METALURŠKEGA INŠTITUTA v Ljubljani ŽELEZARSKI ZBORNI K VSEBINA Stran Prešeren Alojz — Metalurški inštitut Ljubljana 25 LET METALURŠKEGA INSTITUTA V LJUBLJANI..............113 Zalar Bogdan — Metalurški inštitut Ljubljana IZKORIŠČANJE SEKUNDARNIH VIROV KOVIN ................119 Wohinz Janez — Metalurški inštitut Ljubljana LABORATORIJSKE ŠTUDIJE MOŽNOSTI BRI-KETIRANJA SAMOHODNEGA VLOŽKA ZA PROIZVODNJO FeSi 75 %.........129 Souvent Peter — Rudnik svinca in topilnice Mežica B. Zalar — Metalurški inštitut Ljubljana OPTIMIZACIJA PREDELAVE SVINČEVIH PO-LETIN.................137 Kveder Aleksander — Metalurški inštitut Ljubljana VPLIV TEMPERATURNEGA IN DEFORMACIJ-SKEGA REŽIMA SIMULIRANEGA VALJANJA NA LASTNOSTI NEKATERIH JEKEL .... 145 Paulin Andrej — Metalurški inštitut Ljubljana N. Medved — Rudnik živega srebra Idrija V. Pogačnik — Železarna Jesenice MOŽNOST PRIDOBIVANJA PREOSTALEGA Hg IZ DIMNIH PLINOV PRED IZSTOPOM V ATMOSFERO.............157 Vodopivec Franc — Metalurški inštitut Ljubljana J. A r h — Železarna Jesenice B. Ralič — Metalurški inštitut Ljubljana O OBLIKI IN SESTAVI NEKOVINSKIH VKLJUCKOV V JEKLIH ZA TRAKOVE ... 167 Breskvar Bojan — Metalurški inštitut Ljubljana RAZVOJ LEZAJNEGA BRONA CuSn8P ZA OBDELAVO NA AVTOMATIH........181 LETO 9 ST.31975 ŽEZB BQ 9 (3) 113-188(1975) IZDAJAJO ŽELEZARNE JESENICE, RAVNE, ŠTORE IN METALURŠKI INŠTITUT VSEBINA UDK: 669.054.8 ASM/SLA: Alla B. Zalar Izkoriščanje sekundarnih virov kovin Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 119—128 Članek obravnava pomen izkoriščanja sekundarnih surovin za gospodarstvo in za preprečitev onesnaževanja okolja. Pregled nastanka in vrst sekundarnih virov v toku proizvodnje, predelave in porabe kovin daje vpogled v osnovno klasifikacijo odpadkov. V primerjavi z razvitejšimi deželami smo v SFRJ na področju kompleksne izdelave vseh sekundarnih surovin še v precejšnjem zaostanku. Na osnovi danih kvantitativnih ocen odpadnih materialov v slovenskih metalurških podjetjih in zahtev po enotnejšem in bolj koordiniranem pristopu k reševanju možnosti izkoriščanja le-teh je izdelan osnovni raziskovalni projekt. Avtorski izvleček UDK: 620.1 ASM/SLA: Q1 A. Kveder Vpliv temperaturnega In deformacljskega režima simuliranega valjanja na lastnosti nekaterih jekel Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 145—156 Opisani so triie načini določanja optimalnega temperaturnega intervala predelave nekaterih jekel s torzijskim načinom preizkušanja: na standarden način segrevanja preizkušancev na temperature preizkušanja in z deformiranjem v različnih temperaturnih intervalih po načinu simuliranega valjanja. Ugotovljeno je bilo, da se pri določanju optimalnega režima predelave ne smemo ozirati le na najboljšo predelavnost jekla, temveč tudi, ali predvsem, na strukturo in lastnosti jekla po predelavi. Avtorski izvleček UDK: 669.15—198:669.782 ASM/SLA: B16d, ADr30 J. VVohinz Laboratorijske študije možnosti brlketiranja samohodnega vložka za proizvodnjo FeSi 75 % Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 129—136 Opisan je način briketiranja samohodnega vložka, kjer vsebujejo briketi poleg kremenovega peska še reducent in potrebno količino škaje. Kot glavno sestavino smo uporabljali neizkoriščeno klaso kremenovega peska velikosti zrn 5 do 15 mm, domleto na velikosti 0 do 5 mm. Poskuse briketiranja smo naredili na laboratorijski preši. Analizirane so mehanske trdnosti zelenih, sušenih in utrjenih briketov in določene termostabilne lastnosti briketov dobljenih v posameznih poskusih. Rezultati in ugotovljeni optimalni pogoji so osnova za nadaljnje polindustrijske poskuse. Avtorski izvleček UDK: 669.791.3 ASM/SLA: Hg, A8a A. Paulin, V. Pogačnik, N. Medved Možnost pridobivanja preostalega Hg iz dimnih plinov pred Izstopom v atmosfero Železarski zbornik 9 (1975) str. 157—165 Po kratkem literaturnem pregledu obstoječih metod čiščenja živega srebra iz dimnih plinov, smo opisali lastne raziskave, kjer smo v napolnjenem čistilnem stolpu izpirali plin z 20 do 50 mg/m3 najprej z vodo, nato z razredčeno raztopino Ca(0H)2, nato z raztopino KMnO< in H2SO4, končno pa še z manganovo rudo in razredčeno žvepleno kislino. Primerjali smo posamezne metode in njihovo gospodarnost. Avtorski izvleček UDK: 669.431.6 ASM/SLA: Pb, B16b P. Souvent, B. Zalar Optimizacija predelave svinčevih poletln Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 137—143 Laboratorijsk' in industrijski poskusi peletiziranja svinčevih po-letin iz metalurških obratov Rudnika Mežica in piritnili ogorkov ter poskusi ponašanja teh peletov pri določenih mehanskih in toplotnih obremenitvah so dali pozitivne rezultate. Tehnološke prednosti praženja peletiziranih poletin in prednosti uporabe cenejših piritnih ogorkov že pri peletizaciji namesto dosedanjih Fe-talil za visoko peč bodo predvidoma toliko znižali predelovalne proizvodne stroške, da bo možno pokriti relativno visoke investicijske stroške novih peletizacijskih naprav. Avtorski izvleček UDK: 669.14.018.463 ; 669.187 ASM/SLA: M21e F. Vodopivec, J. Arh, B. Ralid O obliki In sestavi nekovinskih vključkov v jeklih za trakove Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 167—179 Opis morfoloških značilnosti in nastajanja nekovinskih vključkov v elektrojeklih za trakove. Vključke Al oksida, Ca aluminata, špi-nela, galaksita, Ca sulfida Mn alumosilikata in Mn sulfida smo našli v jeklu, ki je bilo v različnih trenutkih vzeto iz peči, v izva-ljanih trakovih pa vključke Al oksida, Ca aluminata, Ca sulfida, Mn alumosilikata in Mn sulfida. Pri isti količini žvepla je v jeklu z manj ogljika več nekovinskih vključkov. Razmerje med lastnostmi jekla pravokotno na smer valjanja in v smeri valjanja se zmanjšuje z naraščanjem količine sulfidnih vključkov. Avtorski izvleček INHALT UDK: 620.1 ASM/SLA: Q1 A. Kveder Einfluss des Temperatur und deformatlons Regtaies der slmmuller-ten VValzung auf die Eigenschaften einiger Stahlsorten Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 145—156 Drei Verfahren zum Bestimmung des optimalen Temperaturinter-vales bei der Warmumformung einiger Stahlsorten im Torsions-versuch sind besehrieben: auf die Standarde Weise mit der Auf-vvarmung der Proben auf die Temperatur, mit der Abkiihlung der Proben aus hoheren Temperaturen auf die Versuchstemperatur und mit der Verformung der Proben in versehiedenen Temperaturinter-valen nach der Art der simmulierten Walzung. Es ist festgestellt vvorden, dass bei der Bestimmung des optimalen VVarmformgebungs-regimes nicht nur auf beste Verformbarkeit Riicksicht genommen vverden darf, sondern auch oder voraliem auf das Gefiige und die Stahleigenschaften nach der VVarmformgebung. Auszug des Verfassers UDK: 669.054.8 ASM/SLA: Alla B. Zalar Ausbeutung der sekundaren Metallrohstoffe Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 119—128 Die Wichtigkeit der Ausbeutung der sekundaren Rohstoffe fiir die Wirtschaft und fiir die Verhiittung der Umvveltverschmutzung. Ubersicht iiber die Entstehung und die Art der Sekundarquellen im Verlauf der Erzeugung der Verarbeitung und Vervvendung der Metalle gibt einen Einblick in die Grundklassifikation der Abfalle. Im Vergleich mit den entvvickelten Landern sind wir in der SFRJ auf dem Gebiet der komplexen Verarbeitung aller sekundaren Rohstoffe noch ziemlich ausstandig. Auf Grund der gegebenen ouantitativen Schatzungen der Abfallenden Materialien in den slowemschen Hiittenwerken und der Forderung nach einen einheitlichen und koordinierten Zutritt zu der Losung der Ausbeutung dieser Abfalle ist ein Forschungsprojekt ausgearbeitet vvorden. Auszug des Verfassers UDK: 669.791.3 ASM/SLA: Hg, A8a A. Paulin, V. Pogačnik, N. Medved Die MogUchkeit der Gewlnnung des iiberbliebenen Hg aus den Abgasen vor dem Austritt in die Atmosphare. Železarski zbornik 9 (1975) str. 157—165 Nach einem kurzen Literaturiiberblick der bestehenden Methoden fiir die Entfernung von Ouecksilber aus den Abgasen sind eigene Untersuchungen besehrieben, bei vvelehen im gefiillten Spiilturm die Abgase mit 20 bis 50 mg/Hg/m3 mit Wasser, dann mit verdUnnter Ca(OH)2 Losung, mit der KMnOi Losung und H2SO4 und noch mit Manganerz und verdiinnter Schweffelsaure behandelt worden sind. Die einzelnen Methoden und deren Wirtschaftlichkeit ist unterein-ander verglichen. Auszug des Verfassers UDK: 669.15-198:669.782 ASM/SLA: B16d, ADr30 J. Wohinz Laboratorische Studie der moglichen Brlketlerung eines selbstgehen-den Elnsatzes fiir die Produktion vod 75 % FeSi Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 129—136 Das Briketirungsverfahren eines selbstgehendes Einsatzes beste-hend aus Ouarzsand Reduzent und VValzsinter ist besehrieben. Der Hauptrohstoff war eine nichtausgenutzte Fraktion des Quarzsandes von 5 bis 15 mm, zermahlen auf 0 bis 5 mm. Die Briketierungsver-suehe sind an einer laboratorisehen Presse durchgefiihrt vvorden. Die mechanischen Eigenschaften von den griinen, getroekneten, und verfestigten Pellets sowie die thermostabilen Eigenschaften in den einzelnen Versuchen erhaltenen Briketen sind festgestellt vvorden. Die Ergebnisse und die festgestellten optimalen Bedingungen sind der Grund fiir die vveiteren halbindustriellen Versuche. Auszug des Verfassers UDK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: M21e F. Vodopivec, J. Arh, B. Ralid Einiges iiber die Form und Zusammensetzung der nlchtmetallischen Einschlusse im Bandstahl Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 167—179 Die Beschreibung der morphologischen Eigenheiten und der Ent-stehung der nichtmetallischen Einschlusse im Elektrostahl fiir Bander. Die Einschlusse von Al Oxyd, Ca Aluminat, Spinel, Galaksit, Ca Sulfid, Mn Alumosilikat und Mn Sulfid sind im Stahl gefunden vvorden, vvelcher zu versehiedenen Zeitpunkten aus dem Ofen ent-nommen worden ist und im ausgevvaltzen Stahlband die Einschlusse von Al Oxyd, Ca Aluminat, Ca Sulfid, Mn Alumosilikat und Mn Sulfid. Bei demselben Schvveffelgehalt enthalt der niedriggekohlte Stahl mehr nichtmetallische Einschlusse. Das Verhaltnis der Stahleigenschaften quer auf die VValzrichtung und in der Walzrichtung vermindert sich mit der Menge der sulfidisehen Einschlusse im Band. Auszug des Verfassers UDK: 669.431.6 ASM/SLA: Pb, B16b P. Souvent, B. Zalar Die Optimlslerung der Verarbeitung des Blelflugstaubes Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 137—143 Die im laboratorisehen und im industriellen Ausmass ausgefuhr-ten Versuche der Pelletisierung des Bleiflugstaubes aus den Hiitten-betrieb des Bergvverkes Mežica und der Schvveffelkiesabbrande, und die Untersuchungen iiber das Verhalten dieser Pellets bei den bestimmten mechanischen und VVarmebeanspruchungen hatten posi-tive Resultate ergeben. Technologische Vorteile der Rostung der pelletisierten Flueasche und die Vorteile der Amvendung der bil-ligeren Schweffelkiesabbrande schon bei der Pelletisierung, anstatt der bisher angewendeten Fe-Flussmittel fiir den Hochofen vverden voraussichtlich die Verarbeitungs- und Produktionskosten in solehem Ausmass erniedrigen, dass die relativ hohen Investitionskosten fiir die neuen Pelletisierungsanlagen damit gedeckt vverden. Auszug des Verfassers CONTENTS UDK: 669.054.8 ASM/SLA: Alla B. Zalar Exploltation of secondary metallic sources Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 119—128 Iraportance of exp!oitation of secondary raw materials for national economy and prevention of pollution is treated in the paper. Review of origm and types of secondary sources during the production, working, and consumption of metals gives an insight into basic classification of scrap. Corapared with the more developed coun-tries, complex treatment of secondary raw materials in Yugoslavia is stili outstanding. According to the given quantitative characte-ristics of scrap materials in Slovene metallurgical companies and according to the demands for more uniform and better coordinated solutions for possible exploitation, a basic research project was proposed. Author's Abstract UDK: 620.1 ASM/SLA: Q1 A. Kveder Influence of Temperature and Deformatlon Conditions on Properties of Some Steel In a Slmulated Rolling Test Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 145—156 Three ways of determining optimal temperature interval of vvorking four various steel by torsing testing are described: standard method of heating the samples to the desired temperature, cooling of samples from higher temperatures to the testing temperature, and deformation in various temperature intervals by the method of simulated rolling test. Experiments show that not only the best workability but also, or above ali, the structure and properties of steel after vvorking must be taken in account when the optimal conditions of working are to be determined. Author's Abstract UDK: 669.15—198:669.782 ASM/SLA: B16d, ADr30 J. VVohinz Laboratory studles of Possible Briauettlng Self-fluxlng Feed for 75% FeSi Production Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 129—136 The method of briquetting self-fluxing feed containing the reduc-ing agent and the necessary amount of scale beside the quartz sand is described in the paper. Unexploited quartz sand fraction of grain size 5 to 15 mm and aditionalIy ground to 0 to 5 mm was used as the basic constituent. Experimental briquetting was per-formed in a laboratory press. Mechanical properties of green, dried and Consolidated briquettes were analyzed besides the thermosta-bility tests of briquettes obtained in single experiments. Results and the determined optimal conditions can be basis for further pilot plant experiments. Author's Abstract UDK: 669.791.3 ASM/SLA: Hg, A8a A. Paulin, V. Pogačnik, N. Medved Posslblllty of Reeovering the Remnant Hg from Flue Gases before Exit into Atmosphere Železarski zbornik 9 (1975) str. 157—165 After short review of existing methods for mercury removal from flue gases ovvn experiments were described. In the packed bed column the gas with 20 to 50 mg Hg/m3 was vvashed at first by vvater, then by a diluted solution of Ca(OH)2, further by a solution of KMnOt and HiSOt, and finaily by diluted sulphuric acid in a column packed vvith manganese ore. Efficiency and profitable-ness of single methods were compared. Author's Abstract UDK: 669.431.6 ASM/SLA: Pb, B16b P. Souvent, B. Zalar Optlmlsation of Treatlng Lead Flue Dusts Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 137—143 Laboratory and industrial tests of pelletising lead flue dusts from Mežica Lead Mine and pyrite cinder, and behaviour of these pellets, at certain mechanical and thermal loads gave positive results. Technological advantages in roasting pelletized flue dusts and advantages of aplication of cheaper pyrite cinder already in pelletising instead of the present iron fluxes for blast furnace will probably reduce production costs to such an extent that relatively high investments for new pelletising equipment will pay. Author's Abstract UDK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: M21e F. Vodopivec, J. Arh, B. Ralič On Shape and Composltion of Non-metalllc Inclusions in Steel for Strlps Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 167—179 Description of morphologic characteristics and of formation of non-metallic inclusions in electrical steel for strips. Inclusions of Al oxide, Ca aluminate, spinel, galaxite, Ca sulphide, Mn alumo-silicate, and Mn sulphide were found in steel taken out of the furnace at various times, while inclusions of Al oxide, Ca aluminate, Ca sulphide, Mn alumosilicate, and Mn sulphide were found in the rolled strips. At the same sulphur content in steel, the Iovver carbon the higher amount of non-metallic inclusions. Difference betvveen the steel properties in transversal and longitudinal direction of rolling reduces vvith the increased amount of sulphide inclusions. Author's Abstract COZlEP>KAHME UDK: 620.1 ASM/SLA: Q1 A. Kveder BAimime TenAosora peaaiMa h pc)KHMa Ae^opmhponanhh hmhthpo-Bainioii npoKaTKH Ha CBoiicTBa HCK0T0pux coptob CTaAett. Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 145—156 AaHO onacaHne Tpex cnocoGoB onpeAeAeHHH om-HMaAtHoro TenAO-Boro HHTepBaAa nepepaSoTKH HeKOTOpbix coptob CTaAeii HcnHTaHiieM Ha npo^HoCTL npa kpvhchiih, HCnHTaHHe o6xBaTbiBaAo: CTaHAapTHbiii cnocoC npn HarpeBe npo6nbix o6pa3U0B Ha onpeAeAeHHyio TeMn-py, c oxAa^KAeHHeM oGpaauoe H3 5oAee BbicoKHx TeMn-yp Ha TeMn-py HCntITaHHH H ACC^OpMIipOBaHIteM b pa3AH>fflbIX TeMn-bix HHTepBaAax cnoco6oM HMHTHpoBaHHoft npoKaTKH. OnpeAeAeHo, mto npn ycTaHO-BAeHHH onTHMaABHoro peJKHMa nepepaSoTKH HeAb35i 6paTb bo BHiiMa-HHe TOAbKO caMyio AyMUiyio npnroAHOCTb aah nepepaSoTKH CTaAii, HO TaiOKe, HAH JKe TAaBHblM Cl6pa30M Ha CTpyKTypy H Ha CBOHCTB3 CTaAH nocAe nepepaSoTKH. abtopckhh eKCTpaKT UDK: 669.054.8 ASM/SLA: Alla B. Zalar HcnoAb3onaHHe ceKyHAapiii,rx hctoihhkob MeTaAAOB. Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 119—128 B CTaTbe paccMOTpeHO 3Ha*ieHHe Hcn0Ab30BaHHJi ceKyHAapHoro CbipbH b xo3aiicTBe h npeAynpe>KAeHHe 3arpa3Hemia OKpy?KaK>meH CpeAbl. IIPOCMOTP 06pa30BaHHH H COPTOB CeKyHHAapHbIX HCTOMHHKOB bo Bpeiua np0H3B0ACTBa, nepepaSoTKH h pacxoA MeTaAAOB, AaeT B03M0?KH0CTb npeACTaBAeHHfl b OCHOBHyiO KAaCCH^pUKaHKK) OT6pOCOB. B cpaBneHHH c 6oAee pa3BHTHMH cTpaHaMH, Haina cTpaHa lOro-CAaBHH b oSAacTH KOMnAeKCHOH o6pa6oTKH Bcero ceKyHAapHoro cbipbs, HaxoAHTca eme b 3Hakehhbim pacTBOpoM Ca(OH)2, nocAe 3Toro c pacTBopoM KMnO< H H2SO4 H, liaKOHCU, eme c MaproHHO-boh pyAoii h pa3pe;kehh0h cepHOH khcaotoh. OTAeAbHbie cnocoGu cpaBHeHbi Ha hx peHTaGHAbHOCTb. ABTOPCKHH eKCTpaKT UDK: 669.15—198:669.782 ASM/SLA: B16d, ADr30 J. Wohinz AaoopaTopubiii a>iaAH3 paooT o bo3mojkhocth gpHKeTHpoBaHHH caMoreHHoro BcaAa aah npoH3BOACTBa 75 % FeSi. Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 129—136 AaHO ormcaHHe H cnocoB GpHKeTiipoBaima caMOTeMiioro BcaAa SpHKeTOB KOTOpue KpoMe KBapueBoro necKa coAepjKaT TaKace eme BOCCTaHOBHTe.VbHOe CpeACTBO H Heo6xOAHMOe KOAHMCCTBO OKaAHHbl. KaK lAanfiaH cocTaBHaa MacTb ynoTpe6AeH HeHcnoAb30BaHHbifi otxoa-hoh KBapueBofi necoK rpaHyAaunH 5—15 mm, cmoaot Ha BeAnrany 0—5 mm. OnbiTHoe GptiKeTHpoHanHe BbinOAHeHO c AaSopaTopHbiM npeccoM. OnpeAeAeHa h npoBeAeHa MexaHHtJecKaa np0l,H0CTb 3eAeHbix, ocymeHHbix h ynpo^eHHbxx opiiKcroB noAyMeHHbix OTAeAbHbiMH cnocoGaMH. rtoAyieHHbie pe3yAbTaTbi h onTHMaAbHbie ycAOBH« MoryT nocAyaciiTb aaa AaAbHeiimHx oniJTOB Ha ypoBHe noAynpoMbiuiAeH-HOCTH. Abtopckhh eKCTpaKT UDK: 669.14.018.463; 669.187 ASM/SLA: M21e F. Vodopivec, J. Arh, B. Ralič O <|>op.MC H O COCTaBe HeMeTaAAHMCCKIIX BKAJOHCimft B AeHTOHHOH CTaAe. Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 167—179 OnncaHbi M0p4>0A0rmecKHe xapaKTepncrHKH h o6pa30Banne He-MeTaAAHMeCKHX BKAfOHeHHH B 3AeKTpOCTaA8X AAa H3rOTOBAeHHH nOAOC. BKAKweHHH okhch-AI, Ca-aAioMHHaTa, nmHHeAH, cyAb<3>HAa Ca, Mn--aAioMocHAHKaTa h Mn-cyAb(J)HAa o6Hapy>KeHbi b craA5ix, npoGbi KOTOpbIX B3HTbI H3 neiH B pa3HbIX npOMejKyTKaX BpeMJIHH. B npo-katahoii »ce achto^hoh ctaah 0ČHapyaceHM bkaioiehhs okhch Al, Ca-aAioMHHaTa, Ca-cyAbcJ>HAa, Mn-aAlOMOCHAHKaTa h Mn-cyAbHAa. TaKHce o6Hapy>KeHo, mto npn oahom h tom »e coAepataHHH čepu CTaAB c MeHbmeM coAepacaHHH yrAepoAa HMeeT SoAbine HeMeTaAAH-«ieCKHX BKAIOHeHHH. OTHOUieHHe Me!KAY CBOHCTBaMH CTaAH noA npa-mmm yrAOM Ha HanpaBAeHHe npoKaTKH H b npsMOM HanpaBAeHHH npoKaTbiBaiuia yMeHbiuaeTC2 c YBeAmjemieM BKAJoieHHii cyAb4>HAOB. ABTOpCKHii eKCTpaKT UDK: 669.431.6 ASM/SLA: Pb, B16b P. Souvent, B. Zalar OnTHMH3amui nepepaSoTKH cBiiHKOBbix OKaTbimeii. Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 137—143 AaSopaTopHHe h npoMbimAeHHbie onbiTbi o KOMKOBaHHa cbhhho-bmx OKaTbiuien H3 MeTaAAyprmjecKHX uexax pyAoKona Meatnua BMecTe c nnpHTHbiMH orapKaMH, a TaiOKe onbiTbi noBeAeHHa 3thx OKaTbimeii npn onpeAeAeHHbix MexaHHHecKHAX h TenAOBbix Hanpa>Ke-hhhh abah noAo>KHTeAbHbie pcavAjirari.i. TexH0A0rHHecKHe npeHMy-mecTBa OT3KHra OKOMKOBaHbix OKaTbimeii H npeHMymecTBa ynOTpe6-AeHHH 6oAee AemeBbix iiHpHTHbix orapKOB yace npn nponecce okom-KOBaima, B3awen ynoTpeOAenHH 4>aiocob npH AOMeHHoii nemi B03-MO>KHO HaCTOAbKO CHH3HTb paCXOAbI nepepaSoTKH npOH3BOACTBa, 1TO MOaCHO 6yAeTb nOKpblTb cpaBHHTeAbHO ČOAbmbie BAOMCeHHH AAa HOBbIX ycfaHOBOK OKOMKOBaHHS. ABTOpCKHii eKCTpaKT VSEBINA CONTENTS UDK: 669.35.6 ASM/SLA: SGA-C B. Breskvar Razvoj ležajnega brona CuSn8P za obdelavo na avtomatih Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 181—188 Razvoj je grajen na analizah ustreznega vzorca, laboratorijski in polindustrijski izdelavi, predelavi in obdelavi ležajnih bronov z dodatkom žvepla. Analiza in ugotovitve glavnih metalurških parametrov omogočajo pristop k industrijski izdelavi nove ležajne zlitine. Posebno je obdelan eden od glavnih parametrov obdelave — obdelo-valnost pri srednjih in velikih hitrostih struženja. Avtorski izvleček UDK: 669.35.6 ASM/SLA: SGA-C B. Breskvar Development of CuSn8P Free-cuttlng Bearlng Bronze Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 181—188 The development is based on analyses of a corresponding sample, on laboratory and pilot plant production, and on the vvorking and machining of the bearing bronze with sulphur additions. Analysis and determination of basic metallurgical parameters enable possi-bility of industrial production of the new bearing al!oy. Especially analyzed is one of the important machining parameters — machin-ability at medium and high turning speeds. Author's Abstract C O A E P>K AH 14 E INHALT UDK: 669.35.6 ASM/SLA: SGA-C B. Breskvar PaaBHTHe noAnnmmiKoBbifi 6poH3bi CuSnSP aah o6pa6oTKH na aBTOMaTax. Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 181—188 Pa3BHTHe nocTpoeHO Ha aHaAnaax cooiBeTCTByiomero o6pa3ua, AačopaTopHoro h noAYnpoMbmiAeHHoro H3rOTOBAeHHS, nepepaSoTKH h o6pa6oTKH noAinimHHKOBLix 6poH3 c Ao6aBKOH čepu. AHaAH3 h nOAyieHHL!e AaHHbie r.\aBHbix MeTaAAyprHMecKHX napaMeTpoB n03B0A-HIOT npHCTynHTb K npOMUUIAeHHOM H3rOTOBAeHHK> HOBOrO CnAaBa AAfl n0AmHnHHK0B. OcoSoe BHHMaHHe noCBemeHO oahomv H3 rAaBHbix napaMeTpoB o6pa6oTKH — o6pa6aTbiBaeMocTb npn cpeAHHx h ooAb-uihx CKopocTax oGtomkh. ABTOpCKHfl eKCTpaKT UDK: 669.35.6 ASM/SLA: SGA-C B. Breskvar Entwicklung einer Lagerbronze CuSn8P fiir die Bearbeitung an Automaten Železarski zbornik 9 (1975) 3 str. 181—188 Die Entvvicklung beruht af der Analyse einer Probe, der labora-torischen und halbindustriellen Erzeugung, Verarbeitung und Bearbeitung der Lagerbronze mit Schweffelzusatz. Die Analyse und die Feststellungen der metallurgischen Hauptpararaetern Ermo- flichen die industrielle Erzeugung der neuen Lagerbronze. Die (earbeitbarkeit bei mittieren und hoheren Bearbeitungsgeschwindig-keiten als einer der wichtigsten Parameter ist besonders sorgtaltig bearbeitet. ,, . Auszug des Verfassers I z 25 let metalurškega inštituta v Ljubljani Alojz Prešeren UVOD Letos praznujemo 30-letnico osvoboditve in sočasno praznovanje 25-letnice delovanja MI je dokaz, da je naša socialistična družba že v začetku spoznala pomen metalurgije in raziskovalnega dela na metalurškem področju pri izgradnji sodobne industrije. Takoj ko so razmere dopuščale, je dal prof. ing. Ciril Rekar pobudo našim najvišjim voditeljem, da pristopimo h gradnji metalurškega inštituta z nalogo, da razvija raziskovalni potencial in pomaga pri vzgoji strokovnih kadrov za potrebe metalurškega gospodarstva. V 25 letih se je razvil v osrednjo raziskovalno organizacijo za slovensko metalurgijo; po doseženih rezultatih je znan tudi v drugih republikah in izven naših meja. že v letu 1964 so slovenske železarne in metalurški inštitut analizirali okvirno tehnološko problematiko in kot osnovo za nadaljnje delo postavili program, ki naj bi kljub popolni tehnološki in ekonomski samostojnosti posameznih podjetij vendarle nudil pozitivne rezultate vsem trem železarnam, kar naj bi preprečilo podvajanje raziskav in neučinkovito uporabo vloženih finančnih sredstev. V letu 1966, ko so se pojavile prve ideje po potrebi integracije slovenskih železarn, smo sprejeli sklep, da se raziskovalno delo s področja tehnologije izdelave in predelave jekla prične reševati čim bolj kompleksno in izražena je bila želja, da se specializirajo raziskave v posameznih raziskovalnih oddelkih na inštitutu in v podjetjih. Tedaj izdelani program okvirne specializacije upravičeno štejemo za osnovo usmerjenega raziskovalnega dela na metalurškem področju. V letu 1973 se je formirala sestavljena organizacija združenega dela Slovenske železarne. K njej je poleg treh slovenskih železarn in štirih podjetij Alojz Prešeren, dipl. ing. metalurgije, direktor Metalurškega inštituta v Ljubljani predelovalcev žice pristopil s samoupravnim sporazumom tudi metalurški inštitut in s tem sprejel naslednje obveznosti: — raziskovalni potencial moramo posvetiti interesom metalurškega gospodarstva in pomoči pri vzgoji visoko kvalificiranega strokovnega kadra, — izgrajujemo tako kadrovsko strukturo raziskovalcev, ki bo lahko razvijala uporabne raziskave kot samostojno rešitev ali kot fragmente v kompleksnih raziskavah metalurških problemov, — metalurški javnosti in raziskovalni skupnosti Slovenije je treba predložiti raziskovalni program z metalurškega področja, v katerem mora priti do izraza dejavnost in specializacija raziskovalnih, oziroma razvojnih oddelkov železarn, podjetij barvne metalurgije in livarstva, metalurškega inštituta in metalurškega odseka pri FNT. S samoupravnimi dogovori med metalurškim inštitutom, metalurškim odsekom pri FNT in 26 metalurškimi podjetji, uporabniki raziskav, smo definirali naslednje: — Metalurški inštitut je osrednja raziskovalna institucija za slovensko metalurgijo, ki skupaj z raziskovalnimi enotami podpisnikov sporazuma, oz. dogovora tvori celoto raziskovalnega potenciala. Inštitut integralno povezuje celotno raziskovalno dejavnost, na inštitutu se združujejo tiste raziskovalne storitve in oprema, ki se lahko najbolj optimalno izkoriščajo na enem mestu. — MI ohranja do širše družbene skupnosti vse pravice in dolžnosti, ki izvirajo iz njegovega položaja raziskovalne organizacije, dolžan je sodelovati z odsekom FNT pri vzgoji študentov, diplomantov in pri organizaciji podiplomskega študija. — MI je dolžan delati predvsem za podpisnike, ti pa so ob enakih pogojih predvsem dolžni uporabljati njegove zmogljivosti. — Raziskovalno delo na metalurškem inštitutu in v raziskovalnih oddelkih posameznih podjetij je potrebno organizirati tako, da se bo lahko izvršila specializacija raziskovalnega dela v posameznih raziskovalnih centrih. DRUŽBENO EKONOMSKI POGOJI Če hočemo pravilno razumeti momente, ki so odločujoči za razvoj in usmeritev raziskovalnega dela na MI, moramo analizirati družbena dogajanja, ki so ravno v preteklih nekaj letih odločilno posegla v srednje in dolgoročne programe razvoja slovenske metalurgije. Ti momenti so zelo jasno začrtali sedanjo ter perspektivno politiko znan-stveno-tehnološkega napredka kot faktorja razvoja gospodarstva v sodobnih družbeno ekonomskih pogojih, ki jo je nakazal zvezni svet za koordinacijo znanstvene dejavnosti v materialih za pripravo družbenega programa. Znanstveno-raziskovalno delo je danes v svetu proizvodna sila, v katero vedno več in vse hitreje vlagamo finančna sredstva. Rezultati znanstveno-raziskovalnega dela postajajo produkt, ki se kapitalizira in spreminja v rentabilni podjetniški kapital. Torej se tudi znanstveno-raziskovalno delo komercializira in ni več samo infrastrukturna obremenitev družbe. Znanstveno-raziskovalno delo je eden od najvažnejših faktorjev razvoja, s pomočjo katerega se more jugoslovansko gospodarstvo vključiti v mednarodno delitev dela na osnovi konkurenčne sposobnosti in ekonomske uspešnosti. Znanost se direktno vključuje v skupni napredek; v kolikor se zmanjšuje delovna sila v proizvodnem ciklusu ali se oplemeniti izdelek, toliko je večji učinek znanosti. Znanost vedno bolj prevzema vodilno mesto v industriji; v kolikšnem obsegu ji to mesto pripada, je odvisno od stopnje razvoja. Čim večji je industrijski potencial in socialni napredek, tem večja je odvisnost od raziskovalnega potenciala, torej od umskih sposobnosti. Politika znanstvenoraziskovalnega dela je integralni del splošne politike razvoja in politike vzgoje kadrov. Osnovna načela znanstvene politike, kot jih postavlja svet za koordinacijo znanstvene dejavnosti, morajo upoštevati predvsem: — usklajenost pogojev za znanstveno-raziskovalno delo s potrebami gospodarstva in družbe, — povezanost osnovnih, uporabnih in razvojnih raziskav s srednjeročnimi in dolgoročnimi gospodarskimi programi, — sistematsko razvijanje znanstvenih disciplin, oz. znanstveno-raziiskovalnih organizacij, ki so posebno važne za družbeno ekonomski razvoj, — konstruktivno sodelovanje z gospodarsko zbornico,' univerzo in drugimi znanstvenimi ustanovami, ki naj samoiniciativno ali pa v medsebojnem sodelovanju nakazujejo predloge za napredek znanstveno-raziskovalnega dela. Politika razvoja znanstvenega dela mora biti usklajena s proizvodno usmeritvijo. Za njen razvoj je potrebno ustvariti pogoje, ki omogočajo koncentracijo znanstveno-raziskovalnega dela za določena raziskovalna področja, ki so odločujoča v sodobni proizvodnji. Potrebno je opredeliti prednosti izkoriščanja umskega potenciala in pri tem upoštevati delno konkurenčnost v mednarodnih razmerah, predvsem pa specifičnost razvoja gospodarstva v deželi. Priznati moramo, da pri sestavljanju 5 in 10-letnih gospodarskih programov vse premalo upoštevamo nekatere negativne posledice tehnološkega razvoja, tako pri nas kot v svetu, npr. pomanjkanje energije, pomanjkanje surovin, onesnaženje okolja, zastarelost tehnologije, stalno odvisnost od uvoza surovin, premalo preštudirana tržišča, neskladnost med asortimentom proizvajalca in potrebo v kovinsko predelovalni industriji itd. Današnja stopnja razvoja naše družbe in gospodarstva nujno zahteva, da združeno delo definira naloge znanstveno-raziskovalne in razvojne dejavnosti s prav tolikšno odgovornostjo, kot je definiralo program perspektivnega asortimenta in prodaje. Programiranje razvoja podjetja in raziskovalnega dela mora postati stalni in skupni interes vseh zainteresiranih faktorjev združenega dela. Osnovne misli programiranja gospodarstva v republiki Sloveniji so zajete v naslednjem: — z intenzifikacijo gospodarskega razvoja, ki ga še hromijo strukturna neskladja, je nujno potrebno doseči višjo produktivnost; — umski potencial je potrebno usmeriti v uporabo znanosti in tehnologije v gospodarske koristi; — uvozne surovine resno zmanjšujejo akumu-lativnost gospodarstva. Prioriteta naše razvojne politike je v hitrejšem razvoju tehnoloških možnosti za izkoriščanje domače surovinske osnove; — v črni metalurgiji bo realizacija razvojnih programov jugoslovanskih železarn, zlasti pa novi obrati za hladno valjane trakove na Jesenicah, pretežno pokrila potrebe hitro razvijajoče se industrije gospodinjskih aparatov. Povečane bodo tudi livarske zmogljivosti za potrebe strojne industrije. Vse to bo sicer olajšalo oskrbo kovinskopredelo-valne in elektro industrije, vendar pa je razvoj slednje premalo usmerjen na tako proizvodnjo, ki bi temeljila na večji porabi kvalitetnejših in plemenitih jekel, s katerimi bi jih lahko zadovoljivo oskrbovale slovenske železarne, ki jim le taka usmeritev zagotavlja uspešen razvoj. V tej smeri bo treba v prihodnje aktivneje medsebojno usklajevati razvojne in proizvodne programe; — na področju nekovin, kjer so na razpolago razne surovine, je še veliko neizkoriščenih možnosti. Potrebno bo proučevati tehnologijo njihove predelave in v ta namen izdelati ustrezne tehnološke programe. Potrebno je intenzivirati raziskovalne programe, usmerjene v izkoriščanje domače surovinske osnove; — zaradi povečanja rezerv živosrebrne in svin-čevo-cinkove rude bo potrebno razširiti raziskovalno področje na tiste dejavnike, ki prispevajo k povečanju izkoristka, k učinkovitejši in popolnejši tehnologiji ekstrakcije in k večji stopnji finalizacije; — več dela je potrebno vložiti v reševanje problemov v zaščito okolja. Na osnovi raziskav virov onesnaženja v krajih, ki so že prizadeti, je potrebno pristopiti k hitremu ukrepanju za njegovo omejevanje. SPECIFIČNOSTI SREDNJEROČNEGA PROGRAMA RAZVOJA METALURGIJE V SLOVENIJI Osnovna značilnost razvoja v slovenski črni metalurgiji je povečanje proizvodnje jekla in spreminjanje strukture z zmanjševanjem deleža SM-jekel in povečanjem deleža elektro jekel. Proizvodni program slovenskih železarn lahko glede na kakovost izdelkov in njihov pomen ter glede na smer nadaljnega razvoja opredelimo po naslednjih kriterijih: — po vrstah osnovnega materiala izdelkov, — po vrstah izdelkov z omejitvami dimenzijskih območij in tež, po oblikah in tehnološki izvedbi, — po gotovih izdelkih, — po področjih uporabe. Na področju grodljev, sive litine, specialnih vrst litine in proizvodnje specialnega grodlja je omogočena povečana proizvodnja nodularne litine, uliva-nje izdelkov iz nodularne in strojne litine, kar je za slovenski in jugoslovanski trg izrednega pomena. Proizvodnja jekla je usmerjena v kvalitetna ogljikova, srednje legirana konstrukcijska ter visoko legirana nerjavna in ognjeodporna