Способ получения стального порошка для производства спеченных изделий из шлифовального шлама шх15

Авторы патента:

Шуменко Владимир Владимирович (RU)

Федоренко Максим Алексеевич (RU)

Шуменко Владимир Николаевич (RU)

Судина Светлана Сергеевна (RU)

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

B22F9/04 - из твердого материала, например дроблением, измельчением или помолом (дробление, измельчение или помол вообще, см. соответствующие подклассы, например B02C)

Владельцы патента RU 2569291:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к получению стального порошка для производства спеченных изделий из шлифовального шлама ШХ15. Шлифовальный шлам ШХ15 отмывают, сушат, проводят рассев полученного шлифовального шлама на сите 0,05 мм с получением фракции +0,05 мм, а затем проводят размол и магнитовибрационную сепарацию. Обеспечивается повышение качества получаемого порошка. 7 ил., 1 табл., 2 пр.

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения порошка из шлама подшипникового производства.

Уровень техники

Известен способ получения порошка из шлама подшипникового производства [Авторское свидетельство СССР SU 1726125 А1, «Способ получения порошка из подшипникового шлама», МПК B22F 1/00, от 28.11.1989. Опубликован 15.04.1992. Бюл. №14].

Наиболее близким техническим решением является способ, включающий отмывку шлама от смазочно охлаждающей жидкости (СОЖ), сушку, размол в бильной мельнице, рассев через сито 0,63 мм и последующую магнитовибрационную сепарацию [Виноградов Ю.М., Плотников Д.М. (Донской государственный технический университет. Ростов-на-Дону. Россия) «Магнитовибрационная переработка шлама шлифовального производства». Материалы V Международной конференции «Сотрудничество для решения проблемы отходов» 2-3 апреля 2008 г. г.Харьков, Украина http://waste.ua/cooperation/2008/theses/vernigorov.htmll

Недостатком наиболее близкого технического решения является большой расход электроэнергии, связанный с магнитовибрационной сепарацией всего количества шлама, низкое качество порошка ШХ15, связанного с измельчением в бильной мельнице, кроме стальных частиц, и выкрошившихся абразивных зерен из шлифовального инструмента.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа снижающего расход электроэнергии и повышающего качество получаемого порошка из шлифовального шлама ШХ15.

Достигаемым техническим результатом является:

- снижение расхода электроэнергии;

- повышение качества порошка.

Для достижения технического результата в способе получения стального порошка из шлифовального шлама ШХ15, включающем отмывку, сушку, размол, рассев и магнитовибрационную сепарацию, перед размолом проводят рассев на сите 0,05 мм.

Предлагаемое изобретение стало возможным после того как авторы установили механизм взаимодействия между абразивным зерном шлифовального инструмента и обрабатываемым материалом. Абразивное зерно, подобно резцу, снимает микростружку.

Микростружка зависит от размера абразивного зерна. Режущая грань крупного зерна снимает «витую» стружку до тех пор, пока не разрушится режущая кромка. Витая стружка наматывается в клубок (агрегат), фигура 1.

Меленькое абразивное зерно снимает «ломаную» стружку, а затем само выкрашивается из инструмента.

Этот механизм взаимодействия приводит к тому, что шлифовальный шлам состоит из смеси стальной микростружки двух типов, выкрошенных частиц абразива и органической связки.

Гранулометрический состав отмытого от СОЖ и высушенного шлифовального шлама приведен в таблице 1.

Во фракциях +0,16 мм форма частиц - витая микростружка в виде отдельных мотков и крупных зерен абразива розового цвета, фигура 1.

Фракция - -0,16 +0,1 мм на фигуре 2.

Фракция - -0,1 +0,063 мм на фигуре 3.

Фракция - -0,063 +0,05 мм на фигуре 4.

На фигурах 2-4 видны розовые зерна абразива и стали.

Фракция - -0,05 мм - это отдельные частицы стали ШХ15, «ломаная» стружка, с минимальным содержанием зерен абразива и органической связки, фигура 5.

Фракция - 0,05 мм содержит единичные зерна абразива и не нуждается в магнитной сепарации, т.к. они не влияют на свойство спеченного изделия. На фигуре 6 изображение поверхности полированного образца, после первого спекания, с единичным включением Al₂O₃, сделанное на растровом электронном микроскопе при увеличении 10 000.

