Спосіб переробки сталеплавильного пилу

Спосіб переробки сталеплавильного пилу, що включає його уловлювання в мокрій газоочистці, осадження шламів, зневоднювання, сушіння і брикетування, який відрізняє ться тим, що як осаджувач шламів використовують бентоніт у кількості 0,15 – 0,85 % від маси пилу. Винахід відноситься до чорної металурги і може бути використаний для утилізації здрібнених відходів, зокрема, шламів і пилу. Відомий спосіб переробки сталеплавильного пилу, що включає її уловлювання в мокрій газоочистці, осадження у відстійниках, зневоднювання у вакуум-фільтрах, сушіння в обертових печах з наступним використанням у якості аглодобавок або виробництво з неї окатишів або брикетів і використання в доменному або сталеплавильному виробництві. Для поліпшення обкочування і зміцнення окатишів використовують бентоніт, що подають в обкомковувач. [Вторичные материальные ресурсы чёрной металлургии: Справочник. В 2-х т. Т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос (Образование и использование)./ В.Г. Барышников, A.M. Горелов, Г.И. Папков и др. - М.: Экономика, 1986.-344 с.]. Осадження тонких сталеплавильних шламів протікає повільно, а вода, що надходить в оборот, погано освітлюється, що приводить до необхідності використання великих шламонакопичувачів або ставків-освітлювачів. Використання сталеплавильного пилу і шламів в аглоши хті спрощує й здешевлює процес її переробки, однак використання великих обсягів шламів, що надмірно обгрудковуються, погіршує процеси обкомковування шихти, її газопроникність і спікливість, що приводить до зниження продуктивності агломашин і якості агломерату. Виробництво окатишів зі сталеплавильного пилу і шламів технічно складно і має декілька істотних недоліків. Так, тонко здрібнений сталеплавильний пил вимагає для свого обкатування строгого дотримання технологічної дисципліни, зокрема, стабільного хімічного і фракційного складу, підтримки сталості коливань вологості на рівні ±0,5 %, що забезпечити досить складно. До того ж окатиші не завжди мають достатню міцність. Необхідність сушіння або випалу таких окатишів роблять спосіб надмірно капіталоємним і економічно не виправданим. Міцність брикетів також виявляється недостатньою для ефективного використання в (19) UA (11) 80795 (13) C2 (21) a200703265 (22) 27.03.2007 (24) 25.10.2007 (72) ОЖОГІН ВОЛОДИМИР ВОЛОДИМИРОВИЧ, UA, БЕЗВЕРХИЙ ІВАН В'ЯЧЕСЛАВОВИЧ, UA, ТОМАШ ОЛЕКС АНДР АН АТОЛІЙОВИЧ, U A, РУСЬКИХ ВОЛОДИ МИР ПЕТРОВИЧ, U A, СЕМАКОВА ВІКТОРІЯ БОРИСІВНА, U A, ШАПІРОНІКІТІН ДМИТРО ЄВГЕНОВИЧ, UA, КРИВЕНКО СЕРГІЙ ВІКТОРОВИЧ, UA, ЖЕРЛІЦИНА ОЛЬГА ВІКТОРІВН А, U A, ІС АЄВА ВІКТОРІЯ ВІКТОРІВН А, UA, НІКОШ ІЛЛЯ АН АТОЛІЙОВИЧ, UA, ЧЕРНОВА СВІТЛАН А ГЕННАДІЇВН А, U A (73) ПРИАЗОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA 3 80795 доменному виробництві, що негативно позначається на ході доменної плавки. Крім того, відомий спосіб переробки конвертерного пилу, що включає її мокре уловлювання, зневоднювання, сушіння, виробництво окатишів, їхню металізацію в обертових печах і використання в металізованому виді безпосередньо в доменній печі або в конвертері. [Комплексное использование сырья и отходов. / Б.М. Равич, В.П. Окладников, В.Н. Лыгач, М.А. Менковский. - М.: Химия, 1988.-288 с.] Отриманий металізований напівпродукт має високі металургійні властивості, тому що в процесі металізації зміцнюється, з нього видаляється більшість шкідливих домішок - сірки, цинку і свинцю. Однак такий спосіб надзвичайно складний, надмірно капіталоємний і економічно неефективний. Найбільш близьким до винаходу відомим способом, прототипом, є спосіб переробки сталеплавильного пилу, що включає її уловлювання в мокрої газоочистці, осадження шламів, зневоднювання, сушіння і брикетування. У якості осаджувача шламів використовують розчин поверхнево-активної речовини -поліакриламіду, іноді з добавками вапняного молока. [Утилизация пылей и шламов в чёрной металлургии. / А.И.Толочко, В.И. Славин, Ю.М.Супрун, P.M.Хайрутдинов. - Челябинск: Металлургия, 1990. - 152 с.]