СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК C22B1/24 C10B57/08 

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для выплавки ферросплавов, а также для получения ваграночного кокса и в ряде областей цветной металлургии.

Известен способ получения восстановителя для получения кремния, заключающийся в предварительном брикетировании шихты углеродсодержащих материалов и карбонизации при повышенной температуре. (Авт. св. СССР N 962204 кл. С 01 В 33/02, 1982 г.).

К недостаткам известного способа относится использование гидролизного лигнина, содержащего относительно большое содержание золы и серы. Получаемый восстановитель требует предварительной подсушки и измельчения, что требует для его подготовки повышенного расхода энергии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ получения восстановительной смеси, содержащей в мас.% гидролизный лигнин 60-80 и коллактевит 20-40. Компоненты смеси подвергают брикетированию и карбонизации при 500-600^oC. (Авт. св. СССР N 1189889 кл. С 22 В 1/24 1985 г.).

К недостаткам известного способа относится большая крупность готового продукта - восстановителя, требующая для получения больших энергозатрат. Кроме того, высокая зольность и сернистость каллактевита ухудшает качество выплавляемого металла.

Технической задачей, решаемой данным изобретением является улучшение чистоты восстановителя, что приводит к улучшению качества ферросплава. Кроме того, значительно снижаются энергозатраты и резко расширяется сырьевая база коксования.

Для решения технической задачи в способе получения восстановителя, включающем окускование углеродсодержащего материала, карбонизацию при повышенной температуре, в качестве углеродсодержащего материала используют отходы мебельного производства - шлифовальную пыль или смесь шлифовальной пыли с коксовой шихтой, а карбонизацию проводят при температуре 700- 900^oC. Смесь шлифовальной пыли с коксовой шихтой имеет соотношение, мас.%:
Шлифовальная пыль - 75-80
Коксовая шихта - 20-25
В качестве сырья для получения восстановителей используют вид отходов - массовый отход мебельного производства - шлифовальная пыль (ШП). ТИП получается при шлифовании древесностружечных плит и фанеры. Ее сбросы в отвалы составляют, например, по Череповецкому МК, более 20 т ежедневно.

До настоящего времени ее использование было запрещено из-за наличия в составе ШП формальдегидных смол (≈ 4 мг/100 г плит или фанеры), которые при сжигании выделяют экологически вредные газы. В настоящее время частично мебельный комбинат перешел на использование небольших количеств карбомидных смол, которые при карбонизации (термической обработке) улетучиваются и не образуют вредных выбросов. ШП содержит в своем составе до 50 вес.% C, до 45 вес. % O, а минеральные примеси (зола) - не превышает 1 вес.%. Кроме того, для технологических целей очень важно, что ШП представляет собой мелкую фракцию (менее 1 мм), а влажность (после шлифования) - не превышает 7%, что позволяет исключить два процесса - дробление - грохочение и сушку. То есть, сам процесс состоит из двух последовательных операций.

Коксовая шихта - общепринятый термин, подразумевающий смесь различных марок углей (Ж, К, ОС, Г и др.), обеспечивающих получение кокса с необходимыми механическими и физико-химическими свойствами.

Грануляция до размеров 30-40 мм соответствует требованиям ферросплавного производства и габаритам восстановителя.

При карбонизации гранул (t = 700-800^oC) в связи с выделением летучих продуктов габаритные размеры восстановителя уменьшаются и соответствуют требованиям ферросплавного производства 20-25 мм.

Для ферросплавного производства кроме основных показателей физико-механических и химических свойств предпочтительнее использовать восстановители с высокими показателями реакционной (9-10) мл/(г•сек) способности и удельного электрического сопротивления (10⁵-10⁶ ом•см).

В качестве восстановителя используют также смесь ШП с коксовой шихтой при соотношении, мас.%:
ШП - 75-80
Коксовая шихта - 20-25
При этом размеры конечного восстановителя составляют ≈ 60 мм.

Сочетание ШП с коксовой шихтой позволяет резко расширить сырьевую базу коксования за счет преимущественного использования в шихте отходов (ШП) и снизить расходы на выплавку литейного кокса для ваграночного производства.

Эта смесь характеризуется более низким содержанием минеральных примесей (золы), чем в обычной коксовой шихте.

При взаимодействии ШП с коксовой шихтой конечные физико-механические и химические свойства восстановителя не ухудшаются и соответствуют: зольность = 10-11,5 вес.%, сера = > 1 вес.%, прочность брикетов при испытании в малом барабане больше 80%, прочность на сжатие 85-100 кг/см².

При этом реакционная способность должна быть ≈ 1 мл(/г•сек).

Процентное соотношение компонентов в смеси ШП с коксовой шихтой выявлено на основании многочисленных экспериментов и является оптимальным.