Пример 1. http://waste.ua/cooperation/2008/theses/vernigorov.html

Способ-прототип

Технологический процесс, фигура 7, начинают с предварительной сепарации СОЖ методом центрифугирования с целью ее повторного использования в производстве. Остатки СОЖ в количестве 20-25% от массы шлама отделяют 70 %-ным раствором NaOH или КОН в резервуаре 2 при температуре 100-150°C, поддерживаемой нагревательным элементом 1. Резервуар располагается в межполюсном пространстве электромагнитов 10 и 11, что позволяет обеспечить бесконтактное перемешивание шлама в щелочном растворе. Образованный на поверхности слой СОЖ сливают в отстойник для регенерации. Осадок промывают, при этом происходит частичное отделение абразива, который направляется в сборник. После промывки осадок быстро сушат при температуре 200-250°C, так как во влажном состоянии он интенсивно окисляется. Сушку ведут в керамической (алундовой) трубке 3, на которую намотана спираль. В результате шлам принимает вид серовато-темной массы с вкраплениями красных комков. Далее в бильной мельнице 4 происходит измельчение трудно разрушаемых агрегатов шлама и просеивание через сито с размером ячейки 0,63 мм. Операция проводится в магнитовибрирующем слое, создаваемом электромагнитами 10 и 11. В обычных условиях шлифовальный шлам не поддается просеиванию из-за высокоразвитой поверхности частиц металла и взаимодействий когезионной и магнитной природы между ними.

На заключительном этапе (профиль 5) происходит процесс разделения магнитной и немагнитной фракций шлама в магнитовибрирующем слое, образованном в общем межполюсном пространстве двух электромагнитов 10 и 11, создающих постоянное и переменное магнитное поле. Эффективность разделения определяется степенью разрушения агрегатов мелкодисперсной металлической фракции, в объеме которых содержится абразивная крошка.

Минимальное время сепарации на экспериментальной установке достигается при напряжении на катушках постоянного магнита и пермеаметра, равном соответственно 40 и 250 В. Для оценки эффективности сепарации устанавливали содержание абразива в шламе методом определения нерастворимого остатка, рассчитывали отношение массы абразива, выделяемого за данный интервал времени, к его исходной массе в шламе.

Зависимость эффективности сепарации абразива от продолжительности процесса: Через 3 мин наблюдается практически полное разделение металлического порошка и абразива.

Полученные продукты собирают в накопители 6 и 7. Абразив подвергают фракционному разделению на системе сит. Он может быть использован в производстве шлифовального оборудования, а также в качестве материала для облицовочного слоя в литье по выплавляемым моделям, что позволит повысить качество поверхности за счет высоких антипригарных свойств электрокорунда. Стоимость 1 т электрокорунда около 55 тыс.руб. Абразив составляет 6-10% от общей массы шлама.

Металлический порошок после восстановления из окисленного состояния предлагается использовать в порошковой металлургии.

Пример 2.

1.0 кг шлифовального шлама подшипникового производства отмывали от СОЖ, высушили и подвергали рассеву на сите, с размером отверстий 0,05 мм.

Получили 0,6 кг фракции - 0,05 мм, которая представляет собой стальной порошок ШХ15, с небольшим количеством зерен абразива, фигура 5, пригодный для производства спеченных стальных изделий.

Фракции +0,05 мм направили на размол и магнитовибрационную сепарацию.

Получили 0,35 кг стального порошка ШХ15. Немагнитную фракцию 0,05 кг, содержащую абразив и другие примеси, можно использовать для производства шлифовальных паст.

Способ получения стального порошка для производства спеченных изделий из шлифовального шлама ШХ15, включающий отмывку шлифовального шлама ШХ15, сушку, размол и магнитовибрационную сепарацию, отличающийся тем, что после сушки проводят рассев полученного шлифовального шлама ШХ15 на сите 0,05 мм с получением фракции +0,05 мм, которую затем направляют на размол и магнитовибрационную сепарацию.

Изобретение относится к экстракции металлов из красного шлама. Красный шлам измельчают до размера частиц 5-500 мкм.

