Способ переработки шламов металлургического производства

Изобретение относится к области промышленной экологии, а именно к технологиям переработки и рециклинга железосодержащих шламовых отходов, содержащих повышенные концентрации тяжелых металлов (цинк, свинец и др.), металлургического и других производств с использованием высокоинтенсивных кавитационных воздействий с получением коммерчески рентабельных продуктов. Способ переработки железосодержащих шламовых отходов металлургических и других производств включает обработку пульпы шлама в акустическом поле. Обработку проводят в ультразвуковом поле, создаваемом с использованием пьезокерамического генератора мощностью не менее 800 Вт, при объемной плотности вводимой энергии в пределах от 180 Дж/см3 до 200 Дж/см3, гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии более 1,0 атм и температуре более 25°C. Технический результат - повышение эффективности и рентабельности переработки шламовых отходов промышленных производств. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области промышленной экологии, а именно к технологиям переработки и рециклинга железосодержащих шламовых отходов, содержащих повышенные концентрации тяжелых металлов (цинк, свинец и др.), металлургического и других производств гидрометаллургическим методом с использованием высокоинтенсивных кавитационных воздействий с получением коммерчески рентабельных продуктов.

Интерес к выбранной тематике исследования вызван отсутствием в настоящее время на рынке эффективных промышленных технологий по переработке шламовых и зольных отходов электрометаллургического и доменного производства. По предварительным данным на территории Российской Федерации накоплено около 2 млрд тонн отвалов, и с каждым годом их количество увеличивается на десятки млн тонн. При существующих условиях складирования отходов в золошламохранилищах наблюдается постоянное увеличение давления на экологию прилегающих территорий.

Из области техники известны методы переработки шламов металлургических производств.

Авторы патента RU 2091341 разработали технологическую линию процесса переработки цинксодержащего сырья пирометаллургическим методом, позволяющую реализовать безотходную схему переработки повышенной эффективности. В технологии используется добавка в виде кремнеземсодержащих и щелочносодержащих компонент определенного количества, а технологическая линия включает участок подготовки сырья и печь с системой удаления жидкого шлака.

Исследователи из Уральского отделения Российской Академии Наук предлагают усовершенствование пирометаллургической переработки цинксодержащих шламов аглодоменного производства (RU 2280087). Преимуществом технологии является получение на выходе металлического цинка и железа, а также увеличение скорости процесса. Технический результат достигается путем использования вращающейся с определенной скоростью, а также находящейся под оптимальным углом трубчатой печи.

К недостаткам пирометаллургического способа переработки цинксодержащих отходов следует отнести следующее: повторное образование настылей в термических печах при возгоне цинка, большие капитальные затраты на энергоносители, необходимые для проведения пирометаллургического процесса. При высоких технологических температурах возрастает производительность процесса, однако он становится экологически вредным.

Эти недостатки могут быть разрешены путем использования гидрометаллургической обработки отходов.

Авторы патентов RU 2265068 и RU 2339708 предлагают использовать процесс гидрометаллургической обработки металлсодержащего сырья разбавленной кислотой в присутствии ионов Fe3+ с использованием активного кислорода для повышения окислительного потенциала и ультразвука для интенсификации процесса. Данные патенты отличаются природой обрабатываемого материала и значениями оптимальных параметров обработки. Данная разработка позволяет эффективно извлекать полезные металлы только из сульфидных руд, что, конечно же, ограничивает применение этого метода.

Наиболее близким к предлагаемому в данной НИР способом переработки шламов по совокупности признаков и назначению, который можно принять за прототип, является разработка, предложенная авторами патента RU 2340403. В разработке предлагается использовать на стадии деградации исходного сырья ротационно-пульсационно-кавитационный аппарат непрерывного действия (РПКАНД). Данный аппарат обеспечивает воздействие на пульпу гидродинамических пульсаций, акустических волн, резонанса, а также кавитации, в результате чего возможно протекание таких процессов, как гидратация, изменение фазового и гранулометрического составов смеси, а также морфологии частиц.

