способ переработки отвальных шлаков
Классы МПК: | C22B7/04 переработка шлака |
Автор(ы): | Комаров В.А., Плеханов А.Ю., Трофимов А.Б., Милованов И.Ф., Никитин Г.С. |
Патентообладатель(и): | Комаров Валерий Александрович, Плеханов Андрей Юрьевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-07-21 публикация патента:
10.02.2000 |
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии переработки отвальных шлаков, преимущественно электросталеплавильного производства марочных сталей. Сущность изобретения: переработка отвальных шлаков ведется в холодном состоянии, методами механического воздействия с дополнительным магнитным и воздушным сепарированием. Способ включает в себя первичное виброразделение и последующее поэтапное дробление материала до конечных фракций 0-5 и 5-10 мм с промежуточными выборками перед каждым этапом дробления чистого металлического скрапа, а также с промежуточным виброгрохочением с рассеиванием по фракциям, из которых на повторное дробление поступают более крупные фракции. Окончательно дробленый шлак подвергают гравитационной сепарации. При виброразделении шлака на первых этапах обработки используют роликовые решетки, позволяющие перевести ряд содержащихся в шлаке металлов в магнитное состояние, благодаря чему при магнитной сепарации повышается выход извлеченного из шлака металла. Кроме того, применены технологические усовершенствования в процессе воздушной классификации шлака. В совокупности эти мероприятия позволили поднять степень извлечения металлов из шлака до 98%. Полученный металл, содержащий, помимо железа, также никель, хром, вольфрам, ванадий и молибден, идет на переплавку и используется при дальнейшем вторичном металлургическом переделе, а оставшийся после извлечения металла пустой шлак используется в строительстве. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ переработки отвальных шлаков, преимущественно электрометаллургического производства, включающий в себя предварительную выборку из отвального шлака крупного металлического скрапа и виброразделение оставшегося шлака на две составляющие: пустую породу вместе со шлаком фракцией 0 - 30 мм и шлак размером куска 30 - 500 мм, первичное дробление второй составляющей до размера куска не более 150 мм, последующее двукратное повторное дробление, рассев по фракциям, сепарацию посредством виброгрохочения с рассеиванием шлака по четырем фракциям: 0 - 5, 5 - 10, 10 - 28 и свыше 28 мм, еще одно повторное дробление шлака последних двух фракций до фракций не свыше 10 мм и гравитационную сепарацию, отличающийся тем, что виброразделение шлака на две составляющие после выборки крупного металлического скрапа осуществляют на роликовой решетке, выполненной в виде свободно и последовательно надетых на неподвижные оси с радиальным зазором 2 - 6 мм рядов неприводных втулок, на выходе из-под упомянутой роликовой решетки шлак фракции 0 - 30 мм дополнительно подвергают магнитной сепарации, а шлак фракции 0 - 30 мм, прошедший магнитную сепарацию, а также шлак фракций 0 - 5 и 5 - 10 мм, прошедший гравитационную сепарацию на скоростном виброгрохоте, имеющем три сетки, подвергают воздушной классификации в режиме кипящего слоя, при котором напор воздуха поддерживают в пределах 15700 - 34000 м3/ч, причем в этих пределах увеличивают напор с ростом влажности шлакового материала. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при дроблении шлака крупных фракций одновременно ведут засыпку в ту же дробилку более мелких фракций шлака, заполняя при этом пустое пространство между конусами.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к переработке металлургических отвальных шлаков, которые образуются при производстве, в частности, специальных сталей в электропечах. Переработка отвальных шлаков и извлечение из них металлических компонентов, с последующим использованием их в качестве вторичного сырья, является одной из важных технологических проблем в металлургии. Во-первых, металл, полученный из металлургического шлака, дешевле металла, полученного из руды в результате ряда металлургических переделов. Во-вторых, оставшийся после извлечения металлов шлак также может быть полезно утилизирован, например, в строительстве. Наконец, переработка шлаковых отвалов позволяет очистить территорию, занимаемую отвалами, или, по крайней мере, не расширять ее до значительных пределов, т.е. такая переработка полезна и с точки зрения улучшения и экологической обстановки в отвальной зоне и вокруг нее. Известен способ переработки металлургических шлаков, включающий погружение шлаков в расплав металла, нагрев и ввод в расплав присадки, позволяющей разделить оксиды и металл (см., например, заявку PCT N WO 95/18872, класс C 22 B 7/04, 1995). Такой способ технологически сложен, требует задалживания основной технологической плавильной емкости, больших энергозатрат, а применительно к переработке отвальных шлаков требует их встречной транспортировки из отвала к плавильному цеху, что крайне нерационально. Известен способ переработки отвальных шлаков, содержащих такие металлы, как вольфрам, молибден, никель, хром, железо, предусматривающий последовательные операции дробления, измельчения, спекания с содой, автоклавного выщелачивания и фильтрации (см., например, И.Ф. Худяков и др. Металлургия вторичных цветных металлов, М., Металлургия, 1987, с. 253-255, рис. 107). Этот известный способ предусматривает комбинированное воздействие на шлак: наряду с механическим также и химическое, и тепловое воздействие, что представляется с технологической точки зрения достаточно сложным. Накопленный к настоящему времени опыт переработки отвальных шлаков, в частности, электрометаллургического производства, позволяет сделать вывод, что высокой степени извлечения металлов из шлака можно достичь, используя только механические способы воздействия на шлаковый материал. Как известно, металл в шлаке преимущественно находится в виде так называемых "корольков", т. е. частиц металла, заключенных в неметаллическую оболочку собственно шлака. "Корольки" хорошо поддаются механическому воздействию, результатом которого является извлечение из них металла. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ переработки отвальных шлаков, преимущественно, электрометаллургического производства специальных сталей, описанный в патенте РФ N 2117708, кл. C 22 B 7/04, 1998. Известный способ включает в себя предварительную выборку из отвального шлака крупного металлического скрапа и виброразделение оставшегося шлака на две составляющие: пустая порода вместе со шлаком фракцией 0-30 мм и шлак размером куска 30-500 мм, первичное дробление второй составляющей до размера куска не более 150 мм, последующее двукратное повторное дробление, рассев по фракциям, сепарацию посредством виброгрохочения с рассеиванием шлака по четырем фракциям: 0-5 мм, 5-10 мм, 10-28 мм и свыше 28 мм, еще одно повторное дробление шлака последних двух фракций до фракций не свыше 10 мм и гравитационную сепарацию. Описанный известный способ переработки отвальных шлаков выгодно отличается от ранее указанных тем, что в нем используются исключительно механические средства воздействия на перерабатываемый отвальный шлак, что упрощает способ при одновременном повышении его эффективности. Дробление металла на достаточно мелкие фракции, по сравнению с другими известными технологиями, позволяет в дальнейшем, при сепарации, повысить выход чистого металла, за счет более полного извлечения его из мелких "корольков", и довести степень извлечения металла в результате переработки отвального шлака до 90-95%. Однако при всех достоинствах известного способа заключенные в нем ресурсы извлечения металлов из шлака нельзя считать исчерпанными. От пяти до десяти процентов металлов все-таки остаются не извлеченными из шлака, а ведь речь идет о таких дорогих и дефицитных металлах, как никель, хром, вольфрам, молибден, ванадий. Задачей изобретения является повышение степени извлечения металлов до 98% и соответственно снижение их содержания в оставшемся и в дальнейшем утилизируемом шлаке, что повышает его утилизационную пригодность. Указанная задача решается тем, что в способе переработки отвальных шлаков, включающем в себя предварительную выборку из отвального шлака крупного металлического скрапа и виброразделение оставшегося шлака на две составляющие: пустая порода вместе со шлаком фракцией 0-30 мм и шлак размером куска 30-500 мм, первичное дробление второй составляющей до размера куска не более 150 мм, последующее двукратное повторное дробление, рассев по фракциям, сепарацию посредством виброгрохочения с рассеиванием шлака по четырем фракциям: 0-5 мм, 5-10 мм, 10-28 мм и свыше 28 мм, еще одно повторное дробление шлака последних двух фракций до фракций не свыше 10 мм и гравитационную сепарацию, согласно изобретению виброразделение шлака на две составляющие после выборки крупного металлического скрапа осуществляют на роликовой решетке, выполненной в виде свободно и последовательно надетых на неподвижные оси с радиальным зазором 2-6 мм рядов неприводных втулок, на выходе из-под упомянутой роликовой решетки шлак фракции 0-30 мм дополнительно подвергают магнитной сепарации, а шлак фракции 0-30 мм, прошедший магнитную сепарацию, а также шлак фракций 0-5 мм и 5-10 мм, прошедший гравитационную сепарацию на скоростном виброгрохоте, имеющем три сетки, подвергают последующей воздушной классификации в режиме кипящего слоя, при которой напор воздуха поддерживают в пределах 15700-34000 м3/час, причем в этих пределах увеличивают напор с ростом влажности шлакового материала. Кроме того, при дроблении шлака крупных фракций одновременно ведут засыпку в ту же дробилку более мелких фракций шлака, заполняя при этом пустое пространство между конусами. Сущность изобретения заключается в следующем. Опыт реализации известного способа показал, что повысить степень извлечения металлов дополнительными повторными дроблениями шлака нельзя. Дело в том, что увеличение количества повторных дроблений приводит к повышению содержания металла в шлаке, и в случае трех повторных дроблений это повышение настолько значительно (в шлаке фракции 10-28 мм это повышение составляет с 5,5% при первичном дроблении до 32,8% после третьего повторного дробления), что при дальнейших повторных дроблениях начинается процесс интенсивного износа дробящих конусов дробилки. Кроме того, именно при двух- и трехкратном повторном дроблении частицы шлака приобретают оптимальную для гравитационной сепарации округлую форму. Следовательно, дополнительные ресурсы по извлечению металлов из отвального шлака нужно искать с использованием иных решений. Одним из таких решений является дополнительное применение магнитной сепарации металла на ранней стадии переработки шлака. Хотя это и несколько усложняет технологию, но это усложнение с лихвой окупается дополнительным извлечением ценного металла. Проблема заключается в том, что часть содержащихся в шлаке металлов (нержавеющие стали) не являются магнитными. Исследованиями установлено, что при продавливании шлака через роликовые решетки специальной конструкции, которая описана ниже, за счет подпора, создаваемого весом насыпанного на решетку слоя шлака (этот слой имеет высоту до 400 мм), происходит определенное обжатие и сопутствующий ему процесс наклепа содержащегося в шлаке металла, при этом![способ переработки отвальных шлаков, патент № 2145361](/images/patents/326/2145004/947.gif)
![способ переработки отвальных шлаков, патент № 2145361](/images/patents/326/2145005/945.gif)
![способ переработки отвальных шлаков, патент № 2145361](/images/patents/326/2145004/947.gif)
![способ переработки отвальных шлаков, патент № 2145361](/images/patents/326/2145005/945.gif)
Класс C22B7/04 переработка шлака