СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК C22B1/243 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для переработки металлосодержащих, например, шламовых отходов с целью их утилизации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки металлосодержащих отходов, включающих их смешивание со связующим, в качестве которого используют силикат натрия (жидкое стекло), последующее брикетирование смеси и сушку при температуре 300-350^oC.

К недостаткам способа можно отнести то, что при использовании водомасленых шламовых отходов наличие водомасляных отходов брикета приводит к большим газовым выбросам и загрязнению атмосферы в процессе плавки. Присутствие жидкой фазы (масла и воды) в брикете увеличивает время переплава и соответственно энергозатраты, т.к. водомасляные пары препятствуют шлакообразованию при плавке и создания стабильного температурного режима в печи. При этом мощность и габариты используемых прессов остаются велики. Кроме того, известный способ не предусматривает осуществления мер по восстановлению кремний-кальцевого баланса шихты.

Техническая задача заключается в снижении энергопотребления процесса переработки отходов черных металлов путем совершенствования условий проведения плавки в части температурного режима, времени переплава и поддержания кремний-кальцевого баланса шихты, а также снижения потребляемой мощности, габаритов используемого оборудования выбросов продуктов сгорания в атмосферу.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки металлосодержащих отходов, включающем их смешивание со связующим, в качестве которого используют силикат натрия, последующее брикетирование смеси и сушки при температуре 300-350^oC при использовании в качестве металлосодержащих отходов используют водомасляные шламовые отходы, а силикат натрия подают на смешивание в порошкообразном состоянии, при этом высушенные брикеты направляют на переплав в индукционную печь.

Вводимый силикат натрия получают предварительным разломом силикат-глыбы до порошкообразного состояния размером фракций 0,1-0,5 мм. Содержание силиката натрия определяется в зависимости от влажности исходного шлама, мощности имеющегося оборудования и требуемой прочности брикета.

Исходный металлосодержащий шлам содержит 20-30% водомасляных отходов. Как показывает производственный опыт, брикетирование шлама по известным технологиям дает остаток жидкой фазы в количестве 5-15% от массы брикета или 3-10% от массы исходного шлама. При смешивании примерно равных массовых долей силиката натрия Na₂SiO₃ и воды образуется кристаллогидрат состава Na₂SiO₃ • п H₂O, где п 6-7, который обеспечивает хорошие вяжущие свойства. В соответствии с расчетом в исходный шлам добавляют и перемешивают 3-10% порошкообразного силиката натрия. После прессования часть свободной фазы отжимается, а оставшаяся часть в результате гидратации силиката натрия связывает частицы шлама в прочный брикет.

Если в смеси содержание силиката натрия составит менее 3% то возникает задача подбора более мощного прессового оборудования с минимальным усилием прессования, достаточным для отжима свободной воды до 3 мас. Однако более дорогостоящее мощное оборудование, имеющее к тому же меньшую производительность, неоправдано применять в процессах вторичной переработки.

Увеличение доли силиката натрия более 10% приводит к перерасходу добавляемых компонентов, способствует излишнему шлакообразованию в печи, увеличивает время переплава и уменьшает производительность переработки брикетов.

Полученные брикеты обладают достаточной прочностью, которая позволяет транспортировать их и загружать в печь без разрушения. В результате термообработки при 300-350^oC осуществляется дополнительное выпаривание и конденсация воды и масла в незначительных количествах, в связи с чем время сушки в печи не превышает 30-40 мин. После сушки брикет приобретает еще большие прочность и плотность, что положительно характеризует структуру переплавляемых материалов.

Пример. Шлифовальный шлам черных металлов в количестве 3 кг перемешали с силикатом натрия крупностью частиц 0,1-0,5 мм, взятым в количестве 300 г или 10% от массы исходного шлама. Перемешивание вели в смесителе в течение 0,5 ч. Смесью заполнялась пресс-форма пресса с номинальным усилием 500 кН. Относительная плотность брикетов после прессования составила примерно 60% что достаточно для транспортировки брикетов без саморазрушения. Затем осуществлялась сушка брикетов в печи при 300-350^oC в течение 1 ч. В процессе сушки были удалены несвязанная вода и масло и произошло остекловывание брикетов. Переплав брикетов осуществлялся в индукционной печи. Полученный металл соответствовал составу металлической твердой фазы исходного шлама.

Способ позволяет использовать маломощное высокопроизводительное прессование оборудование, обладающее большей производительностью, что немаловажно при переработке больших объемов шлама. Технологическое усилие применяемого оборудования должно быть достаточно лишь для того, чтобы обеспечить прочность брикета, исключающего его саморассыпание. Так формование смеси компонентов может быть осуществлено с помощью экструдера с одновременной сушкой выдавливаемого профиля.

Добавка силиката натрия повышает плотность брикета за счет химического связывания свободной жидкой фазы в брикете и его теплопроводность, что положительно влияет на процесс переплавки. После сушки в печи брикеты приобретают прочность, достаточную для их транспортировки без потери материала.

Наличие силиката натрия способствует поддержанию кремний-кальцевого баланса шихты и продлевает срок службы футеровки печи.

При плавке брикетов снижается количество сжигаемых в плавильных печах водомасляных отходов, уменьшается выброс в атмосферу утилизируемых продуктов, что ускоряет процесс плавки и улучшает экологическую обстановку на металлургическом предприятии.

Изобретение позволяет осуществить переработку шлама с использованием оборудования меньшей мощности и соответственно меньшей стоимости и более высокой производительности. При небольших усилиях прессования есть возможность широкого выбора количества добавки, требуемой для связывания воды и получения брикета соответствующего состава и качества.

Использование: изобретение относится к металлургии и может быть использовано для переработки металлосодержащих шламовых отходов. Сущность: способ переработки металлосодержащих шламовых отходов состоит в том, что исходный влажный шлам перемешивают с сухим порошкообразным силикатом натрия в количестве 3 - 10 % от массы шлама, формуют полученную смесь, например, посредством пресса или экструдера, сушат при 300 -350^oC и осуществляют переплав брикетированного продукта в индивидуальных печах.

Способ переработки металлосодержащих отходов, включающий их смешивание со связующим, в качестве которого используют силикат натрия, последующее брикетирование смеси и сушку при 300 350^oС, отличающийся тем, что в качестве металлосодержащих отходов используют водомасляные шламовые отходы, а силикат натрия подают на смешивание в порошкообразном состоянии, при этом высушенные брикеты направляют на переплав в индукционную печь.