Спосіб регенерації абразивного матеріалу

Спосіб регенерації абразивного матеріалу з ВІДХОДІВ, що містять органічну зв'язку, який вклю Корисна модель відноситься до області розділення і регенерації твердих абразивних матеріалів і може бути використана для одержання регенерованих абразивних матеріалів, зокрема, абразивних зерен, придатних для подальшого використання у виробництві Найбільш близьким до способу, що заявляється, по технічній сутності і результату, що досягається, є спосіб регенерації абразивного матеріалу з ВІДХОДІВ, які містять органічну зв'язку [див п РФ №2028827, заявл 03 09 1992р , опубл 20 02 1995р, М Кп 6 В03В9/00, В24В57/00], що включає подрібнювання ВІДХОДІВ, видалення органічної зв'язки, магнітну сепарацію і розсів Як відходи, що містять органічну зв'язку, використовують відходи шліфування, які містять абразивний матеріал і металевий порошок Відомий спосіб передбачає видалення органічної зв'язки проведенням відпалу шламу при температурі 350-800°С При цьому відбувається очищення металевого порошку і абразивного матеріалу від органічних складових і вологи Потім абразивний матеріал, який регенерують, піддають розсіву і магнітній сепарації Однак відомий спосіб не забезпечує необхідної ефективності очищення абразивного матеріалу від органічної зв'язки Це обумовлюється тим, що при відпалюванні відбувається неповне видалення органічної зв'язки з абразивного матеріалу Крім того, органічна зв'язка під дією високої температури утворює з киснем повітря з'єднання, які осідають на поверхні абразивних зерен і забруднюють її На поверхні абразивних зерен є також забруднення з золи і пилу, що утворюються в процесі чає подрібнювання ВІДХОДІВ, видалення органічної зв'язки, магнітну сепарацію і розсів, який відрізняється тим, що як відходи використовують відпрацьовані абразивні вироби на бакелітовій зв'язці, видалення якої здійснюють двостадшним вилуговуванням 5-20 %-ним розчином однокислотної основи, першу стадію якого проводять при перемішуванні протягом 6-8 годин з наступним промиванням водою і сушінням після вилуговування відпалювання і первісне присутні в абразивних відходах Процес відпалювання ускладнюється також проходженням під впливом високої температури небажаних ХІМІЧНИХ реакцій, поліморфних перетворювань, перекристалізації, що також негативно позначиться на якості абразивного матеріалу, який регенерують Відомий спосіб регенерації абразивного матеріалу супроводжується значними викидами фенолів, оскільки вся органічна зв'язка переходить у газоподібний стан У зв'язку з цим здійснення відомого способу сполучене з необхідністю створення складного устаткування з високою вартістю як для здійснення процесу відпалювання, так і для очисних споруджень Таким чином, відомий спосіб не забезпечує одержання регенерованого абразивного матеріалу високої якості, супроводжується значними шкідливими викидами в навколишнє середовище і вимагає значних матеріальних витрат Регенероване абразивне зерно, отримане відомим способом, може бути використане тільки для виробництва абразивного інструмента на бакелітовій зв'язці В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу регенерації абразивного матеріалу з ВІДХОДІВ, ЩО МІСТЯТЬ органічну зв'язку, у якому введення нових операцій і нові умови проведення операцій дозволяють забезпечити оптимізацію процесу видалення органічної зв'язки і за рахунок цього підвищити ефективність очищення абразивного матеріалу від органічної зв'язки і поліпшити якість одержуваного абразивного матеріалу при одночасному зниженні його собівартості і CM 00 CD О) 6842 виключенні забруднення навколишньої атмосфери. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі регенерації абразивного матеріалу з відходів, що містять органічну зв'язку, який включає подрібнювання відходів, видалення органічної зв'язки, магнітну сепарацію і розсів, новим відповідно до технічного рішення є те, що як відходи використовують відпрацьовані абразивні вироби на бакелітовій зв'язці, видалення якої здійснюють двостадійним вилуговуванням 5-20%-ним розчином однокислотної основи, першу стадію якого проводять при перемішуванні протягом 6-8 годин з наступним промиванням водою і сушінням після вилуговування. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак способу і технічним результатом, що досягається, полягає в тому, що сукупність ознак, що заявляється, а саме: - використання відпрацьованих абразивних виробів на бакелітовій зв'язці як відходів для регенерації; - видалення бакелітової зв'язки двостадійним вилуговуванням; - оптимізація режимів першої і другої стадії вилуговування; - здійснення промивання водою і сушіння після вилуговування в сукупності з відомими ознаками забезпечує одержання регенерованого абразивного матеріалу поліпшеної якості при низькій собівартості його одержання, а також виключає викид шкідливих речовин в атмосферу. Експериментально встановлено, що оптимальними режимами для видалення бакелітової зв'язки є такі, при яких використовують розчин однокислотної основи концентрацією 5-20%, а першу стадію процесу вилуговування проводять протягом 6-8 годин. Ці режими є необхідними і достатніми для ефективного видалення бакелітової зв'язки та одержання регенерованого абразивного зерна високої якості. Це зв'язано з тим, що при впливі на здрібнені абразивні відходи розчином лугу відбувається утворення продуктів взаємодії фенолформальдегідної смоли з лугом - феноляту натрію, що залишається в розчині, і резолу (продукту початкової стадії поліконденсації фенолформальдегідної смоли). Резол у виді пластівчастого осаду попадає в розчин або осідає на поверхні абразивних зерен, а потім легко видаляється на другій стадії вилуговування і при промиванні водою. Одночасне перемішування в процесі першої стадії вилуговування сприяє не тільки кращому контакту твердої і рідкої фази, збільшенню кількості взаємодіючих молекул, але і забезпечує проникнення іонів лугу всередину абразивного зерна. Унаслідок цього підвищується ефективність взаємодії бакелітової зв'язки з розчином лугу, у результаті чого бакелітова зв'язка видаляється з абразивного матеріалу. Проведення другої стадії вилуговування промиванням розчином однокислотної основи концентрації, що заявляється, забезпечує довидалення бакелітової зв'язки, а також часткове видалення продуктів взаємодії бакелітової зв'язки з лугом, як у результаті їх взаємодії, так і під дією напору подаваного лугу. Наступне промивання водою забезпечує повне видалення пла стівчастого осаду і інших забруднень, які присутні в абразивних відходах. Одержанню регенерованого абразивного зерна високої якості сприяє процес сушіння, при якому під впливом температури 200300°С видаляються волога і зникають мікротріщини, а також стабілізується і поліпшується структура абразивного зерна. При цьому матеріал, що піддається сушінню, практично не містить бакелітової зв'язки, що виключає викид шкідливих речовин у навколишню атмосферу. Поліпшення якості абразивного зерна досягається також у процесі магнітної сепарації, у результаті якої видаляється РегОзСпосіб регенерації, що заявляється, дозволяє знизити витрати на виробництво якісного регенерованого абразивного матеріалу за рахунок використання для здійснення способу реагентів відносно низької вартості, можливості використання відомого устаткування, а також виключення устаткування з високою вартістю для утилізації шкідливих газових викидів. Абразивне зерно, регенероване способом, що заявляється, має більш широку область застосування в порівнянні з прототипом, тому що може бути використане у виробництві абразивного інструмента на бакелітовій і керамічній зв'язці. Спосіб регенерації абразивного матеріалу з відходів, що містять бакелітову зв'язку, здійснюють у таким чином. Відпрацьовані абразивні вироби з карбіду кремнію або з електрокорунду (14А, 64С, 63С, 54С) на бакелітовій зв'язці після відділення арматурних кілець подрібнюють на відомому устаткуванні до фракції 5-25мм. Подрібнений абразивний матеріал завантажують у ємність. Готують 5-20%ний розчин однокислотної основи, наприклад, NaOH, і поміщають його в ємність при співвідношенні 1:1 масових частин абразивного матеріалу і лугу. При постійному перемішуванні проводять першу стадію процесу видалення бакелітової зв'язки протягом 6-8 годин при температурі 20±5°С. Потім здійснюють другу стадію вилуговування промиванням розчином NaOH тієї ж концентрації. На цій стадії відбувається довидалення бакелітової зв'язки і частково змиваються пластівчасті з'єднання резолу. Потім здійснюють промивання абразивного матеріалу технологічною водою, температура якої становить 20-40°С до відсутності домішок і зависей у промивних водах. Очищений від бакелітової зв'язки абразивний матеріал піддають сушінню при постійному перемішуванні в печах будь-якого типу. Оскільки процес