УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2012 года по МПК C21B13/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству восстановительной обработки для восстановления цинкосодержащего оксида железа или оксида цинка, или оксида железа, и к способу восстановительной обработки.

Уровень техники

Известны способы извлечения цинка из цинкосодержащего оксида железа с использованием вращающейся обжиговой печи. Например, обрабатываемый материал представляет собой пыль, содержащую цинкосодержащий оксид железа, образующуюся на предприятиях черной металлургии, при этом извлечение цинка включает этапы получения смешанного сырья, в основном состоящего из подвергаемого обработке материала и углеродного материала (восстановительного материала), такого как кокс для восстановления оксида цинка и оксида железа в цинкосодержащем оксиде железа; загрузку смешанного сырьевого материала в топку вращающейся обжиговой печи, температура внутренней атмосферы которой составляет 1100°С или выше; нагревание загруженного смешанного сырьевого материала работающей на тяжелом масле-кислороде горелкой (установка для сгорания топлива), таким образом восстанавливая оксид цинка в цинкосодержащем оксиде цинка углеродным материалом, а затем выпаривая восстановленный оксид цинка и таким образом получая железосодержащий материал, который может быть загружен в восстановительную печь, такую как доменная печь. (См., например, Патентный документ 1).

Патентный документ 1: Опубликованная заявка на патент Японии № 2002-241850.

Раскрытие изобретения

Задачи, решаемые изобретением

Для снижения стоимости обработки необходимо использовать технологию, описанную в Патентном документе 1. Снижение стоимости обработки также является желательным в том случае, когда целью восстановительной обработки является переключение с цинкосодержащего оксида железа на оксид цинка или оксид железа.

Настоящее изобретение было усовершенствовано для решения вышеизложенной проблемы, поэтому целью настоящего изобретения является создание устройства восстановительной обработки и способа восстановительной обработки, способных снизить стоимость обработки при получении металлического железа посредством термической обработки для восстановления цинкосодержащего оксида железа или оксида цинка, или оксида железа вместе с восстановительным материалом, тем самым восстанавливая оксид цинка и/или железа.

Способы решения поставленных задач

Устройство восстановительной обработки согласно настоящему изобретению представляет собой устройство для получения металлического железа восстановлением оксида цинка и/или железа в восстановительной печи посредством термической обработки цинкосодержащего оксида железа или оксида цинка, или оксида железа, и восстановительного материала, при этом в восстановительную печь в качестве восстановительного материала и нагревательного материала подают, по меньшей мере, одно из ASR (отходов, полученных в результате утилизации автомобилей), измельченных в пыль домашних электроприборов, пластмассовых отходов, RDF (полученного из отходов топлива), RPF (полученного из пластмассовых и бумажных отходов топлива), шлама, масляной грязи, древесных опилок, волокнистых отходов, резиновых отходов, а также животных и растительных отходов, таким образом осуществляя восстановительную обработку с использованием указанного материала в качестве источника тепла без использования вспомогательного топлива.

Способ восстановительной обработки согласно настоящему изобретению представляет собой способ получения металлического железа восстановлением оксида цинка и/или железа в восстановительной печи посредством термической обработки цинкосодержащего оксида железа или оксида цинка, или оксида железа, восстановительным материалом, включающий этапы, на которых: подают в восстановительную печь в качестве восстановительного материала и в качестве нагревательного материала, по меньшей мере, один из отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, измельченных в пыль домашних электроприборов, пластмассовых отходов, полученного из отходов топлива, полученного из пластмассовых и бумажных отходов топлива, шлама, масляной грязи, древесных опилок, волокнистых отходов, резиновых отходов, а также животных и растительных отходов; и осуществляют восстановительную обработку с использованием указанного материала в качестве источника тепла без использования вспомогательного топлива.

Согласно вышеописанному устройству восстановления и способу восстановительной обработки в восстановительную печь, в которую загружен цинкосодержащий оксид железа или оксид цинка, или оксид железа, подают, по меньшей мере, один из отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, измельченных в пыль домашних электроприборов, пластмассовых отходов, полученного из отходов топлива, полученного из пластмассовых и бумажных отходов топлива, шлама, масляной грязи, древесных опилок, волокнистых отходов, резиновых отходов, а также животных и растительных отходов, представляющих собой отходы, которые могут быть использованы в качестве восстановительного материала и нагревательного материала, вырабатывающего тепло, необходимое для восстановления, а восстановительную обработку осуществляют, используя подобный материал в качестве источника тепла без использования вспомогательного топлива. В результате металлическое железо получают восстановлением оксида цинка и/или железа, одновременно снижая стоимость обработки (снижение производственных расходов благодаря неиспользованию вспомогательного топлива).

