שְׁאֵלָה:
כיצד ניתן להפריד בין חומרי הסגסוגת של פלדות ממוחזרות?
peterh - Reinstate Monica
2015-01-24 00:03:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

כידוע, חלק ניכר מאוד מהפלדות המעובדות כיום (כמחצית ממנו) מגיע ממחזור.

אך במהלך הפלדות הנכנסות לתהליך המיחזור מגיעות בדרך כלל ממקורות שונים, וכך הם מכילים חומרי סגסוג שונים שונים. או ש"הסרה "של הסגסוגות הקודמות של הפלדה הממוחזרת קורה? ואם כן, איך זה עובד?

"המכיל סגסוגות * בדיוק * ביחסים שצוינו." בהנדסה רק סובלנות מדויקת - כל השאר מדויקות רק לסובלנות, ולכן, עבור פלדות באיכות גרועה יותר הסובלנות ליחסים אלה די סלחנית.
במתכות באופן ספציפי, אלמנטים מסגסוג לציונים סטנדרטיים מקבלים טווחים נדיבים למדי (סובלנות). לדוגמא, פלדה מסוג AISI 1018, שהיא פלדה פחמן רגיל המכילה 0.18% w / w carbon, עשויה להיות בעלת פחמן בטווח של 0.14-0.20% w / w, ו- Mn בטווח של 0.6-0.9% w / w. הסיבה היא שיש פשרה בין דיוק למהירות, ודיוק מאבד למהירות על רצפת היציקה בגלל דהיית סגסוגת.
ארבע תשובות:
#1
+11
wwarriner
2015-02-08 12:31:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

זה נכון, יש מספר מתכות לא רצויות, או נווד (Cu, Sn, Sb, As) שנכנסות לזרם המיחזור, למשל, ממרכבי מכוניות שנטחנו לפיסות מבלי להסיר את כל חיווט הנחושת , או פחיות פלדה מצופות פח. אנטימון וארסן נוטים להתגנב ממקורות ברזל ראשוניים באיכות נמוכה ובעלות נמוכה.

התשובה לשאלה היא לא. פלדה ממוחזרת מעורבבת באופן שווה ככל האפשר ממקורות מגוונים, נמדדת הרכב שלה ואז מוסיפים ברזל טהור לפי הצורך כדי לדלל את מתכות הזבל לרמות נסבלות למכירה חוזרת או לעיבוד נוסף, כגון עמידה בציון פלדה ספציפי עבור מוצר ספציפי. או יישום. פלדות אל חלד ודרגות אחרות מסגסוגת גבוהה הידועות בזמן המיחזור מעובדות בנפרד עקב הערך של Ni, Cr וכו '.

נכון לעכשיו זה לא כלכלי לעבד מחדש ברזל כדי להסיר אלמנטים של נווד, וכך זה פשוט לא נעשה בכלל. שני ספרים מזכירים את התהליך כרגיל וחסכוני: ( מינרלים, מתכות וקיימות: עמידה בצרכים חומריים עתידיים, עמ '284, החל מ"דילול ") ו- ( ייצור פלדה: תהליכים , מוצרים ושאריות, החל מעמ '104, קרא עד שזה כבר לא רלוונטי). הסיבה שהיא לא כלכלית היא שרכיבי הנווד מגיבים בצורה חלשה יותר עם חמצן מאשר ברזל בטמפרטורה קבועה, ולכן כדי להסיר אותם באמצעות חמצון נדרש תחילה לחמצן את כל הברזל. הסיבה לכך היא תרמודינמית, ומבוססת על העובדה כי בקרב התגובות המתחרות, אלו עם הירידות הגדולות ביותר באנרגיה החופשית עוברים כמעט להשלמה לפני שתגובות אחרות אפילו מתחילות, במיוחד עם הבדלים גדולים באנרגיה החופשית בין התגובות המתחרות. כדי לקבוע לאילו תגובות יש הירידות הגדולות ביותר, ניתן להשתמש בתרשים של אלינגהם.

