способ подготовки мелкофракционных металлоотходов-шламов к переплаву

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕЛКОФРАКЦИОННЫХ МЕТАЛЛООТХОДОВ-ШЛАМОВ К ПЕРЕПЛАВУ, отличающийся тем, что, с целью снижения себестоимости процесса подготовки, шламы в заданном соотношении загружают слоем на слой металлической стружки, выдерживают на ней для снижения содержания смазочно-охлаждающих жидкостей, затем равномерно перемешивают до получения однородной массы, после чего полученную смесь загружают в плавильный агрегат вместе с остальными компонентами шихты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к подготовке металлоотходов к переплаву в плавильных агрегатах, и может быть использовано при подготовке к переплаву мелкофракционных металлоотходов-шламов.

Металлические шламы образуются при механической, электрофизической, электрохимической и других видах тонкой обработки поверхностей металлических деталей и содержат до 90 мас.% металлического и связанного в окислы железа, окислы кремния, алюминия, карбиды кремния и другие химические соединения.

Большими недостатками шламов являются: высокая дисперсность зерен, повышенная плотность массы при низкой теплопроводности, низкая газопроницаемость, возможность проявления пирофорного эффекта, способность удерживать в массе большое количество СОЖ за счет развитой поверхности и действия капиллярных сил, высокая текучесть в сухом и увлажненном состоянии, способность к смерзанию при низкой температуре, склонность к образованию взрывов и хлопков при соприкосновении с расплавленным металлом.

По составу и содержанию полезных компонентов в шламы могут быть переработаны металлургическим способом, например в электрических сталеплавильных или ферросплавных печах, с извлечением металлов, в т.ч. восстановленных из окислов и др. соединений. Но перечисленные свойства шламов не позволяют использовать их в металлургии без предварительной специальной подготовки к переплаву.

Известны способы подготовки к переплаву различных видов металлического лома и отходов [1].

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по химическому составу и физическому состоянию исходного вида металлоотходов является способ подготовки к переплаву мелкофракционных отходов-шламов легированных сталей и сплавов с последующим извлечением дорогостоящих легирующих элементов [2].

Способ-прототип осуществляется путем многоступенчатого обогащения, в т. ч. с использованием сухого магнитного сепаратора, концентрационных столов и другого сложного, дорогостоящего и малопроизводительного оборудования, сопровождается большими затратами труда, энергии и высокой себестоимости. Использование этого способа оправдывается только при подготовке к переплаву сухих, обезжиренных шламов, содержащих ценные легирующие элементы, и может быть осуществлено в местах их образования без транспортировки на значительные расстояния.

Основное количество шламов образуется при шлифовке абразивными инструментами поверхностей металлических деталей из углеродистых и низколегированных сталей. При этом использование СОЖ улучшает качество поверхности обрабатываемых деталей, снижает скорость износа абразивного инструмента, повышает содержание металла в шламах, но создает дополнительные трудности при подготовке к переплаву этих металлоотходов, значительно усложняет технологическую схему и вызывает дополнительные материальные затраты на подготовку к переплаву или делает невозможным их использование в металлургии. Как правило сразу после образования шламы содержат 15-20% СОЖ.

Из-за высокого содержания СОЖ и себестоимости процесса подготовки шламов к переплаву способ-прототип не может быть использован для этих целей при переработке углеродистых и низколегированных шламов и до настоящего времени эти металлоотходы списываются и сваливаются на производственные отвалы и мусорные свалки с безвозвратной потерей содержащихся в них металлов и др. ценных компонентов.

Дешевая и доступная технология подготовки к переплаву мелкофракционных отходов этих сталей в настоящее время отсутствует.

Целью изобретения является снижение себестоимости процесса подготовки к переплаву мелкофракционных металлоотходов-шламов.

Поставленная цель достигается тем, что шламы после их образования разгружают слоем на подготовленную постель из металлической стружки, выдерживают на ней для снижения содержания СОЖ, затем равномерно перемешивают со стружкой постели в заданном соотношении, полученную смесь загружают в плавильный агрегат вместе с остальными компонентами шихты для получения стали или сплава.

