способ получения стального порошка и стружки из отходов металлообрабатывающих производств и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения стального порошка и стружки из отходов металлообрабатывающих производств, включающий термообработку их при 280 - 400^oС, отличающийся тем, что термообработку осуществляют в вакууме при давлении не выше 0,5 мм рт.ст.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед термообработкой проводят удаление влаги из отходов.

3. Установка для получения стального порошка и стружки из отходов металлообрабатывающих производств, содержащая камеру с нагревателем, внутри которой размещена емкость с перфорацией для отходов, установленный под емкостью маслосборник и конденсатор, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным маслосборником, установленным в нижней части конденсатора, и экранами, размещенными над емкостью для отходов и под емкостью, а конденсатор соединен с верхней частью камеры трубопроводом, при этом камера, маслосборники и конденсатор выполнены герметичными и соединены с вакуумной системой.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена загрузочным и разгрузочным устройствами, при этом загрузочное устройство размещено в верхней части емкости для отходов, а разгрузочное устройство в нижней ее части.

5. Установка по п.3, отличающаяся тем, что она снабжена средством для перемешивания отходов, установленным внутри емкости.

6. Установка по п.3, отличающаяся тем, что нагреватель размещен снаружи емкости или внутри нее (ТЭН).

7. Установка по п.3, отличающаяся тем, что емкость для отходов выполнена с перфорацией в донной части.

8. Установка по п.3, отличающаяся тем, что емкость для отходов выполнена перфорированной целиком.

9. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что емкость выполнена с внутренними перегородками, расположенными радиально.

10. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что разгрузочное устройство выполнено со съемным контейнером для очищенных от масла стального порошка или стружки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению порошка и стружки из отходов металлообрабатывающих производств.

Отходы промышленного металлообрабатывающего (например, подшипникового) производства можно классифицировать на два основных вида: 1 стружечные отходы; 2 шламовые отходы стали.

Во всех видах отходов присутствует жидкая фаза смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ).

При обработке металлов резанием, например при изготовлении деталей подшипников, как правило, используют смеси минеральных масел средней вязкости (ИС-12; МЛ-1; МЛ-24). Поэтому стружечные отходы это стружка, "пропитанная" маслом.

При шлифовании использующаяся СОЖ представляет собой минеральные масла низкой вязкости 4-30 мм²/с. При металлообработке могут быть использованы в качестве СОЖ масла с добавками водных раствором различных эмульгаторов. Поэтому шламовые отходы это густая пастообразная смесь порошка, масел и остатков водных растворов.

Получение стружки и, особенно, порошков из отходов осложняется наличием нерастворимых в воде компонентов СОЖ: масел, стеарина, жирных кислот. Таким образом, основной проблемой очистки отходов металлообработки является удаление нерастворимых в воде жирных компонентов СОЖ масел.

Известен способ переработки металлической пыли и стружки и/или содержащих оксиды металлов пыли и стружки, в частности, образующихся при шлифовании, который включает нагрев отходов в присутствии карбонатов до 1150^оС и последующее выщелачивание полученного продукта. При этом способ предусматривает предварительный нагрев при 200-400^оС [1]

Недостатками способа являются использование дополнительного реагента карбоната калия и последующее выщелачивание с образованием карбонатных растворов масла, что исключает повторное использование масла; загрязнение окружающей среды продуктами термического разложения масла (1100^оС) и продуктами выщелачивания; наличие большого количества дополнительных операций (промывок, сушки и т.д.).

Известно техническое решение для получения стального порошка преимущественно из безабразивного шлама шарикоподшипниковой стали, заключающееся в том, что в качестве исходного берут шлам, содержащий 20-30 мас. смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), а термообработку проводят при 200-400^оС в коробе с крышкой (в проходной печи), имеющей отверстия, суммарная площадь которых составляет 0,02-0,3% свободной поверхности шлама при коэффициенте заполнения объема короба шламом 0,4-0,8 до достижения остаточной влажности порошка 0,1-0,2% [2]

Данный способ по совокупности признаков является наиболее близким к предложенному.

Недостатками способа является то, что не достигается утилизация компонентов СОЖ, в частности масла, многостадийность способа, а также неэффективность очистки. Этот способ применим только для сушки водно-эмульсионных СОЖ.

Известна установка для переработки маслосодержащих отходов шлифования, которая содержит вертикальную газовую печь, расположенную в ней герметичную капсулу с решеткой и ферромагнитными шарами, размещенный под печью холодильник для конденсации паров воды и масла и герметичный маслосборник [3]

Данная установка по совокупности признаков является наиболее близкой к предложенной.

