Способ переработки замасленной окалины Российский патент 2022 года по МПК C22B7/02 C22B4/06 

Изобретение относится к пирометаллургии и может применяться для переработки замасленной окалины и золошлаковых отходов (ЗШО) от сжигания бурого угля с получением целевых продуктов.

Известно, что замасленная окалина практически не утилизируется и складируется в отвалах. Только на Нижнетагильском металлургическом комбинате ежегодно образуется около 50 тыс. тонн замасленной окалины, а на Челябинском металлургическом комбинате - до 70 тыс. тонн [Буланов В.Я., Ваулин Л.В. Использование замасленной окалины. - Металлург, 2002, № 1, с. 34-36]. Крайне медленно решается проблема утилизации золошлаковых отходов (ЗШО). Общее количество золы и шлака в золоотвалах России составляет более 1,5 млрд тонн, а площадь, занимаемая такими отходами, более 220 км², при этом степень использования ЗШО не превышает 10% [Подгорецкий Г.С., Горбунов В.Б., Агапов Е.А., Ерохов Т.В., Козлова Е.Н. Проблемы и перспективы утилизации золошлаковых отходов ТЭЦ. Часть 1. - Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2018, т. 61, № 6, с. 439-446, DOI: 10.17073/0368-0797-2018-6-439-446].

Известен способ переработки замасленной окалины, в котором замасленную окалину обрабатывают кислотными растворами, после чего удаляют масло из растворов посредством пенной флотации [RU 2080397, опубл. 27.05.1997].

К недостаткам известного способа относятся техническая сложность его осуществления и необходимость дополнительной операции извлечения металлов из окалины путем агломерации и восстановительной плавки.

Известен способ переработки замасленной окалины, включающий приготовление из замасленной окалины и различных маслоотходов жидкого доменного топлива и вдувание его в фурмы доменной печи [Курунов И.Ф., Петелин А.Л., Тихонов Д.Н, Ерохин С.Ф. Вдувание комбинированного топлива из маслоотходов и замасленной окалины в доменную печь. – Металлург. 2004. № 7. С. 33-35]. В известном способе замасленная окалина без предварительного обезмасливания и сушки загружается в реакционный объем доменной печи, где происходит высокотемпературное восстановление оксидов окалины, при этом извлеченные из окалины металлы удаляются из печи в составе доменного чугуна.

К недостаткам метода следует отнести технические сложности и высокие затраты, связанные с восстановлением окалины в доменной печи, невозможность отделения полученного из окалины сплава металлов от доменного чугуна и необходимость использования дополнительного восстановителя (маслоотходов).

Известен способ получения пористых стекломатериалов из золошлаковых отходов [RU 210976, опубл. 20.02.1998], включающий восстановительную плавку золошлаковых отходов с последующим охлаждением посредством «термоудара».

Однако данный способ не позволяет осуществлять переработку замасленной окалины.

Наиболее близким аналогом является способ, включающий восстановительную плавку ее в реакционном объеме электропечи с углеродистым восстановителем и удаление образующегося металлического сплава из электропечи [RU 2348707, опубл. 10.03.2009]. В указанном способе перед плавкой замасленную окалину нагревают в трубчатой печи теплом отходящих газов из плавильной электропечи до температуры 600-800°С для сжигания газообразных продуктов пиролиза и образования твердого углеродистого остатка, используемого в качестве дополнительного восстановителя при плавке, а восстановительную плавку ведут в рудотермическом режиме, сформированном на основе расплава плавикового шпата.

К недостаткам прототипа следует отнести многостадийность процесса, повышенный расход восстановителя и дорогостоящего плавикового шпата.

К недостатку всех перечисленных способов следует также отнести сложность и многостадийность переработки замасленной окалины с получением одного продукта (металла.

Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка одностадийного способа переработки замасленной окалины с одновременной утилизацией золошлаковых отходов от сжигания бурых углей как более экономичного и комплексного по сравнению с существующими, позволяющего получать разноплановые целевые продукты: металл и вспененный рентгеноаморфный материал.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки замасленной окалины, включающем восстановительную плавку с углеродистым восстановителем с выработкой образующегося металлического расплава, новым является то, что в качестве расплава в процессе восстановительного плавления используют золошлаковые отходы от сжигания бурых углей, нагрев смеси ведут до температуры 1600°С и выдерживают при этой температуре 60 минут, при этом восстановленный шлак вырабатывают в воду в режиме термоудара с образованием вспененного рентгеноаморфного материала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается тем, что в качестве расплава в процессе восстановительного плавления используют золошлаковые отходы от сжигания бурых углей, нагрев смеси ведут до температуры 1600°С и выдерживают при этой температуре 60 минут, при этом восстановленный шлак вырабатывают в воду в режиме термоудара с образованием вспененного рентгеноаморфного материала.

Эти признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не выявлены, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».

Заявляемый способ переработки замасленной окалины осуществляется следующим образом.

В тигель индукционной печи загружают смесь замасленной окалины с золошлаковыми отходами от сжигания бурого угля и нагревают до температуры 1600°С. При нагревании шихты в области температур 600-800°С происходит пиролиз углеводородных компонентов масла, газообразные продукты пиролиза масла сгорают при этих температурах, а твердый углеродистый остаток и имеющийся недожег в ЗШО служат дополнительным восстановителем твердофазного восстановления окислов металла и золошлаковых отходов. При достижении температуры 1600°С расплав выдерживают в течении 60 минут до практически полного жидкофазного восстановления металла в режиме кипящего слоя, образующегося отходящими газами в процессе восстановительного плавления. Образующийся металлический расплав вырабатывают в кокиль, а восстановленный шлак вырабатывают в воду в режиме термоудара с образованием вспененного рентгеноаморфного материала.

Пример осуществления способа

Переработке в комплексе КИТ 25 подвергалась замасленная окалина следующего химического состава (мас.%): MgO 0,88; Al₂O₃ 1,78; SiO₂ 4,58; P₂O₅ 0,46; SO₃ 0,63; Cl 1,09; K₂O 1,25; CaO 1,31; TiO₂ 0,49; Cr₂O₃ 1,32; MnO 0,24; Fe₂O₃ 84,9; NiO 0,11; CuO 0,12; CeO₂ 0,13; Pr₆O₁₁ 0,1; Nd₂O₃ 0,35; Sm₂O₅ 0,26;

и ЗШО от сжигания бурых углей следующего химического состава (мас.%): SiO₂ 54,73; Al₂O₃ 10,15; Fe₂O₃ 8,67; CaO 20,72; MgO 4,55; SO₃ 0,13; TiO₂ 0,38; Na₂O 0,31; K₂O 0,36.

В результате восстановительной плавки был получен металл следующего химического состава (мас.%): Fe 94,92; Si 1,39; Al₂O₃ 1,09; Mn 0,81; Cr 0,57; Ni 0,37; Cu 0,18; Mg 0,45; Ca 0,22, и дополнительный вспененный рентгеноаморфный материал стабильного химического состава.

Таким образом, по предлагаемому способу можно одностадийно извлекать из замасленной окалины не только металл, но и дополнительный продукт - вспененный рентгеноаморфный материал.

Изобретение относится к пирометаллургии и может применяться для переработки замасленной окалины и золошлаковых отходов от сжигания бурого угля с получением целевых продуктов. Переработка замасленной окалины включает ее восстановительное плавление с углеродистым восстановителем с выработкой образующегося металлического расплава. В процессе восстановительного плавления используют смешанные с замасленной окалиной золошлаковые отходы от сжигания бурых углей, нагрев смеси ведут до температуры 1600°С и выдерживают при этой температуре 60 мин. Восстановленный шлак вырабатывают в воду в режиме термоудара с образованием вспененного рентгеноаморфного материала. Способ позволяет в одностадийном режиме переработать замасленную окалину с одновременной утилизацией золошлаковых отходов с получением разноплановых целевых продуктов. 1 пр.

Способ переработки замасленной окалины, включающий ее восстановительное плавление с углеродистым восстановителем с выработкой образующегося металлического расплава, отличающийся тем, что в процессе восстановительного плавления используют смешанные с замасленной окалиной золошлаковые отходы от сжигания бурых углей, нагрев смеси ведут до температуры 1600°С и выдерживают при этой температуре 60 мин, при этом восстановленный шлак вырабатывают в воду в режиме термоудара с образованием вспененного рентгеноаморфного материала.