СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ МЕЛКОЙ ЗАМАСЛЕННОЙ ПРОКАТНОЙ ОКАЛИНЫ Российский патент 2005 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному и доменному производству, и может быть использовано для рециклинга замасленной прокатной окалины.

Известен способ утилизации замасленной прокатной окалины, содержащей до 20% масла и 10-30% воды, заключающийся в том, что замасленную прокатную окалину смешивают с комкующей составляющей аглошихты в соотношении 0,01-0,5 и затем подают эту смесь в аглошихту, из которой производят агломерат (Патент РФ №92005879). Недостатком данного способа является неполное выгорание масла в процессе агломерации, конденсация его на лопатках эксгаустера, что вызывает выход из строя эксгаустера. При этом не используется также энергетический потенциал этого масла.

Известен способ утилизации смеси замасленной окалины, включающий отстаивание смеси в течение 50-150 часов, удаление первичного отстоя, термообработку оставшейся смеси при температуре 80-98°С в течение 24-50 часов, удаление вторичного отстоя, смешивание его с порошкообразной известью и с первичным отстоем. Полученную смесь используют в качестве компонента аглошихты (Патент РФ №2080397). Недостатком способа является его многооперационность, повышенные энергозатраты и загрязнение окружающей среды, связанные с использованием большого количества воды и трудностью ее очистки от масла. При этом также не полностью используется энергетический потенциал масла.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известный способ утилизации мелкой влажной замасленной прокатной окалины, включающий смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами, получение суспензии с содержанием твердого 200-300 г/л, подачу суспензии в агрегат для разделения жидкости и твердого, и раздельную обработку жидкости и твердого с получением из них котельного топлива и компонента аглошихты соответственно (Патент РФ №2078441). Недостатком данного известного способа, принятого за прототип, является его многооперационность, использование в качестве реагентов кислотных растворов и известкового молока, требующих регенерации, высокий расход электроэнергии на разделение суспензии и сгущение твердого остатка, загрязнение воздушного бассейна концерагенными веществами, которые выделяются при сжигании полученного из масла котельного топлива. Флотационный способ разделения масла и окалины также не является экологически безопасным.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию замасленной окалины с повышенным влагосодержанием, безотходный рециклинг мелкой замасленной окалины, безотходный рециклинг отработанных моторных масел, сокращение расхода кокса и окускованных сырьевых материалов в доменной плавке.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе утилизации мелкой замасленной окалины, включающем смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, контролируют влагосодержание замасленной окалины, разбавляют ее водой до влагосодержания 70-75%, сгущают окалину до влагосодержания 30-35% и направляют ее в смеситель, в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, контролируют влагосодержание жидких углеводородов, а количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды - в пределах (30-50):(30-50):(12-32), полученную в смесителе суспензию стабилизируют и под давлением подают на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве композитного жидкого топлива.

Решение данной технической задачи достигается также тем, что в качестве жидких углеводородов для получения суспензии используют отработанные моторные масла, и/или содержащие воду отходы нефтепродуктов, и/или отработанное трансформаторное масло, и/или жидкие отходы коксохимического производства, и/или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами.

Сущность изобретения заключается в следующем. Мелкая замасленная прокатная окалина, улавливаемая во вторичных отстойниках, содержит 15-30% масла и 15-25% воды. Содержание воды в удаляемой из отстойников окалине колеблется и по ряду причин может достигать 40-50%. Крупность частиц этой окалины составляет до 0,75 мкм.

В соответствии с изобретением с помощью специального влагомера контролируют влагосодержание мелкой замасленной окалины, разбавляют ее водой, доводя влагосодержание смеси до уровня 70-75%. Затем в гравитационном сгустителе уменьшают влагосодержание окалины до уровня 30-35%. Дополнительное увлажнение окалины в этом случае до уровня влагосодержания 70-75% ускоряет процесс получения в гравитационном сгустителе стабильного влагосодержания окалины на уровне 30-35%.

Замасленную окалину с влагосодержанием 30-35% направляют в смеситель, куда одновременно поступают вода и жидкие углеводороды, влагосодержание которых также контролируют влагомером. Контроль влагосодержания жидких углеводородов необходим для получения заданного влагосодержания получаемой суспензии. Пропорционированием компонентов смеси, поступающих в смеситель, обеспечивают соотношение окалины, воды и жидких углеводородов, поддерживают соответственно в пределах: (30-50):(30-50):(12-32).

В результате в смесителе образуется суспензия из жидких углеводородов, воды и окалины. Заданные пределы обеспечивают необходимые реологические свойства (текучесть, вязкость, стабильность), а также достаточный и стабильный энергетический потенциал получаемой суспензии - жидкого композитного топлива для доменной печи. Для придания стабильности получаемому жидкому композитному топливу его направляют в стабилизатор, из которого насосом топливо под давлением подается в приемный бак системы вдувания жидкого композитного топлива в фурмы доменной печи. Из приемного бака композитное топливо насосом подается в распределительный коллектор, а из коллектора поступает в трубки с форсунками, через которые вдувается в воздушные фурмы.