Существует много видов применимых восстановительных печей. Предпочтительной печью является вращающаяся обжиговая печь, поскольку такая печь легко принимает даже отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, в состоянии после выгрузки из шрединг-установки для получения пыли и поскольку вращающаяся обжиговая печь способна создавать адекватную восстановительную атмосферу в печи.

При подаче материала, содержащего Са, в восстановительную печь основность в восстановительной печи повышается, тем самым предотвращая образование клинкера в восстановительной печи.

Кроме того, при загрузке цинкосодержащего оксида железа или оксида цинка, или оксида железа в восстановительную печь после гранулирования количество летучей золы уменьшается, тем самым усиливая ее противорассеивающее действие.

Преимущество изобретения

Как упомянуто выше, настоящее изобретение может снизить стоимость обработки.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует установку, снабженную устройством восстановительной обработки согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет собой график, показывающий связь между температурой внутри печи и степенью металлизации или степенью обесцинкования.

Фиг.3 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменения восстановительной функции отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, используемых в качестве восстановительного материала, со временем, наряду с вариантом дополнительной подачи отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, по сравнению с использованием кокса.

Фиг.4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменения степени обесцинкования со временем.

Описание ссылочных позиций

2: Вращающаяся обжиговая печь

2е: Установка для подачи восстановительного материала

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Далее приведено описание предпочтительного варианта осуществления устройства восстановительной обработки и способа восстановительной обработки согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи. Фиг.1 иллюстрирует установку, снабженную устройством восстановительной обработки согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. В соответствии с данным вариантом устройство восстановительной обработки представляет собой устройство для обработки цинкосодержащего оксида железа.

Как проиллюстрировано на фиг.1, установка 100 содержит электрическую печь 1, вращающуюся обжиговую печь (восстановительную печь) 2, которая принимает пыль, выходящую из электрической печи 1, и восстановительный материал, для осуществления их термической обработки, дополнительную колонну 3 для сгорания, соединенную с выпускным отверстием 2f вращающейся обжиговой печи 2 для завершения сгорания, котел (установка для рекуперации теплоты), который получает топочный газ из дополнительной колонны 3 для сгорания, осуществляя теплообмен, колонну 5 для охлаждения газа, которая охлаждает топочный газ, выходящий из котла 4, циклонный сепаратор 6, получающий топочный газ из колонны 5 для охлаждения газа, в котором происходит разделение твердых веществ/газа, предшествующий рукавный фильтр 7а, собирающий пыль в топочном газе, выходящем из циклонного сепаратора 6, устройство 10, подающее агент для обработки топочного газа, которое подает гидратную известь и активированный уголь в качестве агентов для обработки топочного газа в топочный газ, выходящий из предшествующего рукавного фильтра 7а, и последующий рукавный фильтр 7b, который соединен с нижней стороной участка подачи агента для обработки топочного газа для сбора пыли в топочном газе, выходящем из предшествующего рукавного фильтра 7а.

Установка 100 также содержит магнитный сепаратор 8, отделяющий железо от выпускаемого продукта, поступающего из выпускного отверстия 2f вращающейся обжиговой печи 2, и сепаратор 9 для меди, отделяющий медь от выпускаемого продукта после удаления из него железа в магнитном сепараторе 8.

Электрическая печь 1 производит сталь, используя железный скрап в качестве сырья, расплавляемого при температуре внутри печи, составляющей, например, от 1500°С до 1700°С. Электрическая печь 1 вырабатывает пыль в виде летучей золы. Обычный состав пыли в электрической печи приведен в таблице 1.

Таблица 1
Единицы: содержание в % на сухую массу T-Fe M-Fe FeO Fe₂O₃ Zn 22,12 0,76 1,09 29,32 30,69

Как видно из таблицы 1, пыль в электрической печи содержит около 22% общего количества железа (Т-Fe), около 0,8% металлического железа (М-Fe), около 30% оксида железа и около 30% цинка, составляющего большее количество цинкосодержащего оксида железа. В результате, пыль из электрической печи отправляют в плавильную печь для цветных металлов в качестве отходов.

