Спосіб комплексної переробки шламів металургійних виробництв

Спосіб комплексної переробки шламів металургійних виробництв , що включає видобування вихідної сировини і відділення з неї некондиційних і негабаритних предметів, здрібнювання її і класифікацію з утворенням двох потоків: один із яких являє собою неметаловмісний продукт, а інший матеріал, що є металовмісним товарним продуктом, який відрізняється тим, що вихідну сировину піддають дезінтеграції, при якій здійснюють відділення часток, що засмічують, після цього очищений продукт направляють на підготовчу гравітаційну класифікацію, при якій злив - цинквмісну сировину - направляють на наступний витяг корисного компонента, а згущений продукт піддають ультразвуковому очищенню та гравітаційній сепа U 2 (19) 1 3 продукції. Як наслідок, лише незначна частина шламів, що пройшли підготовку (зневоднення та огрудкування), використовується при агломерації. Відомий спосіб переробки металовмісних шламів газоочисток доменних печей і кисневих конверторів (Б.И. Бондаренко, В.А. Шаповалов, Н.И. Гармаш. Теория и технология бескоксовой металлургии, К.: Наукова думка, 2003. - С. 359362). Спосіб передбачає термічний вплив на сировину в багатоподових печах, які передбачають поетапний вплив на сировину по мірі її спадного переміщення вниз. Гази, що відходять при протіканні процесу, видаляються з печі. Поетапний вплив на сировину передбачає сушіння і підігрів шламів. Термічний вплив забезпечує реалізацію відновлення оксидів чорних і кольорових металів. Висока температура, що створюється в печі, визначає одержання як - корисного компоненту розплаву заліза, так і кольорових металів - цинку та свинцю у пароподібному стані. Залізо може надходити безпосередньо на металургійний переділ або до складу агломераційної сировини. Пароподібний цинк і свинець уловлюються та конденсуються у вигляді оксидів і надалі також можуть застосовуватися в металургійному виробництві. Недоліком відомого способу є те, що його технологія є фактично термічною переробкою вихідного продукту. Процес, як і будь-який збагачувальний цикл, передбачає поділ вихідного продукту на складові з наступним одержанням відповідних концентратів - товарних продуктів металургійної промисловості. Недоліком відомого способу є те, що збагачувальний процес заснований у своїй основі на термічному впливі на вихідну сировину у повному обсязі з наступним формуванням продуктивних потоків. Одержання концентрату кольорових металів, засноване на вловлюванні газів, що відходять, з наступним конденсуванням пароподібного цинку і свинцю. Така технологія не забезпечує високої ефективності виробництва, тому що при вловлюванні часток важких металів присутній ймовірний викид їх в атмосферу. Відома технологія вимагає значних природоохоронних і екологічних витрат, а також витрат на забезпечення відповідних санітарногігієнічних умов праці. Крім того, відома технологія не передбачає попередньої підготовки вихідної сировини. Якщо вихідна сировина взята зі шламосховищ, то є велика ймовірність її засмічення різного роду органікою, що при термічній обробці приводить до значного засмічення атмосфери регіону токсичними викидами. Крім того, термічна обробка вихідної сировини здійснюється без попереднього формування потоків чорних і кольорових металів, що складаються з окислів. Це призводить до необхідності піддавати термічному впливу увесь обсяг вихідної сировини разом з баластовими та шкідливими складовими, а також спричиняє засмічення заліза з'єднаннями 65855 4 цинку і свинцю, тим самим знижуючи його споживчу якість і фізико-механічні властивості. Наведений процес припускає значні капітальні витрати на створення комплексу технологічного устаткування і, перебуваючи досить енергоємним, визначає великі експлуатаційні витрати на енергоносії і відновлювач. До того ж у процесі переробляється значна частина шламів, що представлена баластовими включеннями (вони не містять заліза), що тягне непродуктивну витрату енергії і одержання великої шлакостворюючої маси. Спосіб екологічно-агресивний так як мають місце значні викиди в атмосферу продуктів горіння. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб збагачення доменних сталеплавильних шламів, що включає добування їх зі шламосховищ, видалення органічних і сторонніх предметів, подачу отриманої сировини на збагачувальну гравітаційну класифікацію, під час якої формують потоки продуктів по крупності та щільності, один з яких містить у собі дрібнодисперсні з'єднання цинку, вуглець у різних формах, а другий - переважно з'єднання заліза в окісній і частково відновленій формі, продуктивна частина залізо місткої сировини очищується за рахунок поверхневого обдирання часток шламової сировини. (Реферат: Відходи металургії і їхня переробка) www.bestreferat.ru/referat-96589.html Особливістю способу є те, що збагачуваний продукт являє собою суміш частин, гранулометричні параметри яких виражено диференційовані. Високодисперсна фракція розмір часток якої становить 15-20 мкм, це в основному частки окислів цинку і його з'єднань. Значно більші частки - це частки вуглецю і залізовмісні частки. Особливістю сировини є те, що дрібнодисперсні цинквмісні частки за рахунок міжмолекулярних зв'язків взаємодіють із великими залізовмісними частками і частками вуглецю засмічуючи їхню поверхню та внутрішні порожнини. Значення міжмолекулярних зв'язків таке, що знижує якісні показники класифікації вихідного продукту за допомогою гідроциклонів, де поділ продуктів відбувається у потоці під впливом сил гравітації і відцентрових сил, що формуються в апараті. Характеристика цих потоків визначає відсутність сил, при яких формування потоку з дрібнодисперсних часток забезпечується тільки для часток, що вільно переміщуються в просторі і які незв'язані з поверхнею великих часток вуглецю або модифікованого заліза. Підсумкові показники процесу говорять про те, що збагачений залізовмісний продукт, а також частки вуглецю остаточно не звільнені від часток, що утримують цинк. Частки оксидів цинку покривають поверхню часток залізовмісної сировини, що визначає низькі показники збагачення, а також імовірність засмічення металургійної сировини з'єднаннями кольорових металів. Недоліком процесу варто вважати те, що поверхневе очищення (обдирання) часток кусків можливе тільки для відносно великих включень, більш дрібні фракції переподрібнюються і губляться у зливі. При наявності внутрішніх порожнин у частках шламів (досить розповсюджена ажурна 5 структура шламових часток) з асоційованими забруднюючими включеннями поверхневе обдирання неефективне. Мають місце втрати залізовмісної сировини за рахунок руйнування тендітної структури великих фракцій шламів. Так само відбувається перездрібнювання і втрата корисних компонентів шламу - вугілля і графіту. Крім того, в наступну металургійну переробку направляються баластові складові сировини. Результат збагачення металургійних шламів за рахунок класифікації у гідроциклонах та поверхневого очищення це: - значні втрати корисних компонентів; - низька якість збагаченого продукту, наявність у кінцевому продукті залишкових шкідливих та баластових компонентів; - велика кількість викидів у навколишнє середовище шкідливих з'єднань, що утримують з'єднання кольорових металів; - необхідність виконання високовитратних природоохоронних заходів; - низька продуктивність устаткування. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу комплексної переробки шламів металургійних виробництв за рахунок комплексного впливу на вихідну сировину гідродинамічних способів класифікації, з наступним застосуванням стосовно до різних одержуваних продуктів відповідних технологічних потоків ультразвукового очищення, магнітної і електричної сепарації, а також термічного впливу на сировину. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в том, що з металургійних шламів одержують комплекс товарних сировинних продуктів для металургійної, хімічної і будівельної промисловості. Це забезпечується високою ефективністю технології збагачення, низькими капітальними витратами і високою продуктивністю устаткування по переробці техногенних родовищ. Спосіб забезпечує високий ступінь видобування корисних компонентів з вихідної сировини з мінімально припустимим ступенем засмічення. Спосіб дозволяє ефективно відпрацьовувати техногенні родовища шламів металургійного виробництва, а також запобігти відводу земель під хвостосховища і поліпшити екологію промислового регіону. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб комплексної переробки шламів металургійних виробництв включає видобування вихідної сировини і відділення з неї некондиційних і негабаритних предметів, здрібнювання її і класифікацію з утворенням двох потоків: один із яких являє собою неметаловмісний продукт, а інший матеріал, що є металовмісний товарний продукт. Відповідно до корисної моделі, вихідну сировину піддають дезінтеграції, при якій здійснюють відділення часток, що засмічують. Після цього очищений продукт направляють на підготовчу гідравлічну класифікацію, при якій злив - цинквмісну сировину - направляють на наступний витяг корисного компонента, а згущений продукт піддають гідравлічному ультразвуковому очищенню та гравітаційній сепарації, у результаті якої утворений злив - цинквмісний концентрат - направляють на 65855 6 наступний витяг корисного компонента. Згущений продукт - залізовмісну сировину - направляють на магнітну сепарацію, при якій розділяють вихідний продукт на магнітний і немагнітний продукти. Немагнітний продукт піддають зневоднюванню і сушінню, після чого подають на електросепарацію. У результаті електросепарації неелектропровідний продукт - кварцвмісні піски направляють на склад, а електропровідний продукт - вугільно-графітовий концентрат - дозбагачують з одержанням вуглецьвмісного товарного продукту. Магнітосприйнятливий продукт, отриманий у результаті магнітної сепарації, збезводнюють і вносять у нього в'язке, наприклад, вапно, а також вносять відновлювач, наприклад, здрібнене вугілля. Отриманий продукт після змішування піддають сушінню з наступним випалом, у результаті якого - здійснюють відновлення окислів заліза і одержують залізовмісний концентрат. При випалі утворені газоподібні продукти конденсують, одержуючи концентрат оксиду цирку. Спосіб збагачення шламів металургійного виробництва ілюструється структурною схемою технологічного процесу. Спосіб реалізується таким чином. Вихідною сировиною є шлами металургійного виробництва 1, які складуються в обводнених шламосховищах і являють собою конгломерат часток широкого гранулометричного складу від 520 мкм до декількох міліметрів. Складування у шламосховищах призводить до того, що шлами в перебігу часу за рахунок гравітаційних і гідродинамічних процесів, а також слабких міжмолекулярних зв'язків ущільнюються, що вимагає попередньої підготовки вихідної сировини для наступної переробки. Попередня підготовка полягає в дезінтеграції 2 сировини, в результаті якої відбувається механічне і гідравлічне розпушення сировини, у результаті чого вона перетворюється в пульпу, що містить незв'язані частки. Після утворення пульпи із заданим співвідношенням твердої і рідкої фаз, що забезпечує її напірне або самопливне транспортування, вихідна сировина надходить на підготовчу гравітаційну класифікацію 3, наприклад, у гідроциклонах, спіральних класифікаторах або дешламаторах. При цій гідравлічній класифікації відбувається інтенсивне відділення мулових фракцій, переробка яких недоцільна через співвідношення внутрішнього об'єму часток і значних поверхневих забруднень. Зливи 4 класифікації 3 є перспективним продуктом, який може використовуватися як досить багата цинквмісна сировина 5, з якої корисний продукт у вигляді окислів і оксидів цинку витягається по специфічних схемах, що застосовуються у хімічній промисловості. Згущений продукт 6 гравітаційної класифікації 3 представляє нормалізовану сировину для наступного технологічного циклу збагачення. Цей цикл за своїм значенням впливу на вихідну сировину є одним з найбільш важливих так як він забезпечує максимально можливе очищення залізовмісних часток від часток з'єднань кольорових металів, наприклад, цинку. 