Абразивний матеріал

Абразивний матеріал, виготовлений у вигляді порошку зі шлаку, містить оксиди заліза FeO, кремнію SiO2, алюмінію Аl2О3, кальцію СаО, магнію MgO, марганцю МnО, титану ТіО2 і інші домішки, який відрізняється тим, що як шлак використову 3 Так малий вміст (1-7%) оксиду алюмінію Аl2О3 (корунду), що володіє високою твердістю за шкалою Мооса - 9 і підвищеною щільністю 3,99г/см3 не може суттєво збільшити щільність шлаку, унаслідок чого він не набирає важливих якісних характеристик таких як твердість, динамічна міцність і питома маса абразивних частинок шлаку, для придбання достатньої кінетичної енергії абразивних частинок, необхідної для швидкого і ефективного процесу чищення поверхонь. У наслідок підвищеного вмісту (до 23%) оксиду кальцію СаО (негашеного вапна), що володіє зни3 женою щільністю 3,37г/см , зменшується щільність шлаків, із-за чого зменшуються твердість, динамічна міцність і питома маса абразивних частинок шлаку, що знижує кінетичну енергію згаданих частинок і ефективність процесу чищення поверхонь. Крім того, після чищення на металевих поверхнях присутні залишки оксиду кальцію СаО, які сприяють передчасному руйнуванню лакофарбних покриттів, нанесених після чищення на ці поверхні. Підвищений вміст (до 32%) оксиду магнію MgO (паленої магнезії), що володіє зниженою щільністю 3,58г/см3, підвищує пористість, розрихлює структуру шлаку, зменшуючи його щільність, унаслідок чого зменшуються твердість, динамічна міцність і питома маса абразивних частинок шлаку, що знижує кінетичну енергію згаданих частинок і ефективність процесу чищення поверхонь. Крім того, при виробництві відомого абразивного матеріалу існує економічна уразливість його виробництва, викликана його повною сировинною залежністю від кон'юнктури металургійної продукції, що склалася на ринку і ефективній діяльності металургійних заводів, відходами виробництва яких є шлаки, що є початковою сировиною для виробництва абразивного матеріалу. Хімічний склад абразивних матеріалів надає вплив на оброблювану поверхню, як хімічно (залишки розчинних у воді солей, хлоридів, які перешкоджають якісному нанесенню лакофарбних виробів і скорочують їх термін служби), так і фізикомеханічну дією (чим вище показники твердості і динамічної міцності, тим швидше і якісніше протікає процес обробки). Технічною задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є удосконалення абразивного матеріалу шляхом підбору оптимального складу компонентів шлаку і збалансованості їх вмісту для поліпшення фізико-механічних властивостей абразивного матеріалу, за рахунок збільшення кількості компонентів поліпшуючих і зменшення кількості компонентів погіршуючих фізикомеханічні властивості абразивного матеріалу, а також розширення його сировинної бази. Технічний результат, який досягається при рішенні поставленої технічної задачі і використанні вдосконаленого абразивного матеріалу, полягає в підвищенні його твердості, коефіцієнта динамічної міцності, питомої маси абразивних частинок і зниженні собівартості. Поставлена технічна задача вирішується, а технічний результат досягається тим, що в абразивному матеріалі, виготовленому у вигляді порошку з шлаку, що містить оксиди заліза FeO, крем 46972 4 нію SiO2, алюмінію Аl2О3, кальцію СаО, магнію MgO, марганцю МnО, титана ТіО2 і інші домішки, згідно корисної моделі, як шлак використаний шлак, виділений із золошлаковой суміші, - відходів теплових електростанцій при наступному співвідношенні компонентів в нім, мас. %: FeO+Fe2O3 5,0-19,0; SiO2 45,0-60,0; Аl2О3 15,0-30,0; СаО до 5,0; MgO до 5,0; МnО до 0,5; ТіО2 до 1,0; інші домішки решта. Вказаний вище збалансований хімічний і кількісний склад компонентів шлакової складової теплових електростанцій забезпечує абразивному матеріалу (зернистому піску) вищі фізико-механічні властивості, тобто основні показники якості абразивного матеріалу, такі як твердість за шкалою Мооса 7,0-8,0, мінімальний