СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2018 года по МПК C22B1/243 C22B1/244 C22B1/248 

Изобретение относится к области черной металлургии и переработки отходов металлургических производств с получением формованных изделий для литья, в частности к составам для изготовления формованных изделий из отходов металлургических производств для литья, способам получения состава и способам изготовления формованных изделий для выплавки металла в электросталеплавильных и индукционных печах. Состав для получения брикетов, гранул, пеллет и других формованных изделий получают путем смешения металлургических отходов с минерально-органическим связующим, предварительная подготовка которого осуществляется смешением портландцемента (ПЦ) с премиксом, представляющим собой минерально-органическую сухую смесь на основе неорганического минерального порошка МП-1, в который введены органические добавки полимерных гиперпластификаторов, гидрофобизаторов и лубрикантов, благоприятствующих улучшению параметров вязкого течения композиционного материала в условиях деформации сдвига через фильеры экструдера при экструзионном формовании и при других видах деформации, проявляющихся в валках и на вибропрессе применительно к составам, содержащим оксидные металлсодержащие отходы металлургии в виде окалины с максимальным размером частиц 5 мм, а также колошниковой пыли с использованием углеродсодержащих добавок. Изобретение обеспечивает способ получения разнообразных формованных изделий типа брикетов, пеллет и гранул с оптимизированными параметрами, включая площадь рабочего сечения 4,9 см², плотность образцов до 3,5-4 г/см³, «удобоукладываемость», быстроту «схватывания» и набор прочности на изгиб, сжатие (6,26-7 МПа на 1 сутки, 8,8-18,7 МПа на 2-3 сутки, 10,4-25,1 МПа на 7 сутки, до 30,9 МПа на 28 сутки в условиях хранения ГОСТ 10180-2012) и на разрушение, а также высокую горячую прочность.

Известен состав (шихта) для приготовления материала для металлургического производства, содержащий углеродсодержащий материал - порошкообразный карбид железа, железосодержащий материал и связующее - свежеприготовленный гидроксид кальция и/или магния при следующем соотношении компонентов, масс.:

порошкообразный карбид железа 75-85 железосодержащий материал 12-18 свежеприготовленный гидроксид кальция и/или магния 3-7

В качестве железосодержащего материала состав может содержать железорудный концентрат, колошниковую пыль, шлак феррованадиевого производства.

В том же патенте известен способ приготовления материала для металлургического производства, включающий подготовку шихты из углеродсодержащего материала - порошкообразного карбида железа, железосодержащего материала - железорудного концентрата, связующего - свежеприготовленного гидроксида кальция и/или магния при вышеуказанном соотношении компонентов, их смешение и окускование, ввод в шихту мелассы, причем мелассу вводят в шихту перед ее окускованием в количестве 3-5 мас. % от суммарного содержания порошкообразного карбида железа и железорудного концентрата в виде водного раствора, приготовленного из расчета 1 ч. мелассы на 7-8 ч. воды. Окускование проводят до образования окатышей фракций 5-25 мм или осуществляют прессованием с получением брикетов (Патент RU 2103377).

Недостатком указанного состава является снижение скорости реакции карбонизации и необходимость удаления из зоны взаимодействия продуктов реакции (например, воды), протекающей в присутствии катализатора - мелассы - между гидроксидом кальция (или магния) и атмосферной углекислотой (содержание которой обычно 0,03 об. %). Но для удаления воды необходимо изменять условия, повышая температуру свыше 100°С. Снижение скорости образования СаСО₃ приводит к разупрочнению кальцитной решетки и снижению прочности окатышей как изделий.

