Изобретение относится к металлургии, конкретно, к технологии переработки отвальных шлаков, преимущественно электрометаллургического производства марочных сталей.

Сущность изобретения: переработка отвальных шлаков ведется в холодном состоянии исключительно методами механического воздействия, включающими поэтапное дробление материала до конечных фракций 0 - 5 и 5 - 10 мм с промежуточной выборкой перед каждым этапом дробления чистого металлического скрапа, а также с промежуточным виброгрохочением с рассеиванием по фракциям, из которых на повторное дробление поступают более крупные фракции. Окончательно дробленый шлак подвергают гравитационной сепарации. Способ позволяет довести степень извлечения металла из шлаковой породы до 95%. Полученный металл, в состав которого входят железо, никель, хром и другие компоненты, затем переплавляют в шихтовые болванки массой от 600 до 1350 кг, идущие на вторичный металлургический передел. Из оставшегося неметаллического шлака прессуют дорожные плиты. 3 з.п.ф-лы.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно, к переработке металлургических шлаков, образующихся при производстве сталей, преимущественно специальных, полученных в электропечах.

Проблема переработки отвальных шлаков и извлечения из них металлических компонентов с последующим использованием их в качестве вторичного сырья является одной из актуальных в металлургии. Эта проблема имеет несколько аспектов. Во-первых, металл, извлеченный из металлического шлака, значительно дешевле металла, извлеченного из руды в результате целого ряда технологических переделов. Во-вторых, после извлечения металлов из шлака последний может быть полезно утилизирован. Наконец, полезная переработка шлаковых отвалов дает возможность освободить территорию, занимаемую отвалами, или по крайней мере не расширять ее до неопределенных пределов, т.е. улучшает и экологическую обстановку в отвальной зоне и вокруг нее.

Известен способ переработки металлургических шлаков, включающий введение шлаков в расплав, нагрев до температуры выше температуры плавления металла и обработку расплава присадкой, разделяющей оксиды и металл [8]. Такой способ технологически сложен, связан с задалживанием основной технологической плавильной емкости, значительными энергозатратами, а в случае переработки отвальных шлаков предполагает их встречную транспортировку из отвала к плавильному цеху, что крайне нерационально.

Более практичными являются способы переработки отвальных шлаков с применением механического воздействия на них в автономной зоне, не связанной с плавильным цехом, т.е. на отдельном технологическом участке.

Известен способ переработки отвальных шлаков, содержащих вольфрам, молибден, никель, хром, железо, предусматривающий последовательные операции дробления, измельчения, спекания с содой, автоклавного выщелачивания и фильтрации [9]. Данный способ помимо механического воздействия на шлаковый материал предусматривает также и тепловое, и химическое воздействие, что усложняет технологию извлечения полезных металлов.

Обычный состав и структура отвальных шлаков, в частности, электрометаллургического производства, и опыт их переработки позволяет считать, что достаточно высокой степени извлечения металлов из шлака можно достичь, применяя исключительно механическое воздействие на шлаковый материал. Металл в шлаке находится в форме корольков, т.е. частиц металла, заключенных в оболочку неметаллического материала (собственно шлака). Кроме того, шлак содержит включения металлического скрапа, который попадает в шлак в процессе его скачивания из плавильной емкости. Эти включения могут быть достаточно крупными, и их извлечение из материала шлакового отвала может производиться без применения специальных методов сепарирования путем простой выборки.

Известен способ переработки отвальных шлаков, при котором шлак подвергают первичному дроблению, дополнительному измельчению и последующей воздушной сепарации [2]. Однако этот способ требует дополнительно определенных температурных условий для эффективного разделения металлической и неметаллической фаз, так что переработка шлака должна производиться непосредственно после его получения, а уже остывший в шлаковом отвале шлак с помощью этой технологии переработан быть не может. Таким образом, проблема переработки именно отвальных шлаков этим способом фактически не решается.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известный способ переработки отвальных шлаков, включающий дробление до размера куска не более 150 мм, рассев по фракциям, сепарацию фракций [1].