7 Особливістю цього процесу є те, що необхідно очистити поверхню і, каверни залізовмісних часток, розмір яких може досягати декількох міліметрів порівняно від цинквмісних дрібнодисперсних часток, розмір яких досягає сотих часток мікрометра (субмікроскопічні кристалічні утворення). Особливістю цих цинквмісних часток є те, що, завдяки малому розміру, вони схильні до "налипання" на більші поверхні за рахунок сформованих поверхневих зарядів статичної електрики, а також не яскраво виражених міжмолекулярних зв'язків. Ці властивості часток визначають те, що їхнє відділення і поділ можливі при спрямованому механічному впливі, але маленький розмір не дозволяє це зробити ефективно. Дослідження показали, що найбільш результативним є очищення залізовмісних часток за рахунок впливу на їхню поверхню ультразвукових хвиль регламентованої інтенсивності 7, величина якої залежить від параметрів потоку пульпи, її щільності, швидкості переміщення, а також інтенсивності забруднення часток, що утримують корисний компонент. Ультразвукове очищення 7 залізовмісних часток відбувається в потоці пульпи, що рухається по технологічному жолобу. Під впливом спрямованих ультразвукових хвиль поверхня залізовмісних часток інтенсивно очищується. Особливістю ультразвукового очищення є її об'ємний вплив на об'єкт, у результаті чого з поверхні часток, а також їхніх внутрішніх порожнин та каверн видаляються елементи, що засмічують, плівки і включення із субмікрокристалічних з'єднань кольорових металів, які переходять у зважений стан. Крім того, ультразвукові хвилі не дозволяють часткам знову взаємодіяти між собою. Ультразвуковий вплив запобігає руйнуванню та передрібненню корисних залізо містких часток. Злив 8 ультразвукової сепарації-очищення 7 являє собою коштовну з високим ступенем чистоти цинквмісну сировину 9, яка після зневоднювання може піддаватися збагаченню і наступній переробці. Згущений залізовмісний продукт 10 із високим змістом заліза, піддають магнітної сепарації 11, 65855 8 при якій одержують немагнітосприйнятливі 12 і магнітосприйнятливі 13 продукти. Виконані дослідження показали, що немагнітосприйнятливий продукт 12 являє собою піскововугільно-графітову суміш, щільність складових елементів якої і гранулометричний склад є близькими. Тому застосування гравітаційного поділу не дає належного успіху. Стосовно до збагачуваної сировини, високоефективно себе показала електросепарація 13, в результаті якої, після зневоднення 14 і сушіння 15 сировини, з високим ступенем чистоти одержується не електропровідний продукт 16 - в основному кварцові піски 17, а також одержується електропровідний продукт 18 вугільно-графітовий концентрат 19. Кварцові піски 17 можуть бути з успіхом використані в будівельній промисловості, а вугільнографітовий концентрат 19 - у хімічній і електротехнічній промисловості. Манітосприйнятливий продукт 13 - є досить багатим залізним концентратом, але який має у своєму залишкові цинквмісні частки. Для видалення цих часток, що знижують кондицію заліза, залізовмісну сировину піддають агломерації, для чого отриманий після магнітної сепарації продукт збезводнюють 20 і змішують із в'яжучим 21, наприклад, з вапном, а також з відновлювачем 22, наприклад, зі здрібненим вугіллям. Після змішування утворюється кондиційна агломераційна шихта, яку брикетують 23, сушать 24 і обпалюють 25, відновлюючи окислене залізо і випаровуючи 26 при високій температурі з'єднання цинку. У результаті випалу 25 одержують високоякісний залізовмісний концентрат 27, що після охолодження і просівання відправляють на склад для наступного відвантаження на металургійні підприємства. Пароподібний цинк, отриманий при випалі 25 шихти, видаляють по відвідних колекторах у пристрій для конденсації 28, де отримані цинквмісні гранули 29 являють собою високоякісний концентрат для підприємств кольорової металургії і хімічної промисловості. 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 65855 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601