Недостатком технологии является использование устройства гидродинамического типа, который несет в себе ряд существенных недостатков: ограниченность времени пребывания обрабатываемой суспензии в рабочей зоне ввиду большой скорости потока; недостаточность амплитуды колебаний кавитационных пузырьков в связи с малой интенсивностью акустических колебаний (менее 0,3·104 Вт/м2); засорение сопла суспензией и эрозия зубцов ротора [Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. / Новицкий Б.Г. - Москва: Химия, 1983. - 192 с.]. В ходе обработки пульпы на РПКАНД происходит изменение гранулометрического состава твердых частиц суспензии. Разделение на компоненты, обогащенные железом и цинком, происходит после обработки в комбинированной флотомашине.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности и рентабельности переработки шламовых отходов промышленных производств за счет использования высокоинтенсивной кавитационной обработки суспензии.

Технический результат достигается благодаря обработке циркулирующей суспензии шламовых отходов в ультразвуковом поле мощностью не менее 800 Вт, создаваемом с использованием пьезокерамического генератора при объемной плотности вводимой энергии в пределах от 180 Дж/см3 до 200 Дж/см3, гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии в пределах от 2,0 атм до 2,5 атм и температуре в пределах от 25°C до 29°C. Цинкосодержащие пыли и шламы поступают в контур циркуляции суспензии, в котором происходит обработка шламов в ультразвуковом поле при соблюдении вышеуказанных давлении и температуры до достижения заданных значений вводимой энергии ультразвука. В ходе обработки пульпы в высокоинтенсивном ультразвуковом поле происходит выщелачивание тяжелых металлов за счет эффекта кавитации, возникающего в результате схлопывания пузырьков газа под действием давления звуковой волны. Частицы, оказавшиеся в поле ударной волны, возникшей в результате схлопывания, развивают высокие скорости за счет реактивной силы и после сталкивания с другими частицами и со стенками реактора разрушаются. Полученную смесь разделяют на твердую железосодержащую и жидкую цинксодержащую фазы, которые направляют на дальнейшую переработку.

Способ обработки шламовых отходов заключается в следующем.

Пример.

Условия эксперимента: дистиллированная вода, пульпа шлама доменного цеха, температура - 25°C, уровень вводимой мощности ультразвука - 800 Вт.

Заданные параметры эксперимента приведены в Табл. 1.

Таблица 1
Заданные параметры эксперимента по обработке пульпы шлама газоочистки доменных печей высокоинтенсивной ультразвуковой кавитацией под давлением
T, °C t, мин W, Вт Ev, Дж/см3 V, см3 P, атм
0 25 0 - -
1 25,34 1 800 48
5 25-26 5 800 192
10 25-28,5 10 800 240 1000 2,0-2,5
15 25-28,8 15 800 240
20 25-28,8 20 800 240

Обозначение Ev в Табл.1 обозначает удельную вводимую энергию, которая вычисляется по следующей формуле:

E V = W t V

После обработки кеки шлама был определен элементный состав образцов. Результаты элементного анализа приведены в Табл. 2

Из полученных результатов была вычислена макимальная степень выщелачивания цинка, которая составила ~30%. Зависимость степени выщелачивания экстремальная, т.е. сначала преобладает протекающий процесс выщелачивания цинка в раствор, а затем - сонохимического осаждения цинка из раствора. Оптимальными параметрами обработки являются: объемная плотность вводимой энергии - 192 Дж/см3; гидростатическое давление - 2,0-2,5 атм; температура обрабатываемой среды - 25-29°C.

Таким образом, обработка пульпы шлама газоочистки доменных печей высокоэнергетической ультразвуковой кавитацией под давлением позволяет без введения дополнительных выщелачивающих реагентов проводить удаление цинка из шлама со степенью выщелачивания около 30% при комнатной температуре. При этом заметного выщелачивания железа в раствор не происходит, т.к. содержание железа в шламе относительно общего количества цинка остается практически неизменным.

