Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла



Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла
Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла
Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла

 


Владельцы патента RU 2494157:

Общество с ограниченной ответственностью "Легкие металлы" (RU)

Изобретение относится к области рециклинга цветных металлов (например, алюминия и его сплавов, магния, цинка). Устройство включает раму со сжимающей шлак головкой, изложницу для сбора отжатого из шлака металла, установленную на ней шлаковницу, патрубок для подключения вакуума к изложнице через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке изложницы, и уплотнение, размещенное в зазоре между шлаковницей и изложницей. Причем сжимающая шлак головка выполнена оребренной по внешней поверхности, а шлаковница выполнена в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и/или открытыми порами. Между сжимающей шлак головкой и шлаковницей может быть размещено уплотнение. Шлаковница может быть выполнена с одним или несколькими ребрами на внутренней поверхности, обращенной к шлаку. Головка может быть выполнена полой с двумя или более патрубками с воздушным охлаждением. Шлаковница и/или головка могут быть снабжены вибратором. Устройство может содержать один или несколько магнитогидродинамических (МГД) насосов для движения металла к одному или нескольким дренажным отверстиям и/или открытым порам в донной части шлаковницы. Изобретение увеличивает извлечение цветного металла из шлака. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области рециклинга цветных металлов, преимущественно алюминия, его сплавов, магния, цинка из горячего шлака, снимаемого из плавильных печей, миксеров, и других тепловых агрегатов.

Известны устройства для сжатия горячего шлака цветного металла, преимущественно алюминиевого, его сплавов, магниевого, цинкового шлака, включающие раму со сжимающей шлак головкой с оребренными или неоребренными поверхностями и шлаковницу, не немеющую, или имеющую оребрение поверхностей, а также имеющую в донной части одно или несколько сквозных дренажных отверстий [1-20].

Известно устройство для сжатия горячего шлака цветного металла, преимущественно алюминиевого, его сплавов, магниевого, цинкового шлака, включающее раму со сжимающей шлак оребренной по внешней поверхности головкой полусферической или удлиненной полусферической формы; шлаковницу, имеющую в донной части одно или несколько сквозных дренажных отверстий, причем шлаковница ставится сверху на изложницу, в которую собирается отжатый из шлака металл [21].

Полусферическая или удлиненная полусферическая головка пресса сопрягается с шлаковпицей, причем, при сжатии шлака образуются внешние слои металла, кристаллизующиеся у поверхностей головки и шлаковницы, и внутренний слой из оксида металла, который находится между слоями металла [21].

Оребрение головки пресса и шлаковницы обеспечивают более высокое удельное давление на шлак и «прорезание» шлака с образованием канавок, которые облегчают разламывание и доизвлечение металла в дальнейшем из остывшего спрессованного шлака («жмыха») [21].

Головка является полой и имеет принудительное воздушное или жидкостное охлаждение, которое ускоряет время цикла охлаждения шлака и уменьшает потери от окисления металла [21].

Недостатком вышеуказанных устройств является то, что количество металла выжатого из горячего шлака, так называемое внутрицеховое извлечение металла, как правило, составляет относительно меньшую величину (от 3 до 20%), чем количество металла, остающееся в шлаке после его застывания (от 40 до 55%). Дальнейшее доизвлечение металла из остывшего шлака, как правило, сопровождается его дополнительной механической и/или термической обработкой (плавлением), что приводит к дополнительным потерям металла.

Задачей изобретения является увеличение извлечения цветного металла из шлака в совокупности с капсулировапием оксидов внутри металлизированной внешней поверхности шлака, нарезкой канавок на поверхности шлака для облегчения разламывания охлажденного шлака жмыха при последующей переработке.

Технический результат достигается в устройстве для сжатия горячего шлака цветного металла, которое включает раму со сжимающей шлак головкой, изложницу для сбора отжатого из шлака металла и установленную на ней шлаковницу, патрубок для подключения вакуума к изложнице через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке изложницы, и уплотнение, размещенное в зазоре между шлаковницей и изложницей, при этом сжимающая шлак головка выполнена оребренной по внешней поверхности, а шлаковнина выполнена в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и/или открытыми порами.