Известен способ подготовки шихтового материала в виде брикетов к плавке путем смешивания оксидов металлов с тонко измельченным углеродсодержащим материалом и связующим, прессования и последующей сушки, причем в качестве связующего используют механическую смесь, состоящую из карбоната натрия, пыли от газоочистки электродуговой печи и марганецсодержащих материалов и супеси при их соотношении, мас. %:

смесь 30 супесь остальное

при этом оксиды металлов предварительно подвергают размолу, количество углеродсодержащего материала составляет 20-50% по углероду от массы оксидов. Оксиды металлов измельчают, тонко мелют связующее, приготавливают смесь оксидов и связующего и перемешивают ее с углеродсодержащим материалом, равномерно смоченным водным раствором Na₂O n SiO₂ или сульфитной бардой, и перерабатывают прессованием с последующей сушкой брикетов (патент RU 2187563).

Изложенный способ подготовки шихты имеет недостатки в связи с проблемой фазовой ее неоднородности вследствие образования пограничных слоев, которые возникают несмотря на дополнительное измельчение всех компонентов шихты.

Кроме того, необходимость использования высоких значений удельных давлений (порядка 10 МПа) при переработке шихты прессованием обусловливают энергозатратность как на стадии прессования, так и при сушке брикетов при температурах до 250°С.

Известен брикет для производства чугуна и стали, включающий стальную окалину, углеродсодержащий материал - электродный бой и связующее - смесь диоксида кремния, оксида кальция, оксида натрия и оксида алюминия при соотношении, мас.%:

электродный бой 10-30 смесь вышеуказанных оксидов 1-10 стальная окалина остальное

причем в связующем компоненты взяты при следующем процентном соотношении, мас.:

оксид алюминия 3-18 оксид натрия 13-27 оксид кальция 14-25 диоксид кремния остальное

(патент RU 2083681).

Недостатком этого технического решения является высокая энергозатратность на переработку шихты, а также крошимость, низкая прочность изделий на разрушение, отсутствие морозоустойчивости.

Известен брикет - компонент доменной шихты, получаемый путем вибропрессования из шихты, включающий углеродсодержащие материалы, железосодержащие материалы, флюсующие добавки и минеральное связующее, содержащей углерод, оксиды железа, кальция, магния, алюминия и кремния, массовое соотношение следующих элементов и оксидов в шихте С: находится в пределах Fe=0,35…0,60, CaO:SiO₂=0,3…1,6, MgO:Al₂O₃=0,25…1,25, крупность материалов, входящих в шихту, не превышает 10 мм, а отношение максимального и минимального размеров брикета не превышает 1,2, и масса брикета составляет 1,5…8,0 кг. В качестве углеродсодержащего материала используется коксовая мелочь, и/или антрацит, и/или уголь, и/или бой графитизированных или углеродистых электродов, и/или бой электролизных ванн для производства алюминия, и/или углеродсодержащие шламы и пыли. В шихте использован природный железосодержащий материал крупностью до 3 мм, а именно богатая железная руда и/или железорудный концентрат. В шихте использованы флюсующие добавки крупностью до 3 мм, а именно известь, и/или доломитовый клинкер, и/или плавиковый шпат, и/или сталеплавильные шлаки, и/или отходы сварочного флюса, а в качестве минерального связующего использован цемент (патент RU 2241760).

К недостаткам этого технического решения относятся отсутствие количественных данных сведений о дозировании флюсующих добавок, что приводит к возможности возникновения явления кострения брикета, что влечет за собой резкое снижение производительности вибропресса и приводит к низкой прочности брикетов на разрушение и отсутствию морозоустойчивости. Кроме того, отсутствуют данных о водно-цементном отношении, которые необходимы для осуществления функций композитного связующего.