בתרשים של אלינגהם למטה, הציר האופקי הוא טמפרטורה, הציר האנכי הוא שינוי באנרגיה חופשית של גיבס. הקווים העוברים על פני התרשים בזוויות שונות תואמים לשינוי אנרגיה חופשית הנגרמת כתוצאה מתגובות חמצון של אלמנטים עם חמצן, כפונקציה של הטמפרטורה. במקרה שלנו, ניתן לקרוא את התרשים על ידי בחירת טמפרטורת עניין, וקריאה מלמטה כדי למצוא את האלמנט הראשון להגיב עם חמצן. לדוגמא, אם יש בתוכנו פלדה עם Fe, Mn, Sn ו- Cu, אנו יכולים לראות שב -1000 K אז Mn, Fe (ל- FeO), Sn ו- Cu הם הסדר של הירידה הגדולה ביותר עד הקטנה ביותר באנרגיה החופשית. / p>

אמנם, טמפרטורת העניין קרובה יותר ל 1900K (מעל נקודת ההתכה של הברזל), אך המגמות הכלליות של כל פונקציית שינוי אנרגיה חופשית של גיבס ממשיכות ימינה בתרשים והברזל נשאר מתחת לאלמנטים של הנווד Cu, Sn, As ו- Sb בטמפרטורות מעשיות, וסביר להניח לנקודות הרתיחה שלהם. כתוצאה מכך, הסרת הנווד מה- Fe תדרוש תחמוצת יעילות של כל הברזל תחילה. ומכיוון ש- Sn, Sb, As ו- Cu מסיסים מעט בברזל, הם דורשים הפרדה באמצעות תגובה כימית.

Ellingham diagram.

אפשר לראות את המסיסות של הנווד מתרשימי הפאזות שלהם. עם ברזל, מהם פרסמתי את Sb-Fe למטה. בתרשים יש טמפרטורה מול קומפוזיציה, כאשר כל אזור דו-ממדי רציף מורכב משלב אחד, או מתערובת של שני השלבים משמאלו ומימינו, הנמצאים בשיווי משקל באותו שילוב של טמפרטורה והרכב. בצד שמאל למטה אנו רואים כי עבור כמויות קטנות של Sb וטמפרטורת החדר, יש אזור רציף המציין במקרה זה שלב יחיד, או alpha-Fe (מהסוג המוכר לנו). מכיוון שיש Sb, והוא נמצא בשלב יחיד, עליו להמיס בברזל. הדבר נכון, בדרגת חומרה משתנה, לגבי הנווד האחרים.

Fe-Sb phase diagram.
(מקור: himikatus.ru) sub>

כפי שכריס ה 'העיר, יש גם שאלה מתי נשלטים על אלמנטים מסגסוגיים אחרים. בדרך כלל תוספת סגסוגת נשלטת קרוב ככל האפשר להתמצקות, כדי למזער אובדן סגסוגות.

גרוטאות מומסות בכמויות גדולות בתנור קשת חשמלי. אם זרם הגרוטאות מעורבב במידה מספקת, ניתן לאמוד את ריכוז הנווד על סמך השימוש בעבר והברזל הראשוני מתווסף לפני ניתוח הכימיה כדי לפצות על האומדן. לאחר מכן נמס החלק הארי, החמצן מוסר באמצעות תוספת של אלמנטים בתחתית הדיאגרמה של אלינגהם, במיוחד Ca ו- Al, והמתכת המותכת מועברת למצקת אחת או יותר מבודדת מאוד. ה- Ca ו- Al מגיבים במהירות עם חמצן המומס בממיסה ויוצרים סיגי תחמוצת בצפיפות נמוכה אשר צפים ומוסרים מכנית. כימיה נלקחת לאחר תהליך זה, ואם הנווד מדולל מספיק, המתכת מועברת לקשיות. אם לא, מוסיפים ברזל ראשוני מספיק בכדי לדלל את ההיתוך.

לאחר המצקת, מוסיפים אלמנטים מסגסוגיים נוספים. הם לא מתווספים מוקדם יותר בגלל הדיאגרמה של אלינגהאם: ברוב האלמנטים המסוגסים כולל Mn, Mo, Cr, V, C וכו 'יש אובדן אנרגיה חופשית גדולה יותר מ- Fe, ולכן מגיבים תחילה. במילים אחרות, הם דוהים. כדי למנוע דהיית תוספות מסגסוגת יקרה, הם מתווספים קרוב ככל האפשר לתהליך ההתמצקות. בנוסף, על ידי הסרת חמצן באמצעות Al ו- Ca תחילה, יש פחות חמצן מומס בברזל כדי להגיב עם אלמנטים סגסוגת יקרים יותר. לאחר המצקת, יש מעט מאוד מערבוליות ממשק באווירה נוזלית, כך שהפיזור של חמצן חדש לברזל הנוזל הוא איטי יחסית. יש כמובן עדיין מגבלת זמן, והחזקת מצקת יותר מדי זמן תגרום לדהיית סגסוגת. לאחר תוספת סגסוגת, בודקים כימיה ואז יוצקים את המצקת.

