Способ извлечения металлов из замасленной окалины

Изобретение относится к пирометаллургии и может применяться для утилизации мелкодисперсной замасленной окалины. Способ извлечения металлов из замасленной окалины включает восстановительную плавку в реакционном объеме электропечи с углеродистым восстановителем и удаление образующегося металлического сплава из электропечи. При этом перед плавкой замасленную окалину нагревают в трубчатой печи теплом отходящих газов из плавильной электропечи до температуры 600-800°С для сжигания газообразных продуктов пиролиза и образования твердого углеродистого остатка, используемого в качестве дополнительного восстановителя при плавке. Плавку ведут в руднотермическом режиме, сформированном на основе расплава плавикового шпата. Техническим результатом изобретения является создание несложного и недорогого способа и уменьшение расхода восстановителя.

 

Изобретение относится к пирометаллургии, в частности к извлечению металлов из замасленной окалины и может применяться для утилизации мелкодисперсной замасленной окалины в электропечи.

Известно, что нагрев металлической заготовки до температуры прокатки и термической обработки приводит к появлению на ее поверхности окалины. По своим физико-химическим свойствам прокатная окалина, содержащая железо и другие металлы, является техногенным подготовленным сырьем, образовавшимся при окислении легированной стали, и не содержит шлакообразующих нерудных оксидов. Однако незамасленная окалина используется только в качестве добавки при производстве железорудного агломерата, а мелкодисперсная окалина, содержащая свыше 20% масла, относится к IV категории экологической опасности, практически не утилизируется и складируется в отвалах. Например, на Нижнетагильском металлургическом комбинате ежегодно образуется около 50 тыс.т замасленной окалины, а на Челябинском металлургическом комбинате - до 70 тыс.т [1].

Известен способ переработки маслосодержащей прокатной окалины, включающий подачу маслосодержащей окалины, нагрев воздуха и высокотемпературную обработку окалины горячим воздухом до сжигания масла и образования пылегазовой смеси, направляемой на сепарацию для получения сухой обезмасленной окалины, отличающийся тем, что высокотемпературную обработку проводят в расположенных друг над другом кипящих слоях, создаваемых ожижением слоя алунда подаваемым воздухом, при этом в пространстве между кипящими слоями восходящий поток смеси маслосодержащей прокатной окалины и газа внезапно расширяют с одновременным огибанием этим потоком расположенных на его пути преград, а нагрев воздуха прекращают при воспламенении масла [2].

В известном способе обеспечивается возможность получения сухой обезмасленной окалины, пригодной для последующей агломерации.

К недостаткам известного способа относятся техническая сложность его осуществления и необходимость дополнительной операции извлечения металлов из окалины путем агломерации и восстановительной плавки.

Известен способ утилизации мелкой замасленной окалины, в котором замасленную окалину обрабатывают кислотными растворами, после чего удаляют масло из растворов посредством пенной флотации [3].

К недостаткам известного способа относятся техническая сложность его осуществления и необходимость дополнительной операции извлечения металлов из окалины путем агломерации и восстановительной плавки.

Известен способ утилизации отходов листопрокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой, включающий термическую их обработку при температуре выше 80°С в течение более 24 ч, отделение отстоя и его последующую переработку, отличающийся тем, что перед термической обработкой смесь подвергают отстаиванию в течение 50-150 ч с удалением первичного отстоя, а вторичный отстой, полученный после термообработки при температуре 80-98°С в течение 24-50 ч, смешивают с окисью кальция в порошкообразном виде при соотношении масс окиси кальция и отстоя 1: 1.3-1.6, после чего в смесь добавляют первичный отстой в количестве 10-50 мас.% и производят ее агломерацию [4].

В известном способе обеспечивается возможность получения агломерированной прокатной окалины, пригодной для восстановительной плавки в доменной печи.

К недостаткам известного способа относятся: техническая сложность его осуществления, высокий расход оксида кальция, целенаправленно вводимого в агломерируемую окалину, и необходимость дополнительной операции извлечения металлов из окалины путем восстановительной плавки.

Известен способ, принятый за прототип, утилизации замасленной окалины, включающий приготовление из замасленной окалины и различных маслоотходов жидкого доменного топлива и вдувание его в фурмы доменной печи [5].

В прототипе замасленная окалина без предварительного обезмасливания и сушки загружается в реакционный объем доменной печи, где происходит высокотемпературное восстановление оксидов окалины, при этом извлеченные из окалины металлы удаляются из печи в составе доменного чугуна.

