Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ МЕЛКОЙ ЗАМАСЛЕННОЙ ОКАЛИНЫ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству.

Известен способ утилизации замасленной прокатной окалины, содержащей до 20% масла и 10-30% воды, заключающийся в том, что замасленную прокатную окалину смешивают с комкующей составляющей аглошихты в соотношении 0,01-0,5 и затем подают эту смесь в аглошихту, из которой производят агломерат (Патент РФ №92005879). Недостатком данного способа является неполное выгорание масла в процессе агломерации, конденсация его на лопатках эксгаустера, что вызывает выход из строя эксгаустера. При этом не используется также энергетический потенциал этого масла.

Известен способ утилизации смеси замасленной окалины с повышенным влагосодержанием, включающий отстаивание смеси в течение 50-150 часов, удаление первичного отстоя, термообработку оставшейся смеси при температуре 80-98°С в течение 24-50 часов, удаление вторичного отстоя, смешивание его с порошкообразной известью и с первичным отстоем. Полученную смесь используют в качестве компонента аглошихты (Патент РФ №2080397). Недостатком способа является его многооперационность, повышенные энергозатраты и загрязнение окружающей среды, связанные с использованием большого количества воды и трудностью ее очистки от масла. При этом также не полностью используется энергетический потенциал масла.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известный способ утилизации мелкой замасленной прокатной окалины, включающий смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии с содержанием твердого 200-300 г/л, подачу суспензии в агрегат для разделения жидкости и твердого и раздельную обработку жидкости и твердого с получением из них котельного топлива и компонента аглошихты соответственно (Патент РФ №2078441). Недостатком данного известного способа, принятого за прототип, является его многооперационность, использование в качестве реагентов кислотных растворов и известкового молока, требующих регенерации, высокий расход электроэнергии на разделение суспензии и сгущение твердого остатка, загрязнение воздушного бассейна концерагенными веществами, которые выделяются при сжигании полученного из масла котельного топлива. Флотационный способ разделения масла и окалины также не является экологически безопасным.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию замасленной окалины, безотходный рециклинг мелкой замасленной окалины, безотходный рециклинг отработанных моторных масел, сокращение расхода кокса и окускованных сырьевых материалов в доменной плавке.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе утилизации мелкой замасленной окалины, включающем смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, замасленную окалину разбавляют водой до влагосодержания 65-75%, сгущают до влажности 13-15% и направляют ее в смеситель, в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, контролируют влагосодержание жидких углеводородов, а количество подаваемых в смеситель окалины жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси и содержание окалины в ней на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30) соответственно, полученную суспензию стабилизируют и под давлением подают на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве комбинированного жидкого топлива.

Решение данной технической задачи достигается также и тем, что сгущение замасленной прокатной окалины до влагосодержания 13-15% производят в фильтрующей центрифуге.

Решение данной технической задачи обеспечивается также тем, что в качестве жидких углеводородов для получения суспензии используют отработанные моторные масла, и/или содержащие воду отходы нефтепродуктов, и/или отработанное трансформаторное масло, и/или жидкие отходы коксохимического производства, и/или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Мелкая замасленная прокатная окалина, улавливаемая во вторичных отстойниках, содержит 15-30% масла и 15-25% воды. Содержание воды в удаляемой из отстойников окалине колеблется и по ряду причин может достигать 40-50%. Крупность частиц этой окалины составляет до 0,75 мкм.

В соответствии с изобретением мелкую замасленную окалину разбавляют водой, доводя ее влагосодержание до уровня 65-75%, в фильтрующей центрифуге замасленную окалину сгущают до влажности 13-15%. Разбавление исходной замасленной окалины водой до влагосодержания 65-75% обеспечивает эффективную работу фильтрующей центрифуги. Сгущение окалины до влажности 13-15% обеспечивает получение суспензии с максимально допустимым содержанием в ней окалины, определяемым реологическими свойствами суспензии.

Замасленную окалину с влажностью 13-15% направляют в смеситель, куда одновременно поступают вода и жидкие углеводороды, влагосодержание которых контролируют влагомером. Контроль влагосодержания жидких углеводородов необходим для получения заданных содержаний воды и окалины в получаемой суспензии. Пропорционированием компонентов смеси, поступающих в смеситель, обеспечивают соотношение окалины, воды и жидких углеводородов и поддерживают соответственно в пределах: (35-55):(35-55):(13-30).

В результате в смесителе образуется суспензия из жидких углеводородов, воды и окалины. Заданные пределы обеспечивают необходимые реологические свойства (текучесть, вязкость, стабильность) и высокий, стабильный энергетический потенциал получаемой суспензии при заданном максимальном содержании в ней окалины. Для придания стабильности получаемой суспензии ее направляют в стабилизатор, из которого насосом суспензия под давлением подается в приемный бак системы вдувания ее в качестве жидкого комбинированного топлива в фурмы доменной печи. Из приемного бака топливо насосом подается в распределительный коллектор, а из коллектора поступает в трубки с форсунками, через которые вдувается в воздушные фурмы. В потоке горячего, обогащенного кислородом дутья, мелкодисперсные капли комбинированного топлива из-за присутствия в них воды, которая взрывообразно испаряется, диспергируются. Углеводородные продукты сгорают, а частицы окалины нагреваются, восстанавливаются монооксидом углерода, водородом или твердым углеродом кокса за пределами окислительной зоны. Частицы металлического железа науглероживаются, расплавляются и стекают в металлоприемник. Количество тепла, выделяющегося при сгорании углеводородных продуктов жидкого комбинированного топлива, превышает затраты тепла на испарение воды и реакцию водяного пара с углеродом. В итоге вдувание жидкого комбинированного топлива приводит к снижению расхода кокса, а содержащаяся окалина в этом топливе заменяет оксиды железа загружаемого железорудного сырья, что приводит к сокращению его расхода.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Из мелкой замасленной окалины, воды и отработанного моторного масла в соответствии с изобретением приготовили жидкое комбинированное топливо следующего состава: окалина 45%, вода 15%, жидкие углеводороды 40%.

Окалина имела следующий химический состав:

Оценку эффективности утилизации мелкой замасленной окалины в соответствии с изобретением путем приготовления из нее жидкого композитного топлива и его вдувания в воздушные фурмы доменной печи выполнили путем компьютерного моделирования доменной плавки применительно к следующим условиям работы доменной печи №2 ОАО "НЛМК":

Состав шихты, %:

агломерат НЛМК - 78,17

окатыши Лебединские - 16,98

руда Михайловская - 0,16

конвертерный шлак - 4,69

Содержание железа в офлюсованной шихте - 55,8% Температура дутья - 1114°С, влажность дутья, 8,8 г/ м³, содержание кислорода в дутье - 21%, давление газа на колошнике - 1,1 ати. Расход вдуваемого жидкого комбинированного топлива был принят равным 92 кг/т исходя из суммарного выхода мелкой замасленной окалины 25000 т в год.

Показатели работы доменной печи по результатам компьютерного моделирования с вдуванием жидкого комбинированного топлива (вариант А) и в базовом периоде (вариант Б) представлены в таблице.

Как видно из таблицы утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением обеспечивает ее экологически безопасный рециклинг и также экологически безопасную утилизацию отработанных моторных масел и других нефтеотходов. Кроме того, утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением снижает расход кокса и окускованного железорудного сырья в доменной плавке.

Состав чугуна и состав шлака в обоих вариантах практически одинаков.