СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАФИТА Российский патент 1995 года по МПК C01B31/04 

Изобретение относится к химии и металлургии и может быть использовано при переработке отходов металлургического сырья.

Известен способ получения графита путем формования и последующего нагрева смеси непрокаленного нефтяного пиролизного кокса и каменноугольного пека, при этом кокс предварительно смешивают с иодистым или щавелевокислым аммонием, взятым в количестве, например, 0,3-2,0% от веса кокса [1]
Известен способ получения мелкозернистого графитового материала на основе прокаленного кокса и высокотемпературного пека, включающий предварительный размол кокса, введение пека, совместный размол и смешение пека с коксом, прессование, обжиг и графитацию; предварительный размол кокса ведут с добавлением 10-40 мас. твердого диоксида углерода при температуре от минус 20 до 0^оС в течение 2-10 мин [2]
Недостатком этих способов следует считать то, что используемое сырье (пек, кокс) является сравнительно дорогим. При этом процесс получения графита весьма дорогостоящий и вредный в экологическом отношении, так как во время обжига образуется много вредных газов, в том числе и канцерогенных веществ.

Наиболее близким к изобретению является способ получения графита из графитовой руды, включающий дробление, измельчение до 50-60% класса 0,074 мм, классификацию, стадийную флотацию с перечистками и с использованием в качестве собирателей керосина 0,480 кг/т, вспенивателя оксаля Т-80 0,28 кг/т и депрессора жидкого стекла 2,2 кг/т [3]
Способ обладает рядом существенных недостатков. Во-первых, он относится только к случаю переработки руды и не может быть применен без изменений для получения графита из отходов металлургии, во-вторых, используемый в качестве собирателя керосин является экологически вредным веществом. Для эффективного функционирования собирателя необходимо введение вспенивателя оксаля Т-80, который является токсичным и дорогостоящим веществом, в третьих, при проведении описанного выше способа загрязняется графитовый концентрат, затруднено обезвоживание последнего. При использовании керосина (в качестве собирателя), который эффективно адсорбируется на поверхности графита и при последующей технологии плохо отделяется от графита, усложняется технология получения графита. Все это не позволяет перерабатывать графитсодержащие отходы металлургического производства, которые загрязняют окружающую среду, и получить дешевый графит высокого качества.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в получении дешевого высококачественного графитного концентрата из металлургических отходов, утилизации этих отходов и защите окружающей среды.

Это достигается тем, что в качестве графитсодержащего материала используют графитсодержащую пыль с выделением класса 2-0,1 мм, доизмельчение ее до крупности 70-75% класса 0,074 мм, обогащение в магнитном поле напряженностью 1000-1100 Э, обогащение посредством флотации с использованием кубовых остатков высших жирных спиртов в количестве 400-450 г/т.

Выполнение перечисленных выше операций при получении графита дало возможность получить из металлургических отходов качественный графит.

Сущность изобретения в следующем. При производстве чугунов и сталей доменным, конверторным и мартеновским способами образуется много отходов. Для осуществления способа по изобретению необходимо использовать графитсодержащие отходы, которые определяют визуально или экспресс-анализом. Из графитсодержащих отходов выделяют путем грохочения класс крупностью (-2) (+0,1) мм. Пределы выделяемой фракции выбраны потому, что в ней концентрируется основная часть (70-80%) богатых углеродом частиц. Наличие классов более крупных, чем 2 мм и менее 0,1 мм в материале приводит к разубоживанию качественного графита за счет содержания в этих классах вредных примесей, превышающих их содержание в исходном материале более, чем в 2-3 раза. Фракцию (-2) (+0,1) мм направляют в мельницу на мокрое доизмельчение. В качестве мельниц целесообразно использовать шаровые мельницы. Мельницы должны работать в непрерывном замкнутом цикле с классификационным аппаратом. В мельнице отходы измельчают до крупности 70-75% класса 0,074 мм. При такой крупности происходит наиболее полное раскрытие частиц графита. Слив классификации направляют на магнитное обогащение, которое осуществляют при напряженности 1000-1100 Э. Магнитное обогащение осуществляют на серийно выпускаемых аппаратах. Напряженность магнитного поля 1000-1100 Э позволяет удалять из подготовленного материала ферромагнитные частицы, подвергаемые дальнейшей утилизации. Немагнитные продукты обезвоживают.

Этот продукт имеет зольность 15-20% и может быть использован в качестве литейного графита для припыла рабочих поверхностей литейных форм и стержней, для изготовления противопригарных покрытий при получении отливок и т.д. т.е. для изделий, не требующих высокой чистоты графита.

