Спосіб переробки пилових відходів метало- і феровиробництва

1. Спосіб переробки пилових відходів металоі феровиробництва, що включає наведення в печі шлакової ванни шляхом переплавляння в електродуговому режимі складу ши хтових матеріалів, який відрізняється тим, що після наведення шлакової ванни в піч додатково подають другий склад шихтови х матеріалів наступного фракційного складу, мас. %: пилова фракція розміром від 0,001 до 3мм до 80 кускова фракція розміром від 3 до 50мм решта. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий склад шихтових матеріалів подають у кількості більшій, ніж кількість першого складу шихтових матеріалів, переважно в співвідношенні 9:1. 3. Спосіб за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що пилову фракцію і кускову фракцію другого C2 2 (19) 1 3 84918 4 феровиробництва з застосуванням як дугових, так ціями. Процес починають наведенням шлакової і електрошлакових те хнологій, широко відомо та ванни шляхом повного розплавлювання порцій успішно застосовується. У відомих способах вирошихтови х матеріалів. Розмір фракції відходів вибництва зазначених сплавів застосовується в осробництва феросиліція знаходиться в межах від 3 новному тільки кускова фракція шлаку і відходів до 20мм. метало- і феровиробництва. Пилові відходи метаОсновними недоліками описаного способу є ло- і феровиробництва та пилова фракція шлаків те, що він не придатний для використання пилової можуть використовуватися у відомих способах фракції шихтови х матеріалів з розміром менш ніж тільки після попереднього брикетування з застосу3мм, що у свою чергу обумовлює нераціональне ванням сполучних матеріалів, таких як цемент, використання вихідної сировини. Для використанкам'яновугільний пек і інші, що у свою чергу утрудня пилової фракції у цьому способі необхідно здійнює і порушує хід печі. У відомих способах здійсснювати попереднє брикетування пилової фракції нюється жорстка регламентація розмірів кусків з застосуванням сполучних матеріалів, що у свою шихтови х матеріалів, оскільки при здійсненні відочергу погіршує хід печі і значно ускладнює техномих технологічних процесів дрібнофракційні мателогічний процес у цілому. ріали порушують проникність шихти та утрудняють Найбільш близьким аналогом винаходу, що вихід газів, що приводить до утруднення здійснензаявляється, є спосіб переробки пилових відходів ня технологічного процесу в цілому. Крім того, у метало- і феровиробництва, описаний у [патенті літературі широко відзначено, що пилова складова України №53306], що включає наведення в печі відходів метало- і феровиробництва або шлаків шлакової ванни шляхом переплавляння в електвиноситься висхідними газовими потоками з печі родуговому режимі першого складу ши хто вих мавідкритого типу, тому можливість їх використання теріалів. Склад шихтови х матеріалів наступний: дуже ускладнена. Слід зазначити, що пилова фрашлак феросиліція, вуглецевміщуючий матеріал, кція розміром від 0,001 до 3мм в об'ємі шлаків і гашене вапно, розкислювач шлаку і відходи деревідходів метало- і феровиробництва, наприклад вини. При цьому шлак феросиліція має фракцію виробництва феросиліція, складає від 25 до 35%, розміром від 3мм, яка відноситься до пилової а після вибірки з загальної маси кускових матеріафракції, і до 10см, що відноситься до кускової лів і того більше. Крім того, протягом невеликого фракції. При здійсненні способу шихтові матеріали часу перебування у відвалах під дією різниці темподають у піч одномоментно, тобто завантажуєтьператур навколишнього середовища і вологи, у ся вся маса зазначених матеріалів відразу. результаті схильності до розкладання деяких маНедоліками описаного способу є те, що у ньорок феросиліція і їх шлаків, частка пилової скламу не використовується пилова фракція шихтових дової перевершує 40% від загального об'єму, приматеріалів з розміром менш ніж 3мм, що у свою чому кількість корольків і пилу феросиліція