Спосіб переробки металургійних шлаків

Спосіб переробки металургійних шлаків, що включає обробку розплаву металургійного шлаку та його охолодження, з подальшим магнітним розділенням одержаних матеріалів, який відрізняється тим, що обробку розплаву металургійного шлаку здійснюють продуванням стисненим кисневмісним газом з інтенсивністю 0,001-10м3/хв·т шлаку. (19) (21) a200813150 (22) 12.11.2008 (24) 10.09.2009 (46) 10.09.2009, Бюл.№ 17, 2009 р. (72) СЕМИКІНА АННА СЕРГІЇВНА, ШАТОХА ВОЛОДИМИР ІВАНОВИЧ, СІТАРАМАН СЕШАДРІ (73) НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ (56) UA 74237 C2, 15.11.2005 UA 75357 С2, 17.04.2006 SU 1106838 A1, 07.08.1984 SU 1330097 A1, 15.08.1987 3 88122 Поставлена задача досягається тим, що в способі видалення заліза з шлаків сталеплавильного виробництва, що включає обробку розплаву металургійного шлаку та його охолодження, з подальшим магнітним розділенням отриманих матеріалів, згідно з винаходом розплав металургійного шлаку продувають стислим кисневмісним газом (наприклад повітрям або киснем), з інтенсивністю 0,001-10 м3/хв-т шлаку. Спосіб здійснюється таким чином: залишають кінцевий рідкий шлак в металургійному агрегаті або металургійній ємності після основної плавки, продувають стислим кисневмісним газом (наприклад повітрям або киснем), з інтенсивністю 0,00110 м3/хв-т шлаку, що забезпечує протікання реакцій окислювання немагнітних залізовмісних сполук до магнетиту, з подальшим вивантаженням, охолоджуванням, дробленням і магнітним розділенням отриманих матеріалів для подальшого використанням залізовмісної частки в металургійному виробництві, а немагнітної частки в будівельній промисловості. Ознаками, загальними для способу, що заявляється, та відомого, який взято у якості прототипу, є обробка розплавленого шлаку, його охолодження шлаку та магнітну сепарацію кінцевого шлаку. Відрізняючими ознаками є проведення технологічної операції, а саме: до окислювання оксиду заліза (переважно у вигляді сполук з FeO) до магнетиту, шляхом продування стислим кисневмісним газом (наприклад повітрям або киснем), з інтенсивністю 0,001-10 м3/хв-т шлаку з подальшим отриманням магнетиту і високоякісного продукту з подальшим використанням магнітної частки обробленого шлаку в металургійній промисловості, та немагнітної частки - в будівельній промисловості. За наявною сукупністю ознак, що заявляється, яка характеризує сутність винаходу, невідома у існуючому рівневі техніки. Тому винахід, який заявляється, відповідає критерію "новизна". Необхідність відрізняючих ознак зумовлена такими обставинами. До окислювання оксиду заліза (переважно у вигляді сполук з FeO) до магнетиту, шляхом продування стислим кисневмісним газом (наприклад повітрям або киснем), з інтенсивністю 0,001 4 10м3/хв-т шлаку, є економічно та екологічно доцільним. Спосіб був випробуваний в лабораторних умовах на експериментальній установці, що наведена на фіг. Установка складається з реакційної трубки з глинозему 1, що заблокована з обох кінців силіконовими пробками 2, всередині якої на підставці-утримувачі з глинозему 3 розміщені платинові тиглі 4; Pt-30 Rh/pt-6 Rh термопари 5 та двох трубочок з глинозему для входу газу 6 та виходу газу 7. Експеримент проводився із застосуванням зразків кінцевого сталеплавильного шлаку заводу їм. Петровського, відібраних після проведення конвертерної плавки (хімічний склад одного із зразків наведено в таб.1). Зразок досліджуваного шлаку (2 г) нагрівали до температури повного розплавлення (1500 °С) в атмосфері аргону в горизонтальній печі опору, що являє собою реакційну трубку з глинозему 1 діаметром 60 мм із стінкою 5 мм, яка була заблокована силіконовими пробками 2 з обох кінців, у платиновому тиглі 4, що містився у підставці-утримувачі з глинозему 3. Температура зразка контролювалася за допомогою Pt-30 Rh/pt6 Rh термопари 5. Після повного