способ переработки отвальных металлургических шлаков

Формула изобретения

Способ переработки отвальных металлургических шлаков, включающий дробление отвального металлургического шлака, извлечение крупного скрапа, магнитную сепарацию с помощью магнитных сепараторов, каждый из которых настроен на величину магнитной индукции, соответствующую тому или иному виду металлов, и/или сплавов металлов, и/или оксидов металлов, отличающийся тем, что после извлечения крупного скрапа производят измельчение шлака до крупности менее 4 мм, а магнитную сепарацию шлака проводят сначала на последовательно расположенных сепараторах, работающих на постоянных магнитах, а затем на последовательно расположенных сепараторах, работающих на электромагнитах, для довыборки из предварительно отсепарированного шлака металлов и/или сплавов металлов, и/или оксидов металлов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, конкретно к технологии переработки отвальных металлургических шлаков, преимущественно электрометаллургического производства, и может быть использовано для извлечения магнитных, слабомагнитных и немагнитных компонентов из этих материалов.

Известен способ переработки отвальных металлургических шлаков, включающий первичное дробление шлака до размера куска не более 150 мм, рассев по фракциям и сепарацию с отделением металла от шлака, при котором предварительно осуществляют выборку из отвального металлургического шлака крупного металлического скрапа с последующим виброразделением оставшегося шлака на пустую породу со шлаком фракцией 0-30 мм и шлак размером куска 30-500 мм, при этом первичному дроблению подвергают вторую составляющую, полученную после виброразделения, после чего шлак сортируют и выбирают из него скрап, затем проводят поэтапное дробление шлака до фракции не более 60 мм и до фракции не более 30 мм с промежуточной сортировкой и выборкой из него скрапа, затем шлак подвергают виброгрохочению с его рассеиванием по четырем фракциям: 0-5, 5-10, 10-28 и более 28 мм, из фракции свыше 28 мм выбирают скрап, при этом шлак с фракцией 10-28 мм и более 28 мм повторно дробят до фракции не более 10 мм, после чего дробленый шлак фракций 0-5 и 5-10 мм подвергают гравитационной сепарации с окончательным отделением от него металла (патент РФ 02117708, С 22 В 7/04, С 21 С 5/54 "Способ переработки отвальных металлургических шлаков", опубл. 20.08.98).

Недостатками известного способа являются длительность, многостадийность процесса, использование большого количества ручного труда, а также то, что в результате получают смесь, в состав которой входят различные марки сталей и сплавов, которые, прежде чем использовать в металлургическом процессе, необходимо подвергнуть дополнительному разделению, иначе неопределенность состава смеси приведет к недостаточно хорошему качеству получаемой с его помощью стали.

Известен также способ обогащения хромсодержащих отходов ферросплавного производства, включающий стадиальное дробление, измельчение, классификацию исходного материала и межстадиальное разделение его методами магнитного и/или гравитационного обогащения с получением кондиционного хромсодержащего концентрата в виде магнитной и/или тяжелой фракции и кальций- и магнийсодержащего продукта в виде немагнитной и/или легкой фракции (патент РФ 2136376, В 03 В 7/00, 9/06 "Способ обогащения хромсодержащих отходов ферросплавного производства", опубл. 10.09.99).

Недостатком известного способа является низкое качество хромсодержащего концентрата за счет того, что в нем не происходит разделения на фракции, содержащие отдельные металлы и/или сплавы.

Известен также способ переработки смесей металлургических отходов, выбранный в качестве прототипа, включающий дробление отвального металлургического шлака на куски крупностью 70-150 мм, извлечение крупного скрапа - лома черных металлов с помощью первой стадии магнитной сепарации, рассев по классу 20 мм и магнитную сепарацию мелкой фракции с помощью магнитных сепараторов, каждый из которых настроен на величину магнитной индукции, соответствующую тому или иному виду металлов и/или сплавов металлов и/или оксидов металлов, а фракции крупнее 20 мм подвергают радиометрической сепарации (п. РФ 2044080, С 22 В 7/04, "Способ переработки смесей металлургических отходов", опубл. 20.09.95).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать раздельно разные металлические составляющие, а это, в свою очередь, требует их дальнейшего разделения или ведет к нерациональному использованию в дальнейших процессах.

Задачей, стоящей перед изобретателями, является создание такого способа, при котором получающиеся в результате металлические составляющие не требовали бы дальнейшего разделения, а могли быть использованы в этом виде для получения стали и сплавов. При этом неметаллическая фракция шлаков могла бы без риска загрязнения окружающей среды быть использована для известных из уровня техники целей.

