содержание   .. 149  150  151  152  153  154  155  156  157  158  159  ..

§ 54. ПОЛУЧЕНИЕ КАРБЮРИЗАТОРА

Карбюризатор — композиция из технического углерода и неорганического или органического катализатора, применяемая для поверхностной цементации стальных изделий. В качестве технического углерода может быть использован каменный уголь, древесный уголь, каменноугольный и нефтяной кокс или полукокс.

Цементация — химико-термическая обработка поверхностных слоев металлических изделий диффузионным насыщением углеродом при температуре более 900 °С. Цель цементации — повышение твердости, износоустойчивости или усталостной прочности деталей. Глубина цементационного слоя металла составляет 0,5—3 мм.

При использовании одного технического углерода при температурах более 900 °С цементация идет очень медленно. Для ускорения процесса используются катализаторы — карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов, хлориды и цианаты этих металлов, а также некоторые органические соединения.

При цементации стальных изделий разложение, например, углекислого бария протекает по следующей химической реакции:

ВаС03---» BaO + CO2

Образующаяся двуокись углерода взаимодействует с углеродом древесного угля:

С02+ С(уголь)  = 2СО.

Насыщение стали углеродом происходит за счет активной диффузии атомарного углерода из окиси углерода с поверхности внутрь металла:

2СО = С02 + Сатом

Лесохимической промышленностью выпускается карбюризатор древесно-угольный, представляющий собой зерна светло-серого цвета, состоящие из частиц угля с нанесенной на их поверхность смеси углекислого бария и крахмала или тапиокового декстрина.

Рис. 87. Схема производства карбюризатора:
1 — бункер; 2 — опрокидыватель; 3 — транспортер; 4 — дробилки (/ ступени, II ступени, III ступени, IV — доизмельчение); 5 —элеваторы; 6 — сортировка; 7 — бункер; 8 — мерник; 9 — обмазочный аппарат; 10 — барабанное сито; И, 12— бачки; 13 — дозатор; 14 — смеситель; 15 — бункер; 16 — конвейер; 17 — топка; 18 — барабанная сушилка; 19 — конвейер-стабилизатор; 20 — приемник; 21 — весы; 22 — упаковочная машина; 23 —циклон; 24 — труба
 

Технологический процесс . производства карбюризатора (рис. 87) состоит из следующих стадий: транспортировки и дробления древесного угля-сырца, обмазки угля суспензией углекислого бария с крахмалом, сушки сырого карбюризатора, его охлаждения, стабилизации и упаковки в мешки. Древесный уголь-сырец, полученный при конечной температуре пиролиза около 500 °С, из опрокидывателя поступает в бункер и далее ленточным конвейером подается в дробилку первой ступени, где измельчается до размеров кусков не более 50 мм. После этого

уголь элеватором подается в дробилку второй ступени, в кото­рой измельчается до размеров кусков не более 30 мм. Из вто­рой дробилки уголь поступает на сортировку, где разделяется на четыре фракции: крупную (более 14 мм), полезную (3,5— 14 мм), мелкую (1,2—3,5 мм) и очень мелкую (менее 1,2 мм), которая поступает на производство мелкозернистого карбюри­затора или брикетов и в виде исключения на сжигание в топки ретортного цеха. Уголь с размером частиц 1,2—3,5 мм предна­значен для производства активного угля ДАК. Крупная фрак­ция угля направляется в дробилку третьей ступени, оттуда элеватором на вторую половину рассева, где также получаются четыре фракции. Доизмельчёние крупной фракции угля может производиться в дробилке четвертой ступени.

Полезная фракция угля элеватором подается в специальный бункер, откуда через мерник направляется на обмазку в аппа­рат типа бетономешалки. Для обмазки угля готовят суспензию углекислого бария и крахмала. Крахмал размешивают в бачке в холодной воде и выливают в другой бачок, в котором его заваривают. Крахмальный клейстер через мерник-дозатор направляют в смеситель, куда также загружают рассчитанную массу углекислого бария, и перемешивают до получения одно­родной массы. Готовую суспензию подают в обмазочный аппа­рат для нанесения ее на уголь. После перемешивания получают сырой карбюризатор, который через бункер ленточным конвейе­ром направляют для сушки во вращающуюся сушильную печь.

Сушильная печь представляет собой вращающийся барабан с лопастями внутри. Угол наклона барабана печи составляет 2—3°, частота вращения 10 мин^-1. В барабан сушильной печи прямотоком подается теплоноситель при температуре 570— 700 °С, который получают в топке от сжигания солярового масла. Отработанный теплоноситель через циклон сбрасывается в дымовую трубу. Сухой карбюризатор с температурой 120— 150 °С выгружают на ленточный конвейер. Там он охлаждается и стабилизируется в токе воздуха в течение 120 с при высоте слоя 40—50 мм до температуры 30—45 °С и далее подается в бумажные мешки. Затем после взвешивания на весах и за­шивки мешка на упаковочной машине карбюризатор направ­ляют на склад готовой продукции.

На древесно-угольный карбюризатор распространяются тре­бования ГОСТ 2407 — 83. По физико-химическим показателям древесно-угольный карбюризатор должен соответствовать нор­мам, указанным ниже:

Массовая доля, %:

углекислого бария    20±2

углекислого кальция, не более       2,0

общей серы, не более                      0,04

двуокиси кремния, не более           0,2

летучих веществ, не более   8,0

воды, не более          4,0

По согласованию с потребителем допускается массовая доля углекислого бария в карбюризаторе менее 18 %. Нормы даны в пересчете на безводный карбюризатор.

При работе с древесно-угольным карбюризатором необходимо соблюдать меры предосторожности. В производственных условиях контроль загрязнения воздуха рабочей зоны должны производить по углекислому барию. Предельно допустимая кон­центрация аэрозоля углекислого бария в воздухе рабочей зоны производственных помещений составляет 0,5 мг/м³. Помещения, в которых проводят работы с древесно-угольным карбюризатором, должны быть оборудованы приточно-вытяжными вентиляционными установками общего и местного назначения. Работу с карбюризатором необходимо проводить в спецодежде, приме­няя средства индивидуальной защиты. Образующаяся при производстве и применении карбюризатора древесно-угольная пыль пожароопасна и имеет нижний концентрационный предел воспламенения в воздухе 128 г/м³.

Древесно-угольный карбюризатор массой не более 20 кг упа­ковывают в бумажные мешки. По согласованию с потре­бителем допускается упаковка карбюризатора в полиэтиленовые мешки.

Предложен также древесно-угольный мелкозернистый карбю­ризатор, который представляет собой смесь древесного березо­вого угля с размером частиц до 2 мм и массовой долей нелету­чего углерода не менее 78 %„ углекислого калия и активаторов процесса насыщения. По эффективности действия мелкозернистый карбюризатор полностью заменяет импортный карбюризатор типа «Park № 20» и обеспечивает скорость цементации 0,3 мм/ч. В отличие от карбюризатора, в состав которого входит углекислый барий, он не содержит ядовитых веществ. Производ­ство такого карбюризатора налажено на Сявском лесохимиче­ском заводе. Имеются технические условия на продукт (ТУ 13-4000177-199 — 85).

Имеется карбюризатор, состоящий из 90 % древесного угля и 10%, карбоната натрия. Недостаток этого карбюризатора — низкая скорость цементации, составляющая при температуре 900 °С около 0,1 мм/ч. С целью повышения скорости цементации в состав такого карбюризатора предложено вводить 5—25 %, добавки порошкообразного наводороженного железа или 3—5                 % карбамида в виде порошка или заменить обычный древес­ный уголь активированным углем.