Курсовая работа: Способы утилизации отходов, образующихся при огневой зачистке поверхности металлов
Дробеметная очистка осуществляется также металлической дробью, но кинетическую энергию дробь приобретает не за счет сжатого воздуха, а за счет действия центробежной силы, возникающей при быстром вращении лопаточного двухдискового дробеметного колеса, являющегося рабочим органом дробеметного аппарата. Этим способом очищают поверхности отливок, поковок, проката, а также листовой материал толщиной не менее 5 мм.
Очистку крупных изделий осуществляют в проходных дробеметных камерах непрерывного действия, например, типа 9984-878.
Существуют и другие способы механической очистки, например, на специальных станках металлическими щетками различной формы, в галтовочных барабанах и колоколах.
Глава 4 АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
В последние несколько десятилетий наблюдается резкий рост в промышленном использовании гетерогенных каталитических процессов. Резкое увеличение использования нефти-сырца и продуктов ее переработки, которые необходимо десульфурировать с целью защиты окружающей среды, привело к значительному увеличению использования катализаторов этих реакций. В одном из наиболее распространенных процессов десульфурации исходный углеводородный материал подают на Мо—Сокатализатор, нанесенный на оксид алюминия (А1а 03 ), в результате чего выделяется сероводород. В других случаях используются Mo—Ni- и W—Ni-катализаторы или комбинации других металлов.
В ходе каталитической реакции катализатор адсорбирует или абсорбирует различные химические элементы или соединения из реакционной массы и постепенно теряет активность. Хотя катализатор и может быть регенерирован, но в ходе процесса он постепенно расходуется и со временем должен быть заменен новым. С экономической точки зрения важно утилизировать хотя бы часть использованных катализаторов.
Различные процессы были предложены для переработки отработанных катализаторов гидродесульфирования. Один из них включает обжиг катализаторов с хлоридом натрия (NaCl) после предварительного кальцинирования с последующей экстракцией соединений молибдена, ванадия, алюминия, никеля и (или) кобальта с получением аммонийных солей молибдена и ванадия и гидроксида алюминия Al(OH)s . Кобальт и никель, содержащиеся в остатке после экстракции, выделяют в дополнительных стадиях экстракции.
Другой процесс осуществляется с использованием соды (карбоната натрия) вместо хлорида натрия. Все известные процессы дорогостоящи и сложны как с химической точки зрения, так и в техническом отношении. Кроме того, достаточно трудно отделить соединения молибдена от ванадия и кобальта от никеля.
Носитель катализатора — оксид алюминия — является абразивным материалом, а металлические компоненты катализатора используют для получения сплавов, которые могут быть использованы (непосредственно или после очистки) в сталелитейной промышленности, или легко могут быть подвергнуты химическому разделению на исходные элементы.
Абразивный материал получают из исходного продукта — отработанного металлического катализатора на оксиде алюминия — путем плавления исходного материала с восстанавливающими агентами с целью получения расплава, содержащего оксид алюминия, охлаждения расплава со скоростью, определяемой требованиями к размерам кристаллов получаемого абразивного материала, и последующим механическим отделением расплавленных компонентов от остатков сплава до или после отверждения; при этом в расплаве содержится абразивный материал.
Размер получаемых корундовых кристаллов изменяется в широких пределах в зависимости от скорости охлаждения расплава. Размеры кристаллов абразива определяют области их использования. Кристаллы, сильно отличающиеся по размерам, могут быть получены, например, очень медленным отверждением расплава в блоке, с одной стороны, и быстрым охлаждением при литье на поверхность металлических шаров, с другой. Размеры получаемых корундовых кристаллов, таким образом, могут меняться, в зависимости от метода охлаждения, от 1 до 0,001 мм. Конечный продукт — твердый оксид алюминия — является прекрасным абразивом, получаемым после тонкого измельчения и градуирования по размерам, с использованием термической обработки или без нее. В зависимости от типа и количества добавок и размера кристаллов, эти абразивы могут быть использованы для полировки стали, прецизионной полировки при низких усилиях нажима или полировки дерева.
Расплав компонентов катализатора, собирающийся на дне плавильной печи перерабатывают путем литья или отверждения. В зависимости от типа катализатора, сплав может состоять в основном из МоСо, WNi, MoCoVNi и различных примесей, таких как сера, углерод, железо, титан и хром. После того как сплав механически отделяется от абразивного компонента, он может непосредственно использоваться в сталелитейном производстве или в производстве сплавов. Если примеси — сера, кремний, углерод — присутствуют в нежелательных количествах, сплав можно очищать любым подходящим способом.
