CC BY
9
FTAMP 53.49.15
Жолдубаева Жумагуль Дюсенбаевна
PhD. доцент. Машина жасау факультета
Караганды мемлекетпктехникалык университет!.
Караганды к.. 100000, Казакстан Республикасы,
e-mail: zimina-77(ívinail.ru
Исин Даулет Калыкович
T.F.K.. профессор. Машина жасау факу льтет!.
Караганды мемлекетпктехникалык университет!.
Караганды к.. 100000. Казакстан Республикасы.
e-mail: [email protected]
Т'теу Жансая Элжанцызы
магистр. Машина жасау факу льтет!.
Караганды мемлекетпк техникалык университет!.
Караганды к.. 100000. Казакстан Респу бликасы.
e-mail: [email protected]
Табылдина Шырайлым Мейрамцызы
магистр. Машина жасау факультет!.
Караганды мемлекетпк техникалык университет!.
Караганды к.. 100000. Казакстан Республикасы.
e-mail: [email protected]
Даулет Айман Цайроллацызы
магистр. Машина жасау факу льтет!.
Караганды мемлекетпк техникалык университет!.
Караганды к.. 100000. Казакстан Респу бликасы.
e-mail: [email protected]
МЕТАЛДАР МЕН ЦОРЫТПАЛАРДЫ ТАЗАРТУДЫЦ A3 ЦАЛДЬЩТЫ ЭНД1Р1С1
Мащлада металдар мен кррытпаларды металл емес цосындылардан тазарту технологияларыныц моселелер1 кррастырылады. Жумыста сузггмен тазарту odici усынылады. Перигеи odie т iff мои i сэйкес балцыманы арнайы цурылгыдан (сум) вткЬуден турады, онда адеорбциялыц, физика-химиялык, цубылыстардыц Mcypyi, сонымен кртар болшекте/jói механикалык; туту нэтижестде балцыманыц зиянды креналардан жопе олардыц крсылыстарынан, интерметаллидтерден, металл емее жоне газ крсындылардан тазаруы журед/.
Тазартудыц белгШ тосидер/'мен салыстыреанда сузу odici жономикальщ жоне технология!ык турде акрпалган болын табылады, себеб/, 6¡pimuideH, жабдьиупы сатын алуга жоне сойкес материалдарды дайындауга (мысалы, синтетикалык, крж. к,ождама. у сак, ductiepcmi унтак^пар жоне т.б.) жумсалатын курделi шыгындарды талан emneüdi; еюнийден, креымиш тапшы ondipicmiK аудандарды талан emneüdi.
Сонымен цатарсузгии элементтерд! коп рет (цашпалан) пайдаланумен мектелетш бе риге н технологияныц цалдыгы аздыгын aman вшу кржет.
Khimmi создер: еузгшен тазарту. металл емес крсынды, зиянды крепалар.
К1Р1СПЕ
Тусн металлургиянын, кара металлургия сиякты, манызды мэселеа минимум шыгындармен сапасы жогары ешм алу болып табылады. Металл сапасын арттыру жолдарыньщб1р1 зиянды коспалар, металл емес жэне газ косындылары бойынша онын тазалыгын арттыру болып табылады.
Осыган байланысты вакуумдау, синтетикалык кождармен, кождамамен ендеу, бейтарап газбен жэне арнайы унтактармен жэнет.б. урлеу сиякты эртурл1 тазарту эдютерш колданады. Осы эд1стерд1 эрекеттеп ещирютерге енпзу уннн косымша енд1ркпчк аландар, комакты каржы салынымдары талап етшеди осыган орай металл ешмш алудын эщирютк циюп айтарлыктай узарады.
