×
20.10.2014
216.013.006a

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области промышленной экологии, а именно к технологиям переработки и рециклинга железосодержащих шламовых отходов, содержащих повышенные концентрации тяжелых металлов (цинк, свинец и др.), металлургического и других производств с использованием высокоинтенсивных кавитационных воздействий с получением коммерчески рентабельных продуктов. Способ переработки железосодержащих шламовых отходов металлургических и других производств включает обработку пульпы шлама в акустическом поле. Обработку проводят в ультразвуковом поле, создаваемом с использованием пьезокерамического генератора мощностью не менее 800 Вт, при объемной плотности вводимой энергии в пределах от 180 Дж/см до 200 Дж/см, гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии более 1,0 атм и температуре более 25°C. Технический результат - повышение эффективности и рентабельности переработки шламовых отходов промышленных производств. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области промышленной экологии, а именно к технологиям переработки и рециклинга железосодержащих шламовых отходов, содержащих повышенные концентрации тяжелых металлов (цинк, свинец и др.), металлургического и других производств гидрометаллургическим методом с использованием высокоинтенсивных кавитационных воздействий с получением коммерчески рентабельных продуктов.

Интерес к выбранной тематике исследования вызван отсутствием в настоящее время на рынке эффективных промышленных технологий по переработке шламовых и зольных отходов электрометаллургического и доменного производства. По предварительным данным на территории Российской Федерации накоплено около 2 млрд тонн отвалов, и с каждым годом их количество увеличивается на десятки млн тонн. При существующих условиях складирования отходов в золошламохранилищах наблюдается постоянное увеличение давления на экологию прилегающих территорий.

Из области техники известны методы переработки шламов металлургических производств.

Авторы патента RU 2091341 разработали технологическую линию процесса переработки цинксодержащего сырья пирометаллургическим методом, позволяющую реализовать безотходную схему переработки повышенной эффективности. В технологии используется добавка в виде кремнеземсодержащих и щелочносодержащих компонент определенного количества, а технологическая линия включает участок подготовки сырья и печь с системой удаления жидкого шлака.

Исследователи из Уральского отделения Российской Академии Наук предлагают усовершенствование пирометаллургической переработки цинксодержащих шламов аглодоменного производства (RU 2280087). Преимуществом технологии является получение на выходе металлического цинка и железа, а также увеличение скорости процесса. Технический результат достигается путем использования вращающейся с определенной скоростью, а также находящейся под оптимальным углом трубчатой печи.

К недостаткам пирометаллургического способа переработки цинксодержащих отходов следует отнести следующее: повторное образование настылей в термических печах при возгоне цинка, большие капитальные затраты на энергоносители, необходимые для проведения пирометаллургического процесса. При высоких технологических температурах возрастает производительность процесса, однако он становится экологически вредным.

Эти недостатки могут быть разрешены путем использования гидрометаллургической обработки отходов.

Авторы патентов RU 2265068 и RU 2339708 предлагают использовать процесс гидрометаллургической обработки металлсодержащего сырья разбавленной кислотой в присутствии ионов Fe3+ с использованием активного кислорода для повышения окислительного потенциала и ультразвука для интенсификации процесса. Данные патенты отличаются природой обрабатываемого материала и значениями оптимальных параметров обработки. Данная разработка позволяет эффективно извлекать полезные металлы только из сульфидных руд, что, конечно же, ограничивает применение этого метода.

Наиболее близким к предлагаемому в данной НИР способом переработки шламов по совокупности признаков и назначению, который можно принять за прототип, является разработка, предложенная авторами патента RU 2340403. В разработке предлагается использовать на стадии деградации исходного сырья ротационно-пульсационно-кавитационный аппарат непрерывного действия (РПКАНД). Данный аппарат обеспечивает воздействие на пульпу гидродинамических пульсаций, акустических волн, резонанса, а также кавитации, в результате чего возможно протекание таких процессов, как гидратация, изменение фазового и гранулометрического составов смеси, а также морфологии частиц.

Недостатком технологии является использование устройства гидродинамического типа, который несет в себе ряд существенных недостатков: ограниченность времени пребывания обрабатываемой суспензии в рабочей зоне ввиду большой скорости потока; недостаточность амплитуды колебаний кавитационных пузырьков в связи с малой интенсивностью акустических колебаний (менее 0,3·104 Вт/м2); засорение сопла суспензией и эрозия зубцов ротора [Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. / Новицкий Б.Г. - Москва: Химия, 1983. - 192 с.]. В ходе обработки пульпы на РПКАНД происходит изменение гранулометрического состава твердых частиц суспензии. Разделение на компоненты, обогащенные железом и цинком, происходит после обработки в комбинированной флотомашине.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности и рентабельности переработки шламовых отходов промышленных производств за счет использования высокоинтенсивной кавитационной обработки суспензии.

