ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТОВ РЕЦИКЛИНГА АЛЮМИНИЕВЫХ ШЛАКОВ В ТЕХНОЛОГИЯХ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

На основании исследований фракционного, химического и фазового составов Al-содержащих шлаков различного происхождения установлено, что они являются многокомпонентными системами, состоящими из металлической и неметаллической частей. В составе неметаллической части имеются водорастворимые и водонерастворимые соединения. Предложена практическая схема рециклирования Al-содержащих шлаков для выделения водонерастворимого компонента с целью его дальнейшего использования в качестве вторичного огнеупорного обсыпочного материала (ВтОМ). Установлено положительное влияние ВтОМ на качество огнеупорных керамических форм при литье по выплавляемым моделям и чистоту поверхности алюминиевых опытных отливок. Его применение способствует повышению прочности огнеупорных керамических форм в 9 раз по сравнению с формой из кварцевого песка, а также увеличению газопроницаемости на 15 и
33 % по сравнению с формами из электрокорунда и кварцевого песка соответственно. Исследованы процессы формирования огнеупорной керамической формы, получаемой на основе ВтОМ. С позиции коллоидной химии теоретически обоснован механизм взаимодействия частиц обсыпочного материала с суспензией. При формировании слоев керамической формы с использованием ВтОМ образуются отрицательно заряженные мицеллы гидроксида алюминия. Взаимодействие разноименно заряженных мицелл Al(OH)3 и SiO2 способствует плотному прилеганию частиц вторичного огнеупорного обсыпочного материала друг к другу. Теоретическое обоснование процессов формирования слоев керамической формы с применением ВтОМ позволяет объяснить снижение показателей шероховатости в 3,7 раза на поверхности отливок из сплава АК9ч при литье по выплавляемым моделям по сравнению со стандартными технологическими процессами.

1. Gaustad G., Olivetti E., Kirchain R. Improving aluminum recycling: A survey of sorting and impurity removal technologies. Resources, Conservation and Recycling. 2012. No. 58. Р. 79—87.

2. Tsakiridis P.E. Aluminium salt slag characterization and utilization — А review. J. Hazard. Mater. 2012. Vol. 217-218. P. 1—10.

3. Макаров Г.С. Перспективы рециклинга алюминия в России. Технология легких сплавов. 2007. No. 2. С. 81—87.

4. Peterson R.D., Newton L. Review of aluminum dross processing. Light Metals: Proceedings of Sessions, TMS Annual Meeting. 2002. Р. 1029—1037.

5. Gel V.I., Rudakov D.N. Development of aluminium scrap melting technology. Non-Ferr. Met. 2013. No. 2. Р. 35—39.

6. Thoraval M., Friedrich B. Metal entrapment in slag during the aluminium recycling process in tilting rotary furnace. In: Proc. EMC: Eur. Metal. Conf. (Düsseldorf, Germany, 14—17 June 2015). Clausthal-Zellerfeld, 2015. P. 1—10.

7. Calder G.V., Stark T.D. Aluminum reactions and problems in municipal solid waste landfills. J. Hazardous, Toxic and Radioactive Waste. 2010. No. 14. P. 258—265.

8. Selyanin I.F., Deev V.B., Kukharenko A.V. Resourcesaving and environment-saving production technologies of secondary aluminum alloys. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2015. Vol. 56. Iss. 3. P. 272—276.

9. Лысенко А.П., Пузанов Д.С. Задачи и перспективы переработки оксидно-солевых отходов вторичной металлургии алюминия. Вестн. МГОУ. 2011. No. 3. С. 10—14.

10. Ghorab H., Rizk M., Matter A., Salama A.A. Characterization and recycling of aluminum slag. Polymer-Plast. Technol. Eng. 2004. Vol. 43. P. 1663—1673.

11. Huang X.-L., El Badawy A., Arambewela M., Ford R., Barlaz M., Tolaymat T. Characterization of salt cake from secondary aluminum production. J. Hazard. Mater. 2014. Vol. 273. P. 192—199.

12. López-Delgado A., Tayibi H., Pérez C., José F., Félix A., López A. A hazardous waste from secondary aluminium metallurgy as a new raw material for calcium aluminate glasses. J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 16. P. 180—186.

13. Galindo R., Padilla I., Rodríguez O., Sánchez-Hernán-dez R., López-Andrés S., López-Delgado A. Characterization of solid wastes from aluminum tertiary sector: The current state of spanish industry. J. Miner. Mater. Charact. Eng. 2015. Vol. 3 No. 2. P. 55—64.

14. Bajare D., Korjakins A., Zakutajevs M., Voroneko F. Applying of aluminium scrap recycling waste (non-metal product, NMP) for production environmental friendly building materials. In: Modern building materials, structures and techniques: Proc. 10th Intern. Conf. (Vilnius, Lathuania, 19—21 May 2010). Vilnius: Vilnius Gediminas Technical University, 2013. P. 13—17.

15. Yuvaraj Mr.T., Palanivel Dr.M., Vigneswar S., Bhoopathy R., Gnanasekaran V. Environmental feasibility in utilization of foundry solid waste (slag) for M20 concrete mix proportions. J. Environmental Sci., Toxicol. Food Technol. 2015. Vol. 9. No. 1. P. 16—23.

16. Andrews A., Gikunoo E., Ofosu-Mensah L., Tofah H., Bansah S. Chemical and mineralogical characterization of ghanaian foundry slags. J. Miner. Mater. Charact. Eng. 2012. Vol. 11. No. 2. P. 183—192.

17. Reuter M., Xiao Y., Boin U. Recycling and environmental issues of metallurgical slags and salt fluxes. In: Proc. VII Inter. Conf. on Molten Slags Fluxes and Salts (Cape Town, South Africa, 25—28 January 2004). The South African Institute of Mining and Metallurgy, 2004. P. 349—356.

18. Podbolotov K.B. Refractory Porous materials based on secondary resources and phosphate compounds. Refract. Industr. Ceram. 2017. Vol. 57. No. 5. P. 484—489.

19. Lucheva B., Tsonev Ts., Petkov R. Non-waste aluminum dross recycling. J. University of Chemical Technology and Metallurgy. 2005. Vol. 40. No. 4. P. 335—338.

20. Li P., Zhang M., Teng L., Seetharaman S. Recycling of aluminum salt cake: Utilization of evolved ammonia. Metal. Mater. Trans. B. 2013. Vol. 44. No. 1. Р. 16—19.

21. Narasimha Murthy, J. Babu Rao. Granulated blast furnace slag: Potential sustainable material for foundry applications. J. Sustain. Metal. 2017. Vol. 3. No. 3. P. 495—514.

22. Ryazanov S.A. On complex processing of aluminum dross. Liteishchik Rossii. 2010. No. 7. Р. 43—45 (In Russ.).

23. Beńo J., Adámková E., Mikśovský F., Jelínek P. Development of composite salt cores for foundry applications. Mater. Technol. 2015. Vol. 49. No. 4. P. 619—623.

24. Айлер Р. Химия кремнезема. Ч. 1: Пер.с англ. М.: Мир, 1982.

25. Айлер Р. Химия кремнезема. Ч. 2: Пер.с англ. М.: Мир, 1982.

26. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии: Учеб. для вузов. 3-е изд., испр. СПб: Химия, 1995.

27. Брыков А.С. Химия силикатных и кремнеземосодержащих вяжущих материалов: Учеб. пособие. СПб: СПбГТИ (ТУ), 2011.

28. Чукин Г.Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезема. М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2008.