. Даний спосіб технічно нескладний і має високу продуктивність. Однак він має ряд істотних недоліків. Зокрема, поліакриламід дорогий і токсичний, а його добавки не сприяють зміцненню брикетів. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб переробки сталеплавильного пилу, у якому за рахунок використання нового матеріалу досягається задовільне осадження сталеплавильних шламів і підвищення міцності брикетів, а також зниження витрат на утилізацію. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки сталеплавильного пилу, що включає її уловлювання в мокрій газоочистці, осадження шламів, зневоднювання, сушіння і брикетування, у якості осаджувача шламів використовують бентоніт у кількості 0,15-0,85 % від маси пилу. Бентоніт відноситься до класу колоїдних глин, що складаються в основному з мінералів групи монтморилоніту Al0,67 Mg0,33[(OH)2Si4 О10]0,33•Na0,33(H2О) 4. При розчиненні у воді він утворює 70-90 % колоїдних часток розміром менш 1,5 мкм, що сприяють прискоренню злипання зважених у воді часток і випаданню їх в осад. У металургії використовується при виробництві окатишів. Для порівняння запропонованого способу з відомими на придатність його використання було виконано дослідження процесів осадження, зневоднювання, сушіння шламу і його брикетування. У якості базової обрана розповсюджена технологія переробки сталеплавильного пилу (по прийнятій термінології перезволожений пил і пил, 4 що знаходиться у виді суспензії у воді, називають шламом). Уловлювання сталеплавильного пилу здійснюють у казані-утилізаторі, скрубері і електрофільтрі. Збирання пилу від зазначеного устаткування роблять гідротранспортом. Шламові води направляють у зумпф із наступною відкачкою насосом у систему відстійників, у яких воду частково освітлюють і направляють в оборот, а шламову пульпу направляють у систему з трьох шламонакопичувачів, що працюють по черзі. Можлива також спрощена схема освітлення води й уловлювання шламів шляхом перекачування шламових вод безпосередньо в шламонакопичувач. Один шламонакопичувач заповнюють, в іншому здійснюють зневоднювання і часткове сушіння, третій знаходиться під очищенням. Витягнутий шлам складують на площадці для досушки до вологості, що забезпечує його змішування з вапном або іншими компонентами для поглинання надлишку вологи. Отриману суміш брикетують на вальцьових пресах; брикети зпрочнюють сушінням до вологості 0,5 %, що попереджає їхнє вибухове р уйнування при наморожуванні на них чавуна при заливанні, і використовують як оборотний продукт у сталеплавильному виробництві. Водний розчин бентоніту доцільно подавати в зумпф, що сприяє більш рівномірному його розподілові в шламовій воді. Основними характеристиками, що визначають ефективність способу переробки сталеплавильних шламів, є швидкість осадження тонких фракцій шламів, що забезпечує пропускну здатність оборотного циклу, і міцність брикетів. Для визначення швидкості осадження шламу шламові води відбирали з зумпфу, додавали розчинений у воді бентоніт у кількості 0; 0,15; 0,3; 0,5; 0,85 і 1,0% до сухої маси суспензій, що утримуються в шламовій воді, і відстоювали в градуйованій скляній трубці. Для нагромадження необхідної кількості шламів для брикетування шламові води відстоювали в ємностях, освітлену воду зливали, а пульпу досушували і змішували з вапном відповідно до плану експерименту в кількості 13,512,5%. Змішаний з вапном шлам витримували до 5 діб до повної гідратації вапна і вирівнювання вологи. Отриману суміш брикетували під тиском 50 МПа, доступним більшості типів пресів. Брикети циліндричної форми діаметром 30 мм і висотою 18 мм виготовляли на гвинтовому механічному пресі. Сушіння брикетів здійснювали в сушильній шафі до вологості 0,5 % при температурі 250 °С, що забезпечує високу продуктивність процесу. s Міцність на скидання у д , %, визначали по виходу фракції +5 мм після багаторазового скидання брикетів з висоти 2 м на сталеву плиту. Кількість скидань прийнята таким, щоб відповідати загальній висоті падіння брикетів