Известен брикет для выплавки чугуна, получаемый путем вибропрессования из увлажненной шихты, включающей углеродсодержащие материалы, техногенные железосодержащие материалы, флюсующие добавки, минеральное связующее и пластификатор, содержащей углерод, оксиды железа, кальция, магния, алюминия и кремния, массовое соотношение следующих элементов и оксидов в шихте С:Fe, CaO:SiO₂, MgO:Al₂O₃ находятся в пределах 0,35…0,60, 0,3…1,6, 0,25…1,25, крупность материалов, входящих в шихту, не превышает 10 мм, отношение максимального и минимального размеров брикета не превышает 1,2, а масса брикета составляет 1,5…8,0 кг. В шихте для ее получения используют углеродсодержащий материал крупностью 0-10 мм, а именно коксовую мелочь, и/или уголь, и/или бой графитированных или углеродистых электродов, и/или бой электролизных ванн для производства алюминия, и/или углеродсодержащие шламы и пыли. В шихте для его получения используют техногенный железосодержащий материал крупностью 0-3 мм, а именно пыли газоочисток металлургических печей, и/или шламы газоочисток металлургических печей, и/или прокатная окалина, и/или стружка черных металлов, и/или металлоконцентрат переработки сталеплавильных и доменных шлаков. В шихте используют флюсующие добавки крупностью 0-3 мм, а именно конвертерный шлам, и/или конвертерный шлак, и/или электросталеплавильный шлак, и/или отходы сварочного флюса. В качестве минерального связующего используют цемент (патент RU 2241771).

Недостатками изложенного выше технического решения являются отсутствие количественных данных о водно-цементном отношении, которые необходимы для осуществления полноценной функции связующего, а также сведений о дозировании флюсующих добавок, что приводит к возможности возникновения явления кострения брикета, что не позволяет получить брикеты с достаточной прочностью на сжатие и на разрушение, и особенно снижение прочности проявляется при отрицательных значениях температур, а также сопровождается резким снижением производительности вибропресса.

Известен способ подготовки шихтового материала в виде брикетов к плавке, включающий смешивание предварительно подготовленных железосодержащих отходов металлургического производства с тонко измельченным углеродсодержащим материалом в количестве 15-60% по углероду от массы отходов и связующим, обработку полученной смеси водным раствором Na₂On SiO₂, прессование и последующую сушку, причем в качестве связующего используют механическую смесь природных материалов - суглинка, глины или полевого шпата и карбоната натрия, взятых в следующем соотношении, мас. %: карбонат натрия - до 15, один из названных материалов - остальное, причем смесь подвергают совместному размолу до фракции 0,85 мм и менее. Шихта содержит в качестве железосодержащих отходов прокатную и кузнечную окалину, пыль из газоочистных устройств, шлам газоочистных устройств и ванн травления, сварочный шлак нагревательных колодцев и печей, в качестве углеродсодержащих отходов бой графитовых электродов, шлак или бой электролизных ванн для производства алюминия (патент RU 2154680).

Недостатком этого известного способа для подготовки шихтового материала к плавке является ограниченная область его применения в связи с использованием жидкого стекла, что приводит к низким качественным показателям изделий, например крошимости при разрушении брикетов, что усугубляется при пониженных температурах (ниже 0°С).

Наиболее близким составом для получения брикетов для доменного и ваграночного производства чугуна является шихта, содержащая мелкодисперсный металлсодержащий компонент, порошкообразный не содержащий серу углеродсодержащий компонент - древесный уголь фракции 50-250 мкм с кажущейся плотностью 0,7-0,9 г/см³ и связующее при следующем составе компонентов, мас. %:

мелкодисперсный металлсодержащий компонент 65-85 древесный уголь 10-30 связующее 5-15

причем в качестве мелкодисперсного металлсодержащего компонента используют смесь железной руды, и/или железорудного концентрата, и/или окалины, и/или металлических производственных отходов, предпочтительно чугунную стружку, металлоотсев, отходы производства чугунной дроби, при фракционном составе их не более 1,5 мм, в качестве связующего - строительный цемент. Шихта дополнительно содержит мелкодисперсные флюсующие добавки, предпочтительно доломитовый клинкер и/или известь, в количестве 0,5-2,0 мас. % на металлсодержащий компонент (Патент RU 2462521).

Недостатком вышеуказанного состава шихты является низкая скорость набора прочности при брикетировании, недостаточные значения прочности на сжатие и разрушение на 1-3 сутки и вследствие этого повышенная крошимость полученных брикетов.

