Способ обработки мелкодисперсной кремнийсодержащей пыли газоочистки электротермического производства кремния и кремнистых ферросплавов

 

Изобретение относится к способу утилизации кремнийсодержащих отходов электротермического производства - пыли газоочистки. Способ заключается в том, что обработку мелкодисперсной кремнийсодержащей пыли газоочистки электротермического производства кремния и кремнистых ферросплавов проводят во вращающемся барабане, причем компактирование осуществляют за счет снятия электростатического заряда с частиц путем массообмена материала, контактирующего с электропроводящей поверхностью. Кремнийсодержащую пыль загружают в количестве 50 - 60 % от объема барабана, линейную скорость перемещения материала в барабане поддерживают 0,18 - 0,37 м/с, а обработку ведут в течение 2 - 4 часов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии утилизации кремнийсодержащих отходов электротермического производства, в частности мелкодисперсной пыли газоочистки, и может быть использовано в металлургической, химической, строительной и других отраслях промышленности.

Кремнийсодержащая пыль электротермических производств "пушиста" и ее насыпная плотность составляет 0,18 0,22 г/см³, что существенно затрудняет ее транспортировку и переработку. В настоящее время пыль газоочистки электротермических печей производства кремния, например, Иркутского алюминиевого завода, направляется в шламохранилища, что ухудшает экологическое состояние региона и требует значительных материальных затрат на транспортировку и хранение этих отходов производства.

Известна технология брикетирования кремнистой пыли с использованием связующего: 8 15% силиката натрия, 10 20%-ного порошкообразного карбоната кальция и воды [1] Но и в этой технологии требуется термообработка окатышей при 100^oC.

Известен способ компактирования пылевидной двуокиси кремния увеличением ее насыпной массы путем обработки во вращающемся барабане [2] В результате 20-часовой обработки пыли в барабане с одновременной подачей воды насыпная масса увеличивается с 200 до 600 кг/м³.

Скорость уплотнения пыли зависит от скорости вращения барабана, степени его заполнения и других конструктивных и технологических параметров. Данная технология по максимальному количеству сходных существенных признаков выбрана в качестве прототипа.

Недостатком данной технологии является значительное время обработки материала в барабане, что снижает производительность процесса переработки пылевидных кремнийсодержащих отходов. Кроме того, подача воды в обрабатываемый материал требует его последующей термообработки перед дальнейшим использованием.

Цель изобретения повышение эффективности процесса переработки мелкодисперсной кремнийсодержащей пыли и улучшение реологических свойств получаемого материала.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе обработки мелкодисперсной кремнийсодержащей пыли газоочистки электротермического производства и кремнистых ферросплавов во вращающемся барабане, включающем загрузку, компактирование и выгрузку, компактирование осуществляют за счет снятия электростатического заряда с частиц пыли путем массообмена материала, контактирующего с электропроводящей поверхностью.

При этом кремнийсодержащую пыль загружают в количестве 50 60% от объема барабана, линейную скорость перемещения материала в барабане поддерживают 0,18 0,37 м/с, а обработку пыли в барабане ведут в течение 2 4 ч.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе с частиц пыли отводится электростатический заряд, что и приводит к более высокой эффективности процесса компактирования. Различны количества загружаемой пыли, время обработки и другие технологические параметры. Процесс ведут без подачи воды.

Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.

Кремнейсодержащие пыли газоочистки электротермических производств кремния и кремниевых ферросплавов относятся к группе возгонных пылей, образующихся при испарении в зоне высоких температур и последующей конденсацией возгонов.

Частицы таких пылей имеют размер 0,1 10 мкм и несут на себе одноименный заряд статического электричества, из-за чего взаимно отталкиваются. Поэтому пыль имеет малую насыпную плотность 0,18 0,22 г/см³ и существенно затруднена ее переработка и транспортировка.