Каз1рг1 кезде Еуропа, АКД1, Жапония, Ресей елдершде ен бастысы алюминий, мыс, мырыш, магний, никель, тем1р жэне баска металл непзшде кую корытпаларын тазартудын сузгшк эдю барган сайын кен колданыс тауып келедь Бершген эдютщ мэш сэйкес балкыманы арнайы курылгыдан (сузп) этюзуден турады, онда адсорбциялык, физика-химиялык кубылыстардын журу1, сонымен катар бэлшектерд1 механикалык туту нэтижесшде балкыманьщ зиянды коспалардан жэне олардын косылыстарынан, интерметаллидтерден, металл емес жэне газ косындылардан тазаруы журедь
Кэлемд1к сузплерд1 пайдалана отырып сузу тэсш кэптеген баска эдктерге Караганда, металл балкымасын сузу сэтшде пайда болатын бастапкы жэне кайталама косындылардан тазартуга мумюндж бередц ал сузшген металды кую кезшде б1рден кандай да б1р нысанга кайталама тотыгу кубылысын жояды.
НЕПЗП Б9Л1Г1
Каз1рп кэрЫстер бойынша сузудщ сузпштейтш эсер1 суйык металда металл емес коспалардын суспензияланган сузпшшде тундырумен байланысты. Б1рш1ш жагдайда улкен косулар жойылады, олардын молшер1 сузпнщ кеуекп арналарынын молшершен артык (1, а сурет). Башктердщ мундай бэлшу1 сузпштщ юр1с (балкыманьщ агысы бойынша) жагында болгандыктан, онда бул механизм бегпк немесе тор (електж) деп аталады. Мундай тазалау ею олшемд1 (пластина, тор, воронка тэр1зд1) сузплерге тэн. Торлы мexaнизмнiн б1р тур1 МЕК аулаудын торлы-кекшк нускасы болып табылады,онда сузпнщ жогаргы кабатында косулардын шегу шамасына карай элшенген арналардын молшер1 азаяды жэне косулардын шамасына карай аз бэлу унин жагдайлар жасалады (1, б-сурет).
Екшии жагдайда балкыманы усак дисперст1 косындылардан тазарту жургЫлед1, олардын б1р бел1п сузпнщ ¡нпнде тармакталган арналар бойынша жылжи отырып, олардын беттершде олар тундыратын жэне адгезия куштершщ есебшен усталатын беттер1мен кездеседк Сондыктан МЕК устау механизм! ¡шю немесе адгезиялык деп аталады (сурет 1, в).
а - торлы; б - торлы-кек; в - адгезионды; г - теселген 1 - металл емес косулар, 2 - сузп, 3 - металл емес фазанын пайда болуына арналган тесеме
Сурет 1 -влшенген МЕК-дьщсуйык металдарды сузу механизм!
Конструкциялык турде пайдаланылатын сузплерд1 ею типке белуге болады: ею елшемд1 жэне кэлемдь Ekí елшемд1 сузп керамикадан (калындыгы 10-20 мм, TeciriHin диаметр! 2-8 мм) немесе шыны талшыктан (уяшыктарынын мелшерлер1 0,6x0,6 бастап 1,7x1,7 мм дешн) жасалган тор болып табылады. Келемд1 сузп немесе сузпден шыгатын балкыманын KipiciHfle жэне шыгысында TeciKTepi бар ею т1л1мшен1н арасында орналаскан белгш 6¡p елшем1 мен бюктт бар отка тез1мд1 материалдан жасалган сузпш элементтер (тушрипктер, кесектер жэне т.б.) кабаты немесе отка тэз1мд1 HerÍ3ÍH полиуретанды одан epi жандыру аркылы алюминий немесе хром оксид1 курайтын кеб1ктенд1р1лген полиуретанFa шликер-керамикалык суспензияны ciaaipy аркылы алынатын белгш 6ip калындыгы бар кеуект1 блок болып табылады.
