способ переработки металлургических шлаков

Формула изобретения

Способ переработки твердых металлургических шлаков, включающий дробление и сухую сепарацию, отличающийся тем, что перед дроблением в шлак добавляют материал, содержащий несвязанный оксид кальция, в количестве, обеспечивающем введение в шлак от 0,2 до 5% CaO_св..

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии разделения твердых металлургических шлаков и может быть использовано для извлечения металла из шлаковой массы и, кроме того, в производстве строительных дорожных материалов из продуктов переработки шлака, в частности шлаковяжущей смеси для устройства основания и покрытия автомобильных дорог.

Известен способ переработки шлаков, включающий дробление и сухую магнитную сепарацию (см. Панфилов М. И. "Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии", М., Металлургия, 1987 г., стр. 188-193).

Недостаток описанного способа переработки металлургических шлаков состоит в том, что он не обеспечивает высокой степени измельчения шлака и извлечения из него металла, что, в свою очередь, не позволяет получить дорожную смесь высокой активности, т.к. в результате коррозии металлических частиц, содержащихся в шлаке, на их поверхности образуются рыхлые пленки оксидов, что ослабляет механическую структуру основания из шлаковяжущей смеси и снижает эксплуатационные характеристики дорожного полотна.

Кроме того, из-за налипания шлака снижается производительность процесса переработки шлака.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки металлургических шлаков, включающий дробление и сухую магнитную сепарацию (см. "Шлаки черной металлургии" 1979 г. , стр. 85, статья А. И. Зимина "Переработка отвальных доменных шлаков завода "Запорожсталь" для дорожного строительства").

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает достаточно мелкого измельчения шлаковой массы и высокой степени извлечения металла из нее, что не позволяет получить дорожную смесь высокой активности, т.к. в результате коррозии металлических частиц, содержащихся в шлаке, на их поверхности образуются рыхлые пленки оксидов, что ослабляет механическую структуру дорожного основания и снижает эксплуатационные характеристики дорожного полотна.

Кроме того, из-за налипания шлака снижается производительность процесса его переработки.

В основу изобретения поставлена задача - достижение высокой степени извлечения металла из твердого металлургического шлака при повышении производительности процессов и получения дорожной смеси с хорошими технологическими показателями, обеспечивающими высокие эксплуатационные характеристики дорожного полотна.

Поставленная задача решается тем, что в способе переработки твердых металлургических шлаков, включающем дробление и сухую магнитную сепарацию, перед дроблением в шлак добавляют материал, содержащий несвязанный оксид кальция в количестве, обеспечивающем введение в шлак от 0,2% до 5% CaO_св (например, негашеной извести, конвертерного шлака и т.д.).

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом (см. "Шлаки черной металлургии", 1979 г., стр. 85) позволяет сделать вывод, что заявляемый способ переработки твердых металлургических шлаков отличается от известного добавлением в шлак перед его дроблением от 0,2% до 5% несвязванного оксида кальция, что является достаточным для обеспечения высокой степени измельчения шлака (при повышении производительности его дробления) и извлечения из него металла (при увеличении производительности сухой магнитной сепарации), а значит и для повышения активности дорожной смеси и достижения ее высоких технологических показателей.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявленный способ не известен из уровня техники, что свидетельствует о его соответствии критерию "НОВИЗНА".

Введение в шлак перед его дроблением от 0,2% до 5% оксида кальция повышает основность шлака, снижает его поверхностную энергию, попадая в щели шлаковых зерен он ослабляет их межмолекулярные связи, что и повышает степень измельчения шлака (увеличивая при этом производительность его дробления), кроме того, оксид кальция, адсорбируясь на поверхности силикатных составляющих шлака, способствует их лучшему отделению от магнитной составляющей, представленной окисным и металлическим железом, что позволяет повысить степень извлечения металла, увеличивая скорость магнитной сепарации, что, соответственно, снижает концентрацию железа в шлаковой массе, повышая ее активность и позволяя получить дорожные смеси с хорошими технологическими показателями, обеспечивающими высокие эксплуатационные характеристики дорожного полотна.

Кроме того, CaO, взаимодействуя со шлаковыми зернами, обволакивает их, повышая "текучесть" шлаковой массы, устраняя ее залипание и повышая производительность процесса переработки металлургических шлаков в целом.

Таким образом, добавление в шлак перед его дроблением 0,2% - 5% CaO позволяет получить шлаковую массу с высокой степенью измельчения и извлечения из нее металла, что дает возможность получить концентрат с высоким содержанием металла, а кроме того, высокоактивную дорожную смесь, то есть дорожную смесь с высокими технологическими показателями.

Сущность заявляемого изобретения для специалиста не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ".

Возможность использования заявляемого способа переработки металлургических шлаков в отечественной промышленности позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ".

Способ переработки твердых металлургических шлаков осуществляется следующим образом.

При испытании заявленного способа перерабатывался мартеновский шлак. Перед поступлением шлаковой массы в бункер конусной дробилки в нее добавляют 1% негашеной извести. Шлаковые зерна обволакиваются известью, отдают свою влагу, вследствие чего повышается текучесть шлаковой массы, устраняется залипание. Кроме того, известь, попадая в трещины шлаковых зерен, снижает межмолекулярные связи, делая их более легко дробимыми. В результате производительность дробления повышается в 1,2 раза.

Далее, раздробленная до фракции 0 - 20 мм, шлаковая масса поступает на сухую магнитную сепарацию, где происходит процесс извлечения металла. Известь увеличивает "текучесть" шлаковой массы и способствует лучшему разделению немагнитной (силикатной) и магнитной составляющих, а, следовательно, возрастает скорость сепарация и увеличивается степень извлечения металла в 1,32 раза.

Предлагаемый предел добавления несвязанного оксида кальция объясняется следующим образом:

- процентное содержание CaO в шлаковой массе ниже чем 0,2% практически не оказывает заметного влияния на изменение физического состояния данной шлаковой массы,

- содержание CaO в шлаковой массе более чем 5% практически уже не вносит изменений в процесс переработки металлургического шлака и становится экономически не выгодным.

Проведенные испытания наглядно демонстрируют преимущества переработки металлургического шлака с добавлением в него от 0,2% до 5% CaO.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Использование в заявляемом способе переработки металлургического шлака добавки CaO 0,2% - 5% позволяет:

- увеличить производительность дробления шлаковой массы в 1,04-1,24 раза;

- повысить степень дробления, т.е. уменьшить средний диаметр зерна в 1,21 -1,89 раза;

- повысить производительность магнитного сепаратора в 1,01-1,68 раза;

- повысить концентрацию железа в промпродукте в 1,01 -1,17 раз;

- снизить концентрацию железа в хвостах в 1,03-1,09 раза;

- повысить степень извлечения металла в 1,02-1,32 раза;

- получить дорожную смесь с высокими технологическими показателями, а дорожное полотно - с хорошими эксплуатационными свойствами.