СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ Российский патент 2023 года по МПК C22B1/243 

Изобретение относится к гранулированию железосодержащих шлаков, который может быть использован в качестве железосодержащей добавки при производстве цемента, изолирующего материала при рекультивации шламонакопителей и строительстве новых шламонакопителей, добавки при производстве строительных смесей и бетонов, а также в металлургической промышленности как один из компонентов при производстве металлургических и других брикетов в виде шихтовой добавки.

Известен способ гранулирования сыпучих материалов, включающий формирование их в виде отдельных струй и окомкование с возвратом некондиционной фракции. Благодаря формированию двух или нескольких потоков комкуемого материала, направленных навстречу, происходит интенсивный рост гранул. Кроме того, возможно получить кондиционные гранулы из материалов, влажность которых на 0,5-1,0% выше оптимальной влажности комкуемого материала (см. авторское свидетельство SU №777073, кл. С22В 1/14, опубл. 1978).

Однако известный способ не позволяет получить требуемый гранулометрический состав окатышей (гранул) ввиду того, что при сверхтонком измельчении сыпучих материалов образуется большое количество шламов, препятствующих глубокому обезвоживанию материалов в вакуум-фильтрах и снижающее производительность окомкователей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ производства гранулированных железосодержащих шлаков, заключающийся в том, что смешивают железосодержащие шлаки различного состава с негашеной известью и формируют гранулы из полученной смеси (см. патент CN №103305688 А, кл. С22В 1/243, 18.09.2013).

Данный способ получения характеризуется тем, что включает равномерное смешивание железосодержащего сырья с бентонитом, составляющим 2-6 мас. % железосодержащего сырья с формированием кислых свежих окатышей размером 4 - 10 мм, а также помещение материалов на распределительную ленту агломерационной машины и распределение кислотно-щелочной смеси на тележку агломашины через качающуюся ленту, широкую ленту и девятивалковый распределитель, а также поджигание и обжиг. Таким образом, данный способ производства гранулированного шлама требует использования сравнительно сложного специального производства с использованием специально спроектированного оборудования, что сужает возможности использования данного способа производства гранулированных железосодержащих шлаков.

Технической проблемой, решаемой в настоящем изобретении, является устранение выявленных в известных технических решениях недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность производства гранулированных железосодержащих шлаков с требуемыми влажностью и составом по содержанию железа путем использования универсального погрузочно-разгрузочного оборудования, что упрощает производство гранулированных железосодержащих шлаков.

Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что способ производства гранулированных железосодержащих шлаков заключается в том, что смешивают железосодержащие шлаки различного состава с негашеной известью и формируют гранулы из полученной смеси, при этом смесь железосодержащих шлаков формируют из железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов, содержащего в масс %, в пересчете на безводное состояние,: Fe в пересчете на Fe₂O₃ не менее 40,0%, SiO₂ не более 18,0%, СаО не более 15,0%, TiO₂ не более 8,0%, MnO не более 7,0%, V₂O₅ не более 3,0%, остальное - другие возможные примеси и из железосодержащего шлака, полученного путем сухой очистки, содержащего в масс % Fе_общ, включающего металлический Fe, FeO, Fe₂O₃ не менее- 58,0%, MgO не более 0,8%, Al₂O₃ не более 0,51%, SiO₂ не более 0,67%, Р не более 0,027%, S не более 0,24%, СаО не более 8,22%, MnO не более 0,29%, Zn не более 1,13%, остальное - другие возможные примеси, при этом вначале на площадке железосодержащий шлак, полученный путем мокрой очистки отходящих газов смешивают с негашеной известью в количестве в масс % 2% к количеству последнего и формируют из этой смеси террикон преимущественно конусообразной формы и выдерживают в течение от 8 до 9 дней, далее в полученную смесь добавляют железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки в количестве определяемом содержанием в масс % в пересчете Fe от 45% до 70% для чего послойно выкладывают смесь железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов с негашеной известью и железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки с формированием многослойной структуры, которую выдерживают от 7 до 14 дней и затем 2 раза перемешивают для чего с помощью экскаватора-перегружателя из полученной смеси железосодержащих шлаков с негашеной известью формируют 2 раза новые терриконы путем сбрасывания смеси с высоты 5 м с обеспечением таким образом снижения влажности и перемешивания с получением однородной смеси, причем в процессе образования двух новых терриконов частицы шлаков в результате механических взаимодействий в процессе скатывания по поверхности конуса образуемого террикона формируются в окатыши с образованием рассыпчатой структуры смеси, при этом проводят контроль влажности полученной смеси и при превышении влажности более 18% проводят дополнительное перемешивание и естественную сушку до достижения конечной влажности от 10 до 18%.

