автореферат диссертации по металлургии, 05.16.06, диссертация на тему:Разработка процесса получения медного порошка из отходов гальванического производства и изделий на его основе

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНОгПРОгаВОДОПВЕННЫЙ КОНЦЕРН ПОРОШКОВОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

уда (621.762:621 Л57.7>.002.8

КОВЧУР АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

• Разработка процесса получения медного порогака т отхо^ао гзль-гзазичрсггого производства в аэделпЭ ня его основе

05.16.06— Порошковая металлургия в композиционные гьггсрналы

Автореферат диссертации ка сояскание ученой степени кандидата технических наук

Мявтат— 1997

Работа выполнена в Витебском государственном тсхнозопзчсском унязерситетс

Научный руководитель - уякпндят технических каук, доцент Пятов В.В.

Официальные оппонелм:

доктор гслинчесхнх наук, профессор Косалсгсзнй В.Н.

кандидат технических наух,

старший вдучныД сотрущиш Ззоиарез ЕВ.

Сипоннрукнцга Организация - Фтнхо-техничесхий институт .АН Б

Защип состоит "25" июня 1997 г. в 10 часов из заседании сосста по защите, диссертаций Д02.40.01 в Белорусском государстаеяком научно-производственном концерне порошковой металлургии по адресу - 220071, г.Минск, уп.Платонова, 41.

С диссертацией козою ознакомиться в библиотеке Белорусского государственного научно-производственного концерна * порошковой металлургии

Авторефератразосдаи" 2$ " _ 1997г.

■Ученый сегргпфь согста по защите диссертаций

В.М. Горохов

J

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аетуалькоеть темы. Manéense, что Республика Беларусь бедш си-рьевы&ш и зиергстчесюшн ресурсами. Нз ее территории отсутствуют ыесторозсдеиия цветных метагелоэ, в частности, меди. Приходится покупать медь за рубегл>м по зысожм цт-и (около 3000 $ м тонну), «по усг-

• личнвает сгбгспжмостг. пашчх темпов, делая их и еконкурсггтссп ccoS-rrmni кз шфовом рынке.

Э то зка время наша Республика располагает ^аээшгой тяжелой про-иыпшениостыо, неотъемлемой частью которой является гояьзамическое яроизЕОдегео: боле« 200 предприятий имеют гзльшшичесхнг цеха или •участка. Отходы этого производства содержат хнмггческис соединения цветных металлов, утилизация которых требует дополнительных адтрат

• на строятельстзо и эксплуатацию очистных сооружений; без них соединения металясз попадают в окружающую среду, ухудшая'экологическую сб-стгновяу.

Тгх, n Витебске с отходит гальгатпеи поступают следугошям об-рпзкз. Про"ззодсглекиое объединение "Хкнплзст", засол трасторных злтгстеЯ а учебко-пронзвадственное предприятие товариществ! ииезли-дез по грешно сбрасшипот их безо sc^nOÍi счзши з горкаяалэтзцмга, предварительно осуществив т.н. промывку — разбавление до ПДК солон.

• На зазодах "Эвисгор", Внстаи» Ксюштернз, ПО мЭлс;произмеритеяь" есть яокаяьныг очистные соору-,хения. Сбросы после такой очистки иногда пргшйгютПДК по тзпкеяым металлам, что неоднократно отмечалось Го-судсрсткекгшм комитетом по эхолошн а местной прессой. Удовлетсорн-телыго ргбатгет установка по реагатюй очистке гзльпаностокоз на приборостроительном згводе. Лучше обстоит дело с локально:"! очистхой прохпкодствзянкх отходов на ПО "Витязь", где стоки от гальзанихи и тргвлгзду! печатных плат очищаются на установке сорбции-десорбции от spot,«а, никеля, цинка и одоза, после чего сбрасываются в городской коллектор. Менее токсичные, но отнюдь ие безобидные медные соединения (соли меди поражают кроветворные органы: костный ыозг, селезенку, лимфатические узлы) осавдснию не подвергаются.

На предприятиях, имеющих очистные сооружения, остро стоит вопрос утшшзашш н захоронения гальванических* шламов. Обгзгюжекиые осадки подолгу хранятся па их территориях, создааая неудобства. Нз на-

• чадо 1995 г. накопилось свыше 3-х тысяч тонн отходез гальванического производства, которые не были утшшзирсваяы. •

Таким образом, с одной стороны ощущается острый дефицит цшпшх металлов, а с яругой — сброс их химических соединений в Шфунакяцук» среду. Поэтому разработка технологии извлечения кгдорэ-гой меди из отходов гальванического производства представляется ¡¿ссьиа " актуальной.

Связь работы с «рунными научными программами. Работа выполнялась в соответствии с республиканской программой № 75р "Охрана 05Л1.03 по панки АН РБ.

Цель и задаче КФСлея1»за1аняЛ^ШоТйбстн-ЕЕЯяетсй^омялгхскса_ исследование процессов осазздеякя ысдшго порошка, его формования н спекания, а также разработка на этой основа знерго- и ресурсосберегающей, экологически чмсюй технология изготовления эдектродоа для сшковай сварки.