1. Способ переработки железосодержащих шламовых отходов металлургических и других производств, включающий обработку пульпы шлама в акустическом поле, отличающийся тем, что обработку проводят в ультразвуковом поле, создаваемом с использованием пьезокерамического генератора мощностью не менее 800 Вт, при объемной плотности вводимой энергии в пределах от 180 Дж/см3 до 200 Дж/см3, гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии более 1,0 атм и температуре более 25°C.

2. Способ по п.1, заключающийся в том, что обработку в ультразвуковом поле проводят при гидростатическом давлении обрабатываемой суспензии в пределах от 2,0 атм до 2,5 атм.

3. Способ по п.1, заключающийся в том, что обработку в ультразвуковом поле проводят при температуре обрабатываемой суспензии в пределах от 25°C до 29°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки вторичных ресурсов и может быть использовано при обогащении отходов железорудных и других материалов на обогатительных фабриках.
Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в горнорудной и металлургической промышленности для извлечения железа из намывных хвостов хвостохранилищ, сформированных в процессе обогащения скарново-магнетитовых руд методом мокрой магнитной сепарации.

Изобретение относится к переработке смешанных твердых бытовых отходов и может быть использовано в области коммунального и сельского хозяйства. Способ предусматривает подачу отходов на транспортировку загрузочным конвейером с последующей передачей на сортировочный конвейер.
Изобретение относится к комбинированным методам разделения твердых материалов, а именно к переработке радиоэлектронного скрапа. Способ включает преимущественно двустадийное измельчение скрапа молотковыми дробилками до необходимой крупности, магнитную и ситовую сепарации измельченного скрапа с последующей пневматической классификацией по объемной плотности отдельно надрешетного и подрешетного продуктов ситовой классификации.

Изобретение относится к утилизации строительных отходов. Установка утилизации бетона содержит грохот, электромагнит и систему водоочистки, а также три технологических цепочки.

Изобретение относится к энергетике, а именно к утилизации золы энергетических станций от сжигания бурых и каменных углей, и может быть использовано для разделения золошлаковых отходов ТЭС на магнитную и немагнитную фракции без применения химических реагентов.

Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке отходов обогащения железных руд. .

Изобретение относится к области нефтяной и нефтедобывающей промышленности, в частности к мобильным установкам по переработке и обезвреживанию буровых шламов и отходов бурения, образующихся в результате производственной деятельности нефтяных и буровых компаний.
Изобретение относится к разделению и переработке угольсодержащих продуктов, в частности отходов тепловых электростанций. .

Изобретение относится к переработке бетонного лома. .