jekla v obliki ploščatih in okroglih profilov, žice pali-častega jekla in ulitkov. Količina hladno valjane pločevine in trakov bo z novo hladno valjamo na Jesenicah pretežno pokrila potrebe hitro razvijajoče se industrije gospodinjskih aparatov. Povečane bodo tudi livarske zmogljivosti za potrebe strojne industrije. S tem bo oskrba kovinsko predelovalne in elektro industrije olajšana. Obstaja pa še vedno znaten razkorak med predvidenimi potrebami te industrije in proizvodnjo kvalitetnih in plemenitih jekel osnovne industrije. S proizvodnjo vseh vrst oplaščenih elektrod, žic za varjenje v zaščitnih atmosferah, žic in praškov za varjenje pod žlindro bo črna metalurgija znatno prispevala k večji ekspanziji varjenja v predelovalni industriji. S kompletnim asortimentom orodnih jekel in specialnih jekel za posebne namene odpira črna metalurgija Slovenije možnost za večjo osamosvojitev slovenske predelovalne industrije z osnovnim materialom. Z najnovejšimi tehnološkimi postopki za proizvodnjo najčistejših jekel (posebne zahteve vojne industrije in raketne tehnike) posegamo tudi v preskrbo z najobčutljivejšimi materiali. V barvni metalurgiji ne moremo govoriti o enotnem konceptu skupnega razvoja, ker je dejavnost razvejana zaradi dosedanjih razvojnih specifičnosti. Na področju nekovin je še veliko neizkoriščenih možnosti, raziskovalne programe je potrebno usmeriti v izkoriščanje domače surovinske osnove. V mariborski livarni je perspektivni proizvodni program obsežen v proizvodnji blokov, polizdelkov in gotovih izdelkov, pri čemer vse tri osnovne skupine povezuje potreba po isti surovinski osnovi. Ker v celoti primanjkuje primarnega bakra, je ena od osnovnih zahtev perspektivne usmeritve obsežena v raziskavah proizvodnje sekundarnega bakra in tehnološke možnosti uporabe tega v primarnem tehnološkem ciklusu. Z modernimi postopki predelave, kot so kontinuirno in tlačno uli-vanje in nove metode selektivne rafinacije s klorom, ustvarja mariborska livarna solidno bazo za realizacijo perspektivnega programa. V tem smislu razvija tudi tehnologijo predelave sekundarnega aluminija. Na področju aluminija ni usklajenosti med zelo številnimli proizvajalci v jugoslovanskem merilu. To povzroča tudi težave slovenske aluminijske industrije, ki se mora zaradi navedenega usmerjati pretežno na izvoz. Perspektivne porabe aluminija so obsežene v valjanih, stiskanih in vlečenih proizvodih, kar bo s povečano stopnjo finalizacije z novim valjarniškim ogrodjem v Impolu precej realizirano. Specifičnost nadaljnega razvoja je še v osvajanju raznih Al zlitin, v izotermnem stiskanju lahkih kovin ter valjanju in termični obdelavi kaljivih zlitin. V Kidričevem je predvideno povečanje predelave surovih produktov, poleg gnetilnih zlitin bodo razširili program livarskih zlitin na bazi Al, AISi itd. Z modernizacijo obstoječih agregatov se bo povečala proizvodnja glinice in Al. Posebno mesto v perspektivnem razvoju imajo postopki za izdelavo specialnih glinic in postopki za ponovno vrednotenje odpadnih surovin. Specifičnost razvoja Idrije je zaradi stalnega upadanja količine Hg v rudi v stalnem povečanju kapacitet predelave rude in izpopolnjevanju postopkov za boljše izkoriščanje in mehanizacijo proizvodnih naprav. V programu bodočega razvoja je iskanje nove tehnologije za druge vrste rud in povečana finalizacija produktov živega srebra. V Mežici zavzemajo poleg že ustavljenih svinčevih proizvodov vidno mesto proizvodnja akumulatorjev, povečanje izkoristka s ponovno uporabo odpadlih materialov in sekundarnih surovin, predelava revnih surovin v visoki peči, intenzifikacija metalurških postopkov in izdelava akumulatorskih plošč iz disperzijsko utrjenega svinca. V Tovarni dušika Ruše je metalurški del razvojnega programa obsežen predvsem v uporabi kremenjaka iz Prevalj, možnosti briketiranja peska iz Puconcev, proizvodnji kompleksnih dezoksi-dantov, proizvodnji FeSi z nizkim Al ter razvoju tehnologije za proizvodnjo specialnih zlitin. Metalurška proizvodnja v cinkarni Celje je usmerjena v tehnologijo valjanja cinka in njegovih zlitin s sodobnimi načini preoblikovanja. Pri vrednotenju piritnih ogorkov so bili doseženi veliki uspehi, v bodočem razvoju pa moramo pristopiti k industrijskemu vrednotenju piritnih ogorkov. USMERJENOST METALURŠKEGA INŠTITUTA Družbeno gospodarske zahteve in glavne specifičnosti srednjeročnega razvojnega programa slovenske metalurgije jasno opredeljujejo usmeritev raziskovalnega dela metalurškega inštituta in raziskovalnih oddelkov v gospodarskih organizacijah. Spričo točno definiranih zahtev bi bilo odstopanje od njih nedopustno, škodljivo in bi predstavljalo breme za družbeno skupnost. Na metalurškem inštitutu smo v želji, da bi delo inštituta čim bolj približali potrebam gospodarstva, izvedli nekatere širše akcije in dosegli naslednje: — v letu 1972 smo s posebnim elaboratom: »Razvoj metalurgije v Sloveniji« pri raziskovalni skupnosti dosegli priznanje, da tudi področje metalurških raziskav spada med propulzivne dejavnosti; — v letu 1973 smo pristopili v SOZD Slovenske železarne, odnos je točno definiran s členi št. 53, 54 in 55 samoupravnega sporazuma; — v letu 1973 smo predložili raziskovalni skupnosti večletni raziskovalni program slovenske metalurgije, MI in metalurškega oddelka pri FNT. Posebna komisija pri RSS je raziskovalni program potrdila in s tem pred javnostjo začrtala usmeritev raziskovalnega dela za metalurške potrebe Slovenije. Povedati je potrebno, da smo prvi inštitut z verificiranim večletnim raziskovalnim programom; — v letu 1974 smo nadaljevali s samoupravnim dogovarjanjem in aktivno sodelovali v pripravah za oblikovanje raziskovalne skupnosti. Letos pa smo sodelovali pri ustanovitvi področne raziskovalne skupnosti ter podpisali sporazum o ustanovitvi in delovanju republiške in občinske raziskovalne skupnosti ter področne raziskovalne skupnosti za geologijo, rudarstvo in metalurgijo. Na temelju družbeno verificiranega raziskovalnega programa ima metalurški inštitut jasno perspektivno sliko o razvoju posameznih raziskovalnih oddelkov, o kadrovanju v te oddelke in o specializaciji za posamezna raziskovalna področja in, kar je bistvene važnosti, v razdelitev raziskovalnega dela med raziskovalnimi oddelki v slovenskih metalurških podjetjih in MI, oz. metalurškim oddelkom pri FNT. Zavedamo se, da je raziskovalno delo eden bistvenih elementov, ki prispeva k izbolj- šanju dela v metalurgiji in vodi do novih proizvodov ter boljše ekonomike proizvodnje. Ta dejavnost postaja tem bolj pomembna prav sedaj, ko povsod obravnavamo problem pomanjkanja surovin, tako za bazično kot kovinsko predelovalno industrijo. Taka usmeritev dela je neposredno vezana tudi na novo obliko finansiranja raziskovalnega dela, ki jo bomo raziskovalci na MI dosledno podpirali in ki združuje sredstva za raziskovalno dejavnost s samoupravnim sporazumevanjem. Samoupravni sporazum je obojestranska obveznost. Na eni strani obvezuje podpisnike, da iz dohodka posameznih TOZD odvajajo sredstva za raziskave, na drugi strani obvezuje raziskovalce, da ta sredstva koristno uporabijo. Ni mogoče več gojiti čiste znanosti, ki je večkrat sama sebi namen, s sredstvi, ki jih neposredni proizvajalci odvajajo iz svojega dohodka. Ta sredstva moramo raziskovalci v oplemeniteni obliki vrniti tistemu, ki nam jih je dal. Pričakujemo, da bodo družbe-no-politični forumi zavzeli do vrednotenja raziskovalnega dela enako stališče in bodo to pokazali z usmerjanjem sredstev v panoge, katerih cilj so raziskave za neposredno industrijsko uporabo. Področno interesno skupnost sestavjajo tudi potrošniki in raziskovalci z metalurškega področja. Oboji morajo imeti enak cilj in usmerjati raziskovalno delo v nadaljno rast metalurgije kot pomembne veje za nadaljini razvoj kovinsko predelovalnega kompleksa Slovenije in Jugoslavije. MI je s svojimi sodelavci in v koordinaciji s strokovnim kadrom v podjetjih reševal problematiko na zelo širokem področju. Rezultati tega dela so prispevali: — k izboljšanju in dopolnjevanju obstoječe tehnologije izdelave in predelave kovin, — k razširitvi proizvodnega asortimenta in povečani stopnji finalizacije, — k racionalizaciji proizvodnje, torej znižanju proizvodnih stroškov, — k sistematičnemu pristopu ugotavljanja in študiran j a tehnoloških možnosti ponovne uporabe odpadnih in sekundarnih surovin. Raziskave v verificiranem programu so torej namenjene taki finalizaciji proizvodov črne in barvne metalurgije ter livarstva, ki bi potrošnikom kovinsko predelovalne industrije, elektro in strojni industriji, avtomobilski industriji in industriji bele tehnike dale možnost oskrbovanja in proizvajanja s surovinami domačih metalurških podjetij. Cilj raziskav je končni finalni proizvod višje vrednosti. Raziskovalni problemi so realni in jasni, dosežki se kontinuirno vgrajujejo v redno metalurško proizvodnjo. V letu 1974 smo uspešno zaključili 102 raziskovalni nalogi, od tega 92 s poročili, 10 nalog pa je bilo iz področja specialnih zlitin in tehničnih storitev. SREDNJEROČNI PROGRAM RAZISKOVALNEGA DELA METALURGIJE IN METALURŠKEGA INŠTITUTA kroskopiji, elektronski mikroanalizi, spektrome-triji, z njimi posegamo v razvoj disperzijsko utrjenih jekel in mikrolegiranih jekel, raziskujemo probleme deformacije, fenomene napetostne, utrujenostne in obrabne korozije, morfologije tvorbe oksidnih plasti na površini, mehanizem vpliva oligoelementov na kvaliteto raznih zlitin, fenomene superplastičnosti itd.) OPREMA METALURŠKEGA INŠTITUTA Inštitut ima pomanjkljivo raziskovalno opremo. Zaradi stalnega pomanjkanja finančnih sredstev nabavljamo le najnujnejšo opremo, oz. koordiniramo nabavo med inštitutom, metalurškim odsekom pri FNT in raziskovalnimi oddelki slovenskih železarn. Izredne težave pri nabavljanju opreme povzroča predvsem nelikvidnost. Toliko bolj pomembno je zato sofinansiranje raziskovalne skupnosti pri nabavi raziskovalne opreme. V preteklih 4 letih smo investirali v večje laboratorijske in polindustrijske raziskovalne agregate Okrog 7,500.000 din. Od tega smo okrog 46 % prejeli od raziskovalne skupnosti, 54 % pa je sofinan-sirala interna banka pri Sž. ORGANIZACIJA METALURŠKEGA RAZISKOVALNEGA DELA V SLOVENIJI IN VLOGA MI PRI POVEZOVANJU TE DEJAVNOSTI Nekdanji raziskovalni teami, sedaj projektni sveti za raziskovalna področja črne in barvne metalurgije, livarstva in ferozlitin, nekovin ter pomožnega materiala, so zadolženi za zasledovanje problematike pri uporabnikih in za pripravo programov za usmerjeno raziskovalno delo v smislu verificiranega programa. Tu se predloženi programi vsMajujejo in določa se prioriteta z oziram na važnost in aktualnost problematike, člani svetov v izvršilnem odboru področne raziskovalne skupnosti za geologijo, rudarstvo in metalurgijo so delegati in nedelegati. Obdržali smo še komisije za jeklarstvo, kemijo, energetiko, pripravljamo komisijo za predelavo in ekstraktivo. Dolžnost teh komisij je, da v tekočem letu zasledujejo tehnološko problematiko, analizirajo raziskovalne dosežke, zasledujejo realizacijo v proizvodnji, posredujejo probleme drugim komisijam na podlagi večkratnih medsebojnih kontaktov in na ta način pripomorejo k pravilni izbiri pereče problematike, ki predstavlja izhodišče za raziskovalne naloge. Pri združenem podjetju Slovenske železarne obstaja posebno koordinacijsko telo, v katerem so predstavniki slovenskih železarn, MI in predelovalcev žice, ki skrbi za koordinacijo raziskovalnega dela v črni metalurgiji. Zaradi specifične razvejanosti v barvni metalurgiji nimamo enotnega koor- Verificiran raziskovalni program že vsebuje specifičnosti, ki so tesno povezane s srednjeročnim programom razvoja slovenske metalurgije. Glavne značilnosti raziskovalnega programa so: a) Proizvodnja in predelavna tehnologija je obsežena z naslednjimi okvirnimi raziskavami: — kovinske in nekovinske surovine, tehnološke možnosti ovrednotenja odpadnih surovin za ponovno uporabo v primarnem proizvodnem ciklusu, razvoj tehnologije za proizvodnjo sekundarnega bakra in aluminija itd.; — zakonitosti in optimizacija vsipa za TH in visoke peči, študij reduktivnosti rud in metaliza-cije obogatenih koncentratov, preiskave žlinder itd.; — tehnologija izdelave jekla v peči, intenzifika-cija procesa, ponovčna metalurgija in sekundarno žilavenje, standardni in modificirani postopki, specialni postopki za u 11 r a č i s t a visoko kvalitetna jekla, ulivanje in strjevanje, proizvodni postopki za specialne glinice, tehnološki postopki za razne kovine, pretaljevanje, selektivna rafinacija s klorom, praženje HgS in kondenzacija Hg par, tehnologije in finalizacija produktov iz Hg, pridobivanje Hg iz karbonskega škrilovca itd.; — vroča in hladna predelava, fizikalne in metalurške zakonitosti plastične deformacije, hitrost deformacije, fizikalni procesi med deformacijo in po njej, specialni predelavni postopki, superpla-stičnost kovin, primerjalne študije med normalno ulitimi, kontinuimo ulitimi in po EPŽ-postopku pretaljenimi visoko legiranimi jekli, tehnologija valjanja cinka in njegovih zlitin, študij izdelave cinkove žice itd.; — nadaljna predelava in površinska obdelava jekla z vlečenjem, brušenjem, luženjem, površinsko utrditvijo, študij vpliva sestave in deformacije na rekristalizacijo, vpliv svinca v avtomatskih jeklih, valjanje in termična obdelava kaljivih zlitin, izotermno stiskanje lahkih kovin itd.; — optimizacija energetskega gospodarstva v metalurških podjetjih, toplotna tehnika, gradnja industrijskih peči, ugotavljanje konstrukcijskih pogojev v posameznih projektih proizvajalnih agregatov, študij karakteristik gorilnikov na tekoča in plinasta goriva, študij in uvajanje novih gorilnikov za mešani plin butan-propan-zrak, toplotna prevodnost ognjestalnega gradiva, itd. b) Raziskave izdelkov: — uporabne lastnosti, — vpliv različnih fizikalnih ter mikrostruktur-nih lastnosti na lastnosti kovin, premene, volumska in interkristalna difuzija, izločanje, reaktivna difuzija, fazni diagrami itd. — (Osnovne raziskave s tega področja so obsežene v kvantitativni metalografiji, elektronski mi- dinacijskega telesa. S podjetji barvne metalurgije in livarstva je MI direktno vključen v njihove večletne raziskovalno razvojne programe. V sklopu raziskovalnega dela v jugoslovanskem merilu je MI povezan z Odborom za naučno istra-živački rad pri UJŽ v Beogradu in tako Vključen v skupni program raziskovalnega dela vseh jugo-slovenskih železarn. VIRI FINANSIRANJA Z glavnimi naročniki, to je večino metalurških podjetij v Sloveniji in z naročniki preko UJ2 Beograd, sklepamo pogodbe o raziskovalnih nalogah običajno v prvem kvartalu tekočega leta, z naročniki pri rudnikih in peskokopih ter z manj števil- nimi naročniki izven Slovenije pa preko celega leta. V letu 1974 je znašal finančni delež industrije v naši realizaciji 64 %, delež družbenih skladov kot sofinansiranje raziskovalnega dela za industrijo pa 36 %. Z zadovoljstvom ugotavljamo, da delež raziskovalne skupnosti pri sofinansiranju narašča, želeli bi pa, da bi glede na večkrat deklarirane cilje raziskovalnega dela v naši družbi namenila raziskovalna skupnost Slovenije več sredstev za uporabne raziskave, ki imajo sofinansiranje v industriji, s čemer je utemeljena njihova koristnost. Slovenska pa tudi jugoslovanska industrija izredno hitro raste, to pa pomeni, da se bodo finančna sredstva, vložena v raziskave, hitro oplemenitila in vračala kot rzultat boljše ekonomičnosti proizvodnje. Izkoriščanje sekundarnih virov kovin UDK: 669.054.8 ASM/SLA: Ana Bogdan Zalar Članek obravnava pomen izkoriščanja sekundarnih surovin za gospodarstvo in za preprečitev onesnaževanja okolja. Pregled nastanka in vrst sekundarnih virov v toku proizvodnje, predelave in porabe kovin daje vpogled v osnovno klasifikacijo odpadkov. V primerjavi z razvitejšimi deželami smo v SFRJ na področju kompleksne uporabe vseh sekundarnih surovin še v precejšnjem zaostanku. Na osnovi danih kvantitativnih ocen odpadnih materialov v slovenskih metalurških podjetjih in zahtev po enotnejšem in bolj koordiniranem pristopu k reševanju možnosti izkoriščanja le-teh je izdelan osnovni raziskovalni projekt. I. POMEN SEKUNDARNIH VIROV KOVIN Gospodarski in družbeni razvoj na vseh področjih življenja in dela povečuje potrošnjo surovin za izdelavo vse večjih količin in vse večjega števila vrst po t rožnih dobrin. S povečevanjem predelave surovin se vzporedno povečujejo razni industrijski odpadki, povečujejo se predelovalni odpadki in odpadki izrabljenih dobrin. Dejstvo danes je, da je naraščanje bruto narodnega dohodka v posameznih deželah v neposredni zvezi z naraščanjem odpadkov in lahko smatramo količino odpadkov za merilo standarda in civilizacije neke dežele. Sodobnemu razvoju sedanje tehnizirane dobe je osnova vse širša uporaba kovin, tako na področju strojegradnje, gradbeništva, prometa, veliko kemijske industrije, medicine itd. in ne nazadnje na področju vojne tehnike, zaradi česar je vrsta kovin tudi strateškega pomena. Surovinski viri kovin so se povečevali vzporedno z naraščajočo proizvodnjo in porabo. Izpopolnjevanje tehnologije izkoriščanja rudnin je sicer sproti dajalo možnosti povečevanja surovinskih virov, vendar je danes že znano dejstvo, da za vse večje potrebe po kovinah sedaj znane rudne rezerve ne bodo več dolgo zadoščale. Tudi veliki napori visoko razvitih dežel, da bi nekatere kovinske materiale substituiraM z drugimi nekovinskimi, imajo omejene možnosti. Mag. Bogdan Zalar, dipl. ing. metalurgije, samostojni raziskovalec Metalurškega inštituta v Ljubljani Smo v obdobju, ko postaja vse bolj neogibna potreba po popolnem racionalnem izkoriščanju kovinskih surovin. Tehnologije ekstrakcije še vedno dajejo medprodukte in odpadke, iz katerih je možno z nadaljno predelavo izkoristiti preostale vredne kovine in druge še uporabne snovi. Kovinski produkti imajo na svojih področjih določen čas trajanja porabe in po preteku tega niso več uporabni. Zato se v razvitih deželah, kjer so ti odpadki skoraj izključno koncentrirani, hitro izpopolnjujejo tehnologije naj optimalnejših možnosti ponovnega izkoriščanja. Takšni viri pridobivanja takoimenovanih sekundarnih kovin predstavljajo neizčrpen surovinski vir, ki se s povečevanjem izkoriščanja ne izrablja, temveč se obnavlja in povečuje. Izkoriščanje in predelava odpadkov ne sega tako daleč nazaj kot začetki razvoja industrijskega načina pridobivanja dobrin. Razvijati se je začelo znatno kasneje, kot so se odpadki pojavili in začeli kopičiti. Na splošno lahko razvoj izkoriščanja odpadkov razdelimo na štiri značilnejša obdobja. — Prvo obdobje izkoriščanja samo vrednih in predvsem nekaterih redkih kovin je trajalo od začetka industrijske ekspanzije do konca prejšnjega stoletja. — Za drugo obdobje, približno od leta 1900 do konca druge svetovne vojne, je že karakterističen bolj tehnološko organiziran pristop k regeneraciji kovin in recikliranju kovinskih materialov. Značilno za to dobo je tudi že izkoriščanje starega papirja, tekstila, gume in stekla. — Začetek tretjega obdobja lahko postavimo v čas okoli leta 1950, ko so industrijsko razvitejše dežele začele široke akcije proti onesnaženju okolja in kopičenju industrijskih in drugih odpadkov. — Zadnje obdobje se začenja s pojavom energetske krize v svetu in z vzporedno bojaznijo pred pomanjkanjem primarnih surovin. To najnovejše obdobje traja šele nekaj let in so zanj značilne izredno intenzivne akcije zbiranja, regeneracije in kompleksnega izkoriščanja vseh odpadkov in drugih starih neuporabnih materialov. Zbiranje in predelava takšnih materialov se danes v večini razvitih dežel ne obravnava več samo s komercialno-ekonomskega vidika, temveč tudi v okviru uzakonjene politike ureditve in varstva človekovega okolja. Zato lahko trdimo, da v sedanjem času narekujeta napore k popolnemu izkoriščanju vseh odpadnih materialov dva osnovna namena: — namen povečevanja sekundarnih surovinskih virov in — namen preprečevanja onesnaževanja in zastrupljanja naravnega okolja. Oba namena sta si z ekonomskega stališča med seboj nasprotna, vendar je potrebno najti med obema naj optimalnejše rešitve. Vzporedno naraščanju proizvodnje in porabe kovin raste tudi proizvodnja kovin iz sekundarnih virov, t. j. odpadnih materialov. Slednja je izrazito skoncentrirana v deželah, kjer je razvita predelovalna industrija in je tudi velika potrošnja kovinskih izdelkov. Tako nastajajo sekundarni viri skoraj izključno v razvitih deželah. Nerazvite dežele-iz-voznice surovin, kakor tudi kovin in kovinskih polproizvodov, izvažajo s tem takorekoč tudi svoje sekundarne surovinske vire. Vzporednost naraščanja porabe odpadnega starega železa in jekla z naraščanjem proizvodnje je- 38,0% '//M m <26,3% V///// ...... ////. ž fcv.m CO.9.%; ca. 8%: Cu AL Pb Zn Sn □ -kovine iz primarnih surovin kovine iz sekundarnih surovin - kovine iz sekundarnih surovin v SFRJ Slika 1 Proizvodnja kovin iz sekundarnih virov v primerjavi s celokupno proizvodnjo Fig. 1 Recovery of metals from secondary sources in compari-son with total production kila za nekatere dežele v času zadnjih 15 let je naslednja: Zah. Evropa ZDA Japonska SFRJ — povečanje proizv. jekla v % 97 21 763 173 — povečanje porabe starega Fe-materiala v % 67 16 460 165 Značilne so relativno nizke procentne vrednosti za ZDA, ki ima že dalj časa najbolj razvito industrijo in splošno potrošnjo, v primerjavi z Japonsko, ki zadnjih nekaj desetletij izkazuje izredno visoko rast industrializacije. Ustrezno temu je tudi relativno nižja poraba odpadnih starih železovih materialov, ker se lastni v tako kratkem času še ne vračajo, uvoz pa je večkrat otežkočen. Vzporednost uporabe sekundarnih surovin v primerjavi s primarnimi pri proizvodnji neželeznih kovin je iz statističnih podatkov ravno tako potrjena. Le pri cinku se je v zadnjih 15 letih v zahodnoevropskih deželah del sekundarne proizvodnje od celotne znižal za ca. 2 %, pri kositru pa za ca. 3,5 %. Odnos med količino proizvedenih kovin iz sekundarnih surovinskih virov v primerjavi s celotno proizvodnjo, je razviden iz slike 1. Upoštevane so vse dežele, razen socialističnih, za katere so razpoložljivi podatki zelo nezanesljivi. Podatki so povprečni in veljajo za zadnjih 15 let; le podatki za SFRJ se nanašajo na zadnja leta. (Pri tem naj že sedaj omenimo, da je vsaj približno točne podatke pri nas nerazumljivo težko zbrati). Iz slike 1 lahko za primer bakra trdimo, da vsaj za 40 % svetovne potrebe po tej kovini lahko pridobimo iz sekundarnih surovin. Povzamemo lahko tudi, da je pri nas t.i. sekundarna proizvodnja bakra skoraj trikrat nižja od proizvodnje v ostalih deželah. Vzroki temu so 3 do 4 krat nižja finalna potrošnja bakra na prebivalca v odnosu do razvitejših dežel, kakor tudi dejstvo, da se preko 50 % bakrenih polproizvodov izvaža. To pomeni, da je finalna potrošnja te količine bakra v inozemstvu, kjer ostanejo tudi izrabljeni odpadki bakrenih izdelkov, kot tudi odpadki pri končni izdelavi izdelkov. Podobne so situacije tudi pri ostalih težkih neželeznih kovinah. Tako npr. pri svincu, kjer izvažamo precejšnje količine akumulatorjev, in tudi pri cinku, kjer izvažamo večji del proizvedene pločevine. II. VRSTE SEKUNDARNIH VIROV KOVIN V EKSTRAKTIVNI IN PREDELOVALNI INDUSTRIJI V področje sekundarnih virov surovin spadajo odpadki porabljenih kovinskih proizvodov in vse vrste odpadkov, ki nastajajo v procesih proizvodnje in predelave kovin. V prvi vrsti so obseženi stari kovinski odpadki, v katerih je kovina tako-rekoč že »amortizirana«. Količina tega je odvisna od uporabe posameznih kovin za finalno proizvodnjo, kakor tudi od strukture in vrste kovinskih izdelkov. Predelovalni odpadki nastajajo v predelovalni in finalni industriji kovin in je njihova količina tudi odvisna od stopnje te industrije in stopnje potrošnje finalnih izdelkov. Pri procesih pridobivanja iz primarnih rudninskih surovin in ra-finiranja kovin nastajajo t.i ekstraktivni odpadki, ki so največkrat predmet ostrih kritik »čuvajev« naravnega okolja. Te je večkrat potrebno zato predelovati tudi iz tega vidika. Shematični prikaz nastanka posameznih omenjenih vrst odpadnih materialov prikazuje slika 2. Ekstraktivni odpadki (separacijski in sejalni odpadki, poletine, žlindre, medprodukti, ogorki, posnemki, lužilni ostanki itd.) so predvsem odvisni od načina in tehnološke ekonomičnosti pridobivanja kovin. Z vse večjimi izpopolnjevanji procesnih tehnologij se sicer količine in kvalitete teh odpadkov znižujejo, vendar to zmanjševanje nadomesti vse večje povečevanje proizvodnje. Vse bolj »siromašni« ekstraktivni odpadki zahtevajo vedno dražje tehnologije izkoriščanja. Bolj ostri postajajo tudi zakoni zaščite naravnega okolja, kar zahteva predelavo »za vsako ceno«. To so negativne perspektive izkoriščanja te vrste odpadkov. Vendar istočasno skoraj do skrajnosti napredujeta tehnologija in ekonomika kompleksnega izkoriščanja vseh takšnih in podobnih materialov. Predelovalni odpadki, ki nastajajo pri izdelavi polproizvodov in končnih izdelkov (odrezki, odliv-ik, ostružki itd.), se ali vračajo v isti proces ali pa se priključijo procesu predelave in priprave starih odpadkov do t.i. sekundarnih kovin. Del uporabljenih kovin, predvsem v kemijski industriji, industriji barv in pigmentov ter nekaterih drugih, je nepovraten. Cink se npr. največ uporablja za proizvode, iz katerih ga ne moremo več ponovno izkoristiti (galvanizirani izdelki, barve na osnovi cinka, korozijski premazi itd.). Kovine, uporabljene v strojni industriji, gradbeništvu, elektroindustriji in prometu pa se lahko z manjšimi izgubami stalno obnavljajo. Posebno kratek čas uporabnosti imajo kovine v strojni, predvsem avtomobilski industriji, medtem ko je v gradbeništvu doba trajanja mnogo večja (do 80 let in več — npr. betonsko železo). Svinec ima zaradi relativno kratke življenjske dobe akumulatorjev precejšnje količine sekundarnih surovinskih virov. Podobno je tudi z bakrom. Za odpadke železa računamo, da daje ena tona porabljenega jekla na leto v zelo razvitih deželah nazaj okoli 200 kilogramov odpadnega železa in tudi več, v manj razvitih pa okoli 120 kg (pri nas v zadnjih 10 letih ca 150 kg). Vsekakor so ti t.i. stari kovinski odpadki najpomembnejša sekundarna surovina. Klasifikacija in uvrščanje odpadnih materialov po kemijskih in fizikalnih kvalitativnih lastnostih \ PRIMARNE SUROVINE Priprava - Separacijski sejalni odpadki kompleksno izkoriščanje ekstr. odpadkov EKSTRAKCIJA t ekstrakcija, predelava , poraba sekundarni izvori surovin predelava sekundarnih surovin Slaka 2 Pregled nastanka in vrst sekundarnih virov kovin v toku proizvodnje, predelave in porabe Fig. 2 Review of origin and types of secondary sources of metals during production, manufacturing, and comsumption je važno tako za formiranje cene kot za organiziran in hitrejši pristop k tehnološkim predelavam izkoriščanja. Temu posvečajo v razvitih deželah največjo pozornost; zadnja leta tudi pri nas na tem področju začenjamo aktivneje delati, čeprav v bolj skromnih oblikah. III. EKONOMIKA IZKORIŠČANJA SEKUNDARNIH VIROV KOVIN Ekonomičnost tehnologije predelave je potrebno vselej aplicirati za vsak razpoložljivi odpadni material posebej, kar je tudi sicer karakteristično za vse tehnološko-ekonomske raziskave o uporab-nosit odpadnih surovin. Problematična je včasih lahko ekonomika izkoriščanja odpadnih materialov iz ekstraktivne predelave surovin, ki zahteva optimalno vsebnost še vrednih kovin ali spojin v njih, optimalne razpoložljive letne količine in so tehnološke naprave za predelovanje relativno drage. Pridobivanje kovin iz odpadkov predelovalne indu- strije in starih odpadkov pa mora biti praviloma znatno ceneje od pridobivanja kovin iz primarnih surovin. Pri ekstraktivnih odpadkih je faktor onesnaženja okolja lahko tako velik, da je z ozirom na ostre zakonske predpise kljub neekonomičnosti potrebno pristopiti k reševanju problema. V teh primerih je seveda racionalno vključiti v tehnologijo tudi vse možnosti izkoriščanja posameznih še vrednih komponent, oziroma možnosti predelave odpadkov v še uporabno obliko. Izrazito nazorni prikaz takšnega primera so moderni termični postopki predelave komunalnih odpadkov, predvsem v ZDA, Franciji in ZRN. Tako dobijo v Franciji npr. od ca. 3 milijone ton predelanih odpadkov letno (samo v 50 mestih!) ca. 700000 ton materiala (25 %), ki vsebuje še koristne kovinske, keramične, steklene in druge materiale, katere je možno ponovno izkoristiti. Razmerje med tako pridobljenimi materiali iz komunalnih odpadkov je nazorno prikazano na sliki 3. V ekstraktivni industriji so znani primeri odstranjevanja SO2 v dimnih plinih, čeprav koncentracije niso zadostne za proizvodnjo žveplene kisline ali za druge namene. V Ameriki npr. odpadni ferosulfat v puščavskih pokrajinah (Arizona, Čile v Južni Ameriki) predvsem zaradi velikih stroškov še ne izkoriščajo, sicer pa bo v kratkem tudi v teh predelih to strogo prepovedano. Velike količine lužilnih ostankov pri hidrometalurskih postopkih pridobivanja kovin so do nedavna tudi v ZRN in v Italiji spuščali v morje, kar je v zadnjih letih že prepovedano. Čeprav je postopek predelave že znan in je tudi rentabilen (pridobivati je možno poleg železa in nekaterih težkih neželeznih kovin še vrsto redkih in plemenitih kovin!) so morali še pred pričetkom predelave urediti zbirne bazene, obložene s posebno vrsto pločevine, katere cena za kvadratni meter je znašala takrat ca. 25 DM. Uspešno so rešene tudi raziskave izkoriščanja žlindre proizvodnje bakra z ustreznimi mokrimi postopki. Iz poletin in ogorkov ekstraktivne predelave neželeznih kovin je že možno uspešno pridobivati vrsto še minimalno prisotnih plemenitih kovin, s čimer se poveča rentabilnost tudi osnovnim tehnološkim postopkom, žlindre iz topilnic bakra so vse bolj pomembni surovinski vir železa in tudi germanija, telurja, vanadija, galija, molibdena itd. Tudi piriti so že nekaj let surovine za žvepleno kislino in železo, rentabilnost predelave pa povečuje možnosti vzporednega pridobivanja bakra, cinka, srebra in zlata ter še nekaterih uporabnih spojin. Poletine iz jeklarn vsebujejo poleg železa še relativno precejšnje količine cinka in svinca. Ena izmed zadnjih študij ameriškega Bureau of Mineš ponovno potrjuje možnost pridobivanja neželeznih kovin iz njih, kakor tudi predreduciranih železovih peletov. Naštetih je samo nekaj možnosti izkoriščanja masovnejših ekstraktivnih odpadkov, obstaja pa še množica količinsko manj pomembnejših materialov, ki pa vsak za sebe pomeni naj-optimalnejšo tehnološko-ekonomsko rešitev. Poraba starega odpadnega železa v železarskih obratih je predvsem odvisna od vrste topilniških agregatov. Tako porabi LD proces 200—300 kg/1 jekla, elektro proces 950—1100 kg/t, SM proces 550—700 kg/t in Thomas postopek 50—100 kg/t jekla. Nerazvite dežele, ki imajo temu ustrezno manjše količine odpadnega železa, so prisiljene ali uvajati agregate z manjšo porabo starega železa ali ga uvažati. Jasno pa je dejstvo, da so kakorkoli pridobljeni železovi odpadki za vsako deželo neprecenljivo koristna sekundarna surovina za proizvodnjo jekla, in to predvsem zaradi številnih tehnično-ekonomskih prednosti, kot npr.: ODPADNE KONZERVE NEGORUI\ IN OGLJE STEKLO DROBNI Fe ODP DELNO ZGORELE 0R6. SNOVI GROB/ Fe-ODP NE ŽELEZNE ^I^KAMENJE KOVINE P«? ' KERAMIKA Slika 3 Razmerje med preostalimi še koristnimi materiali po termični predelavi komunalnih odpadkov Fractions of usable raw materials after thermal treatment of urban refuse. Fig. 3 — uporaba odpadkov železa pri proizvodnji jekla zahteva le ca. 17—20 % stroškov v primerjavi proizvodnje jekla iz surovega železa, oziroma rude; — uporaba odpadkov železa pri proizvodnji jekla zahteva manjše investicije, ker se surovina predeluje direktno v jeklarskih obratih brez primarne predelave v visokih pečeh; — z uporabo odpadkov železa je možno povečati produktivnost dela v proizvodnji jekla (tako je npr. za proizvodnjo ene tone surovega železa, ki ga vlagamo v jeklarske agregate, potrebno približno 80 ur dela, za tono zbiranja in priprave odpadkov železa pa samo 5—10 ur; ali namesto ene tone železnih odpadkov bi bilo potrebno v topilnici predelati 3—4 tone osnovnih surovin); — dobro pripravljeni odpadki železa skrajšujejo ciklus proizvodnje jekla, povečujejo produktivnost peči in zmanjšujejo izdatke za osebne dohodke; — uporaba odpadkov železa prispeva končno tudi k varčevanju primarnih surovin. V splošnem veljajo omenjene osnovne prednosti uporabe odpadkov železa pri uporabi vseh drugih kovinskih odpadkov. Tako so npr. stroški predelave sekundarnih surovin bakra in svinca v povprečju za 2 do 3 krat nižji in stroški predelave sekundarnega aluminija celo 7 krat nižji v odnosu na stroške predelave omenjenih kovin iz primarnih surovin. Poraba električne energije za proizvodnjo ene tone sekundarnega aluminija je več desekrat manjša kot pri proizvodnji aluminija iz primarnih surovin. Poraba goriva pri pridobivanju bakra iz sekundarnih surovin je trikrat manjša kot pri proizvodnji iz primarnih surovin. Za proizvodnjo ene tone aluminija iz sekundarnih surovin je potrebno ca. 1400 kg izhodnih materialov, za proizvodnjo ene tone primarnega aluminija pa ca. 