коефіцієнт динамічної міцності 20,0 і питома маса абразивних частинок 2,6-3,0г/см3. Викликано це тим, що до складу шлаку входить підвищена кількість (15,0-30,0%) оксиду алюмінію Аl2О3 (корунду), що володіє високою твердістю за шкалою Мооса - 9 і підвищеною щільністю 3,99г/см3, за рахунок чого збільшується загальна щільність шлаку, він має вищі якісні характеристики, такі як твердість, динамічна міцність і питома маса абразивних частинок, що приводить до збільшення кінетичної енергії абразивних частинок і підвищення ефективності процесу чищення поверхні. Понижений вміст (до 5%) оксиду кальцію СаО (негашеного вапна), що володіє зниженою щільністю 3,37г/см3, підвищує загальну щільність шлаків, із-за чого збільшується твердість, динамічна міцність і питома маса абразивних частинок шлаку, що збільшує кінетичну енергію згаданих частинок і ефективність процесу чищення поверхонь. Крім того, після чищення на металевих поверхнях практично не присутні залишки оксиду кальцію СаО, що роблять суттєвий вплив на адгезію поверхні і лакофарбних покриттів, і не сприяє передчасному руйнуванню останніх. Понижений вміст (до 5%) оксиду магнію MgO (паленої магнезії), що володіє зниженою щільністю 3 3,58г/см зменшує пористість і збільшує загальну щільність шлаків, унаслідок чого підвищуються твердість, динамічна міцність і питома маса абразивних частинок шлаку, що збільшує кінетичну енергію згаданих частинок і ефективність процесу чищення поверхонь. Крім того, виробництво вдосконаленого абразивного матеріалу, виготовленого у вигляді порошку з шлаку виділеного із золошлаковой суміші відходів теплових електростанцій при згаданому співвідношенні компонентів, знижує вартість кінцевого продукту на 18-20%, яка порівняно з відомим абразивним матеріалом [1] складає 154-176грн/т. Надалі вдосконалений абразивний матеріал пояснюється прикладами його виготовлення з посиланням на технологічну схему. 5 46972 На кресленні зображена технологічна схема виготовлення абразивного матеріалу у вигляді порошку з шлаку фракції 0,1-3,0мм, виділеного із золошлаковой суміші - відходів теплових електростанцій (ТЕС). У загальному випадку абразивний матеріал виготовляють у вигляді порошку з шлаку, що містить оксиди заліза FeO, кремнію SiО2, алюмінію Аl2О3, кальцію СаО, магнію MgO, марганцю МnО, титана ТіО2 і інші домішки. Особливістю (удосконаленням) абразивного матеріалу є те, що як шлак використаний шлак, виділений із золошлаковой суміші відходів теплових електростанцій при наступному співвідношенні компонентів в нім, мас. %: FeO+Fe2O3 5,0-19,0; SiO2 45,0-60,0; Аl2О3 15,0-30,0; СаО до 5,0; MgO до 5,0; МnО до 0,5; ТіО2 до 1,0; інші домішки решта. Вдосконалений абразивний матеріал володіє наступними фізико-механічними властивостями і техніко-економічними показниками: розмір фракції 0,1-3,0мм твердість за шкалою Мооса 7,0-8,0 мінімальний коефіцієнт динамічної міцності 20, питома маса абразивних частинок 2,6-2,9г/см3 вартість абразивного матеріалу 154-176грн/т. Як сировина для виробництва абразивного матеріалу необхідні шлаки або золошлакові суміші - відходи теплових електростанцій (ТЕС), які складаються з суміші золи, мікросфери і шлаку. Доцільно розташувати виробничу лінію в безпосередній близькості від відвалів, тому що первинний відбір сировини необхідно проводити безпосередньо з них. 6 Сировина подається з відвалів в початковий бункер 1, з якого регульованим потоком далі шлак або золошлакова суміш подається на вузол сушки 2. Після досягнення необхідної вологості у вузлі сушки 2 сировина поступає на вузол розділення і підготовки шлаків 3. Вузол розділення і підготовки шлаків 3 складається з класифікатора (грохоту або іншого подібного за призначенням пристрою) і пневматичного класифікатора, що служить для видалення лещадних частинок. В процесі класифікації дуже важливо відокремити золи і мікросфери від шлаків, оскільки вони не є потрібними (корисними) компонентами у виробництві