Келемд1 сузплер eKÍ елшемд1 турлер1мен салыстырганда ез1нщ тазартушы Ka6úieTÍ бойынша айтарлыктай тшмдь Балкымадан шыгарылатын белшектердщ елшемдер1 мен сузпдеп арна chíhíh катынасына байланысты сузпмен тазартудын торлы жэне адгезиялык механизмдерге белу кабылданган [1].
Торлы механизм кезшде балкымада калкымалы белшектер сузг1н1н етюзу арнасынын ешмен салыстырганда ездершщ улкен мелшер1 салдарынан сузпге юрерде механикалык турде бегеледь
Адгезиялык механизм кезшде мелшер1 сузпдеп арна еншен kíihí жойылатын белшектер онын барлык бетше тунады.
Сузплеудщ адгезиялык механизм! уш сатыда ¡ске асырылады: металл емес коспаларды сузп бетше жетюзу (1 -mi кезен), «суйык металл - сузп» башмшщ шекарасын косу аркылы ету (2-luí кезен) жэнесузпште коспаларды агрегациялау (З-Liii кезен). Изотермиялыксузу жагдайларындаенбаяу сузу npoueciH шектейтш I-mi кезен болып табылады. Бул жагдайда сузп бетше жетюзшу1 мумюн барлык металл емес косылыстар оган отыргызылады, ягни олардын барлыгы бел1мнщ шекарасын енсере алады жэне сузпште агрегацияланады. Сондыктан сузгшк тазарту тшмдшп металл емес коспаларды тундыру коэффициентше тек.
Кую сузпсшщ бетшде металл емес коспаларды тундыру олардын трелей байланысы кезшде гана журпзшедь Сузудщ изотермиялык емес жагдайларында буган суык сузпн1н бетшде ycin калган сузшетш металдын катайган кабыгы кедерп келт1ру1 мумюн, бул cy3ri бетже металл емес косулар жолында ецсершмейтш кедерп болады. Нэтижесшде металл емес косылыстар «металл - cy3ri» бшимшщ шекарасын енсере алмайды жэне сузпште агрегацияланады. Катты кабыкты калыптастыру процеа уакытша сипатка ие, эйткеш сузпштщ кызуына карай кабык балкиды жэне жогалады. Алайда катты кабык болган жагдайдасузп6eTÍH¡H белт тазарту процеа не катыспайды. Сол себепт1 де изотермиялык емес сузу жагдайында лимиттелетш I-mi сатыга 2-aii лимиттелетш кезен уакытша койылуы мумюн.
Сонымен катар накты жагдайларда суйык металды коспалардын epireH бэлюнен (тэсеме механизм) сузпмен тазарту дын термодинам и калы к, сондай-ак кинетикалык алгы шартгары бар. Бул уцпн термодинамикалык алгышарт cy3ri бетшде дайын тесемедепдей коспанынтым тенсалмакты epireH бoлiriн байланыстыру реакциясын жузеге асыруды шарттастыратын балкыманьщтен салмакты емес жагдайы болып табылады. Осы процесс механизмш келес1 турде кэрсетуге болады: 6ipÍHLUi сатысында жойылатын коспа атомдарын жэне оны байланыстыратын компонентп сузпге жетюзу журедц еюнил сатысында - олардын сузп бeтiндe адсорбциясы жэне ушшип сатысында-epireH коспаны байланыстырудьщхимиялык реакциясы журедк Реакциянын тузшетш ohímí сузп 6eTÍHe жиналуы немесе сузп денесшщ KeyeKTepiHe cinyi mymkíh. Сузпмен тазартудын торлы жэне адгезиялык механизмдершен мазмундалган механизм, ен алдымен, еюннп жэне yuiÍHiui сатыларымен ерекшеленедц бул оны адсорбциялык-химиялык деп атауга непз бередк
Металл балкымаларды сузпмен тазартудын адсорбциялык-химиялык механизмш жузеге асыруга арналган кинетикалык алгышарттары, оныц кэлемд1 сузп аркылы eTyi кезшде агын коп усак агыстарга бэлшектенетшше байланысты болады. Сузпш элементтердщ оларды орай агуы кезшде epireH коспаныц сузп бетше химиялык байланысу реакциясына катысатын балкыма компоненттерш жетюзу жолы кыскарады, олардын дамыган туйюу 6eTÍ камтамасыз ет1лед1, бул сузшетш балкымада коспаныц тым тец салмакты epireH бeлiriнiц химиялык байланысу реакциясын анагурлым толык жузеге асыруга ыкпал етеди Эксперимент™ турде бул болатты ЭКК eaiciMeH orreri белсендшпн узджаз елшеу аркылы сузу кезшде дэлелденд1 [2, 3].
