Переработка металла: способы, оборудование, нормативы

Почему важно перерабатывать металлолом?

Сталь и чугун – черные металлы, со временем они окисляются (корродируют). Этот процесс приводит к снижению прочностных свойств металла и загрязнению окружающей среды. Цветные металлы менее склонны к окислению, но со временем теряют свои свойства. Именно поэтому металлоконструкции, прослужившие много лет, подлежат вторичной переработке.

Такой подход позволяет дать ценному сырью новую жизнь, сохранить окружающую среду и получить солидное вознаграждение. Сдать металл на переработку в Москве и Московской области предлагает пункт приема «Интерлом». Поставщики металлолома могут быть уверены, что утилизация будет осуществляться в строго установленном порядке, так как мы предоставляем клиентам всю необходимую документацию по металлообработке. Это означает, что мы не перепродаем лом в чистом виде, а отправляем его компаниям по переработке.

Что такое сталь?

Сначала было железо. Это один из самых распространенных металлов в земной коре. Встречается почти повсеместно в сочетании со многими другими элементами в виде руд. В Европе начало работы с железом восходит к 1700 г до н.э.

В 1786 году французские ученые Бертолле, Монж и Вандермонд точно определили, что разница между железом, чугуном и сталью обусловлена ​​разным содержанием углерода. Тем не менее, сталь, изготовленная из железа, быстро стала самым важным металлом промышленной революции. В начале 20 века мировое производство стали составляло 28 миллионов тонн, что в шесть раз больше, чем в 1880 году. В начале Первой мировой войны производство составляло 85 миллионов тонн. В течение нескольких десятилетий он практически заменил железо.

Содержание углерода влияет на свойства металла. Различают два основных вида стали: легированную и нелегированную. Стальной сплав относится к химическим элементам, отличным от углерода, добавленного к железу. Так, для изготовления нержавеющей стали используется сплав 17% хрома и 8% никеля.

В настоящее время существует более 3000 зарегистрированных торговых марок (химических составов), не считая тех, которые производятся для удовлетворения индивидуальных потребностей. Каждый вносит свой вклад в превращение стали в наиболее подходящий материал для решения задач будущего.

Сырье для выплавки стали: первичное и вторичное

Плавка этого металла с использованием многих компонентов является наиболее распространенным методом извлечения. Шихтовые материалы могут быть как первичными, так и вторичными. Основной состав шихты обычно составляет 55 % чугуна и 45 % остального металлолома. В качестве основного элемента в сплаве используются ферросплавы, конвертированный чугун и технически чистые металлы, как правило, все виды черных металлов относят к второстепенным.

Железная руда является наиболее важным и основным сырьем в черной металлургии. Для производства одной тонны чугуна требуется около 1,5 тонны этого материала. Приблизительно 450 тонн кокса используются для производства одной тонны чугуна. Многие металлургические заводы даже используют древесный уголь.

Вода является важным сырьем для металлургии железа. Он в основном используется для тушения кокса, охлаждения доменных печей, производства пара в дверях угольных печей, эксплуатации гидравлического оборудования и сточных вод. Для производства одной тонны стали требуется около 4 тонн воздуха. Флюс используется в доменной печи для удаления загрязняющих веществ из металлургической руды. Известняк и доломит в сочетании с добытыми примесями образуют шлак.

И доменные печи, и сталелитейные печи футерованы огнеупорными материалами. Применяются для фронтальных печей, предназначенных для плавки железной руды. Для литья используется диоксид кремния или песок. Цветные металлы используются для производства стали различного качества: алюминий, хром, кобальт, медь, свинец, марганец, молибден, никель, олово, вольфрам, цинк, ванадий и др. среди всех этих ферросплавов широкое применение получил марганец в производстве стали.

Металлолом, полученный из демонтированных конструкций заводов, машин, старых транспортных средств и т д., перерабатывается и широко используется в этой отрасли.