7200 kg. Investicijska vlaganja v naprave za sekundarno predelavo neželeznih kovin so na enoto pridobljenih kovin za 5 do 8 krat nižje od vlaganj v naprave za primarno proizvodnjo. Vsa ta dejstva o nesporno ugodni rentabilnosti predelave starih kovinskih odpadkov so vzrok velikemu razvoju tehnologije priprave in predelave. Posebno se posvečajo problemu kompleksnega izkoriščanja v izdelkih, ki so izdelani iz več vrst kovin. V ZDA se nahaja letno v komunalnih smeteh okoli 12 milijonov ton starega železa, predvsem v obliki konzerv. Rešen je problem odstranjevanja kositrnih prevlek iz njih s primarno oksidacijo in drobljenjem ali pa z oksi-dacijo v tekoči raztopini in nadaljnem procesu jedkanja, s čimer se zniža kositer na vrednost pod 0,1 %. Znani so tudi postopki za znižanje bakra na enake vrednosti. Precejšnje težave so z ločitvijo aluminijastih pokrovov iz sicer jeklenih konzervnih posod, zato priporočajo proizvajalcem, da izdelujejo te posode samo iz ene vrste kovin. Veliki napori so potrebni pri izkoriščanju vseh sestavnih komponent v starih avtomobilih, ki so konglomerat jekla, železa, litine, bakra, brona, aluminija, nerjavnega jekla, kroma, cinka, svinca, kakor tudi stekla, gume, plastike, tekstila in drugih materialov. V razvitih deželah so že vidne tendence, oziroma obstajajo celo zakonski predlogi in predpisi, ki narekujejo proizvajalcem (konkretno v Angliji avtomobilski industriji) že pri izdelovanju misliti na možnosti kasnejše regeneracije vseh sestavnih komponent. V ZDA se vse bolj utrjuje mnenje, da sama avtomobilska industrija prevzame skrb za izkoriščanje kovin in še drugih uporabnih snovi iz starih avtomobilov. IV. ZBIRANJE SEKUNDARNIH VIROV KOVIN Osnovne komponente v ciklusu zbiranja, priprave in predelave sekundarnih virov surovin so: — navada, zavest in prepričanje prebivalstva o prednostih zbiranja koristnih odpadkov in preprečevanja njihovega nadaljnjega propadanja; — smotrno in pravilno sortiranje odpadkov — predvsem pri izvorih nastanka — kar omogoča večje in racionalnejše izkoriščanje; — pripravljenost tehnologov, da se aktivno angažirajo v klasificiranje in pripravo odpadkov ter da, kjer se le da primarne surovine zamenjujejo s sekundarnimi; — pripravljenost družbe, da z institucionalnimi posegi pozitivno vpliva na poslovanje s sekundarnimi surovinami. Dejstvo je, da sta kvaliteta in kvantiteta omenjenih komponent, ki vplivajo na stopnjo uporabe sekundarnih surovin, izključno odvisni od stopnje industrijskega in družbenega razvoja dežele. V visoko razvitih deželah je zbiranje, predelava in uporaba sekundarnih surovin ne samo domena trgovcev, temveč tudi domena tehnologov — raziskovalcev, kakor tudi družbenih institucij. Aktivnost enih samih od omenjenih, kakor tudi samo dveh, danes ni več zadostna za maksimalno intenziviranje sekundarne proizvodnje. Problematiko zbiranja in uporabe ekstrak-tivnih odpadkov, ki pretežno nastajajo in se nabirajo ob industrijskih obratih, morajo reševati predvsem tehnologi. Trgovska mreža je pri tem skoraj nepomembna. Tudi za predelovalne odpadke so v največji meri odgovorni tehnologi, vendar zanje tudi kažejo močan interes trgovci, ki pa pri tem iščejo predvsem svoj lastni dobiček. Stari odpadki, oziroma izrabljeni kovinski izdelki pa zahtevajo pri akcijah za čim večjo ponovno uporabnost zelo široko aktivnost. Kakor v drugih razvitejših deželah je bil tudi pri nas potreben višji nivo gospodarske razvitosti, da so tako prebivalci sami kot posamezni proizvajalni procesi zavrgli dovolj starih izrabljenih stvari in materiala, zadostnega za razvijanje stalne dejavnosti zbiranja, predelave in ponovne uporabe. Razpoložljivi statistični podatki kažejo, da je gospodarstvo Jugoslavije prekoračilo ta spodnji nivo, nad katerim se začenja razvoj ekonomike in tehnologije izkoriščanja starih odpadkov. Od leta 1969 do 1973 je promet odpadkov v trgovini na veliko rastel hitreje od celotnega prometa trgovine. Od leta 1966 do 1970 je poraba starega materiala v industriji naraščala hitreje od družbenega proizvoda, vendar z enako stopnjo rasti kot tudi ostali materialni stroški. Po teh podatkih je to področje pri nas v precejšnji ekspanziji. Takšen idealni statistični prikaz razvoja sekundarne proizvodnje pri nas pa precej degradira de-tajlnejši vpogled v realno stanje. Predvsem smo, v odnosu na razvojno stopnjo industrije, pozno začeli z organiziranjem pristopa k problemu sekundarnih surovin. Od tod tudi omenjena relativno velika rast porabe starih materialov v zadnjih letih v primerjavi z rastjo družbenega proizvoda. V SFRJ so bile že pred leti formirane delovne organizacije za odkup in promet odpadkov, ki pa so bile takrat bolj stranskega in začasnega pomena za gospodarstvo. Zaradi takšnega pojmovanja so te životarile iz dneva v dan, delale v začasnih in neurejenih prostorih, praktično brez potrebnih osnovnih sredstev. Predvsem so se formirale v industrijskih predelih, kjer odpadkov ni bilo težko zbirati. Takšna želja po lahkih zaslužkih je rodila veliko število majhnih organizacij za promet z odpadki. Še danes jih je v SFRJ 71, kar je odločno preveč z ozirom na potrebe po dobri organizaciji, dobri tehnologiji in prepotrebni sodobni opremi kvalitativne priprave in predelave. V Sloveniji imamo dve delovni organizaciji s 65 odkupnimi mesti, torej 32 odkupnih mest na eno organizacijo. V ostalih republikah je 69 delovnih organizacij s 409 odkupnimi mesti, ali samo ca. 6 na eno organizacijo! Ker smo v Sloveniji pravzaprav šele sredi poti k normalizaciji poslovanja s sekundarnimi viri surovin, je v merilu SFRJ situacija izredno neugodna. Zahteva po sodobni tehnični opremljenosti delovnih organizacij z odpadki, po možnostih točnega in preciznega analiziranja odpadkov ter ustreznega uvrščanja in klasificiranja je tudi pri nas že tako vpijoča, da bomo morali čimprej pristopiti k združevanju sredstev v manjše število delovnih enot. Pred 25 leti je imel npr. ocenjevalec odpadkov neželeznih kovin opravka z večkrat manjšim številom vrst zlitin, ki jih je lahko razporedil tudi po zunanjih značilnostih (barva, trdota, specifična teža, itd.). Danes je v razvitih deželah v rabi več tisoč vrst zlitin in se zato pri razvrščanju vse več uporablja spektralna analiza in druge modernejše analitske metode. Ker tudi te že več ne zadoščajo, se postavlja zahteva po markiranju odpadnih surovin z določenimi šiframi, ki bi detajlneje nakazovale vrste materiala, iz katerega so bili izdelki narejeni. Vse to zahteva enoten in organiziran nastop ne samo »pri zbiralcih«, temveč tudi pri »proizvajalcih« sekundarnih surovin. Enaka je problematika tudi pri razvrščanju raznih vrst jekel in drugih zlitin na osnovi železa. Pri teh starih odpadkih je še poseben problem odstranjevanje, oziroma ločenje vključkov nekaterih drugih kovin, ki jih odvrženi predmeti vsebu- jejo. Poleg potrebnih kvalitativnih klasifikacij so pri odpadkih železa precejšnje zahteve tudi po fizikalni pripravi odpadkov. Pri tem je potrebno rezanje, razvrščanje po debelini, paketiranje s ciljem dobiti čim večjo težo na enoto volumna (2,2—3,5 t/m3), tehnološko zahtevno separiranje mešanih ostružkov itd. Za to so potrebne relativno zahtevne strojne naprave, ki jih majhne in razdrobljene delovne organizacije vsekakor ne morejo nabaviti. Z ozirom na tehnološke zahteve razpoložljivih jeklarskih agregatov v SFRJ smo prisiljeni določeno količino starega železa uvažati. V letu 1965 je bilo razmerje med uporabljenimi lastnimi odpadki, zbranimi v SFRJ, in uvoženimi 57:29:14; v letu 1971 je bilo to razmerje 52:22:26, kar pomeni za to leto 289.220 ton uvožene količine odpadnega železa (v letu 1972 je bilo v SFRJ uvoženo 312.000 ton ali 29% od skupno porabljenih odpadkov železa). Nekatere uvožene količine drugih kovinskih odpadnih materialov so razvidne iz prikazanega tabelarnega pregleda. Vsekakor je za naše gospodarstvo ugodno, če uvozimo — seveda z dobrimi finančnimi pogoji — čimveč odpadnih materialov. Zato je tudi uvoz neželeznih odpadnih materialov pod »svobodnim režimom LB«. Vendar pri tem ni ekonomskega opravičila za še vedno veljavne maksimalne uvozne takse (10 %) za uvoz odpadkov, medtem ko so za primarne kovine takse nižje (taksa za uvoz primarnega bakra je npr. 4 %, efektivna uvozna taksa za bakrove odpadke in odpadke njegovih zlitin pa znaša 10 %!). S tem je včasih onemogočen, seveda v okviru položaja na svetovnem tržišču, uvoz primarnih kovin sub-stituirati z uvozom ustreznih odpadkov. Pregled uvoza in izvoza nekaterih kovinskih odpadnih materialov za SFRJ (»Statistika spoljne trgovine SFRJ« za navedena leta*) 1964 1969 1974 (v tonah) Uvoz Izvoz Uvoz Izvoz Uvoz Izvoz Mineralni pepeli - - 851 3.320 - 1.826 Žlindre, pepeli — — — — 8-150 2.996 Stara litina 120.475 219 78.150 1.219 427.296 398 Stari deli stroja Odp. bele pločevine Odp. ostružki žeileza Žlindre nežel. kovin Pepeli nežel. kovin Odpadkii bakra Odpadki medenine Odpadki brona Odpadki niklja Odpadki aluminija Odpadki svinca Odp. in oksidi cinka Odpadki kositra * Podatki se večinoma ne skladajo, tako po številkah kot po nomenklaturi, s podatki, ki jih dajejo razna poslovna združenja ali druge organiza- — — — 441 — 684 — 7.495 — 10.712 — 13.900 — 67 20 2.260 485 9.246 _ — 31 7.851 606 7.002 — — — — — 1.227 3.140 169 1.882 146 57 44 — 89 35 196 — 11 — 74 — 287 — 15 — — ' 167 47 — 270 — 1.663 22 5.049 40 4.936 2.229 3 467 — 2.088 — — — — — 32 1.948 — — — 18 — — cije. (Ta karakteristični pojav za našo deželo bo v prvi vrsti treba urediti, če hočemo enotno pristopiti k večjim in težjim problemom sekundarne proizvodnje!) V tabelarnem pregledu so navedeni tudi podatki o izvoznih količinah nekaterih odpadnih kovinskih surovin. Pri tem lahko ugotavljamo, da izvažamo precejšnje količine dragocenih odpadkov zaradi nezadostne tehnološke opremljenosti obratov za predelavo. Tako gre regularno v izvoz večji del aluminijevih ostružkov in žlinder, aluminijska embalaža, dragoceni odpadki bele pločevine, pocinkana pločevina, železni ostružki, odpadna emajli-rana pločevina itd. Po drugi strani pa npr. tudi ni interesa za uporabo starih legiranih jekel, ker je lažje delati takšna jekla znova, saj so pogoji uvoza zlitinskih elementov večkrat precej enostavni. V želji, da čimbolj angažira vse merodajne družbene faktorje v proces razvoja uiporabe sekundarnih surovin, je zvezni izvršni svet na začetku letošnjega leta predlagal vrsto odločitev, kot npr.: — da priporoča zvezni gospodarski zbornici, da s pomočjo socialistične zveze, sindikata, stalne konference mest in mladinske organizacije začne v okviru vsesplošnega varčevanja široko akcijo zbiranja vseh vrst odpadkov; — da jugoslovanski zavod za standardizacijo ob primerjavi z evropskimi in ameriškimi normami pospeši delo pri izdelavi standardov in klasifikacij, kakor tudi potrošnih normativov za predelavo odpadkov; — da zvezni sekretariat za zunanjo trgovino revidira režim uvoza in izvoza sekundarnih surovin s tem, da ukine premije za izvoz in poveča carinsko stopnjo za uvoz tistih odpadkov in sekundarnih surovin, ki pri nas niso deficitarne; — da zvezni sekretariat za finance zniža carinsko stopnjo na uvoz opreme za predelavo odpadkov, ki se ne izdeluje pri nas, da revidira davčno stopnjo pri prometu z odpadki in da ukine davek na promet individualnih zbiralcev odpadkov; — da predlaga republikam in pokrajinam preureditev predpisov tako, da delovnim organizacijam, ki se bavijo s sekundarnimi surovinami, ne bi bilo potrebno polagati 30 % depozita na vrednost investicijskih vlaganj za izgradnjo skladišč, modernizacijo opreme za predelavo, razvrščanje in kvalificiranje odpadnih surovin itd.; — da priporoči republiškim in avtonomnim izvršnim svetom, da pri skupščinah občin dosežejo posebne olajšave pri odobravanju lokacij delovnim organizacijam z odpadnimi surovinami, ki bi z novimi prostori lahko povečale obseg poslovanja. če bodo ti deklarativni ukrepi institucionalnih družbenih organizacij tudi realizirani, potem bo glavno breme razvoja sekundarne proizvodnje kovin ostalo na tehnologih, da izkoriščanje sekundarnih virov razvijajo do skrajnih ekonomskih možnosti. V. SEKUNDARNI VIRI KOVIN V SR SLOVENIJI IN USTREZNI PROJEKT RAZISKOVALNIH DEL Eden od zelo vplivnih kriterijev za realno sliko o gospodarnosti in konkurentne zmožnosti neke dežele je v uporabi domačih regionalnih surovin. To predvsem, če surovine v osnovni tehnologiji predstavljajo velik delež materialnih stroškov, kot je to primer v metalurški industriji. Ce izhajamo iz dejstva, da so stroški osnovnih surovin npr. za proizvodnjo grodlja, tj. premog, koks, ruda, pri nas okrog 50—60 % stroškov skupnega vložka in da Slovenija nima svoje naravne surovinske baze, je skrb za čimpopolnejše izkoriščanje vseh vrst regionalnih osnovnih dobrin še toliko bolj upravičena. Pomanjkanje koksa za visoke peči in starega odpadnega železa za elektrojeklarske postopke (slovenska proizvodnja jekla temelji 54 % na elektrojeklarskih postopkih s tendenco razvoja na 100 % proizvodnjo elektrojekla) je že postavilo nujnost raziskovati nova pota, da bi bili v osnovni tehnologiji in proizvodnji grodlja ter jekla čimbolj neodvisni. Iz srednjeročnega programa razvoja slovenske metalurgije sledi, da potrebujemo v letu 1975 za proizvodnjo grodlja 365.000 ton železove rude, oziroma da znaša delež uvozne količine Fe substance okoli 65.000 ton letno. V letu 1980 bo znašal ta primanjkljaj že 73.000 ton. Za okrog 800.000 ton jekla letno potrebujemo v letu 1975 skupno 556.000 ton starega železa, od tega 283.000 ton iz uvoza. V letu 1980 bo potreba iz uvoza že 318.000 ton. Skupni primanjkljaj Fe fub-stance v letu 1975 znaša torej okrog 348.000 ton, v letu 1980 pa okrog 391.000 ton. Slovenska metalurgija neželeznih kovin je razen pri proizvodnji živega srebra in delno svinca v celoti deficitarna s primarnimi rudnimi surovinami. Razen s svincem in aluminijem smo v Sloveniji tudi v predelovalni industriji z bakrom in cinkom v absolutnem deficitu, kakor tudi z drugimi količinsko manj uporabnimi kovinami. Pri tem pa smo na področju predelave cinka v okviru SFRJ zaenkrat še daleč na prvem mestu in je v planu modernizacija in ca. 50 % povečanje predelovalnih kapacitet. Razvojni program metalurgije SR Slovenije predvideva do 1985. leta tudi približno enkratno povečanje kovinskih izdelkov na osnovi zlitin bakra, cinka in aluminija, kakor tudi enkratno povečanje aluminijskih polizdelkov. S tega vidika je potrebno tudi na področju neželeznih kovin do skrajnosti optimizirati tehnologije predelav ter komercialnim akcijam pridobivanja sekundarnih kovinskih surovin pritegniti še raziskovalno-teh-nološke akcije. Slovenske livarne bodo v letošnjem letu porabile ca. 120.000 ton livarskih peskov; od slovenskih proizvajalcev peskov bodo lahko dobile le 60 % te količine, kar pomeni, da smo v Sloveniji za ca. 50.000 ton livarskih peskov v deficitu. Posamezne metalurške delovne organizacije so skupno z metalurškim inštitutom in tudi same že več let aktivno raziskovale možnosti izkoriščanja odpadnih materialov. Tako v topilnici svinca v Mežici konstantno delajo na optimizaciji predelave številnih vrst sekundarnih svinčevih virov, tako nesortiranih in sortiranih akumulatorskih odpadkov, kovinskih odpadkov in pepelov, ki jih v skupni količini letno predelajo 11.000 ton. Eksperimentalno laboratorijsko in polindustrijsko je rešen problem optimizacije predelave svinčevih poletin. Za tovarno dušika Ruše je zelo pozitivno rešeno briketiranje odpadnega kremenčevega peska za proizvodnjo FeSi 75. Mariborska livarna ima precej dobro organizirano tehnologijo predelave kovinskih odpadkov; letno predelajo ca. 2.000 ton Al odpadkov, ca. 200 ton Zn odpadkov in ca. 8000 ton Cu odpadkov. V teku je tudi študija možnosti izdelave zlitine AlSi8Cu3 izključno iz sekundarnega aluminija. Uspešno je v laboratorijih in polindustrijskih napravah rešena možnost regeneracije kriolita iz odpadnih kriolitnih pen iz TGA Kidričevo, s čemer je z izredno majhnimi predelovalnimi stroški možno pridobiti relativno velike vrednosti. Več let potekajo laboratorijske in industrijske raziskave o možnostih izkoriščanja piritnih ogorkov v železarnah, cementarnah in visoki peči za svinec, žlindro jeseniške visoke peči uspešno uporabljajo cementarne in delovne organizacije izolacijskih materialov; raziskujejo možnost uporabe žlindre SM peči v gradbeništvu. V teku so raziskave o uporabnosti žlinder jeseniških elektropeči pri proizvodnji umetnih gnojil, kakor tudi odpadnega ferosulfata z Jesenic in iz nove proizvodnje titanovega belila v Celju. Za slednjega potekajo raziskave o možnostih vključitve v tehnologijo priprave piritnih ogorkov za potrebe železarske industrije. Izdelane so tudi raziskave o možnostih izkoriščanja živega srebra iz odpadnih pražilnih plinov v Idriji. Gotovo je, da v teh kratkih obrisih niso navedena vsa raziskovalna in praktično aplikativna dela, ki so bila izvajana v posameznih metalurških delovnih organizacijah, metalurškem inštitutu ali drugih institucijah. Značilno za dosedanje delo na področju izkoriščanja sekundarnih surovin je parcialnost raziskav, oziroma da so raziskave izvajane preveč z vidika ožjega interesa posamezne delovne organizacije, bodisi »proizvajalca« ali uporabnika odpadkov. Med več t. i. »proizvajalci« odpadkov ali med več uporabniki pa ni bilo oziroma ni povezave s ciljem enotnega pristopa k reševanjem problematike. Metalurški inštitut je v začetku letošnjega leta dal zato iniciativo za izdelavo kompleksnega raziskovalnega projekta, ki naj bi celovito zajel problematiko sekundarnih surovinskih virov v metalurških delovnih organizacijah v SR Sloveniji, predvsem pa koordinacijo tako med raziskavami sorodnih materialov kot možnimi uporabniki na področju metalurške in druge industrije. Vse metalurške ter tudi livarske delovne organizacije v Sloveniji in FNT — odsek za metalurgijo so iniciativo upoštevali in postali aktivni člani predlaganega raziskovalnega projekta. Brez podpore vseh zainteresiranih ne bi mogli tako široko zajeti problematike sekundarnih surovin in je tudi ne bi mogli v bodoče enotno in koordinirano reševati. Projekt nosi naslov: »Kompleksna ekstrakcija kovinske substance iz sekundarnih surovin za potrebe črne in barvne metalurgije ter livarstva v SR Sloveniji«. Svet republiškega projekta »Sekundarne surovine«, katerega član je tudi nosilec predlaganega projekta, je v celoti upošteval iniciativo metalurškega inštituta za raziskave na področju metalurške industrije. Pri izdelavi projekta smo samo ob preliminarnem pregledu količin razpoložljivih odpadnih materialov v slovenski metalurški industriji dobili presenetljive rezultate. Na starih odlagališčih leži ca. 2,8 milijona ton odpadnih materialov, predvsem z znatnimi vsebnostmi železa, kakor tudi bakra, cinka, aluminija, svinca. Podatki o vsebnosti drugih kovin še niso na razpolago. Letno »proizvaja« -slovenska metalurška industrija skupno ca. 1,14 milijona ton raznih odpadkov, in to ca. 300.000 ton odpadkov s potencialno možnostjo izkoriščanja še vsebuj očega železa, bakra, cinka, svinca, aluminija in drugih kovin, ca. 1500 ton ogljikovih odpadnih materialov, ca. 75.000 ton materialov, ki jih je možno regenerirati v ustrezne livarske peske, ca. 740.000 ton odpadnih materialov, verjetno še uporabnih v gradbeništvu in kemijski industriji, ter ca. 25.000 ton odpadkov iz proizvodnje ferolegur. Ob podrobnejši kvantitativni in kvalitativni analizi bi bile te ocenjene količine lahko samo še večje. Projekt obsega 46 posameznih raziskovalnih tem, v katerih so obsežene vse zgoraj omenjene količine odpadnih materialov. Predvsem je pomembnih več raziskovalnih tem, ki obravnavajo izkoriščanje Fe substance iz regionalnih razpoložljivih odpadnih materialov, ki vsebujejo železo. V 72.000 ton letne količine piritnih ogorkov in ogorkov praženega ferosulfata ter v letni količini ca. 100.000 ton rdečega blata imamo letno okrog 75.000 ton Fe substance, pri čemer niso upoštevani materiali s starih odlagališč. Z določenimi tehnološkimi posegi in raziskavami s polindustrijskim in industrijskim vrednotenjem bi mogli s to količino Fe substance delno zmanjšati že obravnavano deficitarnost surovin slovenskih železarn. Usmeritev proizvodnega asortimana slovenske osnovne črne metalurgije v visokokvalitetna in plemenita jekla je nujno vezana na kvaliteten vložek starega železa. Temu ustrezno so predvidene raziskave (ki delno že potekajo) popolnega čiščenja, predreduciranja in metaliziranja peletov iz omenjenih odpadnih železo vsebujočih materialov. Več raziskovalnih tem obravnava predelavo cinkovih odpadnih materialov, tako nabavljanih kot raznih ciklonskih in filtrskih pepelov ustreznih kvalitet iz več delovnih organizacij s ciljem ponovne vpeljave proizvodnje kovinskega cinka. V temah so obsežene razne aluminijske žlindre in posnemki, odpadki iz proizvodnje ferolegur ta- ko za proučitev možnosti uporabe v gradbeništvu kot za možnost pridobivanja še nekaterih kovinskih spojin, študije o optimizaciji predelave vseh kovinskih starih odpadkov itd. V gradbene namene bi bilo možno uporabiti velike količine t. i. žganih ostankov pri praženju dolomitnih živosre-brnih rud. Vsekakor so v projektu zelo široko in precej natančno zajeti vsi sekundarni viri kovin, niso pa zajete študije o mehanskih postopkih poboljšanja fizikalnih kvalitet starih kovinskih odpadkov. To tudi pomembno področje bo potrebno v obravnavani raziskovalni projekt še dodati. IV. ZAKLJUČEK Iz vseh obširno obdelanih poglavij lahko zaključimo, da smo pri nas relativno pozno dojeli pomembnost zbiranja, klasificiranja in izkoriščanja odpadnih materialov — potencialnega sekundarnega vira surovin. Ustrezno temu je pri nas zato še vedno nerazumljiv nered tako pri stati-stično-organizacijskih akcijah kvantitativnega ocenjevanja sekundarnih virov surovin kakor pri akcijah koordiniranja enotnih pristopov k tehno-loško-ekonomskim reševanjem izkoriščanja teh virov. Gospodarnost izkoriščanja surovin in nezadržno napredovanje onesnaževanja okolja bosta slej ko prej morala tudi pri nas postati neogibno vodilo sekundarne proizvodnje industrijskih in splošnih dobrin. Literatura 1. Economic Commission for Europe, Problems relating to iron and steel scrap, New York, 1971 2. De Cuyper, Valorization des resiidus de 1'industrie me-tallurgique, Industrie Mineral, jul., 1972 3. Melin, Physiikalische Aufberedtungsverfahren fiir sekun-dare Roh&toffe, Erzmetall, 6, 1972 4. Abfalll-Wiedergewinnung und -Nutzung, Aufbereitun<*s-technik, 5, 1974 5. Brown, Block, Copper removal from steel scrap by thermal treatment, B. of Mineš, RI 7218, 1968 6. Fukubayashi, Higley, Recovery of zine and lead from brass smelter dust, B. of Mineš, RI 7880, 1974 7. Montagna, Ruppert, Refining zinc-base die-cast scrap using low-co»t filuxes, B. of Mineš, RI 7315, 1969 8. Dressel, Barnard, Removal of lead and zine and the production of prereduced pellets from iron and steel-matoing wastes, B. of Mineš, RI 7927, 1974 9. AkerIow, Economical uses of steel plant wastes, I aind Steel Eng., feb., 1975 10. Barnard, Starliper, Recycling of steelmaking dusts, B. of Mineš solid waste programm, TPR 52, feb., 1972 11. Merkel, Giilland, Zu einigen, Entstaubungsproblemen in der Stahliindustrie, Neue Hubte, 5, 1972 12. Meyer, Wetzel, Erfahrungen mit der Direktreduktion bei Krupp, Techeische Mittailungen Krupp, 1, 1972 13. Guccione, Red mud, a solid waste, can now be con-verted to high-quality steel, Eng. and Min. J., sept., 1971 14. Utkov, Upročnemie aglomerata krasnim šlamom, Stal, 5, 1974 15. Fursman, Mauser, Utilisation of red mud residues from alumina production, B. of Mineš, RI 1745, 1970 16. Jovanovič, Koriščenje metalnih odpadaka u industriji obojenih metala, Rud. i met., 3, 1971 17. Razna poročila UJŽ 18. Zbornik referatov seminarja »Tehnologija iskoiiščava-van/ja i manipulacije otpacima u svetu i u nas«, Beograd, april 1975 19. Projekt »Kompleksna ekstrakcija kovinske substance iz odpadnih in sekundarnih surovin za potrebe črne in barvaste metalurije ter livarstva v SR Sloveniji«, Metalurški institut 1975, Ljubljana g 20. Poročila Metalurškega inštituta, št. 69, 96, 244, 251, 321, 323, 901, 906. ZUSAMMENFASSUNG Im Artikel wird die VVichtigkeit der Ausbeutung der sekundaren Metallrohstoffe behandelt, sowohl vom ekono-misehen Standpunkt, vvie auch vom Standpunkt der Umweltverschmutzung. Die Obersicht iiber die Empfehlung und die Art der Sekundarquellen im Verlauf der Erzeugung der Verarbcitung und der Verwendung der Metalle gibt einen Einblick in die Grundklassifikation der Abfalle. Im Vergleich mit den entvvickelten Landern haben wir relativ spat mit der entsprechenden Propaganda und der Organisation eines einheitlichen Zutrittes zu der Losung der Problematik der sekundarrohstoffe angefangen. Nur in Slovenien Iiegt auf den Halden der Hiittenindustrie rund 2.8 Mili. Tonn versehiedener Abfallmaterialien mit erheblichen Gehalten an Eisen und anderer Metalle. Jahrlich erzeugt die slovvenische Huttenindustrie 1.14 Mili. Tonn versehiedener Abfalle davon rund 300.000 Tonn Ab- falle mit einem Metallgehalt, dass potentiell ausgebeutet werden kann, rund 1.500 Tonn versehiedener Kohlenstoff-abfalle, rund 75.000 Tonn Abfalle welche zum Giessand ver-arbeitet werden konnen, rund 740.000 Tonn Abfalle, welche in der Bauindustrie Amvednung finden konnen und rund 25.000 Tonn Abfalle von der Erzeugung der Ferolegierun-gen. Nur die Eisenenthaltenden Abfalle konnten der slo-wenischen Eisenhuttenindustrie rund 75.000 Tonn Eisen-substanz liefern. Diesem Stand in Slo\venien entsprechend hat das Me-tallurische Instntut in Ljubljana zusammen mit der slowenischen Hiitten und Giessereiindustrie einen kom-plexen Forschungsprojekt ausgearbeitet auf dessen Grund in den nachsten Jahren sistematisehe und koordinierte Forschungen fiir die optimalmogliche Ausbeutung der entstehenden Abfalle verlaufen werden. SUMMARY Importance of exploitation of secondary raw materials for national economy and prevention of pollution is treated in the paper. Review of origin and types of secondary sources during production, vvorking, and consumption of metals gives an insight into basic classification of scrap. Compared with the more developed countries the necessary stimulation and organized coordinated solving of exploita-tion of secondary raw material in Yugoslavia was initiated relatively late. Only in Slovenia on dumping-places of metallurgical companies there lie about 2.8 million ton of various scrap vvith considerable content of iron and other non-ferrous metals. Slovene metallurgical industry »rpoduces« yearly about 1.14 million ton of various scrap. About 300.000 ton of scrap has potential possibility for recovery of metals; the rest of scrap is distributed into: 1,500 ton of various carbon scrap, 75,000 ton of scrap applicable as the foundry sand, about 740 000 ton of scrap vvhich can be applied in building industry, and about 25,000 ton of scrap from ferro-alloy production. Only ferro-ginous scrap could give about 75,0001 Fe substance Slovene ironvvorks. Acording to such conditions in Slovenia, Metallurgical Institute together vvith metallurgical and foundry industrv elaborated a complex research project vvhich vvill represent the basis for future systematic and coordinated investigations for optimal possibilites of exploitation of the scrap. 3AKAIOTEHHE B CTaTte paccMOTpeHO 3HaqeHHe Hcn0Ab30BaiiHa ceKyHAapiioro Cbipba npil npOH3BOACTBe MeTaAAOB C tomkh 3peHHa 3KOHOMHKII a TaKJKe h 6opb6bi npoTHB 3arpa3HeHHa oKpvJKaiomett cpeAU. 063op 06pa30Banna H copT ceKyHAapHbix hcto^hhkob bo BpeMa np0H3B0ACTBa, nepepa6oTKH H pacxoAa MeTaAAOB AaeT npeACTaBAemie Ha ochobhvio KAaCCHHiw-paHHOM npncTynAeHHio pemenna Bonpoca ceKyHAapHoro cbipba. toatko b Caobchhh aokht Ha oTBaAax MeTaAAyprmecKHX npeAnpii-9THH npH6A. 2,8 MHAA. T. pa3HbIX OTČPOCOB 6oAbIUHM COAepJKaHIlCM )KeAe3a h npoiHx HBeTHbix MeTaAAOB. ToAOBoe »np0H3B0ACTB0« cAOBeHCKOH MeTaAAyprHMecKOH npoMbmiAeHHocTH cocraBAaeT 1,14 mhaa. t. pa3Hbix OT5pocoB, »rro npeACTaBAaer: npiiSA. 300.000 t. ot- GpOCOB C nOTeHUHaAbHOH B03M02CH0CTbl0 HCn0Ab30BaHHa COAep>Ka-K>mnx b HHX MeTaAAOB; npHČA. 1.500 t. ot6pocob c coAepacaHHeM yrAepoAa; npn6A. 75.000 t. ot6opocob KOTopue 6bi mojkho 6mao ynoTpe6HTb AAa 4>opmoboKeAe30 motah 6bi AaTb caobchckhm MeTaAAypriwecKHM 3aBOAaM npn6A. 75.000 t. »eAe3a. CooTBeTCTBeHHO TaKOMy cocToaHiuo B Caobchhh, MeTaAAyprnyeCKHH iihcthtvt b AioSAHHe, BMecTe c Me-TaAAyprHiieCKOft H AHTeHHOH npOMbllUAeHHOCTbK) npHTOTOBHA KOM-mveKCHbiil npoeKT HCCAeAOBaHHa na oCHOsaHHH KOTOporo b TeMCHHH nocAeAyiomnx HecKOAbKiix AeT 6yAYT cHCTeMaTHiecKH h KoopAHHa-UHOHHO ncnoAHaTca HCCAeAOBaHHa AAa HanSoAee onTHMaAbHoii B03-MOJKHOCTH HCn0Ab30BaiIHa 3thx OTSpOCOB. Laboratorijske študije možnosti briketiranja samohodnega vložka za proizvodnjo FeSi 75 UDK: 669.15-198:669.782 ASM/SLA: B16d, ADr30 Janez Wohinz Neizkoriščeno odpadno vrsto kremenovega peska velikosti 5 do 15 mm želimo uporabiti kot glavno sestavino izdelanih samohodnih briketov. Opisan je samo način briketiranja samohodnega vložka, kjer vsebujejo briketi poleg kremenovega peska še reducent in potrebno količino škaje. Poskuse briketiranja smo naredili na laboratorijski preši. Analizirane so mehanske trdnosti zelenih in utrjenih briketov in določene termostabilne lastnosti briketov, dobljenih v posameznih poskusih. Pozitivna rešitev problema briketiranja teh, do sedaj neuporabljenih vrst kremenovega peska, bo izboljšala produktivnost, rešila problem izkoriščanja zavržene surovinske baze, dala vložke enakomerne velikosti in kemične sestave, poenostavila obratovanje in pripomogla k večji storilnosti. I. UVOD IN OSNOVE BRIKETIRANJA Tovarna dušika Ruše uporablja za izdelavo FeSi 75 % zlitine poleg ostalih kot glavno surovino kremenov pesek iz Puconcev, velikosti zrn nad 20 mm. Vrsta 5 do 15 mm je odpadna surovina, ki je ne morejo uporabljati niti metalurgi niti gradbeniki. Ker je ta vrsta kremenovega peska tako po kemični sestavi kot po fizikalnih lastnostih enaka bolj grobim vrstam in ne vsebuje nikakih škodljivih primesi (gline), sta TDR kot tudi peskokop v Puconcih zelo zavzeta koristno uporabljati tudi ta, do sedaj zavržen pesek, v metalurške namene. Prvotna raziskava je imela namen ugotoviti najboljši način in pogoje izdelovanja dovolj trdnih briketov, ki naj bi jih stiskali samo iz kremenovega peska na pod 5 mm zdrobljene odpadne vrste 5 do 15 mm in z dodatkom ustreznega veziva. Izdelane brikete bi kot dovolj trden aglomeriran vložek enake sestave in velikosti šaržirali v elek-tropeč in na ta način porabili zaloge še neizkoriščene surovine.1 Izdelani poskusi so dokazali, da se iz samega kremenovega peska in dodanih različnih veziv ne dajo izdelati termostabilni briketi. Njihovih mehanskih trdnosti ne moremo izboljšati niti s povečanimi količinami dodanih veziv niti z močnejšimi pritiski stiskanja. Te ugotovitve so nas napotile k drugačni metodi raziskave. Poleg kremenovega peska se pri proizvodnji FeSi zlitine uporabljata še dve surovini, in sicer redukcijsko sredstvo in dodatek železove surovine. Ce ti dve surovini, zmleti na enako velikost zrn, kot jo ima kremenov pesek, pomešamo z njim, lahko ob dodatku ustreznega veziva in vode izdelamo samohodne brikete. Pri pravilni izbiri veziva in pri optimalnem pritisku prešanja dobimo zelene brikete, ki jim v fazi utrjevanja (300° C) močno izboljšamo mehanske trdnosti. Take brikete bi v elektropeči pri nizkih temperaturah spajalo vezivo, pri višjih temperaturah (nad 1000° Celzija) pa bi dodano redukcijsko sredstvo z naknadno tvorjenim koksnim skeletom dajalo brike-tom tako visoke trdnosti, da bi vzdržali vse faze segrevanja do taljenja in termokemičnih pretvorb v FeSi zlitino. Osnove briketiranja in mehanizmi vezave Pod pojmom briketiranja ali vezave briketov razumemo strjevanje oziroma zgoščevanje razsute snovi v ustreznem modelu s pomočjo stiskanja2'3. Stisnjena snov je mešanica različno velikih delcev, ki jih pri briketiranju spremenimo v želeno novo obliko. Če zdrobljeno snov, ki jo sestavljajo zrna, velikosti npr. od 0 do 5 mm, spravimo v oblikovano formo in jih stisnemo, zmanjšamo s tem volumen te snovi toliko, kolikor potisnemo bat v model. Volumen med delci prisotnih por, ki predstavljajo prazen prostor, postaja vse manjši, dokler postopoma iz njih ne odstranimo vsega zraka. S komprimiranjem delcev je gostota pre-šanca vedno večja. Površine posameznih zrn se pri stiskanju čedalje bolj zbližujejo in postanejo na koncu tako stisnjene, da začno med delci delovati vezivne sile. Poznamo dve vrsti vezivnih sil, ki delujejo v briketih: 1. molekularne sile, ki izhajajo iz površine zrn in jim pravimo tudi Van der Waalsove sile ali zaostale valenčne sile; 2. lepilne ali vezivne sile, ki jih ustvarijo filmi veziva. Tvorjena tanka lepilna površina obda zrna in drži skupaj stisnjene delce. V prvem primeru govorimo o briketiranju brez dodatka, v drugem pa o briketiranju z dodatkom veziva. Pri prvem načinu briketiranja so zrna med seboj speta s privlačnimi silami, pri drugem načinu pa se zrna med seboj zlepijo. Iz tega sledi, da potrebujemo pri briketiranju brez dodatka ve- živa precej višje