Устройство может содержать уплотнение между сжимающей шлак головкой и шлаковницей. Шлаковница может быть выполнена с одним или несколькими ребрами на внутренней поверхности, обращенной к шлаку. Головка может быть выполнена полой с двумя или более патрубками с воздушным охлаждением. Устройство может содержать вибратор шлаковницы и/или головки, а также один или несколько магнито-гидродинамических (МГД) насосов для движения металла к одному или нескольким дренажным отверстиям и/или открытым порам в донной части шлаковницы.

Вакуум способствует выходу жидкого металла из пор горячего шлака и дренированию через сквозные отверстия в донной части шлаковницы, т.е. увеличивает извлечение металла из горячего шлака. Вакуум также способствует течению жидкого металла в слое вблизи домной поверхности шлаковницы, ускоряет тепло-массоперснос, охлаждение металла в шлаке, уменьшает окисление металла, способствует увеличению извлечения металла из шлака.

Полусферическая или удлиненная полусферическая головка пресса сопрягается с шлаковницей, причем, при сжатии шлака образуются внешние слои металла, кристаллизующиеся в первую очередь у поверхностей головки и шлаковницы, и внутренний слой из оксида металла, который капсулируется между слоями металла.

Сжимающая горячий шлак головка из стали отбирает тепловую энергию из шлака за счет эффектов теплопроводности и теплоемкости, уменьшает доступ кислорода воздуха к горячему металлу в шлаке, уменьшает его окисление и возможные термитные реакции.

Оребрение головки пресса и шлаковницы обеспечивает увеличение площади соприкосновения со шлаком, увеличивает теплопередачу энергии от шлака к головке, шлаковнице, тем самым способствуя скорейшему охлаждению шлака и уменьшению окисления металла в шлаке.

Оребрение головки пресса и шлаковницы обеспечивает высокое удельное давление на шлак и «прорезание» шлака с образованием канавок, которые облегчают разламывание и доизвлечение металла в дальнейшем из остывшего спрессованного шлака («жмыха»).

При сжатии горячего шлака, как правило, с высоким содержанием металла более 50%, мелкие частицы металла коагулируются в более крупные части и образуется металлизация и уплотнение внешних поверхностей шлака. При этом происходит естественное уплотнение зазора между сжимающей головкой и шаковнипей, и вакуум через сквозное отверстие в изложнице и дренажное отверстие в донной части шлаковницы, при наличии уплотнения между изложницей и шлаковницей, способствует усилению дренажа жидкого металла из горячего шлака. Однако, в случае малого содержания металла в шлаке, менее 50%, металлизация и уплотнение внешних поверхностей шлака может быть недостаточно эффективным. В таком случае применяется дополнительное уплотнение между сжимающей шлак головкой и шлаковницей.

Головка является полой с воздушным охлаждением, которое ускоряет время цикла охлаждения шлака и уменьшает потери от окисления металла. Стенки изложницы предпочтительно выполнены из легированной стали или чугуна.

Сущность изобретения поясняется на следующих фигурах:

Фиг.1 - Общий вид устройства для сжатия горячего шлака цветного металла.

Фиг.2 - Вид с частичным разрезом устройства для сжатия горячего шлака цветного металла.

Фиг.3 - Вид сжатого горячего шлака цветного металла.

Головка 1 со штоком 2 для прессования горячего шлака, снятого с поверхности расплава печи/миксера и загруженного в шлаковнину 3, имеет уплотнение 4 между головкой 1 и шлаковницей 3. Шлаковница 3 имеет в донной части сквозное отверстие 5 для дренажа отжатого металла в нижнюю изложницу 6. Дренируемый металл собирается в виде слитка в дренажной емкости изложницы 6. Между шлаковницей 3 и изложницей 6 имеется уплотнение Вив стенке шлаковницы 6 имеется сквозное отверстие с патрубком и соединением 9 для подключения вакуума. Устройство включает раму 7 и силовой привод 11, движущий головку 1. Головка 1 не имеет или имеет оребрение 12. Шлаковница 3 не имеет или имеет оребрение 13. Головка 1 не имеет или имеет сквозные патрубки 14 для принудительного воздушного охлаждения головки 1.

В сравнении с прототипом, при всех прочих равных условиях, вакуум и/или вибратор головки и/или шлаковницы, и/или МГД насос способствуют увеличению извлечения металла из шлака.