сушіння відбувається при температурі 200-300°С, а матеріал, що піддається впливу температури, не містить бакелітової зв'язки, це виключає викид шкідливих речовин у навколишню атмосферу. При цьому феноли, що переходять у лужний розчин у виді з'єднань феноляту натрію, а також резол, можуть знайти застосування як вторинна сировина. У цеху переробки відходів запорізького підприємства «Промислові мінерали» були проведені дослідно-промислові іспити по одержанню регенерованого абразивного зерна відповідно до способу, що заявляється, на існуючому устаткуванні. Для здійснення способу використовували відпрацьовані абразивні зачистні і обдирні кола з карбіду кремнію і електрокорунду нормального на 6842 бакелітовій зв'язці. Як однокислотну основу використовували розчин NaOH концентрації 3, 5, 12, 20, 25% і змінювали тривалість першої стадії вилуговування від 5 до 9 годин. Отримане регенероване абразивне зерно піддавали хімічному і структурному аналізу, здійснювали дослідження впливу концентрації розчину лугу і тривалості першої стадії вилуговування на якість отриманого абразивного зерна. Результати іспитів приведені в таблиці. При регенерації абразивного матеріалу з використанням розчину NaOH з концентрацією 520% при тривалості першої стадії вилуговування 7 годин отримане абразивне зерно високої якості, ступінь очищення якого складає 99,0-99,5% (приклади 2-4). При концентрації розчину лугу менше 5% (приклад 1) регенероване абразивне зерно недостатньо очищене від бакелітової зв'язки, забруднене. У випадку використання розчину лугу, концентрація якого перевищує 20%, ступінь очищення абразивного зерна досить висока, але при цьому частина АІгОз вступає у взаємодію з лугом, переходить у розчин, що приводить до зміни кристалічних ґрат абразивного зерна (приклад 5). При постійній концентрації розчину 12% найкращі результати отримані при тривалості першої стадії вилуговування 6-8 годин (приклади 7-9). Якщо тривалість першої стадії вилуговування менше 6 годин, абразивне зерно очищене недостатньо (приклад 6). Збільшення тривалості першої стадії вилуговування більше 8 годин нераціональне, оскільки не приводить до збільшення ступеня очищення абразивного зерна (приклад 10). При здійсненні способу регенерації абразивного матеріалу з відходів, отриманих з відпрацьованих виробів, виконаних з карбіду кремнію, були отримані аналогічні результати. У прикладі 11 приведені режими способу регенерації абразивних відходів відпалом при температурі 600°С протягом 12 хвилин (прототип). При цьому ступінь очищення абразивного зерна складає 98%, тобто, цей показник нижче показника, який характеризує регенероване абразивне зерно, отримане способом, що заявляється. Таблиця Тривалість першої Ступінь очищення Концентрація № Вид абразивних відстадії вилуговування, абразивного зерп/п ходів розчину NaOH % годин на, % Електрокорунд нор7 1. мальний на бакеліто3 85,0 вій зв'язці Електрокорунд нор7 2. мальний на бакеліто5 99,0 вій зв'язці Електрокорунд нор7 3. мальний на бакеліто12 99,5 вій зв'язці Електрокорунд нор7 4. мальний на бакеліто20 99,0 вій зв'язці Електрокорунд нор7 5. мальний на бакеліто25 99,0 вій зв'язці Електрокорунд нор5 6. мальний на бакеліто12 97,0 вій зв'язці Електрокорунд нор7. мальний на бакеліто12 6 98,5 вій зв'язці Електрокорунд нор7 8. мальний на бакеліто12 99,5 вій зв'язці Електрокорунд нор8 9. мальний на бакеліто12 99,0 вій зв'язці Електрокорунд нор9 10. мальний на бакеліто99,0 12 вій зв'язці Електрокорунд норвідпал при t 12хв. 98,0 11. мальний на бакеліто600°С вій зв'язці Інші характеристики регенерованого абразивного зерна абразивне зерно забруднене абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно зі зміненими кристалічними ґратами абразивне зерно забруднене абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно з стабільною структурою абразивне зерно очищене недостатньо 7 6842 Собівартість однієї тонни абразивного зерна, отриманого відповідно до способу, що заявляється, нижча в порівнянні з собівартістю матеріалу, отриманого способом за прототипом на 30%. Таким чином, спосіб регенерації' абразивного матеріалу з відходів, що містять бакелітову зв'яз Комп'ютерна верстка В. Мацело 8 ку, що заявляється, забезпечує одержання абразивного зерна поліпшеної якості при зниженні його собівартості і виключенні забруднення навколишнього середовища. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601