Изобретение относится к способу переработки нефтесодержащих отходов, в том числе буровых растворов, нефтяных шламов различного происхождения и других отходов, а также к оборудованию для его осуществления. Способ переработки нефтесодержащих отходов включает подачу нефтесодержащих отходов и химических реагентов - поверхностно-активных веществ в блок загрузки, в котором осуществляют нагрев до 30-40°С и механическое перемешивание, подачу образовавшейся суспензии в центрифугу, где происходит разделение на водно-нефтяную эмульсию и механические примеси. Нефтесодержащие отходы в блоке загрузки перемешиваются гидромониторным способом и проходят фильтрацию, после этого осуществляют подогрев до 60-70°C. Механические примеси после центрифуги направляют в отсек блока центрифугирования, в котором осуществляют перемешивание гидромониторным способом с введением поверхностно-активных веществ и воды, оттуда механические примеси направляют в блок-бункер, а затем в илоотделитель и через осушающие сетки вибросита сбрасывают в контейнер. Водно-нефтяную эмульсию после центрифуги подают с введением деэмульгаторов в блок-отстойник в гравитационно-динамический сепаратор, в котором происходит разделение на водную и нефтяную фракции. Нефтяная фракция поступает в один отсек блока-сепаратора, а водная фракция - в другой отсек блока-сепаратора, из которого подается в блок загрузки для подготовки к переработке очередной партии отходов. Способ осуществляют на установке, включающей механическую мешалку, обогреваемый блок подготовки, блок-бункер, насосные агрегаты, блок-отстойник, блок обработки, включающий илоотделитель и осушающие сетки вибросит, блок центрифугирования с центрифугой, состоящий из двух отсеков, и, блок-сепаратор, состоящий из двух отсеков и включающий гравитационно-динамический сепаратор. Блок загрузки содержит фильтрующее устройство, представляющее собой бункер из стальной сетки. Технический результат - повышение качества получаемых продуктов, снижение нагрузки на окружающую среду, сокращение энергозатрат на переработку нефтесодержащих отходов и повышение мобильности оборудования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при флотации. Способ флотационной переработки текущих и лежалых хвостов обогащения, содержащих минералы меди и молибдена, включает селекцию медь- и молибденсодержащих минералов после окислительно-тепловой обработки пульпы с флотацией молибденита в щелочной среде, создаваемой сернистым натрием. Исходную минеральную массу подвергают механоактивации в оттирочном комплексе, после чего отмывают при соотношении вода:твердое 5:1÷10:1. Далее последовательно извлекают молибденовый концентрат с предварительным подогревом пульпы до 40-60°C острым паром в присутствии сернистого натрия, аполярного собирателя и вспенивателя, медный концентрат с предварительным доизмельчением камерного продукта молибденовой флотации и флотацией в щелочной среде, создаваемой известью, в присутствии собирателя Aero-МХ 5140 и вспенивателя, пиритный концентрат после предварительных операций сгущения и десорбции камерного продукта медной флотации, флотации в кислой среде, создаваемой серной кислотой в присутствии сульфгидрильного собирателя и вспенивателя, и с получением вторичных хвостов камерным продуктом пиритной флотации. Технический результат - повышение эффективности процесса разделения, а также извлечения металлов в концентраты, снижение энергозатрат. 2 ил., 2 табл., 11 пр.