Па Фиг.3 показан пример «жмыха» после сжатия горячего шлака, как правило, с высоким содержанием металла более 50%, когда мелкие частицы металла коагулируются в более крупные части и образуется металлизация и уплотнение внешних поверхностей шлака. При этом происходит естественное уплотнение зазора между сжимающей головкой и шаковницей, что способствует эффективности применения вакуума через сквозное отверстие в изложнице и дренажное отверстие в донной части шлаковницы, при наличии уплотнения между изложницей и шлаковницей, и способствует усилению дренажа жидкого металла из горячего шлака.

Таким образом, результатом изобретения является увеличение извлечения цветного металла из шлака в совокупности с капсулированием оксидов внутри металлизированной поверхности шлака, нарезкой канавок на поверхности шлака для облегчения разламывания охлажденного шлака при последующей переработке.

Литература

1. Patent US 201817, October 1878, Rees.

2. Patent US 563769, July 1896, Howard.

3. Patent US 2278135, August 1942, Osborn.

4. Patent US 3198505, August 1965, Amdur et al.

5. Patent US 3517918, June 1970, Cenkner.

6. Patent US 3999980, December 1976, Montagna.

7. Patent US 4003559, January 1977, Kuwano et al.

8. Patent US 4057232, November 1977, Ross et al.

9. Patent US 4386956, June 1983, Roth D.

10. Patent US 4527779, July 1985, Roth D.

11. Patent US 4565572, January 1986 van Linden at al.

12. Patent US 4575056, March 1986, Jilliard et al.

13. Patent US 4637591, January 1987, McMahon et al.

14. Patent US 4772320, September 1988, van Linden et al.

15. Patent US 5788918, August 4, 1998, Bramley.

16. Patent US 5882580, March 16, 1999, Pawnall.

17. Patent US 5906790, May 1999, Bramley.

18. Patent US 5980817, November 9, 1999, Pawnall.

19. Patent US 6063330, May 2000, Bramley.

20. Patent US 5669657, September 1997, Roth D

21. Patent US 5397104, March 1995. Roth D.

1. Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла, включающее раму со сжимающей шлак головкой, изложницу для сбора отжатого из шлака металла и установленную на ней шлаковницу, отличающееся тем, что оно содержит патрубок для подключения вакуума к изложнице через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке изложницы, уплотнение, размещенное в зазоре между шлаковницей и изложницей, при этом сжимающая шлак головка выполнена оребренной по внешней поверхности, а шлаковница выполнена в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и/или открытыми порами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит уплотнение между сжимающей шлак головкой и шлаковницей.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что шлаковница выполнена с одним или несколькими ребрами на внутренней поверхности, обращенной к шлаку.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что головка выполнена полой с двумя или более патрубками с воздушным охлаждением.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит вибратор шлаковницы и/или головки.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит один или несколько магнитогидродинамических (МГД) насосов для движения металла к одному или нескольким дренажным отверстиям и/или открытым порам в донной части шлаковницы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу переработки алюмосодержащих шлаков и получению сплавов на основе алюминия электролизом расплавов.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке вторичных алюминиевых отходов, и может быть использовано для подготовки шлаков, образующихся при производстве алюминия из ломов и отходов для дальнейшей переработки и применения.
Изобретение относится к извлечению цветных металлов, в частности меди, никеля и кобальта, из металлургических отходов, содержащих эти цветные металлы в степени окисления, большей или равной нулю.
Изобретение относится к металлургической и строительной отраслям промышленности и может быть использовано при переработке распадающегося металлургического шлака, а именно для извлечения из него металлической составляющей, препятствующей его использованию в качестве сырьевого компонента при производстве строительных материалов.

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с твердым шлакоудалением, в том числе при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с жидким шлакоудалением, особенно при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения ферромарганца со сверхнизким содержанием фосфора и углерода, содержащего 0,1% вес. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке алюмосодержащих шлаков, а также к получению сплавов на основе алюминия электролизом расплавов.

Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке металлургических отходов доменного и мартеновского шлаков. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отходов глиноземного производства - красных шламов, и может быть использовано при производстве ферросплавов.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способу извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов. Способ включает химико-термическую обработку шлаков, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы. Обработку ведут в смеси со стальной низкоуглеродистой стружкой, полученной после токарной обработки, и хлористым аммонием или хлоридами щелочных металлов или их смесью при температуре 1050-1100°C для образования газообразных хлоридов никеля и кобальта и проведения обменной реакции. В результате реакции никель и кобальт из газовой фазы осаждаются, диффундируют вглубь и легируют низкоуглеродистую стальную стружку, которую затем переплавляют в индукционных печах с получением сплава, содержащего 0,9-1,7% никеля и 0,3-0,8% кобальта, остальное - железо. В результате получают сплав, содержание серы в котором не превышает ее содержание в исходном металле низкоуглеродистой стальной стружки. Техническим результатом является упрощение процесса извлечения никеля и кобальта из бедных отвальных шлаков. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использовано при утилизации шлаков ферросплавного производства. В способе дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, причем фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата. Изобретение позволяет получать 4,42% по выходу концентрата металлофазы с содержанием Ti 34,4% и Fe 46,4%, что по всем компонентам удовлетворяет ГОСТу на порошок ферротитана марки ФТи35с5. 1 табл, 1 ил.
Изобретение относится к металлургии. Способ переработки отвального конверторного шлака производства никеля включает дробление указанного шлака в шаровой мельнице и просеивание его через сито с размером ячейки 1 мм. В результате металлообработки заготовок из стали 20 получают стальную стружку толщиной до 1 мм, окунают ее на 1-2 минуты в ванну с разбавленной соляной кислотой, промывают, сушат до полного удаления влаги, смешивают 10-20 мас.% стружки с 80-90 мас.% просеянного отвального конверторного шлака и добавляют сверх 100 мас.% 2-5 мас.% хлористого аммония. Затем полученную смесь упаковывают в контейнер из жаростойкой стали с плавким затвором, нагревают контейнер со смесью до температуры 1050-1100°С, проводят выдержку при этой температуре в течение 4-6 часов, охлаждают, разбирают контейнер, отделяют стружку магнитной сепарацией, очищают ее грохочением, брикетируют, переплавляют в электродуговой печи и разливают в слитки-полуфабрикаты. Полученные слитки-полуфабрикаты могут быть использованы для производства сталей 20ХН2М и 20Н2М. Обеспечивается извлечение никеля из отвального конверторного шлака производства никеля. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области извлечения чистого пентаоксида ванадия из шлака, полученного при его производстве. В данном способе берут предварительно измельченный ванадийсодержащий шлак, сплавляют его с едким натром с получением метаванадата натрия. Затем проводят выщелачивание водой с последующим отделением раствора от твердой фазы. В полученный раствор добавляют неорганическую кислоту для достижения значения рН≤4 и вводят сорбент, в качестве которого используют порошкообразный уголь, модифицированный катионоактивными азотсодержащими поверхностно-активными веществами (ПАВ). После проведения процесса сорбции отработанный сорбент отделяют от жидкой фазы, сушат и обжигают при температуре 600-640°С с получением чистого пентаоксида ванадия. В качестве катионоактивных азотсодержащих поверхностно-активных веществ берут, например, лаурилдиметилбензиламмоний хлорид, цитилпиридиний хлористый, полигескаметиленгуанидин гидрохлорид. Технический результат - расширение сырьевой базы для получения пентаоксида ванадия, обеспечение высокого выхода и высокой степени чистоты пентаоксида ванадия. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к способу извлечения металлов, в частности редкоземельных металлов и марганца, из силикатных шлаков. Способ включает измельчение шлака и выщелачивание. Для предотвращения образования нефильтруемых пульп, обусловленных гелеобразованием кремнекислоты, шлак предварительно смешивают с концентрированной кислотой (азотной или соляной), взятой в количествах, необходимых для нейтрализации шлака, пульпу выдерживают в течение 1-2 часов. При этом происходит выщелачивание ценных элементов, а образующаяся кремниевая кислота коагулирует, образуя крупные агломераты. После этого массу дополнительно измельчают и выщелачивают водой. На этой стадии в раствор вымываются все соли, а гели не образуются. Далее раствор отделяют фильтрацией или центрифугированием и перерабатывают известными гидрометаллургическими методами, а твердый силикатный продукт направляют в отвал. Техническим результатом является устранение энергоемкого процесса выпарки при кислотном вскрытии силикатов. 4 пр.