Технический результат достигается благодаря обработке циркулирующей суспензии шламовых отходов в ультразвуковом поле мощностью не менее 800 Вт, создаваемом с использованием пьезокерамического генератора при объемной плотности вводимой энергии в пределах от 180 Дж/см3 до 200 Дж/см3, гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии в пределах от 2,0 атм до 2,5 атм и температуре в пределах от 25°C до 29°C. Цинкосодержащие пыли и шламы поступают в контур циркуляции суспензии, в котором происходит обработка шламов в ультразвуковом поле при соблюдении вышеуказанных давлении и температуры до достижения заданных значений вводимой энергии ультразвука. В ходе обработки пульпы в высокоинтенсивном ультразвуковом поле происходит выщелачивание тяжелых металлов за счет эффекта кавитации, возникающего в результате схлопывания пузырьков газа под действием давления звуковой волны. Частицы, оказавшиеся в поле ударной волны, возникшей в результате схлопывания, развивают высокие скорости за счет реактивной силы и после сталкивания с другими частицами и со стенками реактора разрушаются. Полученную смесь разделяют на твердую железосодержащую и жидкую цинксодержащую фазы, которые направляют на дальнейшую переработку.

Способ обработки шламовых отходов заключается в следующем.

Пример.

Условия эксперимента: дистиллированная вода, пульпа шлама доменного цеха, температура - 25°C, уровень вводимой мощности ультразвука - 800 Вт.

Заданные параметры эксперимента приведены в Табл. 1.

Таблица 1
Заданные параметры эксперимента по обработке пульпы шлама газоочистки доменных печей высокоинтенсивной ультразвуковой кавитацией под давлением
T, °C t, мин W, Вт Ev, Дж/см3 V, см3 P, атм
0 25 0 - -
1 25,34 1 800 48
5 25-26 5 800 192
10 25-28,5 10 800 240 1000 2,0-2,5
15 25-28,8 15 800 240
20 25-28,8 20 800 240

Обозначение Ev в Табл.1 обозначает удельную вводимую энергию, которая вычисляется по следующей формуле:

После обработки кеки шлама был определен элементный состав образцов. Результаты элементного анализа приведены в Табл. 2

Из полученных результатов была вычислена макимальная степень выщелачивания цинка, которая составила ~30%. Зависимость степени выщелачивания экстремальная, т.е. сначала преобладает протекающий процесс выщелачивания цинка в раствор, а затем - сонохимического осаждения цинка из раствора. Оптимальными параметрами обработки являются: объемная плотность вводимой энергии - 192 Дж/см3; гидростатическое давление - 2,0-2,5 атм; температура обрабатываемой среды - 25-29°C.

Таким образом, обработка пульпы шлама газоочистки доменных печей высокоэнергетической ультразвуковой кавитацией под давлением позволяет без введения дополнительных выщелачивающих реагентов проводить удаление цинка из шлама со степенью выщелачивания около 30% при комнатной температуре. При этом заметного выщелачивания железа в раствор не происходит, т.к. содержание железа в шламе относительно общего количества цинка остается практически неизменным.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 245 items.
27.01.2015
№216.013.20bc

Спектральный эллипсометр с устройством магнитодинамических измерений

Изобретение относится к области in situ контроля производства в условиях сверхвысокого вакуума наноразмерных магнитных структур и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539828
Дата охранного документа: 27.01.2015
27.01.2015
№216.013.20ea

Способ получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы , Na или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539874
Дата охранного документа: 27.01.2015
27.01.2015
№216.013.21a4

Износостойкий алмазный инструмент

Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к алмазным инструментам, содержащим корпус и алмазные зерна, расположенные на корпусе в один и более слоев и удерживаемые металлическим связующим материалом. Износостойкий алмазный инструмент включает корпус с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540060
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.2255

Способ выделения серебра из серебросодержащего сплава

Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу выделения серебра из медного серебросодержащего сплава в процессе электролитического получения меди. Способ включает проведение электролиза с анодным растворением медной основы сплава и с переводом серебра в шлам. Перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540242
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.23d2

Способ формирования высококачественных гетероструктур светоизлучающих диодов

Изобретение относится к области полупроводниковой оптоэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД) на основе гетероструктур соединений AB. Способ включает операцию облучения пластин с гетероструктурами интегральным потоком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540623
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.23fb

Способ получения наночастиц платиновых металлов

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в медицине, фармацевтике, косметологии. Наночастицы платиновых металлов получают в прозрачной жидкости на водной основе 7 при разрушении мишени 6 из платинового металла или сплава кавитацией, возникающей путем доставки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540664
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2422