Чугун для стали

Сталь плавят с чугуном гораздо чаще, чем с другими материалами. Чугун — это термин, который обычно относится к серому чугуну, но его также отождествляют с большой группой ферросплавов. Углерод составляет ок от 2,1 до 4% по весу, в то время как кремний обычно составляет от 1 до 3% по весу в сплаве.

Плавление железа и стали происходит при температуре плавления между 1150 и 1200 градусами, что примерно на 300 градусов ниже температуры плавления чистого железа. Чугун также обладает хорошей текучестью, отличной обрабатываемостью, устойчивостью к деформации, окислению и литью.

Сталь также представляет собой сплав железа с переменным содержанием углерода. Содержание углерода в стали составляет от 0,2 до 2,1% по весу, и это самый экономичный легирующий материал для железа. Выплавка стали из чугуна используется для различных инженерных и строительных целей.

Железная руда для стали

Процесс производства стали начинается с переработки железной руды. Порода, содержащая железную руду, дробится. Добыча руды осуществляется с помощью магнитных валков. Мелкозернистая железная руда перерабатывается в крупнозернистые куски для использования в доменных печах. Уголь перерабатывается в коксовой печи для получения почти чистой формы углерода. Затем смесь железной руды и угля нагревают для получения расплавленного железа или чугуна, из которого производится сталь.

В основной кислородной печи расплавленная железная руда является основным сырьем и смешивается с различным количеством стального лома и сплавов для производства различных марок стали. В дуговой печи переработанный стальной лом переплавляется непосредственно в новую сталь. Около 12% стали производится из вторичного сырья.

Читайте также: Содержание драгметаллов в самописцах, контактах пускателей, шаговых искателях, сварочных аппаратах, фильтрах от противогазов, амперметрах и другой аппаратуре

Технология выплавки

Плавка — это процесс, при котором металл получают либо в виде элемента, либо в виде простого соединения из руды путем нагревания выше его точки плавления, обычно в присутствии окислителей, таких как воздух, или восстановителей, таких как кокс.

В технологии производства стали металл, соединенный с кислородом, например, оксид железа, нагревают до высокой температуры, и оксид образуется в сочетании с углеродом в топливе, который выделяется в виде монооксида углерода или диоксида углерода.
Другие примеси, в совокупности называемые нитями, удаляются добавлением тока, с которым они объединяются, образуя шлак.

В современной выплавке стали используются отражательные печи. Концентрированная руда и флюс (обычно известняк) загружаются сверху, а расплавленный штейн (сочетание меди, железа, серы и шлака) вытягивается снизу. Вторая термообработка в конвертерной печи необходима для удаления железа с поверхности штейна.

Кислородно-конвекторный способ

Основной кислородный процесс является ведущим сталеплавильным процессом в мире. Мировое производство конвертерной стали в 2003 г составило 964,8 млн т или 63,3% от общего объема производства. Конвертерное производство является источником загрязнения окружающей среды. Основными проблемами при этом являются сокращение выбросов, выбросов и сокращение отходов. Суть их заключается в использовании вторичных энергетических и материальных ресурсов.

Экзотермическое тепло выделяется реакциями окисления во время выхлопа.

Основной процесс выплавки стали собственными резервами:

• Расплавленный чугун (иногда называемый жидким металлом) из доменной печи выливается в большой контейнер с огнеупорной футеровкой, называемый ковшом.
• Металл в ковше направляется непосредственно на основную выплавку стали или на стадию предварительной обработки.
• Кислород высокой чистоты под давлением 700-1000 кПа со сверхзвуковой скоростью впрыскивается на поверхность ванны железа через водоохлаждаемую фурму, подвешенную в емкости и удерживаемую на высоте нескольких футов над ванной.

