способ безобжиговой переработки мелкозернистых железосодержащих отходов металлургического производства, содержащих замасленную окалину

Формула изобретения

1. Способ безобжиговой переработки мелкозернистых железосодержащих отходов металлургического производства, содержащих замасленную окалину, включающий измельчение исходных компонентов, дозирование, смешивание исходных материалов со связующим с последующим добавлением воды, окусковывание смеси и упрочнение окускованного материала, отличающийся тем, что в исходную смесь добавляют углеродсодержащий материал, а в качестве связующего используют известь, или портландцемент, или портландцементный клинкер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Железосодержащие отходы	35-83
Связующее	10-50
Углеродсодержащий материал	7-25

при этом содержание замасленной окалины в железосодержащих отходах составляет 36,4 или 40, или 50, или 100%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащей добавки используют коксовую мелочь.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окускование ведут брикетированием, или формованием, или гранулированием.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве воды используют техническую или загрязненную воду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подготовки металлургического сырья с использованием образующихся в металлургическом производстве железосодержащих отходов, содержащих замасленную окалину, которые могут быть использованы в качестве шихты для выплавки чугуна, железа, стали. Железосодержащие отходы, кроме замасленной окалины, могут включать железосодержащие пыли и шламы от пылеулавливающих установок, песок, мелкую металлическую стружку, окалину прокатного производства и т.д.

Проблема утилизации железосодержащих отходов производства и возврат их в производственный процесс наиболее экономичным и экологичным способом является одной их актуальных задач современного металлургического производства. Одним из экономичных способов является получение окускованного продукта безобжиговыми способами - гранулированием, брикетированием, формованием.

Известен способ получения необожженного агломерата в виде сформованных безобжиговым способом окатышей или брикетов путем смешивания перерабатываемого железосодержащего материала со связующим, состоящим из цемента или гранулированного шлака, с добавлением воды (п. ФРГ №3519415, С 22 В 1/242, оп. 1986 г.)

Однако данный способ позволяет перерабатывать достаточно узкий перечень отходов и не охватывает переработку замасленной окалины, пыли и шламов металлургических предприятий. Отсутствие углеродсодержащей добавки ограничивает использование окускованного материала непосредственно при выплавке стали. Количество связующего недостаточно для окускования замасленной окалины.

Известен способ переработки замасленной окалины путем окислительного обжига в сушильных барабанах («Сталь», №6, 1998 г., стр.73).

При этом способе нефтепродукты, находящиеся в замасленной окалине, выжигают из отходов, затрачивая дополнительно углеводородное топливо, что является недостатком способа. Кроме того, данная технология сложна и не позволяет утилизировать другие железосодержащие отходы - пыль, шламы, окалину и т.д., а также загрязненную воду.

Известен способ окускования шихты, содержащей замасленный и незамасленный компоненты и гидравлически твердеющее связующее, включающий окомкование и последующее упрочнение окатышей безобжиговыми методами. (а.с. №1696530, С 22 В 1/24, оп. БИ 45, 1991 г.)

Однако данные окатыши хуже ведут себя в сталеплавильном производстве, так как в их составе отсутствует углеродная добавка, обеспечивающая оптимальный режим восстановления металла из оксидов железа. При этом сложная двухэтапная технология увеличивает продолжительность процесса изготовления окатышей. Кроме того, данная технология не позволяет утилизировать железосодержащую пыль, шламы, окалину, а также загрязненную воду.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ безобжиговой переработки мелкозернистых железосодержащих продуктов металлургического производства, содержащих замасленный компонент, с получением кускового материала, используемого в качестве шихты для доменных печей (п. ФРГ №3727576, С 22 В 1/243, оп. ИСМ №4, 1989, вып.69). Способ предусматривает переработку таких продуктов металлургического производства, как пыль колошниковых газов, шлам колошниковых газов, прокатная окалина и т.д. Исходный материал смешивают с глиноземистым цементом в присутствии воды, которая берется в количестве, необходимом для схватывания цемента. Полученная масса формуется в пластины, которые после затвердевания разбиваются на куски.

Недостатки данного способа следующие:

1. Полученные брикеты имеют ограниченную область применения, в частности, при выплавке стали.

2. Использование в качестве связующего глиноземистого цемента, имеющего большую температуру плавления, ведет к увеличению продолжительности плавки и удорожанию получения конечной продукции - чугуна, железа, стали.

3. Использование в качестве связующего более дорогого глиноземистого цемента приводит к увеличению себестоимости получения готового продукта - чугуна, железа, стали.

4. Преобладание в составе глиноземистого цемента Al₂О ₃ и SiO₂, дающих кислый шлак, оказывает разрушающее действие на основную футеровку плавильного агрегата, тем самым уменьшается продолжительность межремонтного периода и удорожается конечная продукция.

5. Из-за малого количества связующего окускованный материал, получаемый данным способом, имеет недостаточную прочность.

Задачей, на решение которой направлено данное техническое решение, является создание способа, позволяющего перерабатывать железосодержащие отходы с высоким содержанием замасленной окалины с получением окускованного материала низкой себестоимости, имеющего достаточную прочность, необходимую для транспортировки его на средние и дальние расстояния и с возможностью его использования в качестве сырья для производства чугуна, железа, стали.