В предлагаемой технологии решаются сразу две задачи: снятие с частиц кремний содержащей пыли статического электрического заряда, препятствующего компактированию, и собственно компактирование. Первая задача решается путем массообмена материала, контактирующего с электропроводящей поверхностью вращающегося барабана. При этом заряд отводится от частиц пыли при их контакте с электропроводящей поверхностью, выполненной из материала, обладающего высокой электропроводностью. Отвод заряда происходит за счет его отвода через заземленные электропроводящие части вращающегося барабана и за счет перераспределения заряда при массообмене материала.

Компактирование материала идет за счет образования агломератов электростатически разряженных частиц в виде гранул, полученных в результате обработки во вращающемся барабане, приводящей к изменению реологических свойств пыли (сыпучесть, насыпная плотность и пр.). Именно благодаря предварительной подготовке материала (отвод электростатического заряда) и становится возможным собственно компактирование кремнийсодержащей мелкодисперсной пыли во вращающемся барабане. Причем процесс обработки более эффективен по сравнению с известными технологиями: более короткое время обработки (2 4 ч) при достижении необходимых и достаточных свойств материала (насыпная плотность 650 700 кг/м³).

Способ осуществляется следующим образом.

Через герметично уплотненную загрузочную камеру в горизонтально установленный вращающийся барабан загружают мелкодисперсную (0,1 10,0 мк) пыль газоочистки (с электрофильтров) электротермического производства кремния в количестве 10 м³ (50% от объема барабана).

Насыпная плотность загружаемой пыли 180 200 кг/м³.

Барабан по внутренней поверхности снабжен горизонтальными прямоугольными металлическими полочками. Металлический корпус барабана и металлические полочки заземлены. При вращении барабана материал захватывается винтовой насадкой и поднимается вверх на высоту диаметра барабана, а затем ссыпается вниз и вперед по оси барабана. С каждым оборотом барабана цикл движения материала повторяется. Часть материала соприкасается с заземленной электропроводящей внутренней поверхностью барабана или поверхностью полочек, и частицы отдают заряд. Затем при пересыпании и соударениях частиц (принудительный массообмен) происходят перераспределение оставшегося заряда, вновь снятие заряда в следующем цикле с частиц, соприкасающихся с электропроводящими поверхностями, и перераспределение оставшегося заряда в процессе массообмена. Таким образом, при непрерывном вращении барабана происходит непрерывное снятие электростатического заряда с мелкодисперсных частиц пыли, в результате чего изменяются физико-механические свойства материала. В результате обработки материала во вращающемся барабане увеличивается насыпная плотность пыли, т. е. происходит одновременное компактирование. Проведено экспериментальное опробование предлагаемого способа, подтвердившее промышленную применимость и эффективность.

Результаты экспериментов по обработке технологии приведены в таблице.

По результатам экспериментов выявилось следующее.

После 2 4 ч обработки пыли во вращающемся барабане заряд статического электричества на поверхности частиц уменьшается в 4 8 раз, угол естественного откоса уменьшается в 2 3 раза, сыпучесть увеличивается в 20 - 30 раз, т. е. наблюдается процесс агломерации частиц и закатывание их в процессе обработки.

В результате насыпная плотность пыли увеличивается в 3 4 раза (до 720 кг/м³), материал становится транспортабельным и реализуется возможность использования пыли в различных отраслях промышленности.

Опыты показали, что предлагаемая технология эффективна и применима для переработки кремнийсодержащих пылей газоочистки электротермических производств в промышленном масштабе.

Формула изобретения

1. Способ обработки мелкодисперсной кремнийсодержащей пыли газоочистки электротермического производства кремния и кремнистых ферросплавов во вращающемся барабане, включающий загрузку, компактирование и выгрузку, отличающийся тем, что компактирование осуществляют за счет снятия электростатического заряда с частиц пыли, контактирующих с электропроводящей поверхностью, кремнийсодержащую пыль загружают в количестве 50 60% от объема барабана, а линейную скорость перемещения материала в барабане поддерживают 0,18 0,37 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку кремнийсодержащей пыли ведут в течение 2 4 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1