Вращающаяся обжиговая печь 2 имеет вращающийся кожух 2а цилиндрической формы, установленный поперек, и расположена с наклоном вниз от передней части (левая сторона чертежа) с входным отверстием к задней части (правая сторона чертежа) с выпускным отверстием. Некоторые виды вращающихся обжиговых печей 2 расположены горизонтально. Передняя часть кожуха 2а вращающейся обжиговой печи 2 герметично изолирована опорой 2b для передней части в качестве неподвижного элемента, и поддерживается с возможностью вращения. При поддержке во время вращения заднюю часть кожуха 2а вращающейся обжиговой печи 2 вставляют в дополнительную колонну 3 для сгорания в качестве неподвижного элемента.

Через опору 2b для передней части проходит загрузочный канал 2с, подающий пыль из электрической печи 1 во вращающуюся обжиговую печь 2; через нее также проходит устройство 2d для сжигания топлива, в котором сгорает такое топливо, как тяжелое масло, смешиваемое с воздухом для сгорания, подаваемым во вращающуюся обжиговую печь. Устройство 2d для сжигания топлива предварительно нагревает внутреннюю атмосферу печи во время начала работы печи до температуры восстановления внутри описанной ниже печи. Как только температура внутри печи повышается до температуры восстановления и обработка начинается (достигает нужного уровня), действие устройства 2d для сжигания топлива прекращается. Температуру внутри печи определяет температурный датчик 12 (средство получения информации о температуре), расположенный вблизи выпускного отверстия 2f. Загрузочный канал 2с снабжен устройством 2е для подачи восстановительного материала. Устройство 2е для подачи восстановительного материала предназначено для подачи восстановительного материала в заданное место для вдувания в печь без прекращения работы вращающейся обжиговой печи 2. Более того, через опору 2b для передней части проходит устройство 13 для разбрызгивания охлаждающей воды, которое разбрызгивает охлаждающую воду в печи.

Вращающаяся обжиговая печь 2 снабжена устройством 15 управления, которое регулирует работу устройства 13 для разбрызгивания охлаждающей воды таким образом, чтобы поддерживать постоянную температуру в печи на основании температуры, определяемой температурным датчиком 12. Устройство 15 управления регулирует количество разбрызгиваемой воды, открывая/закрывая и регулируя степень открытия клапана 14 на линии для охлаждающей воды с целью подачи охлаждающей воды в устройство 13 для разбрызгивания охлаждающей воды, тем самым поддерживая постоянную температуру в печи.

Восстановительный материал, подаваемый из вышеописанного устройства 2е для подачи восстановительного материала, представляет собой отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, в том случае, когда необходима их обработка в соответствии с Законом об утилизации автомобилей. Отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, являются сортированными или не сортированными. Обычный состав отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, приведен в таблице 2.

Таблица 2
Единицы: % Вода Зола Летучие вещества Связанный углерод 16,9 28,5 50,8 3,8

Как показано в таблице 2, отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, содержат большие количества летучих веществ, таких как водород и углеводороды, приблизительно до 50%, но при этом содержат небольшое количество связанного углерода, составляющее около 4%. Отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, содержат относительно большие количества меди.

Вращающаяся обжиговая печь 2, в которую подают пыль из электрической печи и отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, работает в заданных условиях при концентрации О₂, составляющей 5% на сухую массу или менее, в топочном газе в выпускном отверстии 2f таким образом, чтобы поддерживать восстановительную атмосферу в печи и температуру восстановления в печи, составляющую от 800°С до 1080°С, таким образом, чтобы предотвратить плавление меди. Во время работы при указанной температуре во вращающейся обжиговой печи 2 происходит восстановление в твердом состоянии (а не в расплавленном состоянии).

При использовании описанного вида вращающейся обжиговой печи 2 вначале, во время запуска печи, вводят в действие установку 2d для сгорания топлива для его сжигания, в результате чего получают высокотемпературный, образованный продуктами сгорания рабочий газ, предварительно нагревая атмосферу внутри печи и повышая температуру в ней до интервала, составляющего от 800°С до 1080°С. Затем, после того, как температура в печи достигнет интервала, составляющего от 800°С до 1080°С, действие установки 2d для сгорания топлива прекращают и начинают заданное действие.

