Способ переработки шлаков от производства немагнитных и слабомагнитных сплавов Советский патент 1992 года по МПК C22B7/04 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке ферросплавных шлаков, и может быть использовано для извлечения немагнитных и слабомагнитных сплавов из металлургических шлаков.

Известен способ обогащения ферросплавных шлаков методом пневматической сепарации при определенных аэродинамических режимах работы установки /1/. Способ обеспечивает хорошую степень извлечения включений сплава из шлаков, но требует додрабливания последних до максимальной крупности 20 мм, т.к. более крупный материал практически не удовлетворяет гравитационно-динамическим условия процесса сепарации - насыпной плотности, воздухопроницаемости, пределам полидисперсности.

Усовершенствование вы шеуказанного способа позволяет эффективно обогащать

шлаки крупностью до 40 мм 111 (прототип), но, как показывает опыт, пневматическая сепарация шлака с размером кусков свыше этой величины даже при условии додрабливания промежуточного продукта приводит к большим потерям металлических включений с хвостовым продуктом переработки. В тоже время дробление всей массы шлака до максимальной крупности 40 мм требует значительных дополнительных эксплуатационных, материальных и энергетических затрат, не окупающих прирост общего извлечения сплава, приводит к ухудшению экологических условий переработки.

Целью изобретения являются снижение затрат на переработку, улучшение экологии процесса и повышение суммарного извлечения сплава из шлака.

Поставленная цель достигается тем, что исходный шлак дробят до максимальной крупности кусков 70...150 мм, рассеивают

Ё

VI

2

Ч)

О

ND

СО

по классу 20...40 мм, плюсовой продукт подвергают радиометрической сепарации, а минусовой - одному из известных способов гравитационного и/или магнитного обогащения. Если в плюсовом продукте отношение максимального размера куска шлака к минимальному превышает величину 2,5, общий поток материала делят на отдельные потоки (ручьи), в каждом из которых соблюдается указанное отношение, равное 1..,2,5. Сущность способа заключается в следующем.

Известные способы переработки шлаков от производства немагнитных или слабомагнитных сплавов (например, углеродистого феррохрома, марганцевых ферросплавов, специальные стали) предусматривают или полное дробление шлаков до крупности минус 20...40 мм, или дробление до крупности максимальных по размеру кусков выше этих значений с последующим отсевом и обогащением только минусового продукта. В первом случае приходится использовать дополнительное дробильно- сортировочное оборудование, усложнять технологическую схему, неизбежно ухудшать экологическую обстановку за счет увеличения количества узлов-источников пылеобразования. Кроме того, практически установлено, что при дроблении шлака до крупности 70,..150 мм металлические включения концентрируются большей частью в мелких фракциях, т.е. полное дробление всей массы шлака до 20...40 мм заведомо разбавляет материал, поступающий впоследствии на гравитационное и/или магнитное обогащение, что, в свою очередь, снижает степень извлечения сплава.

Во втором случае (по существующей, например, на Никопольском заводе ферросплавов технологии), значительная часть шлака (половина при дроблении до минус 70 мм шлака силикомарганца) исключается из обогатительного процесса, в результате чего возрастают общие потери сплава со шлаком и, как следствие, удельные затраты на переработку. Использование металлсодержащего шлакового щебня в строительстве (особенно от производства феррохрома) сопряжено с загрязнением окружающей среды вредными продуктами коррозии неизвлеченного сплава.

Предлагаемый способ переработки обеспечивает эффективное извлечение металла из всей массы шлака с минимальными затратами на дробление и пылевыделение. Принцип действия радиометрических сепараторов основан на возбуждении заданных атомов элементов, входящих в состав кускового материала, потоком

рентгеновского или радиоизотопного излучения и регистрации потоков характеристических и рассеянного излучений с их последующей обработкой.и принятием решения об отстреле данного куска по заданному алгоритму (см., например, а.с.М; 915558). Конструкция радиометрических сепараторов позволяет настраивать регистрирующий детектор на определенный

0 элемент (группу элементов) и величину его массовой (объемной) доли в материале. Таким образом, задавая граничную величину содержания элементов в кусковом материале, можно отсекать из потока свободно

5 падающих кусков те из них, в которых степень заметалленности превышает требуемое значение, т.е. регулировать качество металлоконцентрата и остаточное содержание сплава в хвостовом продукте. Наиболее

0 эффективна работа радиометрических сепараторов на шлаке с размером кусков 20 мм и более.