Известно применение полученного методом жесткой вакуумной экструзии шламового брикета экструзионного, содержащего минеральное связующее, железо- и/или железоуглеродсодержащие отходы, включая шламы и при необходимости железорудный концентрат и/или железную руду, флюсующие добавки и углеродсодержащие материалы, в качестве компонента доменной шихты. Флюсующие добавки в брикете представляют собой природные и/или техногенные кремнезем- и/или железокремнеземсодержащие материалы и при необходимости известь и/или известьсодержащие отходы, а углеродсодержащие материалы в брикете - коксовую мелочь, и/или каменный уголь, и/или антрацит, и/или буроугольный полукокс и/или бой графитизированных или углеродных электродов, и/или бой электролизных ванн для производства алюминия, и/или древесный уголь, и/или древесные опилки, и/или измельченные отходы пластмасс, и/или другие углеродсодержащие отходы. Отношение массовых содержаний углерода и кислорода оксидов железа в брикете не превышает 0,76, крупность материалов, входящих в шихту для получения брикета, не превышает 5 мм, а его масса не превышает 0,5 кг (Патент RU 2506327).

Недостатком вышеизложенного способа является высокая энергозатратность процесса в связи с низкой пластичностью и невозможностью обеспечить благоприятные для экструзии реологические параметры переработки вышеуказанных составов, к тому же приводящих к абразивному износу шнеков экструдера; данные составы не позволяют получить морозостойкие высокопрочные брикеты.

Способ получения брикетов экструзионных для выплавки металла методом жесткой вакуумной экструзии из шихтовой смеси, содержащей железорудный концентрат и/или руду, углеродсодержащие материалы, минеральное связующее и при необходимости железо- и/или железоуглеродсодержащие отходы и флюсующие добавки, в котором осуществляют непрерывную подачу гомогенизированной смеси в экструдер, удаление из нее воздуха вакуумированием, продавливание смеси через множество отверстий в фильере экструдера с получением пластичных стержней с микротрещинами в их верхнем слое, их транспортировку и штабелирование с фрагментацией в процессе этих операций на 2-3 брикета, размерами которых управляют путем изменения, с учетом плотности стержней, площади и формы отверстий в фильере. Причем размеры стержней увеличивают или уменьшают путем увеличения или уменьшения площади отверстий в фильере, при овальных отверстиях в фильере длину стержней увеличивают, располагая большую ось отверстий вертикально, и уменьшают, располагая ее горизонтально (патент RU 2506325).

Недостатком изложенного технического решения является влияние состава на снижение производительности экструдера, абразивный износ оборудования, высокие энергетические затраты в связи с неблагоприятными реологическими параметрами, низкая скорость набора прочности в первые-третьи сутки, недостаточная механическая прочность изделий на разрушение, усугубляющиеся при отрицательных температурах.

Известно применение брикета экструзионного, полученного методом жесткой вакуумной экструзии, содержащего минеральное связующее и смесь мелкодисперсных отходов шахтной печи прямого получения железа, окалины прокатного производства, мелочи окисленных железорудных окатышей и пыли аспирации электродуговых печей, в качестве компонента шихты шахтных печей прямого получения железа, причем минеральное связующее состоит из пентагидрата сульфата магния MgSO₄⋅7Н₂О и при необходимости бентонита (патент RU 2579706).

Недостатком вышеописанного технического решения является влияние состава на абразивный износ оборудования, высокие энергетические затраты в связи с неблагоприятными реологическими параметрами, низкая скорость набора прочности в первые-третьи сутки, недостаточная механическая прочность изделий на разрушение, отсутствие морозостойкости и снижение прочности при отрицательных температурах.

Известно применение брикета экструзионного (БРЭКСа) кокосового, полученного методом жесткой вакуумной экструзии, включающего коксовую мелочь, минеральное связующее и при необходимости, буроугольный полукокс, в качестве восстановителя в металлургических печах. Причем в качестве минерального связующего используют цемент и при необходимости бентонит, а крупность материалов, входящих в смесь для производства БРЭКСа, не превышает 5 мм, масса БРЭКСа не превышает 0,3 кг (патент RU 2501845).