в чергу обумовлює нераціональне використання пилових відходах виробництва доходить до 45вихідної сировини. Крім того, при одномоментній 48% від загальної їх маси, а таку сировину вже подачі всієї маси шихтових матеріалів здійснити можна застосовувати для промислового виробниповне розплавлювання зазначених матеріалів цтва. На практиці ж такий великий об'єм придатної вкрай проблематично, оскільки зазначений склад для промислового застосування сировини ніяк не шихтови х матеріалів у твердому стані неелектропвикористовується, що приводить до нераціональровідний. Процес протікає тільки при наявності ної витрати вихідної сировини. Крім того, накопистабільного дугового контакту між робочим і подочення пилових відходів метало- і феровиробництвим електродами, тобто плавка відбувається праква, які не підлягають переробці, найчастіше тично цілком у дуговому режимі, при якому мають здійснюється в умовах, які сприяють ускладненню місце значні втрати кремнієвміщуючи х сполук і екологічного стану наколишнього середовища. вуглецевміщуючи х матеріалів відновлювача при Таким чином, стає актуальною проблема створензначних температурах електричної дуги і, отже, ня способу переробки пилових відходів метало- і великій витраті теплової та електричної енергії, що феровиробництва. приводить до економічної недоцільності реалізації Відомі шихтові матеріали, що включають комспособу. поненти з розміром фракції З мм і більше, а також В основу винаходу поставлена задача ствоспособи здійснення різних металургійних процесів рення способу переробки пилових відходів метаіз застосуванням такої шихти. Однак ці рішення не ло- і феровиробництва, у якому завдяки особлипридатні для переробки пилових відходів метало- і востям організації технологічного процесу буде феровиробництва з розміром фракції менш ніж можливим використання пилової фракції шихтових 3мм. матеріалів, що у свою чергу дозволить раціональВідомий спосіб переробки відходів метало- і но використовувати вихідн у сировину, підвищи ти феровиробництва, описаний у [патенті України продуктивність металургійного процесу, а також №66958], що включає наведення в печі шлакової забезпечити економію електроенергії і підвищення ванни шляхом переплавляння шихтових матеріаекономічної доцільності реалізації способу. лів. Зазначений спосіб спрямований на одержання Поставлена задача вирішується тим, що споферосиліція. Шихтові матеріали містять відходи сіб переробки пилових відходів метало- і феровивиробництва феросиліція, вуглецевміщуючий маробництва включає наведення в печі шлакової теріал, а також вапно або вапняк. Плавлення шихванни шляхом переплавляння в електродуговому тових матеріалів здійснюють у бездуговому, елекрежимі першого складу ши хтови х матеріалів, при трошлаковому режимі постійним струмом, причому цьому після наведення шлакової ванни в піч поподачу ши хтови х матеріалів у піч здійснюють пор 5 84918 6 дають другий склад шихтови х матеріалів наступхтових матеріалів, переважно в співвідношенні 9:1. ного фракційного складу: Таке співвідношення обумовлене тим, що основна пилова фракція розміром від 0,001 сировина для одержання феросплаву або одержудо 3мм ваного металевого сплаву входить у другий склад до 80%; кускова фракція розміром від 3 до шихтови х матеріалів, тому для одержання кінцево50мм решта. го продукту в необхідній кількості і необхідної якоУ залежності від цільового продукту перший сті переважно дотримуватися зазначеного співвідсклад шихтови х матеріалів може включати різні ношення першого і другого складів шихтових компоненти. Переважно перший склад шихтових матеріалів. матеріалів включає кускову фракцію відходів меДоцільно здійснювати подачу пилової і кускотало- або феровиробництва розміром від 3 до вої фракцій другого складу шихтових матеріалів 50мм, вапняк флюсовий, сталеву стр ужку або шарами роздільно. Як уже було сказано вище, скрап, або інші металовідходи. Введення