pritiske na stiskalnici ■— najmanj 600 kp/cm2, medtem ko zadostujejo pri bri-ketiranju z dodatkom veziv že pritiski od 150 do 300 kp/cm2. Med procesom stiskanja nastopajo v notranjosti briketov zaradi različnih pogojev in sil stiskanja različni pritiski. Ce stiskamo neko snov primerne trdote v cilindričnem modelu pri različnih pritiskih, potekajo notranje sile v bri-ketu tako, kot jih kaže slika 1. Krivulje enakih pritiskov imenujemo izobare. Pri spremembi zunanjih pritiskov nastopi vedno v briketu drugačna razporeditev notranjih pritiskov. Najvišje vrednosti so v bližini kontaktnih mest bata, ki pritiska na briket in mu veča gostoto. Matematični odnos med pritiskom stiskanja in zgoščevanjem prikazuje spodnja enačba: tri uporabljene surovine smo predhodno zdrobili na velikost zrn od 0 do 5 mm. Konstantna stehio-metrična zmes vseh treh surovin nam je služila kot vložek za briketiranje. Poleg teh treh surovin smo dodajali pred briketiranjem v zmes še ustrezno vezivo (do 4 ut. %) na potrebno količino vode (6ut. %).4 V tabeli 1 navajamo granulacijske sestave uporabljenih surovin. Tabela 1: Granulacijske analize kremenovega peska, redukcijskih sredstev in škaje Klasa Kremenov pesek Črni premog Petrolkoks* Škaja mm Utežni odstotek + 3 — 5 18,7 12,3 7,1 11,8 + 1 — 3 41,2 28,6 23,6 22,8 + 0,5 — 1 13,1 14,1 16,4 12,9 + 0,2 — 0,5 13,6 19,2 23,3 20,8 + 0,1 — 0,2 5,1 7,7 10,0 11,9 + 0,063 -0,1 3,2 5,4 7,0 7,6 + 0,040 — 0,063 1,7 3,3 5,0 4,1 — 0,040 3,4 9,4 7,6 8,1 Skupaj 100,0 100,0 100,0 100,0 336 kp/cm2 671 kp/cnf 2040kp/cm2 2 040 kp/cm2 Slika 1 Potek izobar v briketih stisnjenih pod različnimi pritiski Fig. 1 Isobars in the briquettes pressed at various pressures. V log p = C~ + K kar pomeni: p = pritisk stiskanja V = volumen snovi pred stiskanjem V, = volumen briketa brez por po stiskanju C, K - konstanti, odvisni od snovi briketiranja Posledica stiskanja je naraščanje trdnosti v briketu. Ta narašča z večanjem zgoščevanja, oziroma z večanjem pritiska. Trdnosti v briketu določamo z meritvami na pritisk, na upogib, na obrabno odpornost in na pad. II. SUROVINE IN NAČIN RAZISKOVANJA 1. Uporabljene surovine pri briketiranju Osnovne surovine, ki smo jih uporabljali v poskusih briketiranja, so bile odpadna vrsta kremenovega peska Puconci, črni premog kot redukcijsko sredstvo in škaja kot železova surovina. Vse * S petrolkoksom so izdelani samo informativno primerjalni poskusi. Iz granulacijskih analiz vidimo, da je v vseh uporabljenih surovinah količinsko največ vrst + 1 do — 3 mm. Posebno velika količina te vrste v kre-menovem pesku ni kvarila mehanskih lastnosti pozneje izdelanih briketov. Trdnosti briketov, ki so bili izdelani iz finejših vrst kremenovega peska, npr. od 0 do 3 mm, ali pa ob povečanem dodatku vrste 0 do 0,3 mm so bile precej slabše od tistih, v katerih so bila zrna do 5 mm in so briketi pokali po osnovnicam vzporednih ploskvah. Kemične analize redukcijskih surovin in škaje so prikazane v tabelah 2 in 3. Uporabljeno redukcijsko surovino — črni premog — smo dodajali zdrobljeno v zmes kar v prirodni obliki, brez predhodnega koksanja.5 S tem smo proces skrajšali za eno fazo. Kljub višji vsebnosti pepela v premogu (12,14 %), kot pa ga vsebuje petrolkoks (0,31 %), niso zato na 1000° C žgani briketi kazali nič slabših fizikalnih lastnosti. Ker je cena črnega premoga nižja od cene petrolkoksa, smo večino poskusov opravili samo s črnim premogom. Razen škaje bi lahko uporabljali tudi staro železo ali pa kakšno visokoprocentno železovo rudo, ki vsebuje nizek procent fosforja in žvepla. Pri izbiri te surovine moramo biti zelo previdni, ker prehajajo vse prisotne nečistoče v končni produkt. Poleg prej omenjenih surovin spadajo pri proizvodnji samohodnih briketov med dodatke tudi uporabljena in dodana veziva. V informativnih poskusih stiskanja samohodnih briketov smo upo- Tabela 2: Kemične analize redukcijskih surovin Redukcijske surovine Vlaga Hlapne Pepel Cfix snovi Si02 A1,0, Fe^Oj CaO MgO P205 S03 % Petrol koks Črni premog 0,58 10,86 0,31 88,25 2,38 32,76 12,14 52,72 45,26 6,45 21,75 6,66 5,32 1,21 — 12,17 12,89 57,08 5,82 1,74 0,57 8,64 Tabela 3: Kemična analiza škaje Železova Fe0 FeA Fe»i Mn0 surovina ---- škaja PA, SiO, AI2Oj CaO MgO % 56,75 40,84 72,70 0,54 0,13 0,44 0,11 0,11 0,04 rabljali naslednja veziva: dekstrin, vodno steklo, sulfitgo lužino pinotan, keradur in melaso. Od naštetih veziv smo končno kot najbolj uporabni in ustrezni izbrali dve vezivi — pinotan in vodno steklo. Ostalih omenjenih veziv ne smemo prezreti, vendar ne pridejo v poštev zaradi neustrezne kemične sestave oziroma previsoke cene. Sulfitna lužina je odpadni produkt pri proizvodnji sulfitne celuloze, posušeni lignosulfonati na bazi sulfitne lužnice s sladkorjem so pa pino-tani. Oba produkta izdeluje tovarna celuloze v Medvodah. Vodno steklo ali natrijev silikat nastaja pri taljenju kremena s sodo. Natrijev silikat se tali pri 1088° C in je zelo lahko topen v vodi. Uporabljali smo 36 % Na2Si03 z gostoto 1,34 g/cm3. 2. Opis eksperimentalnega dela in uporabljenih poskusnih naprav Iz osnovnih surovin pripravljene zmletke smo v konstantnem utežnem razmerju 66,0 % kremenovega peska : 21,4 % črnega premoga : 12,6 % škaje zmešali v homogeno zmes. V to smo dodajali različne količine prej naštetih veziv in optimalno količino vode. Tako pripravljeno mešanico potrebnih komponent smo v enakih, predhodno stehtanih količinah stresali v model in pri enakih pritiskih dobili brikete enakih višin 45 mm in enakih premerov 50 mm. Brikete smo stiskali z ročno hidravlično laboratorijsko prešo, na kateri lahko dosežemo pritiske od 0 do 500 atm. Vse poskuse briketiranja smo izvršili s hladnim vložkom in v istem modelu premera 50 mm. Brikete smo stiskali pri različnih pritiskih od 50 do 300 atm, vendar največkrat pri pritiskih med 200 do 300 atm. Izdelanim briketom, bodisi zelenim, utrjenim ali žganim, smo izmerili mehanske trdnosti na Amslerjevi 30-tonski stiskalnici, ki jo lahko poljubno priredimo za meritve nizkih, srednjih in visokih pritiskov. Na dobljene rezultate meritev mehanskih trdnosti briketov vplivajo poleg ostalih faktorjev (granulacija, vlaga, vezivo itd.) tudi hitrost stiskanja, ki se lahko spreminja od v = l,8kp/cm2.s do 20 kp/cm2. s. Poskusi so pokazali, da pod enakimi pogoji izdelani briketi kažejo različne mehanske trdnosti, odvisno od hitrosti stiskanja pri merjenju. Tako kažejo briketi pri zelo počasnem stiskanju v = 0,125 do 0,5 kp/cm2 trdnosti med 32,8 do 33,1 kp/cm2, medtem ko enaki briketi pri zelo hitrem stiskanju v = 3 do 20 kp/cm2. s kažejo navidezno največje mehanske trdnosti do 39,27 kp/cm2. Briketi, stisnjeni pri počasnem merjenju, samo razpokajo, medtem ko oni, ki jih hitro stisnemo takoj, razpadejo v drobne komade. Ker za tak material, kakršnega predstavljajo samohodni briketi, pri stiskanju in preizkušanju mehanskih trdnosti ni znan standard, smo izbrali kot najprimernejšo brzino srednje hitro stiskanje, tj. 2,0 kp/cm2. s. Tega normativa smo se držali pri vseh naslednjih meritvah. Naslednja naprava, ki nam je služila za ugotavljanje termostabilnosti izdelanih in pri višjih temperaturah žganih samohodnih briketov, je bila uporovna grafitna peč. Izdelan briket lahko v njej žgemo pri različnih temperaturah do 1750° C, s pritiski, ki jih lahko spreminjamo od 0 do 2 kp/cm2. Manjša krčenja registrira kazalo na uri, večja pa imajo za posledico porušitev (razpad briketa). S poskusi v uporovni peči smo dokazali, da pravilno izdelani samohodni briketi vzdržijo pritiske, ki so večji, kot jih bodo morali vzdržati v nizko jaškati peči, preden se bodo stalili. III. REZULTATI RAZISKAV 1. Rezultati serije I. — zeleni briketi Kot dobre in v praksi uporabne zelene brikete lahko upoštevamo take, ki pri optimalnem stiskanju postanejo toliko trdni, da v fazi izpadanja iz modela ne pokajo, oziroma razpadajo. Če kažejo laboratorijsko izdelani zeleni briketi tako zadovoljive trdnosti, potem lahko pričakujemo, da bodo tudi v industrijski praksi zeleni briketi vzdržali Tabela 4: Mehanske trdnosti različnih samohodnih zelenih briketov Sestava ut. % 66 % krem. peska 21,4 % č. premoga 12,6 % škaje Dodano vezivo ut. % Stisnjeni pri atm Trdnosti zelenih briketov kp/cmz Opomba Vodno steklo 200 2,85 1 % 250 3,75 300 3,95 200 3,27 2 o/o 250 4,33 300 — 200 3,4 3 % 250 4,1 300 4,26 50 0,468 pinotan 100 0,714 3 % 200 1,53 300 2,29 50 1,53 4 % 100 2,80 200 4,80 300 6,60 Vsi briketi izdelani iz vrste 0—5 mm padce s preše na transportni trak. Z naknadnim potrebnim segrevanjem lahko trdnosti zelenih briketov precej povečamo. Za primerjavo mehanskih trdnosti zelenih briketov, izdelanih iz dveh različnih veziv — vodno steklo in pinotan — ob standardni sestavi ostalih surovin, smo izdelali pri različnih pritiskih stiskanja serijo briketov in jim takoj po stiskanju izmerili mehanske trdnosti. Rezultate podajamo v tabeli 4. Poskusi kažejo, da trdnosti zelenih briketov naraščajo z večanjem dodanega veziva kot tudi z višanjem pritiskov stiskanja do faze, ko zmanjšamo volumen por na minimum. Ko dosežejo notranji pritiski maksimum, se mehanske trdnosti slabšajo in zeleni briketi začno pokati. Potreben je optimalen pritisk, da se zeleni briketi zaradi nizkih mehanskih trdnosti pri nadaljnih fazah dela preveč ne drobijo. V našem primeru, ko velikosti briketov nismo spreminjali, menimo, da je ta med 200 atm do 300 atm. 2. Rezultati serije II — pri 120° C sušeni briketi V seriji II so opisani poskusi utrjevanja zelenih briketov pri temperaturi 120° C in iskanja optimalno potrebnega časa za dosego čim boljših mehanskih trdnosti. Izbrana temperatura 120° C naj bi pripomogla samo toliko, da bi iz zelenih briketov izhlapela voda, ki v primeru najmanjšega pri- tiska močno zmanjšuje trdnosti zelenih briketov. Pričakovali smo, da se bodo mehanske trdnosti z nižanjem vlage občutno izboljšale, česar pa praksa ni potrdila. Posebno to velja za kratke čase sušenja, npr. 10 min, 30 min. Zadovoljive mehanske trdnosti dosežemo šele po 2 urah (19,12 kp/cm2), maksimalne pa po 24 urah (36,1—38,2 kp/cm2). Rezultate prikazujemo v tabeli 5. Slika 2 Mehanske trdnosti samohodnih briketov sušenih pri 120" C v odvisnosti od časa Fig. 2 Mechanical properties of self fluxing briquettes dried at 120" C depending on tirne. Tabela 5: Mehanske trdnosti pri 1200 C sušenih samohodnih briketih Sestava ut. °/o Rriketi stisnjeni pri atm Cas sušenja pri 120° C Trdnosti sušenih briketov kp/om! Opomba 200 250 10 min 2,6 2,75 66 % krem. peska 200 250 30 min 2,70 3,16 21,4 % č. premoga 12,6 % 200 250 60 min 5,25 5,70 Vsi briketi izdelani iz vrste 0—5 mm škaje + 3 % vod. st. 200 250 120 min 17,9 19,12 200 250 24 ur 36.1 38.2 Iz tabele 5, še bolje pa iz slike 2 vidimo, da mehanske trdnosti sušenih briketov na 120° C v časovnem intervalu od 10 do 60 min. narastejo malenkostno. V začetku poteka proces samo na površini in se briket zelo počasi suši proti notranjosti. Kdaj doseže briket pri tej temperaturi minimalno možno vlago, nismo zasledovali, ker je temperatura 120° C očitno za utrjevanje briketov prenizka. Praktično jih ne bi mogli pri tej temperaturi osušiti in utrditi na nobenem, še tako počasi premikajočem se traku. 3. Rezultati serije III — pri 300° C utrjeni briketi Z namenom, da pospešimo naraščanje trdnosti samohodnih briketov, smo v naslednji seriji izbrali za sušenje in utrjevanje višjo temperaturo. Pri temperaturi 300° C izhlapi iz briketa hitreje vsa voda in žveplo. Premog v briketu še nič ne menja svoje sestave glede na hlapnost v njem prisotnih ogljikovodikov in ostalih katranskih olj. Hitreje se v briketih spremenijo le mehanske lastnosti in ti postanejo pri tej temperaturi že dovolj trdni in sposobni nadaljnih mehanskih postopkov. Rezultate mehanskih trdnosti briketov, utrjenih pri 300° C in izdelanih z dodatkom dveh različnih veziv, tj. vodno steklo in pinotan, prikazujemo v tabelah 6 in 7. Rezultate v tabelah 6 in 7 prikazujemo grafično v sliki 3. Vse štiri krivulje smo prikazali v eni sliki zato, da nazorno prikažemo razliko med briketi, vezanimi z vodnim steklom, oziroma pinota-nom. Trdnosti briketov, izdelanih z dodatkom vodnega stekla, z daljšanjem utrjevanja naraščajo, medtem ko trdnosti briketov z dodatkom pinotana dosežejo najboljše trdnosti že po 30 minutah, nakar se začno manjšati. Podoben potek krivulje opazimo tudi pri briketih, izdelanih z 2 % ali 4 % dodatkom pinotana. Iz tega zaključujemo, da je čas utrjevanja 30 min. za brikete s pinotanom maksimalen, ker po dajšem času pri tej temperaturi ta že delno zgori, pri čemer se začno manjšati briketom mehanske trdnosti. Tabela 6: Mehanske trdnosti pri 300° C utrjenihbriketov — vezivo vodno steklo Sestava ut. % Briketi stisnjeni pri atm Cas utrjevanja mdn Trdnosti utrjenih briketov kp/cm2 200 250 10 5,6 7,4 66 % krem. p. 21,4% č.prem. 200 250 30 32,6 38,9 12,6 % škaje + 3 % vod. st. 200 250 60 42,7 45,5 200 250 120 60,8 62,7 Opombe Vsi briketi izdelani iz vrste 0—5 mm Tabela 7: Mehanske trdnosti pri 300° C utrjenihbriketov — vezivo pinotan Sestava ut. % Vezivo pinotan ut. % Briketi stisnjeni pri atm Cas utrjevanja min Trdnost utrjenih briketov kp/cm2 2 200 250 10 9,07 7,29 2 200 250 30 46,65 46,70 2 200 250 300 60 37,70 40,6 35,5 66 % krem. p. 21,4% č. prem. 12,6 % škaje 3 200 250 10 8,97 12,75 3 200 250 30 61,1 68,8 3 200 250 60 62,47 49,52 4 200 250 10 15,5 23,2 4 200 250 30 86,7 95,5 4 200 250 60 73,3 80,6 Slika 3 Trdnosti utrjenih briketov pri 300" C odvisne od veziva in časa utrjevanja Fig. 3 Strengths of Consolidated briquettes at 300® C depending on the binding agent and tirne of consolidation. 4. Rezultati serije IV — poskusi termostabilnosti Poleg trdnosti, ki jo zeleni briketi morajo imeti v trenutku, ko padajo iz preše na transportni trak, in tiste, ki jo zahtevamo od utrjenih briketov, da se med prevozom in prekladanjem ne zdrobijo, je odločilna še mehanska trdnost, ki jo morajo imeti briketi zaradi pritiskov pod lastno obremenitvijo in visokimi temperaturami po šaržiranju v elektropeč. Ce teh trdnosti nimajo, pod pritiskom pri višjih temperaturah razpokajo in se zdrobijo v osnovne surovine finih granulacij, ki zaradi svoje prašne oblike zadušijo normalno delovanje peči. Koliko je briket trden in kako bo prenašal obremenitve, ki ga čakajo v elektropeči, nam pokažejo poskusi termostabilnosti, izdelani v uporovno grafitni peči v reduktivni atmosferi. Poskuse lahko delimo v tri serije: a) pri pritisku 0,63 kp/cm2 in temperaturah 680 in 1200° C, b) pri pritisku 1,00 kp/cm2 in temperaturah 800, 1000, 1200 in 1400° C, c) pri pritisku 2,00 kp/cm2 in temperaturah 1000, 1100, 1300 in 1500° C. a) V prvi seriji smo izdelali brikete z dodatkom različnih posameznih in kombiniranih veziv. Nižjo in višjo temperaturo smo izbrali zato, ker v peči nimamo možnosti istočasno spreminjati pritiska bata in temperature. V sliki 4 prikazujemo brikete po žganju. Od različnih vrst, izdelanih pod pogoji, kot so zgoraj označeni, in pri 680° C in 1200° C žganih briketov so ohranili po žganju najboljši videz in ustrezno trdnost briketi št. 22 (vod- A JV, Na,SiOj 200alm B J V. Na2SiO^ 250atm C 3'/. pinotan 200 atm ~ D 3 •/. pinotan 250 atm 60 Cas t min J Slika 4 Izgled briketov po žganju izdelanih z dodatkom različnih veziv Fig. 4 Appearance of briquettes after firing, using various binding agents. no steklo), 21 (keradur) in 23 (pinotan). Briketa 21A (keradur-dekstrin) in 18 (dekstrin) sta pod obtežitvijo na obeh temperaturah razpokala ali se sesula. Na osnovi teh poskusov smo izločili slaba veziva in se odločili, da v naslednjih poskusih uporabljamo samo pinotan. Briketi, izdelani z dodatkom vodnega stekla, niso bili problematični niti glede obtežitve niti temperature žganja. Vprašljivi so pa še danes, kar zadeva obnašanje hlapnega natrija in njegove vsebnosti v končnem produktu. b) V naslednji seriji smo ugotavljali termosta-bilne lastnosti minimalno utrjenih samohodnih briketov — 10 min. pri 300° C z dodatkom pinota-na (krivulja C sil. 3). Nižji pritisk stiskanja in minimalno trdnost utrjenih briketov smo izbrali namenoma zato, da smo poskus naredili v slabših pogojih. Pri različnih delovnih temperaturah (800, 1000, 1200, 1400° C) smo žgali brikete pod konstantnim pritiskom 1 kp/cm2. Vsi briketi so z rahlimi deformacijami prestali pritiske pri visokih temperaturah, vendar so nekoliko slabši kot oni, ki smo jih vezali z vodnim steklom. c) Samohodne brikete smo izdelali pod najboljšimi pogoji in jih vezali s 3 % dodatka pinotana. Izdelani zeleni in naknadno pri 300° C v času 30 minut utrjeni briketi, kažejo maksimalne mehanske trdnosti med 61,1—68,8 kp/cm2. Tako utrjene brikete smo pod maksimalnim pritiskom 2 kp/cm2 v uporovni grafitni peči žgali po 30 min. na različnih temperaturah, in to od 1000° C do 1500° C. Slika 5 prikazuje brikete po žganju. Vsi briketi so ostali celi in skoraj nespremenjeni. Rahlo deformacijo opazimo edino na robovih, ki so pri briketih vezanih s pinotanom, nekoliko bolj krušljivi kot oni, ki so vezani z vodnim steklom. Višina briketa se je pri maksimalni obtežitvi zmanjšala za okoli 5 do 6 %. IV. SKLEPI Z opisanimi opravljenimi poskusi lahko pov-vzamemo sklepe, ki so za izdelavo samohodnih briketov pri praktični proizvodnji bistveno važni: a) Za dobre in po mehanskih trdnostih dovolj trdne brikete morajo imeti osnovne surovine optimalno granulacijsko sestavo v mejah zrnatosti med 0 do 5 mm. Dodatek fine vrste znižuje brike-tom trdnost. b) Optimalna kvaliteta briketov je odvisna od pravilno izbrane vlage. Najboljše brikete dobimo pri okoli 6 % dodatku vode s trdnostjo 73,38 kp/ /cm2. Samo za 1 % povečana vlaga zmanjša istim briketom trdnost za več kot 50 %. c) Dimenzijam opisanih briketov ustreza optimalen pritisk med 250 in 300 atm. Pri briketih, izdelanih iz pravilne granulacijske sestave, krivulja mehanskih trdnosti počasi narašča, medtem ko pri finih vrstah že pri teh pritiskih pada. d) Zelenim briketom ne moremo dovolj povečati mehanskih trdnosti samo s sušenjem pri 120° Celzija, ampak jih je potrebno utrjevati vsaj 20 do 30 minut na temperaturi 300° C. Višja temperatura in daljši čas nista priporočljiva pri briketih iz pinotana, ker začneta odgorevati vezivo in premog. e) Od uspelih poskusov termostabilnosti je bil odvisen končni rezultat vsega dela. Od vseh uporabljenih veziv sta dala najboljše brikete vodno steklo in pinotan. Ti briketi so prenesli v uporovno grafitni peči maksimalne pritiske (2 kp/cm2) in najvišje temperature (1500° C). f) Izdelani poskusi in dobljeni parametri dajejo dovolj zadovoljivih rezultatov, na osnovi katerih bi lahko izdelali polindustrijsko večjo količino samohodnih briketov, ki bi služili za nadaljno metalurško izdelavo FeSi 75 % zlitine. Avtor se najlepše zahvaljuje Tovarni dušika Ruše in Skladu Borisa Kidriča, ki sta s finančno podporo omogočila izvedbo tega dela. Slika 5 Izgled briketov po žganju v uporovni peči pri različnih temperaturah (pinotan) Fig. 5 Appearance of briquettes after firing in electric resistance furnace at various temperatures (pinotane). Literatura 1. J. Wohinz: Poročilo Metalurškega inštituta v Ljubljani, 329, december 1974 2. H. Schubert, Aufbereitung fester mineralischer Rohstof-fe, VEB Deutsches Verlag fiir Grundstoffindustrie Leipzig 1972 3. K. Kegel/E. Rammler, Briketieren fiir Bergleute und Aufbereiter, Bergakademie Freiberg Fernstudium 1957 4. J. Neuhauser, Laboratorversuche zur Herstellung von Monomoller Briketts fiir hochprozentiges FeSi Neue Hiitte 13. Jg. Heft 6, 1968 5. P. Dillmann, Briketieren und Verkoken von Xylit. Frei-berger forsch. II. Reihe A 355, 1965 ZUSAMMENFASSUNG Eine aplikative Studie zur moglichen Anwendung des abfallenden Quarzsandes in der Kornung von 0 bis 5 mm zur Produktion von Briketten fiir die Erzeugung von 75 % Ferrosilizium ist gefertigt worden. Da das Brikettieren des reinen Quarzsandes keine positiven Ergebnisse gegeben hat, haben wir in vveiteren Versuchen mit selbstgehenden Briketten gute Erfolge erziehlt, so dass die Moglichkeit gegeben ist feste Brikette zu erzeugen, vvelche in der Produktion des Ferrosiliziums Anwendung finden konnten. Fiir gute und geniigend feste Brikette miissen die Grundrohstoffe eine optimale Granulationszusammen-setzung in den Grenzen von 0 bis 5 mm Kornung aufweisen. Ein zu grosser Anteil der feinen Fraktion des Ouarzsandes von 0 bis 0.3 mm erniedrigt erheblich die Festigkeit der Briketten. Die Oualitat der Briketten ist von der richtig ausge-vvahlter Feuchtigkeit und der zugegebenen Bindemittel abhangig. Die besten Brikette werden erzeugt bei eincm Zusatz von 5 bis 7% VVasser und 2 bis 5% Bindemittel. Wenn solchen Briketten der Wasseranteil nur um 1 % erhoht wird, fallt die Festigkeit um 50%. Ein erhohter Bindemittel-zusatz ist nicht schadlich, jedoch wcrden die Selbstkosten hoher. Den Briketten mit 45 mm Hohe und 50 mm Durchmesser entspricht ein optimaller Druck zwischen 250 und 300 atm. Bei den Briketten der richtigen Granulations und stehiometrischen Zusammensetzung der Rohstoffe — Ouarzsand, Steinkohle und Walzzunder — steigt langsam die Festigkeitskurve wahrend bei den Briketten aus feineren Fraktionen die Festigkeit schon bei diesen Driicken fallt. Den grunen Briketten kann die Festigkeit nur durch das Trocknen bei 120» C nicht genugend erhoht vverden, es ist erforderlich diese 20 bis 30 Minuten bei 250 bis 300° C zu verfestigen. Eine hohere Temperatur und liingere Zeit sind nicht empfehilbar bei den mit Pinotan gebundenen Briketten, da bei diesen Bedigungen das Bindenmittel und die Steinkohle schon zu brennen beginnen. Von den erfolg-reichen Versuchen der Thermostabilitat war das Ergebniss der ganzen Arbeit abhangig. Auf Grund der mannig-faltigen laboratorischen Versuche haben von den verwen-deten Bindemittel Pinotan und Wasserglas die besten Ergebnisse gegeben. Diese Briketten sind im Kohlen-griesswiderstandsofen den maximalen Driicken von 2 kg/cm2 und den hochsten Temperaturen von 1500° C gut \vider-standen. SUMMARY An applicative research was made in order to find the possibility of using waste quartz sand ground to frac-tion 0 to 5 mm for production of briquettes in manufactur-ing 75 % FeSi alloy. Since briquetting of quarz sand alone did not give positive results, further investigations were orientated towards self-fluxing briquettes vvhich gave sa-tisfactory results sho\ving the possibility for manufacturing strong briquettes which can be practically used in manufacturing the mentioned ferro-alloy. In order to obtain good and mechanically sufficient strong briquettes the basic raw materials must have optimal grain composition in the region between 0 and 5 mm. Too high amount of fine fraction of quartz sand between 0 and 0.3 mm considerably reduces the strength of briquettes. Optimal quality of briquettes depends on the correctly chosen moisture content and amount of binding agents. The best briquettes were obtained vvith 5 to 7 °/o addition of water and with 2 to 5 % of binding agent. If moisture in such briiiuettes is increased only for 1 % the strength is reduced for more than 50 %. Increased amount of binding agent is not harmful, only production costs are increased. Optimal pressure for briquettes 45 mm high and 50 mm m diameter was 250 to 300 atm. Curve of mechanical strength of briquettes made from the correct grain and stenchio-metric composition of raw materials — quartz sand, pit coal, and scale — slowly increases vvith the pressure while the curve for briquettes made of finer fractions turns at these pressures downwards. Strength of green briquettes cannot be increased sufficient^ only by drying at 120° C but they must be Consolidated at least 20 to 30 minutes at 250 to 300° C. Higher temperature and longer times are not recommendable for briquettes bound by pirotane since the binding agent and pit coal needed as the reducing agent start to combust. Successful thermostability tests represent final result of the research. Based on many laboratory expenments the best results were obtained by pinotane and water glass as binding agents. These briquettes sustained in the re-sistance graphite furnace maximal pressures 2kp/cm2 and the highest temperature 1500° C. 3AKAIOTEHHE AHaAH30M paGoTU AaH HTOr HccAeAOBaHufi bo3mohchocth npii-MeneHiia orxoAHoro KBapueBoro necKa H3MeAbieHHoro na BeAHHHHy 0—5 mm AAH np0H3B0ACTBa 6piiKeTOB npii npoAVKUHH 75 % FeSi cnAaBa. TaK KaK SpHKeTHpoBaHHe oahoto KBapueBoro necKa He AaAo noAojKHTeAbHbix pe3yAi>TaTOB, npHCTynHAH b nocAeAyiomHx HCCAeAOBaHHH k npHrOTOBAeHHIO CaMOTeix SpHKeTOB C KOTOpbIMH noAyMeHU xopomne pe3yAbTaTbi; 0Ka3aA0Cb mto sth GpHKeTbi npn-roAHbi aah np0H3B0ACTBa 75 % FeSi cnAaaa. Mto6m noAyMHTb 6pHKeTbi c xopomoH MexaHHHecKoft nponnocTH, HeoSxOAHMO KAy 0 ao 5 mm. CAHmKOM BbicoKoe coAepacaHne MeAKOH KAaccbi BeAHHHHbi 3epeH 0—0,3 mm cymecTBeHHO yMeHbmaeT npOMHOCTb GpHKCTOB. OnniMaAbHoe kaiectbo spukerob 3abhciit ot Bbi6paHHoro koah-necTBa BAarH h ot Ao6aBAeHHoro BH3ymero BemecTBa. CaMbie Ay*fliiHe SpHiceTbi noAyneHbi npn Ao6aBKe 5—7 % boam h 2—5 % BH3ymero BemecTBa. Ecah yBeAHHHTb coAepjKaHiie BOAbi to y 3Tiix SpiiKeTOB yMeHbuiHTCH npoHHOCTb SoAbiue MeM Ha 50 %. VBeAHHeHne coAep->KaHHH BH3ymero BemecrBa He BpeAHo, ho sto ybeahmhbaet pacxoAbi np0H3B0ACTBa. ephketam BbicoTbi 45 mm h AiiaMeTpa 50 mm OTBeKaAH b rpaHTHOft neMH na conpoTHBAeHne (Kohlen-griessvviederstandsofen) 2 kh/cm2, t. e. MaKCHMaAbHoe B03MO!KHoe AaBAeHHe h MaKCHMaAbnyio TeMnepaTypy 1500° U. Optimizacija predelave svinčevih poletin UDK: 669.431.6 ASM/SLA: Pb, B 16 b Peter SOUVENT, Bogdan ZALAR Laboratorijski in industrijski poskusi peletizi-ranja mešanic svinčevih poletin in piritnih ogorkov ter poskusi ponašanja teh peletov pri mehanskih in toplotnih obremenitvah so dali pozitivne rezultate. Članek podaja eksperimentalno tehnološke podatke ter predvidene ustrezne ekonomske proizvodne učinke. Opisuje tudi industrijske naprave, ki se bodo predvidoma izgradile v topilni-ških obratih rudnika Mežica. I. UVOD V obratih topilnice rudnika svinca in cinka v Mežici razpolagajo z relativno velikimi količinami medproduktov, ki se morajo zaradi precejšnjih vsebnosti še vrednih kovin vračati v ustrezne proizvodne procese. Kot se sedaj delno zbira že v starih, se bo tudi še z novimi filtrskimi napravami letno zbiralo približno 5400 ton svinčevih poletin. Zaradi visoke vsebnosti svinca se te vračajo v pra-žarno v predelavo na pražilnem traku. Izredno fina zrnatost poletin omejuje kapacitativne zmogljivosti proizvodnje sintrnega praženca. Zato je bil cilj opisanih raziskav najti najoptimalnejše tehnološke možnosti predelave in uporabe omenjenih razpoložljivih poletin in tudi drugih finozrnatih materialov. II. KVALITATIVNE LASTNOSTI SVINČEVIH POLETIN Zbirna mesta poletin obrata pražarne ostanejo tudi z izgraditvijo novega filtrskega sistema ista: iz vsipnih mešalnih, drobilnih in sejalnih mest se zbira poletina v 6-poljnem filtru (FA 6), oziroma 7-poljnem filtru (FA 7), iz pražilnih plinov pa se zbira v ciklonu (CA) in filtrskem sistemu tipa Lurgi (Fa). Poletine iz dimnih plinov visoke peči in bobnastih peči ter prostorskega odpraševanja bobnastih peči in rafinacijskih agregatov pa se bodo po novem sistemu vključevale v novi filter. Za določitev lastnosti teh novih poletin (NF) smo improvizirali vzorec iz ustreznih delov poletin, ki se usedajo v sedanjem topilniškem dimovodu in obstoječem 9-poljnem filtru (9 PF), kar precej Mag. Bogdan ZALAR, dipl. inž. metalurgije, samostojni raziskovalec na Metalurškem inštitutu v Ljubljani Peter SOUVENT, dipl. inž. metalurgije, vodja oddelka za razvoj metalurgije pri OZD Rudniki svinca in topilnice Mežica. ustreza realni sestavi bodočih novih poletin. Pregled nekaterih kvalitativnih lastnosti omenjenih poletin je podan v tabeli 1. Tabela 1: Pregled nekaterih kvalitativnih lastnosti svinčevih poletin CA FA FA6 FA7 NF Ut.del od letne količine (%) 8,0 24,0 2,0 1,0 65,0 Zrnatost (%) — nad 1,0 mm 5,2 — _ _ 2,1 — 0,075 do 1,0 mm 36,8 32,8 13,8 21,6 58,7 — pod 0,075 mm 58,0 67,2 86,2 78,4 39,1 Spec. teža (g/cm3) 6,02 5,97 6,02 6,22 4,39 Spec. površina (cm2/g) 460 13.000 do 20.000 ca. 5.200 ca. 2.600 5.000 do 10.000 Kemijske analize — Pb (%) 69,95 62,80 64,65 69,85 42,2 — Zn (%) 3,95 2,20 3,25 3,04 8,35 — Cu (%) — — 0,35 0,58 —. — Sb (%) 2,44 5,90 1,04 1,15 3,12 — As (%) 0,14 0.29 0,19 0,18 0,12 — Cd (%) 0,12 0,42 0,05 0,05 0,16 — S sulf. 20,54 15,60 23,60 19,30 23,10 Razen količine prisotnega svinca v poletinah imajo količine ostalih še prisotnih kovin manjši pomen. Ustrezni industrijski agregati za koncentracijo in ločitev tako svinca kot cinka ali drugih prisotnih kovin so za razpoložljive letne količine poletin neekonomični. Zato je racionalneje poletine vračati v proces sintrnega praženja, vendar ne v tako fino zrnati obliki, temveč v obliki manjših peletov. III. MOŽNOST VKLJUČITVE PIRITNIH OGORKOV V PREDELAVO SVINČEVIH POLETIN Tehnologija proizvodnje svinca v visoki peči zahteva v splošnem mizkotaljivo žlindro z relativno nizko specifično težo. Sestavo žlindre je potrebno spreminjati tudi z ozirom na sestavo vloženih svinčevih materialov. Ustrezno kvaliteto žlindre Tabela 2: Pregled nekaterih kvalitativnih lastnosti razpoložljivih piritnih ogorkov (Celje) Fizikalne lastnosti Kemijske analize % 1 Zrnatost (%) Fe...... 61,0 Cd..... — nad 1,0 mm...... .....31,4 Stot..... 1,0 Sb..... — 0,075 do 1,0 mm .... .....37,5 Cu..... 0,4 Ca..... — pod 0,075 mm..... .....31,1 Zn...... 0,7 Mg..... Spec. teža (g/cm3)..... .....4,24 As...... 0,2 Al..... Spec. površina (cm2/g) . . . . . . . ca. 2.200 Pb...... 0,1 SiO...... 0,002 0,05 0,5 0,2 0,4 5,1 dosežemo z dodatki talil, med katerimi se v Mežici sedaj uporablja tudi blagajska žlindra s ca. 23 % Si02, ca. 52 % Fe in ca. 3,5 % Mn. Namesto te bi kot talilo s Fe-substanco lahko uporabljali cenejše piritne ogorke pod pogojem, da bi bili v obliki granuliranih delcev, t. j. v obliki peletov. Pregled kvalitativnih lastnosti razpoložljivih pirit-nih ogorkov je podan v tabeli 2. Najracionalnejša bi bila varianta ustreznega dodatka piritnih ogorkov k svinčevim poletinam. Izdelane pelete iz takšne mešanice bi dodajali vsipu za sintrno praženje, s čimer bi lahko vsaj delno dobili tudi t. i. samohodni praženec za vsip v visoko peč. V okviru laboratorijskih in industrijskih raziskav smo zato delali poskuse optimalne predelave svinčevih poletin tudi z dodajanjem piritnih ogorkov. IV. REZULTATI LABORATORIJSKIH POSKUSOV PREDELAVE Osnovne lastnosti, ki jih tehnologija predelave od izdelanih peletov iz svinčevih poletin zahteva, sta vzdržljivost proti mehanskim obremenitvam transporta do mešalca in obremenitvam pri mešanju z ostalim vsipom ter vzdržljivost proti temperaturnim udarcem pri vsipanju na vroči sloj posteljice pražilnega traku. Granulacijske poskuse smo delali na laboratorijskem peletizacijsikem krožniku (premer = = 600 mm), utrjevanje na zraku na prostem pokritem prostoru, poskuse temperaturnega utrjevanja in poskuse odpornosti peletov pri izotermnih temperaturnih obremenitvah v uporovni retortni pečici. Poskusna mešanica svinčevih poletin je bila sestavljena iz 69 °/o poletine FA, 21 % ciklon-ske poletine CA, 7 °/o poletine FA7 in 3 % poletine FA6. Improvizirano sestavljeno novo poleti-no NF nismo upoštevali; je pa po kvalitativnih lastnostih zelo blizu kvaliteti izbrane poskusne mešanice. 1. Izbira veziva za peletizacijo Za poskusna veziva smo izbrali bentonit, keradur, bentonit z apnom in samo apno. Poskuse za izbiro veziva smo delali le z mešanico svinčevih poletin, ker je za piritne ogorke že znano najopti-malnejše vezivo bentonit. Rezultati trdnostnih lastnosti, ki so osnovno merilo za ustrezno kvaliteto veziva, so vidni iz slike 1. 12 VEZIVO o - 7 % bentonit a - 7 % keradur + - 7% bent.