Сущность изобретения заключается в устранении причин, не позволяющих использование шламов для переплава, путем изменения последовательности выполнения и добавления следующих недорогих и несложных дополнительных технологических операций в принятую схему отгрузки шламов от мест образования к потребителю: разгрузка шламов после их образования слоем толщиной не более 500 мм на подготовленную пастель из стружки тех же или близких по химсоставу марок сталей слоем толщиной не менее 50 мм на стационарной площадке или в загрузочной емкости транспортного средства (кузове автомобиля, ж.-д. вагона, речного или морского судна); выдержка (вылживание) на этой постели не менее 8 ч для снижения содержания СОЖ; равномерное перемешивание шламов со стружкой постели в заданном соотношении в процессе погрузки в транспортное средство и на всех стадиях перегрузки, в т.ч. в процессе загрузки полученной смеси в плавильный агрегат.

Количество шламов и стружки в смеси зависит от заданного соотношения и может колебаться в пределах от 2 до 95% содержания шламов в смеси. При этом содержание менее 2% не может быть, так как в стружке постоянно имеется мелочь размером менее одного мм, содержание которой может достигать 2 мас.%, а в шламах постоянно содержатся частицы размером более 1 мм в количестве более 5 мас.%.

Лучшие результаты по снижению содержания СОЖ в шламе дает постель из стружки с толщиной слоя более 50 мм, при этом постель играет роль фильтра. Скорость снижения содержания СОЖ зависит от вязкости СОЖ, температуры, толщины слоя постели и времени выдержки шламов на ней. Наиболее высоких значений она достигает сразу после начала выдержки и снижается до минимума через 8 ч вылживания. За это время содержание СОЖ в шламах снижается с 15-20 мас.% до 5-8 мас.%. При дальнейшем вылеживании содержание СОЖ снижается очень медленно. Вибрация, встряхивание в процессе выдержки, например при транспортировке, подогрев смеси способствуют снижению содержания СОЖ до трех и ниже процентов.

Равномерное перемешивание слоев шламов и стружки после вылживания до получения однородной смеси способствует рассредоточению шламов по всему объему смеси, дальнейшему снижению содержания СОЖ, повышению теплопроводности и газопроницаемости шламов, снижению текучести, возможности проявления пирофорного эффекта, смерзания при низких температурах и вероятности образования взрывов и хлопков при соприкосновении c расплавленным металлом, т. е. подготовки и приведению шламов в состояние, пригодное для переплава в плавильных агрегатах.

Для поддержания равномерного распределения шламов в смеси целесообразно намагничивать смесь любым способом, например использовать грузовой магнит на всех стадиях перегрузки смеси.

Последовательность выполнения и перечень дополнительных технологических операций не требуют капитальных затрат и легко вписываются в существующие технологические схемы отгрузки металлоотходов потребителю.

Примеры конкретного выполнения.

Образующиеся в процессе обработки деталей металлические стружку и шламы вывозят и в определенной последовательности, сначала слой стружки толщиной около 1 м, потом на него по расчету слой шламов толщиной менее 0,5 м выстилают на стационарной накопительной площадке с уклоном днища в одну точку не менее 5% к горизонту и возможностью организованного отвода СОЖ. После вылживания более 8 ч слои перемешивают при погрузке ж.-д. вагонов и у потребителя перед началом переплава.

Образующуюся в процессе обработки деталей металлическую стружку и шламы вывозят и раздельно складируют на стационарных накопительных площадках. Загрузку в кузов ж.-д. вагона осуществляют в заданном соотношении и определенной последовательности: на дно вагона загружают всю причитающуюся по расчету стружку, а на нее расчетное количество шлама. При этом операция вылживания совмещается с процессом транспортировки, а операция смешивания осуществляется у потребителя при погрузо-разгрузочных работах.

Использование изобретения позволяет без существенных затрат вовлечь в народнохозяйственный оборот около 100000 т металла. Наибольший экономический эффект дает переплав смеси стружки и шламов в ферросплавных печах, где вместе с металлом перейдут в расплав и металлы, восстановленные из окислов.