Спосіб виготовлення залізовмісних брикетів на основі відходів металургійного виробництва

Винахід стосується чорної металургії, зокрема утилізації металургійних відходів, які можуть використовуватися як додаткова сировина для доменного та сталеплавильного виробництва. Відомий спосіб брикетування сталевої окалини, яка є відходом металургійного виробництва; який містить розмелювання окалини до частинок розміром 0,3-3,0 мм, змішування зі сполучною речовиною, пресування, обпал [див. патент РФ №2055919, МПК 6 С22В1/242, БВКМ №7, 1996р.]. Для забезпечення механічної міцності, яка вимагається від напівфабрикатів з окалини, перед пресуванням розмолоту окалину змішують зі спеціальною сполучною речовиною. Ознаками аналогу, які збігаються з ознаками технічного рішення, що заявляється, є: підготування шихти з окисленого залізовмісного матеріалу та сполучного, її змішування та пресування. Недоліком способу є необхідність розмелювання окалини та обпалу брикету, а також використання в якості сполучного спеціальної речовини, що удорожчує процес виготовлення брикетів. Крім того, розмелення окалини до частин розміром 0,3-3,0мм не дозволяє забезпечити необхідну щільність та міцність брикетів. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, є спосіб виготовлення брикету, який містить підготування шихти з окисленого залізовмісного матеріалу та сполучного, їх змішування, уволожнення суміші водним розчином пластифікатора та пресування, причому при уволожненні суміші використовуються водний розчин пластифікатора з концентрацією, що забезпечує досягнення міцності брикету, яка потребується, а пресування суміші виконують з одночасним впливом на суміш вібрацією до виникнення у суміші необоротних тиксотропних змін [див. патент РФ №2183679, МПК 7 С21С5/52; С21В3/00; С22В1/24;1/242, БВКМ №17, 2002р.]. Суттєвими ознаками прототипу, які збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, є: підготування шихти з окисленого залізовмісного матеріалу та сполучного матеріалу, їх змішування, уволожнення та пресування з одночасним впливом на суміш вібрацією. Недоліком способу є те, що виготовлені цим способом брикети мають нестабільну якість, обумовлену вибором окисленого залізовмісного матеріалу, а особливо якщо у якості подрібненого залізовуглецевого сплаву останній містить чавунну стружку та/або бій чавунного скрапу фракції до 10 мм, тому що наведена довжина елементів стружки не забезпечує їх високу зчіплюваність та, відповідно, необхідну міцність брикетів. Це обумовлює також і недостатню ефективність вібраційного впливу в одній площині. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб виготовлення залізовмісних брикетів для металургійного виробництва шляхом введення операцій, що забезпечують можливість переробки окалиномасловмісних шламів у металургійні брикети, а саме, операцій по видобуванню залізовмісного матеріалу та мінерального масла з окалиномасловмісних шламів вторинних відстійників прокатних цехів, а також операції по вібропресуванню брикету у двох взаємо перпендикулярних площинах, що дозволяє забезпечити можливість переробки шламів вторинних відстійників прокатних цехів, що містять дрібнофракційну, до 0,02мм, окалину з вмістом масла до 15-17%, у металургійний брикет з великим вмістом металу, стійкий до руйнування, а також отримати мінеральне масло середньої в'язкості, придатне до використання. Крім того, забезпечується повна утилізація відходів металургійного виробництва та їхнє повернення до технологічних процесів, зменшується шкідливий вплив на навколишнє середовище. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення залізовмісних брикетів на основі відходів металургійного виробництва, що містить підготування шихти для брикетів та сполучних добавок, їх змішування, уволожнення та пресування утвореної суміші з одночасним впливом на неї вібрації, відповідно до винаходу, у якості залізовмісного матеріалу використовують окалиномасловмісні шлами вторинних відстійників прокатних цехів, які змішують з миючим розчином, промивають отриману суміш, відділяють промиту окалину від рідкої складової суміші (суспензії), зневоднюють промиту окалину до заданого стану вологості та здійснюють пресування суміші з напівсухої окалини та сполучних добавок з одночасним впливом на неї вібрації у двох взаємо перпендикулярних площинах, а суспензію шляхом послідовного відстоювання та переливання розділяють на складові, при цьому поверхневий масловмісний шар відстояної суспензії відчищують від сторонніх домішків та подають відчищене масло до маслоприйомників, а знемаслену складову суспензії повертають для змішування з вихідним шламом. Причому промиту окалину зневоднюють до вмісту залишкової води у окалині 10-14%. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу та технічним результатом, який досягається, полягає у наступному. Використання у якості залізовмісного матеріалу шламів вторинних відстойників прокатних цехів з попереднім розділенням на тверду складову, що містить залізовмісний продукт (промиту окалину) та рідку складову, що містить воду, масло, емульсор (суспензію), дозволяє внести до складу шихти дрібнофракційну, до 0,02мм окалину, яка у складі шихти при вібраційному впливі у двох взаємо перпендикулярних площинах легко ущільнюється, що забезпечує необхідну щільність та міцність брикетів, дозволяє отримати мінеральне масло середньої в'язкості, придатне до використання, дозволяє утилізувати відходи металургійного виробництва та повернути їх до металургійних процесів, тобто зробити виробництво практично безвідходним. Відповідно винаходу шлам вторинних відстійників прокатних цехів змішують з миючим розчином і промивають. Після устоювання отриманої суспензії промиту окалину відділяють від миючого розчину та захоплюваного ним масла, що стікають у приймальний бак. Промиту окалину зневоднюють до заданого стану вологості та змішують із сполучними добавками. Після цього здійснюють пресування суміші з одночасним впливом на неї вібрацією у двох взаємно перпендикулярних площинах. В свою чергу суспензію із тонкої фракції окалини та миючого розчину спрямовують у відстійники для послідовного розподілювання окалини та миючого розчину, при цьому тонку фракцію окалини у вигляді шламу повертають для змішування з вихідним шламом. Миючий розчин регенерують, тобто механічно відділяють поверхневий маловмісний шар, а знемаслену складову суспензії також подають для змішування з вихідним шламом. Спосіб реалізується за допомогою лінії для виготовлення залізовмісних брикетів на основі відходів металургійного виробництва, наведеній на Фіг. Лінія складається з системи видобування залізовмісного матеріалу з окалиномасловмісних шламів вторинних відстійників прокатних цехів, системи підготування шихти та формування брикетів, системи регенерації масла, зв'язаних між собою механізмами подання, зважування, дозування та транспортування, встановленими за ходом технологічного процесу. Система видобування залізовмісного матеріалу з окалиномасловмісних шламів вторинних відстійників прокатних цехів (надалі "шламів") містить змішувач-перевантажувач 2 шламів, з'єднаний шламонасосом 4, з гравітаційним змішувачем І для промивання пульпи, отриманої змішуванням шламу та миючої речовини, який встановлений з можливістю сполучення з приймальним баком 3 для зливання рідкої складової суміші (суспензії), яка утворилася у ньому після змішування та устоювання суміші шламу та миючої речовини та живильником 6 подання твердої складової суміші (промитої окалини), до фільтру 7 її зневоднення. Крім того, система має змішувач-реактор 5 для підготування концентрованої миючої речовини, трубопроводом з'єднаний з гравітаційним змішувачем 1, а фільтр 7 сполучений з ємністю 8 для приймання та накопичення зневодненої сировини (промитої окалини) для виготовлення брикету та баком-збирачем 16 стоків. Приймальний бак 3 для зливання суспензії з'єднаний з ємностями 17, 18 системи регенерації масла, з'єднаними послідовно для каскадного устоювання та виділення масла із злитої з змішувача І суспензії, а ємності 17, 18 сполучені з баком-збирачем 16 знемаслених стоків, який пов'язаний трубопроводом повертання з змішувачем-перевантажувачем 2, куди знемаслені стоки з бака 16 насосом 15 подаються для повторного використання. При цьому ємності 18 сполучені з послідовно з'єднаними між собою віброситом 19, магнітним сепаратором 20, фільтром-пресом 21. Очищене від домішків масло насосом 22 подається до ємностей 23 приймання та накопичення виділеного масла. Система підготування шихти та формування брикетів містить ємності 8 для приймання промитої окалини, ємність 9 для добавок, коригуючих хімічний склад шихти для брикетів, механізми подання та дозування 10 шихти, які подають її до змішувача 24 примусової дії, який зв'язаний з ємностями II сполучних пиловидних добавок. Змішувач 24 конвеєром 12 з'єднаний з установкою холодного об'ємного вібропресування на базі вібропресу 13, звідки сформовані брикети направляють до контейнерів 14. Спосіб здійснюється наступним