Сухая композиция для создания самовыравнивающихся быстротвердеющих наливных полов

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления быстротвердеющих самовыравнивающихся литых изделий и конструкций типа наливных полов промышленных и гражданских зданий, торговых и спортивных залов, автопарковок, гаражей. Сухая композиция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540703
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.244e

Сухая композиция на основе шунгита для получения материалов с уникальным сочетанием свойств (шунгилит)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления износостойких водоустойчивых нагревательных покрытий типа самовыравнивающихся теплых безожоговых наливных полов жилых и производственных помещений, спортивных, торговых, выставочных залов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540747
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2451

Комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжелой кровли

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче. Техническим результатом является повышение безопасности работы в очистном забое в пластах, опасных по газовому фактору. Предложен комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540750
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2513

Способ изготовления электроконтактного провода и электроконтактный провод

Изобретение относится к технологии получения проводов контактной сети из дисперсионно-твердеющего сплава, а также к самим проводам и может быть, в частности, использовано для высокоскоростного железнодорожного транспорта. Способ получения электроконтактных проводов из сплавов на основе меди...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540944
Дата охранного документа: 10.02.2015
Showing 141-150 of 268 items.
10.01.2015
№216.013.1e01

Многопереходный кремниевый монокристаллический преобразователь оптических и радиационных излучений

Изобретение относится к области преобразователей энергии оптических и радиационных излучений в электрическую энергию (э.д.с). Согласно изобретению предложен кремниевый монокристаллический многопереходный фотоэлектрический преобразователь оптических и радиационных излучений, содержащий диодные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539109
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.01.2015
№216.013.20bc

Спектральный эллипсометр с устройством магнитодинамических измерений

Изобретение относится к области in situ контроля производства в условиях сверхвысокого вакуума наноразмерных магнитных структур и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539828
Дата охранного документа: 27.01.2015
27.01.2015
№216.013.20ea

Способ получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда

Изобретение относится к способу получения оксидной шихты, пригодной для производства цветных кристаллов корунда, включающему анодное растворение сплава на основе алюминия высокой чистоты в водном растворе, содержащем катионы , Na или их смеси, отделение гидроксильного осадка, его промывку и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539874
Дата охранного документа: 27.01.2015
27.01.2015
№216.013.21a4

Износостойкий алмазный инструмент

Изобретение относится к области производства алмазных инструментов, в частности к алмазным инструментам, содержащим корпус и алмазные зерна, расположенные на корпусе в один и более слоев и удерживаемые металлическим связующим материалом. Износостойкий алмазный инструмент включает корпус с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540060
Дата охранного документа: 27.01.2015
10.02.2015
№216.013.2255

Способ выделения серебра из серебросодержащего сплава

Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу выделения серебра из медного серебросодержащего сплава в процессе электролитического получения меди. Способ включает проведение электролиза с анодным растворением медной основы сплава и с переводом серебра в шлам. Перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540242
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.23d2

Способ формирования высококачественных гетероструктур светоизлучающих диодов

Изобретение относится к области полупроводниковой оптоэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД) на основе гетероструктур соединений AB. Способ включает операцию облучения пластин с гетероструктурами интегральным потоком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540623
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.23fb

Способ получения наночастиц платиновых металлов

Изобретение относится к области нанотехнологий и может быть использовано в медицине, фармацевтике, косметологии. Наночастицы платиновых металлов получают в прозрачной жидкости на водной основе 7 при разрушении мишени 6 из платинового металла или сплава кавитацией, возникающей путем доставки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540664
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2422

Сухая композиция для создания самовыравнивающихся быстротвердеющих наливных полов

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления быстротвердеющих самовыравнивающихся литых изделий и конструкций типа наливных полов промышленных и гражданских зданий, торговых и спортивных залов, автопарковок, гаражей. Сухая композиция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540703
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.244e

Сухая композиция на основе шунгита для получения материалов с уникальным сочетанием свойств (шунгилит)

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления износостойких водоустойчивых нагревательных покрытий типа самовыравнивающихся теплых безожоговых наливных полов жилых и производственных помещений, спортивных, торговых, выставочных залов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540747
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.02.2015
№216.013.2451

Комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного пространства и пластов-спутников и управляемого обрушения тяжелой кровли

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к подземной угледобыче. Техническим результатом является повышение безопасности работы в очистном забое в пластах, опасных по газовому фактору. Предложен комплексный способ предварительной дегазации рабочего угольного пласта, выработанного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540750
Дата охранного документа: 10.02.2015
+ добавить свой РИД