абразивного матеріалу. Далі підготовлені шлаки з вузла розділення і підготовки шлаків 3 поступають на вузол дроблення 4, де відбувається подрібнення до необхідних (заданих) розмірів фракцій 0,1-3,0мм. Після подрібнення шлак поступає на фінішний класифікатор 5, де здійснюється відділення готового продукту фракції 0,1-3,0мм від фракцій вище за верхню межу, які поступають в зворотне виробництво на вузол дроблення 4, і фракцій нижче за нижню межу, для їх утилізації або вторинного використання. Готовий продукт фракції 0,1-3,0мм після класифікації на фінішному класифікаторові 5 поступає в накопичувальний бункер 6, де відбувається накопичення готової продукції для відвантаження або упаковки. Упаковка відбувається шляхом зсипання і дозування. Упакований абразивний матеріал поступає на склад 7 для подальшої реалізації споживачам. Приклад 1. Абразивний матеріал по найближчому аналогу [1]. Хімічний склад компонентів, масова частка %, твердість за шкалою Мооса, коефіцієнт динамічної міцності і питома маса абразивних частинок. Таблиця 1 Хімічний склад ком- Масова часпонентів тка % FeO 9 SiO2 55 MgO 26 CaO 12 Аl2Оз 6 Сr2О3 3 MnO до 1 ТіО2 до 0,5 Ni+Co 0,04-0,2 Fe3O4 і інші домішки решта Твердість за шка- Коефіцієнт динамічної лою Мооса міцності 6,9 Приклад 2. Абразивний матеріал корисної моделі (варіант 1). Хімічнийсклад, масова частка %, твердість за 14,3 Питома маса абразивних частинок г/см3 2,4 шкалою Мооса, коефіцієнт динамічної міцності і питома маса абразивних частинок. 7 46972 8 Таблиця 2 Хімічний склад ком- Масова часпонентів тка % FeO+Fe2O3 5,2 SiO2 47,1 Аl2О3 15,4 CaO до 5,0 MgO до 5,0; MnO до 0,5 TiO2 до 1,0; інші домішки решта Твердість за шка- Коефіцієнт динамічної лою Мооса міцності 7,0 Приклад 3. Абразивний матеріал корисної моделі (варіант 2). Хімічний склад, масова частка %, твердість за 16,2 Питома маса абразивних частинок г/см3 2,6 шкалою Мооса, коефіцієнт динамічної міцності і питома маса абразивних частинок абразивного матеріалу. Таблиця 3 Хімічний склад ком- Масова часпонентів тка % FeO+Fe2O3 5,2 SiO2 47,1 Аl2О3 26,3 CaO до 5,0 MgO до 5,0; MnO до 0,5 ТіО2 до 1,0; інші домішки решта Твердість за шка- Коефіцієнт динамічної лою Мооса міцності 7,5 Приклад 4. Абразивний матеріал корисної моделі (варіант 3). Хімічний склад, масова частка %, твердість за 17,80 Питома маса абразивних 3 частинок г/см 2,82 шкалою Мооса, коефіцієнт динамічної міцності і питома маса абразивних частинок. Таблиця 4 Хімічний склад ком- Масова часпонентів тка % FeO+Fe2O3 5,2 SiO2 47,1 Аl2Оз 29,7 CaO до 5,0 MgO до 5,0; MnO до 0,5 TiO2 до 1,0; інші домішки решта Твердість за шкалою Мооса Коефіцієнт динамічної міцності Питома маса абразивних 3 частинок г/см 8,0 20 2,9 Приведені відомості (таблиці 1-4) свідчать про те, що вдосконалений абразивний матеріал (приклади 2-4, варіанти 1-3, таблиці 2-4), виготовлений на основі шлаку фракції 0,1-3,0мм, виділений із золошлаковой суміші відходів теплових електростанцій при приведеному вище співвідношенні компонентів забезпечує підвищення твердості за шкалою Мооса до 7,0-8,0, підвищення мінімального коефіцієнта динамічної міцності до 20, збільшення питомої маси абразивних частинок до 2,6-2,9г/см3 а також зниження вартості абразивного матеріалу на 18-20% до вартості 154-176грн/т в порівнянні з абразивним матеріалом, виготовленим по прототипу [1] (приклад 1, таблиця 1). Корисна модель може бути успішно використана промисловим способом для очищення металевих поверхонь абразивно-струменевими апаратами, які дозволяють проводити очищення металевих поверхонь до класу ISA-2, ISA-2,5, ISA3 відповідно до ISO 8501-1-1988. Перелік позначень: 1. Бункер 2. Вузол сушки 3. Вузол розділення і підготовки шлаків 4. Вузол дроблення 5. Фінішний класифікатор 6. Накопичувальний бункер 7. Склад 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 46972 Підписне 10 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 – 42, 01601