флюсопоступово в зоні проплаву накопичуються гази, що вого вапняку здійснюється для утворення шлаку і утворюються в ході процесу плавки, які утримурегулювання його складу. Також введення вапняку ються внизу напіврозплавленим шаром шихтових дозволяє забезпечити десульфацію, тобто видаматеріалів і вагою інших холодних ши хтових мателення сірки з розплаву. При цьому сіра міцно зв'яріалів, що знаходяться зверху. При досягненні зується в сульфід кальцію CaS і переходить у газами в закритій герметично зоні плавлення кришлак, що дозволяє забезпечити підвищення якістичного тиску, потік газу проривається нагору, в них характеристик кінцевого продукту за рахунок основному по електроду, у вигляді свищу. Для ефективного очищення розплаву від шкідливих зниження критичного тиску газів у зоні плавлення і, домішок і неметалічних включень. Введення стаотже, для полегшення виходу газів, здійснюють левої стружки, скрапу або інших металовідходів подачу різних фракцій другого складу ши хтових здійснюється для збільшення електропровідності матеріалів шарами і роздільно. Така реалізація шихтови х матеріалів, що дозволяє значно прискоспособу дозволяє забезпечити можливість засторити процес наведення шлакової ванни, отже, сування пилових відходів метало- і феровиробнизнизити енергоємність металургійного процесу в цтва, оскільки пилова фракція другого складу шихцілому і підвищити його економічну доцільність. тових матеріалів разом з кусковою фракцією Крім того, введення сталевої стружки, скрапу або обвалюється в порожнечі, що утворюються при інших металовідходів дозволяє забезпечити стабівиході потоків газу. При цьому свищі примусово льне горіння електричної дуги при електродуговозакриваються плавильником і, таким чином, здійсму режимі плавки першого складу ши хтови х матенюється повний розплав як кускової фракції, так і ріалів, що також обумовлює велику швидкість пилової фракції другого складу ши хтови х матеріанаведення шлакової ванни. При наведенні шлаколів з мінімальним виносом пилу з газом. вої ванни використовується електродуговий режим Переважною є подача другого складу шихтоплавки, при цьому забезпечується можливість дових матеріалів у піч декількома порціями. Подача в сягнення високої температури в зоні дуг і, отже, піч після наведення шлакової ванни всієї маси можливість швидкого розплаву та одержання ріддругого складу ши хто вих матеріалів одночасно не корухливого металізованого дзеркала шлакової дозволяє здійснити розплавлювання шихтових ванни по всій площі печі, що також забезпечується матеріалів, оскільки шихтові матеріали нагрівапідбором компонентів першого складу ши хтових ються, але не розплавляються, а верхні шари шиматеріалів. хтових матеріалів залишаються холодними. Таким Другий склад шихтових матеріалів переважно чином, у даному випадку необхідні значні витрати включає пилову і кускову фракції відходів метало- і електроенергії і значне збільшення тривалості феровиробництва. Фракційний склад другого процесу плавки, що є економічно недоцільним. складу ши хтови х матеріалів обумовлений можлиПодача другого складу ши хтови х матеріалів порцівостями здійснення металургійного процесу. При ями, а не одномоментно, дозволяє оптимізувати введенні більш ніж 80% пилової фракції розміром процеси плавки і рафінування, а також знижує рівід 0,001 до 3мм відповідно зменшується частка вень критичного тиску газів, що утворюються. кускової фракції, що вводиться, розміром від 3 до Доцільним є подача вапняку в кількості до 1% 50мм, що у свою чергу приводить до того, що при від маси другого складу шихтови х матеріалів певиході газів, які накопичуються в зоні проплаву, ред подачею в піч кускової фракції другого складу при досягненні ними критичного тиску, пилова шихтови х матеріалів. Введення вапняку в зазнафракція частково виноситься висхідними газовими ченій кількості, загалом, спрямовано на зниження потоками, при цьому кількості пилової фракції