Известный способ предусматривает сепарацию только относительно крупных и средних фракций, в связи с чем степень извлечения металлов из шлака, хотя и сравнительно высока (85,3%), но недостаточна. Недоизвлечение металлов из шлака нежелательно не только по причинам экономического характера (безвозвратные потери), но и в связи с тем, что дальнейшая утилизация металлосодержащего шлакового щебня в строительстве, например, сопряжена с вредным загрязнением окружающей среды продуктами коррозии неизвлеченного металла. Кроме того, сепарация в известном способе производится радиометрическим сепаратором, что может быть эффективно только для немагнитных сплавов и металлов, следовательно, железо при этом способе извлекаться не будет. Радиометрический способ сепарации к тому же сравнительно сложен и недостаточно производителен, что при больших объемах переработки (порядка 1000 т в день) становится существенным.

Задачей изобретения является упрощение технологии переработки отвальных шлаков, повышение степени извлечения металлов (до 90-95%) при одновременном повышении утилизационной пригодности неметаллической фазы шлаков, возможность извлечения всего ряда находящихся в шлаке металлов, включая железо.

Указанная задача решается тем, что в способе переработки отвальных металлургических шлаков, преимущественно электрометаллургического производства специальных сталей, включающем первичное дробление до размера куска не более 150 мм, рассев по фракциям, сепарацию с отделением металла от шлака, согласно изобретению перед первичным дроблением производят предварительную выборку из отвального металлургического шлака крупного металлического скрапа и виброразделение оставшегося шлака на две составляющие: пустая порода вместе со шлаком фракцией 0-30 мм и шлак размером куска 30-500 мм, первичному дроблению подвергают вторую составляющую, полученную после виброразделения, после первичного дробления шлак сортируют, повторно выбирая из него скрап, после чего производят дальнейшее поэтапное дробление шлака до размера куска не более 60 мм и до размера куска не более 30 мм с промежуточной сортировкой и выборкой при этом скрапа, затем шлак подвергают виброгрохочению с рассеиванием шлака по четырем фракциям: 0-5 мм, 5-10 мм, 10-28 мм и свыше 28 мм, из фракции свыше 28 мм вновь выбирают скрап, шлак фракций 10-28 и свыше 28 мм повторно дробят до фракций не свыше 10 мм, после чего окончательно дробленый шлак фракций 0-5 мм и 5-10 мм подвергают гравитационной сепарации с окончательным отделением металла.

Кроме того, отделенный металл и скрап переплавляют в шихтовые болванки массой от 600 до 1350 кг.

Кроме того, из оставшегося неметаллического шлака прессуют дорожные плиты.

Предварительная и промежуточная выборка свободного металлического скрапа из перерабатываемого материала позволяет разгрузить дробильное и грохочильное оборудование от избыточной работы по дроблению и грохочению чистых металлических включений, поскольку последние могут идти на переплавку и в исходном, недробленом состоянии. Дробление шлака на достаточно мелкие фракции по сравнению с технологией, предусмотренной в прототипе, позволяет в дальнейшем при сепарации повысить выход чистого металла за счет более полного извлечения его из мелких корольков и довести степень извлечения металла в результате переработки отвального шлака до 95%. При этом используется сравнительно простой в сравнении с радиометрическим способ сепарации, а именно гравитационная сепарация. Таким образом, в технологии согласно изобретению применяются исключительно механические средства воздействия на перерабатываемый отвальный шлак, что упрощает способ при одновременной его эффективности.

Ниже описан конкретный пример реализации способа переработки отвальных шлаков в соответствии с изобретениям.

