Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТВАЛЬНОГО РАСПАДАЮЩЕГОСЯ ШЛАКА

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности касается переработки отвальных распадающихся шлаков.

Известны способы переработки отвальных распадающихся шлаков, включающие выемку, сортировку по крупности, дробление, грохочение, извлечение металлических включений и пылеулавливание [1, 2]. Признаками, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются:

- наличие в технологии основных операций: сортировки шлака по крупности на приемной решетке, дробления, грохочения, извлечения металлических включений и т.д.;

- наличие в технологии переработки операции пылеулавливания, которая осуществляется в пневмосепараторах и пневмоклассификаторах.

Причины, препятствующие достижению ожидаемого технического результата:

- интенсивное пылеобразование на всех технологических операциях;

- низкое качество продуктов переработки;

- потери металлических включений со шлаком.

Эти факторы связаны с тем, что отвальный распадающийся шлак в процессе хранения в отвалах под действием атмосферных явлений, физико-химических превращений и взаимодействия с окружающей средой изменяет свои первоначальные свойства. Шлак слеживается, уплотняется, частично гидратирует, часть минералов вымывается, выветривается и т.д. В результате объектом переработки является материал с неоднородными специфическими свойствами в виде отдельных плотных пластин и кусков из схватившихся частиц шлака, порошкового материала, металлических частиц, лома огнеупоров, закристаллизованного шлака различных размеров и формы.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ переработки отвальных шлаков [3], включающий выемку шлака из отвала, предварительную выборку из отвального шлака крупного металлического скрапа, многостадийное дробление шлака, виброразделение шлака на роликовой решетке на фракции, магнитную сепарацию и воздушную классификацию в режиме кипящего слоя. Признаками, совпадающими с признаками заявляемого изобретения, являются:

- выемка отвального шлака и подача его на переработку;

- сортировка отвального шлака по крупности;

- дробление отвального шлака до заданной крупности;

- извлечение ферромагнитных включений из шлака путем магнитной сепарации и воздушной сепарации в режиме кипящего слоя.

Причины, препятствующие достижению ожидаемого технического результата:

- низкая эффективность разделения по крупности и грохочения отвального шлака;

- интенсивное пылеобразование на всех стадиях технологического процесса;

- высокая запыленность продуктов переработки;

-высокая зашлакованность металлических включений, извлеченных из шлака.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в сокращении выбросов пыли на всех стадиях переработки отвального шлака и в повышении качества продуктов переработки.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе переработки отвального распадающегося шлака, включающем его выемку из отвала, сортировку по крупности, разрушение схватившихся шлаковых агломератов в галтовочном барабане перед дроблением и грохочением, извлечение металлических и других ценных компонентов, обеспыливание в пневмоклассификаторе, внесено отличие, заключающееся в том, что на выходном конце галтовочного барабана устанавливают бутару - просеивающую поверхность для одновременного разрушения и сортировки по крупности, при этом полученный крупный продукт после отделения железоотделителем ферромагнитных включений направляют на дробление, а мелкий продукт и полученный после дробления направляют на грохочение с получением товарной фракции, направляемой на операцию извлечения металлических включений с помощью железоотделителя, и мелкого продукта, направляемого на обеспыливание в пневмоклассификатор, обеспыленный продукт которого крупностью 0,3-10 мм подают в магнитный сепаратор для извлечения металлических ферромагнитных включений, а пылевидные частицы крупностью 0-0,3 мм направляют для извлечения ферромагнитных включений в систему пылеулавливания с размещенным в ней магнитно-воздушным сепаратором, причем извлечение осуществляют при скоростях пылевоздушного потока 12-20 м/с, концентрации пыли 1,5-3,0 кг/м³ и индукции магнитного поля на стержнях сепаратора 0,1-0,3 Тл.

Решение задачи возможно потому, что на выходном конце галтовочного барабана устанавливают бутару, здесь агломерированные частицы шлака одновременно с общим потоком отвального шлака подвергаются разрушению и сортировке по крупности. Все слабые, разрушенные и пылевидные частицы попадают в результате сортировки в мелкий продукт, а прочные и крупные поступают на дробление. Таким образом, решается задача освобождения общего потока отвального шлака от слабых разрушающихся в пыль на всех стадиях переработки схватившихся агломерированных частиц шлака. Кроме этого в процессе прохождения через галтовочный барабан происходит вскрытие и очистка от шлака металлических включений. На последующих стадиях переработки их легче обнаружить и извлечь, т.к. они лишены шлаковой оболочки.

Важным является то, что основная масса отвального распадающегося шлака состоит из относительно мелких пылевидных частиц, порядка 65-80% мельче 0,3 мм, обеспыливание одновременно всего потока отвального шлака, включая крупный кусковой материал, является сложной технической задачей. Ее решение возможно путем предварительного разрушения слабых зерен, отделения их за счет сортировки в бутаре с выделением фракции 0-10 мм на грохоте и последующего обеспыливания по границе ±0,3 мм этой узкой фракции 0-10 мм в пневмоклассификаторе. Извлечение ферромагнитных включений из фракции 0-10 мм, на 80-90% состоящей из пылевидных классов шлака, также затруднено, но после обеспыливания по границе ±0,3 мм процесс извлечения металлических включений из шлака фракции 0,3-10 мм может быть успешно реализован путем магнитной сепарации. Извлечение ферромагнитных включений из фракции 0-0,3 мм методами магнитной сепарации по приведенным аналогам и прототипу не производится, что приводит к потерям ценных металлических включений со шлаком и ухудшению качества шлаковой продукции, что связано с наличием в ней металлических включений. Решение поставленной задачи осуществляется за счет извлечения ферромагнитных включений из шлака крупностью менее 0,3 мм, направляемых в систему пылеулавливания с размещенным в ней магнитно-воздушным сепаратором, а извлечение осуществляют при скоростях пылевоздушного потока 12-20 м/с, концентрации пыли 1,5-3,0 кг/м³ и индукции магнитного поля на стержнях сепаратора 0,1-0,3 Тл.