Способ извлечения дисперсного золота из упорных руд техногенного минерального сырья (варианты) // 2566227

Группа изобретений относится к извлечению дисперсного золота из упорных руд и техногенного минерального сырья. Способ включает агломерацию золотосодержащей минеральной массы исходного сырья путем добавки к ней связующего материала, формирование штабеля, выщелачивание золота подачей в штабель раствора реагента, выщелачивающего золото, сбор рабочих растворов с последующим выделением из него золота.

Способ извлечения платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия // 2564187

Изобретение относится к металлургии благородных металлов. Отработанные катализаторы на носителях из оксида алюминия шихтуют с флюсами, плавят полученную шихту на металлический коллектор при температуре 1500÷1800°C в несколько стадий со сливом после каждой стадии образовавшегося шлака и плавлением очередной порции шихты на коллекторе от предыдущей плавки с выделением сплава платиновых металлов с коллектором.

Способ извлечения серебра из лома серебряно-цинковых аккумуляторов, содержащих свинец // 2563612

Изобретение относится к пирометаллургии. Способ извлечения серебра из лома серебряно-цинковых аккумуляторов, содержащих свинец, включает плавку лома при температуре нагрева 1150-1200°C, охлаждение полученного расплава со скоростью от 1950°C/час до 2050°C/час до температуры 400°C и плавку полученного охлажденного сплава при температуре нагрева 1150-1200°C.

Вакуумный аппарат для разложения фосфида галлия // 2563568

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к переработке отходов полупроводниковых соединений на основе галлия. Вакуумный аппарат для разложения фосфида галлия содержит вакуумную камеру, размещенный внутри камеры по оси цилиндрический нагреватель, установленную коаксиально внутри нагревателя на подине колонку испарительных тарелей для фосфида галлия, цилиндрические экраны, концентрично установленные снаружи колонки тарелей и герметично закрытые крышками, трубчатый спиральный водоохлаждаемый конденсатор, установленный над крышками экранов, скруббер для паров пятиокиси фосфора, полученных при разложении фосфида галлия, при этом конденсатор выполнен с эжекторной камерой смешения, содержащей фланцевое соединение с соплом подачи в нее для окисления паров фосфора до пятиокиси фосфора и диффузором для отвода пятиокиси фосфора в скруббер.

Способ обработки медьсодержащих материалов // 2560894

Изобретение может быть использовано для растворения меди при переработке медьсодержащих материалов, преимущественно для производства сульфата меди пятиводного.

Способ выщелачивания ценных компонентов и редкоземельных элементов из зольно-шлакового материала // 2560627

Изобретение относится к области биогидрометаллургии, в частности к биотехнологии извлечения ценных компонентов и редкоземельных элементов из продуктов сжигания угля - зольно-шлакового материала.

Способ утилизации медьсодержащих отходов // 2559076

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к извлечению меди из медьсодержащих отходов сверхпроводниковых материалов. Способ утилизации медьсодержащих отходов включает растворение меди погружением корзины с ломом в медно-кальциевый сплав в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С.

Способ получения черновой меди сплавлением цементных медесодержащих осадков с медным штейном // 2556950

Изобретение относится к переработке медесодержащих осадков, полученных в результате цементации медесодержащих шахтных и подотвальных вод, в черновую медь. Цементные медесодержащие осадки нейтрализации шахтных и подотвальных вод предварительно просушивают в барабанном сушиле при температуре 100-200°C до полного удаления механической влаги, полученный огарок в количестве 70-75 мас.% смешивают с восстановителем в виде дробленого медного штейна фракции -1 мм, взятым в количестве 25-30 мас.%, полученную смесь плавят в электродуговой печи, скачивают шлак, затем расплав перегревают до температуры 1200°C и сливают черновую медь.

Способ получения металлических порошков никеля и рения с различным соотношением компонентов при переработке ренийсодержащих жаропрочных никелевых сплавов // 2555317

Изобретение относится к регенерации вторичного металлического сырья, в частности к переработке металлических отходов ренийсодержащих жаропрочных сплавов на основе никеля.

Способ лазерной фрагментации микро- и наночастиц в протоке и устройство для его осуществления // 2569277

Группа изобретений относится к области фрагментации микро- и наночастиц в потоке жидкости. Способ включает лазерное облучение дисперсионного раствора микрочастиц и наночастиц.

Способ получения композиционного плакированного порошка для нанесения покрытий // 2561615

Изобретение относится к получению композиционных порошков для защитных износостойких покрытий. Готовят смесь неметаллической керамической компоненты и металлического порошка при массовом соотношении 1:(1-4).