При осуществлении заданного действия кожух 2а вращается с заданной скоростью, а пыль электрической печи, подаваемая в печь по загрузочному каналу 2с, получает тепло по пути ее перемещения от входного отверстия до выпускного отверстия 2f. Более того, отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, подаваемые в печь через устройство 2е для подачи восстановительного материала, получают тепло для выработки тепла, необходимого для восстановления, и эффективно функционируют в качестве восстановительного материала и в качестве нагревательного материала. Таким образом осуществляют обработку продуктами сгорания (термическую обработку).

В результате восстановительного действия отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, цинк в пыли электрической печи восстанавливается и отделяется от цинксодержащего оксида железа, и оксид железа восстанавливается, обеспечивая таким образом получение металлического железа. В этот период, поскольку температура восстановления печи регулируется на уровне, составляющем 1080°С или менее, предотвращается плавление меди (температура плавления - 1083°С) и ее прилипание к железу. Кроме того, поскольку температура восстановления в печи регулируется на уровне 800°С и более, повышается как эффективность металлизации (процент превращения железа в оксиде железа в металлическое железо), так и эффективность обесцинкования (процент удаления цинка).

Фиг.2 представляет собой график, показывающий связь между температурой в печи и степенью металлизации или степенью обесцинкования. Горизонтальная ось графика показывает температуру во вращающейся обжиговой печи 2, а его вертикальная ось показывает степень металлизации (%) и степень обесцинкования (%) соответственно. Кружком обозначена степень металлизации, а квадратом - степень обесцинкования. Как видно из фиг.2, когда температура в печи составляет 800°С или более, степень металлизации и степень обесцинкования повышаются приблизительно на 40% или более, что обеспечивает удовлетворительные характеристики восстановления.

В том случае, даже если свойства источника нагревания (материал для нагревания, восстановительный материал) изменяются при осуществлении описанной выше операции, устройство 15 управления регулирует работу устройства 13 для разбрызгивания охлаждающей воды, поддерживая постоянную температуру в печи и, таким образом, обеспечивая осуществление восстановительной обработки.

Выпускаемые продукты, содержащие железо и медь, стекают вниз из выпускного отверстия 2f и выпускаются. С другой стороны, цинк, отделенный от цинксодержащего оксида железа, испаряется и превращается в рассеивающуюся тонкодисперсную пыль, которая затем выносится топочным газом из выпускного отверстия 2f печи дополнительной колонны 3 для сжигания по направлению к дополнительной камере 3а сгорания, расположенной над выпускным отверстием 2f печи.

На данном этапе соотношение смешивания пыли электрической печи (цинкосодержащий оксид железа) к отходам, полученным в результате утилизации автомобилей, предпочтительно составляет от 1:1 до 1:10, более предпочтительно - 1:4.

Железо из продуктов, выпускаемых из выпускного отверстия 2f печи, отделяют в магнитном сепараторе 8, и отделенное железо используют в качестве сырья для электрической печи 1. Железо эффективно используют в качестве сырья без ухудшения его качества благодаря тому, что, как упоминалось выше, плавления меди не происходит. Также, как упоминалось выше, пыль, образовавшуюся в электрической печи 1, подают во вращающуюся обжиговую печь 2 и процедуру повторяют. Более того, медь из продуктов, выпускаемых из выпускного отверстия 2f печи и из которых в магнитном сепараторе 8 было удалено железо, отделяют в сепараторе для меди 9. Отделенную медь эффективно используют в качестве сырья для медеплавильных заводов.

С другой стороны, в дополнительной камере 3а сгорания несгоревшие вещества в топочном газе полностью сгорают, а испарившийся цинк превращается в оксид цинка и т.п., в результате поступая на следующий этап в виде пыли с высоким содержанием цинка.

Такая пыль проходит через котел 4 вместе с топочным газом, при этом в котле 4 осуществляют рекуперацию теплоты для эффективного использования теплоты в качестве источника теплоты. Топочный газ, проходящий через котел 4, охлаждают в колонне 5 для охлаждения газа до заданной температуры, а затем направляют в циклонный сепаратор 6. В циклонном сепараторе 6 осуществляют разделение твердых веществ/газа для разделения и сбора пыли (твердые вещества), имеющей заданную массу благодаря топочному газу. Пыль, собранная циклонным сепаратором 6, представляет собой пыль с высоким содержанием цинка.

