Способ переработки металлсодержащих шламов из действующего шламонакопителя общей системы оборотного водоснабжения металлургического производства
Владельцы патента RU 2452781:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) (RU)
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для переработки металлсодержащих шламовых отходов из действующего шламонакопителя общей системы оборотного водоснабжения металлургического производства. Способ включает сушку материала до воздушно сухого состояния, его измельчение и фракционное разделение, которое проводят стадийно. Сначала производят рассев металлсодержащего шлама с получением фракции класса с размером частиц более 0,08 мм, представленной кварц-полевошпатовым продуктом с содержанием железа общего менее 5 мас.%, используемым в качестве сырья для строительных материалов. Затем оставшуюся фракцию класса 0-0,08 мм с содержанием железа общего более 50 мас.%, используемую в качестве металлургического сырья, при технологической необходимости, подвергают магнитной сепарации с выделением магнитной фракции с содержанием железа общего более 57 мас.% и немагнитной фракции с содержанием железа общего до 50 мас.%. Обеспечивается получение разнофракционного дисперсного сырья, коммерчески значимого для металлургической промышленности и производства строительных материалов.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для переработки металлсодержащих шламовых отходов.
Известен способ переработки металлсодержащих отходов из систем мокрой очистки технологических пылегазовыбросов, включающий сушку, дробление, разделение на магнитные и немагнитные компоненты, смешение магнитных компонентов и прессование [1]. Способ предполагает использование дополнительных компонентов - гашеной извести и жидкого стекла в качестве связующего. Устройство, реализующее известный способ, содержит систему фильтров, систему загрузки шлама, систему приема шлама, сбора воды и масла, систему подготовки шлама к прессованию.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что известное изобретение предполагает использование шламов текущего выхода. Кроме того, при использовании известного способа немагнитная фракция шлама остается отходом.
Известен также способ переработки металлсодержащих отходов из систем сухой очистки технологических пылегазовыбросов, включающий селективный отбор по фракциям, гравитационное обогащение и магнитную сепарацию [2]. Продукты улавливания из дымовых газов подвергают переработке, и магнитную сепарацию ведут стадийно: на первой стадии - слабомагнитную, на второй - высокоградиентную и на третьей - магнитную сепарацию в бегущем поле. По этому способу сильномагнитную фракцию направляют на металлургическое сырье, слабомагнитную фракцию направляют на гидрометаллургическое извлечение редкоземельных и других ценных элементов, а немагнитную фракцию направляют на сырье для получения строительных материалов.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что способ предполагает использование отходов текущего выхода. Кроме того, при использовании известного способа применяется сложная многостадийная схема магнитной сепарации и связанные с этим высокие капитальные затраты.
Более близким по технической сущности к заявляемому изобретению, принятым за прототип, является способ удаления и переработки металлургических шламов из действующего накопителя, включающий подачу шлама в виде пульпы от металлургического оборудования по напорным трубопроводам в шламоотстойник-накопитель, откачивание, обезвоживание шлама и его подготовку для использования в агломерационной, доменной шихте или отгрузку потребителям [3]. Способ позволяет утилизировать шлам с содержанием железа до 35 мас.% из аглодоменного шламоотстойника и исключить необходимость строительства новых отстойников, снизить себестоимость основной продукции, продлить срок по подготовке второй очереди карты намыва.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что способ предполагает использование неразделенного по фракциям шлама относительно постоянного состава из локальной цеховой оборотной системы с собственными сооружениями по очистке и обработке сточных вод, что сужает направления утилизации шлама в дальнейшем.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание способа переработки металлсодержащих шламов из действующего шламонакопителя общей системы оборотного водоснабжения металлургического производства с получением разнофракционного дисперсного сырья, коммерчески значимого для металлургической промышленности и промышленности строительных материалов.
Технический результат предлагаемого способа достигается тем, что обрабатываемые металлсодержащие шламы влажностью от 20 до 24 мас.% из действующего шламонакопителя общей системы оборотного водоснабжения металлургического производства сначала высушивают до воздушно сухого состояния, окомкованный в процессе сушки материал подвергают измельчению, затем продукт поступает на фракционное разделение по классам крупности.