Экспериментально установлено, что для нераспадающихся металлургических

5 шлаков от производства немагнитных и сла- бомагнитных-сплавов массовая доля металлических включений в куске шлака практически равна доле поверхности на последнем, занимаемой этими включениями

0 на изломе куска. Другими словами, интенсивность характеристического или рассеянного излучения прямо пропорциональна массовому содержанию включений сплава в шлаке. Различие в крупности сепарируемо5 го шлака приводит к тому, что ответный сигнал на детектор от меньшего по размерам куска с определенным содержанием включений одинаков с сигналом от большего куска с соответственно меньшим их относи0 тельным содержанием при равенстве абсолютных масс включений сплава в обоих кусках. При значительной разности в размерах кусков отсекаемый металлсодержащий шлак (металлоконцентрат) будет со5 стоять из существенно не одинаковых по качеству кусков, что, в конечном счете, исключает возможность получения концентрата с заданным содержанием металлической фазы.

0 В ходе проведения испытаний обнаружено, что превышение размеров максимальных по крупности кусков над размерами наиболее мелких в потоке более чем в 2,5 раза приводит к недопусти5 мому разбросу в величинах заданной массовой доли включений сплава в концентрате от опыта к опыту, чаще всего в сторону снижения этой величины. В зависимости от направления использования металлоконцентрата и вида шлака задается

определенное содержание металлических включений в отсепарированном продукте - от 30 до 100%. При основных направлениях утилизации металпоконцентратов - использование для легирования, раскисления, модифицирования сталей (содержание сплавов - 30-60%), переплав в собственном или родственном производстве (40-95%), реализация в виде товарного сплава (95- 100%). Соответственно допустимые отклонения от регламентированного состава дифференцированы - от ± 20 до ±5% обе.

Естественно, наиболее стабильные результаты получаются при почти монодисперсном шлаке (в опытных испытаниях использовали, например, куски размером 48...53 мм), чего в промышленных условиях достичь практически невозможно, да и экономически такой путь неоправдан. Оптимальный вариант полидисперсности (отношение крупностей не более 2,5) позволяет соблюдать вышеуказанные пределы отклонений состава металлоконцентрата. Превышение его вынуждает забраковывать продукт переработки и направлять на повторное обогащение, что увеличивает затраты на передел в целом. Поэтому, если дроб-ление исходного шлака осуществляют до максимальной крупности 150 мм, а на гравитационное м/или магнитное обогащение направляют фракцию минус 20 мм, плюсовой продукт рассева (грохочения) делят, например, на 3 фракции: 20...40, 40...70, 70...150 мм и каждую из фракций направляют отдельным потоком на сепарацию в заданном режиме.

Как показали испытания по сепарации шлаков разной крупности, 150 мм - максимальный размер кусков, выше которого массовая доля металлических включений в отдельном куске снижается до величин, не позволяющих осуществлять эффективное обогащение исходного материала. Кроме того, при попадании таких кусков в зону облучения снижается вероятность регистрации металлосодержащего участка куска как из-за значительной неравномерности распределения включений на поверхности, так и вследствие экранирования последних силикатной фазой шлака, при определенном геометрическом положении в момент падения куска. Отсутствие прямой зависимости массовой доли сплава в объеме куска от поверхностной плотности включений при крупности свыше 150 мм делает принципиально невозможным получение концентрата заданного качества. Переработка такого кускового материала сопровождается резко повышенным износом оборудования. Таким образом, ограничение по крупности шлака

величиной 150 мм позволяет предотвратить дополнительные потери сплавов с хвостовым продуктом и снизить эксплуатационные затраты на обогащение. 5С другой стороны, дробление до максимальной крупности менее 70 мм не только увеличивает затраты на этот передел и снижает производительность дробильно-обога- тительного комплекса, но и приводит к 10 излишнему перекзмельчению шлака, т.е. росту доли мелких классов в продроблен- ном продукте, что увеличивает потери сплава с пылевидными отходами, снижая .его . суммарное извлечение. 15Пример конкретного использования.