Топочный газ, проходящий через циклонный сепаратор 6, пропускают через предшествующий рукавный фильтр 7а, в котором собирают пыль, не собранную в циклонном сепараторе 6. Пыль, собранная в предшествующем рукавном фильтре 7а, также представляет собой вышеописанную пыль с высоким содержанием цинка.

В топочный газ, проходящий через предшествующий рукавный фильтр 7а, из устройства 10 для подачи агента, обрабатывающего топочный газ, подают гидратную известь и активированный уголь. В результате, вредные вещества, такие как хлор и сера, соединяются с гидратной известью, и вредные вещества, такие как диоксины в топочном газе, абсорбируются активированным углем. Топочный газ, содержащий гидратную известь, которая соединяется с подобными вредными веществами и активированным углем, абсорбирующим вредные вещества, такие как диоксины, проходит через последующий рукавный фильтр 7b, в котором собирают пыль, содержащую гидратную известь и активированный уголь. Пыль, собранную в рукавном фильтре 7b, подвергают уплотнению для захоронения и т.п. Газ, пропущенный через последующий рукавный фильтр 7b и для очистки подвергнутый полному дехлорированию, десульфуризации и восстановлению, выпускают в атмосферу через дымовую трубу 11 на последующей этапе.

С другой стороны, поскольку пыль с высоким содержанием цинка, собранная и восстановленная в циклонном сепараторе 6 и в предшествующем рукавном фильтре 7а, содержит цинк в количестве от 50 до 80%, такая пыль может быть чрезвычайно эффективно использована в качестве сырья необработанной цинковой руды для цинкоплавильных заводов.

Более того, согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, циклонный сепаратор 6 и двухступенчатые рукавные фильтры 7а и 7b устанавливают после вращающейся обжиговой печи 2, циклонный сепаратор 6 и предшествующий рукавный фильтр 7а собирают и восстанавливают пыль с высоким содержанием цинка, свободную от хлора, серы и агента для обработки топочного газа, после чего собранную пыль с высоким содержанием цинка отправляют на цинкоплавильные заводы. Однако циклонный сепаратор 6 и рукавный фильтр 7а могут быть установлены после вращающейся обжиговой печи 2, а агент для обработки топочного газа может быть подан в линию для топочного газа между циклонным сепаратором 6 и рукавным фильтром 7а. Таким образом, пыль с высоким содержанием цинка, свободная от хлора, серы и агента для обработки топочного газа, отправляемая на цинкоплавильные заводы, может быть собрана и восстановлена только в циклонном сепараторе 6. Более того, только двухступенчатые рукавные фильтры 7а и 7b могут быть установлены после вращающейся обжиговой печи 2, и агент для обработки топочного газа может быть подан в линию для топочного газа между рукавными фильтрами 7а и 7b. Таким образом, пыль с высоким содержанием цинка, свободная от хлора, серы и агента для обработки топочного газа, отправляемая на цинкоплавильные заводы, может быть собрана и восстановлена только в предшествующем рукавном фильтре 7а. Другими словами, пыль, собираемая до большей части расположенных ниже рукавных фильтров, может быть подана в качестве сырья на цинкоплавильные заводы, таким образом обеспечивая эффективное использование цинка.

Согласно вышеописанному варианту осуществления настоящего изобретения во вращающуюся обжиговую печь 2, в которую подают цинкосодержащий оксид железа, также подают отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, эффективные в качестве восстановительного материала и выполняющие функцию нагревательного материала, вырабатывающего тепло, необходимое для восстановления, при этом восстановительную обработку осуществляют с использованием указанного материала в качестве источника тепла и без использования устройства 2d для сжигания топлива или без использования вспомогательного топлива. В результате, цинк может быть отделен от цинкосодержащего оксида железа его восстановлением, а металлическое железо может быть получено восстановлением оксида с одновременным снижением стоимости обработки (снижение производственных расходов на стоимость неиспользования вспомогательного топлива).

В таблице 3 представлены экспериментальные результаты, полученные авторами настоящего изобретения при использовании установки, проиллюстрированной на фиг.1, с использованием пыли электрической печи, имеющей состав, представленный в таблице 1, и отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, имеющие состав, представленный в таблице 2. В таблице 3 показан состав выпускаемого продукта из вращающейся обжиговой печи 2.