Изобретение относится к области переработки твердых коммунальных отходов и может быть использовано в установках для их комплексной переработки и обогащения. Способ заключается в сортировке твердых коммунальных отходов по крупности с выделением биоразлагаемой фракции крупностью от -60 до -100 мм, которую подвергают гравитационной сепарации в водной среде. При этом концентрат гравитационной сепарации последовательно подвергают термообработке, первичному дроблению в дробилке ударно-режущего действия, грохочению продукта первичного дробления с выделением подрешетного и надрешетного продукта, сушке подрешетного продукта и его вторичному дроблению предпочтительно в валковой дробилке, грохочению продукта вторичного дробления с выделением подрешетного и надрешетного продукта, дроблению третьей стадии подрешетного продукта в валковой дробилке, раздельному грохочению продуктов дробления третьей стадии с выделением надрешетных продуктов и объединением выделенных подрешетных продуктов в биоразлагаемую фракцию. Способ обеспечивает повышение эффективности обогащения и переработки твердых коммунальных отходов, снижение расходов на переработку ТБО при непрерывном режиме работы. 2 з.п. ф-лы, 10 ил., 6 табл.
Изобретение относится к переработке электрохимических элементов и батарей. Способ разделения материалов в ломе батарей включает измельчение батареи, удаление материалов корпуса, суспендирование получаемой суспензии батареи в воде в резервуаре пенной флотации, добавление агента пенной флотации к данной суспензии, барботирование данного резервуара воздухом с образованием пены, вследствие чего гидрофобные материалы захватываются пузырьками воздуха, и позволяют захваченным материалам всплывать вверх в резервуаре и снимают захваченные материалы из резервуара. Соединения Pb (IV) отделяют от соединений Pb (II) в суспензии батареи в резервуаре пенной флотации. Способ разделения материалов в ломе свинцово-кислотных батарей включает извлечение пасты из отработанной батареи, суспендирование извлеченной пасты в воде, добавление агента пенной флотации к данной суспензии, содержащей пасту и воду, барботирование резервуара пенной флотации газом с образованием пены, отделение диоксида свинца (PbO2) от других свинецсодержащих соединений суспензии в резервуаре пенной флотации. Технический результат - повышение эффективности разделения материалов лома батарей. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 табл., 10 пр.
Группа изобретений относится к экологии. Для утилизации памперсов, прокладок и аналогичных санитарно-гигиенических изделий, содержащих целлюлозу, гранулированный адсорбент и полимерные материалы, их предварительно дробят на частицы с максимальным размером от 5 до 20 мм, затем от полученных частиц на виброгрохоте отделяют частицы размером от 0,5 до 1 мм, преимущественно гранулированный адсорбент, в частности полиакрилат натрия. Оставшуюся измельченную смесь материалов, состоящую из целлюлозы, полимерных материалов и остатков гранулированного адсорбента, формируют в блоки или ленты и используют в качестве субстрата для выращивания грибов при следующем соотношении компонентов, мас.%: целлюлоза 75-85; гранулированный адсорбент 5-15; полимерные материалы 5-15. Изобретение обеспечивает упрощение технологии утилизации санитарно-гигиенических изделий. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к области природоохранительной деятельности, экологии и коммунального хозяйства и предназначено для сортировки твердых отходов производства и потребления с целью извлечения вторичного сырья. Система сортировки твердых бытовых отходов включает подающий и выводящий конвейеры, вращающийся сортировочный стол, выполненный в виде кругового усеченного конуса с шероховатой боковой поверхностью, радиальными порогами и выступом. Радиальные пороги боковой поверхности сортировочного стола выполнены разновысотными и расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, равном 9-11 см. Высота порогов выполнена равномерно увеличивающейся от центра к периферии с 1-2 до 10-12 см. Система снабжена двумя подвесными магнитными сепараторами, двумя ленточными электродинамическими сепараторами и механической дробилкой. Технический результат - повышение эффективности и качества сортировки твердых бытовых отходов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области переработки вторичного сырья и предназначено для переработки отходов ПВХ (поливинилхлорида). Может быть использовано на предприятиях, перерабатывающих пластмассы и их отходы. Техническим результатом, достигаемым при использовании способа по изобретению, является повышение производительности и надежности работы. Технический результат достигается тем, что в способе переработки отходов ПВХ, включающем приемку отходов ПВХ с помощью приемочного бункера, сортировку отходов ПВХ, дробление, смешивание в экструдере и формирование изделия, при смешивании в экструдере подают добавки-стабилизаторы, например стеарат бария, карбоксилат свинца или кальция, для создания условий переработки ПВХ в расплаве при температурах до 200-240°C для выделения хлора из расплава под контролем при указанных температурах. 1 ил.

Изобретение относится к отделению ценного материала от бросового материала в смесях, таких как отходы флотационного процесса. Способ извлечения минералов из хвостов флотационного процесса включает в себя: обеспечение устройства для сбора, функционализированного синтетическим материалом, содержащим множество молекул с функциональной группой, предназначенной для сбора представляющих интерес минеральных частиц к поверхности данного устройства для сбора; и приведение устройства для сбора в контакт с хвостами с представляющими интерес минеральными частицами, включая хвосты флотационного процесса, при этом функциональная группа предназначена для того, чтобы сделать поверхность устройства для сбора гидрофобной, и при этом синтетический материал выбран из группы, состоящей из производного силоксана, полидиметилсилоксана и полисилоксанов гидрофобно-модифицированной этилгидроксиэтилцеллюлозы. Способ осуществляется с помощью системы, состоящей из процессора сбора, выполненного с возможностью приема хвостов флотационного процесса, имеющих минеральные частицы; и по меньшей мере одного устройства для сбора, размещенного в процессоре сбора. Устройство для сбора содержит собирательную поверхность, выполненную с функционализированным полимером, содержащим множество молекул с функциональной группой, предназначенной для притяжения представляющих интерес минеральных частиц к собирательной поверхности. Функциональная группа предназначена для того, чтобы сделать поверхность устройства для сбора гидрофобной. Синтетический материал выбран из группы, состоящей из производного силоксана, полидиметилсилоксана и полисилоксанов гидрофобно-модифицированной этилгидроксиэтилцеллюлозы. Технический результат - повышение эффективности извлечения ценных материалов из отходов. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 19 ил.
Наверх