+2°/,apna x - 2% apna v - 4 % apna zeleni peleti Na zraku sušeni peleti žgani pet 15 mini900° Slika 1 Vpliv različnh veziv Ina trdnostne lastnosti peletov iz mešanice svinčevih poletin (69 % FA + 21 % CA + 7 % FA7 + 3 °/o FA6) Fig. 1 Influence of various binding agents on mechanical pro-perties of pellets made of mixture of lead flue dusts (69 % FA + 21 % CA +7 % FA7 + 3 % FA6). Samo apno daje kot vezilno sredstvo zadovoljive trdnostne lastnosti tako zelenim kot na zraku sušenim peletom, vezivi bentonit in keradur pa pri takšnih peletih nista zadovoljivi. Obratno je pri toplotnem utrjevanju zelenih peletov, pri katerem apno znižuje trdnosti, relativno precej pa se zviša pri povišanih temperaturah trdnost peletov, izdelanih z bentonitom ali keradurjem. Ker so za industrijsko predelavo bistveno važne trdnostne lastnosti zelenih in na zraku sušenih peletov, domnevamo, da od preiskovanih veziv za peletizacijo svinčevih poletin najbolje ustreza apno. 2. Trdnostne lastnosti raznih vrst peletov Za te preiskave smo izdelali pelete z vezivoma bentonit in apno, ki najbolje ustrezata posameznim komponentam mešanic. Preiskovane mešanice poletin in piritnih ogorkov so bile naslednje: a) 100 °/o mešanice svinčevih poletin b) 66,6 % mešanice svinčevih poletin + 33,4 % piritnih ogorkov c) 50,0 % mešanice svinčevih poletin + 50,0 % piritnih ogorkov d) 33,3 % mešanice svinčevih poletin + 66,7 % piritnih ogorkov Dobljene trdnostne lastnosti peletov, izdelanih iz omenjenih mešanic, podajamo na slikah 2 in 3. Peleti iz same svinčeve poletine imajo relativno najboljše trdnostne lastnosti, ki se praviloma zmanjšujejo s količino dodanih piritnih ogorkov. Slednje so za zelene in zračno sušene pelete z ben-tonitom prenizke in menimo, da je tudi za obravnavane mešanice apno najbolj ustrezno vezivo. Preiskovane mešanice svinčevih koncentratov, svinčevih poletin in piritnih ogorkov so bile naslednje: a) 80 % svinčevih koncentratov + 20 % mešanice svinčevih poletin Slika 2 Vpliv različnih mešanic svinčevih poletin in piritnih ogorkov na trdnostne lastnosti peletov — vezivo bentonit (1 °/o) Fig. 2 Influence of various mixtures of lead flue dusts and pyrite cinder on mechanical properties of pellets — bindlng agent was bentonite (1 °/o). Slika 3 Vpliv različnih mešanic svinčevih poletin in piritnih ogorkov na trdnostne lastnosti peletov — vezivo apno (2°/o) Fig. 3 Influence of various mixtures of lead flue dusts and pyrite cinder on mechanical properties of pellets — binding agent was lime (2 %). zeleni peleti žgani pel. 15min; 900° Na zraku sušeni peleti Slika 4 Trdnostne lastnosti peletov iz mešanice svinčevih koncentratov, svinčevih poletin in piritnih ogorkov — vezivo apno (2%) Fig. 4 Mechanical properties of pellets from the mixture of lead concentrates, lead flue dusts and pyrite cinder — binding agent was lime (2 °/o). b) 20 % svinčevih koncentratov + 80 % mešanice svinčevih poletin c) 60 % svinčevih koncentratov + 20 % mešanice svinčevih poletin + 20 % piritnih ogorkov d) 20 % svinčevih koncentratov + 40 % mešanice svinčevih poletin + 40 % piritnih ogorkov. Iz rezultatov na sliki 4 je tudi v tem primeru opaziti znižanje trdnostnih lastnosti s povečevanjem dodajanja piritnih ogorkov. Zeleni in na zraku sušeni peleti iz svinčevih koncentratov in manjših dodatkov svinčevih poletin še zadržijo relativno zadostne trdnosti. Na splošno so poskusi potrdili možnost dodajanja surovih svinčevih koncentratov. Preiskave vzdržljivosti peletov na pad (maksimalna višina padca peleta preden razpade) so potrdile pri vseh preiskovanih mešanicah približno dvakrat do trikrat večjo odpornost peletov, izdelanih z apnom. 3. Trdnostne lastnosti pri višjih temperaturah Na osnovi številnih poskusov podajamo v tabeli 3 povprečne rezultate trdnosti izotermno žganih peletov. Podatki veljajo za pelete, izdelane iz najznačilnejših preiskovanih mešanic z apnom (2 °/o) kot vezilnim sredstvom. Tabela 3: Trdnosti izotermno žganih peletov; čas 15 minut Trdnosti (kp/pelet) pri Mešanica Utežno temperaturah razmerje --------- 500" C 700° C 8O03 C 900° C Pb — poletina 1 Pb — poletina 0,5 Pir. ogorki ' 0,5 Pb — konc. 0,2 Pb — polet. 0,4 Pir. ogorki 0,4 3,18 5,38 5,6 3,9 0,25 0,25 0,29 0,27 1,24 1,26 1,86 1,71 Trdnostne lastnosti peletov tudi pri višjih temperaturah ponovno dokazujejo negativni vpliv dodajanja piritnih ogorkov. Praviloma peletom z vezivom apna pri višjih temperaturah trdnost pada. Vendar pri obremenitvah na toplotni udar vse vrste peletov ohranijo obliko in ne razpadejo, čeprav je na površinah možno opaziti manjše razpoke in pri višjih temperaturah prve začetke nataljevanja. V. REZULTATI INDUSTRIJSKIH POSKUSOV PREDELAVE Na osnovi rezultatov laboratorijskih poskusov smo za izdelavo peletov na industrijskih napravah izbrali vezivno apno (2 do 3 %). Za poskusne mešanice smo izbrali naslednje: a) 100 % mešanice svinčeve poletine b) 75,7 % mešanice svinčeve poletine + 24,3 % piritnih ogorkov c) 58,8 % mešanice svinčeve poletine + 41,2 % piritnih ogorkov Mešanica svinčeve poletine (70 % poletine FA, 20 °/6 ciklonske poletine CA in 10 % poletine 9 PF) je podobna uporabljeni mešanici pri laboratorijskih poskusih kakor tudi kvaliteti bodočih novih poletin (NF). 1. Uporabljene industrijske naprave Granuliranje poskusnih mešanic smo delali na industrijskem krožniku premera 2.800 mm, površine 6,15 m2, z nagibom 55° in 10 obr./min. v Cinkarni. Mešalec za predpripravo mešanice smo improvizirali z običajnim betonskim mešalcem. Zeleni peleti iz krožnika so preko žleba z ustreznim naklonom drseli v posebej prirejene zbirne kesone. Te smo z viličarji transportirali v pokrit prostor, kjer smo zelene pelete nasipali v približno 20 cm visoke plasti. Temperatura v tem prostoru je bila za okoli 12°C višja od zunanje (okoli 8°C). Za poskuse ponašanja teh peletov pri praženju smo uporabili industrijske sintrne pražilne naprave v topilniških obratih rudnika Mežica. 2. Lastnosti industrijsko izdelanih peletov V splošnem je znano, da so trdnostne lastnosti industrijsko izdelanih peletov višje od peletov, izdelanih na laboratorijskih napravah. 25 20 •2} -S 75 o. N £ -S 70 O. <0 o I5 Na zraku sušeni peleti Slika 5 Trdnosti industrijsko izdelanih peletov iz mešanice svinčevih poletin in piritnih ogorkov — vezivo apno (2,5—3,0 °/o) Kg. 5 Mechanical propertles of industrially made pellets from mixture of lead flue dusts and pyrite cinder — binding agent was lime (2.5 to 3 %). / / / / / / s / 0/ / / / S „*y N?/ 4- / / / / / ^^— < Y „-h 53,5 % pol. +412 % pir og. zeleni peleti 5 dni temperaturah nad 900° C se opaža krčenje peleta, pri 1100° C se pojavljajo natalitve površine in se pri nadaljnjem poviševanju začenja nataljevanje celotnega peleta. Vsebnost Fe v peletih, izdelanih iz mešanic, omenjenih na začetku poglavja v, pod b) in c) je v mejah od 15,2—17,2%, Si02 od 1,2—2,0% in vsebnost CaO od 3,5—4,4 %. 3. Ponašanje peletov na industrijski pražilni napravi Vse mehanske obremenitve transporta in pre-sipavanja pri obstoječih industrijskih pražilnih napravah so peleti vzdržali, kakor tudi mešanje v mešalcu tipa Eirich skupno z ostalimi vsipnimi materiali (približno 41 % koncentrata, 12 % peletov, 45 % povratka in 2 % žlindre). Pri izsipavanju iz mešalca v bunker nad sintr-nim trakom je zaradi precejšnje višinske razlike nastopalo delno razmešanje — peleti so se nabirali predvsem ob zunanji steni bunkerja. Ta pojav pa zaradi izhajanja materiala iz cele površine dna bunkerja ni vplival na enakomernost vsipanja mešanice na trak. Vizuelna kontrola vzdržnosti peletov na toplotni udar pri vsipavanju na že razžar-jeno posteljico na pražilnem traku je dala pozitivno oceno. Zaradi relativno manjše količine izdelanih peletov (okoli 5000 kg) ni bilo možno eksperimentalno ugotoviti tudi tehnološke prednosti, ki jih daje zamenjava fino zrnate poletine z granulirano pri procesu sintranja. Te prednosti so iz ustrezne strokovne literature znane in smo pri nadaljnjih izračunavanjih upoštevali tako dobljene podatke. VI. PREDVIDENI TEHNOLOŠKO- EKONOMSKI UČINKI V PROIZVODNJI Že predelava v sedanjih starih filtrih ulovljenih poletin predstavlja zaradi svojih specifičnih lastnosti nekatere tehnološke probleme, ki se kažejo predvsem v prvi fazi proizvodnje svinca — v pra-žarni. Prevelika količina fino prašnate poletine povzroča gosto in nepropustno zmes, kar bistveno vpliva na kvaliteto in kvantiteto praženja. Zaradi pregoste zmesi je potreben večji pritisk zraka, porazdelitev zraka je neenakomerna, zgorevanje počasno, na površini pražilne zmesi ostajajo surova, neizpražena oziroma nesintrana gnezda. Od kvalitete praženca, ki mora biti dobro spražen, porozen, trden in primerne velikosti, je odvisno nadaljne delo agregatov za redukcijo, od količine praženca pa proizvodnja, oziroma stroški. Z dodajanjem peletov, ki so produkt enega izmed postopkov za spremembo fino prašnatih materialov v skepljeno obliko (ostali postopki so še briketiranje, aglomeriranje, kompaktiranje in podobno), dobimo bolj porozno pražilno zmes. S tem dobimo pri procesu praženja boljšo porazdelitev zraka, boljše in hitrejše zgorevanje (praže-nje) in zaradi tega večjo produkcijo ter kvalitetnejši praženec. Istočasno pa ta sprememba stanja V našem primeru so trdnosti tako zelenih kot sušenih peletov za približno trikrat večje od laboratorijsko izdelanih. Vsi zeleni peleti z vsebnostjo vlage 6—8 % vzdržijo padec iz višine 3,5 m. Slika 5 podaja podrobnejše rezultate dobljenih trdnosti. Vpliv piritnih ogorkov na znižanje trdnostnih lastnosti peletov se pojavlja tudi pri teh peletih, vendar so trdnosti teh zelenih in predvsem na zraku sušenih peletov povsem zadostne za vse nadaljne mehanske obremenitve. Ponašanje peletov pri višjih temperaturah v Leitzovem talilnem mikroskopu je prikazano na slikah 6 in 7. Opazna niso nikaka nabrekanja in razpokanja peletov pri višjih temperaturah. Pri 700 °C 800 °C 900 °C Slika 6 Ponašanje peletov iz 58,8 °o mešanice svinčevih poletin in 41,2 °/o piritnih ogorkov pri temperaturah do 900° C Fig. 6 Behaviour of pellets made of 58.5 % lead flue dusts and 41.2 % pyrite cinder at 900" C. Slika 7 Ponašanje peletov iz 58,8 % mešanice svinčevih poletin in 41,2 % piritnih ogorkov pri temperaturah do tališča Fig. 7 Behaviour of pellets made of 58.8 % lead slue dusts and 41.2 °/o pyrite cinder at temperatures up to the melting point. poletine pripomore tudi k preprečevanju ponovnega (sekundarnega) prašenja, ki bi nastalo pri nadaljnjih manipulacijah z ulovljeno poletino (transport, vskladiščenje). Tako menimo, da je peletizacijska naprava sestavni del odpraševalnega sistema metalurških obratov rudnika Mežica. S postavitvijo nove, dodatne filtrirne naprave, s katero bomo popolnoma preprečili emisijo prahu, se bo letna količina poletine povečala za 60 °/o, kar bi povzročalo dodatne tehnološko-eko-nomske probleme. Vendar pričakujemo, da se bo produktivnost pražarne kljub povečani količini poletine z uporabo peletov povečala za 8 %, kar je na leto pri današnjih razmerah enomesečna proizvodnja kovine v pražarni. Zaradi peletizacijske naprave lahko v pražarni ob enaki proizvodnji agregatov za redukcijo (topilnice) preidemo na čisti 42-urni delovni teden s tremi izmenami; odpade četrta izmena. Letni prihranek takega dela je 16 % dejanskih stroškov pražarne v letu 1974. Druga ekonomsko pozitivna postavka je zamenjava takoimenovane blagajske žlindre, ki jo uporabljajo, kot talilo v šahtni peči, s cenejšimi piritnimi ogorki, kar predstavlja letno zopet 11 % dejanskih stroškov visoke peči v letu 1974. S temi prihranki pokrijemo letne stroške peletizacijske naprave, ki bo predvidoma odplačana v sedmih letih. Na sliki 8 je prikazana shema celotnega odpraševalnega sistema metalurških obratov in predvideni tok materialov. Poleg nekaj manjših filtrov deluje danes samo vrečni filter Lurgi, vse ostalo je predmet programa in projekta »Izgradnja filtra Intensiv za čiščenje topilniških plinov in peletizacijske naprave za pripravo ulovljene poletine za ponovno predelavo«. Slika 8 Shema odpraševalnega sistema metalurških obratov Fig. 8 Scheme of the dust cleaning system of metalurgical plants. VII. PREDVIDENA IZGRADNJA USTREZNIH INDUSTRIJSKIH NAPRAV Z ozirom na tehnologijo, izkušnje in priporočila smo se odločili za peletizacijsko napravo nemške firme Eirich. Celotna naprava, ki bo imela pripravo mešanice (bunkerji za poletino, piritne ogorke in apno, dozirni polži, dozirna vrtljiva celična zapirala, avtomatska 4-komponentna tehtnica) in peletizacijo (skip, mešalec, podajalni krožnik, peletizacijski krožnik) bo nameščena v posebni stavbi in bo v bistvu tvorila zaključeno tehnološko celoto. Naprava bo imela kapaciteto 3,4 t peletov/uro in bo tako avtomatizirana in krmiljena, da bo za delo pri napravi potreben samo 1 delavec na izmeno. Predvideno je kontinuirno delo. Glavni agregat peletizacijske naprave — peletizacijski krožnik — ima tovarniško oznako TR 22, premer krožnika 2 200 mm, višino stranice 600 mm, število vrtljajev se lahko spreminja od 15 do 22 obr./min. Vležajen je na okvir, katerega nagib lahko brezstopenjsko spreminjamo od 50° do 92° naproti vertikalni osi. Za intenzivno premešanje različnih komponent in za vlaženje smo predvideli Eirichov protismerni mešalec oznake DE 14, kjer se spodnji del vrti v smeri urnih kazalcev, temu gibanju nasprotno pa je gibanje ekscentrično pritrjene »zvezde«, na kateri so v različnih višinah pritrjene štiri lopate za mešanje. Naklon teh lopat sili material tudi k vertikalnemu gibanju. Poleg zvezde je v mešalcu še tako imenovan vrtinčasti mešalec (Sogvvirbler), ki celotno maso še bolj temeljito in hitreje premeša. Z njegovim delovanjem se že tvorijo kali peletov, istočasno pa se v mešalcu ne tvorijo grude, ki bi pozneje motile tako enakomerno dodajanje preko podajalnega krožnika kot tudi samo peletiziranje. Prav tako nimamo več opraviti s čisto prašnatim materialom in se v nadaljnem procesu skoraj ne praši več. Mešalec dela diskontinuirano, kapaciteta ene mešanice je 0,5 m3, na uro pa lahko naredi osem do dvanajst mešanic. Diskontinuirano delo mešalca kompenzirata vmesni bunker in podajalni krožnik Eirich oznake UE 62, s katerim brezstopenjsko reguliramo dodajanje materiala v peletizacijski krožnik od 1 do 5 t/h. Polindustrijski poizkusi so pokazali uspešnost peletiziranja poletin, oziroma mešanic poletin in piritnih ogorkov. Ko bo naprava obratovala, bomo poizkusili peletiziranje še ostalih prašnatih materialov, predvsem medproduktov rafinacije svinca za optimizacijo direktne predelave v agregatih za redukcijo (kratka bobnasta peč). Zato smo že v osnovnem konceptu projekta predvideli morebitno kasnejšo postavitev še enega krožnika, kar bi zmogljivost naprave povečalo za 65 %, kajti vsi ostali deli in sklopi peletizacijske naprave imajo zmogljivost 5 t/h. VIII. ZAKLJUČKI — Laboratorijski in industrijski poskusi potrjujejo možnost peletiranja mešanice svinčevih poletin in piritnih ogorkov. Možno je tudi dodajati svinčeve koncentrate. — V vseh primerih raziskovanih mešanic je za peletizacijo apno najugodnejše vezilno sredstvo. — Trdnostne lastnosti zelenih in na zraku sušenih peletov svinčevih poletin se znižujejo z dodajanjem piritnih ogorkov. — Dodajanje svinčevih koncentratov mešanicam za peletizacijo delno poslabša fizikalne lastnosti zelenih in na zraku sšenih peletov, vendar ne do kritičnih vrednosti. — Fizikalne lastnosti industrijsko izdelanih peletov iz svinčevih poletin in piritnih ogorkov so povsem zadovoljive za premagovanje mehanskih obremenitev pri procesih v pražilnih napravah. — Obremenitve na toplotni udar pri pogojih industrijskega sintrnega praženja vzdržijo skoraj vse vrste industrijsko izdelanih peletov. — Na osnovi rezultatov obravnavanih laboratorijskih in industrijskih poskusov in tudi poskusov pri dobavitelju opreme (samo s poletino) smo v okviru novih investicij izbrali ustrezne naprave. — S pomočjo novih naprav za peletizacijo bomo uspešno preprečevali ponovno prašenje, ki bi nastalo pri nadaljnih manipulacijah z ulovljenim prahom. — S prihranki pri predelovalnih proizvodnih stroških zaradi uporabe peletizirane poletine z dodatkom piritnih ogorkov bo možno pokriti visoke investicijske stroške novih peletizacijskih naprav v sklopu celotnega odpraševalnega sistema v metalurških obratih. ZUSAMMENFASSUNG Der Zvveck der Untersuchungan war die Verarbeitung des Bleiflugstaubes aus den Hiitten-betrieben des Bergwerkes Mežica zu optimisieren. Von mehr laborato-risch untersuchten Bindemittel fiir die Peletisierung von Flugstaub hat sich Kalk (2—3 %) am besten bewahrt wenn auch bei hoheren Temperaturen die Festigkeit der Pellets etwas abnimmt. Im industriellen Ausmass erzeugten Pellets haben dreimal grossere Festigkeit welche auch bei hoheren Temperaturen noch zufriedenstellend ist. Der Zusatz der Schvveffelkiesabbrande erniedrigt regelrecht die Festigkeit um etwa 50 % jedoch ist bei industriel erzeugten Pellets die Festigkeit noch geniigend um den mechanischen und vvarmebeanspruchungen im Rostprozess zu widerstehen. Wegen der Verbesserung der Technologie des Rostens des pelletisierten Bleiflugstaubes ist ein Ersparniss von ca 16 % an jahrlichen Betriebskosten der Rostanlage. Durch den Zusatz von billigen Schvveffelkiesabbranden zu den Pellets, wird der jetzt angewendete Fe-Flussmittel fiir den Hochofen wegfallen, \vodurch eine jahrliche Ernie-drigung der Betriebskosten um 11% zu erwarten ist. Mit diesen Ersparnissen wird es moglich sein in sieben Jahren die Investitionskosten fiir die Pelletisieranlage zu decken. Auch die Staubentwicklung in den Hiittenbetrieben wird dadurch abgeschaft. SUMMARY Investigations were made to find optimal treatment of Iead flue dusts from the smelter of Mežica Iead mine. In laboratory tests of various binding agents for pelletising dusts the best results were obtained by addition 2 to 3 % lime, though the strength of pellets at higher temperatures was partially reduced. Industrially made pellets had three times greater strengths which were satisfactory stili at higher temperatures. Addition of pyrite cinder regularly reduces strength to about one half but the strength of industrial pellets is stili sufficient (about 10 kg/pellet) for mechanical and thermal load in the roasting process. The improved technology of roasting using pelletized Iead flue dusts may reduce operating coasts of the roasting plant for about 16 %. Addition of cheaper pyrite cinder in the pelletising process will eliminate the addition of present iron flux necessary for blast furnace, thus reducing the operation costs for further 11 %, These savings can cover in seven years the investment for the pelletising plant. Simultaneously also dust from the smelter vvill be removed. 3AKAK)^EHHE UeAb HccAeAOBaHHH StiAa onTHMroamia nepepaCoTKH cbiiiiliobmx OKaTbiuieit H3 nAaBHABHoro 3aBOAa pyA0K0na Mokhiui. h3 aoboabho 6oAiinoro KOAimecrBa HCCAeAOBainrLix CBa3yromHx epeACTB aafl OKOMKOBaHHH OKaTblHieft HaHSoAee OnTHMaABHOe cbh3y. luee cpeACTBO H3BecTb (2—3 °/o), HecMOTpa Ha to, hto npii SoAee BbicoKHX TeMn. npoHHoeTb oKaTbimeii Macrarao cHHjKaeTca. OKaTLiuibi npHTOTOBAeHbl npOMblHIAeHHblM CnOCo60M OK33aAH npOHHOCTb KO-Topaa b Tpir pa3a npeBbimaAa npoMHocTb Aa6oparopHbix OKaTbimeft h OTBe^aAH TpeSoBaHHaM Aaace upu 5oAee BbicoKiix TeMnepaTypax. Ao6aBKa nHpitTHbix orapKOB no npaBHAy CHHDKaeT npOHHOCTL oKa-TbiHieft npnoA. 50 % ho Bce-TaKH oKaTbimu npin-OTOBAeHbi npo-MbniLVeHHblM cn0C060M npOHHOCTH npil6A. 10 KT/OK., Bb!Aep>KaAH MexaHHHecKiie a TenAOBbie iianpaaceHHH b BpeMa npouecca oTMCHra. BcAeACTBHH yAyHiueHHa TexH0A0nm oTMcnra npn ynoTpe6AeHHH OKOMKOBaHHbIX CBHHHOBbIX OKaTblHIeH MOJKHO b 06>KHraTeAbH0M uexe npeABHAeTb yMeHbmeHHe pacxoAOB iiphsa. ao 16 %. AoSaBKa SoAee AemeBbix nnpHTHUx OrapKOB b nponecce oKOMi Moča npn aomchhoh nenH H TaKHM 06pa30M yMeHbinbieT roAOBbie pacxoAU np0H3B0ACTBa npuSA. ao 11 %. c 3thm cSepeaceHHeM SyAeTb bo3mo»ho b TeneHHH ceMH AeT paBora noKpuTb KanHTaAbHoe BAo>Keime b ycTaHOBKy AAa isblACAKll OKaTbimeit. H3 rnaBHAbHoro uexa 6yAeTb Taicace ycTpaHeHa oTacnraTeAbHaa ycTa-HOBKa. ■■i Zato da bo zrak ostal čist INTENSIV hladilniki za vroče pline in INTENSIV vrečasti filter za odpraševanje 4 elektro-obločnih peči Generalni zastopnik za Jugoslavijo: Rudniki svinca in topilnica Mežica z n. sol. o. 62392 Mežica Telefon (062)89-610 Telex 33-124 yu rudme — montaža — vzdrževanje — rezervni deli Intersiv — Filter BmbH + Co. KG 5620 V Ibert 11 (Langen-berg) Z. R. Nemčija Telefon (02127)5031 Telex 08516799 Projektiramo in izdelujemo: — vrečaste filtre — ciklone, multiciklone — mokre odpraševalnike — hladilnike za pline — ventilatorje — izdelujemo vreče za filtre Dobavljamo kompletne odpraše-valne naprave za vse panoge industrije Vpliv temperaturnega asm/sKla"qI in deformacijskega režima simuliranega valjanja na lastnosti nekaterih jekel Aleksander Kveder Predelavnost jekel pogosto preizkušamo s tor-zijskim preizkusom v vročem. Vendar so temperaturni in deformacijski režimi pri predelavah v praksi drugačni, zato je potrebno tem razmeram prilagoditi tudi način preizkušanja. Način predelave lahko vpliva tudi na lastnosti jekla, zato moramo pri določanju optimalnega temperaturnega intevala predelave upoštevati tudi strukturo in lastnosti jekla. I. UVOD Za plastično preoblikovanje kovin sta v metalurško tehnološkem smislu bistvenega pomena: 1. sposobnost kovine za plastično preoblikovanje, ali kot pravimo, predelavnost kovine; 2. struktura in lastnosti kovine, ki jih dobimo po takem ali drugačnem temperaturnem in deformacij skem režimu predelave. Predelavnost kovin lahko določamo na več načinov, vendar je torzijski preizkus v vročem izpodrinil v zadnjih letih skoraj vse druge metode. Poglavitni rezultat tega preizkušanja je predelavnost jekel, ki jo izrazimo s temperaturno odvisnostjo števila obratov do preloma. Iz te odvisnosti lahko določimo optimalni temperaturni interval predelave, kar je za prakso izrednega pomena. Na Metalurškem inštitutu smo napravili že vrsto raziskav predelavnosti jekel, ki jih proizvajajo Slovenske železarne. Kljub zanimivim in koristnim rezultatom prej omenjenih raziskav smo imeli tudi kritične pomisleke. Prvi od teh je bil, da sta temperaturna režima pri torzijskem preizkušanju in pri valjanju ali kovanju v praksi različna. Na primer, jeklo pred valjanjem segrejemo na temperaturo 1250° C in ga nato deformiramo z več parcialnimi deformacijami pri kontinuirno padajoči temperaturi do 900° C ali celo nižje. Vprašanje je bilo, ali bo predelavnost tega jekla, določena s torzijskim preizkusom pri 1000° C, ustrezala predelavnosti jekla, ki se je na to temperaturo ohladilo iz višje temperature. Naredili smo precej obsežno raziskavo in ugotovili, da lahko pri nekaterih jeklih temperaturni režim močno vpliva na predelavnost jekla (A. Kveder, M. Taučer: Vpliv temperaturnega in deformacijskega režima, količine raztopljenih karbidov in vrste legiranja na predelavnost jekla, poročilo MI štev. 115, marec 1973, in ista avtorja: Einfluss der Temperaturfiihrung bei Warmver-drehversuchen zur Beurteilung der Warmumform-barkeit von Stahlen, Arch. Eisenhuttenvvesen 45 (1974), Nr 7, julij, 465—469). Rezultate te raziskave smo razložili z dejstvom, da se struktura pri legiranih in karbidnih jeklih spreminja do visokih temperatur (raztapljanje, preurejanje karbidov), da se pri ohlajanju iz višje temperature pojavlja histereza teh pojavov in tako sta strukturi istega jekla pri isti temperaturi lahko zelo različni. Tu gre za razlike v sestavi trdne raztopine, količini, velikosti in razporeditvi karbidov in tudi za velikost kristalnih zrn. Vse to pa lahko zelo vpliva na procese, ki se dogajajo med deformiranjem, kot so dinamična poprava ali celo rekristalizacja, odrazijo pa se v predelavnosti kovine. Sklep te raziskave je bil, da moramo pri takih jeklih upoštevati tisto predelavnost, ki jo dobimo z ohlajanjem iz višje temperature in z ozirom na to tudi določiti optmalni temperaturni interval predelave. Nasprotno pa jekla, ki niso legirana ali pa malo legirana, tega pojava ne kažejo izrazito. Drugi pomislek smo poskusili razjasniti v raziskavi, katere opis sledi. Problem in izhodišče smo postavili takole: ali je predelava v optimalnem temperaturnem intevalu tudi zagotovilo za optimalno strukturo in lastnosti jekla po predelavi? Pri karbidnem jeklu UTOP Mo 1 smo opazili, da ga lahko zelo dobro predelujemo v intervalu med 1300 in 900° C, toda pri 1100° C ima to jeklo drob-nozrnato avstenitno karbidno strukturo, nad 1200° Celzija pa grobozrnato avstenitno strukturo. Kakšni bosta torej strukturi in kako se bodo razlikovale lastnosti tega jekla, če ga bomo predelovali iz te ali one najvišje temperature? Problem sega torej že iz okvira čistih predelavnostnih lastnosti kovine. II. MATERIALI IN NAČIN RAZISKOVANJA 1. Preiskovana jekla Jekla, katerih sestava je v tabeli 1, so proizvodne taline. Preizkušance smo naredili iz kovanih in toplotno obdelanih palic debeline 18 mm. Tabela 1: Kemične sestave preizkušanih jekel Kemična sestava v % Jeklo C Si Mn Cr Mo V Ni Cu N C. 1940, OC 100 1,02 0,17 0,27 0,05 0,01 0,01 0,03 0,16 C. 4581, Prokron 9 0,80 1,53 0,44 19,90 3,57 0,11 C. 4588, 21-4-N 0,52 0,17 8,41 21,00 1,48 0,07 0,378 C. 4751, UTOP Mo 1 0,37 0,94 0,40 5,13 1,28 0,38 0,18 0,19 Toplotne obdelave so bile naslednje: C. 1940 — OC 100: Mehko žarjenje 700 °C, 8 ur; posebne toplotne obdelave za posamezne preizkuse so opisane pri rezultatih. C. 4581 — Prokron 9: Mehko žarjenje, 790 °C, 8 ur. C. 4588 — 21-4-N: Gašeno, 1100°C, voda. Č. 4751 — UTOP Mo 1: Mehko žarjeno, 830 2C, 8 ur. 2. Račun deformacij in ohlajevalne hitrosti Razmere deformiranja in ohlajevanja smo hoteli čimbolj približati razmeram valjanja jekla v praksi. Popolnoma to seveda ni mogoče, saj se torzijska deformacija razlikuje od pretežno enoosne deformacije pri valjanju in skupna defor-macijia torzijskega preizkušanca se po polmeru cilindričnega dela spreminja linearno od določene vrednosti na površini do nič v sredini. Pri preiskavah, pri katerih so rezultati odvisni od mesta v vzorcu, ki ga lahko poljubno izberemo (metalografija, trdote), to nima nobenega vpliva, pri preizkusih, pri katerih smo uporabili cel preizkuša-nec (natezni preizkus), pa moramo upoštevati, da so rezultati nekoliko manj selektivni, kot bi bili v primeru enake deformacije po vsem preseku. Za osnovo smo vzeli skupno konvencionalno deformacijo: l, —to Fo — F, = —:— ali Ek = —— h r<> l0, F0 in l,, F, so oznake za dolžine, oziroma preseke pred valjanjem in po njem. Ta deformacija je v praksi pogosto zelo različna — izbrali smo vrednost 0,98, oziroma 98 %. Razmerje med konvencionalno deformacijo in logaritmično deformacijo Z/B je: e,„ = In (e* + 1) Sledi £,„ = ln (0,98 + 1) « 0,7 ali 70 % Po Rossardu in Blainu (Rev. Met., 1962, 59, 233) je razmerje med logaritmično deformacijo in strižno deformacijo y: £/« = Y T = 2e,„ « 1,4 ali 140 % Mere preizkušanca kaže slika 1. Za račun deformacij in tudi za metalografske raziskave smo izbrali mesto pri polmeru r = 3 mm, to je 0,25 mm pod površino. Za en obrat preizkušanca je torej deformacija pri r — 3 mm — r----1 i . t £ J L / l f- ]l5- > 7 - r*.5- -- ---i \ -> i . r -- 175 Slika 1 Torzijski preizkušanec Fig. 1 Torslon test piece. r . ® T = — = 0,75 ali 75 % 0 je torzijski kot (za 1 obrat je 2iz), L pa torzijska dolžina. Za deformacijo, ki bi ustrezala konvencionalni deformaciji 98 %, sta torej potrebna približno 2 obrata preizkušanca. Odločili smo se za 8 deformacij po 0,25 obrata. Za simulacijo ohlajevanja jekla smo predpostavili, da se jeklo pri valjanju ohlajuje približno enakomerno hitro. Ker se jeklo tanjša in periodično dotika hladnih valjev, je ohlajevanje tudi pri nižjih temperaturah približno enako hitro kot pri višjih. Zato smo torzijski preizkušanec ohlajevali v peči s približno enakomerno hitrostjo 60 °C na minuto. To hitrost ohlajevanja smo uporabljali pri vseh preizkusih ohlajevanja na nižje temperature in torziranja do prelomov, kot tudi pri preizkusih simulacije valjanja, ko smo med ohlajevanjem osemkrat deformirali preizkušanec po 0,25 obrata. 3. Način raziskovanja Torzijski stroj ima dvodelno silitno peč za temperature do 1350 °C. Preizkuse smo opravili v argonu, da smo preprečili močno oksidacijo pri visokih temperaturah. Vrtilna hitrost je bila 4,5 obrata na minuto. Metalografske raziskave in slike smo naredili 0,25 mm pod površino na vzdolžnem preseku tor-ziranega dela preizkušanca. Primerjalne nedefor-mirane strukture pa so iz debelejšega dela preizkušanca, takoj za torzijskim cilindrom. Jekla s transformacijo smo jedkali na avstenitno strukturo z različnimi kombinaoijami nasičenih vodnih ali alkoholnih raztopin pikrinove kisline z večjimi ali manjšimi dodatki Agepona. Natezne preizkuse deformiranih preizkušancev smo izvršili tako, da smo torzirani del postružili od izhodne debeline 6,5 mm na 6 mm in izvršili normalni preizkus do pretrga. Izmerili smo trdnost, raztezek in kontrakcijo. III. REZULTATI RAZISKAV Pri posameznih jeklih smo naredili naslednje preiskave: — določitve predelavnosti na standarden torzijski način, to je s segrevanjem preizkušancev na temperature preizkusov, — določitve predelavnosti z ohlajanjem preizkušancev iz določenih višjih temperatur na temperature preizkušanja, — simulacija valjanja z različnimi variacijami začetnih in končnih temperatur, — metalografske in mehanske raziskave. 1. Jeklo C. 1940 0C 100 Čeprav smo to jeklo pred izdelavo preizkušan-cev mehko žarili 8 ur na 700° C, je bila struktura lamelami perlit in skoraj brez opazne sferoidiza-cije. Vendar pa jeklo ni imelo mreže sekundarnega cementita po kristalnih mejah. Na sliki 2 so krivulje predelavnosti, dobljene s standardnimi torzijskimi preizkusi, to je s segrevanjem na temperature preizkušanja. Osnovna krivulja, ki ima v legendi pripombo »lamelami perlit«, ima zanimivo in nenavadno obliko. Do Ac, ima jeklo zelo slabo predelavnost (Ac, — začetek je pri 745 °C, Ac, — konec pa pri 760 °C — glej v zgornjem delu diagrama del dilatometrske krivulje za segrevanje tega jekla). Od 800 do 880 °C se predelavnost izredno močno izboljša, od nepolnih 3 obratov do 50 obratov do preloma. To temperaturno področje glede na dilatometrsko krivuljo zelo dobro ustreza področju med Ac, in Acm. Nato se predelavnost do 980 °C poslabša, nakar ponovno narašča do maksimuma približno pri 1150 °C, vendar tudi še pri 1300 °C predelavnost ni slaba. Preizkušance za drugo serijo smo mehko žarili z nihanjem temperature med 650 °C in 800 °C in dobili pretežno sferoidizirano strukturo (krogli-časti perlit). Na sliki 2 vidimo, da se pojavi značilno povečanje predelavnosti tik pod Ac,, zmanjšanje predelavnosti med 880 in 980 °C pa je le malo ublaženo. V tretji seriji smo preizkušance pred preizkusom segrevali 10 ur. Ustrezna krivulja na sliki 2 pokaže precejšnjo izravnavo predelavnosti nad 900 °C. Sklepamo torej lahko, da se predelavnost med 850 in 950 °C poslabša zaradi nehomogenizirane avsteniitne trdne raztopine. Preizkuse z ohlajanjem preizkušancev iz višjih temperatur na temperature preizkusov prikazuje slika 3. Ohlajanje iz vseh temperatur izredno Legenda: „-„ Segreto no temperature (lamelami perlit) •----• Segreto na temperature (krogliiasti perlit) 0........u Segreto na temperaturo (homogenizirano na temperaturi 10 ur) I O) 13 Ki O tfc >1/) 5; 800 7000 7200 7400 Začetna temp. deformiranja v °C Slika 8 Jeklo Č. 4751 — UTOP Mol: Mehanske lastnosti v odvisnosti od začetne temperature deformiranja Fig. 8 Steel C. 4751 — UTOP Mo 1: Mechanical properties de-pending on the initial temperature of deformation. 700 7700 1200 1300 800 900 1000 Temperatura v °C Slika 9 Jeklo C. 4588; 21-4-N: Krivulje predelavnosti, dobljene s segrevanjem in ohlajanjem preizkušancev na temperature preizkusov Fig. 9 Steel C. 4588, 21-4-N: Workability curve obtained by heating and cooling of samples to the testing temperature. Ti nitridni skupki so samo v sredini nedeformira-nega vzorca, ki je debel 10 mm, v deformiranem delu, ki je debel le 6,5 mm, pa jih tudi v sredini skoraj ni. Sklepamo, da dušik pri tej temperaturi izhaja iz jekla. Po deformaciji je struktura rekri-stalizirana in še bolj grobozrnata. Pri 1200 °C je zrnatost srednja, kristalna zrna so nenormalno oblikovana, ker so migracijo kristalnih mej neenakomerno ovirali izločki po kristalnih mejah in v matrici, in karbidi še niso popolnoma raztopljeni. Zelo pomembno pa je, da se nitridi pri 1200 °C že začenjajo zbirati v prej omenjene, vendar manjše perlitne skupke. Na tej temperaturni jeklo tudi več ne rekristalizira. Pri 1100°C je osnovna struktura drobnozrnata z drobnimi izločki v matrici, po kristalnih mejah in dvojčičnih lamelah. V strukturi pri 1000 °C je opazno močno kristalno, oziroma dendritsko izce-janje. Deformiranje po načinu simuliranega valjanja: Za preiskavo struktur smo preizkušance deformirali v štirih temperaturnih intervalih: 1300 do 1050°C 1200 do 950 °C 1100 do 850°C 1000 do 850 °C Strukture na nedeformiranem (OS) in deformiranem (DS) delu preizkušancev kaže slika 11. Struktura pri 1300 °C je grobozrnata; zaradi sorazmerno počasnega ohlajevanja do 1050°C opazimo v zrnih potemnitve, ki jih povzročajo drobni izločki. Struktura po osmih deformacijah med 1300 in 1050° C ni rekristalizirana. Na posnetkih osnovne in deformirane strukture po deformacijah med 1200 do 950 °C opazimo značilnosti, ki smo jih že omenili — neenakomerno oblikovana struktura, pri čemer se nedeformirana in deformirana struktura dosti ne razlikujeta, predvsem pa opazimo izrazite perlitno oblikovane skupke nitridov. Pomembna je tudi ugotovitev, da se pri 1200 °C karbidi začno preurejati iz krogličaste oblike v tanek karbidni film po kristalnih mejah; dejansko so vsa kristalna zrna obdana s tem filmom. Celo pri sferoidnih karbidnih delcih, ki so blizu kristalne meje, se vidi, kako se iztekajo v ta film. Po deformiranju med 1100 in 850 °C še opazimo strukturo zaradi delnega raztapljanja in kasnejšega izločanja karbidov in nitridov, po deformiranju med 1000 in 850 °C pa zrn ne vidimo več, temveč le večje in drobnejše karbide in nitride. Za določitev mehanskih lastnosti smo izvedli deformiranja na enake načine kot za strukture, to je v območjih od 1300 do 1050°C 1200 do 950 °C 1100 do 85C°C in od 1000 do 850 °C s tem, da smo vsak način deformiranja izvedli dvakrat. \ SHLJ V* " ' v ' / 200x, 1300°, OS 200x, 1300 D S • •)■ v " L A/J--h-t, -i, ( -h—O) , —A , • -s X- •Jf .• ■»-- ^ s • . h S; -V.- ■> i' > f i ^ m t .'' /'. L) Vv ' \ i 1 / > 200x, 1200 OS 200x, 1200 DS M ' rK . • i mdmM i ■ K " .