Способ брикетирования металлической стружки Российский патент 2022 года по МПК C22B1/248 C22B1/244 C22B1/243 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности.

На металлургических предприятиях России и стран СНГ образуется значительное количество железосодержащих мелкодисперсных отходов: пыли и шламов газоочистных устройств доменного и сталеплавильного производств, прокатной окалины, пыли аспирационных установок и др. В настоящее время в большинстве случаев мелкодисперсные отходы направляются в отвалы. Колошниковая пыль утилизируется через аглофабрики технологически и экономически недостаточно эффективно. Для эффективной утилизации мелкодисперсных отходов в производстве требуется окускование.

Себестоимость производства брикетов ниже, чем агломерата или окатышей с обжигом. Брикеты могут эффективно перерабатываться в доменном и сталеплавильном производствах, заменяя агломерат, окатыши, шлакообразующие материалы, обеспечивая экономию кокса, металлолома, раскисляющих и легирующих добавок.

Известен способ брикетирования, который включает дозирование и смешение между собой компонентов шихты, состоящей из марганцевого концентрата, высокодисперсной пыли газоочистки ферросплавных печей и упрочняющих добавок, и брикетирование шихты. Количество высокодисперсной пыли газоочистки ферросплавных печей в шихте по объему в 1,2-1,6 раза превышает объем пор в брикетах, полученных из шихты, не содержащей высокодисперсной пыли (патент 1458404, С22В 1/244 1989).

Недостатком этого способа является низкая производительность брикетирования, высокая себестоимость получения брикетов.

Наиболее близким по назначению и технической сущности является способ брикетирования металлической стружки, включающий ее дробление, очистку, добавление шлама, связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме (патент 1534079, С22В 1/244 1990). Брикет состоит из измельченного железосодержащего лома, углесодержащих и шлакообразующих материалов. В состав брикета вводят измельченный алюминисодержащий лом (3…5 мас.%), в качестве углеродосодержащих материалов используют пикарбон или лигнин (7…9 мас.%), а в качестве шлакообразующих материалов - гашеную известь (5…7 мас.%.). Первоначально загружают 25-75% измельченного железосодержащего лома, распределяя его по поверхности матрицы. Затем загружают 25-75% измельченного алюминийсодержащего лома, размещая его в центральной части матрицы на расстоянии от стенок, равном 1/10-1/4 стороны или диаметра матрицы. Затем в центр матрицы загружают пирокарбон и/или лигнин и гашеную известь, после чего загружают оставшуюся часть измельченного алюминийсодержащего лома, размещая его так же, как и при первоначальной загрузке. В последнюю очередь загружают оставшийся измельченный железосодержащий лом.

Недостатком этого способа является низкая производительность брикетирования, высокая себестоимость получения брикетов.

Технической задачей изобретения является повышение механической прочности и физико-химической устойчивости брикетов, снижение их себестоимости и расширение сырьевой базы.

Технический результат достигается тем, что способ брикетирования металлической стружки, включающий дробление стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, очистку, добавление связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме, отличающийся тем, что стружку черных металлов соединяют со стружкой алюминиевых сплавов при следующем соотношении, мас.%: стружка черных металлов –70, стружка алюминиевых сплавов –30, перемешивают в течение 1-3 мин и загружают в матрицу пресс-формы на 1/3 ее высоты, затем добавляют связующий материал из расчета 30…35% объема металлической стружки, в качестве которого используют порошкообразные компоненты в виде торфа фракцией 1-3 мм, бентонита, маршалита, шлама электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ – 60-80%) при следующем соотношении, мас.%: торф–10, бентонит–5, маршалит–10, шлам электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ – 60-80%) –остальное, а в качестве пастообразователя используют декстриновый клей, приготовленный из следующих компонентов, при следующем соотношении, мас.%: глицерин (пластификатор) – 5-10, бура– 5-10, вода –25-30, жёлтый декстрин – остальное, при этом расход пастообразующей жидкости составляет 30-35% от массы порошкообразных компонентов, далее добавляют оставшуюся часть металлической стружки, уплотняют, выталкивают из пресс-формы и сушат при температуре 80°C в течение 0,5-1,0 часа.

Содержание стружки черных металлов количестве, составляющем 70%, является оптимальным, так как для получения брикетов с высокими металлургическими свойствами необходимо наличие в шихте общего приведенного железа не ниже 55%.

Содержание стружки алюминиевых сплавов 30% является оптимальным, так как в этом случае алюминиевый сплав является и раскислителем при плавке, и связующим материалом в шихте брикета.

В качестве связующего вещества был использован торф, бентонит, маршалит, шлам электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ – 60-80%).

Содержание торфа в связующем материале 10% является оптимальным, так как торф обладает высокой пористостью и при соединении со шламом электросталеплавильных печей позволяет равномерно смешивать связующие вещества. Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система, его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твердой части. Теплотворная способность торфа 2650-3120 ккал/кг. Элементный состав торфа: углерод–50-60%, водород - 6,5%, кислород–30-40%, азот–1-3%, сера–0,1-1,5% на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1-5%, битумов–2-10%, легкогидролизуемых соединений–20-40%, целлюлозы–4-10%, гуминовых кислот–15-50%, лигнина–5-20%. Содержание азота–до 25 кг в тонне торфа.

