Получение феррита бария из отходов производства машиностроительных предприятий

Министерство общего и профессионального образования РФ

Ярославский государственный технический университет

Кафедра охраны труда и природы

Курсовой проект защищён

с оценкой______________

Руководитель

Асс. Т.Ю. Дроздова.

Расчётно-пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине

«Технология основных производств и

промышленная экология»

Получение феррита бария из отходов

производства машиностроительных предприятий.

ОТП 09.26.32.07.022 КП

Нормоконтролёр Асс. Т.Ю. дроздова     “___”____________2001 г.

Проект выполнил студент гр. ХТОС-52  С.Р. Хайрулин   “___”____________2001 г.

2001

Реферат.

 

Бария гексаферрит, бария карбонат, отход термического производства, утилизация, бария хлорид, гальваношлам.

В курсовой работе предложены методы получения феррита бария, который является основной составляющей частью магнитно-твердых материалов. Методы позволяют использовать железо из следующих источников: гальваношламов, отходов металлургического производства. Показана возможность использовать в качестве барий содержащего компонента промышленного отхода, образующихся при регенерации щелочных электролитов аккумуляторных батарей. В предложенном методе используется хлорид бария – отход закалочных ванн термического производства.

В результате реализации предложенных технологических решений получается феррит бария - магнитно-твердый материал, который является менее токсичным за счет процессов ферритизирования с участием тяжелых металлов при температурной обработке.

Введение.

 

В курсовой работе предпринята попытка решения проблемы утилизации гальваношламов и содержащегося в них железа, а также отходов машиностроительной, автомобильной, металлургической промышленности.

Гидрооксиды тяжёлых металлов (хром, никель, цинк, медь, железо), входящие в состав гальваношламов, обладают токсичным, концерогенным и мутагенным влиянием на живые организмы. Ионы тяжёлых металлов являются одними из основных и наиболее опасных загрязнителей окружающей среды.

Проблема утилизации гальваношламов является межотраслевой, поскольку гальванические цехи или участки имеются на большинстве крупных предприятий, но наиболее она выражена в машиностроении, где широко используются гальванические операции. При промывке деталей после гальванических операций ион тяжёлых металлов попадают в воду, которая очищается на станции нейтрализации. В результате очистки эти металлы выпадают в осадок в виде гидрооксидов, которые накапливаются на шламонакопителях.

Этот вид отходов является крупнотонажным, и его накопление на территории предприятия представляет угрозу экологической безопасности, поэтому поиск технологии переработки гальваношламов является чрезвычайно важным.

В процессе эксплуатации щелочных батарей железнодорожного подвижного состава электролит поглощает из воздуха углекислый газ, который образует углекислые соли этих металлов (карбонаты). Наличие карбонатов в электролите снижает ёмкость аккумулятора и ускоряет его саморазряд. Отработанный электролит собирается в ёмкости и подвергается регенерации, которая заключается в обработке электролита гидрооксидом бария (Ba(OH)₂), в результате чего образуется белый осадок карбоната бария (ВаСО₃). Отход углекислого бария собирается в емкости и свозится в отвал, т.к. его дальнейшее применение и утилизация еще не найдены.

Крупнотоннажным является отход закалочных ванн термического производства, образующийся на машиностроительных заводах при смене очистке от окалины и других загрязнений ванн закалки стальных изделий. Данный отход относится ко второму опасности; методов его утилизации не предложено, и он продолжает накапливаться на предприятиях.

Целью данной работы является разработка эксперементальных методов получения феррита бария-магнитно-твердого материала из отходов содержащих карбонат бария (аккумуляторного хозяйства), хлорид бария (термическое производство), гальваношламы (металлургия). Проведение термического анализа получения феррита бария.

1. Литературный обзор.

1.1 Получение магнитных материалов из чистых компонентов.

В системе ВаО-6Fe₂О₃ наряду с ферритом бария ВаО 6Fe₂O₃ образуются и другие соединения. Установлено, что синтез гексаферрита бария , в основном ,протекает через промежуточную стадию образования моноферрита ВаFe₂O₄, кристаллизующегося в семи модификациях, образование которого по реакции:

BaCO₃

начинается при температуре около 700 ºС. Образование гексаферрита бария:

BaFe₂O₄+5Fe₂O₃=BaFe₁₂O₁₉

происходит при температурах превышающих 900 ºС, и полностью заканчивается лишь при температурах 1150-1200 ºС.

В технологии ферритов широко используется метод получения поликристаллических ферритовых порошков из химически соосаждённых смесей гидрооксидов, оксалатов, сульфатов и других солей. Выделяют три различных способа синтеза ферритов из соосаждённых смесей:

-    совместное соосаждение гидрооксидов соответствующих металлов с последующим термическим разложением и ферритизацией при 800-1000 ºС;

-    получение водных смесей солей соответствующих металлов с последующей дегидратизацией, термическим разложением и ферритизацией при 800-1000 ºС;

-    получение твёрдых растворов изоморфных солей с последующим термическим разложением и ферритизацией при 800-1000 ºС.

При этом отмечается, что синтез ферритов из совместно соосаждённых гидрооксидов и солей позволяет избежать стадии диффузионного переноса через слой продуктов реакции, то есть проводить синтез при более низких температурах. При этом образуются ферриты несовершенной структуры, с большим числом дефектов, для устранения которых необходимо прокаливание продуктов при 800-1000 ºС – при температурах их синтеза из механических смесей оксидов. Однако синтезированные из соосаждённых смесей ферриты получаются более однородными по составу и структуре.

В отечественной и зарубежной практике изготовления магнитов из гексаферритов наиболее широко используют обычную керамическую технологию. В качестве исходных компонентов применяют Fe₂O₃ и BaCO₃, который при температуре 1200 ºС разлагается на ВаО и СО₂. Реакция ферритизации протекает при 1100-1200 ºС.