розплавлення зразку шлаку аргон замінювали повітрям, яке подавалося протягом тридцяти хвилин з постійною швидкістю 200 мл/хв. в реакційну зону через трубочку з глинозему 6 діаметром 5 мм, вихід газу проводився через трубочку 7. Потім зразок охолоджували шляхом перенесення з гарячої зони печі на повітря. Після необхідного охолодження зразок був проаналізований за допомогою рентгенівського дифрактометра (XRD), Siemens D5000 X-ray Irradiation Apparatus. Аналіз зразка наведений на діаграмі. Параметри використовувані для аналізу: швидкість сканування - 0,5°/мін; крок сканування 0,02°; скануючий кут 20° - 80°, сила струму і напруга відповідно 40 мА і 40 кВ, розпізнавання піків проводилося з використанням програми EVA для Windows 95. З діаграми сканування зразка видно, що серед продуктів окислення присутні магнетит і силікат кальцію, які після дроблення були розділені методом магнітної сепарації на магнітну та немагнітну частини, які можна використовувати, відповідно, в металургійній та будівельній промисловості. Таблиця 1 Хімічний склад, % СаО 50,18 Feобщ 23,79 SiO2 12,35 MgO 5,18 MnO 4,38 Сr2О3 0,2 Аl2О3 0,756 Р2О5 0,939 S 0,212 5 Таким чином, запропонований спосіб вирішує проблему вилучення заліза, що міститься у сталеплавильному шлаці, котрий раніше більшою мірою потрапляв у відвали у вигляді немагнітних компонентів, шляхом удосконалення технологічного процесу переробки сталеплавильного шлаку за рахунок до окислення оксиду заліза (переважно у вигляді сполук з FeO) до магнетиту продуванням кінцевого рідкого шлаку кисневмісним газом: киснем або повітрям, з подальшим вивантаженням та охолодженням, дробленням, розділенням шляхом 88122 6 магнітної сепарації, та отриманням магнетиту і високоякісного продукту з подальшим використанням магнітної частки обробленого шлаку в металургійній промисловості, а немагнітної частки переробленого шлаку в будівельній промисловості. Співставлення технічних результатів способу, що заявляється, у порівнянні з прототипом наведено у таблиці 2. З таблиці видно, що запропонований спосіб забезпечує ефективне видалення залізовмісних компонентів з металургійного шлаку. Враховуючи щорічний обсяг сталеплавильного шлаку, що утворюється на підприємствах України можна зробити висновок, що використання запропонованого способу дозволить щорічно зберегти у виробничому циклі щонайменше до 1 млн. т. заліза лише у формі оксидів та до 2 млн. т. вапна, що відповідає близько 5 млн. т. залізної руди середнього сорту та 4 млн. т вапняку, що належать до невідновних природних ресурсів. Отже можна зробити висновок про те, що отриманий технічний результат має більш високий рівень у порівнянні із прототипом. Таблиця 2 Прототип Патент Р.Ф. №2096486 СІ, С21 С 5/06, С 21 В 3/06,20.11.1997 Вміст заліза у шлаці, % 17,7 Ефективність переведення оксидів заліза з немаг- Часткове відновлення до заліза нітної форми в магнітну, % металевого Використання допоміжних матеріалів: Вуглець 19-32% від маси розплаву Оксид алюмінію 5-10% від маси розплаву Вихідні дані Кисневмісній газ ( повітря) 0 Побічний ефект Утворення газу СО, СО2 Винахід, що заявляється, базується на теоретичних розрахунках та експериментальних даних, які можуть бути багаторазово виконані, у тому числі за промислових умов. Таким чином, він відповідає критерію "промислова застосовність". Оскільки винахід, що заявляється має комерційну цінність, доцільним є його патентування в Спосіб, що заявляється 10-40 90-98 0 0 0,001-10 мЗ/хв-т шлаку Екологічно чистий спосіб країнах близького і далекого зарубіжжя, в першу чергу в Російській Федерації. В порядку ст.37 Закону України "Про охорону прав на винахід" заявник повідомляє Відомство про вищезазначене і просить надати відповідне рішення. 7 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 88122 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601