Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БРИКЕТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУЖКИ

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности.

На металлургических предприятиях России и стран СНГ образуется значительное количество железосодержащих мелкодисперсных отходов: пыли и шламов газоочистных устройств доменного и сталеплавильного производств, прокатной окалины, пыли аспирационных установок и др. В настоящее время в большинстве случаев мелкодисперсные отходы направляются в отвалы. Колошниковая пыль утилизируется через аглофабрики технологически и экономически недостаточно эффективно. Для эффективной утилизации мелкодисперсных отходов в производстве требуется окускование.

Себестоимость производства брикетов ниже, чем агломерата или окатышей с обжигом. Брикеты могут эффективно перерабатываться в доменном и сталеплавильном производствах, заменяя агломерат, окатыши, шлакообразующие материалы, обеспечивая экономию кокса, металлолома, раскисляющих и легирующих добавок.

Известен способ брикетирования, который включает дозирование и смешение между собой компонентов шихты, состоящей из марганцевого концентрата, высокодисперсной пыли газоочистки ферросплавных печей и упрочняющих добавок, и брикетирование шихты. Количество высокодисперсной пыли газоочистки ферросплавных печей в шихте по объему в 1,2-1,6 раза превышает объем пор в брикетах, полученных из шихты, не содержащей высокодисперсной пыли (патент 1458404, С22В 1/244 1989).

Недостатком этого способа является низкая производительность брикетирования, высокая себестоимость получения брикетов.

Наиболее близким по назначению и технической сущности является способ брикетирования металлической стружки, включающий ее дробление, очистку, добавление шлама, связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме (патент 1534079, С22В 1/244 1990). Брикет состоит из измельченного железосодержащего лома, углесодержащих и шлакообразующих материалов. В состав брикета вводят измельченный алюминисодержащий лом (3…5 мас.%), в качестве углеродосодержащих материалов используют пикарбон или лигнин (7…9 мас.%), а в качестве шлакообразующих материалов - гашеную известь (5…7 мас.%.). Первоначально загружают 25-75% измельченного железосодержащего лома, распределяя его по поверхности матрицы. Затем загружают 25-75% измельченного алюминийсодержащего лома, размещая его в центральной части матрицы на расстоянии от стенок, равном 1/10-1/4 стороны или диаметра матрицы. Затем в центр матрицы загружают пирокарбон и/или лигнин и гашеную известь, после чего загружают оставшуюся часть измельченного алюминийсодержащего лома, размещая его так же, как и при первоначальной загрузке. В последнюю очередь загружают оставшийся измельченный железосодержащий лом.

Недостатком этого способа является низкая производительность брикетирования, высокая себестоимость получения брикетов.

Технической задачей изобретения является повышение механической прочности и физико-химической устойчивости брикетов, снижение их себестоимости и расширение сырьевой базы.

Технический результат достигается тем, что в способе брикетирования металлической стружки, состоящей из стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, включающем дробление стружки, очистку, добавление связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме, согласно изобретению стружку черных металлов соединяют со стружкой алюминиевых сплавов в отношении 3:1, перемешивают в течение 0,5-1 мин и загружают в матрицу пресс-формы на 1/3, затем добавляют связующий материал из расчета 10…20% объема металлической стружки, в качестве которого используют порошкообразные компоненты: бентонит, маршалит, шлам электросталеплавильных печей при следующем соотношении, мас.%: бентонит - 10…15, маршалит - 20…30, шлам электросталеплавильных печей - остальное, и пастообразующую жидкость - поливинилацетатную эмульсию, для приготовления которой используют клей ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50%; метанол (этанол) - 10%; вода - 40%, при этом расход поливинилацетатной эмульсии составляет 25-35% от массы порошкообразных компонентов, после чего добавляют оставшуюся часть металлической стружки, уплотняют, выталкивают из пресс-формы и сушат при температуре 60-70°C в течение получаса.

Содержание стружки черных металлов количестве, составляющем 60-65%, является оптимальным, так как для получения брикетов с высокими металлургическими свойствами необходимо наличие в шихте общего приведенного железа не ниже 55%.

Содержание стружки алюминиевых сплавов в заданном количестве является оптимальным, так как в этом случае алюминиевый сплав является и раскислителем при плавке, и связующим материалом в шихте брикета.

В качестве связующего вещества был использован бентонит, обладающий повышенной связывающей способностью и высокой сорбционной и каталитической активностью. Основной недостаток бентонита - невысокая прочность при повышенных температурах. Для повышения прочности бентонитового покрытия в его состав был введен маршалит.

Маршалит - пылевидный кварц, огнеупорность которого составляет 1650-1710°C, что вполне достаточно для использования в качестве связующего материала. В результате эксперимента установлено, что наилучшие прочностные характеристики наблюдаются при соотношении бентонита и маршалита в соотношении 1:2.

Применение шлама электросталеплавильных печей позволяет вовлекать в производство железосодержащие мелкодисперсные отходы.

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовленную стружку черных металлов (дробят, очищают от СОЖ и других примесей, сушат) засыпают в смесительный барабан, куда добавляют стружку алюминиевых сплавов (силуминов) из расчета 1/3 от стружки черных металлов, после чего стружку перемешивают на протяжении 0,5…1,0 мин. Сухие порошкообразные компоненты: бентонит, маршалит, шлам электросталеплавильных печей при следующем соотношении, мас.%: бентонит - 10…15, маршалит - 20…30, шлам электросталеплавильных печей (с содержанием оксида железа Fe₂O₃ - 70…80%) - остальное, равномерно смешивают и разводят до пастообразного состояния водным раствором поливинилацетатной эмульсии. Для этого используют (% об.): клей ПВА (ГОСТ 18992-80) - 50; метанол (этанол) - 10, вода - 40. Расход поливинилацетатной эмульсии составляет 25-35% от массы порошкообразных компонентов.

При помощи вибролотка в матрицу пресс-формы на величину 1/3 первоначально загружают подготовленную металлическую стружку, затем загружают увлажненный связующий материал из расчета 10…20% объема металлической стружки, после этого загружают оставшуюся часть металлической стружки. Подготовленный таким образом шихтовый материал уплотняется и выталкивается из пресс-формы с последующей сушкой при температуре Т=60…70°C в течение t=0,5 ч.

Разработанная технология брикетирования стружки и отходов металлургического производства (шламов электросталеплавильных печей) позволяет повысить механическую прочность и физико-химическую устойчивость брикетов, получить брикеты с высокими качественными характеристиками, снизить их себестоимости и расширить сырьевую базу.