чином. Змішувач-перевантажувач 2 заповнюють окалиномасловмісними шламами вторинних відстійників прокатних цехів (надалі "шламів"), потім подають з баку-накоплювача 16 знемаслених стоків підігріту до 60-70 °С воду та перемішують суміш. Шламонасосом 4 з змішувача-перевантажувача 2 до гравітаційного змішувача І подають суміш шламів з водою. Для підготування миючого розчину до змішувача-реактора 5 завантажують у заданому співвідношенні соду кальциновану, рідке скло, емульгатор та воду, перемішують отриманий розчин. Змішування компонентів здійснюють при температурі води 60-70°. Отриманий концентрований (30%) миючий розчин подають у співвідношенні 1:10 у складі промивочного розчину до гравітаційного змішувача 1 і після 2-3 хвилин змішування змішувач І зупиняють та на протязі 8-10 хвилин здійснюють устоювання суміші, після чого відстояну рідку складову суміші (суспензію) жолобом зливають до приймального баку 3. Після першого зливу рідкої складової знов вмикають гравітаційний змішувач І і подають до нього другу порцію миючого розчину у співвідношенні 1:60 до підігрітої до 80°С воді. Після перемішування пульпи, отриманої з миючої речовини та шламу, змішувач 1 зупиняють та на протязі 10 хвилин здійснюють друге устоювання суміші. Після закінчення устоювання рідку складову суміші (суспензію) зливають до приймального баку 3, після чого промиту окалину подають до живильника 6, який подає її до фільтру 7 зневоднення, де промиту окалину зневоднюють. Напівсуху окалину, залишкова вологість якої складає 10-14%, від фільтру 7 направляють до ємності 8 для приймання та накопичування сировини для брикету. За необхідністю коригування хімічного складу брикету шляхом додавання до складу сировини для його виготовлення різних розкислювачів (Мn, Аl, Si, С), їх завантажують до ємності 9, зв'язаної механізмами дозування та подання 10 шихти з змішувачем 24 примусової дії для напівсухих сумішей. Напівсуху окалину з ємності 8 механізмами 10 дозування та подання також направляють до змішувача 24, куди одночасно поступають пиловидні сполучні добавки з ємностей П, наприклад, портландцемент. Підготовану у змішувачі 24 суміш промитої окалини, пиловидних сполучних добавок та, за необхідністю, розкислюючих добавок, конвеєрами 12 подають до установки холодного об'ємного вібропресування на базі вібропресу 13. Формування брикету здійснюють способом об'ємного холодного вібропресування, тобто одночасним впливом на суміш тиском та вібрацією у двох взаємно перпендикулярних площинах. Вібратор, встановлений на майданчику з пуансоном, надає коливальних рухів пуансону у вертикальній площині. Вібратор, встановлений на майданчику під матрицею надає коливальних рухів матриці у горизонтальній площині. У процесі вібрації стрімко знижується в'язкість формуємої суміші. Значно зменшується тертя та зчеплення між частинками у суміші, формуєма суміш перетворюється з жорсткої та малорухомої у рухому тікучу масу, яка швидко заповнює форму. Сформовані на піддонах брикети укладають до контейнерів 14 та направляють до складу готової продукції (на схемі не наведений). Після формування брикети повинні затвердіти на протязі 20-24 годин до досягання опору розчавленню. Утворена внаслідок подвійного промивання та устоювання окалиномасловмісних шламів суспензія, яка складається з води, тонкої фракції окалини та масла, з баку 3 гравітаційного змішувача 1 попадає до ємностей 17, 18, у яких здійснюється послідовне (каскадне) устоювання - перелив розчину за ступенем розподілу. У ході устоювання розчинів у ємностях 17, 18 здійснюється розподіл суспензії на складові. Тонка фракція окалини осаджується та у вигляді знемасленого розчину повертається з баку-накоплювача 16 до змішувачаперевантажувача 2 за допомогою насосу 15, а частинки масла переміщуються до поверхні ємності та періодично подаються до наступної ємності. Поверхневий шар устояної суспензії з ємності-відстійника 18 поступає до вібросита 19, де очищується від сторонніх включень, розмір яких перевищує 0,2 мм. Масло, яке пройшло крізь сито 19 обробляється постійним магнітом магнітного сепаратора 20, за допомогою якого видобуваються феромагнітні частинки, після чого воно подається до фільтра-пресу 21, звідки відчищене від домішків масло насосом 22 подається до ємностей - масло приймачів 23. Використання винаходу забезпечує повертання відходів металургійного виробництва до технологічних процесів у вигляді металургійних брикетів, які використовуються, як добавка до шихти при виробництві чавуну та сталі.