СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОДОМАСЛОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Российский патент 2003 года по МПК C22B1/00 C22B1/243 C23G5/00 

Изобретение относится к области переработки стальных шлифовальных, обкатных и др. шламов и может быть использовано в металлообрабатывающем и металлургическом производствах.

Известен способ получения стального порошка, по авт. св. 1510982, В 22 F 9/04, опубл. 1989 г., из шлама, в соответствии с которым исходный влажный шлам с содержанием свободной воды и масла, входящих в состав СОЖ в количестве 20-30%, сушат в закрытых коробах с отверстиями в проходной конвейерной печи в атмосфере продуктов разложения СОЖ до достижения остаточной влажности 0,1-0,2 мас.%. В процессе термообработки внутри короба возникает избыточное давление безокислительного газа, что способствует созданию защитной атмосферы в процессе сушки шлама.

Недостатками описанного аналога являются: значительная трудоемкость процесса переработки, процесс сушки в закрытых коробах - длительный и продолжается в течение 3-4 часов; сушка шлама без принудительного ворошения с большим содержанием жидкости (20-30 мас.%) требует значительных энергозатрат. Продукт переработки включает в себя и металлические, и абразивные составляющие шлама, что снижает качество продукта и ограничивает возможности его переплава, например, при массовой доле абразивного составляющего ≥3 мас.% данный продукт можно использовать только для чугунов; транспортирование порошкового (не брикетированного) материала увеличивает эксплуатационные расходы на операциях загрузки и выгрузки. Процесс экологически небезопасен, т. к. не предусмотрена система газоочистки в процессе сушки шлама и разложения СОЖ.

Известен также способ переработки металлосодержащих шламов по патенту 2097166, ⁶B 22 F 8/00, опубл. 1997 г., при котором шлам смешивают с моющим раствором, осуществляют магнитную сепарацию суспензии, проводят очистку и разделение моющего раствора и абразива с дальнейшим возвратом раствора к началу процесса; загружают влажный магнитный концентрат в накопительную емкость (остаточная влажность концентрата составляет 17-20 мас.% воды и 1-2 мас. % масла) и далее в прямоточную печь с вращающимся барабаном, затем брикетируют сухой магнитный порошок на прессе и транспортируют брикеты на переплав.

К недостаткам описанного аналога относятся: использование вспомогательного материала для осуществления магнитной сепарации; применение активно моющего содового раствора приводит к снижению экологической безопасности производства; большой расход технической воды для приготовления суспензии. В технологическом процессе используется дополнительное оборудование: мешалки для смешивания шлама и моющего раствора; отстойники для периодического сливания суспензии, флотаторы для выделения масла (1 мас.%) из жидкой фазы суспензии. Процесс переработки - многозвенный, что в сочетании с транспортными операциями существенно увеличивает трудоемкость переработки промышленных отходов и потребные энергозатраты. При реализации данного способа переработки металлосодержащих шламов для получения прочных транспортабельных брикетов требуется мощное оборудование.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ переработки металлосодержащих отходов по патенту 2083694, С 22 В 1/243, опубл. 1997 г., при котором исходный влажный шлам (20-30 мас.% водомасляной фракции) перемешивают с сухим порошкообразным силикатом натрия в количестве 3-10% массы шлама, брикетируют полученную смесь на прессе и далее сушат плотноупакованную механическую водомаслосодержащую смесь в виде брикетов при температуре 300-350^oС в течение 30-40 минут.

Недостатками прототипа являются: в процессе сушки отпрессованных брикетов при наличии в брикете достаточно большой (5-15 мас.%) остаточной массы адсорбированных нефтепродуктов СОЖ происходит выпаривание воды и разложение масла, что ухудшает экологию среды; необходимость утилизации жидкой свободной фазы шлама (вода и масло) после прессования брикетов; необходимость утилизации воды и масла после сушки, что приводит к дополнительным энерго- и трудозатратам; излишний расход силиката натрия, т.к. часть его используется для достижения основной цели - остекловывания брикета, а другая значительная часть - на связывание воды, т.е. для целей утилизации; в составе брикета доля абразивного ингредиента составляет 2-7 мас.%, что снижает качество брикета в металлургии стали; для брикетирования шлама (и смесей) с содержанием водомасляных отходов 20-30 мас.% требуется более мощное прессовое оборудование, чем для сухих смесей ввиду несжимаемости жидкой составляющей шлама.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы уменьшить материальные расходы, энерго- и трудозатраты процесса брикетирования, повысить показатели экологической безопасности, использовать менее мощное прессовое оборудование.