Описанный выше способ производства гранулированных железосодержащих шлаков делает возможным использование железосодержащих шлаков как в чистом виде, так и в смешанном виде в качестве железосодержащей корректирующей добавки при производстве цемента, добавки при производстве строительных смесей и бетонов, как один из компонентов при производстве металлургических и других брикетов, в виде шихтовой добавки в металлургической промышленности.

В ходе проведенного исследования было установлено, что представляется возможным создать оптимальную технологию смешивания железосодержащих шлаков, путем смешивания шлаков, полученных путем мокрой и сухой очистки отходящих газов в металлургии.

Принимая во внимание химический состав вышеуказанных шлаков, была выявлена возможность гранулирования и одновременно смешения шлаков, а также достижение требуемой влажности конечного продукта с требуемым потребителем содержанием железа в достаточно широком диапазоне в пересчете на Fe в масс % от 45% до 70% с использованием универсальной погрузочно-разгрузочной техники, в частности экскаватора-перегружателя и фронтального погрузчика, а также экспериментально определены требуемое вышеуказанное количество негашеной извести и временные периоды вылеживания смешиваемых компонентов и их предварительной подготовки, в частности, послойная укладка, что позволило в естественных условиях организовать производство гранулированных железосодержащих шлаков как в летний, так и в зимний период.

Было выявлено, что шлаки мокрой очистки необходимо перемешивать с негашеной известью. При перемешивании влага, находящаяся на поверхности частиц шлака, начинает взаимодействовать с негашеной известью, в результате чего происходит процесс гашения извести с выделением тепла. Таким образом, вышеуказанный шлак, смешанный с известью, находящийся в терриконе, начинает высыхать внутри «конуса». Опытным путем установлено, что оптимальная форма террикона - конусообразная. 8-9 дней достаточно для того чтобы известь отработала внутри террикона, а влага выдавливается из него наружу под действием силы тяжести и испаряется. Чем тоньше слой при послойной укладке, тем однороднее получается конечная смесь. Время нахождения в послойном состоянии в летний период достаточно 7 дней, в зимний период время увеличивается вдвое. Экспериментально установлено, что для вышеуказанных шлаков оптимальной является влажность от 10 до 18%, что достигается взаимодействием шлака мокрой очистки с указанным количеством извести, которая забирает часть влаги и выделяемым теплом сушит изнутри. Давление, создаваемое большим объемом веществ в терриконе, выдавливает влагу наружу, а ветер, в том числе при сбрасывании шлаков с высоты 5 м и тепло химической реакции, а также добавленный сухой шлак сушат, получаемую при смешивании смесь шлаков. Именно при указанной влажности достигается наиболее эффективное формирование окатышей в процессе формирования терриконов и достигается предотвращение смерзания полученного гранулированного железосодержащего шлака, который можно транспортировать ж/д и автотранспортом круглогодично не опасаясь смерзания. В тоже время проводится контроль достигаемой влажности конечного продукта и в случае превышения влажности 18%, например, при экстремальных погодных условиях производства, проводят дополнительное перемешивание и естественную сушку до достижения конечной влажности от 10 до 18%.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.

На первом этапе вначале на площадке железосодержащий шлак полученный путем мокрой очистки отходящих газов при помощи экскаваторов и фронтальных погрузчиков смешивают с негашеной известью (предпочтительно сорт 1) в количестве в масс % 2% к количеству последнего и формируют из этой смеси террикон преимущественно конусообразной формы и выдерживают в течение от 8 до 9 дней для частичного удаления влаги.

Далее при помощи строительной техники (экскаватор, фронтальный погрузчик) для достижения требуемого потребителем содержания массовой доли «железа», уменьшения влаги в конечном продукте и для улучшения его описанных выше транспортных свойств в полученную смесь добавляют железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки в количестве определяемом содержанием в масс % в пересчете на Fe от 45% до 70%, для чего послойно выкладывают в террикон смесь железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов с негашеной известью и железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки с формированием многослойной структуры, которую выдерживают от 7 до 14 дней.

Затем вышеописанную в виде террикона смесь 2 раза последовательно перемешивают для чего с помощью экскаватора-перегружателя из полученной смеси железосодержащих шлаков и негашеной извести формируют 2 раза новые терриконы путем сбрасывания смеси с высоты 5 м с обеспечением таким образом снижения влажности и перемешивания (во время перемешивания при сбрасывании в высоты 5 м выветривается влага выходящая наружу) с получением однородной смеси.