Изобретение относится к металлургии. Cпособ получения слитков на основе оксинитридов титана состава TiN0,35-0,7O0,4-0,6 включает сжигание титансодержащей шихты в реакторе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в атмосфере азота под давлением 40-150 атм. В качестве титансодержащей шихты используют отход титанового производства в виде измельченного шлака огневого реза титана и его сплавов фракции минус 0,5 мм, содержащего титан, азот, кислород и механические примеси окислов титана. При использовании шлака огневого реза титана и его сплавов, содержащего более 5 вес.% механических примесей окислов титана, в шихту дополнительно вводят стружку титана или его сплавов или порошок титана в количестве 0,5-1 долей по отношению к избыточному количеству механических примесей окислов титана в шихте. Обеспечивается получение гомогенных качественных слитков на основе оксинитридов титана. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к способу переработки алюминиевых шлаков. Способ включает переработку алюминиевых шлаков в электрошлаковой печи, содержащей тигель с донным электродом - катодом и верхним электродом - анодом. В тигель электрошлаковой печи загружают криолит (Na3AlF6) и окись алюминия (Al2O3) и расплавляют, затем в полученный жидкий расплав электролита загружают порционно дробленый алюминиевый шлак - механическую смесь Al2O3 и металлического алюминия - и криолит с последующим их расплавлением и растворением в электролите, при этом плавление и растворение алюминиевого шлака происходит при температуре 1100-2000°С. Выделение жидкого металла алюминия происходит в районе донного электрода - катода, а выделение жидкого вторичного шлака в виде смеси криолита с окисью алюминия - в районе анода, после этого алюминий и вторичный шлак выгружают. Обеспечивается почти полное разделение металлической фракции и оксидной фракции алюминиевого шлака, извлечение алюминия до 99%. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака на титано-алюминиевый сплав. Способ включает приготовление шихты смешением титансодержащего шлака с алюминием и кальцийсодержащим материалом, в качестве которого используют фторид кальция и кальций, или фторид кальция и оксид кальция, или фторид кальция и смесь кальция и оксида кальция, при поддержании в шихте соотношения диоксид титана:порошок алюминия:кальций и/или оксид кальция:фторид кальция по массе 1:(0,58-1,62):(0,28-1,1):(0,09-0,32), восстановительную плавку шихты при температуре 1450-1750°С и отделение сплава от шлака. Изобретение позволяет повысить качество сплава и извлечение титана в сплав, а также улучшить процесс разделения сплава от шлака. 2 з.п. ф-лы, 2 пр., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии. Способ извлечения металлов из шлаков, содержащих частицы из стали или железа, с зернистостью до 150 мм включает сухое измельчение шлака, дезагломерацию, классификацию и сортировку с формированием металлической фракции и, по крайней мере, одной силикатной фракции. Измельчение и дезагломерацию производят в истирающей мельнице с бегунной дорожкой и перекатывающимися по измельчаемому слою мелющими валками. Шлак, содержащий частицы железа, предварительно подвергают восстановительной обработке и подают на измельчение в виде модифицированного шлака, содержащего железо. Измельчение и дезагломерацию проводят с учетом вида шлака, содержания металла в шлаке, степени сращения и требуемой степени чистоты металлической и силикатной фракций и размера частиц этих фракций при рабочем давлении на поверхности чаши бегунов, спроецированной относительно вертикальной поверхности среднего диаметра мелющего валка в диапазоне от 150 до 4500 кН/м2, и при сохранении формы металлических частиц. Обеспечивается износостойкое и энергоэффективное измельчение шлаков, а также их эффективная дезагломерация. 20 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к утилизации металлосодержащих отходов с содержанием железа 15% и более, таких как шлаки медного и никелевого производства, шламы флотации медной руды и подобные материалы, и может быть использовано при производстве строительных материалов и извлечении металла. Железосодержащие отходы измельчают до частиц размером 1-2 мм, смешивают с углеродистым восстановителем и подвергают восстановительному обжигу при температуре 0,6-0,8 температуры плавления самой тугоплавкой оксидной фазы материала. Заключительный этап восстановительного обжига производят при температуре, не меньшей температуры плавления наименее тугоплавкого оксидного компонента. Полученную смесь охлаждают путем термического удара со скоростью, не меньшей критической скорости охлаждения данного компонента, измельчают до частиц размером до 1 мм и разделяют путем сепарации на металлический и оксидный компоненты. Изобретение обеспечивает комплексную переработку отходов и увеличение извлечения металлического компонента 1 з.п. ф-лы, 4 табл.
Наверх