.Для реализация посгсалеииоЗ цели необходимо бшо решить следующие задачи:

— разработать технологию извлечения медного порошка из отработанных электролитов;

— найти оптимальную концентрацию раствора-реагента для полного осаждения мзди с минимальными затратами;

— экспериментально исследовать физико-химические и технологические свойства полученного порошка и изучить возможности их улучшении;

— теоретически всследоаать процесс деформации материала и па згой основе выбрать метод прессования;

— установить ргтааш спекания прессовок, обеспечивающие полное удаление пластификатора;

— используя результаты проведенных исследований, разработать технологию изготовления нергсходуемых электродов дня точечной сварки н организовать внедрение ее в промышленности.

Научная новизна полученных результатов. Разработан реагент-ный метод извлечения меда из нитратных и сульфатных растворов. Он основан на восстановлении ионов меди другим ^етеллом, имеющим более электроотрицательный потенциал. Установлено, что при использовании . едкого кали, натра или железа метод не требует затрет энерпш и дефицитных штериалов; остающиеся после переработки растворы экологически бгзолас.чы.

Предложена оригинальная методика исследовании трения пластм-фгщкрованного порошкового материала, позволяющая измерять кс заям-снмые от напряжений триботехнические характеристики. Она основана на снятии зависимости касательных напряжений от нормальных с последующей математической обработкой результатов. Получено соотношение, позволяющее описать трение порошковых материалов с помощью трех инвариантных к напряжениям трнботехиических характеристик.

Построена математическая модель процесса-деформации пластифицированного порошкового материала для общего случая, когда -юна фор-■ ыования. имеет подвижные и неподвижные границы. Путем подстановки различных* граничных условий получены частные решения для наиболее распространенных методов формования.

Праствчеекаа значимость полученных результатов заключается в создании, научно-методологическом обеспечении и промышленной реализации методов извлечения меди из жидких производственных отходов и переработки ее в изделия.

Предложенный реагента ый способ осаждения медного порошка монет использоваться для возврата меди на любом предприятии, имеющем гальваническое или травильное производство. Одновременно происходит очистка сбросов от солей тяжелых металлов, что улучшает экологическую обстановку.

- Разработанная технология формования труднопрессуемых порошковых материалов обладает универсальностью и может быть применена для формования любых, даже неметаллических, порошков. Она значительно снижает энергоемкость процесса прессования, позволяет избежать использования мощного прессового оборудования и окончательной механической обработай.

Экономическая значимость результатов. В качестве коммерческого продукта может быть использована технология изготовления нерас-- ходуемых медных электродов для точечной сварки из промышленных отходов. Технология внедрена на АО "Горизонт" (г. Витебск), экономический эффект от внедрения составил 334 млн. рублей.

Основам положения диссертация, выносимые на защиту.

1. Технология осаждения медного порошу из нитратных и сульфатных промышленных отходов.

2. Способ описания внешнего трения порошкового материала с помощью трех не зависящих от шшрлкспжЛ гпффициеш-оа

3. Найденное теоретичгскпм путем распрздаяеивс напряжений в sains формования, дагэвдев возможность конструировать формующий инструмент.

4. Методвкг измерения трвботехшгчгсхкх хзрактгрнстЁЕ.

5. Технология лзгшо&йеаяа нер^схсдуюдгх аясетродов два точечкой контакгшй csapm

ЛнтаыЗ окяда соискателе. Опубликованные ио тюк диссертации paScsu выполнена гитарой в со&этор?хвс.

- . Авторам злчяо р^райстсхачсулолатиз c&'tt&cuas у сякого порошка ш нитратных Егсульфзшых ярошшяевных отходов регтгктым методом;' вровздша оатнмЕзацш парзкетрез сгаздвдшя меда пз растворе отработанных глгетрошгог; разработка методика гзмгргаия трйботехнкчгскж ' характеристиг, разработана технология таготопленкя . нерагходуеглых гяеетродоз для точечной контактаой еззрхн из получйшога порошка.

Анрсбацкэ ретуяьтатез днетертадма. Основные результаты и работа в целой дождакваяксь п обсувдалмсь на Респу&шсанскоЗ НТК "Проблемы к&чгс-ша и кадзжкостк кашки" 4-5 оэткбра 1S94, г. Могилев; Международной научной коифереащш "Пробяезш прсмэ-слогаи п комплексной упшшцст отаодов прзизБОДстаа" 3-4 оккбрз 1995, г. Витебск; Мезздушродной 51-S НТК "CocToamje а перспегсгавы развитая каукн и подготовки шшенеров высокой юилифпстцчц' БГПА 21-25 ноября 1995, Минск; 19lh bstemationd Scientific Symposium of Students and

- Young Research Workers 28-29 Aprill997, ZidonaGcra.

