Оптимизация классификационных требований к вторичному магниевому сырью повысит эффективность его использования

Рациональное использование вторичного магниевого сырья определяется полнотой сбора, качественной подготовкой и соблюдением условий поставки потребителю.

Эффективное использование отслуживших срок изделий и отходов производства решает вопросы охраны окружающей среды и приносит значительные экономические выгоды.

Конъюнктура рынка отливок из магниевых сплавов в последние годы имеет благоприятные перспективы. Основными аргументами, способствующие этому, являются, прежде всего, значительное снижение стоимости основного сырья - первичного магния, и технический прогресс в технологии изготовления отливок, а также преимущества применения магниевых сплавов в базовых отраслях промышленности.

Эти факторы способствовали резкому повышению темпов потребления магния. За последние 10 лет (с 1995 по 2005 гг.) среднегодовые темпы роста производства и потребления первичного магния составили 7,1%, а за последние 6 лет (с 1999 по 2005 г.) - 19,0.

Магний относится к металлам с низкой скоростью рециркуляции, т.е. малой доли (%) рециркулируемого материала в общей потребности в сырье для получения продукции. Для алюминия это соотношение составляет 27%, меди - 55%, стали - 55%, а магния всего 10%. Такое положение объясняется многими причинами, такими как традиционные области применения магния в процессах, где он теряется полностью: магниетермия, в производстве ферросплавов, изготовлении пиротехнических материалов, десульфурация стали, модифицирование чугуна, реактивное топливо и др. (табл. 1).

Таблица 1. - Структура потребления магния

Немаловажным источником потерь магниевого лома является сложившаяся годами практика смешивания магниевого лома с алюминиевым, чтобы продать дороже. Многие ломозаготовители прибегают к таким ухищрениям как мелкое дробление магниевого лома для того, чтобы его невозможно было отделить при приемке покупателем. И что самое важное, не несут за это никакой ответственности. Хотя очень просто подсчитать прямой ущерб от злоумышленной порчи продукции.

Известно, что магниевые лом и отходы перерабатываются по специфической технологии с обязательным использованием защитных флюсов, а без их применения магний возгорается и до 80% теряется в шлаках, захватывая с собой не меньшее количество алюминия. Поскольку алюминиевые литейные сплавы, как правило, должны содержать не более 0,3% магния, усвоенный в процессе плавки лишний магний необходимо удалять. Это также влечет за собой значительные, вполне учитываемые затраты. Такие нарушения договорных обязательств должны четко оговариваться в контрактах и в условиях поставки лома и отходов цветных металлов. В европейских странах не только бы заставили восполнить ущерб (примерно 200 долл. США за 1 тонну), но и "вычеркнули бы из бизнеса" недобросовестных операторов рынка.

Для полной оценки скорости рециркуляции магния применяют суммарный возврат его в производство, как в ломе самих магниевых сплавов, так и в ломе алюминиевых сплавов, учитывая большие объемы его потребления для этих целей (см. табл. 1).

Это позволяет учесть все ресурсы при составлении материальных балансов. Кстати, в зарубежных странах ресурсы вторичных цветных металлов учитываются с определением их содержания в ломе и отходах сплавов цветных металлов.

В производстве алюминиевых сплавов из лома и отходов в шихтовых материалах содержится в среднем 0,8 - 6,1% магния, а в готовых литейных сплавах его содержание ограничивается до < 0,3%. Тем не менее, на специализированных металлургических предприятиях используют лом и отходы из АМг2 - АМг6, содержащие магния 2,0 - 6,8%, для производства литейных сплавов или в худшем случае для производства раскислителей. При этом безвозвратные потери магния по Украине могут составить ~ 400 т в год. Не следует забывать, что каждый килограмм потерянного магния влечет за собой потерю не менее 1,1 кг алюминия. Поэтому необходимо вести раздельную заготовку и переработку алюминиево-магниевого лома.

Вторичные ресурсы магниевого лома представлены вышедшими из эксплуатации изделиями и отходами производства и обработки литья и проката.