Таблица 3
Единицы: содержание в % на сухую массу T-Fe M-Fe FeO Fe₂O₃ Zn 65,1 59,5 7,2 <0,01 2,6

Как видно из таблицы 3, выпускаемый продукт содержит около 65% общего количества железа (Т-Fe), около 60% металлического железа (М-Fe), около 7% оксида железа и около 2% цинка, что подтверждает тот факт, что содержание металлического железа существенно увеличивается, а содержание цинка существенно уменьшается.

В качестве альтернативы, вращающаяся обжиговая печь 2 после обработки цинкосодержащего оксида железа может быть использована как печь для окислительного плавления при температурах, составляющих, например, приблизительно от 1200°С до 1300°С, т.е. для плавления остатка выпускаемого продукта после удаления железа и меди. В этом случае шлак из вращающейся обжиговой печи 2, используемой для окислительного плавления, может быть эффективно использован, например, в качестве грубого материала для дорожной основы и заполнителя бетона.

Остаток выпускаемого продукта после удаления железа и меди содержит большие количества углерода, диоксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция и т.п. Соответственно остаток выпускаемого продукта после удаления железа и меди может быть загружен в электрическую печь 1. Во время осуществления операции углерод действует как заменитель кокса (децементационный материал), обеспечивая плавление диоксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция и т.п. Таким образом, шлак из электрической печи 1 эффективно используют, например, в качестве грубого материала для дорожной основы и заполнителя бетона.

Более того, выпускаемый из вращающейся обжиговой печи 2 продукт может быть просеян, а железо и медь могут быть отделены соответственно магнитным сепаратором 8 и сепаратором 9 для меди только просеиванием. Затем железо может быть использовано в качестве сырья для электрической печи 1, а медь может быть использована в качестве сырья для медеплавильных заводов. После данной операции отделенные железо и медь соответственно эффективно используют, при этом технологические свойства железа и меди улучшаются.

Кроме того, продукт просеивания после удаления железа и меди может быть загружен в электрическую печь 1. Во время осуществления операции углерод действует как заменитель кокса (децементационный материал), обеспечивая плавление диоксида кремния, оксида алюминия, оксида кальция и т.п. Таким образом, шлак, выходящий из электрической печи 1, эффективно используют, например, в качестве грубого материала для дорожной основы и заполнителя бетона, при этом также улучшаются технологические свойства выпускаемого продукта, подаваемого в электрическую печь 1.

Между тем, поскольку, как описано выше, отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, содержат небольшие количества связанного углерода и большие количества летучих веществ, они имеют характеристики восстановительного материала, отличные от характеристик кокса, представляющего собой комки связанного углерода. Фиг.3 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменения восстановительной функции отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, используемых в качестве восстановительного материала, со временем, наряду с вариантом дополнительной подачи отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, и по сравнению с использованием кокса.

На фиг.3 горизонтальная ось показывает время, а вертикальная ось показывает степень металлизации (М-Fe/T-Fe). Сплошная линия на графике означает изменения степени металлизации со времени при температуре восстановления, составляющей 950°С, и соотношении смешивания пыли для электрической печи к отходам, полученным в результате утилизации автомобилей, составляющем 1:4. Ломаная линия на графике означает изменения степени металлизации со времени при температуре восстановления, составляющей 950°С, и соотношении смешивания пыли для электрической печи к отходам, полученным в результате утилизации автомобилей, составляющем 1:4, и при дополнительной подаче отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, в середине, при этом соотношение смешивания пыли для электрической печи к отходам, полученным в результате утилизации автомобилей, составляет 1:10. Штрихпунктирная линия на графике означает использование кокса.

Как показано сплошной линией на фиг.3, несмотря на то, что отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, быстро начинают выполнять восстановительную функцию благодаря небольшим количествам связанного углерода и большим количествам летучих веществ, восстановительная функция действует всего лишь в течение от 1 до 3 часов. Следовательно, время выдержки цинкосодержащего оксида железа во вращающейся обжиговой печи 2 предпочтительно должно составлять от 1 до 3 часов.