ОпуТшаковаикость результата,-. Основное содержание дассерта-'. ции опубликовано в 17 научных работах, в том числе 13 статей в журналах в сборниках, 4 тезисов докладов на конференциях.

Структура в cSvcs: диссертации. Диссертсцш состоит из перечня услоакых обозначений, введения, общей характеристики работы, пяти гваа, выводов, списка использованных источников н приложений.

Она содержит 89 страши; машинописного текста, 22 рисунка, 26 тебтец и Ш наименований испатьзо1аая1шх источников.

ОСНОВНОЕ'CGgpPKAHI/iE РАБОТЫ

. Во взедгида содержится оценка современного состояния решаемой про5лша,обосно!анве необходимости проведения работы и краткое ее 'фвдегкве.

3 гмрпоЗ глзе* дан аналитический обзор литературы, поставлены цели и задачи пссяэдоааииб. Показано, что существующие методы утилизация отходов гакьэзшгсескою а травильного производств загрязняют охрузхшощугэ среду вовсмя и химическими соединениями цветных и тя--.кслнх м<яяпя93. Крупном недостатком этих методов яшшггся тшохе па-■ теря цекянх н<У1аяясй, готориэ мэгуг быть возвращены в произведет»}. Прсакажсчрояаия резашчные методы математического описании деформет^гз асртгкозсЛ ергды. Сбщкм ах недостатком япляетса зависимость СС'С.'7'.УТ. гза^фяяясзпоэ (пязхосги, предела тегу** • коэффи-цксггга треяня) г,т р+гчгхутгсго состеггшм. Такая зззиовюсть зэтруд.'шгг процгсг»8взляяг?55Ж преобразований

Указажка педезкяяя' супкетоутшх мсгодоз утилизации отходоч гаггьаилггехтго про?п*о.н?ггсз н васваершеастЕО математического описания упяогоекия порогзиез определили цель и задачи исследования.

Во вторая аздоваш результаты оптимизации параметров осэдздоя В кзчгеп» гзрьяроагкякх фактороз процесса оезлдения кгдя зз гптдесго раетеора принята конпетрадоя щелочи N£011 Установлено, тго ддч ткбелге полного осаждения меди с наименьшим расходом рг^гсггга-ссз.'гггсяа его копеггпрация должна быть 80 г/л. При нспользо-гнгрехе5уд "ап;п следует учитывать, что концентрация раствора • КОН деятели быть 100-15 0 г/л..

Дзлзз еэ второй главе оплошна разработанная технология извлечении rjz.ro: кз отходов гальванического прензеодегеа Эта технология еглю-пггг ре^гентаый истод осаждения медьсодержащих соединений, стадам н сушку полученной шнэты, Ессстаноплише и обогащение медного порошка. -

Раагентаый метод ссэкденяя позволяет выделять медь как аз сульфатных, так и кз нитратных соединений по схемам:

Си804 + Рс -> РеБОц + Си,

Си(КтОзЬ + 2КОН Си(ОН)2 + 2КНО*, (1)

Си(СН)1 + Н2 -> Си + 2Н20.

Отшгм осуществляется центрифугированием, сушка — выпарива-цием. Восстзногленне меди из оксидов производится в проходкой печи при температура 400-500 °С в водородной атмосфере.

.....t

Обогащение проводет шпштной сапарацией, при этом устраняется не прореггировдвший гюлезный порошок (вводится для осаждения меди ш сульфатных соединений).

ТрггьЕ глава посвящена спишшю негодик теоретических л экспериментальных ксследоганнЕ, нсжшзовгижжу оборудованию и нате-•ршлам. •

Построена математическая ырдзяь деформации материала для общего случая, когда зона формования пьижг поверхности ках с пзеенв-вими, tüs ей аиввиымн с5Ш£иц-1ргает._В_осйс^_модалн лежит экспари-меытилыш-пшученшя зависимость таегтаяышх вшгр^^аййт^натр^ щейсз-соагркяости от нормальных напряжений с:

t^a + bo-co3, ' (2)

rss а, b, с - шзтряцагел4иые, ве ¡jaEsscäEiss от о коэффициенты.

Найденное распределение нормальных напряжений вдоль зоны формования имеет вид

(a-<%cT,~g)' (3>

где г — Еоорднната, направягинея сг входа в зону формования к ее выходу, а« - нормальное напряжение на входе (при z - 0); е и g — корни квадратного уравнения а + bo - со2 = 0; б— коэффициент, зависящий от геометрии зоны формования и триботехннческнх характеристик материала

Из общего решения (3) подстановкой различных граничных условий получены частные решения. для случаев прессования в закрытой прессформе и экструзии материала Так, распределение напряжений вдоль конической часта зоны формования при экструзии имеет вид

5* .

(4)

где Oi — напряжение на выходе из этой зоны; о%— физический предел текучести материала; S и S» — площади текущего и выходного ссченнй конической части соответственно; тип— коэффициенты, зависящие от геометрических особеиаостей зонт формования и триботехничесхих хс-porrqracTHK материала.

Далее в этой главе описана оригинальная методика исследования триботехннчесхих характеристик пластифицированных порошковых материалов и приведена конструкция трибометра, позволяющего (пучать трение как в направлении приложения усилия, тах и в поперечном направлении. Интересна возможность измерения коэффициентов бокового дапленил без применения тензометрии. Зги коэффициенты вычисляются по простой зависимости

где опт — нормальное и касательное напряжения на боковой поверхности цилиндрической полости трибометра; а, Ь и с — не зависящие от напряжений триботехнические характеристики.

Третья глава завершаете* описанием технологической линии для цементационного осаждения меди из отходов галыкгнического производства. Схематически лкння изображена из рис. 1.

Она состоит ю роисто роз 1-3, предназначенных для выделекич твердого осадка, содержащего медь Каждый из реакторов соединен системой трубопроводов снабженных необходимой запорной арматурой, с цистерной А, содержащей жидкие промышленные отходы. Реакторы с помощью плутхернсго 9 и вакуумного 10 яасосоз связаны с нейтрализатором 4, а цеотрсбешшй насос 1Г соединяет их с емкостями 6-8, предназначенными для сбсрз переработанных растзоров. При необходимости жндхсстъ из вакуумного фильтра 5 может быть перекачена в цистерну Б, ' аналогичную цистерне А.

Исходные материалы, поступающие в цистерну А (отходы гальванического и травильного производств) представляют собой отработанные электролиты. На заводе "Эвистор" (г. Витебск) для технологических целей получают медные покрытия с пониженными внутренними напряжениями, используя электролит следующего состава:

ОЙО, х5Н20 — 200...220 г/л,

Н230< — 50...60 г/л, (6)

БС-1 (блескообразователь) — 5 мл/л.

Рис.1 Схема технологической яшшн для переработка отходов гальванического сроаззодстта

На заводе "Элеетрогаыерктель" (г. Витебск) меднение пршеняют в гальванопластике, используя нитратный электролит следующего состава:

СЦКО,): х — 500„Ш1Ул, (7)

СиС13х2Н:0 — 0.51/я.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований. Показано, что медь в отработанных растворах содержится в основном в виде нитратных к сульфапшх соединений Си(ЫОз)г к СиБО<; небольшое количество меди заходится в виде свободных конов.

Осажденный порошок содержит около 97% мае. меди, ко почти вся она химически связана (в основном с агслородом). Оставшиеся 3 % со-

стоят из 13 химических элементоа, наиболее заметным из которых яаяяе7-с.1 железо (1.26 % мае.).

После обогащения к восстановления порошок содержат 92.5 % меди, 0.8 % г:глгп (а гаде оксидов) и 03% кислорода; содержание остальных прнмзеей соотггтстпугт требовгдшям ГОСТ 4960-75.

Граиулскетр'рзесхий состав определен посредством с;погого англзп» (ГОСТ 18318-73) с использование набора сит с кьалрзтлой г.ч;й-кей (ГОСТ 3584-73). Результаты анализа приведены иа рнс.2.

Устшоапгпо, что шшппгя плотаогть осажденного порошка опрс-делашаз по ГОСТ 194^0-74 составила 13-1.9 г/см\ Плотность утряски 1.9-2.7 г/си5, киззшнй предел формуекостп около 200 МПа, прочность сырых иеплЕстпфпшфЭБашилх прессовок на сжатие 0.1-0.5 МШ, текучесть порошка'определялась по ГОСТ. 20899-75 и составила - 38 1/с.

Технологические свойства порошка недостаточны для получения прссссвхи удсаяетеортгельной прочности, их необходимо улучшать рафинированием или введением связующе- плзстнфкцирукшшх дсбгвох. Псз-тсиу уплотнлемсггв трибоптехничсскне исследования проведены для кеплосткф'щгфегаиных, шс и для пластифицированных порошков.

5

X

I

*• т ■ И п

1 » «V • П I

и и н И и

0-20 40-60 ШМСЭ 120-140 180-200 икм

Рис. 2. Гранулометрический состав оеахедекного порошка

Результаты исследования уплотияемоети но ГОСТ 25280-82 приведены на рис.3. При 9Уо парафина и более даже при небольших давлениях плотность приближается к плотности компактного материала (9% пергфи-на при дзвлешш 50 МПа д?.гзт 95% плотности). Уплотняемость нешкотк-фицировзнпего порошка мало отличается от уплотняем ости проньоплсму« выпускаемых перопкор.

% от плота оста сонаашого шерша

Рис.3. Уплотнкемодть осажденного порошка касательные взпржггеяпа, МПа ыор^ялызые кг&ртзодва

. содерзашпе Ешрафциа

Рис.4. Зависимость касательных напряжений от нормальных на , внешней поверхности

На рис.4 изображена зависимость максимально возможных касательных напряжений от нормальных и содержания пластификатора для осажденного медного порошка (внешнее трение).