-t -.. K, •;. -v ''-m ■ ift.&SO* K V3H® V-T.^f 200x, 1100 OS 200x, 1100 DS ■ m^mM md-Mi 200x, 1000 OS 200x, 1000 DS Slika 10 Jeklo C. 4588, 21-4-N: Strukture po segretju na temperature in deformiranju (OS — osnovna struktura, DS — deformirana struktura) Fig. 10 Steel C. 4588, 21-4-N: Structures after heating sample to the temperature, and after the deformation (OS — basic structure, DS — deformed structure). Pred preizkušanjem smo po en preizkušanec gasili (1100°C, voda), drugega pa smo preizkusili brez toplotne obdelave. Rezultati nateznih preizkusov so prikazani na diagramu na sliki 12. Najboljše raztezke in kontrakcije dobimo, če začnemo predelavo pri 1300 °C. Toda tega ne moremo upoštevati iz naslednjih razlogov: pri tej temperaturi izhaja dušik iz jekla, globlje v jeklu pa se zbira v velike nitridne skupke. V vsakem primeru pa s tem preprečimo vpliv dušika na lastnosti tega jekla pri delu na visokih temperaturah (npr. pri ventilih, ko se zaradi izločevalnih efektov povečata toplotna trdnost in obrabna obstojnost). Pri začetni temperaturi deformiranja 1200 °C dobimo zelo slabe lastnosti jekla, celo v gašenem stanju. Vzrok je razumljiv iz prejšnjih metalo- Slika 11 Jeklo C. 4588, 21-4-N: Strukture po simuliranem deformiranju v štirih temperaturnih intervalih (OS — osnovna struktura, DS — deformirana struktura) Fig. 11 Steel C. 4588, 21-4-N: Structures after simulated deforma-tion in four temperature intervals (OS — basic structure, DS — deformed structure) Začetna temperatura deformiranja v ° C Slika 12 Jeklo C. 4588, 21-4-N: Mehanske lastnosti v odvisnosti od začetne temperature deformiranja Fig. 12 Steel C. 4588, 21-4-N: Mechanical properties depending on the initial temperature of deformation. grafskih razlag: pri tej temperaturi velik del karbidov še ne gre v raztopino, obenem pa je temperatura že dovolj visoka, da poteka intenzivno preurejanje karbidov iz sferoidov v film po kristalnih mejah. Tega bistveno ne spremene niti delne deformacije pri ohlajevanju. Tudi naknadno gašenje (1100 °C, voda) ne spremeni strukture, zato tudi raztezek in kontrakcija ostaneta tako slaba kot v deformiranem stanju. Pri začetnih temperaturah deformiranja 1100 in 1000 °C so lastnosti že bistveno boljše, posebno v gašenem stanju. Rezultati preiskav jekla 21-4-N so torej naslednji: Iz predelavnosti, določene s torzijskimi preizkusi, nismo mogli določiti optimalne zgornje temperature predelave tega jekla, saj se število obratov do preloma od 1050 do 1300 °C bistveno ne spremeni. Raziskave struktur in lastnosti po deformiranju pa pokažejo, da tega jekla v nobenem primeru ne smemo pred predelavo segrevati na višje temperature od 1150°C. Glede na to, da so segrevanja v praksi mnogo daljša kot pri naših preizkusih, bi bila še ustreznejša najvišja temperatura 1100 °C, oziroma optimalni temperaturni interval predelave od 1100 do 850 °C. 4. Jeklo C. 4581, Prokron 9 Predelavnosti jekla Prokron 9, določene po načinih segrevanja in ohlajanja na temperature preizkusov, so prikazane na sliki 13. V ozkem zgor- V" 0 JKSV .tjffSR . ^ V' . v . \ ; t' • ••• \ 1 >> . v. i I M 1300°—1050° OS 1300°— 8def1050° DS , f^f-C/. ^ „ i- ^ i tv" t~ ^ i 0 i L' . ^ : cm-. . I ' r u ' \ ■ }r: ** . „ ' * -V '„< v ' , » . » • ~ t 1200° —850° OS 1200O-— 8def 950° D S -rtv fflmmt n 00°— 850° os 1100°—8def.—850°DS m • ■' - - ? ■ v. v P P ■ M \ m ■ 1000°-—850° OS 1000°— 8def.— 850°DS V-—l V • fe ■■ " VV ) . / \ '■'tT- ic - , uV / A 200x, 1300°, OS-5COx 200x, 1300°, DS '% S X' t .v- • . .V r J \ . r v T- •V.l/ O, • . 1 . , , ' ; A- s • / • t -j s 41--i -"V -. 1 A • ■ v.x. V./ • ' > 1 . 1 } 200x, 1250 OS 200x, 1250, DS : i "i < ", , \ ••;•.. "• - x . . <• £ i ••r. SHS■ : <*,V J fi ■ ' ; .i. \ X-: ' • ' -A."- . ■ V (• < V"> i> • t} . 200x, 1200 OS 200x, 1200 DS sfe -i 500x, 1000 OS 500x, 1000 DS Slika 13 Jeklo C. 4581, Prokron 9: Krivulje predelavnosti, dobljene s segrevanjem in ohlajanjem preizkušancev na temperature preizkusov Fig. 13 Steel C. 4581, Prokron 9: Workability curves obtained by heating and cooling samples to the testing temperature. njem feritno karbidnem območju med 700 in 800° Celzija doseže predelavnost celo 30 obratov do preloma, nato pa se slabša do 1000 °C. Ta potek krivulje je značilen za jekla, ki se transformirajo v zelo širokem temperaturnem intervalu. Najboljša predelavnost je pri 1200 °C, medtem ko se pri 1300 °C jeklo poruši brez deformacije. Pri preizkusih z ohlajanjem iz 1200 °C se pojavi izboljšanje predelavnosti pri 1000 °C, ker je v tem primeru struktura brez ferita. Pri nižjih temperaturah se predelavnost slabša, tako da predelava pod 850 °C ne bi bila več umestna. Na osnovi krivulj predelavnosti je priporočljiv temperaturni interval predelave od 1200 do 850 °C. Strukture po segretju in deformiranju kaže slika 14. Pri 1300 °C je struktura grobozrnata in vsebuje še precej evtektičnih karbidov. Na vmesni sliki pri petstokratni povečavi vidimo tudi mrežnato razporejene karbide po kristalnih mejah. Deformirana struktura je podobna osnovni strukturi, ker se je jeklo prelomilo že po minimalni deformaciji. Na 1250 °C je struktura že sorazmerno drobna, pri deformaciji pa nastajajo bolj groba, razpo-tegnjena zrna. Na 1200 °C je struktura že zelo drobnozrnata. Do sedaj omenjene strukture na 1300, 1250 in 1200 °C so jedkane na avstenitna kristalna zrna, v svetli osnovi pa je martenzit. Na 1000 °C nismo Slika 14 Jeklo C. 4581, Prokron 9: Strukture po segretju na temperature in deformiranju (OS — osnovna struktura, DS — deformirana struktura) Fig. 14 Steel C. 4581, Prokron 9: Structures after heating sample to the temperature, and after the deformation (OS — basic structure, DS — deformed structure) uspeli z jedkanjem za odkrivanje avstenitnih zrn, ker so ta verjetno zelo drobna in njihove meje tečejo od enega do drugega karbidnega delca. Struktura po segrevanju in deformiranju na 1000° Celzija je torej martenzitno-karbidna. Deformiranje po načinu simuliranega valjanja: Za preiskave struktur in posebej za ugotovitev E 200 * S- o 100 § 1 60 f S 4 n a o £ ^ e 20 |I p — 10 ^ £ o o 6 o e 4 s m -1 > Segrevanje na temperature preizkušanja •-- Ohlajanje iz 1200"C na temperature preizkušanja Temperatura v °C mehanskih lastnosti smo izvedli simulirana deformiranja v naslednjih temperaturnih intervalih: 1250—950 °C 1200—900 °C 1200—800 °C 1100—850 °C 1000—800 °C 800—700 °C Strukture po teh preizkusih prikazuje slika 15. Pri začetnih temperaturah 1250 in 1200 °C opazimo mrežasto strukturo, ki se po deformaciji delno razbije in delno spremeni v še bolj groba zrna. Pri strukturi na 1200 °C opazimo, da je precej bolj groba kot tista, prikazana v sliki 14, kljub isti temperaturi. To pomeni, da lahko tudi pri 1200 °C pride do močnejše rasti zrn, deformacija pa rast še pospeši. Strukture, ki ustrezajo začetni temperaturi 1100°C — ali nižjim, so podobne tistim na sliki 14. Preizkušance za mehanske preiskave smo po deformiranju žarili 4 ure na 790 °C, nato pa izvedli natezne preizkuse. Rezultati so prikazani na sliki 16. Po deformiranju iz začetnih temperatur 1250 in 1200 °C dobimo veliko trdnost (nad 100 kp/mm2) in zelo slab raztezek in kontrakcijo. Kontrakcija pri deformiranju iz 1200 °C pa se nekoliko izboljša, če je končna temperatura deformacij 800 °C, in ne 900 °C. Med 1200 in 1100°C, oziroma 1000 "C se kontrakcija in raztezek močno izboljšata, na-tezna trdnost pa se zmanjša za približno 10 kp na kvadratni milimeter. Značilen prehodni interval med 1200 in 1100 °C lahko razložimo s strukturnimi spremembami podobno kot pri jeklu 21-4-N. Nad 1100°C se začne intenzivno preurejanje sfe-roidnih karbidov v film po kristalnih mejah. Gle- Slika 15 Jeklo č. 4581, Prokron 9: Strukture po simuliranem deformiranju v štirih temperaturnih intervalih (OS — osnovna struktura, DS — deformirana struktura) Fig. 15 Steel C. 4581, Prokron 9: Structures after simulated deformation in four temperature intervals (OS — basic struc-ture, DS — deformed structure). 110 ^ 6 O C -g \ 100 t -se a, 90 Prokron 9 f 5 M 800 900 1000 1100 1200 1300 Začetna temperatura deformiranja v °C Slika 16 Jeklo C. 4581, Prokron 9: Mehanske lastnosti v odvisnosti od začetne temperature deformiranja Fig. 16 Steel Č.4581, Prokron 9: Mechanical properties depending on the initial temperature of deformation. 200x,1250 -950°, OS 200x,1250°-—950 def. -t a '■>'■. A . ' ii • '■■,< - • J -S-.V.'. , r /. ■i. -i-Jj -\er-J- , l- -A'.} .•''• 200x,1200°—»- 900 , Oi 200x, 1200c — 900 c def. 500x, 1100°—»- 850°, OS 500x,n00c -8 def. 5Q0x, 1000°——800°,O S de na to, da je segrevanje jekla v praksi precej daljše kot pri naših preizkusih, sodimo, da najvišja temperatura predelave tega jekla ne sme presegati 1100°C. IV. OBRAVNAVA REZULTATOV Rezultate obravnavamo večinoma že pri opisu naših raziskav in preizkušanj. V splošnem lahko ugotovimo, da rezultati potrjujejo, da na predelavo jekla ne moremo gledati le s stališča najboljše predelavnosti, to je plastičnosti jekla in z ozirom na to določati parametre predelave. V tej raziskavi smo izbrali določen način deformiranja in ugotavljanja struktur in mehanskih lastnosti jekla po predelavi. Nedvomno so v določenih razmerah in pri nekaterih jeklih pomembni še drugi faktorji, kot so predelovalna trdnost, razni tehnološki predelovalni faktorji, npr. širjenje jekla in drugo. Mnoge težave nastopajo v proizvodnji pri mehkem žarjenju specialnih jekel, predelovalna industrija pa celo že od brzoreznih jekel pričakuje, da so sposobna za hladno oblikovanje, npr. vtiskavanje. Vprašanje je torej, ali lahko te posebne lastnosti dobimo le s posebnimi toplotnimi obdelavami in v koliki meri bi lahko na to vplivali tudi z ustrezno predelavo. S torzijskimi preizkusi ugotavljamo, da ima večina jekel najboljšo predelavnost (največ obratov do preloma) pri temperaturah od 1200 do 1325° Celzija. Strukture in lastnosti po predelavi pa kažejo, da tako visokih temperatur predelave ne kaže uporabljati. Pri jeklu OC 100, ki je že pri 900 °C čisto avstenitno, je problem izredno naraščanje kristalnih zrn. Na rekristalizaoijo pri teh visokih temperaturah, sorazmerno majhnih delnih deformacijah in včasih tudi počasnih deformacijah, ne moremo računati. Problem visoko legiranih karbidnih ali celo ledeburitnih jekel je še bolj izrazit. S previsoko temperaturo lahko jeklo dobesedno uničimo, ker se posebni karbidi pred popolno raztopitvijo (če pod solidusom do nje sploh pride) začno intenzivno razporejati po kristalnih mejah. Videli smo, da tudi deformiranje ne popravi take strukture in celo še po žarjenju ali gašenju jekla lahko ugotavljamo slabe mehanske lastnosti. V. SKLEPI 1. Torzijski preizkus pri visokih temperaturah smo izkoristili za poseben postopek deformiranja, s katerim smo simulirali valjanje. Osem približnih deformacij iz prakse smo preračunali v strižne deformacije, ki pri torziranju nastajajo 0,25 mm pod površino 6,5 mm debelega torzijskega cilindra. Uredili smo kontinuirno ohlajevanje preizkušanca s približno hitrostjo 60 °C/min od zgornje do spodnje temperature deformiranja. 2. S štirimi vrstami jekel smo raziskovali naslednje: določitev predelavnosti na standarden način in z ohlajevanjem iz višjih temperatur na nižje, deformiranje po načinu simuliranega valjanja, metalografske preiskave in natezne preizkuse. 3. Jeklo OC 100 ima tem boljšo predelavnost (posebno pri ohlajevanju), čim višje je segreto pred deformiranjem, vendar ne prek 1250 °C. Metalografske preiskave pa pokažejo, da med 900 in 1000 °C začno kristalna zrna tega jekla močno naraščati. S tem je povezana tudi ugotovitev, da dobi to jeklo najboljše lastnosti po predelavi med 900 in 750° C. 4. Pri utopnem jeklu UTOP Mo 1 seže maksimum predelavnosti celo do 1300 °C. Struktura in lastnosti pa kažejo, da ni umestno to jeklo segrevati nad 1150 °C. 5. Jeklo 21-4-N je avstenitno in vsebuje precej karbidov in nitridov. Na torzijski način ugotovljena predelavnost je precej slaba in se med 1050 in 1300 °C bistveno ne spremeni. Pri 1300 °C so karbidi že v raztopini, dušik pa izhaja iz jekla, bolj v notranjosti pa tvori perlitu podobne nitrid-ne skupke. Pri 1200 °C je najbolj značilno intenzivno preurejanje sferoidnih karbidnih delcev v karbidni film po kristalnih mejah. Zato je ta temperatura najbolj neugodna za strukturo in lastnosti jekla po predelavi. To jeklo se torej v nobenem primeru ne sme segrevati pred predelavo na temperature, višje od 1150 °C, še boljše pa je le na 1100°C. 6. Podoben primer je jeklo Prokron 9, ki je ledeburitne vrste in še pri 1300 °C vsebuje neraztopljene karbide. Tudi pri tem jeklu se nad 1100° Celzija začne intenzivno preurejanje karbidov na kristalne meje. Zato jeklo ne smemo segrevati prek 1100°C. ZUSAMMENFASSUNG Fiir die plastische Verformung der Metalle sind im metallurgischtechnologischem Sinne von wesentlicher Bedeutung erstens die Fahigkeit des Metalles fiir die pla-stiche Verformung oder wie man sagt, fiir die Warmum-formbarkeit und zvveitens das Gefiige und die Eigen-schaften des Metalles die wir nach dem einen oder anderen Verformungsverfahren erhalten. Die Warmumformbarkeit des Stahles wird oft mit dem VVarmverdrehversuch bestimmt. Jedoch wird der Stahl bei diesem Versuch auf die Verformungstemperatur ervvarmt und isothermisch verformt. Bei der Verformung im Betrieb (walzen, schmieden) wird der Stahl auf eine bestimmte Temperatur erwarmt und kiihlt wahrend der Verformung ab. Die Temperaturfiihrung ist im beiden Fallen verschie-den. Diese Tatsache ist wichtig bei den Stahlen bei welchen sich das Gefiige in einem breiten Temperaturinterval andert (A. Kveder, M. Taučer, Arch. Eisenhiittenwesen 45, 1974, Nr. 7, Juli 465—469). Das andere Problem ist folgend: Ist die Verformung im Temperaturinterval im welchen sich der Stahl am besten verformen lasst auch die Versicherung fiir ein optimahles Gefiige und StaMeingenschaften nach der Verformung? Im Artikel sind die Untersuchungen beschrieben, vvelche die Antwort auf diese Frage geben. Es sind vier Stahlsorten untersucht worden: unlegierter VVerkzeugstahl (OC 100), nichtrostender Werkzeugstahl (Prokron 9), Stickstofflegierter Ventilstahl (21-4-N) und Warmarbeitsstahl (UTOP No. 1). Die Warmunformung ist an Torsionsproben durchge-fiihrt worden, welche die Verformung durch das Walzen simulieren. Die Proben sind auf die obere Temperatur ervvarmt und dann im bestimmten Temperaturinterval abgekiihlt vvorden. Bei allen Stahlen sind mehrere Versuche mit versehiedenen Anfangs- und Endtemperaturen der Verformung durchgefiihrt vvorden. Nachher sind die Proben entsprechend vvarmebehandelt, auf die mechanischen Eigenschaften, und metalographisch untersucht vvorden. Es ist bei allen vier Stahlsorten festgestellt vvorden, dass diese nicht auf die Temperatur der besten Warmum- formbarkeit ervvarmt vverden diirfen. Die meistausgepragte Diesharmonie zvvischen der optimahlen Warmumformungs-temperatur und der Temperaturen fiir die besten Stahl-eigensehaften zeigte sich bei den Stahlen 21-4-N und Prokron 9. Bei den beiden Stahlen fangen bei den Temperaturen oberhalb 1150° C die Karbide aus den sferoidalen Teilchen in einen Karbidfilm auf die Korngrenzen zu iibergehen. Die Folge ist eine ausserordentliche Ver-schlachterung der mechanischen Eigenschaften vor allem der Dehnung und der Einschniirung. Die vvesentliche Feststellung der Untersuchungen ist, dass es bei der Bestimmung der optimallen Warmumfor-mungstemperatur nicht nur die technologische Verformung, sondern auch das Gefiige und die Stahleigenschaften berticksichtigt vverden miissen. Dieses ist besonders vvichtig bei den legierten Karbidstahlen. SUMMARY In plastic forming of metals hot workability of the metal, and the strueture and properties of metal obtained at a corresponding temperature and deformation condition of vvorking are of essential importance as metallurgical parameters. Hot workability of steel is often determined by a hot torsion test. But in sueh a test steel is heated to a certain temperature and isothermally tested. In practical vvorking (rolling, forging) steel is heated to a certain temperature and it cools during vvorking. Temperature conduct during deformation is thus quite different in the both cases vvhich can be of great importance for steel in vvhich strueture is changed in a very vvide temperature range. (A. Kveder, M. Taučer, Arch. Eisenhiittenvvesen 45 (1974), Nr. 7, July, 465—469). The second problem can be formulated in this way: Is vvorking in the temperature interval of the optimal steel workability also assurance for the optimal strueture and steel properties after vvorking? Paper presents the investigations vvhich shall ansvver this question. Four steel vvere investigated: unalloyed tool steel (OC 100), stainless tool steel (Prokron 9), valve nitrogen steel (21-4-N), and tool steel for elevated temperatures (UTOP Mo 1). Deformation by torsion test vvas adjusted so that it simulated vvorking by rolling. Test pieces vvere heated to the upper temperature, then cooled in a certain temperature interval. Eight partial deformations at the uniform temperature intervals vvere performed inside the total interval of cooling. More tests vvith various initial and final temperatures of deformation vvere made vvith ali the steel. After this, test pieces vvere correspondingIy heat treated, checked by tensile tests and metallographi-cally investigated. Investigations vvith ali the four steel shovved that they should not be heated to the temperatures of the optimal workability. The most pronounced disharmony betvveen the optimal vvorking temperatures and the steel properties vvas found for steel 21-4-N and Prokron 9. In both steel car-bides start to rearrange from spheroidal form into carbide film on grain boundaries above 1150° C. Thus mechanical properties, especially elongation and contraction deterio-rated a great deal. Essential finding of the investigation is that in deter-mining the optimal temperature conduct of vvorking not only technological workability but also strueture and steel properties must be taken into account. This is valid especiallv for alloyed carbide steel. 3AKAK)qEHHE ripn MAaCTHMecKOH AecjiopMauHH MeraAAOB c MeTaAAyprimecKO-TexH0A0rHMecK0H tohkh 3peinia cymecTBeHHoe 3iiaqcnne npeACTaB-AaeT cAeAvromee: bo nepBbix, cnocočHocTb MeTaAAa k iiAacTimecKofi AeijjopMamiH r. e. npHroAHOCTib k nepepaSoTKH h, bo BTopbix, CTpyK-Typa h CBoiicTBa MeTaAAa noAyqeHHbie TeM hah niibiM cnoco6oM TenAOBoro hah AeopMamioHHoro peaciiMa nepepaSoTKH. npiiroAHocTb k nepepa6oTKti CTaAH naera onpeAeAaeTca ncnbi-TaHHeM Ha npotHOCTb npn Kpy^eHHH b ropaneM cocToaHHH. IlpH 3TOM CTaAb HeC>6XOAHMO COrpeTb h nOABeprHVTb H30TepMHMeCKHM HcnbiTaHiiaM. IlpH HopMaAbnoft npoMbmLveHHofl nepepaooTKH (npo-KaTKa, KOBKa) ciaAb corpeBaioT Ha onpeAeAeHHyio TeMnpy, nocAe Mero oHa oxAaJKAaeica bo BpeMa Aect>opMaHHH. TeMnepaTypHoe ynpaBAeHiie Ae^opMamieii b o6ohx npnMepax BecbMa pa3Ammoe; aro HMeeT SoAbmoe 3HaneHHe npn CTaAax cTpyKTypa KOTOpbix H3-MeHaeTca b o^eHb HmpoKHX TeMnepaTypHbix HHTepBaAax (A. Kveder, M. Taučer, Arch. d. Eisenhiittenvvesens 45/1947/, Nr. 7, Juli, 465—469). BTOpyK> npoSACMV MO>KHO 4>OpMyAHpOBaTb c cacaviohuim bo-npocoM: o6e3ne>iHBaeT ah nepepaSonta b HaHSoAee hphtoahom TeMnepaTypHOM HHTepBaAe Taicace onTHMaAbHbiio CTpyKTypy h ace-AaTeAbHbie cBoficTBa nocAe nepepaSoTKH? B cTaTbe orracaHbi hccac-AOBanua KOTOpbie Aa.\h OTBeT TaioKe h na stot Bonpoc. Aah HccAeAOBaHna BuSpamj K\TKe 8 yacTHHHbix Aeop.MaitHH. IIpii Bcex ncnbiTaHbix CTaAax BbinoAHeno GoAbmoe koahmcctbo onbiroB c pa3AHqHWMH Ha^aAbHbiMH h KOHeMHbiMH Te\mepaTypaMH Aekg m to KacaeTca cbohctb ycTa-hobaeho npn cTaAflx 21-4-N h Prokron 9. Ilpn o6efix 3thx Mapon npH TeMnepaTypax cBbime 1150° U HacTynaeT nepepacnpeAeAeHHe Kap6ltAOB H3 4>OpMbI CfjjCpOAITTHMX MaCTHlt B KapOHAHbIH (JlHAbM pacnoAaceH baoab rpamm KpHCTaAAOB. IlocAeACTBHe 3Toro hckaio-mhte.vbhoe yxyamehhe MexainmecKnx cbohctb, rAaBHbiM 0Gpa30M pacTameHiia h KOHTpaKHHH. CymeCTBeHHblfl BWBOA HCCAeAOBaHHH COCTOHTCa b TOM, mto npH onpeAeAeHHH onTHMaAiHoro TeMnepaTypHoro peaaiMa nepepaSoTKH HeO0XOAHMO YMHTbIBaTb He toabko TeXHOAOrHqeCKyiO npHTOAHOCTb K nepepa£>otkh, ho TaKace CTpyKTypy h CBOHCTBa CTaAH. 3to oco-BeHHo Baaoio npn AerapoBaHHbix Kap6HAH«x CTaAax. Možnost pridobivanja preostalega Hg iz dimnih plinov pred izstopom v atmosfero UDK: 669.791.33 ASM/SLA: Hg, A8a Andrej Paulin, N. Medved, V. Pogačnik Po kratkem literaturnem pregledu obstoječih metod čiščenja živega srebra iz dimnih plinov smo opisali lastne raziskave, kjer smo v napolnjenem čistilnem stolpu izpirali plin z 20 do 50 mg Hg/m3 najprej z vodo, nato z razredčeno raztopino Ca (OH)2, nato z raztopino KMn04 in H2S04, končno pa še z manganovo rudo in razredčeno žvepleno kislino. Primerjali smo posamezne metode in njihovo gospodarnost. I. UVOD Pražilni plini cinobra vsebujejo po kondenza-ciji še 20 do 50 mg/m3 živosrebrovih par, ki jih je treba očistiti, ker je živo srebro strupeno in ostane v okolju nespremenjeno 10 do 100 let. Zdravstveni predpisi zahtevajo, da sme biti v delovni atmosferi le 0,01 mg Hg/m3 zraka. Rudnik živega srebra Idrija želi z ekonomičnim čiščenjem izhodnih dimnih plinov povečati izkoristek procesa pridobivanja živosrebrovih par ter se obenem vključiti v borbo proti onesnaženju okolja. Pri čiščenju plinov se živo srebro izloči ali fizikalno (adsorbcija, kondenzacija) ali kemično (oksidacija). Med fizikalne metode čiščenja živega srebra iz dimnih plinov štejemo čiščenje z vodo, čiščenje z močnim ohlajevanjem plinov in čiščenje s piroluzitom, med kemične metode pa čiščenje s klorom in klorovimi spojinami, s solitrno kislino, z žvepleno kislino, z raztopino sulfocianida, s piroluzitom in žvepleno kislino, ipd. V Kotterbachu na Slovaškem1 so pridobivali živo srebro kot stranski produkt pri praženju limonitnih in sideritnih rud z izpiranjem pražilnih plinov z vodo. Pri praženju železove rude, ki je vsebovala okrog 0,05 % Hg, je živo srebro izpare-valo in prehajalo v pražilne pline. Zaradi ohladitve plina se je kondenziralo 80 % živega srebra že v cevovodu za pečjo, kjer se je nabiralo skupaj s prahom kot štupa, katero so potem predelali. Dimne pline so vodili nato v pralne stolpe, napolnjene z apnencem, preko katerega je tekla voda. Pri pranju so se poleg živosrebrovih par znižale tudi koncentracije arzen ovih in antimonovih spojin ter S02. Voda z blatom se je filtrirala skozi koks. V koksnem filtru vsebovano blato se je skupaj z živosrebrovimi rudami predelalo v Čer-mak-Spirekovi peči. Na ta način so pridobili do 80 ton živega srebra na leto. Podobno so pridobivali Hg na Tirolskem iz bakrovih rud in proizvedli 5,5 do 6 ton živega srebra na leto. čiščenje z ohladitvijo plina je podrobneje obdelala V. A. Pjujankova2, vendar je bila možnost globokega ohlajevanja plinov zavrnjena zaradi ogromnih in neekonomičnih naprav. Princip sloni na kondenzaciji živosrebrovih par pri ohladitvi plina na — 10° C. Prof. Alekseevski2 je ugotovil, da je manganov dioksid — Mn02 zelo dober adsorbent par živega srebra. Kasnejše raziskave so pokazale, da je dovolj dober adsorbent tudi manganova ruda. Vezanje živega srebra z Mn02 — piroluzitom poteka po reakciji Mn02 + 2 Hg = Hg2Mn02, pri čemer se iz plinov odstrani 80 do 90 % Hg. Proces shematično poteka tako, da pline po odstranitvi S02 vodijo v mokre izpiralnike, kjer jih oprhajo z apne-nim mlekom, ohladijo v komorah na 15 do 17° C in vodijo v adsorbcijski stolp, napolnjen s kosa-stim naravnim piroluzitom. Pri tem manganov dioksid reagira v Hg2Mn02, ki ga nato žare in rege-nerirani Mn02 ponovno uporabijo. V zadnjih letih je uporaba klora in klorovih soli, posebno klorovega apna zopet aktualna. Lahka predelava klorovih spojin živega srebra govori v prid temu postopku. Raziskovanja v tej smeri so delali v Sovjetski zvezi in izdelali postopka NIIOGAS in CNIIO. Po prvem postopku je obdelava plinov s klorom možna samo za suhe pline brez S02. Zato je ta način primeren le za čiščenje zraka in nesprejemljiv za industrijske pline. Postopek CNIIO3 so preizkusili že tudi v industrijskih pogojih. Pline po kondenzaciji čistijo s klorom, ki nastane ob razpadu klorovega apna. Prisotnost S02 in C02 v plinu pospeši izločanje klora, ker se ta plina vežeta z apnom v CaS04 in CaC03. Celoten proces poteka v horizontalnem rotacijskem mokrem čistilniku kapacitete 6000 m3/h, ki omogoča intenzivno premešavanje plina in raztopine. Pri reakciji med klorom in Hg dobimo netopen HgCl2 in topen HgCl2. Blato, ki vsebuje še CaS04, CaC03, HC1 in klorovo apno, vodijo v usedalnik. če raztopina po ločenju vsebuje dovolj HgCl2, ga izločajo s hidrolizo, usedlino pa žgejo. Ta shema čiščenja v industrijskih pogojih še ni popolnoma obdelana, predvsem glede korozije opreme in netesnosti naprav. Na Japonskem v tovarni Itomuka3 čistijo pline na ta način, da jih vodijo skozi tri absorbcijske stolpe. Prvi je napolnjen s 30 % raztopino solitrne kisline za vezanje živega srebra, drugi z 10 % žvepleno kislino za vezanje S03, tretji pa z raztopino kalcinirane sode za vezanje SO2 v natrijev metabisulfid. Ta način je primeren le za majhne tovarne, ki delajo z bogatimi rudami. Pražilni plini običajno pri predelavi cinkovih rud vsebujejo od 20 do 80 mg Hg/m3. Iz njih je treba odstraniti Hg. Namen ločenja živega srebra pa ni pridobivanje Hg, ampak preprečevanje onesnaženja žveplene kisline. H2SO4 ne sme vsebovati Hg, ker se uporablja za proizvodnjo umetnih gnojil. Ta problem so rešili v Outokumpu na Finskem, kjer čistijo pražilne pline s koncentrirano žvepleno kislino. Osnovna reakcija procesa je4: 2 H2SO4 + 2 Hg = S02 + Hg2S04 + 2 H20. Za razredčeno raztopino žveplene kisline je AG = = -(- 20,36 kcal/mol, kar pove, da je ravnotežje pomaknjeno proti levi. Le če uporabimo koncentrirano žvepleno kislino, se ravnotežje pomakne v desno, čiščenje poteka v sulfatizacijskem stolpu, kjer kislino na vrhu razpršujejo. Kislina med potjo skozi stolp topi Hg in nastaja HgS04, ki se izloča kot rumena oborina na dnu stolpa. Ker se Hg topi le v koncentrirani žvepleni kislini, ne sme priti med procesom do razredčenja kisline. To dosežejo s tem, da vzdržujejo temperaturo vstopnih plinov na 340° C. Pri tem so parni tlaki vodne pare v plinih in v kislini v ravnotežju in ne pride do prehajanja vlage iz plinov v kislino. Plini zapuščajo stolp s temperaturo 180° C in vsebujejo manj kot 0,2 mg Hg/m3n. Oborino pa vodijo na pranje in jo filtrirajo. Filtrinemu ostanku, ki vsebuje živosrebrove spojine, primešajo apno v določenem razmerju in to žgejo v peči pri temperaturi 650° C, kjer spojina razpade, Hg se upari in gre skupaj s plini v kondenzator. čiščenje plinov z raztopino žveplene kisline in sulfocianida, kjer dobijo živo srebro v obliki sulfida, so razvili v Španiji pod imenom proces CENIM5. Koncentracija žveplene kisline v raztopini za izpiranje je 50 g/l, koncentracija natrijevega sulfocianida, ki ga dodajajo za pospešitev oksidacije Hg, pa 150 g/l raztopine. Osnovni reakciji procesa sta: S02 + 3Hg + 2H2S04 + 8NaSCN = = 2Hg (SCN)4Na2 + HgS + 2Na2S04 + 2H20; 2Na2S + 2Hg (SCN)4Na2 = 2HgS + 8NaSCN Po prvi reakciji dobijo tretjino Hg kot HgS, ostanek pa je v raztopini kot Hg (SCN)4Na2. Da dobe vse živo srebro v obliki sulfida, ker je to prodajni proizvod, ali pa ga lahko naprej predelajo v kovinsko obliko, dodajo raztopini natrijev sulfid ter s tem oborijo še preostalo živo srebro. Raztopina v sistemu kroži in se počasi nasiti z natrijevim sulfatom in je nevarnost, da onesnaži HgS. Zato raztopino odvajajo in natrijev sulfat izločijo iz raztopine bodisi z oksidacijo z organskimi topili (etilacetat) ali s frakcionirano krista-lizacijo. Plini imajo po čiščenju še 2,5 mg Hg/m3 ne glede na to, kolikšna je bila količina Hg v plinu pred čiščenjem. Pri čiščenju z naravnim piroluzitom prisotnost žveplene kisline poboljša aktivnost piroluzita, pri čemer najverjetneje poteka reakcija: Hg2Mn02 + 4H2S04 + Mn02 = = 2HgSO„ + 2MnS04 + 4H20 Na ta način je možno odstraniti iz plinov 95 do 99 % Hg. Piroluzitna shema čiščenja plinov je naslednja3: pline iz kondenzatorja takoj vodijo v mokri čistilnik, kjer jih sperejo z vodno suspen-zijo drobno zmletega piroluzita in razredčene žveplene kisline. Goščo vodijo v usedalnik, kjer se živosrebrovi sulfat useda, iz raztopine pa preostalo živo srebro cementirajo z železovimi ali bakrovimi ostružki. Vsaka od omenjenih metod je lahko uporabna le pri določenih pogojih, ni pa splošne ekonomske metode čiščenja Hg iz plinov po kondenzaciji, zato smo v lastnih raziskavah skušali najti cenene rešitve problema. II. NAČIN RAZISKOVANJA Pri izbiri lastne metode čiščenja smo upoštevali, da je v idrijskih plinih po kondenzaciji 20 do 50 mg Hg/m3, 0,5 % S02, izhajajoči plini imajo temperaturo pod 40° C in naj bo metoda čiščenja cenena. Ob upoštevanju teh pogojev odpade čiščenje s koncentrirano žvepleno kislino, ker je temperatura plinov prenizka, kot tudi ostale kemične metode, ker so reagenti in naprave predrage, žveplovega dioksida v plinu je premalo, da bi s proizvodnjo žveplene kisline znižali stroške čiščenja. Zato smo se pri izbiri omejili na mokro čišče- Slika 1 Shema laboratorijske modelne naprave za čiščenje živega srebra iz plina Fig. 1 Scheme of the laboratory set up for mercury removal from gas. nje z vodo in apnenim mlekom, za primerjavo pa smo preizkusili še nekaj kemičnih metod. Imamo sicer različne konstrukcije čistilnih naprav, skupno vsem pa je, da se delci lovijo na stični ploskvi med plinom in tekočino. Izbrali smo kolono, napolnjeno z apnencem, ki je bil potopljen v vodi, tako da je plin strujal skozi tekočino v obliki mehurčkov. S penjenjem smo še bolj povečali medsebojno stično ploskev. Aparaturo smo med raziskavo konstrukcijsko večkrat spreminjali, predvsem zaradi različnih metod čiščenja in načina jemanja vzorcev za analizo Hg. Končno obliko aparature kaže slika 1. Naprava je sestavljena iz dveh 10-litrskih steklenic za pralno vodo, oziroma apneno mleko (1), rotametra za zrak (2), rotametra za vodo (3), vetrila z variakom (4), steklene čistilne kolone 0 35 mm (5), dveh steklenih 500 ml plinskih pipet za jemanje plinskih vzorcev (6), termostata (7), izpiralke s koncentrirano solitrno kislino (8), iz-piralke z vodo za lovljenje dušikovih par (9), lij ločnika (10), infrardeče peči za ogrevanje plinskih pipet (11), steklenice za zbiranje vode, oziroma reagentov po čiščenju (12), petelinčkov (13). Industrijsko sestavo plinov iz kondenzatorja smo simulirali tako, da smo zrak skozi rotameter vodili v izpiralko z živim srebrom, ki je bila v vodni kopeli termostata. Mešanico zraka, živosrebrovih par in solov ali kratko sintetični plin smo vodili skozi plinske pipete do čistilne naprave. Plin je šel nato skozi napolnjeno stekleno kolono. Očiščeni plin smo vodili zopet skozi plinsko pipeto v izpiralko, da bi se absorbirala še preostala količina živega srebra. Koncentracijo Hg v plinu smo spreminjali s temperaturo vodne kopeli in pretokom zraka. Pred poskusi smo aparaturo umerili tako, da nam pri korozivnih tekočinah ni bilo treba uporabljati rotametra. S štoparico smo merili dote-kanje tekočine iz desne steklenice v kolono ter kontrolirali iztekanje iz kolone, da je bil v njej stalno isti nivo tekočine. Ugotovili smo, da pretok zraka skozi kolono ne vpliva na pretok tekočine skoznjo. Pri umerjanju smo ugotovili, da je pretok vode odvisen od prepustnosti polnjenja v stolpu, kakor tudi od pretoka plina. Pri zrnatosti nasutja 5 do 10 mm in pretoku plina 60 l/h se skozi napravo lahko maksimalno pretaka 7 litrov vode na uro. Pri poskusih smo imeli največ težav z analizami relativno majhnih koncentracij Hg v plinih. Iz literature6 je znana metoda za določevanje klorovih ionov z raztopino živosrebrovega nitrata. Ker je bilo naše Hg v obliki nitrata, smo to metodo privzeli, le da smo skušali z znano količino klorovih ionov določevati živosrebrove ione. Metoda je titracijska in kljub vsem prilagoditvam ni bila uspešna, ker je bil preskok barve neizrazit. Končno smo se odločili za atomsko absorbcijo kot edino učinkovito analizno metodo. V sistem Čas [min] Slika 2 Količina Hg v vhodni pipeti odvisno od časa jemanja plinskega vzorca Fig. 2 Amount of mercury in the inlet gas sampling tube depen-ding on the tirne of gas passing through it. smo vstavili plinske pipete tako, da smo vzorec jemali istočasno pred čiščenjem in po njem. Tako smo s to napravo lahko ugotavljali koncentracijo živega srebra v plinu kot funkcijo temperature iz-parevanja in pretoka zraka ter istočasno uspešnost čistilne naprave v odvisnosti od količine Hg v vhodnem plinu pred čiščenjem. Prve analize vhodnih vzorcev so pokazale, da dobimo koncentracije Hg, ki so precej nad ravnotežnimi koncentracijami pri ustreznih temperaturah. šele z dodatnimi poskusi, med katerimi so bili najpomembnejši tisti, ko smo merili koncentracijo Hg v vhodnem plinu v odvisnosti od časa pretoka plina skozi plinsko pipeto, smo dokazali, da je del Hg kondenziral na stenah plinskih pipet in s tem popačil rezultate (slika 2). Problem smo odstranili z dodatnim ogrevanjem plinskih pipet z infrardečim grelcem, obenem smo vstavili filter pred plinsko pipeto, da bi zadržal kapljice Hg, ki bi jih plin nosil iz izpiralke. Pri višjih pretokih zraka se je filtriranje pokazalo kot učinkovita zaščita (tabela 1). S poskusi smo ugotovili, da pri temperaturah do 50° C pretok zraka ni vplival na koncentracijo Hg (100 % nasičenja), zato smo izbrali minimalni pretok skozi napravo, da bi bil plin čim dalj časa v stiku z vodo v čistilni koloni. Tabela 1: Vpliv filtriranja plina na koncentracije Hg v vhodnih vzorcih Konstantno: temperatura izparevanja 20° C čas jemanja vzorca 20 min Pretok Količina Hg v Poskus zraka 500 ml pipeti Filter (vata) l/h Hg 1 200 39 Brez filtra 2 200 9,6 S filtrom 3 60 11,0 Brez filtra 4 60 11,4 S filtrom hlapov. Te lahko odstranimo le s kemičnimi metodami. Hg se ne izloči, če je temperatura plina enaka temperaturi pralne vode, ker se parni tlak živega srebra pri tem ne zniža. Od vseh pogojev, s katerimi smo lahko vplivali na uspešnost čiščenja, je bil samo čas stika živega srebra z vodo, ki smo ga daljšali z višino vode v stolpu. Višino nasutja apnenca v koloni smo povečali na 100 mm, kar je zadostovalo, da se je plin ohladil na temperaturo vode. Ta višina je bila konstantna pri vseh nadaljnjih poskusih. Pretok vode je bilo treba spreminjati samo za toliko, da je bila temperatura v stolpu stalno III. REZULTATI RAZISKAV IN RAZLAGA 1. čiščenje z vodo Z rešitvijo tehničnih problemov naprave smo začeli študirati, kakšna je uspešnost čiščenja plinov z vodo. Pogoji in rezultati poskusov so prikazani v tabeli 2. Iz dobljenih rezultatov smo narisali krivuljo odvisnosti med temperaturo in količino Hg (mg/m3) v plinu (slika 3). Iz te krivulje smo lahko pri nadaljnjih poskusih odčitavali vhodne koncetracije Hg v plinu. Tabela 2 nam poleg koncentracije Hg pred čiščenjem a, podaja tudi količino Hg po čiščenju b. Iz razmerja teh dveh koncentracij lahko ugotovimo uspešnost čiščenja z vodo. Lepše se to vidi v diagramu na sliki 4, kjer je na abscisi količina Hg v plinu pred čiščenjem, na ordinati pa razmerje koncentracij pred čiščenjem in po njem. Že na prvi pogled ugotovimo, da se z vodo izloči zelo malo živega srebra. Pri višjih koncentracijah Hg v vhodnem plinu se sicer učinek zboljšuje, vendar gre vse to na račun kondenzacije aerosola. Hladnejša je voda, več Hg se kondenzira. Z vodo je možno sprati sole, nikakor pa ne moremo sprati 10 20 30 Temperatura uparjanja Hg 50 °C Slika 3 Odvisnost med temperaturo plina in količino Hg v plinu Fig. 3 Relationship betvveen the gas temperature on Hg concen-tration in gas. Tabela 2: Poskusi čiščenja plina Konstantno: pretok plina pretok vode temperatura izpiralne vode višina vode v čistilnem stolpu z izpiranjem 60 l/h 4,2 l/h 18° C ± 2° 100 mm z vodo Poskus Temp. izparevanja Hg "C Vhodna koncentracija a mg Hg/m1 Izhodna koncentracija b mg Hg/m' Razmerje a*/b Način jemanja plinskega vzorca 1 15 12,4 15,6 0,9 nasesavanje 2 20 24,4 22,0 1,1 prepihovanje 3 30 35,0 23,0 1,45 prepihovanje 4 35 32,0 23,6 1,6 prepihovanje 5 40 22,6 26,0 1,65 nasesavanje 6 45 47,6 23,9 1,9 prepihovanje 7 50 49,5 25,0 2,0 prepihovanje * odčitano po krivulji na si. 3 £ 2 o P CUH, §■0 o , 0, o- 1 j=t> N Qj O i- V- CL 1 -Koncentracija Hg v plinu pred čiščenjem [mg/m3] Slika 4 Uspešnost čiščenja z vodo in apnenim mlekom Fig. 4 Efficiency of vvashing by water and milk of lime. enaka. Vode nismo razprševali, ker v naši napravi tega nismo mogli doseči, pač pa smo ustvarili vodno posteljico in s penjenjem očistili, oziroma hladili plin. Pretok vode zaradi tega ni prišel do izraza in ni mogel vplivati na uspešnost čiščenja. Na podlagi rezultatov mokrega čiščenja z vodo lahko zaključimo: — da se z vodo ne odstrani iz plinov, ki imajo pod 20 mg Hg/m3, skoraj nič živega srebra; — znižanje koncentracije Hg v plinu, ki ima nad 20 mg Hg/m3, gre na račun kondenzacije solov, kar je odvisno od temperature pralne vode; — koncentracija Hg v plinu po čiščenju se giblje od 20 do 25 mg/m3, to vrednost pa je možno doseči že pri dobrem obratovanju kondenzatorja. 