Решение о предварительной обработке зависит от качества чугуна и желаемого конечного качества стали. До сих пор используются самые первые съемные донные преобразователи, которые можно снимать и ремонтировать. Копья, используемые для удара, были изменены. Для предотвращения заклинивания фурмы при продувке использовались щелевые манжеты с длинным сужающимся медным наконечником. Наконечники наконечника после сгорания сжигают СО, образующийся при вдувании СО2, и дают дополнительное тепло. Для удаления шлака используются дротики, огнеупорные шары и детекторы шлака.

Кислородно-конвекторный способ: достоинства и недостатки

Не требует затрат на газоочистное оборудование, так как пылеобразование, то есть испарение железа, снижается в 3 раза. За счет снижения выхода железа наблюдается увеличение выхода жидкой стали на 1,5 — 2,5 %. Преимущество заключается в том, что интенсивность продувки при этом способе увеличивается, что позволяет повысить производительность конвертера на 18 %. Качество стали выше, так как снижается температура в зоне продувки, что приводит к уменьшению образования азота.

Недостатки этого способа выплавки стали привели к снижению потребности в расходе, так как уровень потребления кислорода увеличивается на 7% из-за высокого расхода топлива на сжигание. В перерабатываемом металле повышено содержание водорода, в связи с чем требуется некоторое время после окончания процесса для проведения очистки кислородом. Среди всех методов кислородный метод конверсии имеет наибольшее шлакообразование, причина в невозможности контролировать процесс окисления внутри оборудования.

Мартеновский способ

процесс открытого огня на протяжении большей части 20-го века был основной частью обработки всей стали, производимой в мире. Уильям Сименс в 1860-х годах искал способ повысить температуру металлургической печи, возродив старое предложение использовать отработанное тепло, выделяемое печью. Он нагрел кирпич до высокой температуры, а затем использовал тот же путь для подачи воздуха в печь. Предварительно нагретый воздух значительно повышал температуру пламени.

В качестве топлива используется природный газ или пылевидные мазуты; воздух и топливо нагреваются перед сгоранием. В печь загружают жидкий чугун и стальной лом вместе с железной рудой, известняком, доломитом и флюсами.

Сама печь изготовлена ​​из высокоогнеупорных материалов, например магнезитового кирпича для каминов. Мартеновские печи весят до 600 т и обычно устанавливаются группами, чтобы можно было эффективно использовать массивное вспомогательное оборудование, необходимое для загрузки печей и обработки жидкой стали.

Хотя процесс с открытым огнем был почти полностью заменен в большинстве промышленно развитых стран основным кислородным процессом и электродуговой печью, на его долю приходится около 1/6 всей стали, производимой в мире.

Электросталеплавильный способ

Современный способ выплавки стали собственными резервами представляет собой печь, нагревающую шихту электрической дугой. Размеры промышленных дуговых печей варьируются от небольших установок емкостью около одной тонны (используются в литейных цехах для производства изделий из железа) до установок емкостью 400 тонн, используемых во вторичной металлургии.

Дуговые печи, используемые в исследовательских лабораториях, могут иметь мощность всего несколько десятков граммов. Температура промышленных электродуговых печей может достигать 1800 ° C (3272 ° F), а лабораторных установок может превышать 3000 ° C (5432 ° F).

Дуговые печи отличаются от индукционных тем, что на шихту непосредственно воздействует электрическая дуга, а ток в выводах проходит через шихту. Электродуговая печь используется для производства стали, состоит из огнеупорной футеровки, обычно водоохлаждаемой, больших размеров, покрытой выдвижной крышей.

Печь в основном разделена на три части:

• Корпус, состоящий из боковых стенок и нижней стальной чаши.
• Очаг состоит из огнеупорного материала, расширяющего нижнюю чашу.
• Крыша с огнеупорной футеровкой или водяным охлаждением может быть выполнена в виде сферического сечения или в виде усеченного конуса (конического сечения).