Порошки агломератов вентильных металлов и оксидов вентильных металлов и способ их получения // 2542866

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков агломератов вентильных металлов и субоксидов вентильных металлов для изготовления конденсаторов с твердым электролитом.

Способ получения наночастиц платиновых металлов // 2540664

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в медицине, фармацевтике, косметологии. Наночастицы платиновых металлов получают в прозрачной жидкости на водной основе 7 при разрушении мишени 6 из платинового металла или сплава кавитацией, возникающей путем доставки лазерного излучения 2, представленного в виде импульсов сфокусированного излучения лазера на парах меди 1 с величиной энергии импульса 1-5 мДж и длительностью импульса 20 нс, с частотой следования импульсов 10-15 кГц и плотностью мощности 5,7 ГВт/см2, через прозрачное дно кюветы 5 к мишени 6, помещенной в кювету 5 с прозрачной жидкостью на водной основе 7.

Способ получения гранул кальция // 2532735

Изобретение относится к металлургии. Кальциевую стружку с толщиной не более среднего размера частиц основной фракции получаемых гранул кальция измельчают последовательно в двух дробилках с вращающимся ротором и удаляют продукты дробления из зоны дробления через отверстия охватывающего ротор сита.

Способ получения нанокристаллического порошка // 2530076

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению нанокристаллических магнитомягких порошковых материалов. Может использоваться для создания эффективных систем электромагнитной защиты на основе радиопоглощающих материалов.

Способ получения суспензии высокодисперсных частиц металлов и их соединений и устройство для его осуществления // 2523643

Изобретение относится к получению суспензии металлических порошков и может быть использовано для дезагрегации в жидкой среде наноразмерных порошков металлов и их соединений.

Способ получения пористого порошка никелида титана // 2522257

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористого порошка никелида титана. Может использоваться в медицине для изготовления стоматологических имплантов.

Способ получения полупроводниковых наночастиц, заканчивающихся стабильным кислородом // 2513179

Изобретение относится к способу получения неорганических полупроводниковых наночастиц из сыпучего материала. Способ заключается в том, что подготавливают неорганический сыпучий полупроводниковый материал 14, который перемалывают при температуре от 100°С до 200°С в присутствии выбранного восстанавливающего агента.

Устройство для получения наночастиц материалов // 2493936

Изобретение относится к нанотехнологии, а именно к измельчению частиц различных веществ. Устройство содержит корпус с приемной камерой, снабженной периферийным патрубком подвода измельчаемых частиц и соосно соединенными сверхзвуковым соплом и патрубком подачи рабочего газа, камеру смешения, диффузор, сепарирующий элемент, расположенное соосно в сопле непосредственно за критическим сечением сверхзвукового сопла регулировочное тело, выполненное в виде конуса или иглы, при этом внутренняя поверхность сопла имеет шероховатости, высота которых составляет 0,1-0,6 от диаметра узкой части сопла.

Композиционный материал с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами и способ его изготовления // 2574534

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно к композиционным материалам с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами. Задачей изобретения является повышение прочностных характеристик композиционного материала при минимизации объемной доли упрочняющих частиц. Для выполнения поставленной задачи, согласно представленному техническому решению, в композиционном материале с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами в агломерированном состоянии, изготовленном с расплавлением матрицы, содержание наноразмерных упрочняющих частиц в агломерированном состоянии не превышает 5% объемных от всего объема наночастиц, а остальные наноразмерные упрочняющие частицы находятся в неагломерированном состоянии. Поставленная задача может достигаться также тем, что в композиционном материале с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами количество наночастиц в агломератах в конечном продукте не превышает 10. Для выполнения поставленной задачи в способе изготовления композита с металлической матрицей и наноразмерными упрочняющими частицами, включающем подготовку композиционных гранул методом механического легирования исходных смесей металлических частиц и упрочняющих наночастиц, нагрев гранул до полного или частичного расплавления и формование или деформирование изделий в жидком или полужидком состоянии, согласно изобретению, подготовленные композиционные гранулы вносят в расплав материала матрицы или ее компонента и перемешивают, при этом температуру расплава поддерживают в интервале температур 1,01-1,3 от температуры плавления материала расплава. 2 н. 20 з.п. ф-лы, 6 пр.