КОРЫТЫНДЫ
Тазартудын белгш тэсшдер1мен салыстырганда сузу eaici экономикалык жэне технологиялык турде акталган болып табылады, ce6e6i, б1ршшшен, жабдыкты сатып алуга жэне сэйкес материалдарды дайындауга (мысалы, синтетикалык кож, кождама, усак дисперст1 унтактар жэне т.б.) жумсалатын курдел1 шыгындарды талап етпейдк еюншщен, косымша тапшы ецщрютж аудандарды талап етпейдк ушшшщен, ол eaaipicTe эрекет ететш технологиялармен салыстырганда тазарту узактыгын айтарлыктай кыскарта отырып, эрекеттеп технологиялык ^збекпен оцай уйлеседи тертшшщен, сузпмен тазарту кез1нде металл балкыманыц барлык
келемшщ тазартуга жаткызылуы салдарынан зиянды коспалардын, металл емес, интерметалл жэне газ косындыларын туракты жоюды камтамасыз етедк бесшшшен, барлык жогарыда аталгандар оны туст1 жэне кара металлургиянын эрекеттеп кэсторындарындаенпзу кезшдежогары экономикалык тшмдшлн шарттастырады.
Сонымен катар сузпш элементтерд1 кэп рет (кайталап) пайдаланумен шектелетш бершген технологиянын калдыгы аздыгын атап эту кажет [4].
АЛ АК жэне т.б. алюминий корытпаларды сузу онын металл емес косындылармен ластангыштыгын тутрипктершщ мэлшерлерже жэне сузп материалына байланысты 2-17 есе, газ мэлшерш - 30-50 %-га тэмендетуд1 камтамасыз етедк салыстырмалы узартуды 1,5-2 есе арттырады, корытпалардын коррозиялыктэз1мдшпн жэне тыгыздыгын арттырады [1,5, 6].
Мырышты сузпмен тазарту сузп материалдарына байланысты металл емес косындылардын мэлшерш 1,5^5,5 тэмендеттк
Бершген эдкт1 кремнийд1 тазарту кезшде колдану [7]: металл емес косындылар бойынша тазалыгын 60-80 %-га арттыруды; оттеп мэлшерш 50 %-га дейш, куюртп 30-50 %-га, фосфорды 40 % дейш тэмендетудц механикалык жэне ишмдшк сипаттамаларын арттыруды камтамасыз еттк
Ерекше жауапты тет1ктерд1 (ушактар шассшн) алу кезшде пайдаланылатын никель корытпасын сузу азот мэлшерш 30 %-га, оттеп мен куюртп 20 %-га жэне ен бастысы, рентгендж жэне люминесценттж бакылау нэтижесшде буйымды жарамсыздандыруды ¡с жузшде жойды [8].
Барлык жогарыда айтылгандарды ескере отырып, калган тусп металдар ушж сузпмен тазартуды колдану ттмдЫп туралы барлык ыктималдык улеамен дэлелдеуге болады, себеб1 оларда эркашан колданыстагы тазарту технологияларынын нэтижеа болып табылатын зиянды коспалардын жузпн, ер1мейтш косындылары болады. Мысалы, каралтым коргасын ушш - бул мыссыздандыру, сштшк тазарту, висмутсыздандыру жэне т.б. ешмдерк Осыган орай, сузпмен тазартудын торлы жэне адгезиялык мexaнизмдepiнeн баска адсорбциялык-химиялык (тэсеме) механизм! бойынша зиянды коспалардын тжелей темендеуш куткен жен. Каралтым коргасынды сузу бойынша алдын ала журпзшетш зертханалыкэксперименттердщнэтижелер1 осыныделелдейд1 [9-13].