Сущность способа заключается в том, что фракционное разделение включает рассев материала на сите №008 с получением фракции класса с размером частиц более 0,08 мм, представленной кварц-полевошпатовым продуктом с содержанием железа общего менее 5 мас.%, являющейся готовым сырьем для получения строительных материалов, а фракцию класса 0…0,08 мм с содержанием железа общего более 50 мас.%, являющуюся готовым металлургическим сырьем для использования в агломерационной, доменной шихте, при технологической необходимости подвергают магнитной сепарации с выделением магнитной фракции, представленной в основном магнетитом с содержанием железа общего более 57 мас.%, и немагнитной фракции оставшейся части железосодержащих компонентов с содержанием железа общего до 50 мас.%.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемой формуле изобретения.
Пример конкретного использования. Переработке подвергали шлам, отобранный из карты действующего шламонакопителя общей системы оборотного водоснабжения, с содержанием железа общего 29,45 мас.% и суммарным содержанием других металлов 1,165 мас.%. Шлам высушивали до воздушно сухого состояния, окомкованный при сушке материал подвергали контрольному измельчению, полученный продукт просеивали на сите №008. В фракции класса 0…0,08 мм происходит концентрация железа:
| Компонент | Степень извлечения компонента от его общего содержания в шламе, %: | |
| фракция класса 0…0,08 мм | остаток на сите | |
| железо общее | 92,38 | 7,62 |
| марганец | 60,17 | 39,83 |
| медь | 60,05 | 39,95 |
| кадмий | 48,06 | 51,94 |
| никель | 58,08 | 41,92 |
| свинец | 57,26 | 42,74 |
| цинк | 55,33 | 44,67 |
| хром общий | 79,78 | 20,22 |
Перечистка фракции класса крупности 0…0,08 мм магнитной сепарацией позволила получить в магнитной фракции содержание железа общего 57,78 мас.%. Данный продукт по содержанию железа может являться готовым сырьем для металлургической промышленности. Немагнитная фракция с остаточным содержанием железа общего 48,84 мас.% также соответствует техническим условиям на металлургическое сырье. Значимого перераспределения других металлов между магнитной и немагнитной фракциями не обнаружено.
Положительным является также то, что фракция класса с размером частиц более 0,08 мм с содержанием железа менее 5 мас.%, представленная кварц-полевошпатовым продуктом, соответствует техническим условиям на сырье для строительных материалов.
Процесс прост в аппаратурном оформлении и может быть осуществлен на базе основного производства.
Достоинством заявляемого способа является и то, что переработка шлама обеспечит возможность организации эксплуатации шламонакопителя как промежуточной емкости для хранения твердой фазы шламовых стоков по замкнутой схеме с использованием существующих мощностей.
Источники информации
1. Патент RU №2217510, кл. МКИ7 C22B 1/00,1/243, B03B 9/06, опубл. 27.11.2003 г., БИ №33.
2. Патент RU №2086679, кл. МКИ6 C22B 7/00, опубл. 10.08.1997 г., БИ №22.
3. Патент RU №2139360, кл. МКИ6 C22B 1/00, опубл. 10.10.1999 г, БИ №28.
Способ переработки металлсодержащих шламов из действующего шламонакопителя общей системы оборотного водоснабжения металлургического производства, включающий сушку материала до воздушно-сухого состояния, его измельчение и фракционное разделение, которое проводят стадийно, причем вначале производят рассев металлсодержащего шлама с получением фракции класса с размером частиц более 0,08 мм, представленной кварц-полевошпатовым продуктом с содержанием железа общего менее 5 мас.%, используемым в качестве сырья для строительных материалов, а затем оставшуюся фракцию класса 0-0,08 мм с содержанием железа общего более 50 мас.%, используемую в качестве металлургического сырья, при технологической необходимости, подвергают магнитной сепарации с выделением магнитной фракции с содержанием железа общего более 57 мас.% и немагнитной фракции с содержанием железа общего до 50 мас.%.