Бентонит обладает повышенной связывающей способностью и высокой сорбционной и каталитической активностью. Основной недостаток бентонита - невысокая прочность при повышенных температурах. Для повышения прочности бентонитового покрытия в его состав был введен маршалит.

Маршалит - пылевидный кварц, огнеупорность которого составляет 1650-1710°C, что вполне достаточно для использования в качестве связующего материала. В результате эксперимента установлено, что наилучшие прочностные характеристики наблюдаются при соотношении бентонита и маршалита в соотношении 1:2.

Применение шлама электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ –60-80%) позволяет вовлекать в производство железосодержащие мелкодисперсные отходы.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовленную стружку черных металлов и алюминиевых сплавов (дробят, очищают от СОЖ и других примесей, сушат) засыпают в смесительный барабан при следующем соотношении, мас.%: стружка черных металлов–70, стружка алюминиевых сплавов –30, далее стружку перемешивают на протяжении 0,5…1,0 мин. Сухие порошкообразные компоненты: торф фракцией 1-3 мм, бентонит, маршалит, шлам электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ –60-80%) при следующем соотношении, масс.%: торф–10, бентонит–5, маршалит–10, шлам электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ –60-80%) - остальное, равномерно смешивают и разводят до пастообразного состояния декстриновым клеем, приготовленным из следующих компонентов, при следующем соотношении, мас.%: глицерин (пластификатор)–5-10, бура–5-10, вода–25-30, жёлтый декстрин – остальное.

При помощи вибролотка в матрицу пресс-формы на величину 1/3 первоначально загружают подготовленную металлическую стружку, затем загружают увлажненный связующий материал из расчета 30…35% объема металлической стружки, после этого загружают оставшуюся часть металлической стружки. Подготовленный таким образом шихтовый материал уплотняют и выталкивают из пресс-формы с последующей сушкой брикетов при температуре Т=80°C в течение t=0,5-1,0 ч.

Данный способ брикетирования стружки и отходов металлургического производства (шламов электросталеплавильных печей) не представляет технологических трудностей и позволяет повысить механическую прочность и физико-химическую устойчивость брикетов, получить брикеты с высокими качественными характеристиками, снизить их себестоимости и расширить сырьевую базу.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности. Металлическую стружку, состоящую из стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, дробят, очищают, добавляют связующий материал, перемешивают и уплотняют в пресс-форме. Стружку черных металлов соединяют со стружкой алюминиевых сплавов в отношении, мас.%: стружка черных металлов – 70, стружка алюминиевых сплавов – 30, перемешивают в течение 0,5-1 мин и загружают в матрицу пресс-формы на 1/3. Затем добавляют связующий материал из расчета 30-35% объема металлической стружки, в качестве которого используют порошкообразные компоненты при следующем соотношении мас.%: торф – 10, бентонит – 5, маршалит – 10, шлам электросталеплавильных печей с содержанием оксида железа Fe₂O₃ 60-80% – остальное, а в качестве пастообразователя используют декстриновый клей, приготовленный из следующих компонентов, при следующем соотношении, мас.%: глицерин (пластификатор) – 5-10, бура – 5-10, вода – 25-30, жёлтый декстрин – остальное. Расход пастообразователя составляет 30-35% от массы порошкообразных компонентов. Далее добавляют оставшуюся часть металлической стружки, уплотняют, выталкивают из пресс-формы и сушат при температуре 80°C в течение 0,5-1,0 часа. Изобретение обеспечивает повышение прочности и физико-химической устойчивости брикетов, расширение сырьевой базы.

Способ брикетирования металлической стружки, включающий дробление стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, очистку, добавление связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме, отличающийся тем, что стружку черных металлов соединяют со стружкой алюминиевых сплавов при следующем соотношении, мас.%: стружка черных металлов – 70, стружка алюминиевых сплавов – 30, перемешивают в течение 1-3 мин и загружают в матрицу пресс-формы на 1/3 ее высоты, затем добавляют связующий материал из расчета 30-35% объема металлической стружки, в качестве которого используют порошкообразные компоненты в виде торфа фракцией 1-3 мм, бентонита, маршалита, шлама электросталеплавильных печей с содержанием оксида железа Fe₂O₃  60-80% при следующем соотношении, мас.%: торф – 10, бентонит – 5, маршалит–10, шлам электросталеплавильных печей с содержанием оксида железа Fe₂O₃ 60-80% – остальное, а в качестве пастообразователя используют декстриновый клей, приготовленный из следующих компонентов, при следующем соотношении, мас.%: глицерин – пластификатор – 5-10, бура – 5-10, вода – 25-30, жёлтый декстрин – остальное, при этом расход пастообразователя составляет 30-35% от массы порошкообразных компонентов, далее добавляют оставшуюся часть металлической стружки, уплотняют, выталкивают из пресс-формы и сушат при температуре 80°C в течение 0,5-1,0 часа.