В процессе формирования одно за другим двух новых терриконов путем сбрасывания с высоты 5 м смеси вышеуказанных шлаков с известью частицы шлаков скатываются по поверхности конуса образуемого террикона и в результате механических взаимодействий между собой из частиц смеси формируются окатыши, что позволяет создать рассыпчатую структуру гранулированного железосодержащего шлака.

В ходе проведения вышеописанных действий проводят контроль влажности полученного гранулированного железосодержащего шлака и при превышении влажности более 18% проводят дополнительное перемешивание и естественную сушку до достижения конечной влажности от 10 до 18%.

Изготовленный по указанному способу гранулированный железосодержащий шлак успешно прошел промышленные испытания на предприятии ООО «ХайдельбергЦемент Рус». По данным промышленных испытаний применение гранулированного железосодержащего шлака, который произведен по вышеописанному способу, кроме всего прочего снижается на 1-2% расход топлива на обжиг клинкера - что существенно для цементных заводов в промышленных масштабах. Полученный гранулированный железосодержащий шлак можно транспортировать ж/д и автотранспортом круглогодично не опасаясь смерзания груза.

Изобретение относится к гранулированию железосодержащих шлаков, которые могут быть использованы в качестве железосодержащей добавки в строительстве и металлургии. Способ производства гранулированных железосодержащих шлаков включает смешивание железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов, и железосодержащего шлака, полученного путем сухой очистки. Вначале на площадке железосодержащий шлак, полученный путем мокрой очистки отходящих газов, смешивают с негашеной известью, формируют террикон и выдерживают. В полученную смесь добавляют железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки, для чего послойно выкладывают смесь железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов с негашеной известью, и железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки, с формированием многослойной структуры, которую также выдерживают и затем перемешивают. Из полученной смеси формируют новые терриконы. В процессе образования новых терриконов частицы шлаков формируются в окатыши с образованием рассыпчатой структуры смеси, при этом проводят контроль влажности. В результате достигается возможность производства гранулированных железосодержащих шлаков с требуемыми влажностью и составом по содержанию железа путем использования универсального погрузочно-разгрузочного оборудования.

Способ производства гранулированных железосодержащих шлаков, включающий смешивание железосодержащих шлаков различного состава с негашеной известью и формирование гранул из полученной смеси, отличающийся тем, что смесь железосодержащих шлаков формируют из железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов, содержащего, мас. %, в пересчете на безводное состояние: Fe в пересчете на Fe₂O₃ не менее 40,0, SiO₂ не более 18,0, СаО не более 15,0, TiO₂ не более 8,0, MnO не более 7,0, V₂O₅ не более 3,0, остальное - другие возможные примеси, и из железосодержащего шлака, полученного путем сухой очистки, содержащего, мас. %, Fe_общ, включающего металлический Fe, FeO, Fe₂O₃ не менее 58,0, MgO не более 0,8, Al₂O₃ не более 0,51, SiO₂ не более 0,67, Р не более 0,027, S не более 0,24, СаО не более 8,22, MnO не более 0,29, Zn не более 1,13, остальное - другие возможные примеси, при этом вначале на площадке железосодержащий шлак, полученный путем мокрой очистки отходящих газов, смешивают с негашеной известью, в количестве 2 мас.% к количеству последнего и формируют из этой смеси террикон преимущественно конусообразной формы и выдерживают в течение от 8 до 9 дней, далее в полученную смесь добавляют железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки, в количестве, определяемом требуемым содержанием, мас. %, в пересчете Fe от 45 до 70, для чего послойно выкладывают смесь железосодержащего шлака, полученного путем мокрой очистки отходящих газов, с негашеной известью и железосодержащий шлак, полученный путем сухой очистки, с формированием многослойной структуры, которую выдерживают от 7 до 14 дней и затем 2 раза перемешивают, для чего с помощью экскаватора-перегружателя из полученной смеси железосодержащих шлаков и негашеной извести формируют последовательно 2 раза новые терриконы путем сбрасывания смеси с высоты 5 м с обеспечением таким образом снижения влажности и перемешивания с получением однородной смеси, причем в процессе образования двух новых терриконов частицы шлаков в результате механических взаимодействий в процессе скатывания по поверхности конуса образуемого террикона формируются в окатыши с образованием рассыпчатой структуры смеси, при этом проводят контроль влажности полученной смеси и при превышении влажности более 18% проводят дополнительное перемешивание и естественную сушку до достижения конечной влажности от 10 до 18%.