Недостатком является то, что система для переработки является "жесткой", абразивность системы влияет на износ оборудования, требуются большие энергозатраты на переработку шихты. Не достигаются удовлетворительные значения плотности и морозостойкости брикетов.

Использование минерального связующего в представленном выше техническом решении не позволяет обеспечить высокую «схватываемость» состава при брикетировании и, соответственно, не позволяет получить высокие значения прочности на разрушение и на сжатие в первые трое суток; кроме того, полученные брикеты не устойчивы к отрицательным температурам и характеризуются повышенной крошимостью на морозе.

Известно применение полученного методом жесткой вакуумной экструзии металлического брикета экструзионного, содержащего дисперсные отходы металлов, минеральное связующее и при необходимости флюсующие добавки в качестве компонента шихты в печах для выплавки металлов. Причем крупность частиц компонентов шихты для производства брикета не превышает 5 мм, а его масса не превышает 1,0 кг. В качестве флюсующих добавок брикет содержит известь и/или обожженный доломит (патент RU 2502812).

Известно применение полученного методом жесткой вакуумной экструзии брикета экструзионного, содержащего минеральное связующее, железорудный концентрат и/или железную руду, углеродсодержащие материалы и при необходимости железо- и/или железоуглеродные отходы и флюсующие добавки, в качестве компонента доменной шихты.

Отношение содержаний углерода и железа в брикете в пределах 0,05-0,35, массовая доля железо- и/или железоуглеродсодержащих отходов в железосодержащей части шихты брикета не превышает 0,15, крупность материалов, входящих в шихту для получения брикета, не превышает 5 мм, а масса брикета не превышает 0,5 кг. В качестве углеродсодержащих материалов брикет содержит коксовую мелочь, и/или каменный уголь, и/или антрацит, и/или буроугольный полукокс, и/или бой графитированных или углеродных электродов, и/или бой электролизных ванн для производства алюминия, и/или древесный уголь, и/или древесные опилки, и/или измельченные отходы пластмасс, и/или другие углеродсодержащие отходы. В качестве флюсующих добавок брикет содержит известь и при необходимости, сталеплавильные шлаки, и/или мел, и/или известняк, и/или известьсодержащие отходы, и/или отходы сварочного флюса, и/или кремнеземсодержащие отходы и пыли. В качестве минерального связующего брикет содержит цемент и при необходимости бентонит (патент RU 2506326).

Известно применение полученного жесткой вакуумной экструзией брикета экструзионного, содержащего минеральное связующее, техногенные и/или природные железосодержащие и/или железо-марганецсодержащие материалы и флюсующие добавки при атомарном отношении кислорода оксидов железа к железу, составляющем 1,0-1,35, в качестве промывочного компонента доменной шихты. Отношение оксидов кальция и кремния (CaO/SiO₂) в брикете экструзионном не превышает 1,0, крупность частиц содержащихся в нем материалов не превышает 5 мм, а его масса не превышает 0,5 кг. В качестве техногенного железосодержащего материала брикет экструзионный содержит окалину, а в качестве флюсующих добавок включает хвосты обогащения железистых магнетитовых кварцитов и/или пыль газоочистки производства ферросилиция или силикомарганца и, при необходимости, содержащие CaF₂ природные или техногенные материалы (патент RU 2499061).

Известно применение брикета экструзионного (БРЭКСа), полученного методом жесткой вакуумной экструзии, включающего отходы обогащения угля и при необходимости, угольные отсевы, минеральное связующее и бентонит, в качестве топлива для промышленных топок и бытовых печей. Крупность материалов, входящих в смесь для производства БРЭКСа, не превышает 5 мм, масса БРЭКСа не превышает 0,3 кг, а содержание суммы минерального связующего и бентонита не превышает 3%. В качестве отходов обогащения угля БРЭКС включает шламы обогащения коксующихся углей (патент RU 2495092).