Математическая обработка приведенные результатов (аяало1ичные данные получены для широкого класса материйюв) показывает, что квса-тздыш? напряжения на поверхности трения связаны с нормальными соотношением (2), причем трчботехиичгские характеристики a, b я с не зависят «г напряжений«.

Заканчивается четвертая глава экспериментальной проверкой результатов теоретического исследования. Сравнивались максимально возможные высоты прессовок, получаемых в закрытой цилиндрической пресс форме при одностороннем прессовании. В качестве контрольного материала использован стандартный медный порошок. Расчеты проводились по формуле, полученной путем подстановки в обще« решение (3) условий для такого прессования

, Л . £Г,-(с<Г„ -¿)

к ---1п-^—--(г /я)

2-к-Ъ <та(со,-Ьу

где Я — радиус прессфоркы; он — нижний предел прессуемоста материала; Со — давление; к — коэффициент бокового давления; Ь и с — . уже упоминавшиеся триботехнические характеристики.

ТЕОРИЯ ЭКСПЕРИМЕНТ

Рис.5. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований

На рис.5 изображены результаты сравнения высот прессовок, полученных при давлении прессования 50 МПа на прессформе радиусом !0 ммКах видно из графиков, расчет дает более высокие значения (на 2-• 8%), чем эксперимент. Вид зависимости для осажденного и стандартного порошков примерно одинаковый, однако прессовки, полученные из кондиционного порошка, несколько крупнее.

Шггаа глава посвящена практическому использованию результатов ■исследования. В ней изложена общая, технология изготовления изделий из осажденных порошков н конкретное ее применение для производства сварочных электродов.

Технологе;! 'Илвучгниа изделий из ссэдасыного порошка заключаэт-«я в укучгзгшда его техколегачгеие: хграмгергсткк, подготовки штерна-яг к фермогпжю, поръюгзтт, удаления шггеткфвтора из прессовок а сягк&иа: гадгякй.

Улучншп» техпэшгкч»скх ягрветерпэтяк достигалось вггдзкн-и.г сагяугэщздзлгетафицнруишзх добавок (парафина). Количество парафа:;!, взобхадшоз джгведучвша качгсгвггкяга гадгнкй, опредгкястег га cc.3n"oiacii:^_____

. psífc-prfj, : '

v/- г-;--—-— ' ' .(9)

РиРя + Р^РуРлРу '

где рв, ря íí ру — пккш^стрдогс-.-:» плотность г.2теркгла, плотность парафина й плотность yipscni ncpotsxa соэдвстстьгапо.

.СсэткзиЕдке г;олучеко в зргдлошкешзз, что в еостоагша утрэдщ все шзпатттазз Ергзстразетьо s sapoшка заполнено парафином. Ввгде-rus меа&шсго колачгстса алгеткфякгтера ведгг к сЗргзоггншо дшаа-ьесхого сюда в срзигссе формоггяхг (ииссг ыссто т.а. грочяый гф-ф-гат); прл этом вг&юдаэтеа jssxes ysosrasnss jraaa npsscossass, ситанпог с пластической дефвригаугей чаггец ворота» из гас какагяозй.

' * Подготовка ыаиркаяа к фор^говзиаэ состокт 0 его гсиогс»иззцш1, дроблегал в подогрел. Формование пягсгафлщфоганнего материала 32,-трудагпий не ваздаает, однако, еевн применяются непрерывные методы, использующие эксгрузхэ, кмшчссп» парафина долгою быть уггяичгно до 10-15 % i:zc. Преимуществе ш&сткфгщцровгнйых порошков при фор-ыоваздш захазоч¿unes в сазмохшссхз получения пргсссБОХ сложной форт-ал, что пазшялгт устранить операцию окончательной кехсшгегсздП сбрсбоеть

Удаленна оагсгифшхтврг обычко сошодается со спешшзд ЩД8-Рс&кч спекания сущестзенно saasxur от применяемого пластифнкв-тора. Необходимы как гдктшуи две изотсриичесгз:е сыдерхки при ка-гръег. Первая выдержка осуществляется при температуре несколько выше температуры плавления пластификатора, врто Ьремя «ндкосхь переходит в ыелкодиспсрскую засыпку (обычно охсэд алюминия) за счет капмд-•карп-гс сад. Вторая шдер^зш дгдггтсг$ при температуре, несколько пре-тгиасратуру «гшешя клв рагшкегшг ■ жщкого пяЕСТНфша-

тора — скорость выхода тюв должна быть минимальна, так как они способны разрушить прессовку.

В качестве примера использования списанной технологии изготоз-лечия изделий из осажденных порошков разработана технология тготоа-лення нерасходуемых электродов для точечной шовной и стыхомой сварки. Технология заключается в реагентом способе щ&печошя меди »п отходов галь&знического производства, промывке, отжиме и сушке порошка, восстановлении меди из оксидов и гидроксидо», обогшценини, пластификации, гомогенизации полученного материала," формовании в сложной по конструкции прессформе, удалении пластификатора и спекании.

