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: пыль и шламы газоочистных устройств доменного и сталеплавильного производств, прокатная окалина, пыль аспирационных установок и др. В настоящее время в большинстве случаев мелкодисперсные отходы направляются в отвалы. 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 РФ 1458404, C22B 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 РФ 1534079, C22B 1/244 1990). Согласно способу брикет состоит из измельченного железосодержащего лома, углесодержащих и шлакообразующих материалов. В состав брикета вводят измельченный алюминийсодержащий лом (3…5 мас. %), в качестве углеродосодержащих материалов используют пикарбон или лигнин (7…9 мас. %), а в качестве шлакообразующих материалов - гашеную известь (5…7 масс %). 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, повышение экологической безопасности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе брикетирования металлической стружки, включающем дробление стружки черных металлов и алюминиевых сплавов, очистку, добавление связующего материала, перемешивание и уплотнение в пресс-форме, согласно изобретению стружку черных металлов соединяют со стружкой алюминиевых сплавов при следующем соотношении, мас. %: стружка черных металлов - 70…75, стружка алюминиевых сплавов - 25…30, перемешивают в течение 1-3 мин и загружают в матрицу пресс-формы на 1/3 ее высоты, затем добавляют связующий материал из расчета 30…35% объема металлической стружки, в качестве которого используют порошкообразные компоненты: торф фракцией до 3 мм, шлам электросталеплавильных печей с содержанием оксида железа Fe₂O₃ 70…80% при следующем соотношении, масс. %: торф - 30…35, шлам электросталеплавильных печей - 65…70, и пастообразующую жидкость на основе мелассы, для приготовления которой используют воду - 30…40%, остальное - меласса, при этом расход пастообразующей жидкости составляет 40-45% от массы порошкообразных компонентов, после чего добавляют оставшуюся часть металлической стружки, уплотняют, выталкивают из пресс-формы и сушат при температуре 70-75°C в течение 40-50 минут.

Содержание стружки черных металлов в количестве, составляющем 70-75%, 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 связующих веществ были использованы торф (фракцией до 3 мм), шлам электросталеплавильных печей с содержанием оксида железа Fe₂O₃ 70…80%, меласса, обладающая повышенной связывающей способностью.

Содержание торфа в связующем материале 30…35% является оптимальным, так как торф обладает высокой пористостью и при соединении со шламом электросталеплавильных печей позволяет равномерно смешивать связующие вещества.

Торф - сложная полидисперсная многокомпонентная система, его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или дисперсности твердой части. Теплотворная способность торфа 2650-3120 ккал/кг.

Элементный состав торфа: углерод - 50…60%, водород - 6,5%, кислород - 30…40%, азот - 1…3%, сера - 0,1…1,5% на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1-5%, битумов 2-10%, легкогидролизуемых соединений 20-40%, целлюлозы 4-10%, гуминовых кислот 15-50%, лигнина 5-20%. Содержание азота - до 25 кг в тонне торфа.

Меласса является отходом сахарного производства и в своем составе содержит 58-60% сахарозы. Зольность составляет 9-10%, что меньше, чем в коксовой мелочи. Меласса не дорогостоящий и не дефицитный материал. При использовании мелассы в качестве связующего вещества нет необходимости в предварительном высокотемпературном разогреве, нет выделений вредных веществ, нет технических вопросов с транспортированием и дозированием при брикетировании.

Применение шлама электросталеплавильных печей с содержанием оксида железа Fe₂O₃ 70…80% позволяет вовлекать в производство железосодержащие мелкодисперсные отходы, повышая экологическую безопасность.

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 при следующем соотношении, мас. %: стружка черных металлов - 70…75, стружка алюминиевых сплавов - 25…30, перемешивают в течение 1-3 мин. Сухие порошкообразные компоненты связующего вещества, мас. %: торф (фракцией до 3 мм) - 30…35, шлам электросталеплавильных - 65…70, равномерно смешивают и разводят до пастообразного состояния водным раствором мелассы, для приготовления которого используют воду - 30…40%, остальное - меласса. Расход пастообразующей жидкости составляет 40-45% от массы порошкообразных компонентов.

При помощи вибролотка в матрицу пресс-формы на величину 1/3 ее высоты первоначально загружают подготовленную металлическую стружку, затем добавляют связующий материал из расчета 30…35% объема металлической стружки, после чего добавляют оставшуюся часть металлической стружки, уплотняют, выталкивают из пресс-формы и сушат при температуре 70-75°C в течение 40-50 минут.

Разработанная технология брикетирования металлической стружки и отходов металлургического производства, шламов электросталеплавильных печей, позволяет получить брикеты с высокими качественными характеристиками, механической прочностью и физико-химической устойчивостью брикетов, снизить их себестоимость и расширить сырьевую базу, а также повысить экологическую безопасность.