Известно применение брикета экструзионного (БРЭКСа), полученного методом жесткой вакуумной экструзии, включающего связующее, руду металла и/или металлорудный концентрат, электропроводные углеродсодержащие материалы, флюсующие добавки и, при необходимости отходы металла и металлсодержащие отходы в качестве компонента шихты для выплавки металла в электропечах. В качестве связующего БРЭКС содержит цемент и при необходимости, бентонит или органическое связующее. Массовое содержание электропроводного углеродсодержащего материала в БРЭКСе не превышает 8-25%, крупность материалов, входящих в шихту для производства БРЭКСа, не превышает 5 мм, а его масса не превышает 0,5 кг. В качестве электропроводных углеродсодержащих материалов БРЭКСа содержит коксовую мелочь, и/или бой графитированных или углеродных электродов, и/или бой электролизных ванн для производства алюминия, и/или древесный уголь, и/или антрацит (патент RU 2504588).

Недостатками брикета является отсутствие данных по прочности на изгиб, позволяющих подтвердить образование нескольких поперечных трещин и обламывание стрежня с достаточной длиной кернов без их дальнейшего разрушения в связи с низкими значениями прочности на изгиб, на сжатие и на разрушение в первые сутки, медленную «схватываемость» и недостаточно быстрый набор и низкие значения прочности на 1-е сутки, а лишь при вылеживании (без указания сроков) на поддонах. Невозможность использования состава шихты для круглогодичной работы по формованию брикетов в связи с отсутствием устойчивости к влаге и отрицательным температурам.

Задача настоящего изобретения состоит в повышении прочности морозостойкости полученных формованных изделий.

Задача решается предложенным составом для производства формованных изделий для литья из отходов металлургических производств, включающим железосодержащие отходы, углеродсодержащий материал, связующее, отличие которого состоит в том, что он содержит смесь железо- и/или железоуглеродсодержащих отходов, включает многофракционную по размерам частиц смесь окалины, колошниковой пыли и других металлических производственных отходов и связующее из смеси цементов премикса, состоящего из композиции сухих компонентов из минерального порошка, соотношение цемент:премикс (10-20):(90-80), премикс состоит из минерального порошка, гиперпластификаторов класса полимерных полиэлектролитов, относящихся к классу эфиров карбоксилатов 0,02-0,05% мас., водорастворимых производных целлюлозы 0,01-0,04% мас., в качестве лубрикантов и целлюлозосодержащих твердых пластификаторов связующих 0,01-0,04% мас. и воды.

Предпочтительно, чтобы он содержал древесный уголь или углерод, полученный путем пиролиза шин либо других углеродсодержащих органических материалов в количестве 2-30% мас., в качестве эфиров целлюлозы включал метил-, гидроксипропилметил-, натрийкарбоксиметил-целлюлозы.

Задача также решается способом получения вышеуказанного состава, отличие которого состоит в том, что смесь железо- и/или железоуглеродсодержащих отходов и связующее перемешивают, предварительно в сухую смесь цемента и премикса вводят воду в соотношении 1:1-1:0,75.

Задача решается способом изготовления формованных изделий, отличие которого состоит в том, что вышеуказанный состав перерабатывают вакуумной экструзией, вибропрессованием, валковым прессованием.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими объем притязаний.