Принципы переработки металлических отходов

Новые технологии переработки металлолома позволяют получать в итоге высококачественную сталь, ценные медь и алюминий, а также более редкие металлы, пользующиеся особым спросом в промышленности. Лечение основано на следующих принципах:

• Сокращение потребления первичного сырья. Запасы руды в мире ограничены, и их количество уменьшается с каждым годом. В такой ситуации лом становится перспективным источником прибыли.
• Снизить энергозатраты на производство стали. Производство из переработанных материалов более рентабельно.
• Улучшение экологической ситуации. Сокращается площадь полигонов, уменьшается количество выбросов в атмосферу за счет металлургического производства.
• Ускорение получения нового сырья в результате переработки лома.

Совершенствуются технологические процессы, в результате увеличивается темп переработки лома. Это перспективная отрасль, которая будет все более востребована в будущем. Современные методы позволяют обрабатывать как сталь, так и все виды цветных сплавов.

Технологические процессы переработки черных металлов

Наиболее распространена переработка черного лома. К нему относятся отходы из стали, чугуна, чугуна. На крупных предприятиях работают автоматизированные системы, позволяющие быстро работать с большим количеством сырья. На начальном этапе металл освобождается от мусора, очищается от всех примесей. После этого лом проходит следующие технологические этапы:

• Резать и резать. Крупные куски металла режут специальными инструментами, чтобы придать им более компактную форму, удобную для переплавки. Измельчение осуществляется с помощью пресс-ножниц, измельчителей и другого оборудования. Мелкие обрезки, наоборот, прессуют в брикеты для облегчения переплавки.
• Уборка. Различные виды лома часто содержат неметаллические примеси, в том числе остатки пластика, пыль, частицы грязи. Для их удаления металлолом отделяется после измельчения. Это может быть воздух: металл продувается струей воздуха под давлением, в результате чего из него удаляются частицы примесей. Также часто применяют магнитную сепарацию: металл отделяют от примесей с помощью мощного магнита.
• Подготовка к плавке. Если металл ранее не подвергался резке, его разрезают на полосы, которые объединяют в брикеты.
• Переплавка. На заключительном этапе металл подвергается термообработке с помощью электрических или плазменных установок. С помощью специальных добавок в процессе плавки сталь избавляется от ненужных примесей для достижения качества.

На крупных предприятиях металл прокатывают и для получения слитков. Это позволяет быстро найти покупателя и обеспечить постоянную прибыль. Использование современных технологий позволяет обеспечить высокое качество готового металла – переплавленный продукт не уступает по свойствам первичному сырью.

Технология переработки цветного металла

Переработка отходов цветных металлов более сложный процесс, технологические операции будут зависеть от конкретного вида сырья: медь, цинк, алюминий и др. состав лома определяется лабораторным анализом, отнесение к конкретной марке зависит от содержание основного металла.

Процесс переработки имеет свои особенности для каждого вида металлолома:

• При переработке алюминиевых отходов проводится осмотр и сортировка, затем металл разрезается и измельчается на специальном оборудовании. На следующем этапе он подвергается обжигу для освобождения от примесей и отправляется на переплавку. В результате на выходе образуется чистое сырье, готовое к дальнейшему использованию.
• Обработка меди включает дополнительные этапы. Он также проходит сортировку, резку, брикетирование, но добавляется гравитационная сепарация, сушка, выпаривание. Подготовленный металл направляется на переплавку.
• Извлечение цинка – сложный технологический процесс. Металлические отходы измельчают, просеивают, затем промывают и переплавляют. Цинк получают перегонкой и окислением.

Из-за сложности технологий переработка лома цветных металлов требует большого количества дорогостоящего оборудования и вспомогательного инструмента. Однако в результате образуется ценное вторичное сырье, востребованное во многих отраслях промышленного производства. Медь и алюминий используются в производстве электрических кабелей, трансформаторов, их используют в производстве фольги и десятков других видов различной продукции. Редкие цветные металлы используются в электротехнике, вторичное сырье в этой сфере все более востребовано.