Вариант реализации способа переработки отвального распадающегося шлака приведен на чертеже.

Способ переработки отвальных распадающихся шлаков осуществляют следующим образом. Отвальную массу из отвала 1 при помощи автопогрузчика 2 подают на приемную эстакаду 3 для загрузки в бункер 4, из бункера питателем 5 шлак загружают в галтовочный барабан 6. В галтовочном барабане осуществляют разрушение схватившихся агломерированных кусков шлака, очистку металлической составляющей от шлака, а на выходном конце галтовочного барабана смонтирована бутара - просеивающая поверхность, на которой одновременно производят разрушение и сортировку отвального шлака по крупности. В мелкую фракцию попадают преимущественно слабые зерна шлака, а в крупную - прочные куски шлака, в том числе и крупные металлические включения. Из потока крупного продукта с помощью железоотделителя 7 извлекают ферромагнитные включения. Ценные компоненты извлекают на посту ручной выборки 8. Затем по конвейеру 9 крупный отвальный шлак подают в дробилку 10. Продукты дробления из дробилки 10 по конвейеру 11 и мелкие продукты грохочения из галтовочного барабана подают на грохот 12. Здесь осуществляют грохочение шлака на товарные фракции шлакового щебня, которые по конвейерам 13 и 14 подают на операцию извлечения металлических включений с помощью железоотделителей 15 и 16, а затем в штабели 17 и 18. Мелкий продукт грохочения фракцией 0-10 мм при помощи элеватора 19 загружают на обеспыливание по границе ±0,3 мм в пневмоклассификатор 20. Отработанный воздух очищают в пылеосадителе 21, групповом циклоне 22, а затем с помощью вентилятора 23 воздух подают на тонкую очистку в рукавный фильтр 24 и в вытяжную трубу 25. Обеспыленный продукт крупностью 0,3-10 мм по конвейеру 26 подают на сепарацию в магнитный сепаратор 27, в котором извлекают металлические ферромагнитные включения. Немагнитный продукт по конвейеру 28 направляют на склад 29, а магнитный продукт - в специальную тару 30. Для извлечения ферромагнитных включений из пылевидных частиц крупностью 0-0,3 мм в системе пылеулавливания размещают магнитно-воздушный сепаратор 37, проходя через который ферромагнитные частицы закрепляются на экранах магнитных стержней сепаратора, а шлаковые в воздушном потоке поступают на очистку в пылеосадитель, циклон, рукавный фильтр и т.д. Экраны магнитных стержней периодически очищают от налипших ферромагнитных частиц, последние направляют в бункер для мелкого магнитного продукта 37.

Очистку магнитных продуктов, извлеченных на всех стадиях переработки шлака, осуществляют путем разрушения связей, удерживающих включения шлака на металлопродукте, в дробилке ударного действия с последующей магнитной сепарацией.

Параметры извлечения металлических включений из шлака крупностью 0-0,3 мм подбирали опытным путем. Для этого была смонтирована специальная установка, в которой создавали различные режимы движения воздушного потока, изменяли концентрацию пылевидных частиц шлака в потоке воздуха и индукцию магнитного поля за счет подбора соответствующих постоянных магнитов. Результаты подбора параметров извлечения ферромагнитных частиц из шлака фракции 0-0,3 мм приведены в таблицах 1-3.

Таким образом, скорость пылевоздушного потока 12-20 м/с; концентрация пыли, равная 1,5-3,0 кг/м³, и индукция магнитного поля на стержнях сепаратора 0,1-0,3 Тл при магнитной сепарации ферромагнитных включений из шлака фракции 0-0,3 мм обеспечивают лучшие показатели по степени извлечения магнитного продукта, его зашлакованности и потерям магнитного продукта со шлаком.

Предлагаемый способ переработки отвальных распадающихся шлаков может быть использован для утилизации отходов металлургических производств, в частности отвальных распадающихся шлаков доменного, сталеплавильного и ферросплавного производств.

Примечание. В опытах использован отвальный распадающийся шлак от производства рафинированного феррохрома. Концентрация шлака в воздушном потоке 2,0 кг/м³. Индукция магнитного поля на стержнях сепаратора 0,2 Тл.

Примечание. В опытах использован отвальный распадающийся шлак от производства рафинированного феррохрома. Скорость воздушного потока 15 м/с. Индукция магнитного поля на стержнях сепаратора 0,2 Тл.

Примечание. В опытах использован отвальный распадающийся шлак от производства рафинированного феррохрома. Скорость воздушного потока 15 м/с³. Концентрация шлака в воздушном потоке 2,0 кг/м³.

Использованная литература

1. Б.И.Байрамов, В.П.Зайко, М.А.Рысс и др. Переработка шлаков ферросплавного производства. Южно-Уральское книжное издательство, 1971. 64 с.

2. В.Н.Карноухов, Ю.И.Воронов, В.П.Зайко, В.И.Жучков. Технология низкоуглеродистого феррохрома. Екатеринбург: УрО РАН, 2001. ISBN5-7691-1122-4.

3. Патент РФ RU2145361 С1, 10.02.2000, С22В 7/4, Способ переработки отвальных шлаков.