Хотя высокое содержание алюминия, железа, титана предполагает использование красного шлама в качестве вторичной руды, до сих пор не удалось достичь эффективного извлечения отдельных элементов, таким образом красный шлам является главным побочным продуктом производства алюминия, накапливающимся в огромном количестве в отвалах.
В обычном процессе «Байер» алюминатный раствор после обработки каустической содой отделяют от красного шлама и подвергают осаждению с целью выделения оксида алюминия. Красный шлам, который также содержит окклюдированный растворимый алюминат натрия, обычно промывают для повышения выхода процесса.
Однако во многих случаях красный шлам также содержит значительные количества оксида алюминия, который в условиях процесса «Байер» не подвергается выщелачиванию. Это, в основном, имеет место тогда, когда исходная руда содержит значительное количество кремния, поскольку кремнезем и оксид алюминия взаимодействуют в ходе процесса с образованием нерастворимого продукта, что приводит к потерям оксида алюминия и каустической соды. В связи с этим было предложено подвергать алюминиевожелезистые руды с небольшим содержанием железа, включая упомянутый красный шлам, так называемому содово-известковому спеканию. В этом процессе соединения щелочноземельных металлов, например известь, н соединение щелочного металла, например сода, смешиваются с красным шламом и спекаются. Функция соединения щелочноземельного металла заключается во взаимодействии с кремнеземом с образованием нерастворимого соединения кальция и кремния. Функция соединения щелочного металла заключается во взаимодействии с оксидом алюминия с последующим образованием растворимого алюмината щелочного металла. После того как спекание полностью заканчивается, спек выщелачивается с целью выделения растворимого соединения алюминия и каустика. Хотя метод содоизвесткового спекания известен уже давно, существует много проблем, связанных с его недостаточной экономичностью. Имеются также технические проблемы, в частности повышение выхода целевых продуктов. Так, например, операция спекания должна проводиться таким образом, чтобы спекание частиц происходило без заметного расплавления смеси, что позволяет уменьшить потери значительной массы ценных продуктов на последующей стадии выщелачивания.
Существуют различные методы для обработки алюминиевожелезных руд, имеющих высокое содержание железа. Однако наличие высокого содержания оксида железа в руде приводит, к невосполнимым потерям извести и соды. Для того, чтобы уменьшить содержание оксида железа в руде обычно проводят специальную обработку. Так, например, известно использование в известково-щелочном методе добавок углеродсодержащих материалов, которые реагируют с оксидом железа с образованием магнитного железа; последнее может быть отделено другими методами.
Известны также методы, включающие стадию кислотной экстракции, в которой образуется оксид алюминия, загрязненный соединениями железа, но с малым содержанием кремнезема. Этот продукт далее подвергается известково-содовому спеканию. Совершенно очевидно, что комбинация кислотной экстракции со щелочным спеканием приводит к дополнительному удорожанию процесса. Экспериментальных данных, касающихся процесса переработки красного шлама с высоким содержанием железа, нет, однако очевидно, что кислотный процесс связан с повышенным расходом соды, а метод магнитного выделения, как полагают, будет слишком дорогим.
Процесс предназначен для выделения каустика и оксида алюминия из красного шлама, получаемого в том случае, когда шлам или руда содержат значительные количества соединений железа и кремния, а также соды. Было найдено, что если массовое отношение Fe2 0/Si03 в шламе, подвергаемом обработке, превышает 0,4, степень выделения соды и оксида алюминия из шлака сильно уменьшается.
По причинам, которые до конца не выяснены, количество регенерированного оксида алюминия и каустика уменьшается с увеличением отношения количества железа к кремнезему в шламе, подвергаемом переработке.
Очень высокий выход как соды, так и оксида алюминия может быть получен при добавлении углеродсодержащих веществ в сырье с высоким содержанием железа и последующем известково-содовом спекании и экстракции образующегося агломерата.
Раствор затем нагревается при рН = 1 для осаждения гидроксида титана в результате гидролиза. Остающиеся в растворе сульфаты выделяют в твердом состоянии выпариванием или осаждением с помощью ацетона. Твердый остаток прокаливают для перевода алюминия и железа в оксиды. После выщелачивания сульфата натрия водой оксиды алю