Полученные электроды представляют из себя наконечники конической и цилиндрической формы, применяются на сварочных машинах МТ1613, МТ1614, МТ1616, МТ161844, МТ161674 и аналогичных.

Электроды испытаны при максимальном сварочном токе 16 к-А, усилии сжатия до 20 кН, количество циклов до износа составило 100000-150000. Результаты испытаний показали, что полученные электроды имеют практически те же эксплуатационные характеристики, что и стандартные.

Приведена калькуляция себестоимости извлечение 1 тонны медного порошка из отходов.

Технология внедрена на АО ГОРИЗОНТ (г.Втебск), экономический эффект составил 334 млн. рублей.

ВЫВОДЫ

1. Разработана технология извлечения меди из отходов гальванического производства. Полученный порошок содержит 98.5 % мае. меди, размер частиц от 80 до 140 мкм. Технология позволяет извлекать медь как из нитратных, так и из сульфатных соединений. Проведена оптимизация параметров процесса осаждения ионоп меди из растворов отработанных электролитов. Установлено, что для полного осандеиия меди из растворов рекомендуется использовать растворы ЫзОН с концентрацией 75-85 г/л или растворы КОН'с концентрацией 100-1 ¡0 г/л. Низкая энергоемкость процесса извлечения меди обеспечивается применением реагектиого метода осаждении, не требующего дополшгтеяышх затрат электроэнергии.

2. Экспериментально исследованы физико-химические и технологические свойства осаадгиного медного порошка После обогащения он имеет повышенное содержание железа (0.8 % мае.) и кислорода (0.3 %

иге.); остальные примеси Б пределах, предусмотренных ГОСТ 4960-75. Технологические свойства порошка пло.чке (высокий нижний предел фор-кзуемостн около 200 МПа и низкал прочность сырых прессовок на сжатие 0.1-0.5 МПа), что требует специальной технологии формования полученного материала. Установлено, что насыпная плотность осажденного порошка, определенна» по ГОСТ 19440-74 составили 1.3-1.9 г/см3. Плот-кость утряски 1.9-1.7 г/см3, текучесть персика определялась по ГОСТ —20555-75 и сесгпишг.а 3£1/с.-'-----—--

3. Пострчена математическая модель процесса деформации материа-■ яа для общего случал, когда зона формования имеет как неподвижные, так

и движущиеся поверхности. Подстановкой различных граничных условий получены частные решения для непрерывных методов формования (мундштучного, шнекового, сояГогш-метода) и для уплотнения материала в прессфоршх.

4. Разработана методика экспериментального исследования тркбо-техничееких характеристик порошковых материалов. Методика позволяет описать поведение материала в условиях трения с помощью трех инвариантных к налрязхеншм коэффициентов.

5. Измерены триботехннческне хараетсристнкн чистых и пластифи-цирозанных порошков в широком интервале ¿давлений. Установлено, что во всех случаях связь, между нормальными и касательными напряжениями па поверхности трения описывается полиномом сторон степени с постоянными коэффициентами. .

6. Разработан способ улучшения технологических свойств осажден' ного порошка, позволяющий получать прессоахи слоетон формы на простейших по конструкции прессфсрыах. Способ заключается в пластифи-ксщш порошка термопластичным пластификатором. Увеличение пластичности материала и прочности сырых пресеовок позволяет приблизить форму прессовки к форме изделия.

7. Разработана технология спекания прессовок, пластифицирован- . нвх парафином. В процессе нагрева необходимо делать три изотермических выдержки продолжительностью 30-60 мен. первая - при температуре 100-120 "С - длз выхода жидкого парафина в мелкодисперсную засыпку под действием капиллярных сил. Вторая - ириТгемпературе 300-320 "С -для ограниченна интенсивности кипения парафина н предотвращения разрушения прессовки парами. Третья .выдержка делается при температуре 1та«фи£адаи нехипяших фракций ($020 *С).

8. На основе проведенных исследований разработана гсхнолш хм hi-готовления иерасходуемых электродов для точечной контактной сварки. Технология заключается 8 осаждении медного порошка из отходов гальванического производства, его промывке, отжиме и сушке, восстановлении и обогащении; пластификации порошка и гомогенизации смеси, формовании, удалении пластификатора и спекании. Технолога« внедрена на АО ГОРИЗОНТ (г.Витебск), экономический эффект составил 334 млн. рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано а слслующнх работах: .

1. Алексеев И.С., Пятой В.В., Ковчур A.C. Методика определения трнботехнических характеристик порошкового материала /В кн.: Совершенствование технологических процессов, оборудования и организации производства а легкой промышленности и машиностроении: Ч. 2,- Ми.: Университетское, 1994,- С.91-93.

2. Алексеев И.С., Пятов В.В., Ковчур A.C. Исследование внешне-п> трения порошковых материалов /Там же.- С. 176-179.

3. Ковчур A.C., Тнкзнов И.А., Сироткин А.Л., Потоцкий В.Н. Разработка безотходной технологии утилизации отходов гальванического про-гаводстваУЛ1роблемы качества и надежности машин. Тез. докл. республ. науч.-техи. хонф.-Могилев, 1994.-С. ! I.