Виды лома

Типы:

1. Черная — рельсы, трубы, гвозди, болты, гайки, шайбы, стальная проволока, арматура, канаты, стружка, отходы, остающиеся при производстве железа.
2. Цвет — медные радиаторы, трубы, котлы, сплавы, бронзовые изделия, медные газовые горелки, свинцовые аккумуляторы, весы, подставки, детали самолетов, кораблей из цинка и магния, элементы промышленного оборудования, столовые приборы, тара.
3. Драгоценные – серебро, золото, платина, палладий. К ним относятся статуэтки, украшения, столовое серебро, электроприборы.

Небольшое количество золота, серебра и платины содержится в различных частях компьютеров, сложных электронных устройствах. Сильные кислоты используются для травления драгоценных металлов из различных деталей.

Сферы применения вторичного металла

Вторичное сырье используется для изготовления:

• металлические конструкции;
• проволока, емкости для хранения жидкостей, сыпучих смесей, предметы, строительные материалы;
• детали для сборки промышленного оборудования, автомобилей.

Вторичное сырье по свойствам и качеству практически не отличается от первичного. Он подходит для всех применений обычных металлов, сплавов.

Преимущества и недостатки переработки

Положительные стороны:

1. Улучшение общей экологической ситуации.
2. Снизить спрос на добычу руды.
3. Снизить энергозатраты на производство металлов, сплавов.
4. Уменьшите количество металлической пыли в воздухе.

Для переработки и хранения металлолома нужны большие цеха с промышленным оборудованием. Для повышения эффективности производственного процесса необходимо открывать больше пунктов приема металлолома, что требует дополнительных вложений, расширения штата сотрудников.

Оборудование

Для того, чтобы иметь возможность эффективно заниматься переработкой металлолома, предприятие должно быть оснащено:

• лом и гидравлические ножницы;
• гидравлические прессы для брикетирования;
• измельчительные машины;
• диспенсеры;
• промышленные кран-балки;
• плазменные резаки;
• плавильные печи.

Кроме того, вам потребуются электроинструменты для резки металла и спецтехника для перевозки лома, брикетов.

Способы измельчения лома

С развитием технологий появляются новые способы покраски лома. Крупные компании используют несколько методов.

Термический

Локальная плавка металлолома происходит на специальном оборудовании. Типы режущих машин:

• просверлить отверстия;
• кислородная дуга;
• плазма;
• кислород.

Процедура осуществляется путем нагревания деталей до 1000 °С. Подходит для шлифовки толстых металлических листов (корпусов кораблей, самолетов, автомобилей).

Взрывное дробление

Для разделения кусков тяжелого металла массой более 1,5 тонн на отдельные части применяется технология сноса. Особенности техники:

1. Контролируемые взрывы проводятся в заранее подготовленном котловане.
2. Стены в котловане отделаны железобетоном. Слой может достигать мощности 1,5 м.
3. Чаще яму закрывают крышкой с отверстиями для выхода газов, чтобы осколки не разлетались.

Копровое дробление

Для выполнения этой технологии требуется специальная установка. Он состоит из рельсов, закрепленных над землей на массивных столбах. Поверх рельса установлена ​​свайная бомба весом более 15 тонн. Лом сваливается в определенное место и на него сбрасывается снаряд. Под большим весом они распадаются на еще более мелкие кусочки.

Основным недостатком этого способа обработки металла является ограниченный ресурс кучного снаряда. С ним вы не сможете измельчить более 7 тонн лома.

Механическая резка

Популярный метод шлифовки мелких металлических деталей. Для резки металла используются два типа пил – аллигатор, портальная. Первый необходим для шлифовки круглых деталей, второй – для прямоугольных.

Дробление стружки

Дополнительный процесс переработки металлических отходов. Мельницы, дробильные мельницы используются для окраски в порошок. Виды дробилок в зависимости от принципа действия:

• рулон;
• вращающийся;
• молоток.

В измельчитель можно загрузить до 300 кг опилок.

Этапы переработки

Переработка металла – это сложный процесс, состоящий из нескольких этапов. У каждого из них есть определенные функции.