Срок службы изделий из магниевых сплавов значительно ниже, чем из алюминиевых, что объясняется меньшими сроками амортизации изделий, в которые они входят. Традиционные области применения литья и проката из магния: авиа-космическая техника - стрингеры, лонжероны, конструкции тормозов; детали многих потребительских товаров - корпуса ручных инструментов, пылесосов, пишущих машин, фотоаппаратов, биноклей, чемоданов, газонокосилок, электрорубанков; в автомобилях и сельскохозяйственных машинах используют кронштейны распределителей, крышки привода распределения зажигания, центрифуги, корпуса подшипника, детали транспортеров; в текстильной промышленности используют намоточные катушки, шпиндели, бобышки, зубчатые шестерни, крышки, шатуны и др.

Особую группу отходов представляют остатки от производства и обработки литья и проката. Эта часть ресурсов может быть сохранена и не перемешана по сплавам, так как магниевые сплавы, в отличие от алюминиевых, обрабатываются на немногих предприятиях и в достаточно больших объемах. Поэтому, для сохранения металлургической ценности при классификации лома и отходов магния и его сплавов в первую очередь необходимо создать возможность отдельного сбора чистых отходов по маркам сплавов.

Литейные магниевые сплавы классифицируют по химическому составу на следующие системы:

• Mg-Al-Zn: МЛ4, МЛ5, МЛ5пч, МЛ5он, МЛ6;

• Mg-Zn-Zr: МЛ8, МЛ12, МЛ15, МЛ17, МЛ18.

Деформируемые магниевые сплавы делятся по химическому составу на системы:

• Mg-Mn: МА1, МА8;

• Mg-Al-Zn-Mn: МА2, МА2-1, МА2-1пч, МА3, МА5;

• Mg-Zn-Zr: МА14, МА15, МА19, МА20;

• Mg-Nd-Mn-Zr-Ni: МА11, МА12.

Из этих сплавов производят различные изделия. Иногда совершенно необоснованно одну и ту же деталь или аналогичную по эксплуатационной функции изготавливают из разных марок сплавов. Это вызывает определенные трудности при сборе, заготовке и сортировке лома.

Сплавы каждой из приведенных систем предназначены для производства изделий, имеющих определенные эксплуатационные характеристики, и во многих случаях отличаются по содержанию примесей. Поэтому сплавы, содержащие цирконий и редкоземельные металлы (РЗМ) - литий, лантан, иттрий и др. - нельзя смешивать с другими системами, где они являются недопустимыми примесями.

На практике лом магниевых сплавов в подавляющем большинстве содержит РЗМ и цирконий. Поэтому несортированный лом целесообразно использовать для производства гранулированного магния или модификаторов для черной металлургии.

При помарочном сборе лома и отходов, содержащих РЗМ, в целях их сохранения целесообразно после предварительного переплава использовать непосредственно на аналогичные марки сплавов.

С учетом изложенных соображений предлагается проект классификации лома и отходов магниевых сплавов (табл. 2).

Таблица 2. - Проект классификации лома и отходов магния и его сплавов

Приведенная классификация согласуется с Европейской классификацией, хотя и несколько расширяет количество видов.

В Украине работает единственное предприятие (ООО "Магний", г. Калуш Ивано-Франковской обл.) по производству магния электролитическим методом. Сырьем служит карналлит отечественных месторождений. Мощность предприятия составляет 22,0 тыс. тонн в год. Кроме того, ООО "Магний" производит гранулированный магний из лома и отходов магниевых сплавов в объеме до 1,5 тыс. т в год.

Пока недостаточно используются мощности по производству литья под давлением. В рассматриваемое время имеются благоприятные условия по расширению производства отливок из магниевых сплавов. Решающим фактором в подтверждение этого предположения является значительное снижение цены на первичный магний. Отличительной особенностью магния от алюминия является большой разрыв цен между первичным магнием и его ломом и отходами. Соотношение цен на лом и отходы магния и алюминия в Украине сильно отличаются от этого соотношения для первичного магния и первичного алюминия (рис. 1).

Рис. 1. Динамика соотношения цен на магний и алюминий

И хотя качественные характеристики магния китайских производителей уступают американским, российским и украинским, резкое снижение цен заставляет создавать новые технологии и снижать статьи затрат при производстве магния-сырца.

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины" №2(66) 2006 г.