Д.т.н. Леушин И.О., к.т.н. Грачев А.Н., Алексеенко А.Л.

ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева» (НГТУ), Россия

Техногенные отходы производства ПВХ как исходный материал для изготовления литейных форм и стержней

Актуальной проблемой промышленных регионов России является ухудшение экологической обстановки, связанной с увеличением выбросов в атмосферу, водные источники, с разрастанием существующих и появлением новых свалочных полигонов. В последние годы кафедра «Литейно-металлургические процессы и сплавы» НГТУ реализует направление по переработке и утилизации промышленных отходов для нужд литейного производства. В этой связи серьезную перспективу использования в качестве основы для изготовления литейных форм и стержней представляют шламовые отходы получения поливинилхлорида (ПВХ) завода «Капролактам» (г. Дзержинск) [1]. Данный шлам – продукт производства очищенного рассола хлорида натрия в виде неорганических отходов оксидов, гидроксидов, солей имеет 4-ый класс опасности (малоопасные вещества) и не содержит органических примесей. Годовое количество образующихся отходов – 6000 т/г. Состав образующегося отхода приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Химический состав шлама (в процентах), образующегося

в процессе получения очищенного рассола хлорида натрия

По окончании производства рассола образовавшийся шлам смешивается с неорганическими отходами, состав которых приведен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Химический состав неорганических отходов (%), смешиваемых с образующимся шламом

Специалисты завода «Капролактам» прорабатывали варианты переработки накопленного и вновь образующегося техногенного отхода. Однако проекты организации производств из него хлористого кальция, извести, гипса и цемента не показали экономической целесообразности. Поэтому рассматриваемые отходы до сих пор складируются на шламонакопителе «Белое море», несмотря на практически максимальную заполненность последнего. В связи с этим остро стоит проблема полезной утилизации (переработки) данного отхода.

Существует ряд весомых аргументов, позволяющих рассматривать образующийся отход как исходный формообразующий материал в литейном производстве.

1. Основными компонентами формовочных и стержневых смесей являются зернистый наполнитель и связующий компонент. Исследуемый материал содержит в себе достаточное количество зернистой основы (песка). Связующим веществом в данном случае может выступать хлорид натрия, теряющий при нагреве влагу, что придает форме (стержню) необходимую прочность. Дополнительным преимуществом смеси на основе представленного шлама будет являться облегченная выбиваемость форм (стержней) в присутствии воды благодаря растворению хлорида натрия.

2. Одним из требований, обеспечивающих качество отливок, является способность формовочных и стержневых смесей давать четкий отпечаток поверхности модели при изготовлении формы в совокупности с прочностью при хранении, транспортировке и заливке. Опыты по уплотнению данного отхода показали, что при определенной влажности и усилиях прессования смесь дает довольно качественный отпечаток поверхности, а после сушки образцы имеют прочность, превосходящую прочность песчано-глинистых и жидкостекольных смесей.

3. Важным свойством формовочных и стержневых смесей является их экологичность. Отход не имеет в своем составе органических соединений, что предполагает отсутствие вредных продуктов и испарений при заливке. Механизм упрочнения формовочной (стержневой) смеси не подразумевает протекания активных реакций с образованием новых продуктов между компонентами шлама. И, наконец, состав материала позволяет использовать его многократно с добавлением незначительного количества свежих компонентов, что существенно сократит объемы отработанной формовочной смеси.

Применение данного отхода решит несколько задач: оздоровит экологическую обстановку в Нижегородском регионе путем снижения количества отвалов шлама; позволит разработать и внедрить ресурсосберегающие технологии, снижающие стоимость литья; улучшит качество поверхности литых заготовок.

Литература:

1. Леушин, И.О. Перспективы использования техногенных отходов химической промышленности в литейно-металлургическом производстве машиностроительных предприятий Нижегородского региона / И.О. Леушин, А.Л. Алексеенко, А.Н. Грачев // Прогрессивные литейные технологии: Труды VI Международной НПК (24-28 октября 2011 года). – М.: НИТУ МИСиС. – 2011. – С. 182-184.