Умная машина от Wheelabrator Group

Специалисты шведского исследовательского института Swerea SWECAST разработали новый заменитель угольного порошка, используемый при литье чугуна в формы, в которых в качестве связующего вещества используется бентонит. Таким образом, количество загрязнений окружающей среды испаряющимися органическими соединениями (VOC) уменьшилось до 90 процентов. Nayvoc используется в литейной промышленности уже свыше года с отличными результатами, в том числе и при изготовления запчастей для транспортной индустрии.

Общая информация

Во время заливки чугуна в формы, в которых в качестве связывающего вещества используется бентонит, для получения гладкой поверхности отливки, в состав добавляется угольный порошок. Так же, благодаря этому порошку, во время выбивки отливки из формы, песок осыпается, а не пристает к отливке.

Тем не менее, при добавлении угольного порошка либо других традиционных его заменителей во время процессов заливки, охлаждения и выбивки, рождаются выбросы испаряющихся органических соединений и зловонные загрязнения воздуха. В связи с более строгими требованиями по защите окружающей среды, в том числе и требованиями уменьшить количество ядовитых выбросов, стал актуальным вопрос о замене угольного порошка веществом, с помощью которого нужные технические свойства сохранялись, а количество выбросов уменьшалось.

Рис. 1.	Рис. 2.

Положительными сторонами угольного порошка является то, что содержащиеся в нём элементы веществ испаряются во время заливки. Негативными сторонами являются выбросы испаряющихся органических соединений VOC. Это различные химические соединения, но так как речь идёт о выбросах, которые рождаются при заливке в песчано-глинистую форму, во время процесса возникает больше всего метана, который является парниковым газом. Парниковая активность этого газа составляет 21 единицу, то есть один килограмм метана имеет то же влияние на атмосферу, что и 21 килограмм углекислого газа.

При исследовании влияния газов, рождающихся при литье в песчано-глинистые формы, на окружающую среду особое внимание уделяется более тяжёлым углеводородам, хотя количество их испарений составляет лишь небольшую часть от общих выбросов. Углеводороды так же влияют на количество запахов, рождающихся во время литейного процесса.

Рис. 3. Нагревание материала до 1200 градусов Цельсия в течение 10 минут

Шведский НИИ Swerea SWECAST AB давно обратил внимание на влияние процесса изготовления литейной продукции на устойчивое развитие. В связи с этим, в замену угольного порошка был разработан новый заменитель NAYVOC®. Работа проводилась при активном участии литейного производства, владельцем которого является НИИ.

Если заменить угольный порошок другим веществом, то выбивка отливки из формы может оказаться проблематичной. Чем больше песка пристает к готовой отливке, тем больше времени затрачивается на конечную обработку детали. Слишком малое количество оставшегося в системе песка также может оказаться проблематичным. Фотография 3 демонстрирует результаты нагревания бентонита до 1200'C в течение 10 минут, по сравнению с результами добавления в бентонит перед нагреванием угольного порошка, а также NAYVOC^®. Обе из этих добавок замедляют процесс спекания бентонита. Это означает, что при выбивке отливки, на ее поверхности остается меньше песка. Это было так же доказано как в лабораторных исследованиях, так и на производстве. Таким образом, технические свойства NAYVOC® практически не отличаются от свойств угольного порошка.

Лабораторные исследования

Результаты опытов, проведённых в литейной лаборатории Swerea SWECAST, находящейся в Ёнчёпинге, Швеция, показали, что общее количество испаряющихся органических соединений VOC уменьшилось до 90%, тогда как качество отливок и их свойства выбивки из форм остались те же.

Стоит заметить, что VOC выделяется также из связующих веществ, используемых при изготовлении стержней. Проведённые в лабораторных условиях опыты, о подробностях которых будет рассказано ниже, были проведены при изготовлении тормозных дисков (без стержней). Во время последующих испытаний в производстве были изготовлены тормозные диски как с использованием стрежней, а также и без стержней.

Измерения выбросов VOC были проведены с помощью так называемого пламенно-ионизационного детектора (ПИД), который определяет полное количество выбросов VOC (включая метан).

Рис. 4. Тип и количество выбросов при заливке состава в формы, в которых в качестве связующего используется бентонит с добавлением угольного порошка, а так же двух традиционных заменителей и NAYVOC®

Диаграмма (рис. 4) демонстрирует результаты заливки в формы, в которых в качестве связующего был использован бентонит. В смесь были также добавлены два обычных заменителя угольного порошка, а также NAYVOCi^®.

Ось ординаты (Х) демонстрирует время: 60 мин. Форма была выбита через 40 минут. При использовании в испытаниях угольного порошка и обычных заменителей, через 40 минут после заливки выбросы являются критическими (максимальными).

Рис. 5. Бензоловые выбросы при заливке металла в формы, в которых в качестве связующего используется бентонит с добавлением угольного порошка, а так же двух традиционных заменителей и NAYVOC®

Собрав выбросы с помощью абсорбента Тенакс и проанализировав его с помощью газового хроматографа было определено количество бензола. Результаты измерений представлены в таблице (рис. 5). Кoличество бензола, выделившегося из форм, в которых использовался NAYVOC^®, было меньше, чем измерительный прибор мог определить.

Результаты использования в производстве

После получения успешных результатов испытаний, вот уже год, как NAYVOC® используется в производстве. Литейное производство, у сотрудников которого очень большой опыт работы с заменителями угольного порошка, изготавливает в основном детали для транспортной индустрии. Цикл прохождения песка через систему составляет 3 или 4 дня.

Для большей гарантии, в начале использования системы была выбрана смесь, которая состояла на 60 % из традиционного угольного порошка и на 40 % из NAYVOC^®. Первый пробный период длился неделю, после чего снова перешли только на угольный порошок. После того, как качество отливок, свойства песка и состав выбросов были тщательно проанализированы, был проведён второй, более обширный опыт, который длился 4 недели. После этого новую систему взяли в пользование.

На стадии принятия новой системы в использование все параметры свойств песка оставили без изменений. Единственным отличием является то, что вместо одного угольного порошка силоса наполнили составом, состоящим из угольного порошка и NAYVOC^® в соотношении 60/40.

Полное количество выбросов VOC постоянно измерялось с помощью ПИДа.

Было проведено несколько измерений количества углеводородов, которые собирались с помощью абсорбента Тенакс.

Результаты исследований представлены в таблице ниже:

По всем интересующим вопросам обращайтесь в компанию "Sibelco Nordic Oy AB", Финляндия к специалисту по международной торговле - Елене Влади (русскоговорящий сотрудник), т.: +358 10 217 9866; т. (моб.): +358 40 725 0375; E-mail: jelena.vladi@sibelco.com; Skype: aljona.spm

Сведения об авторе:

• Петер Найстрём, Swerea SWECAST AB

Опубликовано: ИТБ "Литьё Украины", №5 (117) 2010 г.