ПАЙДАЛАНЕАН ДЕРЕКТЕР Т131М1
1 Курдюмов, А. В., Пикни, С. В., Чулков, В. С. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, 1980. - 196 с.
2 Тен, Э. Б., Романов, С. П., Киманов, Б. М. и др. Рафинирующий эффект фильтрования стали, раскисленной марганцем // Известия ВУЗов. Черная металлургия, - 1988.-№ 1.-С. 39^43.
3 Сулеймен, Е. Б. Удаление неметаллических включений при внепечном рафинировании стали синтетическим шлаком // Наука и техника Казахстана. -2004,-№2.-С. 110-113.
4 Киманов, Б. М., Тен, Э. Б. Малоотходная технология фильтрационного рафинирования литейных сталей // Труды науч.-техн. конф. «Литейное производство и окружающая среда». - Минск, 1992. - С. 61.
5 Микуляк, О. П., Евремов, Н. Л., Чудкевич, В. М. и др. Рафинирование алюминиевых сплавов от неметаллических включений и водорода // Цветные металлы. - 1974. - № 5. - С. 53-54.
6 Суюндиков, М. М., Шошай, Ж., Тусупбекова, М. Ж. Моделирование влияния процессов осаждения частиц на сопротивление фильтровальных сеток // Наука и техника Казахстана. - 2011. - № 3-4. - С. 86-90.
7 Жолдубаева, Ж. Д. и др. Разработка технологии рафинирования цинка фильтрационным методом. - Караганда, 2017. - С. 59
8 Mekhtiyev, A. D., Zholdubaveva, Zh. D. Method of silicon filter refining from harmful impurities // Metalurgija. - 2016. - № 4. - C. 787-790.
9 Тен Э. Б., Гришин В. М. и др. Эффективность фильтрования при производстве отливок из никелевых сплавов // Литейное производство. - 1990. - № 8. - С. 6.
10 Быков, П. О. Снижение центральной пористости непрерывнолитого слитка за счёт комплексного воздействия на процесс кристаллизации // Наука и техника Казахстана.-2011.-№3-4.-С. 7-10.
11 Исагулов, А. 3., Кнманов, Б. М., Laurent, Ch., Жолдубаева, Ж. Д. Разработка научных основ и технологии рафинирования металлов методом обработки расплава твердофазным материалом // Труды университета КарГТУ. -2014.-№2.-С. 35-38.
12 Жолдубаева, Ж. Д., Киманов, Б. М., Тен, Э. Б., Исагулов, А. 3., Кривенцева, 3. Р. Влияние фильтрования технического кремния на содержание вредных примесей // Materibl YX mezinbrodnh vedecko - praktickb conference «Veda a technologie : krok do bndoucnosti - 2014». - Publishing House «Education and Science» s.r.o 27 ыюга-05 bfezen 2014roku. DhI 32.-C. 8-11.
13 Balgabekov, T. k\, Issin, D. K., Kimanov, В. M., Issagulov, A. Z., Zholdubayeva, Zh. D., Akashev, A. Z., Issin, B. D. Studying and improving blast furnace cast iron quality // Metalurgija. - 2014. - Vol. 53. - N 4. - C. 556-559.
Материал баспага 05.12.18 тустк
Жолдубаева Жумагуль Дюсенбаевна
PhD, доцент, Машиностроительный факультет.
Карагандинский государственный технический университет,
г. Караганда, 100000, Республика Казахстан,
e-mail zhuma-77(^imail.ru.