ПРИМЕР 1

Промышленное производство формованных изделий в виде брикетов для рециклинга техногенных отходов путем плавки осуществляли экструзионным способом переработкой смесей металлургической сухой окалины, колошниковой пыли, золы уноса и модифицированного премиксом портландцемента марки ПЦ 500 ДОН. Премикс, выполняющий многофункциональную роль и представляющий собой сухую смесь, готовили на основе минерального порошка СО3 (МП-1) из расчета 3,5% мас. с добавками в качестве гиперпластификатора натрий поликарбоксилата в количестве 0,05% мас. от массы цемента, гидрофобизатора и одновременно противоморозной добавки порошковой целлюлозы, 0,02% мас. от массы цемента, а также пропилгидроксиметил целлюлозы как «реологической» добавки (0,01% мас. от массы цемента) благоприятствующей экструзии. Премикс смешивали с цементом (6,5% от массы смеси металлургических отходов), вводили в силос и затем дозировали на конвейер под избыточным давлением, так как будучи модифицированным гиперпластификатором, содержащимся в составе премикса, цемент в определенной степени терял сыпучесть. Смесь металлургических отходов имела разнофракционный состав (см табл. 2). Выбранное соотношение окалины и колошниковой пыли в данном примере 60:40 по массе. Исходная влажность окалины составляла 2,4%, влажность пыли - 2,9% мас. Связующее (цемент в смеси с премиксом) «затворяли» обработкой водой струйно вместе с окалиной и колошниковой пылью, причем водно-цементное отношение составило 1:1. Предварительно перемешанные компоненты вводили в одношнековый экструдер, разрежение в котором обеспечивалось насосным оборудованием (0,95 атм). Получали брикеты цилиндрической формы с плотностью 3,56 г/куб. см. Экструдированный композитный состав обладал «схватываемостью», удобоукладывастью, и формованные изделия в виде брикетов охарактеризованы быстрым набором прочности на сжатие и изгиб, а также на разрушение в первые - третьи сутки (5-7 МПа) и на 28 сутки - 35 МПа. Брикеты отличаются отличной морозостойкостью и выдерживают множественные циклы замораживания-оттаивания.

ПРИМЕР 2

Формованные изделия в виде брикетов для переработки металлургических отходов получали способом вибропрессования из смесей окалины, колошниковой пыли, золы уноса и модифицированного премиксом портландцемента марки ПЦ 5000 ДОН. Премикс готовили как сухую смесь из минерального порошка СаСО3 (МП-1), добавляя смесь порошковой техно-целлюлозы (с длиной волокон 40 мкм), метилцеллюлозы и сополимера акрилового ряда в качестве гиперпластификатора в количестве 0,01% мас. сверх состава композита, а также пропилгидроксиметил целлюлозы как «реологической». Премикс смешивали с цементом (6,5% от массы смеси металлургических отходов), вводили в силос и затем дозировали на конвейер под избыточным давлением, так как будучи модифицированным гиперпластификаторм, содержащимся в составе премикса, цемент в определенной степени терял сыпучесть. Смесь металлургических отходов имела разнофракционный состав (см. табл. 2). Выбранное соотношение окалины и колошниковой пыли в данном примере 60:40 по массе. Исходная влажность окалины составляла 2,4%, влажность пыли - 2,9%масс.Связующее (цемент в смеси с премиксом) «затворяли» обработкой водой струйно вместе с окалиной и колошниковой пылью, причем водно-цементное отношение составило 1:1. Предварительно перемешанные компоненты вводили в одношнековый экструдер, разрежение в котором обеспечивалось насосным оборудованием (0,95 атм). Получали брикеты цилиндрической формы с плотностью 3,56 г/куб.см. Экструдированный композитный состав обладал «схватываемостью», удобоукладываемостью, и формованные изделия в виде брикетов охарактеризованы быстрым набором прочности на сжатие и изгиб, а также на разрушение в первые - третьи сутки (5-7 МПа) и на 28 сутки - 35 МПа. Как связующее, состоящее из модифицированного порошковой техно-целлюлозой и натрий поликарбоксилатом цемемента, так и полученные путем вибропрессования брикеты, в композитный состав которых на основе смеси окалины с колошниковой пылью введен модифицированный премиксом цемент, обладают морозостойкостью.