К недостаткам прототипа относятся технические сложности и высокие затраты, связанные с восстановлением окалины в доменной печи, невозможность отделения полученного из окалины сплава металлов от доменного чугуна и необходимость использования дополнительного восстановителя (маслоотходов).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание несложного и недорогого способа извлечения металлов из замасленной окалины без предварительного обезмасливания и сушки, с уменьшением расхода восстановителя и отделением полученного сплава.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения металлов из замасленной окалины, включающем восстановительную плавку ее в реакционном объеме электропечи с углеродистым восстановителем и удаление образующегося металлического сплава из электропечи, согласно изобретению, перед плавкой замасленную окалину нагревают в трубчатой печи теплом отходящих газов из плавильной электропечи до температуры 600-800°С для сжигания газообразных продуктов пиролиза и образования твердого углеродистого остатка, используемого в качестве дополнительного восстановителя при плавке, и восстановительную плавку ведут в рудно-термическом режиме, сформированном на основе расплава плавикового шпата.

Предлагаемый способ осуществляется в установке, включающей трубчатую вращающуюся печь и плавильную электропечь с выкатной ванной, футерованной угольными блоками или представляющей водоохлаждаемый металлический кожух. В ванну электропечи загружают плавиковый шпат, расплавляют его в дуговом режиме и в руднотермическом режиме доводят до жидкотекучего состояния.

Подаваемая в трубчатую вращающуюся печь из бункера с помощью специального шнекового питателя-дозатора замасленная окалина, пересыпаясь, продвигается к водоохлаждаемой течке, через которую поступает в ванну электропечи и растворяется в расплаве плавикового шпата. В процессе продвижения по трубчатой печи в противотоке отходящих из электропечи через течку газов, имеющих температуру 900-1000°С, шихта высушивается и нагревается до температуры 600-800°С. При указанной температуре происходит пиролиз углеводородных компонентов масла, газообразные продукты пиролиза сгорают в трубчатой печи, а твердый углеродистый остаток попадает вместе с окалиной в расплав плавикового шпата, где служит дополнительным восстановителем.

Углеродистый восстановитель, плавающий на поверхности расплава, восстанавливает растворенные в расплаве плавикового шпата оксиды железа и других металлов, образующийся металлический сплав опускается на подину, а затем удаляется из печи.

Пример осуществления способа. Переработке в установке трубчатая печь - электропечь подвергалась прокатная окалина следующего химического состава (мас.%): Fe_мет 1-3; FeO 70; Fe₂О₃ 3-5; Cr₂O₃ 1.5-4.0; Al₂О₃ 0.2-0.4; CaO 0.2; MnO 1.5-1.8; SiO₂ 1.0; NiO 0.2; CuO 0.1; MoO-0.1-0.2.

В результате восстановительной плавки был получен металл следующего химического состава (мас.%): Fe 96.5; Si 0.9; Mn 0.21; Cr 0.33; Mo 0.35; Ni 0.45; Cu 0.13; С -1.1.

Таким образом, по предлагаемому способу можно извлекать металлы из замасленной прокатной окалины в электропечи без предварительного обезмасливания и сушки с уменьшением расхода восстановителя.

Источники информации

1. Буланов В.Я., Ваулин Л.В. Использование замасленной окалины. - Металлург, 2002, №1, с.34-36.

2. Патент РФ №2118386 по заявке №97115322.

3. Патент РФ №2080397 по заявке №95103648.

4. Патент РФ №2078441 по заявке №94012893.

5. Курунов И.Ф., Петелин А.Л., Тихонов Д.Н., Ерохин С.Ф. Вдувание комбинированного топлива из маслоотходов и замасленной окалины в доменную печь. - Металлург, 2004, №7, с.33-35. (Прототип).

Способ извлечения металлов из замасленной окалины, включающий восстановительную плавку ее в реакционном объеме электропечи с углеродистым восстановителем и удаление образующегося металлического сплава из электропечи, отличающийся тем, что перед плавкой замасленную окалину нагревают в трубчатой печи теплом отходящих газов из плавильной электропечи до температуры 600-800°С для сжигания газообразных продуктов пиролиза и образования твердого углеродистого остатка, используемого в качестве дополнительного восстановителя при плавке, и восстановительную плавку ведут в рудно-термическом режиме, сформированном на основе расплава плавикового шпата.