Пени Даулет Калыковнч
к.т.н., профессор, Машиностроительный факультет. Карагандинский государственный технический университет, г. Караганда, 100000, Республика Казахстан, e-mail: mlp.issind(a;mail.ru.
77"леу Жатая длжапцызы
магистр, Машиностроительный факультет,
Карагандинский государственный технический университет,
г. Караганда, 100000, Республика Казахстан,
e-mail: [email protected].
Табылдина Шыраилым Меирамцы'зы
магистр, Машиностроительный факультет,
Карагандинский государственный технический университет,
г. Караганда, 100000, Республика Казахстан,
e-mail: tabyldina96(o;;bk.ru.
Да улет Айман К,аироллацьчм
магистр, Машиностроительный факультет,
Карагандинский государственный технический университет,
г. Караганда, 100000, Республика Казахстан,
e-mail: [email protected].
Материал поступил в редакцию 05.12.18.
Малоотходная технология рафинирования металлов и сплавов
В статье рассматриваются вопросы технологии /х/фини/ювания металлов и сплавов от неметаллических включений. В связи с этим применяются /х/знооб/хпные методы рафинирования, такие как вакууми[хжпше, обработка синтетическими шлаками, флюсами, продувка нейтральными газами и специальными порошками и др. Суть данного метода состоит в пропускании соответствующего расплава через специальное устройство (фильтр), в котором, в результате протекания в нем адсорбционных, физико-химических явлений, а также механического улавливания частиц, происходит очищение растава от вредных примесей и их соединений, интерметаллидов. неметаллических и газовых включений.
В с[К1внении с известными способами ¡х/финирования фильтрационный метод является экономически и технологически оправданным, так как. во-пе[>вых. не требует капитальных зат/хпп на приобретение оборудования и подготовку соответствующих материалов (например, синтетических шлаков, флюсов, тонкодисперсных порошков и т.д.); во-вторых, не требуется дополнительных дефицитных прмппводственных площадей.
Необходимо также отметить малоотходность данной технологии, заключающейся в многократном (повторном) использовании фильтрующих элементов.
Ключевые слова: фильтрационное [>афини[ювание, неметаллические включение. в[)едные примеси.
Zlwldubaeva Zhiimagiil Dyusenbaevna
PhD, associate professor, Engineering Facility, Karaganda State Technical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]. I sin Daulet Kalykovich
Candidate of Engineering Sciences, professor. Engineering Faculty,
Karaganda State Technical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]. Tien Zhansaya Alzhanzyzy Master, Engineering Faculty, Karaganda State Technical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]. Tabyldina Shyrailym Meyramnyzy Master, Engineering Faculty, Karaganda State Technical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan, e-mail: [email protected]. Daulet Ay man Kayrollakzyzy Master, Engineering Faculty, Karaganda State Technical University, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan,
e-mail: [email protected].
Material received on 05.12.18.
Low-waste refining technology for metals and alloys
The article deals with the technology of refining metals and alloys from non-metallic inclusions. In this regard, various methods of refining are used, such as vacuuming, processing with synthetic slags, fluxes, purging with neutral gases and special powders, etc. The essence of this method consists in passing the corresponding melt through a special device (filter), in which, as a result of adsorption, physico-chemical phenomena, as well as mechanical trapping of particles, purification of the melt from harmful impurities and their compounds, intermetallic compounds, non-metal and gas inclusion.
In comparison with the known methods of refining, the filtration method is economically and technologically justified, since, firstly, it does not require capita! expenditures for the purchase of equipment and the pre ¡Miration of appropriate materials (for example, synthetic slags, fluxes, fine powders, etc.); secondly, additional scarce production areas are not required.
There should also be noted the low waste of this technology, which consists in multiple (repeated) use of filter elements.
Keywords: filtration refining, non-metallic inclusion, harmful impurity.