Для получения качественного графита (порядка 3-5% зольности) полученные немагнитные продукты сгущают и кондиционируют с флотационными реагентами и таким образом подготавливают к флотации. Технология получения качественных графитов предусматривает флотационное обогащение, включающее:
основную флотацию и
две перечистные операции пенного продукта. В качестве депрессора пустой породы используют стандартный раствор жидкого стекла из расчета 2,2 кг на 1 тонну питания флотации. В качестве собирателя и вспенивателя используют отходы Шебекинского химкомбината, представляющие собой сложную систему, состоящую из большого количества поверхностно-активных веществ. Типичный для них является дифильная молекулярная структура, которая определяет их свойства.

Физико-химическая характеристика кубовых остатков спиртов (КОС):
консистенция при 20^оС жидкая; кислотное число, мг КОН 165; эфирное число 12; иодное число 34,3; количество неомыляемых 13,3; содержание жирных кислот, 36,7 карбонильное число 47,0 содержание влаги, 50,0 температура, ^оС 10,0
КОС берут в количестве 400-500 г/т.

Результаты флотации с применением кубовых остатков спиртов в качестве собирателя и одновременно вспенивателя показывают, что самое высокое качество графитового концентрата достигнуто при расходе собирателя 400-450 г/т. После флотации полученный графитовый концентрат сгущают, фильтруют и сушат до необходимой массовой доли влаги. Этот графит уже пригоден для производства электроугольных изделий, для изготовления консистентных смазок, огнеупорных графитокерамических и других изделий.

П р и м е р. На Криворожском металлургическом комбинате в конвертерном цехе отобрано 450 кг графитосодержащей пыли циклонной очистки. Ее подвергали грохочению и выделили фракцию крупностью (-2) (+0,1) мм при выходе ее 83% Затем эту фракцию направили в шаровую мельницу на мокрое измельчение. Мельница работала в замкнутом цикле со спиральным классификатором. Измельчение производили до крупности 72% класса 0,074 мм.

Слив классификации направляли на магнитный сепаратор напряженностью магнитного поля 1050 Э.

Результаты магнитного обогащения представлены в табл.2.

Представленные в табл. 2 данные показывают, что наибольшее содержание металла достигается в диапазоне 1000-1100 Э. При увеличении напряженности магнитного поля концентрат загрязняется флокуллами графита, а напряженности менее 1000 Э недостаточно для эффективности извлечения частиц металла.

Немагнитный продукт (пульпу) из магнитного сепаратора направили в сгуститель типа "С" диаметром 800 мм. Сгущенный продукт направили в контактный чан КЧ-100. В этот же чан подали 5% раствор жидкого стекла и пульпу с жидким стеклом перемешивали в течение 10 мин и подготовили пульпу к флотации. Флотацию осуществляли в трех флотационных камерах. В первой камере основная флотация, во второй камере первая перечистка пенного продукта основной флотации, в третьей камере вторая перечистка пенного продукта первой перечистки. В качестве собирателя и вспенивателя использовали кубовые остатки высших жирных спиртов, которые подавали в карман первой камеры (70%) и карман второй камеры (30%).

Пенный продукт второй перечистки сгущали, фильтровали и сушили во вращающейся барабанной сушилке до массовой доли влаги 0,8%
Конечный продукт содержал 95% графита и отвечал требованиям ГОСТ 8295-83.

Изобретение позволяет получить графит по экологически чистой технологии, заменить экологически вредные керосин и оксаль на менее вредные кубовые остатки спиртов. Преимуществом изобретения является использование отходов металлургических заводов графитосодержащей пыли, которыми загрязняется атмосфера и окружающая среда.

Использование: переработка металлургического сырья. Сущность изобретения: отбирают 450 кг графитсодержащей пыли циклонной очистки, измельчают, выбирают класс (-2,0) (+0,1) мм, измельчают в шаровой мельнице до крупности 70 75% класса 0,07 мм, подвергают магнитному обогащению при напряженности магнитного поля 1000 1100 Э и флотационному обогащению с использованием собирателя и вспенивателя кубовых остатков высших жирных спиртов в количестве 400 450 г/т. 2 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАФИТА из графитосодержащего материала, включающий его измельчение и классификацию, последующее флотационное обогащение классифицированного продукта с использованием собирателя и вспенивателя, отличающийся тем, что в качестве графитсодержащего материала используют графитосодержащие металлургические отходы, выбирают из них графитосодержащую пыль и выделяют из нее класс 2,0.0,1 мм, измельчение ведут до крупности 70 75% класса 0,074 мм, классифицированный продукт перед флотационным обогащением подвергают магнитному обогащению при напряженности магнитного поля 1000 1100 Э, а при флотационном обогащении в качестве собирателя и вспенивателя используют кубовые остатки высших жирных спиртов в количестве 400 450 г/т.