Переработке подвергали ковшовые остатки шлаков от выплавки углеродистого феррохрома и силикомарганца, дробление . которых осуществляли до максимальной 0 крупности от 40 до 170 мм с соответствующим ситовым контролем продуктов дробления и последующим рассевом на фракции с помощью системы инерционных грохотов. Пылевидные частицы (крупность менее 0,4 5 мм) выделяли в противоточном обеспылива- теле при скорости воздушного потока 10 м/с.

В качестве радиометрического сепаратора использо вали люминесцентный сепа- 0 ратор типа ЛД-ОД-50, поступление материала на который осуществляли посредством вибропитателя типа ППП 292, обеспечивающего поштучную подачу кусков в зону регистрации и пневмоотсечки. 5 Фракционный состав каждой отдельной партии шлака варьировался в пределах отношений крупностей входящих в нее кусков от 3 до 1,1 (отношение максимальных к минимальным). Содержание сплавов в исход- 0 ном шлаке (до сепарации) и в продуктах обогащения (концентрате и хвостах) определяли химическим анализом. Режим работы сепаратора для каждого шлака поддерживали постоянным в ходе проведе- 5 ния всей серии испытаний.

Результаты испытаний, приведенные в табл. 1 и 2, показывают, что высокие степени извлечения сплавов из шлаков характерны для фракций, в которых крупность макси- 0 мальных по размеру кусков превышает крупность наиболее мелких кусков не более чем в 2,5 раза. В то же время, наиболее высокие технико-экономические показатели в сочетании с наименее экологически 5 вредными факторами (снижение уровня пы- левыбросов и количества бедвозврлтно выведенных из технологической сферы сплавов) достигаются при дроблонии исходного шлака до максимальной крупности 70. .150 мм.

Расчеты показывают, что предлагаемый способ позволяет повысить общее извлечение сплавов до 85,3%, тогда как использование только известного способа 111 дает возможность извлечь или 46,4% (дробление шлака до 70 мм и обогащение фракции 0...40 мм), или 76,4% сплава (дробление всего шлака до крупности 0...40 мм).

Таким образом, общее извлечение металла по предлагаемому способу превыша- ет эту величину по известному, как минимум, на 8,9%, снижаются затраты на переработку шлака, улучшается экология процесса.

Зависимость извлечения сплава при рентгенораднеметрической сепарации шлака от отношения предельных крупио- стей его кусков во фракциях показана в табл. 1.

Экономико-технические показатели дробильно-сепарационного передела по

предлагаемому способу при переработке шлаков от производства углеродистого феррохрома представлены в табл.2.

Формула изобретения Способ переработки шлаков от производства немагнитных и слабомагнитных сплавов, включающий дробление, рассев по фракциям, гравитационное и/или магнитное обогащение шлаков крупностью 0...40 мм, о т- личающийся тем, что, с целью снижения затрат на переработку, улучшения экологии процесса и повышения извлечения сплавов из шлаков, дробление шлаков осуществляют до максимальной крупности кусков 70...150 мм, фракции шлака крупнее 20 мм подвергают радиометрической сепарации при отношении размера максимального по крупности куска к размеру минимального по крупности куска в отдельном потоке сепарируемого материала, равном 1...2.5.

Использование: в области переработки ферросплавных шлаков, конкретно для извлечения немагнитных и слабомагнитных сплавов из металлических шлаков. Сущность изобретения: дробление шлаков осуществляет до максимальной крупности кусков 70...150 мм, фракции шлака крупнее 20 мм подвергают радиометрической сепарации при отношении размера максимального по крупности куска к размеру минимального по крупности куска в отдельном потоке сепарируемого материала, равном 1...2.5. 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2