נערך כדי להוסיף מקורות. ערוך להוספת דיון על בקרת סגסוגות.

הייתי מניח, ואולי תוכל לאשר, כי בנוסף להוספת ברזל, אלמנטים אחרים של סגסוגות עיקריים יישלטו בערך באותה נקודת תהליך - בוודאי שיהיה צורך לשלוט על הפחמן.
יתכן כי בית יציקה, לאחר בחינת ריכוזי מתכות הנווד, יבחר לפעמים סגסוגות שיכולות להשתמש בהן, או שבדרך כלל היציקה מחליטה איזה סגסוגת לייצר לפני שהם ממיסים את הגרוטאות, ואז פשוט מוסיפים את כל הדרוש בכדי להניב את הנבחר מראש. סגסוגת בסובלנות מוגדרת?
שאלה טובה שאין לי תשובה מוגדרת לה. אני מתאר לעצמי שלרוב היציקה תהיה עיצוב סגסוגת לפני ביצוע התהליך. אני גם חושב שמתכות נווד מסוימות מעל הסובלנות שלהן אינן מקובלות ביישומים מבניים מכיוון שהן מפחיתות את התכונות המכניות מתחת לרמות הנדרשות. מכיוון שהיציקה אינה מכירה בהכרח יישומים סופיים של שטרות וכו ', אז יהיה על הלקוח לבחור את הסגסוגת שהם זקוקים לו. אם לקוח הצהיר כי מתכות נווד הן תקינות, זה עשוי להיות אפשרי, תלוי בסיכון לזיהום.
#2
+6
Dave Tweed
2015-01-24 01:03:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

למיטב ידיעתי, לא מנסים להפריד רכיבים כאלה.

יש לי חבר שעבד בעת ובעונה אחת בחברת לוקנס סטיל בקואטסוויל, פנסילבניה. תפקידו היה לכתוב תוכנות מחשב שעוקבות אחר הרכב כל פלדת הגרוטאות שהייתה להם בחצרותיהם ולהעלות את הפרופורציות הנכונות של איזה סוגי גרוטאות לשימוש לכל נמס חדש. ברור שמשמעות הדבר היא שהם עשו ניתוח מקיף למדי של כל הגרוטאות הנכנסות ומינו סגסוגות דומות לערימות נפרדות.

#3
+5
Fred
2015-02-08 14:28:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

כדי להצטרף ל דייוויד טוויד & starrise זה לא כלכלי להפריד בין המתכות הבודדות בסגסוגות פלדה.

כדי לעשות זאת תחילה דורשים את ריסוק הסגסוגות וטחינתם לגודל גרגרי הקריסטל שבתוך הסגסוגות. ואז יהיה צורך לתכנן צורה כלשהי של תהליך בחירת מינרלים / גבישים כדי להפריד ולהפריד בין המבוקש לבין הבלתי רצוי, כגון: צף קצף; אולי תקשורת כבדה; אולי שיטות הפרדת כובד כמו טלטול שולחנות או ספירלות (אך אני בספק אם אלה יצליחו שכן שיטות הפרדת כובד נשענות על הבדלי משקל צפיפות משמעותיים של &); אם כי הפרדה מגנטית, כפי שהיא משמשת בתעשיית החולות המינרליים עשויה להיות אופציה עבור סגסוגות מסוימות. גם אחרי זה, תמיד תהיה חלוקת פסולת או זנב, שבה גבישות הסגסוגת הקשות באמת ייאספו במזבלה.

ריסוק, שחיקה והפרדה עולים כסף. עלויות אלה ורווח צריכות להגיע מכך שסגסוגות הפלדה ממוחזרות לשם מתכות בודדות.

החל מתחילת פברואר 2015, שווי מבחר של מתכות הוא:

  • זהב 1233.30 דולר לאונקיה, 39.6515 דולר לכל גרם או 39651 510.84 דולר פרטון (כן, 39.651 מיליון דולר לטונה)
  • פלטינה 1220 דולר לאונקיה או 39 223 905.97 דולר לטון (39.2239 M $ / t)

  • כסף 16.68 דולר לאונקיה או 536 274.38 דולר לטון (0.536 274 M $ / לא)

  • קובלט 29 500 דולר לטונה
  • ניקל 14 965 דולר לטון
  • עופרת 1850 דולר לטון
  • בילט פלדה 500 דולר לטונה לי>

עבור המתכות היקרות יקרות Au, Pt & Ag, מקור המחיר היה Kitco. מקור המחיר של המתכות הבסיסיות, Co, Ni, Pb לוח הפלדה של & היה LME.

