Исследование, разработка и внедрение технологии переработки металлокерамических отходов металлургического производства с получением высокотехнологичной металлопродукции

• Автор: Плотникова, Ольга Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание стр.

Введение

1. Современные композиционные материалы и нанотехнологии

1.1 Классификация дисперсных систем

1.1.1 Классификация по агрегатному состоянию

1.1.2 Основные определения дисперсной фазы

1.2 Классификация по размерам

1.3 Классификация по мерности

1.4 Получение нанопорошков

1.4.1 Методы получения нанопорошков

1.4.2 Физические методы

1.4.3 Механические методы
1.4.4 Химические методы
1.4.5 Методы сочетаний физических и химических
превращений
1.4.6 Биологические методы
1.4.7 Методы консолидации наноразмерных порошков
1.5 римеры получения наноразмерных структур
1.5.1 Получение нанонорошков неметаллов
1.6 Композиционные материалы, их получение и области
применения
1.7. рименение нанопорошков в металлургии
1.7.1. Применение нанопорошков в технологиях
модифицирования металла
1.7.2. Применение нанопорошков в технологиях подготовки металлургическою оборудования
1.8. Цели и задачи исследования
2. Методики исследований
2.1 Механоактивация и получение нанопорошков
металлокерамических отходов
2.1.1 Механоактивация и порошки фракции наноразмеров
2.1.2 Г ранулометрический состав материалов фракции наноразмеров
2.1.3 Кинетика измельчения материалов фракции наноразмеров
2.2 Получение композиционных материалов на металлической подложке с использованием нанопорошков металлокерамических отходов
2.3 Обработка данных экспериментов Исследование процесса получения материалов фракции наноразмеров механической переработкой металлокерамических отходов
3.1 Переработка металлокерамических отходов металлургического производства
3.2 Изучение гранулометрического состава огнеупорных глин, промышленных отходов и металлургических шлаков от выплавки сплавов на основе меди
3.3. Оценка эффективности формирования фракции наноразмеров в процессе размола материалов
3.4. Исследование кинетики измельчения материалов фракции наноразмеров
3.4.1. Кинетика измельчения огнеупорных глин и чистых веществ
3.4.2. Кинетика измельчения отработанных глин и отходов
3.4.3. Кинетика измельчение шлаков
3.5. Выводы по 3 главе
Исследование специальных свойств композиционных материалов на металлической подложке с использованием нанопорошков м етал локерам и чески х огходо в
4.1 олучение композиционных материалов на никелевой
металл и ческой подложке
4.2 Производство плоских катодных осадков. Примеры.
4.3 Изучение пористости подложки
4.4 Оценка антикоррозийных свойств
4.5 Оценка электрохимической активности
4.6 Выводы по 4 главе
Заключение
Список литературы


Установлено, что для описания процесса измельчения глин и других техногенных отходов применимо уравнение кинетики Говарова В. В. Получены значения постоянных скорости измельчения техногенных отходов. Показано, что в зависимости от условий измельчения и крупности измельчаемого материала измельчение техногенных отходов описывается уравнением кинетики знакопеременного дробного порядка, позволяющего судить о максимально возможном переизмсльчснии материала и начала его агрегатирования. Установлена зависимость относительной энергии измельчения огнеупорных глин и промышленных отходов до фракции наноразмеров по корунду от постоянной скорости процесса, что позволяет наиболее полно оценить энергетические затраты, связанные с измельчением техногенных отходов. Показано, что содержание в составе электролитов-суспензий 1 г/л каолина и 3 г/л бентонита отвечает требуемым показателям КММП по пористости и электрохимической активности. Практическая и экономическая значимость. В условиях действующего промышленного производства разработаны и внедрены технологии получения композиционных материалов на металлической подложке (КММП) со специальными физико-химическими и физико-механическими свойствами, армированных механохимически активированными порошками металлокерамических отходов фракции наноразмеров. Методом механохимической активации получены порошки фракции наноразмеров неметаллических техногенных отходов. Показано, что проводить измельчение материалов до фракции наноразмеров но «сухому», без использования ПАВ энергетически не выгодно. Для измельчения глин дополнительные энергетические затраты соизмеримы с затратами по корунду, при измельчении шлаков - они выше более чем в 2,5 раза. Из электролитов-суспензий получены и экспериментально изучены новые композиционные материалы на металлической подложке, армированные порошками каолина и бентонита фракции наноразмеров. Определены предел},ные концентрации добавок в электролите, гарантирующие приобретение композитам специальных свойств (пористость, коррозионная стойкость). Разработанные технологии получили промышленное внедрение. Реальный экономический эффект от внедрения результатов работы в производство составляет 6,5 миллионов рублей в год. Подана заявка па изобретение КММП. Апробация работы. К)1ет тобегт cdyi РгаЬа-” (Республика Чехия), VI Международной научно-практической конференции “Научно-технический прогресс в металлургии-1 Г’ (Республика Казахстан), Международной научно-практической конференции “Инженерные системы-1 Г’ - Москва, РУДН. Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 8 работах. Из них 4 работы опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК и одна работа задепонирована. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, приложений и списка литературы, включающего наименований. Работа изложена на 1 листе машинописного текста, содержит рисунок и таблиц и 1 приложение. Результаты экспериментального исследования свойств полученных КММП. В последние десятилетия в металлургии интенсивно развивается новое технологическое направление, связанное с получением, исследованием и последующим использованием в условиях действующего производства ультратонких порошков. Возникновение и продвижение этого направления связаны с аномально высокой дисперсностью и развитой удельной поверхностью, а также характерными свойствами, иедостижимььми для традиционных материалов. В настоящее время в сфере изучения и производства дисперсных систем применяется большое количество терминов. Встречаются и другие термины, такие как: молекулярные агрегации, кристаллические кластеры, метаплофлюиды; молекулярно-дисперсные, коллоидно-дисперсные, микрогетсрогенные системы. Применяются термины коллоидной химии: золь, гель, аэрозоль, аэрогель [1-8,-,,,,-]. Такое широкое трактование названий порой одних и тех же веществ связано с тем, что нет общей устоявшейся и общепринятой терминологии в области дисперсных сред. Соответственно нет метрологического обеспечения изучения и производства таких систем.