Поставленная техническая задача решена заявляемым способом переработки промышленных водомаслосодержащих отходов. В соответствии с предлагаемым способом шлам с содержанием 17-20 мас.% промышленных водомаслосодержащих отходов сушат в прямоточной вращающейся печи, снабженной ротоклоном, при температуре 300-350^oС в течение 20-30 минут, выделяют сухой металлический магнитный концентрат либо путем сбора сухого металлического концентрата непосредственно после сушки безабразивного шлама, либо путем магнитной сепарации сухого концентрата после сушки шлифовального шлама (или другой лезвийной обработки). Далее сухой магнитный концентрат смешивают с жидким стеклом, смесь брикетируют на прессе, а затем брикеты сушат или на воздухе при температуре ≈20^oС продолжительностью до трех часов с целью образования прочного геля, или, как вариант, с целью уменьшения трудоемкости допускается принудительная сушка брикетов при температуре 75-100^oС в течение 20-30 минут, и транспортируют на переплав.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Шлам после металлообработки исходной влажностью до 30 мас.% загружают в накопительную приемную емкость, где происходит свободное удаление несвязанной жидкой фазы и крупных посторонних фрагментов. Из приемной емкости скребковым конвейером влажный шлам с остаточным содержанием водомаслосодержащих отходов 17-20 мас. % загружают в сушильную прямоточную вращающуюся барабанную печь. Свободно насыпанный и непрерывно перемешиваемый шлам имеет значительную испарительную способность. Температура рабочей зоны печи 300-350^oС, что обеспечивает разложение масляного остатка, входящего в состав СОЖ. Температурный режим рабочей зоны менее 300^oС не обеспечит разложение масла на газообразные продукты, при превышении температуры 350^oС наблюдается интенсивное окисление дискретных металлических частиц шлама и воспламенение в зоне печи масляного остатка.

Полный цикл сушки определяется скоростью вращения барабанной печи (n) при n=1,5-2,0 об/мин составляет 20-30 мин. При уменьшении продолжительности сушки не обеспечивается полное удаление адсорбированного масла, увеличение продолжительности сушки - нецелесообразно из-за увеличения трудоемкости процесса.

Газы, выделяемые при сушке, улавливают и осаждают в ротоклоне, рабочая жидкая среда которого (известковое молоко) обладает адсорбирующими свойствами для выносимых из печи газообразных продуктов, а очистку и регенерацию жидкой рабочей среды ротоклона осуществляют флотатором.

Перемещение маслосодержащего шлама по винтовой поверхности барабанной печи приводит к получению гранулированных шаровидных частиц сухого шлама, что повышает его технологические свойства, в частности текучесть.

По окончании сушки содержание масла в обработанном шламе менее 0,03-0,05 мас. %; вода отсутствует; остальное - сухая твердая фаза шлама: металл и абразив или металл (безабразивный шлам от переработки обкатного шлама).

Высушенный шлам подвергается сухой магнитной сепарации, причем при переработке безабразивного обкатного шлама магнитная сепарация не применяется.

Выделенный магнитный металлический концентрат (97-98 мас.%) смешивают с жидким стеклом (2-5 мас.% от массы сухого металлического остатка шлама) и затем брикетируют на прессе с последующей сушкой. Увеличение доли (более 5 мас. %) жидкого стекла нецелесообразно ввиду возрастания как общих материальных затрат на переработку шлама, так и неметаллических примесей в шихте, подвергаемой переплаву в виде брикета. Уменьшение доли жидкого стекла (менее 2 мас. %) не обеспечивает полечение прочности брикета, достаточной для его транспортирования на последующие технологические позиции.

Сушку брикетов осуществляют как свободную при температуре окружающей среды (≈20^oС) в течение трех часов; либо принудительная 75-100^oС продолжительностью до 30 минут. Данный температурный режим сушки обеспечивает образование прочного геля и остекловывание брикета. Полученные брикеты обладают достаточной прочностью, что позволяет транспортировать их на переплав.

Изобретение может быть использовано в металлообрабатывающем и металлургическом производствах. Способ включает использование шламов с содержанием 17-20 мас.% воды и масла. Шлам сушат в прямоточной вращающейся печи с ротоклоном при 300-350^oС в течение 20-30 мин, получают сухой магнитный металлический концентрат, который смешивают с жидким стеклом, смесь брикетируют, а сушку брикетов осуществляют при температуре, не превышающей 100^oС. При переработке обкатного безабразивного шлама магнитный концентрат получают непосредственно после сушки в барабанной печи, а при переработке шлифовального шлама - путем магнитной сепарации сухого шлама после сушки в барабанной печи. Сушку брикетов осуществляют при температуре окружающей среды в течение 2,5-3,0 ч или при 75-100^oС в течение 20-30 мин. При сушке в барабанной печи выделяют летучие соединения и осаждают их в ротоклоне с использованием раствора известкового молока с последующей регенерацией раствора флотатором. Изобретение позволит получить прочные брикеты с прочностью, достаточной для их транспортировки на переплав, а также снизить материальные, энергетические и трудовые затраты на производство брикетов при повышенных показателях экологической безопасности. 5 з.п.ф-лы.

1. Способ переработки промышленных водомаслосодержащих отходов, включающий смешивание отходов, в качестве которых используют шламы, со связующим, брикетирование и сушку, отличающийся тем, что используют шлам с содержанием 17-20 мас. % воды и масла, осуществляют его сушку в прямоточной вращающейся печи с ротоклоном при 300-350^oС в течение 20-30 мин, получают сухой магнитный металлический концентрат, который смешивают с жидким стеклом, смесь брикетируют, а сушку брикетов осуществляют при температуре, не превышающей 100^oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переработке подвергают обкатной безабразивный шлам и сухой магнитный металлический концентрат получают непосредственно после сушки в барабанной печи. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переработке подвергают шлифовальный шлам и сухой магнитный металлический концентрат получают путем магнитной сепарации сухого шлама после сушки в барабанной печи. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку брикетов осуществляют при температуре окружающей среды в течение 2,5-3,0 ч. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку брикетов осуществляют при 75-100^oС в течение 20-30 мин. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сушке в барабанной печи выделяют летучие соединения и осаждают их в ротоклоне с использованием раствора известкового молока с последующей регенерацией раствора флотатором.