друтемператури плавлення шихтови х матеріалів, а гого складу шихтови х матеріалів, що залишилася, також на збільшення рідкорухливості шлаку, що недостатньо для одержання розплаву необхідної утворюється. кількості і складу. Використання кускової фракції Доцільною є подача в піч на поверхню розпларозміром більш ніж 50мм є недоцільним, оскільки ву після переплавляння кожної порції другого приводить до збільшення часу розплавлювання складу шихтових матеріалів вапняку в кількості 2другого складу ши хтови х матеріалів, що у свою 3% від маси розплаву. Додавання вапняку в зачергу приводить до підвищення енергоємності значеній кількості дозволяє підвищити ступінь актехнологічного процесу, а, отже, до зниження екотивності шлаку. Таким чином, введення вапняку номічної доцільності здійснення способу. полегшує подальше проведення процесу плавки. Другий склад шихтових матеріалів подають у Крім того, введення вапняку підвищує окисну здакількості більшій, ніж кількість першого складу шитність шлаку, що у свою чергу забезпечує можли 7 84918 8 вість здійснення процесів десульфації одержувазазначеній кількості сприяє рафінуванню розпланого сплаву. ву, тобто очищенню його від непотрібних або шкіДоцільним також є подача в піч на поверхню дливих домішок. Ведення барійвміщуючого модирозплаву після переплавляння кожної порції друфікатора, що вже в малих кількостях сприяє гого складу ши хтови х матеріалів металевої стружкристалізації структурних складових, поліпшує ки в кількості 0,2-0,3% від маси розплаву. Така механічні властивості кінцевого продукту. реалізація способу дозволяє значно прискорити Переважним є здійснення плавки у відкритій протікання металургійного процесу, оскільки метамалооб'ємній печі електрошлакового переплаву з лева стружка має малий електричний опір, що графитизованим тиглем, тобто цілком струмопрозабезпечує можливість здійснення електродугововідним. го режиму плавки, а, отже, забезпечує можливість Спосіб переробки пилових відходів метало- і повного розплаву порції другого складу ши хтових феровиробництва реалізуют наступним чином. матеріалів, що подається. Для реалізації способу застосовують відкриту Переважно, електродуговий і електрошлакомалооб'ємну піч електрошлакового переплаву з вий режими плавки черегують в процесі плавки діаметром графитизованого тигля dвнутр, який дорідругого складу шихтови х матеріалів. Здійснення внює 550мм, глибиною h, яка дорівнює 840мм, у електродугового режиму плавки дозволяє переякий опущений графитизований електрод з діаметворювати електричну енергію в теплову, котра тром d, який дорівнює 150мм. використовується для нагрівання і плавки матеріУ піч завантажують перший склад шихтови х алів, що подаються. Тепло виділяється при прохоматеріалів і наводять у печі шлакову ванну шлядженні електричного струму крізь газовий шар і хом переплавляння в електродуговому режимі шихтові матеріали, що мають високий електричпершого складу шихтови х матеріалів. Після навений опір. Процес характеризується можливістю дення шлакової ванни на дзеркало розплаву подосягнення високих температур в області горіння дають другий склад шихтови х матеріалів наступелектричних дуг, що сприяє швидкому наведенню ного фракційного складу: пилова фракція розміром шлакової ванни, а також швидкому розплавлюванвід 0,001 до 3мм - 80%; кускова фракція розміром ню матеріалів, що подаються. Електродуговий від 3 до 50мм - решта. Розплав другого складу режим плавки використовують короткочасно, оскішихтови х матеріалів йде в зоні перебування нижльки при тривалої роботі в електродуговому ренього кінця електрода печі на умовній границі жимі тепло концентрується в локальній області, шлакової ванни і пилової фракції, що вже досить що приводить до місцевого перегріву розплаву в розігріта теплом шлакової ванни і підживлюється зоні дуги, а це у свою чергу значно перешкоджає струмом, що проходить по шару, який плавиться в можливості