СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КРУПНОЙ ЗАМАСЛЕННОЙ ОКАЛИНЫ Российский патент 2006 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относиться к области черной металлургии.

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 с повышенным влагосодержанием, 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 замасленной прокатной окалины, включающий смешивание влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением 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 канцерогенными веществами, которые выделяются при сжигании полученного из масла котельного топлива. Флотационный способ разделения масла и окалины также не является экологически безопасным. Кроме того, этот известный способ не позволяет утилизировать крупную замасленную окалину, которая образуется в большом количестве в прокатном производстве.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию замасленной окалины с повышенным влагосодержанием, безотходный рециклинг крупной 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 замасленной окалины, включающем смешивание влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, замасленную окалину направляют в мельницу одновременно с водой, обеспечивают содержание воды в измельчаемой окалине на уровне 60-70%, измельчают окалину до крупности не более 50-100 мкм, сгущают измельченную и разбавленную водой окалину до влажности 13-15% 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 и содержание окалины в ней на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30) соответственно, полученную суспензию стабилизируют и под давлением подают на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве жидкого топлива.

Решение данной технической задачи достигается также и тем, что сгущение замасленной прокатной окалины до влагосодержания 13-15% производят в фильтрующей центрифуге.

Решение данной технической задачи обеспечивается 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. Прокатная окалина, образующаяся на поверхности металлических заготовок в процессе их нагрева, удаляется в процессе проката с поверхности металла гидросбивом. При этом вместе с окалиной смывается масло и замасленная прокатная окалина улавливается в первичных и вторичных отстойниках, из которых она удаляется для утилизации. В первичных отстойниках улавливается крупная окалина с размером частиц 0,1-20 мм. Эта окалина содержит до 12% масла, влажность ее составляет 10-15%.

В соответствии с изобретением крупную замасленную окалину направляют в мельницу одновременно с водой. Расход воды регулируют, обеспечивая ее содержание в измельчаемой окалине на уровне 60-70%. Замасленную окалину измельчают до крупности не более 50-100 мкм, затем направляют в фильтрующую центрифугу, где сгущают измельченную и разбавленную водой окалину до влажности 13-15%. Замасленную окалину с влажностью 13-15% направляют в смеситель, куда одновременно поступают вода и жидкие углеводороды, влагосодержание которых контролируют влагомером. Контроль влагосодержания жидких углеводородов необходим для получения заданных содержаний воды и окалины в получаемой суспензии. Пропорционированием компонентов смеси, поступающих в смеситель, обеспечивают соотношение окалины, воды и жидких углеводородов поддерживают соответственно в пределах: (35-55):(35-55):(13-30).

В результате в смесителе образуется суспензия из жидких углеводородов, воды и окалины. Заданные пределы обеспечивают необходимые реологические свойства (текучесть, вязкость, стабильность) и высокий, стабильный энергетический потенциал получаемой суспензии при заданном максимальном содержании в ней окалины. Для придания стабильности получаемой суспензии ее направляют в стабилизатор, из которого насосом суспензия под давлением подается в приемный бак системы вдувания ее в качестве жидкого топлива в фурмы доменной печи. Из приемного бака 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 топлива из-за присутствия в них воды, которая начинает испаряться, 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 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 топливо следующего состава: окалина 45%, вода 15%, жидкие углеводороды (отработанное моторное масло) 40%.

Окалина имела следующий химический состав:

FeFe₂О₃FeOSiO₂CaOAl₂O₃MgOMnOZnK₂ONa₂O68,9643,3449,661,82,020,40,170,030,0190,030,02

Оценку эффективности утилизации мелкой замасленной окалины в соответствии с изобретением путем приготовления из нее жидкого 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 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 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 экологически безопасный рециклинг и также экологически безопасную утилизацию отработанных моторных масел и других нефтеотходов. Кроме того, утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением 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 сухой463495-32Жидкое топливо92-+92Расход природного газа, м³/т48480Расход дутья, м³/т12331315-82Температура дутья, °С111411140Содержание кислорода, %230+2Расход кислорода, м³/т260+26Теоретическая температура горения, °С20672150-83Температура колошникового газа, °С261241+20Выход шлака, кг/т401414-13Производительность печи, т/сутки18121747+65Состав чугуна и состав шлака в обеих вариантах практически одинаков.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному и доменному производству, и может быть использовано для утилизации замасленной прокатной окалины. Сущность изобретения заключается в том, что крупную замасленную окалину направляют в мельницу одновременно с водой, обеспечивают содержание воды в измельчаемой окалине на уровне 60-70% и измельчают окалину до крупности не более 50-100 мкм. Измельченную и разбавленную водой окалину сгущают в фильтрующей центрифуге до влажности 13-15% и направляют ее в смеситель вместе с жидкими углеводородами, влажность которых контролируют, и водой. При этом количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси и содержание окалины на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30) соответственно. Полученную суспензию стабилизируют и подают под давлением на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве жидкого топлива. Использование изобретения обеспечивает упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ утилизации крупной замасленной окалины, включающий смешивание влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, отличающийся тем, что замасленную окалину направляют в мельницу одновременно с водой, обеспечивают содержание воды в измельчаемой окалине на уровне 60-70%, измельчают окалину до крупности не более 50-100 мкм, сгущают измельченную и разбавленную водой окалину до влажности 13-15% и направляют ее в смеситель, в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, контролируют влагосодержание жидких углеводородов, количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой суспензии и содержание окалины в ней на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30) соответственно, полученную суспензию стабилизируют и под давлением подают в воздушные фурмы в качестве жидкого топлива.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сгущение измельченной замасленной прокатной окалины до влагосодержания 13-15% производят в фильтрующей центрифуге.3. Способ по любому из пп.1 и 2, 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.