Фиг.4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую изменения степени обесцинкования выпускаемого продукта со временем. На фиг.4 горизонтальная ось показывает время, а вертикальная ось показывает степень обесцинкования выпускаемого продукта. Сплошная линия на диаграмме означает изменения степени обесцинкования выпускаемого продукта со времени при температуре восстановления, составляющей 950°С, и соотношении смешивания пыли электрической печи к отходам, полученным в результате утилизации автомобилей, составляющем 1:4. Как показано на фиг.4, также с учетом степени обесцинкования, время выдержки цинкосодержащего оксида железа во вращающейся обжиговой печи 2 предпочтительно должно составлять от 1 до 3 часов.

Как описано выше, поскольку отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, имеют короткий период функционирования в качестве восстановительного материала, предпочтительной является дополнительная подача отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, во вращающуюся обжиговую печь 2 для поддержания ее функции в качестве восстановительного материала со времени. Ломаная линия на фиг.3 подтверждает тот факт, что дополнительная подача отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, существенно увеличивает продолжительность действия восстановительной функции. При дополнительной подаче отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, их предпочтительно вдувают при помощи установки 2е для подачи восстановительного материала в тот момент, когда их действие во вращающейся обжиговой печи 2 прекращается.

Более того, при предварительной подаче кокса во вращающуюся обжиговую печь 2 по сравнению с вариантом использования отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, представленным на фиг.3, кокс в виде комков связанного углерода способен поддерживать восстановительную функцию в течение продолжительного периода времени, несмотря на то, что действие восстановительной функции начинается позднее. Поэтому даже после того, как со времени отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, прекратят функционировать, кокс действует как восстановительный материал в течение продолжительного периода времени.

Приведенное выше описание настоящего изобретения основано на одном из вариантов его осуществления. Однако настоящее изобретение не ограничено вышеприведенным вариантом. Несмотря на то, что вышеописанный вариант включает использование пыли электрической печи, содержащей большие количества цинкосодержащего оксида железа в качестве обрабатываемого материала, и обеспечивает повышение степени восстановления цинка и железа, тем самым действительно позволяя эффективно использовать восстановленное железо и цинк, подлежащий обработке материал может представлять собой, например, шлам, получаемый из установки для обработки сточных вод, используемой в качестве периферийной установки электрической печи, или прокатную окалину, получаемую из установки для проката.

Материал для обработки является произвольным при единственном условии, что он содержит цинкосодержащий оксид железа. Согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения цинкосодержащий оксид железа был выбран в качестве наиболее предпочтительного материала для восстановления. Однако вместо цинкосодержащего оксида железа в качестве материала для восстановления может быть также использован оксид цинка или оксид железа. При использовании оксида цинка таким же образом, как и в описанном выше варианте с использованием цинкосодержащего оксида железа, цинк восстанавливают, при этом он может быть получен в виде пыли с высоким содержанием цинка. При использовании оксида железа таким же образом, как и в описанном выше варианте с использованием цинкосодержащего оксида железа, оксид железа восстанавливают, при этом он может быть получен в виде металлического железа без ухудшения качества.

Более того, согласно описанному выше варианту осуществления настоящего изобретения, отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, которые содержат большие количества меди и которые должны быть обработаны в соответствии с Законом об утилизации автомобилей, используют в качестве восстановительного материала и нагревательного материала, таким образом удовлетворяя требованиям Закона об утилизации автомобилей. Кроме того, действие и эффект вышеописанного варианта осуществления настоящего изобретения конкретно по предотвращению плавления и адгезии меди к металлическому железу еще больше усиливаются. Однако может быть также использован, по меньшей мере, один из таких материалов как ASR, измельченные в пыль домашние электроприборы, пластмассовые отходы, RDF, RPF, шлам, масляная грязь, древесные опилки, волокнистые отходы, резиновые отходы, а также животные и растительные отходы, в качестве отходов, эффективно используемых как восстановительный материал и выполняющих функции нагревательного материала по выработке тепла, необходимого для восстановления. К тому же они могут не иметь вид формового изделия и гомогенизированного продукта, как RPF. Отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, могут быть в состоянии после выгрузки из шрединг-установки для получения пыли. И даже если отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, находятся в состоянии после выгрузки из шрединг-установки для получения пыли, вращающаяся обжиговая печь 2 как восстановительная печь способна легко принять их.

Согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, используют вращающуюся обжиговую печь 2 в качестве печи, легко принимающей даже отходы, полученные в результате утилизации автомобилей, в состоянии после выгрузки из шрединг-установки по получению пыли и способной обеспечить соответствующую восстановительную атмосферу. Однако может быть также использована шахтная печь, высокотемпературная газификационная печь и т.п. при условии, что такая печь функционирует как восстановительная печь.

При подаче в восстановительную печь Са-содержащего материала, такого как негашеная известь, гидратная известь или известняк, основность в восстановительной печи повышается, тем самым предотвращая образование клинкера в восстановительной печи.

Более того, в том случае, если цинкосодержащий оксид железа или оксид цинка, или оксид железа, загружаемый в восстановительную печь, гранулируют, а затем подают в восстановительную печь, количество летучей золы уменьшается, тем самым усиливая ее противорассеивающее действие.

Описанный выше вариант осуществления настоящего изобретения включает использование температурного датчика 12 для измерения температуры непосредственно в печи. Для получения информации, касающейся только температуры, может быть использован любой способ.

Промышленная применимость

Как упомянуто выше, применение настоящего изобретения обеспечивает снижение стоимости обработки.

Изобретение относится к восстановительной обработке для восстановления цинкосодержащего оксида железа или оксида железа. Цинкосодержащий оксид железа или оксид железа восстанавливают посредством термической обработки восстановительным материалом в восстановительной печи, содержащей устройство для разбрызгивания охлаждающей воды и устройство управления, выполненное с возможностью регулирования работы устройства для разбрызгивания охлаждающей воды для поддержания постоянной температуры внутри восстановительной печи. При этом в восстановительную печь подают, по меньшей мере, один из отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, измельченных в пыль домашних электроприборов, пластмассовых отходов, полученного из отходов топлива, полученного из пластмассовых и бумажных отходов топлива, шлама, масляной грязи, древесных опилок, волокнистых отходов, резиновых отходов, а также животных и растительных отходов. Указанный материал используют в качестве восстановительного материала и в качестве нагревательного материала, осуществляя восстановительную обработку с использованием указанного материала в качестве источника тепла и без использования вспомогательного топлива, получая в результате металлическое железо с одновременным снижением производственных расходов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

1. Устройство восстановительной обработки для получения металлического железа восстановлением оксида цинка и/или железа посредством термической обработки цинкосодержащего оксида железа или оксида железа, восстановительным материалом в восстановительной печи, содержащей устройство для разбрызгивания охлаждающей воды и устройство управления, выполненное с возможностью регулирования работы устройства для разбрызгивания охлаждающей воды для поддержания постоянной температуры внутри восстановительной печи, при этом в восстановительную печь подают, по меньшей мере, один из отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, измельченных в пыль домашних электроприборов, пластмассовых отходов, полученного из отходов топлива, полученного из пластмассовых и бумажных отходов топлива, шлама, масляной грязи, древесных опилок, волокнистых отходов, резиновых отходов, а также животных и растительных отходов в качестве восстановительного материала и в качестве нагревательного материала, таким образом осуществляя восстановительную обработку с использованием указанного материала в качестве источника тепла и без использования вспомогательного топлива.

2. Устройство по п.1, в котором восстановительная печь представляет собой вращающуюся обжиговую печь.

3. Способ восстановительной обработки для получения металлического железа восстановлением оксида цинка и/или железа посредством термической обработки цинкосодержащего оксида железа или оксида железа восстановительным материалом в восстановительной печи, включающий этапы, на которых подают, по меньшей мере, один из отходов, полученных в результате утилизации автомобилей, измельченных в пыль домашних электроприборов, пластмассовых отходов, полученного из отходов топлива, полученного из пластмассовых и бумажных отходов топлива, шлама, масляной грязи, древесных опилок, волокнистых отходов, резиновых отходов, а также животных и растительных отходов, в восстановительную печь в качестве восстановительного материала и в качестве нагревательного материала, осуществляют восстановительную обработку с использованием указанного материала в качестве источника тепла без использования вспомогательного топлива и регулируют с использованием устройства управления работу устройства для разбрызгивания охлаждающей воды для поддержания постоянной температуры внутри восстановительной печи.

4. Способ по п.3, в котором материал, содержащий Са, подают в восстановительную печь.

5. Способ по п.3, в котором цинкосодержащий оксид железа или оксид железа подают в восстановительную печь после гранулирования.