2. Čiščenje z apnenim mlekom To je enostavna, predvsem pa cenena metoda ločenja Hg iz dimnih plinov. Predvidevali smo, da se bodo živosrebrove pare izločile zaradi kondenzacije ali pa morda tudi zaradi oksidacije Hg s Ca(OH)2. Tabela 3: Poskusi izpiranja plina z apnenim mlekom Konstantno: Pretok plina 60 l/h pretok ajpnenega mleka 4,2 l/h čas jemanja vzorca 18 minut koncentracija apnenega mleka 50 g/l Poskus Temp. izpare-vanja Hg °C Vhodna koncentracija a mg Hg/m3 Izhodna končen- r) traciia RazmcrJe tra£Ija a/b mg Hg/m3 1 20 19,2 17,6 1,1 2 30 39,0 28,0 1,4 Razmerje a/b smo zaradi primerjave s čiščenjem z vodo vnesli v diagram na sliki 4. Vidi se, da je uspeh čiščenja enak kot pri čiščenju z vodo. Izločilo se je le toliko Hg, kolikor se ga je konden-ziralo zaradi ohladitve plina. 3. Čiščenje z žvepleno kislo raztopino permanganata Za uspešno kemično čiščenje Hg iz plina potrebujemo učinkovitejši oksidant. Pri analiziranju Hg iz plinov z atomsko absorbcijo uporabljajo kot oksidant kalijev permanganat v žvepleno kisli raztopini. Zaradi dobrega oksidativnega dejstva smo se tudi mi odločili za nekaj poskusov s permanga-natom. Pred poskusi smo teoretično obdelali procese, ki potekajo pri čiščenju, z namenom, da bi se orientirali, kakšne naj bodo koncentracije H2S04 in KMn04 in kakšen naj bo pretok tega reagenta skozi čistilno napravo. Za izračun smo privzeli pogoje: pretok plina je 60 l/h, v plinu je do 50 mg Hg/m3, čas odvzemanja vzorca je 20 minut, H2S04 in KMn04 sta v razmerju 1:1. Predvidevali smo, da poteka reakcija: Mn04 + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H20 Hg" = Hg2+ + 2e 2Mn04 + 16H+ + 5Hg° = 2Mn2+ + 5Hg2+ + + 8H20, ki jo v molekularni obliki pišemo: 2KMn04 + 8H2S04 + 5Hg - 2MnS04 + 5HgS04 + K2S04 + 8H20 Pri računu smo upoštevali, da je Hg toliko časa v stiku z oksidantom, da reakcija steče do konca. Ob popolnem izkoristku reaktantov smo dobili po stehiometričnem izračunu zelo nizke koncentracije žveplene kisline (0,0005 N) in KMn04 (0,00035 N). S tako šibkim reagentom plinov gotovo ne bi dobro očistili. Zato smo izbrali za prvi poskus močnejšo koncentracijo raztopine: KMn04 0,01 N, H2S04 pa 0,2 N. S prvima dvema poskusoma smo ugotavljali, kako vpliva na čiščenje jakost H2S04. Z omejenim spreminjanjem kislosti raztopine nismo opazili izboljšanja izkoristka čiščenja pri isti koncentraciji permanganata. Čistili smo plin s koncentracijo okrog 30 mg Hg/m3. Rezultate kaže tabela 4. Iz tabele 4 se vidi, da kislost nima vpliva na učinek čiščenja. Druga ugotovitev je ta, da se je s to kemično metodo odstranilo precej več Hg kot pri čiščenju z vodo, vendar zopet ne toliko, kot smo pričakovali. Z naslednjim poskusom smo ugotavljali, kako se veča uspešnost čiščenja z daljšim časom stika med absorbentom in plinom. To smo dosegli z višanjem nivoja reagenta v stolpu (tabela 5). Obenem smo pri zadnjem poskusu spremenili tudi koncentracijo permanganata. Pri višini nad 100 mm se krivulja asimptotiono bliža določeni vrednosti. To nam pove, da se uspešnost zboljšuje z večanjem višine do neke vredno- A a > A A /i A čiščenji čiščenje z vode z apne nim mle kom 10 20 30 40 50 Tabela 4: Vpliv koncentracije H2S04 na oksida-cijo Hg s permanganatom Konstantno: temperatura izparevanja Hg 30° C pretok plina 200 l/h pretok reagenta 10 ml/min čas jemanja vzorca 15 minut koncentracija KMn04 0,01 N višina reasenta v koloni 35 mm Poskus Koncentracija H,SO4 N Vhodna koncentracija a mg Hg/m3 Izhodna koncentracija b mg Hg/m' Razmerje a/b 1 2 0,2 1,0 28,8 32,0 3,0 3,6 9,6 8,9 Tabela reagenta : 5: Vpliv višine nivoja in koncentracije v stolpu Konstantno: temperatura izparevanja 30° C pretok plina 60 l/h pretok reagenta 10 ml/min čas jemanja vzorca 20 min koncentracija H2S04 1 N Posk Višina reagenta v koloni mm Koncentracija KMnO, N Vhodna koncentracija a* mg Hg/m3 Izhodna koncentracija b mg Hg/m3 Razmerje a/b 1 35 0,03 33,5 2,4 14 2 70 0,03 33,5 1,2 28 3 100 0,03 33,5 1,0 33,5 4 70 0,05 33,5 0,8 42 * Odčitano s krivulje na sliki 3, ker so vhodne analize Hg pri poskusih v tabeli 4 padle tik ob umeritveni krivulji, kar pomeni, da povečan pretok zraka ne vpliva na koncentracijo Hg v plinu. sti, ko se oksidant izrabi pri določenih pogojih (pretok plina, pretok reagenta in koncentracija oksidanta). Na podlagi meritev lahko zaključimo: da je čiščenje plinov uspešno tudi z razredčeno žvepleno kislino, če se ji doda močan oksidant; da se z raztopino, ki vsebuje 0,03 N KMn04 in 1 N H2S04 očisti v koloni pri optimalni višini reagenta 97 % Hg iz plinov, pri 0,5 N KMn04 pa -lahko ocenimo na podlagi krivulje na sliki 5 izkoristek čiščenja 98 odstotkov. Slaba stran tega postopka je, da je izredno drag. Velik strošek je že sam permanganat, da cene žveplene kisline in čistilnih naprav v računu niti ne upoštevamo. Vzemimo, da je količina plina 250m3/h in da vsebuje 33,5 mg Hg/m3, za kar potrebujemo 2,5 m3/h 0,05 N kalijevega permanga-nata in 1 N žveplene kisline. Predvideli smo, da je razmerje med pretokom plina in tekočine enako kot pri laboratorijskem poskusu. Pri 98 % izko- 35 70 120 Višina kolone v mm Slika 5 Uspešnost čiščenja s permanganatom kot funkcija višine kolone Fig. 5 Efficiency of vvashing by permanganate as a function of column height. ristku čistilne naprave pridobimo 8,2 g Hg na uro in pri tem se porabi 24 g KMn04, zaradi česar pade normaliteta permanganata od 0,05 na 0,037. Pri ponovni uporabi raztopine se izkoristek zmanjša na 97 %. Zato se raztopini doda vsako uro 15 litrov sveže 0,05 N raztopine permanganata, da nadomestimo porabljen KMn04. Ker je cena permanganata okoli 75 din za kg, potrošimo vsako uro 1,8 din za oksidant, pri tem pa pridobimo z 8 grami Hg samo 1 -din, če je cena živega srebra 250 dolarjev za steklenico. Tako potrošimo dvakrat več za absorbent, kot pa je vrednost pridobljenega živega srebra. 4. čiščenje z naravnim piroluzitom in razredčeno žvepleno kislino Naš namen je bil, primerjati uspešnost te metode z metodami, ki smo jih že obdelali, kot tudi primerjava s podatki, objavljenimi v literaturi. Po podatkih iz literature2,3 se z naravnim piroluzitom odstrani 80 do 90 % Hg, z dodatkom šibke žveplene kisline pa 95 do 99 % Hg. V stolp smo nasuli naravni Mn02 (manganovo rudo) zrnatosti 5 do 10 mm kot absorbent. Za izboljšanje aktivnosti rude smo dodajali 1 N H2S04. Pretok je bil 10 cm3/min. Višina nasutja je bila Tabela 6: Poskusi čiščenja Hg v stolpu z manganovo rudo Konstantno: pretok plina 60 l/h pretok kisline H2S04 10 ml/min višina nasutja piroluzita v kol. 50 mm koncentracija H2S04 1 N Poskus Temp. izpare-vanja Hg »C Vhodna koncentracija a mg Hg/mJ Izhodna koncentracija b mg Hg/m3 Razmerje a/b 1 20 22,8 5,0 4,6 2 35 37,5 4,4 8,5 3 45 47,6 5,6 8,5 50 mm. Majhna poroznost nasutja ni motila pretoka žveplene kisline. Pogoje in rezultate poskusov kaže tabela 6. Čiščenje je uspešnejše pri večjih količinah Hg v plinu, ker na uspešnost vpliva tudi kondenzaci-ja. Očistilo se je 80 do 90 % Hg, kar se ujema z objavljenimi podatki pri čiščenju brez uporabe žveplene kisline. Zato smo z nadaljnima poskusoma ugotavljali, kako vpliva zmanjšanje koncentracije kisline na čiščenje (tabela 7). Rezultata nam povesta, da kislina vpliva na aktivnost piroluzita in s tem na uspešnost čiščenja. Z zmanjšanjem jakosti kisline za polovico se iz plinov odstrani za 10 % manj živega srebra. Tabela 7: Vpliv koncentracije žveplene kisline na čiščenje Hg v stolpu z manganovo rudo Konstantno: pretok plina 60 l/h pretok H2S04 10 ml/min koncentracija H2S04 0,5 N čas jemanja vzorca 20 min viš. nasutja piroluzita v kol. 50 mm Poskus Temp. izpare-vanja Hg "C Vhodna koncentracija a mg Hg/m3 Izhodna koncentracija b mg Hg/m3 Razmerje a/b 1 20 22,5 6,4 3,5 2 45 47 6,2 7,6 8 a C L) O u -Cj C (D • 0 r-C £ i? 1 O- s a 0 ! 0 4 J v £ A f / / r 10 20 30 40 50 [mg/m3] Količina H g v plinu pred čiščenjem Slika 6 Uspešnost čiščenja s piroluzitom in žvepleno kislino Fig. 6 Efficiency of vvashing by sulphuric acid in a column packed with manganese ore. IV. SKLEPI Preizkusili smo štiri načine čiščenja živega srebra iz plinov po kondenzaciji. Pri čiščenju plinov z vodo deluje naša čistilna naprava kot kondenzator. Pri takšnem načinu čiščenja izkoristek raste, če pline s čim višjo koncentracijo Hg hladimo s čim hladnejšo tekočino. Hladiti vodo pod 20° C in s tem povečati kondenzacijo je nesmiselno, ker je učinek čiščenja premajhen z ozirom na vloženo delo hlajenja. Od tod sledi, da takšna metoda čiščenja ni uspešna, če plini vsebujejo 20 do 30 mg Hg/m3, saj se odstrani samo 10 % Hg ali manj, ker je temperatura plina in vode skoraj enaka in tako ne more priti do kondenzacije živega srebra, čiščenje je uspešnejše pri koncentracijah nad 30 mg Hg/m3, vendar pri dobrem obratovanju kondenzatorja vsebnost Hg v plinu ne naraste nad to vrednost. Zato iz kondenzatorja izhajajočih plinov ne bomo čistili po tej metodi. Pri čiščenju z apnenim mlekom se Hg izloči samo s kondenzacijo, do kemičnih reakcij ne pride. Izkoristek je enak kot pri čiščenju z vodo. Na isti čistilni napravi se z uporabo razredčene žveplene kisline, kateri dodamo permanganat, iz-pere iz plinov 98 % živega srebra. Na izkoristek čiščenja vpliva višina reagenta v stolpu, oziroma čas stika med plinom in oksidantom, ki tečeta protitočno. Uspešnost se zboljšuje z večanjem višine samo do določene vrednosti, ko se oksidant izrabi pri pogojih poskusa. Z omejenim spreminjanjem kislosti raztopine ne opazimo zboljšanja izkoristka čiščenja. Učinek ločenja povečamo šele z uporabo močnejše raztopine permanganata. Pri povečanju normalitete KMn04 od 0,03 na 0,05 izkoristek naraste za 1 %, od 97 na 98 % pri optimalni višini kolone. Slaba stran tega postopka je, da je izredno drag, saj je cena samega permanganata dvakrat večja, kot je vrednost pridobljenega živega srebra. čiščenje z naravnim piroluzitom in razredčeno žvepleno kislino nam da v naši napravi slabše rezultate, kot jih navaja literatura. Po tem postopku smo preiskovali samo vpliv jakosti kisline na uspešnost čiščenja. S povečanjem jakosti kisline od 0,5 na 1 krat normalno se iz plina, ki vsebuje klon krivulje je podan s tg kota razmerja a/b in vhodne koncentracije Hg a: a/b 1 lg = a ~ b . Če gre vrednost izhodne koncentracije b proti nič, gre tg naklonskega kota krivulje proti neskončnosti in krivulja se približuje ordinati. Bolj strma je krivulja, boljši je izkoristek. Z nižanjem vhodne koncentracije a se pomikamo po krivulji navzdol do točke, kjer je razmerje a/b — 1. Izkoristek je pri item razmerju enak nič, iker ni čiščenja plinov. Količina Hg po čiščenju je za vsako metodo različna. Tako pri mokrem čiščenju ostane v plinu, pri pogojih poskusa, podanega v tabeli 2, še 20 do 25 mg Hg/m3. Na zmanjšanje 'te vrednosti ne moremo vplivati s spremembo pretoka plina in vode, ampak samo še z ohladitvijo vode pod 20° C. Kondenzaoija je pri optimalnih pogojih pretoka plina kontrolirana s prenosom toplote. Podobno je pri kemičnem čiščenju, ko na znižanje vrednosti b vplivamo samo še z večanjem koncentracij reagentov. Za primerjavo smo vnesli v diagram na sliki 7 še CENIM postopek kemičnega čiščenja.5 Zahvala Avtorji se zahvaljujejo Skladu Borisa Kidriča, ki je s sofinanciranjem omogočil raziskavo, ter prof. L. Kosti, TOZD kemija, Univerze v Ljubljani, ki je priskočil na pomoč pri problemih določevanja majhnih količin živega srebra v plinih. Literatura 1. F. ULLMANN: Enzyklopaedie der technischeoi Chemie, Berlin, Urban & Schwarzenberg, 1931, str. 616 2. S. M. MELJNIKOV: Ritut, Moskva, Metallurgizdat, 1951, str. 266—272 3. T. PJATYJ: Osnovy metaillurgii V., Moskva 1968, str. 474—475 4. J. Rastas, E. Nyholm, J. Kangas. Mercury recovery from S02-rich smelter gases. Engineering and Mining Journal, Vol. 172, 4, 1971, 123—124 5. A. DE LA CUADRA, M. FERNANDEZ-TALLANTE, A. LUIS MARTIN, A. RODRIGUEZ SANCHEZ: CENIM process for purification and recovery of Mercury from waste gases of metallurgical plants; iz poročila I. Con-greso Internacionale del Mcrcurio, Barcelona 1974, str. 317 6. A. I. VOGEL: Ouantitative Inorganic Analysis, London, Longmans, 1962, str. 275 22 mg Hg/m5, odstrani za 10% več živega srebra. Izkoristek naraste na 80 %. če bi hoteli odstraniti nad 90 % Hg, bi morali povečati predvsem koncentracijo žveplene kisline. Uspešnost posameznih metod čiščenja lahko prikažemo grafično, če na absciso nanašamo količino Hg pred čiščenjem, na ordinato pa razmerje koncentracij Hg pred čiščenjem in po njem. Iz diagrama na sliki 7 je razvidno, da imajo krivulje različen naklon, odvisno od metode čiščenja. Na- Količina Hg v plinu pred čiščenjem Slika 7 Primerjava različnih metod čiščenja Hg iz dimnih plinov Fig. 7 Comparation of various methods of vvashing mercury from flue gases. ZUSAMMENFASSUNG Die Abgasse bei der Gevvinnung von Ouecksilber enthalten nach der Kondensation noch 20 bis 50 mg Hg/m! welcher vvegen der Umvveltbeschutzung und okonomischer Metallgevvinnung aus den Abgasen entfernt werden solite. Die Gasreinigung kann physikalisch oder chemisch durch-gefiihrt werden. In der Fachliteratur erwahnten physi- kalischen Methoden sind das Auswaschen mit Wasser, Reini-gen mit starker Unterkiihlung, und das Reinigen durch die Adsorbtion am Pyroluzit. Die chemischen Methoden sind haufiger. In der Zeitschrift sind erwahnt, Reinigen mit Chlor und Chlorverbindungen, Reinigen mit Schweffelsaure, mit der Sulfozianidlosung, Reinigen mit der Schvveffel- saure und Pyrolusit, und mit der Salpeten aure. Der Hauptnachtcil dieser Methoden sind die hohen Selbstkosten im Vergleich zu dem Wert des gevvonnenen Quecksilbers. Bei der Wahl der eigenen Reinigungsmethode haben wir die Billigkeit des Verfahrens beriicksichtigt, dass die Abgase aus der Ouerksilberhiitte in Idrija nach der Kon-densation noch 20 bis 50 mg Hg/ms enthalten und dass dessen Temperatur unter 40° C liegt. Die ersten Versuche haben wir mit VVasserspiilung in mit inertem Material gefiillten Spultiirmen durchgefuhrt. Wenn einmal die technischen Probleme mit der Gegenstromspulung, Ab-nahme der Gasproben, und der Analyse der kleinen Quecksilbermengen im Gas gelosst worden waren, zeigten die Versuche, dass aus dem Abgas nur dieser Teil des Oecksilbers entfernt vvorden ist, welcher in der Form von Aerosol auftritt, bzw. im Kontakt mit kuhlerem Spiihvasser kondensiert (Bild 4). Die Anvvendung von Kalkmilch anstatt VVasser brachte keinen besseren Erfolg (Bild 4). Fiir eine vvirkungsvollere Reinigung kommen dann nur chemische Methoden in Betracht welche aber teurer sind. Als Spiilreagent haben wir dann die 0.01 bis 0.05 N KMnO, und 0.2 bis 1.0 N H4S04 Losungen angewendet. Wir konnten feststellen, dass die Erhohung der Konzentration von KMn04 und bis zu einer bestimmten Grenze auch die Hohe der Kolonne den Reinigungsgrad erhohen. Wahreod dem die Andarung des Sauergehaltes keinen Einfluss hatte. Mit der Losung aus 0.03 N KMnO, und 1 N H2S04 konnten wir bei der optimalen Hohe der Kolonne 97 % Hg aus den Gasen ausspulan (Bild 5). Eine kurze okonomische Auswertung dieser Methode zeigte, das die Kosten des verbrauchten Reagents zweimal hoher sind vom Wert des gewonnanen Oeucksiilbers. Die letzte experimentell untersuchte Methode war die Gasspiilung in einer Kolonne mit einer Schicht reichen Manganerzes. Wir konnten feststellen, dass die Erhohung der Schvveffelsaurekonzentration von 0,5 auf 1 N den Reinigungsgrad von 70 auf 80 % erhoht, was aber von den Angaben in der Literatur noch immer kleiner ist. Den Vergleich verschiedener Gasreinigungsverfahren und die unteren erziehlten Ouecksilber Konzentrationen nach dem Reinigen zeigt Bild 7. SUMMARY Flue gases from mercury production contain after condensation stili 20 to 50 mg Hg/m' vvhich should be removed because of increased metal yield and due to prevention of pollution. Cleaning of gas can be physical or chemical. In references, the mentioned physical methods are washing by vvater, deep cooling, and cleaning by adsorption to pyrolusite. Chemical methods are more frequent and in references there are mentioned: cleaning by chlorine and its compounds, by sulphuric acid, by solution of sulphocyanide, by sulphuric acid and pyro-lusite, and by nitric acid. Basic disadvantage of ali the methods are high operation costs compared with the value of recovered mercury. In searching own method of cleaning the inexpensi-veness of the method was the basic parameter. Further, mercury content of 20 to 50 mg Hg/m' and gas temperature of 40° C were taken in account. Initially the washing by vvater vvas investigated using packed bed column of inert material (limestone). After solving experimental problems of countercurrent vvashing, gas sampling, and analysing small amounts of mercury in gas, the experiments shovved that only mercury in form of aerosol can be removed from the gas (Fig. 4). Milk of lime used instead of vvater did not give better results (Fig. 4). More efficient gas cleaning can be than obtained only by chemical methods vvhich are expensive. In the first test of second series of experiments, solution of 0.01 to 0.05 N KMn04 and 0.2 to 1 N H2S04 vvas applied as the vvashing agent. Concentration of permanganate and height of column to a certain height vvere found to increase the cfficiency of cleaning vvhile the acidity did not have any influence. Solution of 0.03 N KMnO, and 1 N HzSO, recovered at the optimal column height about 97 % mercury from gas (Fig. 5). But short economical analysis shovved that priče of permanganate alone is nearly tvvice the value of the recovered mercury. The last method experimentally tested vvas vvashing of gases by diluted sulphuric acid in a packed bed of manganese ore. Increase of acidity from 0.5 to 1 N increased the yield of recovery from 70 to 80 % vvhich is stili less than cited in references. Final comparison of various methods and the lovver obtainable mercury concentrations after gas cleaning are shovvn in Fig. 7. 3AKAIOTEHHE npii noAv^eiiHH pTyTH rasti nocAe KOHAeHcamm ptvth coAep->KaT Bce eme 20 ao 50 Mr Hg/m3, aah peHTa6AebHocTH np0H3B0ACTBa a TaioKe aa» 3amhth oKpy!KajomeH cpeAti sth ra3bi heo6xcahmo yCTpaHHTb. OMHCTKa ra30B MOJKeT 6bl! I, BLinOAHCHa (J)H3HHeCKHMH h ah xhmhmcckhmh cnoco6aMH. B AHTepaType yka3ahu caeayiomhe <|>H3HHeCKHe Cn0C06bI OHHCTKH: npOMtIBKa C BOAOH, OHHCTKa C .'AIO-6okhm oxAa>KAeHHeM h aACopSuoHHaH OMHCTKa Ha nnpoAio3HTe. XHMHecKiie crioco6bi ohhctkh Mame b ynoTpeSAeHHH. B AHTeparype yKa3aHO Ha: oHHCTKa c XAopoM h ero coeAHHemiaMH, omicTKa c cep-HOH KHCAOTOH, C paCTBOpOM CyAbKe, 4TO OTXOAHbie ra3bl H3 nAaBHABHoro 3aBOAa pryra B Haphh coAepacaT nocAe KOHAeHcaunn 20—50 Mr Hg/M3 a hxhhh TeMn-pa He npeBbmiaeT 40° U. CHanaAa SbiA BbiGpaH cnoco6 npoMbiBKH c boaoh B npoMMBaTeAbHbix Gamnax, HanoAHeHbix c HHepTHbiM MaTepnaAOM. IlocAe pa3peuieHHa tcxhh-neCKHX BOnpOCOB B CBH3H c npOMbIBKOH C npOTHBOAeHCTByK>HJtCH CTpyioH, OTSopoM npo6 ra3a anaAH3a, onpeAeAeHHeM He3iiariti- TeAbHbix KOAHMecTB cepeBpa B ra3e, onbiTbi noKa3aAH, mto sthm cnocoGoM vAaAocb yCTpaHHTb H3 ra3a pTyTb toalko b 4>°PMe aapo- 30A3, t. e. ry MacTb ptyth KOTOpaa KOHACHCHpyeTCH npH conpn-KOCHOBeHHH C 6oaee xoaoahoh npOMbIBaAbHOH boaoh (pHC. 4). IlpH-mehehhe h3bectkoboro MOAOKa bmecto boam omiCTKy He yAyKAy TeM H3MeHeHHe KHCAOBaTOCTH He HMee? B.MtHHHe. C paCTBOpOM 0.03 n KMnO h 1 n H2SO4 yAaAocb npii onTHMaAb-HOH BbICOTe KOAOHHbl yAaAHTb H3 ra30B 97 °/o pTyTH (pite. 5). Ho GbicTpaa sKOHOMHnecKas oueHKa noKa3aAa, mto cTOHMOCTb pacxoAO-Banoro peareHTa b aba pa3a SoAbrne ctohmocth noAVMCHHOH ptyth. IlocAeAHiiH 3KcnepHMeHTaAbHbiH cnoco6 coctoha b npOMbIBKe ra3oB b KOAOHHe HanoAHeHHOH b caohx c SoraToit MapraHueBOH pyaoh. YcTaHOBHAH, «lTO nOBblHieHHe KCHHeHTpaUHH CepHOH khcaotbi ot 0,5 n Ha 1 n yBeAi«HT BbixoA oihctkh ot 70 Ha 80 %, xot» 3to Bce eme noA pe3yAbTaTOM Ha KOToporo yKa3biBaeT AHTepaTypa. KoHeHHbift HTor cpaBHeHHH pa3Hbix cnocoSoB OHHCTKH H Ha hh>khhjo AocTH>KHMyio KOHiteHTpaitHio cepeGpa nocAe OHHCTKH yKa-3HBaeT pHC. 7. HONEYWELL Honeywell je organizacija mednarodnega nivoja, ki združuje operativne oddelke za instru-mentacijo kontrole gorenja, klimatizacijo in za-grevanje, procesno instrumentacijo, električne enote, mikrostikala, znanstveno instrumentacijo ter sisteme obdelave podatkov. Poglejmo zakaj je Honeywell edini v svetu v stanju nuditi aparature, naprave in tehnično pomoč za ustvaritev kompletnih programov avtomatizacije na različnih področjih in v popolnosti rešiti probleme točno po zahtevah naročnikov. V vsakem Honeywellovem instrumentu je namreč preciznost in izkušnja industrije, ki proizvaja celo 20.000 različnih proizvodov. VODILNO PODJETJE V INTEGRIRANI AVTOMATIZACIJI VAM NUDI CELO VRSTO INSTRUMENTOV ZA MERJENJE, REGULACIJO IN AVTOMATIZACIJO Instrumentacija za procesno industrijo Potenciometrski elektronski indikatorji, regi-stratorji in regulatorji — Indikatorji, registratorji in regulatorji pretoka, temperature in pritiska — Miniaturni elektronski instrumenti — Miniaturni pnevmatski instrumenti — Regulacijski ventili s pnevmatskim in električnim pogonom — Terrno-elementi in pirometri — Enostavni instrumenti za merjenje in regulacijo temperature in pritiska — Procesna računala Regulatorji za gretje, hlajenje in klimatizacijo Električni regulacijski sistem — Elektronski regulacijski sistem — Pnevmatski regulacijski sistem Instrumentacija za gorilce in kotle Oljni gorilci za gospodinjstvo — Industrijski oljni gorilci — Plinske peči za gospodinjstva — Industrijski plinski gorilci — Regulatorji za kotle Mikrostikala Standardna in miniaturna mikrostikala — Si-gurnostna in miniaturna mikrostikala — Brez-kontaktna stikala — Instrumenti za vgraditev (mV, mA itd.) Instrumenti za laboratorijske raziskave Pojačala in pretvorniki signala — Visicorder ascilografi — Laboratorijski potenciometrski registratorji — XY registratorji — Laboratorijski standardi — Monitorji — Diferencijski voltmetri in drugi precizni instrumenti — Digetalni merilni instrumenti — Korelatorji — Elektronski bio-me-dicinski sistemi H0NEYWELL AUTOMATION Sedež: Via Vittor Pisani 13 — 20124 Milano predstavnik za Jugoslavijo: Merkantile, Praška 2, Zagreb O obliki in sestavi nekovinskih UDK: 669 vključkov v jeklih za trakove Franc Vodopivec, J. Arh in B. Ralič Opis morfoloških značilnosti in nastajanja nekovinskih vključkov v elektrojeklih za trakove. V ki j učke Al oksida, Ca aluminata, špinela, galak-sita, Ca sulfida, Mn alumosilikata in Mn sulfida so našli v jeklu, ki je bilo v različnih trenutkih vzeto iz peči, v izvaljanih trakovih pa vključke Al oksida, Ca aluminata, Ca sulfida, Mn alumosilikata in Mn sulfida. Pri isti količini žvepla je v jeklu z manj ogljika več sulfidnih vključkov. Razmerje med lastnostmi jekla pravokotno na smer valjanja in v smeri valjanja se zmanjšuje z naraščanjem količine sulfidnih vključkov. bili vzeti iz taline, ki je bila bogata s kisikom in je bila pomirjena pri jemanju iz peči, še krog-ličaste popolnoma prozorne vključke Al oksida (slika 1), ki v polarizirani svetlobi pokažejo značilni križ. Zelo pazljiva analiza na elektronskem mikroanalizatorju je pokazala, da so ti vključki praktično brez Fe, Si, Mn in Ca. Zato domnevamo, da taki vključki nastajajo najverjetneje z reakcijo med aluminijem, ki ga dodamo v jeklo za pomirjenje, in kisikom, ki je v talini raztopljen, ne pa z redukcijo oksidov, ki so manj stabilni kot I. UVOD V okviru večje raziskovalne naloge, ki je obravnavala različne postopke dezoksidacije elektro jekel za trakove,1 je bila izvršena tudi sistematična preiskava nekovinskih vključkov v vzorcih jekla, ki so bili vzeti iz peči, iz ponovce in iz vroče izvaljanih trakov. Iz taline so bili vzorci vzeti po preddezoksidacijskih dodatkih. Preiskava je obsegala pregled v metalografskem mikroskopu z določitvijo količine in velikosti sulfidnih vključkov ter analizo na elektronskem mikroanalizatorju. Pri tej analizi smo se omejili na površinsko analizo in opredelitev sestave posameznih sestavin vključkov po intenziteti karakterističnega sevanja za različne elemente na specifičnih X posnetkih. Iz izkušenj vemo, da je taka opredelitev celo bolj zanesljiva kot kvantitativna točkovna analiza, saj se često sestava vključkov spreminja od točke do točke, zato je potrebno zelo veliko dela, da bi se določila poprečna sestava. Rezultati, ki smo jih pri tem delu dobili, so toliko zanimivi, da smatramo, da jih je vredno predstaviti ločeno od dela, ki bo analiziralo preizkušene načine dezoksidacije jekel. V tem pregledu smo vključke razdelili po prevladujočih elementih oziroma po skupnem nastopanju elementov v posameznih vključkih. II. PREISKAVE VKLJUČKOV 1. Vključki Al oksida V večini jekel smo našli vključke Al oksida zrnate oblike. Zanje vemo, da so produkt dodatka Al v talino ali pa ostanki obzidave peči, ponovce in livnega sistema. Poleg teh vključkov, katerih zrnata oblika pove, da so lebdeli v jekleni talini kot trdna zrna, smo našli v vzorcih jekla, ki so Slika 1 Prozorni krogličasti vključki Al oksida. Vzorec vzet po pihanju kisika in pomirjen. Na tej in sledečih prilogah pomenijo: ES — elektronski posnetek sestave; Al, Ca, Si itd. specifični X posnetki za različne elemente; M — mikroposnetek. Fig. 1 Transparent spheroidal Al oxide inclusions. The sample vvas taken after oxygen blovving when steel vvas killed. On this and further pictures the symbols mean: ES — electron picture — composition; Al, Ca, Si, etc. are specific X ray pictures of single elements; M — microphotograph. je Al oksid. Taki manj stabilni oksidi so naprimer oksidi Mn in Fe. V primeru, da bi krogličasti vključki Al oksida nastali z redukcijo oksidov, ki so bili v talini že izoblikovani, bi bilo pričakovati, da bi vsaj v kakšnem od številnih analiziranih vzorcev zabeležili v vključkih ostanke prvotnega oksida, katerega popolno redukcijo je preprečila hitra kristalizacija vzorca, to je podobne primere, kot so navedeni pri opisu vključkov galaksita. Na obstoj krogličastih prozornih vključkov Al oksida smo opozorili že v nekem prejšnjem delu.2 Mogoče odpira njihov obstoj možnost, da se na metalografski način opredeli ali jeklena talina vsebuje poleg kisika, ki je v obliki različnih vključkov, tudi raztopljeni kisik. Vprašanje je, ali taki prozorni vključki Al oksida nastajajo tudi v začetku dezoksidacije z aluminijem v jekleni talini bogati z raztopljenim kisikom, nato pa kroglice prekristalizirajo v zrna, ki so značilna za vključke Al oksida. Zaenkrat nimamo podatkov, na osnovi katerih bi lahko sklepali kako reakcijski pogoji v talini, koncentracija kisika in aluminija, temperatura in prisotnost drugih elementov, vplivajo na nastanek teh krogličastih vključkov. Izkušnje, ki smo jih dobili pri pregledu številnih vzorcev jekla, tako vzorcev vzetih iz taline, v katero je bil dodan ali pa ni bil dodan aluminij, kot vzorcev, ki so bili vzeti iz valjanega jekla, kažejo, da obstojata dva glavna tipa vključkov Al oksida. Ena vrsta so prosojni vključki sive barve z nekoliko zaobljenimi robovi (opredelitev barve velja za opazovanje v metalografskem mikroskopu z zelenim filtrom), druga vrsta pa so ostrorobi vključki klinaste oblike z modrikastim odtenkom, ki na obruskih močno reliefno izstopajo. Ti vključki so pogosto zraščeni v bolj ali manj kompaktne skupke. Na voljo nimamo podatkov, na osnovi katerih bi se lahko opredelili, ali razlika v videzu pomeni tudi razliko v poreklu. 2. Galaksitni vključki Galaksitne vključke (MnO . A1203) smo našli le v vzorcih jekla, ki so bili vzeti iz taline. Značilno zanje je, da niso enotni, ampak zmes oksidne in kovinske faze (železa). Zmes je zelo fina (slika 2) in tudi s pomočjo mikroanalizatorja je nemogoče opredeliti, ali vsebuje tudi oksidna faza železo, oziroma kovinska faza mangan. Cesto imajo ob površini ovoj Al oksida. Iz oblike in sestave je mogoče sklepati, da nastajajo vključki z redukcijo vključkov tipa (Mn Fe)0 v talini. Reakcija poteka v dveh stopnjah, najprej se reducira železo in nastane galaksit, nato se reducira še manganov oksid in dobimo vključek Al oksida. Tališče galaksita je pri 1850° C, to je pri temperaturi, ki je jeklena taline ne doseže. Torej dobimo s prvo reakcijo kapljice železa okludirane v skeletu trdnega oksida. Pri drugi reakciji nastane na površini vključka ovoj trdnega Al oksida. Izmenjava atomov je mogoča le z difuzijskim prenosom skozi Slika 2 Vključek galaksita s plaščem Al oksida ter krogličasti in zrnati vključki Al oksida. Vzorec vzet iz peči po pihanju kisika in pomirjen. Fig. 2 Inclusion of galaxite enveloped by Al oxide, and spheroidal and grained Al oxide inclusions. The sample was taken from the furnace after oxygen-blowing and killed. ta ovoj. Ta je malo permeabilen in po Straubeju in sodelavcih3 zavira nadaljevanje reakcije med galaksitom in aluminijem v talini. 