підтримки однорідної температури даний момент. Інша ши хта звер ху шару, що прошлакової ванни по всьому об'єму. Неоднорідність плавляється, прогрівається, але не плавиться, при температури шлакової ванни може привести до цьому її електричний опір набагато більше опору розходження умов для протікання різних реакцій у шару, що проплавляється. Поступово протягом шлаковій ванні і негативно вплинути на якість кінвизначеного часу (від 10 до 25 хвилин) у зоні процевого продукту. Крім того, тривалий вплив електплаву накопичуються гази, що утворюються в проричної дуги приводить також до швидкого зносу цесі плавки, які утримуються знизу кільцевого стометалургійного обладнання, що використовується. впа шихтових матеріалів напіврозплавленим Виходячи з вищесказаного, здійснюють черегу(пластилиноподібним) шаром і вагою іншої, холовання електродугового режиму плавки і електродної шихти, що знаходиться вгорі. Після досягненшлакового режиму плавки, тобто матеріали, які ня газами в закритій герметично зоні плавлення подаються в піч на поверхню розплаву після перекритичного тиску потік проривається нагору, в осплавляння чергової порції другого складу шихтоновному вздовж електроду, у вигляді сви щу. Для вих матеріалів переплавляються в електродугозниження критичного тиску газу др угий склад шихвому режимі, а кожна порція другого складу тових матеріалів подають роздільно шарами. Першихтови х матеріалів переплавляється в електровинне засипання другого складу шихтових матерішлаковому режимі. Плавлення в електрошлакоалів здійснюється в три шари, причому верхній вому режимі виключає можливість локального пешар кусковий. Наступні два засипання здійснюрегріву і дозволяє розосередити його по всьому ються в два шари, верхній шар також є кусковим. об'єму розплаву. Також створюються однакові Під кусковий шар другого складу шихтови х матеріумови для протікання різних реакцій і проведення алів подають вапняк у кількості до 5кг. рафінування у всьому об'ємі розплаву, що сприяє При виході газу порожнечі, що утворюються, підвищенню якості кінцевого продукту. заповнюються шихтовими матеріалами, а свищі Переважним є збільшення температури плавзакривають примусово. Процес плавлення кожної ки перед проведенням останнього етапу плавки і порції другого складу здійснюють в електрошлаковведення на цьому етапі рафінувального і модифівому режимі плавки. куючого компонентів. Збільшення температури Далі на дзеркало розплаву подають вапняк і плавки відбувається за рахунок цілеспрямованої металеву стружку, плавку яких здійснюють в елекпідтримки критично максимального рівня струму тродуговому режимі плавки. Далі подають другу для розігріву розплаву перед зливом. У якості рапорцію другого складу шихтови х матеріалів, що фінувального і модифікуючого компонентів викопереплавляються в електрошлаковому режимі ристовують вапняк у кількості 0,7-1% від маси розплавки. Процес повторюють у такий спосіб ще двіплаву і барійвміщуючий модифікатор у кількості чі до наповнення розплавом тигля печі на 9/10 0,3-0,5% від маси розплаву. Введення вапняку в його об'єму. На останній стадії плавлення струм 9 84918 10 спеціально підтримується критично максимальним востям організації технологічного процесу умождля розігріву розплаву перед зливом. На цій стадії ливлює використання пилової фракції шихтових в розплав вводять 1кг барійвміщуючого модифікаматеріалів, що у свою чергу дозволяє раціонально тора і 3-5кг вапняку, у такий спосіб здійснюють використовува ти вихідну сировину, підвищи ти розрідження шлаку. Середня тривалість процесу продуктивність металургійного процесу, а також плавлення - 65-80хв. дозволяє забезпечити економію електроенергії і Таким чином, винахід, що заявляється, предпідвищення економічної доцільності реалізації ставляє собою спосіб переробки пилових відходів способу. метало- і феровиробництва, який завдяки особли Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601