Предложен способ переработки отвальных металлургических шлаков, включающий дробление отвального металлургического шлака, извлечение крупного скрапа, магнитную сепарацию с помощью магнитных сепараторов, каждый из которых настроен на величину магнитной индукции, соответствующую тому или иному виду металлов и/или сплавов металлов и/или оксидов металлов, новым в котором является то, что после извлечения крупного скрапа производят измельчение шлака до крупности менее 4 мм, а его магнитную сепарацию проводят сначала на последовательно расположенных сепараторах, работающих на постоянных магнитах, а затем на последовательно расположенных сепараторах, работающих на электромагнитах, для довыборки из предварительно отсепарированного шлака металлов и/или сплавов металлов и/или оксидов металлов.

Испытания предлагаемого способа переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков Челябинского электрометаллургического комбината, показали, что степень извлечения годного металла и сплавов металлов составила 90-95%, а для оксидов металлов - 60-80% за счет того, что после извлечения крупного скрапа шлак измельчают до крупности менее 4 мм, постоянные магниты и электромагниты в сепараторах настраивают на определенные величины магнитной индукции, соответствующие природе того или иного металла, сплава или оксида, при этом измельченный шлак, проходящий через ряд последовательно расположенных сепараторов, работающих на постоянных магнитах, а затем через ряд последовательно расположенных сепараторов, работающих на электромагнитах, лишается вредных для окружающей среды компонентов, что позволяет эффективно использовать его, в частности, для рекультивации земель в районе горных выработок, шахт. При этом металлическая часть шлака выходит из сепараторов, работающих на постоянных магнитах и электромагнитах, в виде концентрата, содержащего преимущественно отдельные продукты: ферросилиций, ферромарганец, феррохром, оксид трехвалентного хрома и т.п., и железный лом, каждая из этих фракций обладает определенными свойствами и может быть использована в конкретных металлургических процессах по отдельности.

При проведении поиска по патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Со шлакового отвала шлак экскаватором загружают, например, на автомашину и транспортируют на загрузочную площадку, где осуществляют его дробление, ручную выборку крупного металлического скрапа и отделение крупного скрапа постоянным магнитом. Затем шлак измельчают до крупности менее 4 мм и направляют в ряд барабанных сепараторов, работающих на постоянных магнитах, каждый из которых настроен на величину магнитной индукции, соответствующей тому или иному виду металлов и/или сплавов и/или оксидов металлов. Затем шлак последовательно проходит через ряд электромагнитных сепараторов, также настроенных на определенные величины магнитной индукции, где происходит довыборка металлов, сплавов и оксидов раздельно, в зависимости от их природы. Извлеченные вещества отдельно складируются, затариваются и поступают в металлургический процесс в виде самостоятельных продуктов. Отсепарированный шлак направляют на засыпку отработанных шахт с последующей рекультивацией земель или для прессования дорожных плит, для изготовления кирпича, огнеупоров и т. п.

Пример.

Отвальный металлургический шлак, содержащий железо, хром, кремний, молибден, вольфрам, ванадий, марганец в виде чистых металлов или в виде ферросплавов и/или оксидов тяжелых металлов, а также содержащий песок, известь и тому подобные вещества, отгружают в холодном состоянии на загрузочную площадку, где вручную и с помощью постоянного магнита в виде подвешенной шайбы ЭМ-42 выбирают крупные куски скрапа, после чего шлак попадает в дробилку КСД-200, где измельчается до крупности 25 мм, а затем в мельнице измельчение доходит до частиц менее 4 мм. Затем шлак направляют в ряд последовательно расположенных барабанных сепараторов, работающих на постоянных магнитах, причем каждый сепаратор настраивают на магнитную индукцию, соответствующую определенному виду металла, сплава или оксида металла. Затем отсепарированный шлак подается в ряд электромагнитных сепараторов, также настроенных на магнитную индукцию, соответствующую определенному виду металла, сплава или оксида металла, на довыборку этих веществ. Освобожденный от веществ, вредных для окружающей среды, шлак годен для использования в известных из уровня техники производствах (заполнение отработанных шахт, получение кирпича и т.п.). Товарный же продукт, рассортированный по магнитным свойствам в результате магнитной сепарации, может быть в таком виде использован в металлургическом производстве.

Предлагаемый способ позволяет перерабатывать отвальные шлаки, представляющие собой отходы различных производств ферросплавов, скапливающиеся в течение многих лет. При этом степень извлечения годного металла и/или сплава составляет 90-95%, оксидов - 60-80%, что дает возможность эффективно использовать оставшуюся пустую породу без риска загрязнения окружающей среды. Извлекаемые металлы (Ni, W, Сr, V, Мn и др.), их сплавы и оксиды являются весьма ценными, при этом их ценность повышается за счет того, что в результате использования способа получают рассортированные по составу вещества, а не их смесь. При этом решается проблема шлаковых отвалов, занимающих значительные территории и ухудшающих экологическую обстановку в промышленной зоне. Полученный в результате шлак может быть использован для рекультивации отработанных карьеров в качестве заполнителя.