Из композитного состава получали формованные изделия - брикеты - способом вибропрессования. Брикеты быстро набирали значения прочности на сжатие, которая составила: 6,26 МПа - на 1 сутки и далее данные по прочности на изгиб и сжатие приведены ниже в Таблице 1. Проведены испытания формованных изделий на морозостойкость, и экспериментально доказана их удовлетворительная устойчивость к циклам замораживания-оттаивания.

Примечание:

*1 - условия хранения образцов нормальные по ГОСТ 10180-2012.

Изобретение позволяет использовать для повторной плавки не только окалины, но также и другие металлургические отходы: колошниковоую пыль, золу уноса в смесях с металлургической окалиной, повысить энергоэффективность и производительность оборудования и процесса экструзии в целом за счет "реологических" добавок, значительно повысить значения прочности на сжатие (многократно превосходящее системы, содержащие в качестве связующего цемент и другие связующие, известные из аналогов, и на изгиб вследствие модифицирования цемента премиксом, содержащим гиперпластификатор и др. добавки, обеспечить "схватываемость" и быстрый набор прочности уже в первые-третьи сутки, морозостойкость и устойчивость формованных изделий к циклам замораживания - оттаивания.

Примечание: ПГ ОМК - окалина металлургического комбината

ПО ОМК - колошниковая пыль металлургического комбината

MF 5581 - поликарбоксилат

В/Ц - водно-цементное отношение

Изобретение относится к составу для производства формованных изделий из отходов металлургических производств, способу его получения и способу изготовления формованных изделий путем его переработки. Состав содержит смесь железо- и/или железоуглеродсодержащих отходов, включающую многофракционную по размерам частиц смесь окалины и колошниковой пыли, и связующее из смеси цемента, премикса и воды, которые перемешивают, предварительно в сухую смесь цемента и премикса вводят воду в соотношении 1:1-1:0,75. Причем премикс состоит из минерального порошка, гиперпластификаторов класса полимерных полиэлектролитов, относящихся к классу эфиров карбоксилатов 0,02-0,05 мас.% по отношению к цементу, водорастворимых эфиров целлюлозы 0,01-0,04 мас.% по отношению к цементу, в качестве лубрикантов и целлюлозосодержащих твердых пластификаторов связующих 0,01-0,04 мас.% по отношению к цементу. При изготовлении формованных изделий осуществляют переработку состава вакуумной экструзией, или вибропрессованием, или валковым прессованием. Изобретение обеспечивает повышение прочности и морозостойкости получаемых формованных изделий. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

1. Состав для производства формованных изделий из отходов металлургических производств, включающий железосодержащие отходы, углеродсодержащий материал и связующее, отличающийся тем, что он содержит смесь железо- и/или железоуглеродсодержащих отходов, включающую многофракционную по размерам частиц смесь окалины и колошниковой пыли, а связующее состоит из смеси цемента, премикса и воды, причем премикс состоит из минерального порошка, гиперпластификаторов класса полимерных полиэлектролитов, относящихся к классу эфиров карбоксилатов 0,02-0,05 мас.%. по отношению к цементу, водорастворимых эфиров целлюлозы 0,01-0,04 мас.% по отношению к цементу, в качестве лубрикантов и целлюлозосодержащих твердых пластификаторов связующих 0,01-0,04 мас.% по отношению к цементу.

2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что он содержит древесный уголь или углерод, полученный путем пиролиза шин, в количестве 2-30 мас.%.

3. Состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве эфиров целлюлозы он включает метил-, гидроксипропилметил-, натрийкарбоксиметил-целлюлозы.

4. Способ получения состава для производства формованных изделий из отходов металлургических производств по п. 1, характеризующийся тем, что смесь железо- и/или железоуглеродсодержащих отходов, углеродсодержащего материала и связующее перемешивают, предварительно в сухую смесь цемента и премикса вводят воду в соотношении 1:1-1:0,75.

5. Способ производства формованных изделий из отходов металлургических производств, отличающийся тем, что осуществляют переработку состава по п. 1 вакуумной экструзией, или вибропрессованием, или валковым прессованием.