Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ЗАМАСЛЕННОЙ ОКАЛИНЫ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному и доменному производству, и может быть использовано для рециклинга замасленной прокатной окалины.

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 0,1-0,5 и затем подают эту смесь в аглошихту, из которой производят агломерат [1].

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 водой, 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 [2].

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 замасленной прокатной окалины, включающий смешивание влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии с содержанием твердого 200-300 г/л, подачу суспензии в агрегат для отделения масла от твердого и раздельную обработку масла и твердого с получение из них котельного топлива и компонента аглошихты соответственно [3].

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. Недостатком известного способа является также то, что он не решает проблему утилизации крупной замасленной прокатной окалины.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию замасленной окалины, глобальный безотходный рециклинг 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 замасленной окалины, включающем смешивание замасленной окалины с жидкими реагентами с получением смеси, окалину предварительно разделяют на крупную (более 75 мкм) и мелкую (менее 75 мкм) фракции и измельчают крупную фракцию до размера частиц менее 50-75 мкм, а в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, смесь жидких реагентов и окалины крупностью менее 75 мкм направляют в эмульгирующий аппарат, получают в нем стабильное водно-дисперсное топливо, нагревают его до температуры 50-90°С и подают на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы под давлением, превышающим давление горячего дутья на 50-250 кПа, причем соотношение окалины, воды и жидких углеводородов в топливе поддерживают соответственно в пределах (30-60):(15-30):(25-50).

Решение данной технической задачи достигается также тем, что в качестве жидких реагентов для получения топлива 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. Прокатная окалина, образующаяся на поверхности металлических заготовок в процессе их нагрева, удаляется в процессе проката с поверхности металла гидросбивом. При этом вместе с окалиной смывается масло и замасленная прокатная окалина улавливается в первичных и вторичных отстойниках, из которых она удаляется для утилизации. В первичных отстойниках улавливается крупная окалина с размером частиц до 0,075-5,0 мм. Эта окалина содержит до 12% масла, влажность ее составляет 10-15%. Во вторичных отстойниках улавливается мелкая замасленная окалина, с влажностью до 20% и содержанием масла 15-30%. Крупность частиц этой окалины составляет до 75 мкм. В соответствии с изобретением крупную прокатную окалину измельчают до крупности не более 50-75 мкм и вместе с мелкой замасленной окалиной направляют в смеситель, куда одновременно подают жидкие углеводороды и воду в виде отработанного моторного масла и/или обводненных отходов нефтепродуктов, и/или жидких отходов коксохимического производства, и/или сточных вод, загрязненных нефтепродуктами. Пропорционированием компонентов смеси, поступающих в смеситель, обеспечивают соотношение окалины, воды и жидких углеводородов соответственно в пределах (30-60):(15-30):(25-50). Для тонкого диспергирования воды и придания тем самым стабильности смеси ее направляют в эмульгирующий аппарат.

В результате получают водно-дисперсное топливо из жидких углеводородов, воды и окалины. Заданные пределы содержания компонентов и дисперсность воды обеспечивают необходимые реологические свойства (текучесть, вязкость, стабильность), а также достаточный энергетический потенциал получаемого жидкого топлива для доменной печи.

Далее топливо насосом подают в приемный бак системы вдувания жидкого 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. Для эффективного диспергирования топлива форсунками, с целью обеспечения полноты сгорания углеводородов в фурменной зоне топливо нагревают до температуры 50-90°С и подают в фурмы под давлением, превышающим давление горячего дутья на 50-250 кПа. В потоке горячего, обогащенного кислородом дутья мелкодисперсные капли топлива из-за присутствия в них воды, которая начинает испаряться, дополнительно диспергируются, что улучшает процесс горения. Углеводородные продукты сгорают, а частицы окалины нагреваются, восстанавливаются монооксидом углерода, водородом или твердым углеродом кокса. Частицы металлического железа науглероживаются, расплавляются и стекают в металлоприемник. Количество тепла, выделяющегося при сгорании углеводородных продуктов жидкого топлива, превышает затраты тепла на испарение воды и реакцию водяного пара с углеродом. В итоге вдувание этого 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 прокатной замасленной окалины (крупной и мелкой), воды и отработанного моторного масла в соответствии с изобретением приготовили жидкое топливо следующего состава: окалина - 45%, вода 15%, жидкие углеводороды - 40%.

Окалина имела следующий химический состав, приведенный в табл. 1.

Оценку эффективности утилизации замасленной окалины путем приготовления из нее жидкого 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 топлива 92 кг/т.

Показатели работы доменной печи по результатам компьютерного моделирования с вдуванием жидкого топлива (вариант А) и в базовом периоде (вариант Б) представлены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением обеспечивает ее глобальный безотходный рециклинг и при этом снижает расход кокса, природного газа и окускованного железорудного сырья в доменной плавке.

Источники информации

1. Способ утилизации замасленной окалины через агломерацию. Патент РФ №92005879.

2. Способ утилизации мелкой замасленной окалины. Патент РФ №2080397.

3. Способ утилизации отходов листопрокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой. Патент РФ №2078441.