4. Пятов В.В., Ковчур A.C. Исследование внешнего трения пластифицированных порошков //В кн.: Научное обеспечение республиканской комплексной программы охраны окружающей среды на 1991 - 1995 годы.- Мн.: Изд-во АН РБ, 1995.- С. 94-96.

5. Пятов В.В., Ковчур A.C. Теоретический анализ процесса непрерывного формования порошков//В кн.: Вестник Витебского государственного технологического университета.- Витебск: В1ТУ, 1995.- С. 62-64.

6. Применение метода резерфордовского обратного рассеяния и ВИМС для анализа состава сложных многокомпонентных соединений /Ковчур С.Г., Пятое В.В., Ковчур A.C., Леонтьев A.B. //В кн.: Состояние и перспективы развития науки и подготовки инженерных кадров высокой квалификации: Тез. докл. меходунар. конф.-Мн.: БГТ1А, 1995,- С. 61-62.

7. Медный порошок, полученный из отходов гальванического производства /С.С. Клнменков, ВЗ. Пятов, A.C. Ковчур, П.В. Лав тук //Гам гее.- С. 80-81.

S. Ковчур A.C., Васильев И .Д., Сиротели АЛ. Переработка медьсодержащих ннтратньк растЕороз//Научиое обеспечений республиканской комплексной программы охраны охругашцей среды. Сборник статей по РНТП 75Шр "Охрана щ^роднп.-Мняск: Изд-ео АН РБ, 1995 г.-С.92-94.

9Кт.чур А.С.^БаггазьсЕ И.Д., Сироткин Л.Л., Терентьев В.П. Использование жидких ыгталлсоде]в*.~.щнх отходов в произьодстег строи' тбяьнык штерааясг.// В кп.: Проолгыи промышленной зкеяэпш к комплексная угшкггацю: огхадвв производства: Тез. докл. мгждунар. научной кайфе?.- Bim-oc-^ 19Э5.-С.Л 40.---:--1-

10. Ковчур С.Г., Пягов В.В., Ковчур A.C., Вгхильев И.Д. Новые не-ргзрушгшщиЪ методы количественного я кгчестггеиного анализа мкего- . комяоагйтаых мстаяясодгрэхгщих систем ДВ кн.: Проблемы промышленной экологии н комплексная утилизация, отходов пзошгодстБа: Тез. . докл. мездуигр. эдуедей ^онфзр.-Вэтсбск, 1995.-С. 179.

И. Фнззхо-хн&зкческяе псслёдоканшг медного порошка, полученного из отработанных зргазшшх ¡загтеороз /Ксьчур С.Г., Васильев И.Д., Сироткии А.Л., Ковчур A.C., Скоков П.И. //Сборник трудов ВГТУ.- Витебск, 1995.-СЛ15-118. -

12. Штоз"В.В., Kcs'-syp A.C. Анализ напряженно-деформированного состояния при формоезнии пластифицированного порошкового материала //Сборник научных трудов ВГТУ .-Витебск, 1995.- С. 31-35.

,13. Пятоз В.В., Ковчур A.C. Пластифицированный порошковой материал //Там кс-С. 35-37.

14. Штов В.В.ДСсзчур A.C. Динамика Экструзии изотропного *га-

• териаяа //Там хсе.- С. 37-40.

15. Ковчур СТ., Васильев ИД, Дсоеглазсз Г.В., Ковчур A.C., Ольшанский В.И., Сироткин А.Л. Разработка, оптимизация и внедрение технологий извлечений ыеди из тсицких промышленных отходов/Дам хсе.-С.

. 107-П2.

16. Пятоз В .В., КоеЧур A.C., Васильев И.Д. Улучшение технологических свойств порошковых материалов, получаемых из отходов гальванического лро!ВБодст£5а.//Из££стня АН Беларуси.-1997, Ks 2.-С.55-58.

17. Козчур С.Г., Пятов В.В., Ковчур A.C., Васильев ИД. Электроды, полученные из промышленных отходов. I9ih International Scientific Symposiuna Of Students And Young Pvesearch Workers. Volvsxns 4: Mechanical Engineering, 28-29 Apr» 1997, Zielcnn Gora.-Page 122-126. P- f__

РЭЗЮМЕ

Kay чур АявруЯ Cspret шч

Рзспрацоуха прапэсу вдабыванип меднага парашку з адходау галь-г.амишпл Еытпорчасц! i аырпбау на nro actione

Ключавыя слсои: паргшок, адходы, гальваника, осаджонмс, плостыф'натар, электроды, фармг.зянне, сплканне, рэсурсазахавзнме, эка-

яогга.

Аб'ектам дзследзання з'яуляюцца адхолы гаяьпанпнай вытворчасии яш зшшчаюць у сабе медныя алучзнт.