К недостаткам известной установки следует отнести ведение процесса в атмосфере, что не позволяет поднять температуру, достаточную для отгонки всего количества масла из отходов, при переработке отходов масло- и водосодержащих не обеспечивается разгонка воды и масла.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки маслосодержащих отходов металлорежущих производств от компонентов смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), получение масла, годного для повторного использования, и защита окружающей среды.

Для решения поставленной задачи предложен способ получения стального порошка и стружки из отходов металлообрабатывающих производств и установка для его осуществления.

Сущность изобретения заключается в том, что из отходов металлообрабатывающих производств (стружки и шлама) предварительно механически удаляют избыток влаги и проводят их термообработку в вакууме при 280-400^оС и давлении не более 1,0 мм рт.ст.

Использование вакуума при термообработке стружечных или шламовых отходов обусловлено как неустойчивостью (окисляемостью) масел на воздухе при нагреве выше 140^оС, приводящее к образованию коксообразных продуктов, так и способностью порошка и стружки активно реагировать с кислородом при нагреве на воздухе.

Снижение температуры термообработки приводит к неполному отделению масла, подъем выше верхнего предела способствует коксообразованию (окислению масла), что снижает эффект очистки.

При увеличении давления выше указанного не достигается полной очистки отходов от масла.

На фиг.1 представлена схема установки для осуществления способа; на фиг. 2, 3 варианты выполнения установки.

Установка для получения стального порошка и стружки из отходов подшипникового производства содержит камеру 1 с нагревателем 2, емкость 3 с перфорацией, конденсатор 4, маслосборники 5 и 6.

Установка может быть снабжена загрузочным и разгрузочным устройствами 7 и 8, средством для перемещения отходов 9. Кроме того, нагреватель может быть размещен как снаружи емкости 3, так и внутри нее (ТЭН) (см.фиг.2). Емкость для отходов может быть выполнена с донной перфорацией или полностью перфорированной и может быть выполнена с перегородками (см.фиг.3).

Установка работает следующим образом.

В емкость 3 для отходов посредством загрузочного устройства 7 загружают маслосодержащие отходы металлообрабатывающих производств. Герметизируют всю установку, включают водяное охлаждение конденсатора 4, верхней и нижней обечаек установки. Затем через конденсатор 4 подключают установку к вакуумной системе. По достижении заданного значения вакуума включают нагрев посредством внешнего 2 или внутреннего 10 нагревателей. При необходимости включают перемешивающее устройство 9. В процессе нагрева отходов в динамическом вакууме часть содержащихся в них масел стекает в сборник 5, другая часть в виде паров конденсируется на поверхности экрана 11 и в конденсаторе 4. Сконденсировавшееся на поверхности экрана масло по трубопроводу попадает в конденсатор 4, а из конденсатора в сборник 6. По мере заполнения сборников маслом 5 и 6 их разобщают с вакуумной системой и сливают накопившееся масло.

Очищенные от масла стальной порошок или стружку выгружают разгрузочным устройством 8 в контейнер Б. Заполненный контейнер разобщают с вакуумной системой и освобождают от очищенных стального порошка или стружки.

Результаты использования предлагаемого способа получения стального порошка и стружки из маслосодержащих отходов металлообрабатывающего производства, а также результаты работы установки для осуществления способа представлены в табл.1-4.

В качестве отходов использовали стружечные и шламовые отходы стали ШХ-15 подшипникового завода ГПЗ-20.

Термовакуумную обработку проводили в предлагаемых условиях, то есть при давлении менее 1,0 мм рт.ст. и температуре не более 400^оС.

Кроме того, термовакуумную обработку проводили при давлении выше предлагаемого и температуре выше и ниже предлагаемой.

Как видно из табл.1 и 2, стружка и стальной порошок, полученные в предлагаемых условиях, практически полностью очищены от масла, а их химический состав по ряду элементов соответствует стандартному составу стали ШХ-15. Масло, полученное из стружечных и шламовых отходов (см.табл.3), пригодно для повторного использования. Полученные из отходов стальной порошок и стружка без дополнительной очистки могут использоваться в качестве легирующих добавок, в порошковой металлуpгии и других областях техники. Порошок при необходимости подвергается магнитной сепарации без дополнительной очистки.

В табл.4 представлены данные по осуществлению способа в установке предлагаемой конструкции, из которой видно, что предлагаемая конструкция позволяет осуществить практически полное удаление масла из отходов и получить масло, пригодное для повторного использования.