3. Vključki Ca aluminata Vključke te vrste smo našli v vzorcih jekla, ki so bili vzeti iz peči in v valjanem jeklu. Opazili smo jih v jeklih, v katera so bile dodane legure s kalcijem v talino in v jeklih, v katerih takih dodatkov ni bilo. Torej nastajajo vključki Ca aluminata z reakcijo Ca v talini, lahko pa so ekso-genega izvora in pridejo v jeklo iz žlindre ali ob-zidave. V nobenem primeru nismo zasledili v jeklu vključkov čistega Ca oksida ali znakov prisotnosti takega oksida v staljenem jeklu. Torej je mogoče dvoje: ali Ca oksid, ki nastaja po dodatku Ca v talino, zelo hitro reagira s prisotnimi vključki druge vrste, predvsem vključki Al oksida in redkeje z vključki silikatnega tipa, ali pa se zelo hitro odstranjuje v žlindro. V vključkih Ca aluminata najdemo često žveplo, mnogokrat dispergi-rano v celem vključku (slika 3), mnogokrat pa sulfidna faza tvori nekakšen ovoj okoli aluminatne • m \ ■ . ' rV, 1 m V t lili m ES Al Mn V Ti Fe S Si Ca Mg j Oblika vključkov pove, da so bili v jekleni talini staljeni, vendar že izoblikovani kot kroglice, da se je lahko na njihovi površini nalagal Ca sulfid. Vzrok za tvorbo tega ovoja nam ni poznan. Po naših izkušnjah nastaja le okoli vključkov Ca aluminata, čistih in takih, ki imajo malo silicija ter tudi na vključkih, ki imajo spinelne zrastke, ne nastaja pa okoli vključkov Al oksida, galaksita in silikatnih kroglic. Po rezultatih naših preiskav sklepamo, da se vključki Ca aluminata oz. vključki te vrste z zrastki ali ovojem Ca sulfida, izločajo iz taline počasneje, kot vključki Al oksida. Taline, v katerih smo našli te vključke, so imele v poprečju za 70 % več kisika, kot taline, v katerih so bili le vključki Al oksida. V litem jeklu so vključku Ca aluminata pogosto sorazmerno veliki. Pri vročem valjanju se zdrobijo v nize ostrorobih zrn, ki so večja, kot so običajno zrna Al oksida, zato so vključki Ca aluminata verjetno tudi bolj škodljivi. Potrebno se je torej izogibati možnosti, da bi v talini nastali vključki Ca aluminata, kar se da doseči le tako, da se kalcij dodaja v talino potem, ko je bilo jeklo dobro dez-oksidirano z aluminijem in je iz njega splaval že velik del nastalih vključkov Al oksida. Slika 3 Vključek Ca aluminata, ki vsebuje še sledove drugih elementov. Vzorec vzet iz ponovce. Fig. 3 Inclusion of Ca aluminate containing traces of other elements. The sampie taken from the laddle. notranjosti (slika 4). V večini primerov v takih vključkih ni mangana. Iz tega je mogoče sklepati, da je žveplo vezano v Ca sulfidu. Naleteli smo tudi na primere, ko so bili v vključkih Ca aluminata dendriti Ca sulfida (slika 5). V predelanem jeklu ohranijo vključki Ca alu-krogličasto obliko. Po obliki in po odsotnosti zrastkov, ki bi bili bogatejši s kalcijem in po tem, da v mikroskopu ni bilo razločiti evtektične sestave, sklepamo, da gre za steklaste kalcijeve aluminate, katerih sestava ne ustreza nobeni izmed mnogih spojin kalcijevega in aluminijevega oksida, ki jih navaja binarni diagram Ca0-Al203. Tako vrsto vključkov Ca aluminata sta opazila v jeklu z 1 % C in 1,4 % Cr Salter in Pickering.4 Ta dva avtorja poročata tudi o zrnatih vključkih Ca06Al203 obdanih s sulfidom. V nepredelanem jeklu ohranijo vključki Ca aluminata ovalno obliko le, če je v njih tudi Si oksid (slika 6). čisti vključki Ca aluminata se pri valjanju zdrobijo v nize zrnatih vključkov, ki imajo zrastke Ca sulfida ob površini ali v notranjosti (slika 7). Po mikroskopskem videzu in barvi so zelo podobni vključkom Al oksida, vendar v splošnem manj enotni in poprečno večji. 1 m v ■ • •t m O J®*** MM: i 1 1 | ES Al Mn Fe ~S Si Ca Mg M Slika 4 Vključek Ca aluminata z ovojem Ca sulfida in zraščenim špinelnim zrnom. Vzorec vzet iz peči po pihanju kisika. Fig. 4 Inclusion of Ca aluminate enveloped by Ca sulphide and intergrown vvith a spinel grain. The sampie taken from the funace after oxygen blovving. Slika 5 Vključek Ca aluminata z ovojem in dendritnimi zrastki Ca sulfida in področjem bogatim s špinelom. Isti vzorec kot Fig. 5 Enveloped inclusion of Ca aluminate and dendritic Inter-grovvths of Ca sulphide, and the region rich in spinel. The sample as in Fig. 4. 4. špinelni vključki Magnezij najdemo v vključkih predvsem kot primes v vključkih Ca aluminata, kot fino disperzijo ali raztopino v steklasti fazi, ali pa kot zrnate zrastke v notranjosti ali ob površini kroglic Ca aluminata. Ovoj kalcijevega sulfida obdaja tudi taka špinelna zrna, kar je znak, da so se ta zrna pridružila v talini kapljicam Ca aluminata pred začetkom nastajanja sulfidnega ovoja. Zanimiv je vključek na sliki 5, ki kaže, da ločitev od osnove faze, ki je bogata z magnezijem, ni prizadela den-dritov Ca sulfida. To je znak, da je sulfid kristaliziral pred razmešanjem vključka. Redki so zrnati spinelni vključki, najdejo se predvsem v jeklih z visokim ogljikom, na kar smo opozorili že v nekem prejšnjem delu.5 5. Silikatni vključki V vključkih te vrste najdemo vedno okside mangana, aluminija, silicija in železa. Opazili smo jih često v vzorcih, vzetih iz peči, v valjanem jeklu pa le, če je bila dezoksidacija z Al premalo uspešna tako, da je vsebnost topnega aluminija v jeklu blizu 0,001 %. V silikatnih vključkih naj- demo često sled, redkeje več kalcija, in redko sled magnezija. Silikatni vključki so redko optično enofazni (slika 8), ampak so v njih zrnati zrastki Al oksida (sliki 9 in 10). Žveplo je v silikatnih vključkih enakomerno dispergirano. V nobenem primeru nismo opazili sulfidnega ovoja okoli silikatnih vključkov. V trakovih so silikatni vključki nitasto razpo-tegnjeni, kar je dokaz, da imajo precejšnjo de-formacijsko sposobnost v primerjavi z austeni-tom. Po podatkih iz literature6 je plastičnost Mn silikata večja od plastičnosti austenita pri temperaturah nad 1000° C. Torej bodo silikatni vključki tem daljši in tem tanjši, čim večje zmanjšanje debeline se izvrši s preoblikovanjem pri visokih temperaturah. Redukcija silikatnih vključkov z aluminijem se vrši od površine navznoter. Na površini nastane ovoj trdnega Al oksida (slika 11), skozi katerega se prevajajo Al, Si in Mn. Ta ovoj zavira hitrost reakcije, vendar verjetno manj kot pri redukciji vključkov galaksita, ker je notranjost vključkov staljena in pospešuje reakcijo s tem, da topi nastali Al oksid. Mislimo, da bi bilo v tem smislu potrebno dopolniti shematičen prikaz spremembe Slika 6 Kompleksen vključek Ca aluminata z ovojem Ca sulfida. Valjano jeklo. Fig. 6 Complex inclusion of Ca aluminate enveloped by Ca sulphide. Rolled steel. Slika 7 Vključek Ca aluminata z zrastki Ca sulfida. Valjano jeklo. Fig. 7 Ca aluminate inclusion with Ca sulphide intergrovvths. Rolled steel. oblike vključkov pri povečanju dodatka aluminija v talino, katerega navajajo Luyck in sodelavci.7 Pri silikatnih vključkih obstoja možnost, da niso endogenega porekla, torej niso nastali v talini, ampak so vključki iz ferolegur ali pa oklu-dirane kapljice žlindre. Te kapljice so često, vendar ne vedno, obdane z meglo drobnih krogličastih vključkov podobne sestave (slika 12). Tudi fero-legure so vir silikatnih in drugih vključkov. Teh vključkov zaenkrat ni mogoče zanesljivo opredeliti, razen v redkih primerih, ko oblika in sestava nedvomno kažeta, da vključek ni mogel nastati v talini. Tak vključek vidimo na sliki 13. Sestavljen je v glavnem iz Si oksida, posamezna zrna v njem pa so bogata z Al oksidom, medtem ko je mangana in železa le v sledovih. Težje je opredeliti izvor TCH b pacnAaBe pa3Hbie BHAbI bkafomchhh, COOTBeTCTBeHHOe paCKHCAeHHe BCe 3th BKAJoneima ycTpaHHT TaK mto b npoKaTaHux noAocax 0CTaHyTCfl TOAbKO BKAiOMeHHH okhch 3A10MHHHH, Ca-aAlOMHHaTa b epameHHH c Ca-cyAb(J>HAOM h bkak>mchhh Mn-cyAb4>HAa. CitAHKaTHbie BKAiOMeHHH oGnapvJKenbl B nA0X0 pacKHCAeHHbix CTaAHX, 3t0 noATBep-jKAaeT TaKJKe HeAOCTaTOMHoe koahmoctbo pacTBopnMoro b CTaAH baiomhhhh. BKAiOMeHHH baiomhhhh b CTaAH o6Hapy)KeHbi b (f)OpMe noAHronaAbHbix h b tJjopMe npo3paMHbix mapHKOB. IlpeAnaAaraeTca »rro OHH o6pa3yK)TCa BCAeACTBHH GbICTpOH KpHCTaAAH3aUHH OGpa3HOB CTaAH, b3htbix H3 paCnAaBa h CHAbHO paCKHCAeHHbIX B CTaKaHe c aAio.muhiicm. Bupa>KeHa rHnoTe3a, mto sth bkafomchhh oGpaao-BaAHCb H3 KHCAOpOAa paCTBOpeHHOTO b CTaAH bo BpeMa paCKHCAeHHH, TaioKe h rnnoTe3a, mto sth BKAioHeHHH npeACTaBAHiOT co6oit nepe-xoAHyio $a3y 06pa30BaHHH 3epHHCTbix BKAlOMeHHii okhch aAiOMiiHHH TaK5Ke npH paCKHCAeHHH CTaAH b npOH3BOACTBeHHOM ofibeMe, PeAVKUHH BKAioMeHHH (MnFe) O b pacnAaBe nocAe Ao6aBKH aAJOMHHHa npoHCXoAHT b AByx a3ax; b nepBofl a3e iipohcxoaht peaykuh» 5keae3a h noayjactch bk.ajomoihc Koropoe npeactabaaet co6oS raAaKCHTHUH CKeAeT c 3epnaMH pacTonAeHHoro >KeAe3a; bo BTOpOlI a3e npOHCXOAHT peAVKUHH raAaKCHTS b OKHCb aAJOMHHHa, o6pa3ye-rcs MOHOMOAeKyAHpiibiH caoh okhch aAioMHHHa kotopuii 3aMeAAHT 6biCTpoTy peKaitHH. IlpoHCxo5KAeHHe BKAioMeHHH Ca-aAioMHHaTa npeACTaAaeT co6oh nocAeACTBne AoGaBKH MeTaAAHMecKoro Ca b pacnAaB aaa pacKHCAe-hhh hah AecyAb(J>YpaiiHH, TaioKe h bcacactbhh 3arpH3Heimii npH oGAimoBamiH neMH h H3 uiAaKa Ha pacionAeHHOM MeTaAAe. Hh b oahom CAyMae He o6HapyaceHbi b oGpa3pax cAeAbi bkaiomchiih mhctbix COeAHHHeHHii KaAbUHS, OKHCH HAH CyAbHAa, AHIiib TOAbKO BKAlOMeHHM Ca-aAIOMHHaTH C CpailteHHHMH hah C MOHOMOAeKyASpHbIM cAoeM Ca-cyAbij>HAa. CTaAH c tbkhm bkaiomehhhmh b noAOcax GbiAil GoAec 3a-rpa3iieHHbi b cpaBHenmi c CTaAHMH KOTOpbie coAep»caAH bkaiomchhsi TOAbKO okhch aAioMHHHa. 3to yKa3biBaeT, mto bkammehh« Ca-a.\io-MHHaTa BbiAeAJieTCii h3 pacnAaBa meaaehee MeM BKAiOMeHHa okhch aAioMHHHa. b npoKaTe sth BKAiOMeHHa o6HapyjKHBaioTca b (J>opMe cepbix HenpaBHAbHbIX nOAHrOHaAbHbIX 3epeH, KOTOpbie oGbIKHOBeHHO no BeAHMHHe HeMHOrO 5oAbUie OnTHMeCKH OMeHb nOXO>khm BKAIOMe-HltaM OKHCa aAlOMHHHH. bce 3to YKa3bIBaeT, mto paCKHCAeHHe CTaAH c KaAbUHCM haao BbmOAHHTb nOCAe Toro, KaK XOpOHIO BbinOAIieHO paCKHCAeHHe c aAIOMHHIieM h BKAiOMeHHH OKHCH aAlOMHHHH BblTIAblAH H3 pacnAaBa; sto 3HaMHT, mto b pacnAaBe HeT ueHTpoB Ha KOTOpbie 6u MOrAH nOAKAIOMHTbCH OKHCH H CyAbHAbl KaAbUHH, KOTOpbie o6pa3yioTCH nocAe Ao6aBKH 3Toro 3AeMeHTa b pacnAaB H, TaKHM o6pa30M VMeHbinaAH 6bICTpOTy BblAeAeHHH OKHCH aAJOMIIHHH H3 p a CI IAa DAC H H O H CTaAH. CyAb(J>HAHaH ^>a3a HaxoAHAacb b HccAeAOBaHbix cia\HX b 4xlpme cepHiicToro KEUbUHH h cepHHCToro Mapranna. CepHHCTbift Ka.\bunft peAKO coAepaopMy TOHKHX HHTOK, KOAHMeCTBO KOTOpbIX yBeAHMHBa\OCb c noBbiuieHHeM b CTaAH cepbi. npn OAHOM H TOM >Ke KOAHMeCTBe cepbi oGHapyjKeno, MTO coAepacaniie BKAiOMeHHH MeHbnie B CTaAH MapKH C. 0361 npH cpaB-HeHHH C APyriIMH MapKaMH. C YBeAHMeHHeM coaep>kahhh CyAbKAy cbohctb3mh noAoc noA npHMbiM yrAOM h b HanpaBAeHHH npoKaTbiBaHHH. TaK KaK npH OAHOM h TOM »e coAepacaHHH čepu B CTaAH MapKH C. 0361 cy,\b-4>hahmx bkaromehhii MeHbuie, to BAHHHHe b hhx cepu cAaSee MeM B OCTaAbHbIX HCCAeAOBaHHbIX ct3ahx. AaHHbie KOTOpbie hsm Tcriepb b pacnopsaceHiiH He n03b0ahi0t BbIHCHHTb npHMHHy pa3HHIibI Me»AY CTaAbiO MapKH C. 0361 H OCTaAb-HblMH HCCAeAOBaHHbIMH COpTaMH CTaAH; MO»HO AHIIIb nOAaTb ABa b03m0>KHbie oGbHCHeHHH: nepBOe B TOM, MTO BKAiOMeHHH TaK He3Ha-MHTeAbHbl nO BeAHMHHe, MTO HeT B03M0>KH0CTH HX npOCMOTpeTb npH 500-om y8eAHMeHHH, BTopoe, b pa3Himbi coAepacaHHH cepbi kotopoh OCTaiOTCH b CTaAH B paCTOIIAeHHOM COCTOHHHH. RHEIN - DOIMAU - STA H L WIEN - MUNCHEN - CHUR - IVI IL ANO OSKRBUJEMO EVROPSKE JEKLARNE IN LIVARNE S STARIM ŽELEZOM. SMO GENERALNI ZASTOPNIK: RHEINSTAHL A. G. KASSEL / B.R.D. V HENSCHELOVIH NAPRAVAH ZA PREDELAVO STAREGA ŽELEZA KOT: -ŠKARJE ZA STARO ŽELEZO -PAKETIRNE STISKALNICE -NAPRAVE ZA SORTIRANJE DELOV IZRABLJENIH AVTOMOBILOV. A.VOIGT v ODŽIGALNIH NAPRAVAH BIRKENFELD - ZA KABLE NAHE / B.R.D. VPRAŠANJA IN INFORMACIJE' RHEIN - DONAU - STA H L. HANDELSGES. M.B.H. A 1030 WIEN, SALESIANERGASSE 5 TELEFON: 735506 SERIE TELEX '• 11908 Razvoj ležajnega brona CuSn8P za obdelavo na avtomatih UDK: 669.35.6 ASM/SLA: SG A-c Bojan Breskvar V tem delu smo z analizo ustreznega vzorca, kakor tudi s pomočjo izkušenj na podobnih zlitinah izdelali, predelali in obdelali leiajni kositrov bron, ki je sposoben obdelovanja na avtomatih. Ugotovili smo glavne metalurške pogoje, ki omogočajo industrijsko izdelavo nove ležajne zlitine, dotaknili pa smo se tudi enega od odločilnih pogojev obdelave — obdelovalnosti pri srednjih in velikih hitrostih struženja. I. UVOD Gnetne kositrove brone — malolegirane zlitine bakra s kositrom in fosforom — uporabljamo pretežno zaradi odličnih drsnih lastnosti za drsne le-žaje. Pri končni obdelavi ležajnega brona si želimo čim boljšo obdelovalnost, kajti le na osnovi te lahko dosežemo natančne in ozke dimenzijske tolerance ležajev. Z izboljšanjem obdelovalnosti1, to je oblike ostružkov in hrapavosti površine, prilagodimo le-žajni bron zahtevam obdelave na avtomatskih obdelovalnih strojih. Naveden ležajni kositrov bron CuSn8P je slabo obdelovalen in neprimeren za obdelavo na avtomatih. Obdelovalnost brona poboljšamo z dodatnimi legirnimi elementi, kot so žveplo, selen in telur, ostanejo pa odprta vprašanja vpliva dodatnih legirnih elementov na mehanske in fizikalne lastnosti, tehnologijo izdelave in predelave, kakor tudi drsnih lastnosti. II. PREISKAVE IN POSKUSNA IZDELAVA LEŽAJNEGA BRONA CuSn8PS 1. Metalografske preiskave, elektronska mikroanaliza in kemična sestava Od Mariborske livarne (MLM) smo prejeli tri vzorce kositrovega ležajnega brona, in sicer palici s premeroma 15 in 30 mm ter cev s premerom 19 in 30 mm. Vzorce smo metalografsko pregledali, dodatni legirni element žveplo smo kvalitativno določili na elektronskem mikroanalizatorju, kvantitativno pa s kemično analizo. Mikroposnetki slik 1 do 3 kažejo vzdolžna preseka in prečni presek posameznih vzorcev. Kositer Bojan Breskvar, dipl. ing. metalurgije, samostojni raziskovalec na Metalurškem inštitutu v Ljubljani je v zmesnih kristalih bakra skoraj popolnoma raztopljen. Na mikroskopskih posnetkih so razvidne poleg osnove še tri faze (dejansko nastopajo štiri faze), ki smo jih analizirali s pomočjo elektronskega mikroanalizatorja. Črna faza na sliki 1 je Cu3P (lahko nastopa samostojno), temnomodra faza sestoji iz kositra, fosforja in bakra ter je največkrat zraščena s Cu3P. Količinsko največ je svetlo modre faze, ki je bakrov sulfid in nastopa kot CuS ali Cu2S. Sestavi Slika 1 Struktura palice premera 15 mm, vzdolžno, 200 x Fig- 1 Structure of the rod 15 mm in diameter, longitudinaIly, 200 times. Slika 2 Struktura palice premera 30 mm, vzdolžno, 500 x Fig. 2 Structure of the rod 30 mm in diameter, longitudinal!y, 500 times. Slika 4 Vključka CiuS v kosltrovem bronu Fig. 4 Inclusions of Cu_,S in bronze. Slika 6 Rentgenski posnetek žvepla, 840 x Fig. 6 X ray picture of sulphur, 840 times. -» Slika 3 Struktura cevi 19x30 mm, prečno 500 x Fig. 3 Strueture of the pipe 19 x 30 mm, transversally, 500 times. bakrovega sulfida smo ugotovili in izračunali na osnovi črtne analize dveh vključkov, ki jo prikazujemo na sliki 4. Posamezne faze smo kvalitativno in delno tudi kvantitativno (CuS, Cu2S in Cu3P) določili z elektronskim mikroanalizatorjem. Kvalitativni prikaz legiranega žvepla v preiskovanem bronu ilu- strirata elektronski posnetek sestave — slika 5 in rentgenski posnetek žvepla — slika 6. Na osnovi metalografske in elektronske mikroanalize smo zaključili, da je bakrov sulfid, razen izjem, zadovoljivo drobno in enakomerno porazdeljen po osnovi. Večji vključki so navadno zraščeni in so sestavljeni iz dveh ali treh faz (Cu3P, Sn-P-Cu, CuS in Cu2S). Večje izceje fosfora smo zasledili posebno pri palici premera 15 mm — silka 1 — pri preostalih vzorcih pa je bil fosfor enakomerno drobno porazdeljen po osnovi. "X Slika 5 Elektronski posnetek sestave, 840 x Fig. 5 Electron picture of composition, 840 times. Ker smo predpostavljali, da sta lahko tehnologiji izdelave palice in cevi iz kositrovega brona različni, smo kemično analizirali palico premera 15 mm in cev. Žveplo smo analizirali po sežigni metodi in titraciji z lugom. Ustaljena metoda določevanje fosfora z obarjanjem ne poda zanesljivih rezultatov ob prisotnosti kositra. Zato smo morali prilagoditi metodo s fotomeričnim določevanjem fosfora. Povprečno vrednost rezultatov kemičnih analiz navajamo v tabeli 1. Tabela 1: Kemični analizi preiskovanega ležajnega brona za obdelavo na avtomatih Tabela 2: Kemične sestave poskusnih zlitin Kositer Žveplo Fosfor Selen Te- v % lur Palica premera 15 mm 8,02 0,045 0,084 <0,08 0,01 Cev premerov 19x30 mm 8,22 0,058 0,300 <0,08 0,01 Element Izbrana Kemična sestava analiza (%) (°/o) Odgor (°/o) Sn 8,0 7,60 5 Bron 1 P 0,05 0,047 6 S 0,3 0,15 50 Sn 8,0 7,20 10 Bron 2 P 0,1 0,03 70 S 0,12 + 50% 0,126 30 Sn 8,0 6,30 21 Bron 3 P 0,1 0,084 16 S 0,1 + 50% 0,096 36 Legirni elementi v preiskovanih vzorcih so kositer, žveplo in fosfor. Predhodne analize selena na elektronskem mikroanalizatorju so pokazale, da je selen enakomerno drobno porazdeljen po osnovi. Vrednost manj kot 0,08 % selena v zlitini (tabela 1), je posledica že osvojene metode analize, ki pri manjših vsebnostih dopušča večje napake. Fosfora je v palici občutno manj kot v cevi, kar je lahko delno posledica opaženih izcej (slika 1), vendar pa so vsebnosti okoli 0,3 % fosfora v bronu značilne za zahtevne kontinuirno ulite izdelke. 2. Laboratorijske poskusne zlitine in vpliv žvepla na hladno predelavo in obdelovalnost zlitin CuSn8PS Izbrane zlitine 8-kilogramske zatehte smo izdelali v indukcijski peči na Metalurškem inštitutu (MI) iz tehnično čistih sestavin z naslednjo tehniko dela: a) oksidacijsko taljenje elektrolitskega bakra z oksidacijsko žlindro, b) dezoksidacija bakra s predzlitino CuPlO po-odstranitvi oksidacijske žlindre, c) zaščita taline z ogljem in dolegiranje fosforja in kositra, d) dolegiranje žvepla v prahu s pomočjo zvona in e) ulivanje palic v forme iz peska. Pri izdelavi prve zlitine smo ugotovljeni izkoristek legiranja žvepla 50 % upoštevali pri legiranju žvepla pri preostalih zlitinah. Različni odgori posameznih elementov (tabela 2) so posledica deli-katne izdelave majhnih zateht talin in dvakratnega prelivanja talin (iz peči v lonec in nato v formo). Vpliv množine žvepla na hladno preoblikoval-nost in obdelovalnost izdelanih malolegiranih ko-sitrovih bronov smo predvsem ugotavljali na bronu z 0,126 % in 0,096 % žvepla. Ulitim površinsko ostruženim palicam smo v MLM na vlečnem stroju ugotovili največjo stop- njo hladne deformacije 43 %, to je do pojava prvih površinskih napak. Posamezne redukcije obeh preizkušanih kvalitet so bile enake (po 0,5 mm). Iz opisanega smo zaključili, da legirane množine žvepla zlitinam tipa CuSn8P ne poslabšajo sposobnosti za hladno predelavo, saj se v praksi uporabljajo maksimalno 20 % stopnje hladne deformacije, večinoma pa samo nekaj odstotkov, potrebnih za utrditev in kalibracijo profilov. Izhodišče za relativno subjektivno ocenjeno obdelovalnost, to je kvaliteto površine in obliko ostružkov, sta bili palici obeh kvalitet z enako 19 % stopnjo hladne deformacije. Ugotovili smo, da se s povečano vsebnostjo žvepla v zlitini CuSn8P pri enakih pogojih obdelave (geometriji noža, hitrosti obdelave, globini reza in pomiku) poboljša kvaliteta površine, kakor tudi oblika ostružkov. III. IZDELAVA IN LASTNOSTI KONTINUIRNO ULITEGA LEŽAJNEGA BRONA CuSn8PS 1. Izdelava in predelava V MLM smo izdelali v naftni nagibni peči 100 kilogramov taline po ustaljeni tehnologiji taljenja bakra, za vložek pa smo vzeli čiste komponente. Žveplo smo legirali tako, da smo v lonec za prelivanje taline iz talilne peči v livno peč dali na dno žveplov prah, zavit v bakreno pločevino in ga pre-lili s talino. Pri tako enostavnem legiranju smo predvideli 100 % izgube žvepla. Rezultate kemičnih analiz prikazujemo v tabeli 3. Tabela 3: Kemična analiza kontinuirno ulitega brona CuSn8PS Kemična analiza ulite palice Izbrana sestava % začetek % konec % povprečje o/o Sn 8,0 7,88 7,72 7,80 P 0,3 0,07 0,06 0,065 S 0,1 + 100% 0,16 0,17 0,165 Bron smo na horizontalni kontinuirni livni napravi2 (MLM) ulili s hitrostjo 25 cm/min v palico premera 30 mm in pri tem ugotovili, da razen začetnih težav legirana količina žvepla ne vpliva na ustaljeno tehnologijo kontinuirnega litja v primerjavi z litjem navadnih bronov na isti napravi. Prav tako je pri izbranem najenostavnejšem in najcenejšem načinu legiranja žvepla odgor le 35 % (tabela 3), izguba kositra normalna (2,5 %), večji odgor fosforja pa je posledica nepopolne dezoksidacije pred legiranjem in oksidacije pri dvakratnem prelivanju taline. Kontinuirno ulite ter optimalno homogeniza-cijsko žarjene palice3 (3 ure na temperaturi 650° C), smo na vlečni klopi površinsko luščili iz premerov 30 mm na 29 mm (odprava površinskih nehomogenosti kontinuirnega litja) in s tremi prevleki 26 % hladno deformirali. Mehanske lastnosti izhodnega materiala za nadaljnje preiskave so bile: natezna trdnost 55,4 kp/mm2, raztezek 6 % in trdota 192 HV 10/10. Z metalografskimi preiskavami vzorcev začetka, sredine in konca ulite ter vlečene palice smo potrdili, da izbrana temperatura in čas homoge-nizacije tudi ustrezata bronu z dodatkom žvepla in da je bakrov sulfid enakomerno drobno porazdeljen po preseku in po dolžini ulite palice. 2. Relativna primerjalna obdelovalnost Za približno oceno, prav posebno pa še za primerjalno obdelovalnost, zadostuje1-4 vrednotenje oblike ostružkov in merjenje hrapavosti površin, s tem da pri konstantnih pogojih dela (hitrost rezanja, globina reza, geometrija noža) zasledujemo spremembe pri različnih podajanjih in zlitinah. Čeprav novejše raziskave5 vrednotenja površin skušajo upoštevati s funkcijami srednje vrednosti in s korelacijsko funkcijo tudi vrednotenje površin v smeri abscisne osi (periodične ali slučajnostne funkcije), ki je popolnejše in pravilnejše, smo se zaradi enostavnosti in primerjalnosti zadovoljili le z oceno kvalitete površine na osnovi meritev aritmetične srednje hrapavosti — Ra in največje hrapavosti površine — Rmax. Dodatno pa je še izbira pravilnega območja za preizkušanje odločilnega pomena pri zanesljivosti rezultatov6. 2.1 Obdelovalnost pri hitrosti rezanja 300 m/min. Za vrednotenje rezalnih sposobnosti smo izbrali dve stanji zlitine CuSn8PS — homogenizirano in vlečeno, za primerjavo smo vzeli standardno med CuZn39Pb in kasneje ugotovljeno nehomo-genizirano vlečeno zlitino CuSn9P (v MLM ni bilo na zalogi 8 % brona). Na osnovi literaturnih virov7-8 smo izbrali hitrost rezanja in geometrijo noža, ki je kompromis med razpoložljivimi in priporočenimi vrednostmi, izbranimi tako, da nekako ustrezajo obdelavi medi in bronov (sliki 7 in 8). - // 'f // K / Hitrost rezanja 300m/min / globina reza Imm / noz-karbidna trdnina / X = 75° ' OL = 5° r- 6° /» -- 0-r - 05 mm i 0,027 0,132 0,222 Sliki 7 in 8 Hrapavosti površin posameznih zlitin in stanj pri različnih podajanjih ter hitrosti rezanja 300 m. min. Figs. 7 and 8 Surface roughness of single alloys and states at various feed rates and the cutting speed 300 m/min. Poizkuse smo izvršili na Inštitutu za strojništvo v Ljubljani na posebni, za podobne preiskave prirejeni stružnici (brezstopenjsko kontinuirno spreminjanje hitrosti od 0 do 8500 vrt/min, šest različnih podajanj v območju od 0,028 do 0,36 mm na vrt.). Hrapavost površin smo ugotavljali na merilniku Talysurf 4. Rezultate posameznih meritev hrapavosti površin preiskovanih zlitin prikazujemo v slikah 7 in 8, obliko ostružkov pa na slikah 9 in 10. Pri izbranih pogojih odrezovanja lahko na osnovi rezultatov (slike 7 do 10) ugotovimo: a) Za preiskovane zlitine velja, da z manjšimi podajanji poboljšamo kvaliteto površine in poslabšamo kvaliteto ostružkov (velikost in obliko), razen pri homogeniziranem bronu CuSn8PS. b) Pri podajanju 0,132 mm/vrt je kvaliteta površine in ostružkov za vse preiskovane zlitine enaka. Pri manjših in večjih podajanjih je obdelovalnost najboljša pri homogeniziranem bronu CuSn8PS. c) Površina primerjalne medi je pri majhnih in srednjih podajanjih občutno slabša od bronov, CuZn39Pb vlečeno Podajanje (mm/vrt.) - vertikalno 0,222 Rq (yum): 3,30 0,132 2,63 'I 0,027 2,03 - * -h > x ^ -AR. ?, A. J + « M v CuSn9P nehomogeniz., vlečeno v"* .-v / , ..." "T A * / »-> -'jV r Ca r' >.«"' -t Vvf ž -Vj*?. -V T i) i CuSn8PS hemogeniz. Rq (yum)i 4,03 R (/jm): 3,96 a / V', V,- - ; ■ .v , ».t j- s" »i 1 j' v- ■ . » v j- /* i' • - 1,86 1,89 . ii -'^ i.. ' » ''V »/K v. , ■ V _ > . ■VJI i . • > > - • * -11-f „ . >JiP -V i" i 1 • i i \V\ ^ 1,29 1,12 ~ V' " M » •.> a««;--''v'•> ,>> i*,\ •'V*; CuSn8PS homogeniz., vlečeno v ■ 1 . ■ < ' JI '<_ v". \ hf . *** ' t. ^ - y r*, 7 " ;*,.« ; w »» . r." i i i-T. ' »"-'-^vi ir ■i : , •. V 1. T * 't • V,' * v ^ -J- » i* ' :t }> " . ^ *« rf .8 C*. ' v \ * t- (yum): 3,88 Sliki 9 in 10 Oblika in velikost ostruikov pri konstantnih pogojih rezanja (sliki 7 in 8) različnih zlitin pri treh podajanjih. Merilo 1:1 1,89 1,13 Figs. 9 and 10 Shape and size of chips at constant cutting conditions (Figs 7 and 8) for various alloys at three different feed rates. Scale 1:1. pri podajanju 0,222 mm/vrt pa je boljša. Iz tega sledi, da izbrana geometrija noža bolj ustreza grobi obdelavi medi (najmanjša glavna rezalna sila). d) Primerjava obeh stanj brona CuSn8PS ne podaja izrazitih razlik v kvaliteti površine in ostružkov, le v primeru vlečenega brona so ostruž-ki slabši pri najmanjšem podajanju, vendar za prakso še vedno sprejemljivi. 4. Najboljšo obdelovalnost ima pri vseh podajanjih nehomogeniziran bron CuSn9P. Žal pa je tako stanje ležajnega materiala za praktično uporabo neprimerno. Končno lahko trdimo, da z legiran jem žvepla navedenim ležajnim bronom poboljšamo kvaliteto ostružkov. 2.2 Obdelovalnost pri hitrosti rezanja 110 m/min. Neizrazita odstopanja obdelovalnosti posameznih zlitin, kakor tudi neustrezna primerjava z ne-homogeniziranim bronom CuSn9P, so nas napotila k razširitvam preiskav obdelovalnosti na srednje hitrosti. Preizkuse smo izvršili na novi navadni stružnici na MI, zaradi česar smo morali izbrati druga podajanja. Izbrali smo tudi primerno geometrijo noža1, prilagojeno finemu in grobemu struženju (sliki 11 in 12). Hrapavost površin smo merili na isti napravi kot pri prvih preizkusih; rezultati meritev so prikazani na slikah 11 in 12, obliko in velikost ostružkov pa prikazuje slika 13. Interakcije med posameznimi parametri obdelave, stanji zlitine in kvalitete ostružkov so razvidne iz diagramov na slikah 11 in 12 ter slike 13, glavne značilnosti pa so: a) Dodatek žvepla k malolegiranim bronom za obdelavo na avtomatih ne poboljša kvalitete površine, temveč samo kvaliteto ostružkov (kratki, lomljivi, nevoluminozni) pri vseh podajanjih. b) Obdelovalnost medi je pri srednjih in grobih podajanjih najboljša. c) Najslabša je kvaliteta površine pri homo-geniziranem bronu CuSn8PS pri srednjih in grobih podajanjih. d) S hladno deformacijo zlitini CuSn8PS poboljšamo obdelovalnost. e) Najslabšo kvaliteto ostružkov ima navadni bron CuSn8P pri vseh podajanjih, vendar glede na ostale brone relativno kvalitetnejšo površino. IV. SKLEPI 1. Gnetnim ležajnim kositrovim bronom že z malimi dodatki žvepla poboljšamo obdelovalnost. 2. Mali dodatki žvepla k navadnim bronom (do 0,16 %) ne vplivajo na ustaljeno tehnologijo izdelave in hladne predelave in jih lahko izdelujemo po obstoječih postopkih in v napravah za kontinuirno litje. E e ^ s E Ct 40 - ----CuZn 39 Pb - vlečeno ---CuSn 8 P - homogenizirano ---CuSn 9P - nehomogen,-vlečeno - CuSn 8PS- homogenizirano ............... Cu Sn 8PS - homogen- vlečeno 30 0,075 0,118 - Podajanje [mm/vrt J 0,180 Sliki 11 in 12 Hrapavosti površin posameznih zlitin in stanj pri različnih podajanjih in hitrosti rezanja 110 m/min. Figs. 11 and 12 Surface roughness of single allovs and states at various feed rates and the cutting speed 110 m/min. 3. Pri legiranju žvepla v prahu v industrijskih agregatih je potrebno upoštevati 30—40 % odgor žvepla, žveplo v kontinuirno ulitih palicah ni izcejalo in je bilo enakomerno drobno porazdeljeno po preseku in dolžini. 4. Dodatek žvepla do 0,16 % bistveno ne vpliva na mehanske lastnosti. 5. Z naraščajočo množino legiranega žvepla poboljšamo obdelovalnost. 6. Izdelani ležajni bron CuSn8PS se dobro obdeluje pri srednjih (110 m/min) in velikih (300 m/min) hitrostih obdelave in ustreza zahtevam za obdelavo na avtomatih. 7. Dodatek žvepla h gnetenim kositrovim bronom ne poboljša kvalitete površine pri struženju, temveč samo kvaliteto ostružkov. Pri enakih pogojih odrezovanja je kvaliteta površine boljša pri navadnem bronu brez dodatka žvepla, medtem ko je kvaliteta ostružkov najslabša. 8. S hladno deformacijo brona z dodatkom žvepla poboljšamo obdelovalnost. Hitrost rezanja 110 m/min -globina reza 1 mm nož-BRC 3 X 70° f 20" -A = ~ 5° r = 0 5mm 0,075 0,180 Podajanje (mm/vrt.) 0,18 0,118 0,075 CuZn39Pb vlečeno R (/jm): K (x>m): 5°50; 2,65; 1,60 CuSn9P nehomogen., vlečeno R (yUm): 5,53; 3,25; 1,76 CuSn8PS homogen. R Um): 6°60; 3,40; 1,49 CuSn8PS homogen., vlečeno R (/jm): K (AJm;: 5°60; 3,30; 1,40 CuSn8P homogenizirano R M: 5°Q0; 2,80; 1,30 Slika 13 Kvaliteta ostružkov različnih zlitin pri konstantnih parametrih rezanja (sliki 11 In 12) in treh podajanjih. Merilo 1:1 Fig. 13 Quality of chips for various alloys at the constant cutting conditions (Fig. 11 and 12) at three different feed rates. Scale 1:1. V. ZAHVALA Zahvaljujemo se skladu Borisa Kidriča in Mariborski livarni Maribor, ki sta nam omogočila to delo. VI. Literatura 1. A. Podgorraik, B. Breskvar, A. Križman: »Razvoj nizko-legiranih visokoprevodnih bakrovih zlitin za avtomatsko obdelavo«, Poročilo MI, Ljubljana, 66—89, 1968 2. L. Križman: Strukturne in mehanske lastnosti kontinu-irno ulitih pallic iz Cu zlitin, diplomsko delo, 1965 3. A. Podgornik, L. Kosec, B. Ralič: Kinetika homogeniza-cije zlitine CuSn8P, Poročilo FNT, Ljubljana, 1970 4. P. Leskovar: »Neka i značilnosti pri preiskavah odrezo-valnosti aluminijevih zlitin z orodji iz hitroreznega jekla«, Strojniški vestnik, št. 4/5, str. 116—122, 1969 5. P. Leskovar: »Prispevek k vrednotenju kvalitete površine«, Strojniški vestnik, št. 2, str. 33—38, 1970 6. P. Leskovar: »Eksperimentalne raziskave odrezovalnosti zlitim za avtomate«, Strojniški vestnik, št. 4/5, str. 129— 135, 1971 7. K. Dies: Kupfer und Kupferlegierungen in der Technik, Berlin, Heidelberg, New York, Spriinger-Verlag, 1967 8. Deutsches Kupfer Institut: Die spanabhebende Bearbei-tung von Kupfer und Kupferlegierungen, Berlin, 1956 ZUSAMMENFASSUNG In diesem Artikel ist die Entvvicklung einer Zinnbronze mit geringem Schweffelzusatz fiir die Verbesserung der Bearbeitbarkeit beschrieben. Die gegebenen technologischen Ldssungen der Bear-beitung der Schmelze, der Schweffellegierung, das Giessen und Umformen sind an laboratorischen und nachher an halbindustriellen Schmelzen und Untersuchungen der Legierung Cu Sn 8 PS entvvickelt vvorden. Es ist festgestellt worden, dass der Zusatz von 0.16 % Schvveffel zu der Bronze Cu Sn 8 P keinen vvesentlichen Einfluss auf die Technologie des Stranggiessens, der Kaltverformung und die mechanischen Eigenschaften austibt. Soeben wird auch die Oberflachenqualitat beim Drehen nicht beein-flusst, sondern nur die Spiinenqualitat (kurzbrechig und nicht voluminos). Die Verleichsbearbeitbarkeit die Quali-tat der Oberflache und der Spanen — des Messings und der Bronze zeigen, dass sich die entwickelte Lagerbronze CuSn 8 PS bei der mitleren (110 m/min) und hoheren (300 m/min) Bearbeitungsgeschwindigkeiten gut bearbeiten lasst. SUMMARY The development of wrought tin bronze (bearing alloy) with small additions of sulphur vvhich improves machi-nability and enables this alloy as a free-cutting alloy is described in the paper. Technological solutions of melt treatment, alIoying of sulphur, casting and vvorking are cited. They are based on laboratory investigations and vvere latter applied in pilot plant production vvith simul-taneous investigations of CuSn8PS alloy. 0.16 % sulphur addition in CuSn8P bronze vvas found to have no essential influence on the used technology of continuous casting, cold vvorking, and mechanical properties. It also does not improve the surface quality in turning but only the quality of chips vvhich are short, crushable, and small. Comparison betvveen the machinability the surface quality, and the quality of chips for brasses and bronzes show that the manufactured bearing bronze CuSn8PS can be vvell machi-ned at medium (110 m/min) and high (300 m/min) speeds. 3AKAKMEHHE B paSoTe pacciuoTpeno paaBiiTne AeopMnpyeMOH oaobhhhoh 0poH3bi (noAiumrniiKOBLiu cnAaB) c He6oAbinoH Ao6aBKoii čepu, ko-ropaa y.vypiwanHs ocHOBaHU na AaSopa-TOpHhix a no3JKe Ha noAynpoMHUL\eHHtJx HccAeAOBaHHfl ciLAaaa CuSn8PS. YcTaHOBAeHHO, mto Ao6aBKa cepw b KOAHMecTBe 0,16 °/o K 6poH3e CuSn8P cywecTBeHHO He OKa3UBaeT dahhiihc Ha noCTa-HOBAeHHyK) TexH0A0rHK) HenpepHBHOro AHihH x0A0AHyi0 nepepa6oTKy h na MexaHimecKne cBoiicTBa, TaK»e ne yay>jmaeT KanecTBO noBepx-hocth npn o5ra>mBaHHio; rioAOKHTeAhnoe yAy>nneHHe toabko Ha kayectbe onhakdb — ohh Koporiuie, Aerao OTAaMfcisaioTCH ii He-oGbeMHCThie. CpaBHenHe cnocoGnocTH k o6pa6oTKH, KanecTBo oGpaooTairoii nOBepXHOCTH H KaMeCTBO ohhakob -MeAH h 6pOH3bI IKJKaaaAH, MTO H3r0T0BAeHHaa noAmnnoMHaa 6poH3a CuSn8PS xopomo o6pa6aTbi-BaeTca npn cpeAHHX (110 m/mhh) h 6oamhhx (300m/mhh) ckopoct«x ofipaCoTKH. Odgovorni urednik: Jože Arh, dipl. inž. — Člani Jože Rodič, dipl. inž., Viktor Logar, dipl. inž., Aleksander Kveder, dipl. inž., Edo Žagar, tehnični urednik. Oproičeno plačila prometnega davka na podlagi mnenja Izvršnega sveta SRS — sekretariat za informacije št. 421-1/72 od 23.1.1974 Naslov uredništva: ZPS2 — Železarna Jesenice, 64270 Jesenice, tel. št. 81-231 int. 385 — Tisk: GP »Gorenjski tisk«, Kranj