МзтаЯ працы з'яуляецца комплскснае даследаьанне прзцэсау асад-жэння меднага парашку, я го фэрмаваиня i спякання, а таксами раснрацо-уха ил гзтай основе энерга- i рзсурсазахоуваючай, зкалапчна чысган rix-налоги ззыпрацо^га электрода^.

Выяулена магчымасць здабывання медз'1 з галвватчных адходау, прапгиазаиы кгтфэтныя iu;iüxi рзашзцьп гегай задачы. Даследаьаны уласц'шзсщ гсаджакага пгршику i указаны два ыагчымыя innsxi ix па-ляпшзння: давядзенве да кандыцьп шляхам рзфшавання iti расирацоука новай тэкнаяогн фармавання здабытых парашкоу. Адзначана, игго для вы-творчаещ рада вырабау зкаяамчна мэтлзгодным з'яуляяцца друп шлях.

Распрацакша тэхналопя здабызгння-вырабау з лсаджанага парашку, якая заключаецн.а у паляпшэшп ягб фармуемасш, падрыхтоуцы материалу да фармавання, фаркаваиш, выманш пласты ф1 катара з прасовак i спя-канш "вырабзу. Паляпшзнне фармуемасщ дасягалася увядзеннсм су вязу ¡о-чы-пластыфщыруючых дабавак (парафша).

Прапанаваная техналопя дапускае затраты на лластыф) катар i прз-цэсы яго увядзення i вымання, што кампенсуецца адсутнасцю затрат на рафшавакне парашху i канчатковую механичную апрацо^ку вырабу (пластыф^кананай матэрыял дазваляе надаць'вырабу патрэбную форму непасрэдна пры прасаванм).

На аснове прзведзеных даследванняу распрацавана тэхналопя вырабу верасходаваны? электродау для кропкавай кантактнай зварки. Тэхналопя укераиена у прамыслоззсць.

РЕЗЮМЕ

Ковчур Андрей Сергеевич

Разработка врацгеса получения медного цзрошка из отходов гальванического Ероазвсдства в 5вделнй на его основе

Ключевые слога: порошок, отхода, гальваника, осаждение, пластификатор, электроды, формование, спекание, ресурсосбережение, экология.-----—

Объектом исследования кагшатса отходы гальванического производства, содержащие медные соединении.

Целью работы является комплексное исследование процессов осаждения медного, псро^лка, его формования и спекания, а таете разработка на этой основе знерго- н ресурсосберегающей, экологически чистой технологии нзгетшлешш злс5яродоз.

Показана возможность извлечения меди из гальванических отходов, предложены конкретные пути реализации этой задачи. Исследованы свойства осажденного порошка и предложены два-возможных пуги получения из них качественных изделий: рафинирование материала и формование по традиционной технологии ели разработка новой технологии формования извлеченных порошков без рафинирования. Отмечено, что для производства ряда изделий экономически целесообразен второй путь.

Разработана технология получения изделий из осажденного полюшка, заключающаяся в улучшении егоформуемости, подготовке материала к формованию, формовании, удаления пластификатора из прессовок и спекании изделий. Улучшение формуемости достигалось введением связующе-пластифицирующих добаиок (парафина).

Предложскн&я технология предполагает затраты на пластификатор и процессы его введения в удаления, что компенсируется отсутствием затрат на рафинирование порошка и окончательную механическую обработку изделия (пластифицированный материал позволяет придать изделию нужную форму непосредственно при прессовании). На основе проведенных исследований .разработана технология изготовления нерасходуемых электродов два точечной сварки. Технология внедрена в промышленность.

SUMMARY Covcburc Andrei Sergeevich Development of process of reception of a copper powder from waslr of galvanic mannfactirea aad products on his basis.

Key words: a powder, waste, galvanity, precipitation, plasticizcr. electrodes, moulding, sintering, rcscurcecarc, ecology.

Object of research are waste of galvanic manufactures, containing copper connections.

The"purpose of work is complex research of processes precipitation of a copper powder, if moulding and sintering, and also development on this basis energically and resourcecally, ecologically of pure technology of manufacturing of products from waste galvanic of manufacture.

Opportunity of extraction copper from galvanicwaste is shown, particular ways of realization of this problem are offered. Properties orecipital of a powder are investigated and two possible ways of their improvement are specified: finishing up to condition by refining or development of new technology moulding of taken po«dei s—ls marked, that for manufacture of a number of products the second way is economically expedient.

Technology of reception of ■ products * from precipital of a powder, consisting in improvement of his technical characteristics, preparation of a material to moulding, moulding, removal plasticizer from blank and sintering of products is developed. The improvement of moulding was reached by introduction binding and plasticizing of the additives (paraffin).

The offered technology assumes expenses on plasticizcr both processes of his introduction and removal, that is compensated by absence of expenses on refining of a powder and final machining of a product (plasticizal a material allows to give a product the necessary form directly at compaction).

On the basis of spent researches technology of manufacturing unconsumable of electrodes for resistance spot welding is developed. The technology is introduced into an industry.