Для решения поставленной задачи в способе безобжиговой переработки мелкозернистых железосодержащих отходов металлургического производства, содержащих замасленную окалину, включающем измельчение исходных компонентов, дозирование, смешивание исходных материалов со связующим с последующим добавлением воды, окускование смеси и упрочнение окускованного материала, согласно изобретению, в исходную смесь добавляют углеродсодержащий материал, а в качестве связующего используют известь или портландцемент, или портландцементный клинкер при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железосодержащие отходы	35-83%
связующее	10-50%
углеродосодержащий материал	7-25%

при этом содержание замасленной окалины в железосодержащих отходах составляет 36,4%, или 40%, или 50%, или 100%.

В качестве углеродсодержащей добавки используют коксовую мелочь.

Окускование ведут брикетированием или формованием, или гранулированием. В качестве воды используют техническую или загрязненную воду.

Углеродсодержащая добавка в пределах 7-25% от исходной смеси позволяет ускорить процесс восстановления железа во всех металлургических производствах, в которых в дальнейшем используется окускованный данным способом материал.

Уменьшение содержания углеродсодержащей добавки менее 7% недостаточно для восстановления железа, а повышение ее содержания в смеси более 25% уменьшает прочность окускованного материала. Выбор в качестве углеродсодержащей добавки коксовой мелочи обусловлен большим распространением данного материала на предприятиях.

Содержание связующего в смеси - 10-50 мас.%. При расходе связующего в количестве менее 10% прочность окускованного продукта недостаточна, а расход связующего в количестве более 50% не дает существенного увеличения прочности окускованного материала.

При содержании в смеси железосодержащего материала менее 35% от исходной смеси уменьшается выход готового продукта при плавке. При содержании в смеси железосодержащего материала более 83% от исходной смеси прочность окускованного продукта снижается за счет уменьшения доли связующего.

Вода добавляется в количестве, необходимом для процесса твердения и для получения необходимой густоты смеси сообразно процессу окускования. В качестве воды можно использовать чистую, техническую или загрязненную (нефтепродуктами, железосодержащими элементами и т.д.) воду, что позволяет утилизировать последнюю.

Использование в качестве связующего извести или портландцемента, или портландцементного клинкера позволяет процесс восстановления Fe вести при более низкой температуре, что сокращает продолжительность плавки. Данные связующие материалы являются более дешевыми по сравнению с глиноземистым цементом и при расплавлении дают основный шлак, который при выплавке стали в агрегатах, футерованных основными материалами, меньше разрушает их футеровку.

Способ осуществляют следующим образом.

Перед смешиванием железосодержащие и углеродсодержащий компоненты при необходимости измельчают до фракции 10 мм, добавляют связующее, компоненты дозируют и смешивают до однородности. В конце смешивания добавляют воду до получения необходимой густоты смеси. Готовую смесь окусковывают известными способами (брикетированием, гранулированием, формованием). Окускованный продукт подвергают упрочнению при тепловой обработке известными способами. При этом достигают необходимую прочность окускованного материала для обеспечения его транспортируемости.

Способ испытан в лабораторных условиях.

Смешивание предварительно измельченных компонентов смеси до фракции 3 мм осуществлялось в емкости объемом 1 л. Готовую смесь помещали в форму, выполненную в виде металлического цилиндра внутр. 35 мм, Н 50 мм, в нижней части которого находится выталкиватель, и затем уплотняли штыкованием. В верхнюю часть цилиндра вводят поршень для обжатия смеси с целью удаления из нее воздуха. Выталкиватель выдавливает продукт - сырец в виде брикета на противень. Затем брикет подвергают тепловой обработке при температуре +40°С в течение 5 суток. Полученные брикеты подвергают испытанию на сжатие на гидравлическом лабораторном прессе. Результаты испытаний приведены в таблице.

Результаты испытаний показывают, что предлагаемый способ позволяет перерабатывать практически любые железосодержащие отходы с большим содержанием замасленной окалины и получать окускованные материалы со средней прочностью на сжатие брикетов >9 кг/брикет, хорошо транспортируемые и пригодные для использования в качестве сырья для получения чугуна, железа, стали.

Реализация изобретения в промышленности требует минимальных затрат.

№ образца	Железосодержащие компоненты, % от массы					Углеродистый компонент, % от массы	Связующее, % от массы		Прочность образца на сжатие, кг/брик.
	водозамасленная окалина	окалина	пыль от фильтров	шламы	железный песок и пыль		Портландцемент М 400, или портландцементный клинкер	Известковое тесто
1	81					10	9		5,2
2			81			10	9		9,6
3			85			10	5		8,0
4			80			10	10		12,0
5			85			7	8		9,6
6		50				15	35		26,0
7			60			15	25		18,0
8				60		15	25		14,5
9					50	10	40		32,0
10	20	35				15	30		14,4
11		35	20			10	35		12,0
12	30		30			10	30		10,4
13			60			25	15		10,0
14	30					10	60		12,0
15		30				10	60		64,0
16			30			10	60		16,8
17	80					10		10	4,4
18		80				10		10	4,0
19			80			10		10	8,0
20			85			10		5	5,3
21	45					10		45	10,4
22		50				10		40	10,4
23			60			10		30	10,0
24				40		10		50	10,8
25					50	10		40	10,8
26	20	30				10		40	10,8
27	20		30			10		40	10,0
28	30					10		60	9,6
29		30				10		60	6,4
30			30			10		60	10,0
31		50				10		40	11,8
32			60			10		30	10,0