Со шлакового отвала шлак экскаватором загружается, например на автомашину, и транспортируется на загрузочную площадку. С помощью колесного экскаватора и параллельно вручную производится предварительная выборка крупного металлического скрапа. Отсортированный материал бульдозером сдвигается в зону загрузки. Гусеничный экскаватор грузит материал в загрузочную воронку вибропитателя (например, ДРО-586), последний разделяет материал на две составляющие: земля, песок, глина и пр. плюс шлак фракцией 0-30 мм и шлак размером куска 30-500 мм. Вторая составляющая, т.е. шлак размером куска 30-500 мм, поступает в щековую дробилку (например, СМД-110А), где подвергается первичному дроблению до размера куска не более 150 мм и далее по конвейеру поступает на пост сортировки и через него во вторую щековую дробилку (например, СМ-741). На посту сортировки (N 1) снова выбирается металлический скрап для последующей транспортировки его в сталеплавильный цех. В щековой дробилке СМ-741 шлак дробится повторно сначала до размера куска не более 60 мм, а затем по конвейеру через еще один пост выборки скрапа (N 2) поступает в конусную дробилку "Паркер", где происходит дальнейшее дробление шлака до размера куска не более 30 мм. От конусной дробилки материал по конвейеру поступает на скоростной виброгрохот "Паркер", где производится рассеивание шлака по четырем фракциям: 0-5 мм, 5-10 мм, 10-28 мм и свыше 28 мм. Из шлака фракции свыше 28 мм также производится выборка скрапа на посту сортировки N 3. Оставшийся после выборки скрапа шлак фракции свыше 28 мм и фракции 10-28 мм погрузчиком загружается в бункер и по возвратному конвейеру вновь попадает на конусную дробилку "Паркер" для повторного дробления. В результате окончательным продуктом дробления становится шлак фракций 0-5 мм и 5-10 мм. Побочным продуктом переработки является металлический скрап, полученный с постов сортировки. Далее шлак фракций 0-5 мм и 5-10 мм погрузчиком загружается в бункеры участка сепарации. На этом участке установлены три классификатора, в которых путем гравитационной сепарации происходит отделение оставшегося металла от пустого шлака. Отделенный металл присоединяется к ранее выбранному металлическому скрапу, и полученный металлический концентрат направляется в сталеплавильный цех на переплавку в шихтовые болванки массой от 600 до 1350 кг, которые используются затем в сталеплавильном производстве данного предприятия для получения марочных сталей либо в качестве товарного продукта. Оставшийся пустой шлак может быть использован, например, для прессования дорожных плит или иных дорожностроительных элементов.

Описанная технология переработки отвальных шлаков позволяет организовать такую переработку на любом предприятии с использованием обычного стандартного оборудования и при этом повысить извлечение годного металла до 95%, что в свою очередь дает возможность эффективно утилизировать и оставшуюся пустую породу без риска экологического загрязнения среды. Извлекаемые металлы являются весьма ценными (кроме железа это никель, хром, ванадий и другие легирующие ингредиенты), что, безусловно, оправдывает применение описанной технологии, с экономической точки зрения. Затраты на переработку шлака многократно окупаются, снимаются проблемы расширения шлаковых отвалов, занимающих значительную территорию и дополнительно ухудшающих экологию промышленной зоны. Таким образом, технический результат способа переработки отвальных шлаков согласно изобретению представляется реальным и промышленное применение способа весьма целесообразно.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки отвальных металлургических шлаков, включающий первичное дробление шлака до размера курса не более 150 мм, рассев по фракциям и сепарацию с отделением металла от шлака, отличающийся тем, что предварительно осуществляют выборку из отвального металлургического шлака крупного металлического скрапа с последующим виброразделителем оставшегося шлака на две составляющие: пустую породу со шлаком фракцией 0 - 30 мм и шлак размером куска 30 - 500 мм, при этом первичному дроблению подвергают вторую составляющую, полученную после виброразделения, после чего шлак сортируют и выбирают из него скрап, затем проводят поэтапное дробление шлака до фракции не более 60 мм и до фракции не более 30 мм с промежуточной сортировкой и выборкой из него скрапа, затем шлак подвергают виброгрохочению с его рассеиванием по четырем фракциям: 0 - 5, 5 - 10, 10 - 28 и выше 28 мм, из фракции свыше 28 мм выбирают скрап, при этом шлак фракцией 10 - 28 мм и выше 28 мм повторно дробят до фракции не свыше 10 мм, после чего дробленый шлак фракций 0 - 5 и 5 - 10 мм подвергают гравитационной сепарации с окончательным отделением от него металла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перерабатывают отвальные шлаки электрометаллургического производства специальных сталей.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отдельный металл и скрап переплавляют в шихтовые болванки массой 600 - 1350 кг.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что из оставшегося пустого неметаллического шлака прессуют дорожные плиты.

С анализом российского рынка металлургических и топливных шлаков Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок шлаков в России».

www.newchemistry.ru