у реальному процесі, що складає 40 м, або 20 скидань з висоти 5 80795 6 2 м. Такого іспиту досить для репрезентативної оцінки міцності брикетів. Склад брикетів і результати іспитів представлені в табл. 1 і на фіг., де: а - залежність швидкості освітлення води від добавок бентоніту; б - залежність міцності брикетів на скидання від добавок бентоніту; ---- лінія, що відповідає ударної міцності брикетів прототипу - 62,6%. процесу: швидкість осадження сталеплавильних шламів і освітлення води досить висока і складає 1,25-1,58 см/хв. Міцність брикетів на скидання також максимальна і складає 62,6-64,2 %. При добавках бентоніту в кількості більш 0,85 % має місце деяке поліпшення швидкості осадження сталеплавильних шламів і освітлення води (до 1,60 см/хв.), однак міцність брикетів на скидання поступово зменшується і стає нижче міцності відомих способів, тобто 62,6 %. Таким чином, запропонований спосіб переробки сталеплавильного пилу з Таблиця 1 добавками бентоніту в кількості 0,15-0,6 % дозволяє цілком Склад шихти і міцність на скидання дослідних брикетів вирішити задачу, поставлену перед винаходом. Швидкість осадження сталеплавильних шламів і освітлення води, а також міцність брикетів істотно Номер досліду вище відомих способів. прототип Показник аналог № 1 1 Фактори економії: зниження навантаження на 2 3 4 оборотний цикл, зменшення капітальних вкладень Сталеплавильний шлам, % (сухий) 86,5 86,5 зниження шкідливого впливу на 86,5 86,5 в оборотний цикл, Вапно, % 13,5 13,5 навколишнє 13,5 середовище від 13,5 добавок Поліакриламід, % 0,01 0,01 поліакриламіду, економія -експлуатаційних витрат, підвищення міцності брикетів. Бентоніт, % Вапняне молоко, % - Очікувана -економія Е0 від використання 0,5 0,5 запропонованого способу в порівнянні з відомими Швидкість осадження шламу, см/хв.. 1,24 1,35 1,25 1,38 тільки по факторах заміни поліакриламіду Міцність брикетів на скидання, % 61,4 60,8 62,6 62,1 бентонітом і підвищення міцності брикетів складає: Номер досліду Е0 = 3340,0 • 0,001 - 380,0 • 0,005 + 156,0 • Показник пропонований (0,188 - 0,092) = 19,5 грн,матеріал де 3340,0 - вартість 1 т поліакриламіду, грн/т; 8 9 10 11 12 13 380,0 - вартість 1 т бентоніту, 86,5 грн/т; Сталеплавильний шлам, % (сухий) 86,5 86,5 86,5 86,5 86,5 0,001 - витрата поліакриламіду в розрахунку Вапно, % 13,5 13,35 13,2 13,0 12,65 12,5 на 1 т шламу, т/т; Поліакриламід, % - - витрата бентоніту на 1 т-брикетів,-т/т.; 0,005 Бентоніт, % 0 0,15 0,3 0,5 1,0 156,0 - витрати по переділу 1 0,85 т брикетів, т/т; Вапняне молоко, % 0,188 - втрати брикетів від недостатньої міцності, д. од.,1,29 18,8%; або Швидкість осадження шламу, см/хв.. 1,24 1,25 1,45 1,58 1,60 0,092 - втрати міцних брикетів од., або 9,2%. Міцність брикетів на скидання, % 61,4 62,6 64,2 64,2 62,6 63,3 У табл. 2 описаний вплив уведення бентоніту на швидкість осадження шламів, освітлення води і механічну міцність брикетів. Таблиця 2 Вплив уведення бентоніту на швидкість осадження сталеплавильних шламів, освітлення води і механічну міцність брикетів менш 0,15 Швидкість осадження сталеплавильних шламів і освітлення оборотної води практично не відрізняється від відомих способів, складаючи 1,24-1,25 см/хв. Міцність брикетів на скидання недостатня, тому що не перевищує міцність прототипу, що складає 62,6 %. Добавка бентоніту, % від 0,15 до 0,85 Швидкість осадження сталеплавильних шламів і освітлення води вище відомих способів і складає 1,25-1,58 см/хв. Брикети мають підвищену міцність на скидання, що складає 62,6-64,2 %. З табл. 1, 2 і фіг. видно, що добавка бентоніту в кількості менш 0,15 % практично не поліпшує відомі способи. Добавка бентоніту в кількості 0,150,85 % істотно поліпшує те хнічні показники більш 0,85 Швидкість осадження сталеплавильних шламів і освітлення води збільшується не значно і складає 1,58-1,60 см/хв. Міцність брикетів на скидання зменшується і стає нижче міцності відомих способів, тобто менш 62,6 %. Добавка бентоніту приводить до зниження змісту корисних компонентів у брикетах.