Если ШП будет присутствовать в смеси менее 75 мас.%, а коксовой шихты будет более 25 мас. %, то это приведет к удорожанию восстановителя из-за того, что коксовая шихта намного дороже отходов ШП.

Если ШП в смеси будет более 80 мас.%, а коксовой шихты менее 20 мас.%, то в этом случае качество восстановителя не будет отвечать требованиям ваграночного производства по физико-механическим свойствам.

Для получения ферросплавов можно использовать в качестве восстановителя также и смесь ШП и коксовой шихты, но дешевле и более эффективно (из-за высокой реакционной способности и удельного электрического сопротивления) использовать ШП.

Для получения ваграночного кокса можно использовать и ШП и смесь ШП с коксовой шихтой, но предпочтительнее использовать смесь ШП с коксовой шихтой из-за лучших физико-механических показателей восстановителя.

Способ получения восстановителя из ШП осуществляют следующим образом.

Из приемного бункера мелкую шлифовальную пыль направляют на грануляцию в гранулятор высокого давления ОГМ-1,5 с получением гранул до размера не более 6 мм.

Затем готовые гранулы направляют на карбонизацию во вращающуюся печь с газовым обогревом. Температура карбонизации составляет 900^oC.

После карбонизации гранулы охлаждают в охладителях холодным инертным газом.

Охлажденные гранулы представляют собой готовый восстановитель, который входит в состав ферросплавных шихт в количестве 20-30% от весовой массы шихты.

Полученный восстановитель содержит от 85-90 вес.% C. Остальное: зола не более 2-2,5 вес.% и сера менее 0,5 вес.%.

При применении данного восстановителя заметно снижается расход электроэнергии на его производство за счет отсутствия в технологии стадии дробления, грохочения и сушки, т.к. исходный материал (ШП) представляет мелкий сухой материал. В отдельных случаях в шихту можно добавлять влагу перед грануляцией в количестве 10-15 вес.%.

Способ получения восстановителя из смеси ШП и коксовой шихты осуществляют следующим образом.

Коксовую шихту (КШ) с толщиной пластического слоя (y) - 16-20 мм доизмельчают до крупности 3-5 мм и затем подают в бункер.

Термин "толщина пластического слоя" является одним из основных показателей для классификации углей и их оценка как сырья для производства кокса. Обычно "толщина пластического слоя" определяется в пластометрическом аппарате Сапожникова и является основной для получения качественного кокса из различных угольных шихт. Оптимальная величина (y) должна находиться в пределах 16-20 мм.

Из бункера КШ в количестве 25 мас.% подают на смешивание в винтовой конвейер с ШП (75 мас.%).

Тщательно перемешанная шихта - при избытке влаги (> 25%) поступает на сушку в роторную сушилку, где подсушивается до влажности - 14-18%.

В том случае, если в шихте недостаток влаги (< 8-10%) - она в винтовом конвейере (при перемешивании) увлажняется до W - 14-18%.

Готовая шихта поступает на прессование в штемпельный пресс (P ≈ 1000 кг/см) для получения брикетов.

Готовые брикеты подают в печь карбонизации вращающегося барабанного типа с температурой 900^oC.

Полученный восстановитель в горячем виде подают на охлаждение инертным газом или проточной холодной водой.

Показатели восстановителя:
крупность кусков - ≈ 60 мм, зольность - 9,5-11 вес.%, сера - < 1 вес.%, выход летучих (в зависимости от продолжительности температуры процесса карбонизации) - от 1,5 до 2 вес.%, пористость - до 45-50%, прочность в малом барабане - выход класса > 50-60 мм - > 80%, выход класса < 10 мм - 14-17%.

В таблице, прилагаемой к описанию, приведены доказательства заявленных пределов карбонизации.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для выплавки ферросплавов, а также для получения ваграночного кокса и в ряде областей цветной металлургии. Способ включает окускование углеродсодержащего материала и карбонизацию при температуре 700-900°С. В качестве углеродсодержащего материала используют отходы мебельного производства - шлифовальную пыль или смесь шлифовальной пыли с коксовой шихтой. Смесь шлифовальной пыли с коксовой шихтой имеет соотношение, мас.%: шлифовальная пыль 75-80, коксовая пыль 20-25. Изобретение позволит улучшить чистоту восстановителя, что приводит к улучшению качества ферросплава. Кроме того, значительно снижаются энергозатраты и резко расширяется сырьевая база коксования. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения восстановителя, включающий окускование углеродсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют отходы мебельного производства - шлифовальную пыль или смесь шлифовальной пыли с коксовой шихтой, а после окускования углеродсодержащего материала проводят карбонизацию при температуре 700-900^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь шлифовальной пыли с коксовой шихтой имеет соотношение, мас.%:
Шлифовальная пыль - 75-80
Коксовая пыль - 20-25а