עפרות ברזל נמכרות כיום תמורת כ- 65 דולר ארה"ב לטון כאמור ב אינדקס מונדי ו תרשימי Y. זה עבור ציון ממוצע של 60 אחוז ברזל. מכרות הברזל הפתוחים באוסטרליה ובברזיל, המופעלים על ידי ריו טינטו, BHP-Billiton & Vale די שמחים לייצר עפרות ברזל באותו זמן. מחיר. כמו כן, LKAB שמחה לייצר עפרות ברזל מגנטיט ממכרה התת קרקעי Kiruna בשוודיה במחיר זה.

Macrobusiness יש מאמר על האפשרות של ברזל. מחירי עפרות יורדים ל -30 דולר לטון בשנת 2015.

במחירים כמו 0.536 עד 39.6 מיליון דולר לטון קל להבין מדוע המתכות ה יקרות ממוחזרות. אך בסכום של 500 דולר לטון עבור פח פלדה ו -65 דולר לטון עבור עפרות ברזל אין שום תמריץ להפריד בין מתכות הסגסוגת לבין סגסוגות פלדה.

בהתחשב בהבדל במחיר בין למשל ניקל ופלדה, הניתוח שלך אינו שולל את המקרה הכלכלי להפקת אלמנטים מסגסוגים - אם כי בסופו של דבר הם יוכנסו שוב. הפרדה יכולה להיות מושגת גם במצב מותך, ו / או באמצעים כימיים אם היה כלכלי לעשות זאת.
הפרדת כובד אינה עובדת על ברזל בגלל מסיסות ושיקולים תרמודינמיים. סף ריכוזי הנווד הלא מקובלים נמוך יותר מסיסותם של אותם יסודות בטמפרטורת החדר. הדרכים היחידות להפריד בין מתכות זרועות מומסות הן על ידי תהליך כימי, שאינו כלכלי עבור Fe, או על ידי זיקוק, דבר שאינו אפשרי כמעט בגלל נקודת הרתיחה הקיצונית של המתכות המעורבות, שלא לדבר על הכלכלה.
#4
+2
blacksmith37
2019-02-18 22:42:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

ראשית מפרידים את הגרוטאות במקור; למשל ברזל יצוק בדרך כלל מכיל רק Si ו- Mn. אלמנטים של לחץ אדים גבוה מתבשלים או נאספים בשטף / סיגים: למשל, Zn, Pb, Sn, Bi, An ,,,, אלומיניום מתחמצן ונכנס לסיגים. פלדות אוספות שאריות Cr, Ni, Mo ו- Cu, בדרך כלל אלה מועילות; כולם מוסיפים להתקשות פרט לקו. (Cu חשוב בעמידות בפני קורוזיה אטמוספרית). V ו- Nb ו- W נמצאים בכמויות קטנות מאוד כל כך לא משמעותיות. , ושות ', יקר ובעל יישומים מיוחדים, כך שהוא מופרד גם במקור הגרידה; קל לזהות גירוד משותף; תותבת רפואית ולהבי קטעים חמים ומנועי סילון, גם בכמה כלים במהירות גבוהה - מופרדים שוב במקור הגרידה. סגסוגות Ni ונירוסטה אוסטניטית מופרדים במקור מכיוון שהם אינם פרומגנטיים. ניתן להפריד בין נירוסטה מגנטית ופריטית (בדרך כלל 13% Cr) במקור הגרידה. הפרדת הפלדות במקורות נעשית מכיוון שכל יסודות הסגסוגת שווים יותר מפלדת פחמן. חייבים להיות ספרים זמינים בנושא זה; זהו גורם מרכזי בתעשיית הפלדה. דוגמה למה שקורה בעולם האמיתי; כיתה A לוחית פלדת פחמן 516 היא סוס העבודה של התעשייה, אך כאשר הוזמן קטע עבה בעל חוזק גבוה, "איכשהו" שרידי Cr, Mo, Ni גבוהים ומאפשרים תוצאות טיפול חום מקובלות.



שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...