ФОРМУВАННЯ АЛЮМІНІЄВИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ ЕЛЕКТРОДУГОВИХ ПОКРИТТІВ З ДОДАВАННЯМ ЧЕРВОНОГО ШЛАМУ
Анотація
Анотація. Показано, що особливо актуальною проблема утилізації відходів виробництва бокситу, а самчервоного шламу, є для Миколаївської області, оскільки на її території розташе ований Миколаївський глиноземний завод (МГЗ), на шламосховищах якого на початок 2019 року зберігається близько 43,5 мільйони тон небезпечної сировини. Проаналізовано сучасні способи його переробки, що полягають в основному у відновлювальному відпалі та магнітній сепарації с різними домішками. Встановлено, що перспективним є напрям пов’язаний із використанням червоного шламу в якості напилюваного матеріалу при нанесенні газотермічних покриттів. За допомогою металографічного аналізу досліджено гранулометричний склад порошку червоного шламу МГЗ. Встановлено, що він характеризуються великим розкидом розмірів частинок у діапазоні від 1 до 1000 мкм. Найбільша їх кількість менша за 5 мкм (35%) також спостерігається наявність великої кількості фракції з розміром від 10 до 50 мкм (26%) та від 50 до 100 мкм (12%). На основі отриманих даних встановлено, що для газотермічного напилення можна застосовувати до 20% червоного шламу, оскільки необхідний розмір частинок становить від 40 до 80 мкм. Отримано експериментальні зразки композиційних електродугових покриттів шляхом розпилення дроту з алюмінієвого сплаву системи Al-Si марки ER4043 та порошку червоного шламу МГЗ за рахунок використання модернізованого розпилювача ЕМ-14М. Аналіз мікроструктури покриттів показав, що вони характеризуються досить низькою пористістю, яка становить близько 6%, в структурі добре диференціюються частинки червоного шламу та сплаву Al-Si. Проведено ідентифікацію фаз шляхом визначення їх мікротвердості на поперечних шліфах при навантаженні на індентор 20 г. Встановлено, що мікротвердість металевої матриці складає 526 МПа; червоного шламу – 658 МПа. За планіметричним методом встановлено кількість червоного шламу у покриттях, що склала 12,2% об. Штифтовим методом визначено міцність зчеплення традиційних з дроту ER4043 (12,1 МПа) та композиційних ER4043(Al-Si) – червоний шлам (10 МПа) покриттів з металевою основою.
Посилання
2. K. Evan, “The history, challenges and new developments in the management and use of bauxite residue”, Journal of Sustainable Metallurgy, vol.2, pp. 316–331, 2016. https://doi.org/10.1007/s40831-016-0060-x.
3. R. Boily, “Twenty cases of red hazard, an inventory of ecological problems caused by bauxite residue from alumina production”, Conference paper in Inforex, Larval, Quebec, Canada, 2012, pp. 58–62.
4. «Сколько опасных отходов накопил НГЗ за последние 10 лет: С 28 млн тонн красного шлама – до 43», НикВести. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://nikvesti.com/news/photoreportage/179475. Дата звернення: Лютий. 7, 2020.
5. P. Zhang, X. Zhou, C. Shangguan, “Recovering iron from re mud with high gradient magnetic separator”, Applied Mechanics and Materials, vols. 644-650, pp. 5447–5450, 2014.
https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.644-650.5447
6. M. Fontana, S. Kmet, S. Jakabsky, “Treatment of red mud from alumina production by high-intensity magnetic separation”, Magnetic and Electcal Separation, vol. 6, pp. 243–251, 1995.
7. Y. Li, H. Chen, J. Wang, “Research on red mud treatment by a circulating superconducting magnetic separator”, Environmental Technology, vol. 35, pp. 243–249, 2014. https://doi.org/10.1080/09593330 .2013.865763.
8. G. Podgorodetskii, V. Gorbunov, V. Korovushkin, et al. “Structure of the red mud from Ural Aluminum Plant after heat treatment in reducing gas”, Steel in Translation, vol. 42, pp. 379–186, 2012. https://doi.org/10.3103/S0967091212050105
9. T. Chun, D. Zhu, J. Pan, et al. “Preparation of metallic iron powder from red mud by sodium salt roasting and magnetic separation”, Canadian Metallurgical Quarterly, vol. 53, pp. 183‑189, 2014. https://doi.org/10.1179/1879139513Y.0000000114
10. Z. Huang, L. Cai, Y. Zhang, et al. “Reduction of iron oxides of red mud reinforced by Na2CO3 and CaF2”, Journal of Central South University, vol. 4, pp. 838–844, 2010.
11. E. Balomnenos, D. Kastritis, D. Panias, et al. “he Enexal bauxite residue treatment process: industrial scale pilot plant results”, Chapter in Book: Light Metals. TMS: 2014.
12. Д.В. Зиновеев, В.Г. Дюбанов, А.В. Шутова, М.В. Зиняева, “ Рециклинг красных шламов с получением металла и специальных добавок в цемент”, Металлы, №1, с. 22‑24, 2015.
13. M. Gu, “Research progress on key technologies of comprehensive utilization of Al2O3 red mud”, Light Metals, vol.4, pp.10–16, 2014.
14. A. Satapathy, H. Sutar, S.C. Mishra, S.K. Sahoo, “Characterization of Plasma Sprayed Pure Red Mud Coatings: An Analysis”, American Chemical Science Journal, vol. 3(2), pp. 151–163, 2013. https://doi.org/10.9734/ACSJ/2013/3218
15. H. Sutar, S.C. Mishra, S.K. Sahoo, A. Satapathy, “Morphology and solid particle erosion wear behavior of red mud composite coating”, Natural Science, vol. 4(11), pp. 832-838, 2012. https://doi.org/10.4236/ns.2012.411111
16. О.М. Дубовий, А.А. Карпеченко, М.М. Бобров, А.О. Мазуренко, «Пристрій для електродугового напилення композиційних покриттів», Патент України, МПК C23C 26/02, B05B 7/22, № 111760, 10.06.2016.
17. O.M. Dubovoy, A.A. Karpechenko, M.N. Bobrov, et al. “Electric arc spraying of cermet coatings of steel 65G-TiC system”, Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, vol.2, pp. 63–68, 2021. https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-2/063
18. H. Sutar, R. Murmu, D. Roy, S. Mirsha, “Plasma Sprayed Mud-Fly Ash Composite coatings on Mild Steel: A Comprehensive Outline”, Physical Science International Journal, vol 5(1), pp. 61–73, 2015.