В потоке горячего, обогащенного кислородом дутья мелкодисперсные капли композитного топлива из-за присутствия в них воды, которая взрывообразно испаряется, диспергируются. Углеводородные продукты сгорают, а частицы окалины нагреваются, восстанавливаются монооксидом углерода, водородом или твердым углеродом кокса за пределами окислительной зоны. Частицы металлического железа науглероживаются, расплавляются и стекают в металлоприемник. Количество тепла, выделяющегося при сгорании углеводородных продуктов жидкого композитного топлива, превышает затраты тепла на испарение воды и реакцию водяного пара с углеродом. В итоге вдувание жидкого композитного топлива приводит к снижению расхода кокса, а содержащаяся окалина в этом топливе заменяет оксиды железа загружаемого железорудного сырья, что приводит к сокращению его расхода.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Из мелкой замасленной окалины, воды и отработанного моторного масла в соответствии с изобретением приготовили жидкое композитное топливо следующего состава: окалина - 45%, вода 15%, жидкие углеводороды - 40%.

Окалина имела следующий химический состав:

FeFe₂O₃FeOSiO₂CaOAl₂O₃MgOMnOZnOK₂ONa₂O68,9643,3449,661,82,020,40,170,030,0190,030,02

Оценку эффективности утилизации мелкой замасленной окалины в соответствии с изобретением путем приготовления из нее жидкого композитного топлива и его вдувания в воздушные фурмы доменной печи выполнили путем компьютерного моделирования доменной плавки применительно к следующим условиям работы доменной печи №2 ОАО "НЛМК": Состав шихты, %: агломерат НЛМК - 78,17

окатыши Лебединские - 16,98

руда Михайловская - 0,16

конвертерный шлак - 4,69

Содержание железа в офлюсованной шихте - 55,8%.

Температура дутья - 1114°С, влажность дутья, 8,8 г/м³, содержание кислорода в дутье - 21%, давление газа на колошнике - 1,1 ати. Расход вдуваемого жидкого композитного топлива был принят равным 92 кг/т исходя из суммарного выхода мелкой замасленной окалины 25000 т в год.

Показатели работы доменной печи по результатам компьютерного моделирования с вдуванием жидкого композитного топлива (вариант А) и в базовом периоде (вариант Б) представлены в таблице.

Как видно из таблицы утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением обеспечивает ее глобальный безотходный рециклинг и при этом снижает расход кокса и окускованного железорудного сырья в доменной плавке.

ТаблицаПоказатели работы печиВариант АВариант БРазность А-БРасход материалов, кг/т   Агломерат НЛМК13261367-41Окатыши Лебединские288297-9Руда Михайловская330Конвертерный шлак7982-2Кокс сухой463495-32Композитное топливо92-+92Расход природного газа, м³/т.48480Расход дутья, м³/т.12331315-82Температура дутья, °С111411140Содержание кислорода, %230+2Расход кислорода, м³/т.260+26Теоретическая температура горения, °С20672150-83Температура колошникового газа, °С261241+20Выход шлака, кг/т401414-13Производительность печи, т/сутки18121747+65

Состав чугуна и состав шлака в обоих вариантах практически одинаков.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству. Способ включает контроль влагосодержания окалины, разбавление ее водой до влагосодержания 70-75%, сгущение влагосодержания окалины до уровня 30-35%. После этого окалину направляют в смеситель, куда одновременно подают воду и жидкие углеводороды, влагосодержание которых тоже контролируют. Количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси на заданном уровне и соотношение окалины, жидких углеводородов и воды - в пределах (30-50):(30-50):(12-32). Полученную суспензию направляют в стабилизатор, а затем под давлением полученная суспензия поступает на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве композитного жидкого топлива. Использование способа обеспечивает упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию замасленной окалины с повышенным влагосодержанием. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ утилизации мелкой замасленной прокатной окалины, включающий смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, отличающийся тем, что контролируют влагосодержание замасленной окалины, разбавляют ее водой до влагосодержания 70-75%, сгущают окалину до влагосодержания 30-35% и направляют ее в смеситель, в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, контролируют влагосодержание жидких углеводородов, а количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой суспензии на заданном уровне и соотношение окалины, жидких углеводородов и воды - в пределах (30-50):(30-50):(12-32), полученную в смесителе суспензию стабилизируют и под давлением подают на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве комбинированного жидкого топлива.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидких углеводородов для получения суспензии используют отработанные моторные масла, и/или содержащие воду отходы нефтепродуктов, и/или отработанное трансформаторное масло, и/или жидкие отходы коксохимического производства, и/или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами.