RU2845945C2 - Method of preparing converter sludge - Google Patents
Method of preparing converter sludgeInfo
- Publication number
- RU2845945C2 RU2845945C2 RU2023126142A RU2023126142A RU2845945C2 RU 2845945 C2 RU2845945 C2 RU 2845945C2 RU 2023126142 A RU2023126142 A RU 2023126142A RU 2023126142 A RU2023126142 A RU 2023126142A RU 2845945 C2 RU2845945 C2 RU 2845945C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sludge
- limestone
- moisture content
- converter
- moisture
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области рециклинга побочных продуктов металлургического производства, а именно к способам подготовки мелкозернистых и тонкодисперсных материалов, в частности конвертерных шламов, и может быть использовано в черной металлургии для производства шлакообразующего (комплексного) флюса.The invention relates to the field of recycling by-products of metallurgical production, namely to methods for preparing fine-grained and finely dispersed materials, in particular converter sludge, and can be used in ferrous metallurgy for the production of slag-forming (complex) flux.
Высокая влажность шлама (20-35%) затрудняет его использование в шихте в качестве компонента для производства флюса, такой шлам не успевает распределиться между составляющими шихты из за отсутствия сыпучести и остается там в виде отдельных включений, оказывая отрицательное влияние на качество продукта при его подготовке т.к. любое неравномерное распределение химического состава элементов шихты приведет к неоднородности состава продукта.High moisture content of the sludge (20-35%) makes it difficult to use it in the charge as a component for flux production; such sludge does not have time to distribute between the components of the charge due to the lack of flowability and remains there in the form of individual inclusions, having a negative impact on the quality of the product during its preparation, since any uneven distribution of the chemical composition of the charge elements will lead to heterogeneity in the composition of the product.
В настоящей практике на отечественных комбинатах черной металлургии обезвоживание конвертерного шлама осуществляется термическим способом в сушильных барабанах, имеющий следующие недостатки: высокие капитальные затраты на эксплуатацию сушильных установок, значительный расход природного и доменного газа. Шлам, высушенный в сушильном барабане до 10% и менее, теряет физико-химические свойства (комкуемость, гомогенность).In the current practice at domestic ferrous metallurgy plants, converter sludge is dewatered thermally in drying drums, which has the following disadvantages: high capital costs for the operation of drying units, significant consumption of natural and blast furnace gas. Sludge dried in a drying drum to 10% or less loses its physical and chemical properties (lumping, homogeneity).
Известен способ подготовки высоко влажного конвертерного шлама к агломерации, заключающийся в обезвоживании его известью крупностью 0-25 мм с влажностью 18%, который из отстойника элеватором подается в головную часть двухвалкового шнекового смесителя. Туда же подается известь, обработанная горячей водой, в количестве 15 кг на 1 т извести. Указанные компоненты перемешиваются в течение 5 минут, получается шламоизвестковая смесь нагретая до 100-200°С [1 - Патент №SU 590351, кл. С 22 В 1/00, 04.06.76].A method is known for preparing highly humid converter sludge for agglomeration, which consists of dehydrating it with lime of 0-25 mm size and 18% humidity, which is fed from a settling tank by an elevator to the head of a two-roll screw mixer. Lime treated with hot water is also fed there in an amount of 15 kg per 1 ton of lime. The specified components are mixed for 5 minutes, resulting in a sludge-lime mixture heated to 100-200°C [1 - Patent No. SU 590351, cl. C 22 B 1/00, 04.06.76].
Наиболее близким к предлагаемому способу подготовки влажного конвертерного шлама является способ обезвоживания влажного шлама сухой известковой пылью. В данном способе технический результат получения шлама заданной влажности достигается за счет химического обезвоживания шламов известковой пылью, при котором нагрев и подсушка шламов осуществляется за счет экзотермической реакции гашения извести: СаО + Н2О = Са(ОН)2 + Q. Часть влаги при этом идет на гидратирование активной извести, вторая часть испаряется в результате нагрева смеси, а третья - распределяется в общей массе шламоизвестковой смеси. В результате реакции гидратации активных оксидов известковой пыли с влагой шлама образуются гидраты оксидов кальция и магния, обладающие вяжущими свойствами, а также выделяется тепло, нагревающее шламоизвестковую смесь до 60-130 С. [2 - Чертов А.Д. Современный кислородно-конвертерный процесс. Учебное пособие. Липецк: ПАО «НЛМК», 2010. - 220 с].The closest to the proposed method of preparing wet converter sludge is the method of dehydrating wet sludge with dry lime dust. In this method, the technical result of obtaining sludge of a given moisture content is achieved through chemical dehydration of sludge with lime dust, in which the heating and drying of the sludge is carried out due to the exothermic reaction of lime slaking: CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 + Q. Part of the moisture goes to hydration of active lime, the second part evaporates as a result of heating the mixture, and the third is distributed in the total mass of the sludge-lime mixture. As a result of the hydration reaction of active oxides of lime dust with sludge moisture, hydrates of calcium and magnesium oxides are formed, which have astringent properties, and heat is released, heating the sludge-lime mixture to 60-130 C. [2 - Chertov A.D. Modern oxygen-converter process. Tutorial. Lipetsk: PAO NLMK, 2010. - 220 p.].
Вышеуказанные два способа имеют общий главный недостаток, который заключается в отсутствии возможности регулирования заданной влажности конечного продукта в связи с применением извести в качестве основного материала для обезвоживания шлама по причине неконтролируемого выделения тепла при смешивании элементов, что приводит к пересушиванию, комкообразованию и ухудшению сыпучести смеси. В последствии, получаемый продукт имеет неоднородность смеси, вызываемое неравномерным распределением химических компонентов шихты.The above two methods have a common main drawback, which is the lack of ability to regulate the specified humidity of the final product due to the use of lime as the main material for sludge dehydration due to uncontrolled heat release during mixing of the elements, which leads to overdrying, lump formation and deterioration of the mixture flowability. As a result, the resulting product has a heterogeneity of the mixture, caused by the uneven distribution of the chemical components of the batch.
Задача, на осуществление которой направлено техническое решение является расширение функциональных возможностей подготовки конвертерного шлама за счет смешивания и обезвоживания его в двухвалковом шнековом смесителе с невостребованными фракциями известняка.The task, which is aimed at the implementation of the technical solution, is to expand the functional capabilities of the preparation of converter sludge by mixing and dewatering it in a two-roll screw mixer with unclaimed limestone fractions.
При этом достигается получение такого технического результата, как:In this case, the following technical result is achieved:
- расширение функциональных возможностей подготовки конвертерного шлама для подготовки комплексного флюса;- expansion of the functional capabilities of the preparation of converter sludge for the preparation of complex flux;
- утилизация невостребованной фракции известняка 0-5 мм, образующегося при его добыче и переработке и т.п.- utilization of unclaimed limestone fraction 0-5 mm, formed during its extraction and processing, etc.
Указанный выше недостаток, выраженный в отсутствии возможности регулирования заданной влажности конечного продукта исключается тем, что в способе подготовке конвертерного шлама, включающем последовательное обезвоживание шлама за счет сгущения шлама в радиальных отстойниках, удаление избыточной влаги в сгустителях, последующую сушку шлама производят механическим смешиванием с обезвоживающем материалом ограниченной влажности (3-5%), а именно с известняком фракции 0-5 мм влажностью 3-5% при соотношении компонентов шлам/известняк от 0,1 до 0,4.The above-mentioned disadvantage, expressed in the lack of the possibility of regulating the specified moisture content of the final product, is eliminated by the fact that in the method for preparing converter sludge, which includes sequential dewatering of the sludge by thickening the sludge in radial settling tanks, removing excess moisture in thickeners, and subsequent drying of the sludge, is carried out by mechanical mixing with a dewatering material of limited moisture content (3-5%), namely, with limestone of fraction 0-5 mm with a moisture content of 3-5% at a sludge/limestone component ratio of 0.1 to 0.4.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного тем, что в качестве основного компонента для обезвоживания конвертерного шлама взамен извести, применен известняк фракции 0-5 мм влажностью 3-5% при соотношении компонентов шлам/известняк от 0,1 до 0,4. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «Новизна».A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the claimed technical solution differs from the known one in that limestone of 0-5 mm fraction with 3-5% humidity is used as the main component for dewatering converter sludge instead of lime with the sludge/limestone component ratio from 0.1 to 0.4. Thus, the claimed technical solution meets the invention criterion "Novelty".
Сравнительный анализ предложенного технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями выявил, что введение в качестве основного компонента для обезвоживания конвертерного шлама известняка обеспечивает достижение упомянутого технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения «Изобретательский уровень».A comparative analysis of the proposed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions revealed that the introduction of limestone as the main component for dewatering converter sludge ensures the achievement of the said technical result, which, in the opinion of the authors, corresponds to the invention criterion “Inventive step”.
Так как предлагаемое изобретение может быть осуществлено в условиях металлургического производства с использованием ряда имеющегося оборудования, а проведение опытных испытаний показали положительные результаты, следовательно, данное техническое решение соответствует критерию изобретения «Промышленная применимость».Since the proposed invention can be implemented in metallurgical production conditions using a number of existing equipment, and the experimental tests have shown positive results, therefore, this technical solution meets the invention criterion “Industrial applicability”.
Способ осуществляется следующим образом: шлам, поступающий по трубопроводу из конвертерного отделения на участок утилизации шлама, проходит ряд традиционных технологических операций по подготовке и обработке, заключающиеся в классификации, сгущении и фильтрации. Далее шлам по технологической цепочке поступает на фильтр-пресс, полученный там кек шламов, слой спрессованных частиц, толщиной 15-25 мм имеет влажность 20-35%. Все фильтр-прессы разбиты на технологические линии. Каждая линия обслуживается ленточным конвейером, предназначенным для подачи кека шлама в корпус смешивания. Известняк, фракцией 0-5 мм, после дозировки из соответствующих бункеров укладывается на слой кека шламов и конвейерами подается в двухвалковые лопастные смесители, где происходит смешивание данных компонентов. Весовая дозировка известняка с невостребованной фракцией 0-5 мм осуществляется с помощью весовых дозаторов, которые установлены под каждым бункером. Дозировка ведется с таким расчетом, чтобы после первичного смешивания получалась сыпучая гомогенная шламоизвестняковая смесь влажностью до 8-10%. Особенностью технологии обезвоживания шламов известняком фракцией 0-5 мм по сравнению со смешиванием с другими материалами является равномерное распределение влаги между компонентами шихты, тем самым получение заданной влажности шламоизвестняковой смеси на выходе из двухвалкового лопастного шнекового смесителя. При этом известняк не образует гранул (т.е. исключает слипание или неоднородное окомкование) и на его поверхности равномерно распределяется шлам размером ≤ 50 мк, полученный материал имеет размер фракций от 1 до 6 мм и влажность 8-10%. Шламоизвестняковая смесь послужит основой в получение комплексного флюса для конвертерного производства.The method is implemented as follows: the sludge, supplied via a pipeline from the converter section to the sludge utilization section, undergoes a number of traditional technological operations for preparation and processing, consisting of classification, thickening and filtration. Then the sludge is fed along the technological chain to the filter press, the sludge cake obtained there, a layer of pressed particles, 15-25 mm thick, has a moisture content of 20-35%. All filter presses are divided into technological lines. Each line is serviced by a belt conveyor designed to feed the sludge cake into the mixing body. Limestone, fraction 0-5 mm, after dosing from the appropriate bins is placed on the sludge cake layer and conveyors are fed to two-roll paddle mixers, where these components are mixed. Weight dosing of limestone with unclaimed fraction 0-5 mm is carried out using weigh batchers, which are installed under each bin. The dosage is calculated so that after the initial mixing a free-flowing homogeneous sludge-limestone mixture with a moisture content of up to 8-10% is obtained. The peculiarity of the technology of sludge dewatering with limestone of a fraction of 0-5 mm compared to mixing with other materials is the uniform distribution of moisture between the components of the batch, thereby obtaining a specified moisture content of the sludge-limestone mixture at the outlet of the two-roll paddle screw mixer. In this case, limestone does not form granules (i.e., it eliminates sticking or heterogeneous pelletizing) and sludge of ≤ 50 μm is uniformly distributed on its surface, the resulting material has a fraction size of 1 to 6 mm and a moisture content of 8-10%. The sludge-limestone mixture will serve as a basis for obtaining a complex flux for converter production.
Получаемый материал имеет хорошую влагораспределяемость и сыпучесть. Расчетный метод определения необходимого количества известняка фракцией 0-5 мм показал, что для снижения влажности с 20-35% до 8-10% необходимо ввести в шлам 71-90% известняка указанной выше фракцией. Соотношение количества влажного шлама, подаваемого после фильтра-пресса, и необходимого количества известняка для получения сыпучей транспортабельной смеси, определяется на основании решения системы 2-х уравнений:The resulting material has good moisture distribution and flowability. The calculation method for determining the required amount of limestone with a fraction of 0-5 mm showed that in order to reduce the humidity from 20-35% to 8-10%, it is necessary to introduce 71-90% of limestone with the above fraction into the sludge. The ratio of the amount of wet sludge fed after the filter press and the required amount of limestone to obtain a free-flowing transportable mixture is determined based on the solution of a system of 2 equations:
х + у = 100;x + y = 100;
ах + by = 8;ah + by = 8;
х - количество шлама с влажностью 20-35% кг/т смеси;x - the amount of sludge with a moisture content of 20-35% kg/t of mixture;
у - количество известняка с влажностью 3-5% кг/т смеси;y - the amount of limestone with a moisture content of 3-5% kg/t of mixture;
ах - количество влаги в шламе, кг;ah - amount of moisture in the sludge, kg;
by - количество влаги в известняке, кг;by - amount of moisture in limestone, kg;
8 - заданная влажность, %.8 - specified humidity, %.
ПримерExample
Влажность шлама - 22%; влажность известняка - 5%.Sludge moisture content is 22%; limestone moisture content is 5%.
х + у = 100;x + y = 100;
0,22х + 0,05у = 8;0.22x + 0.05y = 8;
0,05х + 0,05у = 5;0.05x + 0.05y = 5;
0,22х + 0,05у = 8;0.22x + 0.05y = 8;
0,17х = 3;0.17x = 3;
х = 3/0,17;x = 3/0.17;
х = 17,65% (количество шлама на 100 кг);x = 17.65% (amount of sludge per 100 kg);
у = 100 - 17,65 = 82,35% (количество известняка на 100 кг).y = 100 - 17.65 = 82.35% (amount of limestone per 100 kg).
Из приведенной формулы системы 2-х уравнений можно представить соотношение компонентов в обобщенной форме выражающиеся в следующем виде:From the given formula of the system of 2 equations, it is possible to represent the ratio of components in a generalized form expressed as follows:
где х - количество шлама;where x is the amount of sludge;
у - количество известняка;y - amount of limestone;
а - количество влаги в шламе, в долях единицы;a - the amount of moisture in the sludge, in fractions of a unit;
b - количество влаги в известняке, в долях единицы;b - the amount of moisture in limestone, in fractions of a unit;
n - заданная влажность, в долях единицы.n - specified humidity, in fractions of a unit.
После смешивания вышеуказанных компонентов получаем материал заданной влажности с высокой основностью и низким содержанием железа.After mixing the above components, we obtain a material of a given humidity with high basicity and low iron content.
ПримерExample
Разработка и испытания указанного предложения проводились в лабораторных условиях. Для получения нужного конечного продукта с влажностью 8%, использовались 2 исходных компонента: известняк с влажностью 5% и фракцией от 0 до 5 мм, а также конвертерный шлам с влажностью 22%, фракция шлама не учитывалась. Влажность компонентов определялась методом выпаривания и взвешивания (по ГОСТу). Соотношение материалов определялось по формуле (1). Общий конечный вес продукта составлял 100 кг. Перемешивание проводилось в тарельчатом грануляторе до получения однородной массы, после перемешивания смесь имела хорошую сыпучесть и стойкость к смерзанию в холодной атмосфере. Отклонение влажности продукта после перемешивания от заданной составляло +- 0,5%.The development and testing of the specified proposal were carried out in laboratory conditions. To obtain the required final product with a moisture content of 8%, 2 initial components were used: limestone with a moisture content of 5% and a fraction of 0 to 5 mm, as well as converter sludge with a moisture content of 22%, the sludge fraction was not taken into account. The moisture content of the components was determined by evaporation and weighing (according to GOST). The ratio of materials was determined by formula (1). The total final weight of the product was 100 kg. Mixing was carried out in a disc granulator until a homogeneous mass was obtained; after mixing, the mixture had good flowability and resistance to freezing in a cold atmosphere. The deviation of the product moisture content after mixing from the specified one was +- 0.5%.
Полученный продукт имел равномерное распределение влаги по всей смеси без пересушивания отдельных частей и комкообразования. Данный материал послужит основой в получение комплексного флюса для конвертерного производства, даст возможность эффективной переработки известняка с невостребованной фракцией 0-5 мм, который в настоящее время сбрасывается в отвалы на горнорудных предприятиях по его добыче, а также снизит затраты на ТОиР оборудования.The resulting product had a uniform distribution of moisture throughout the mixture without overdrying of individual parts and lump formation. This material will serve as a basis for obtaining a complex flux for converter production, will enable efficient processing of limestone with an unclaimed fraction of 0-5 mm, which is currently dumped in dumps at mining enterprises for its extraction, and will also reduce the costs of equipment maintenance and repair.
Можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.It can be concluded that the task that the technical solution is aimed at solving is accomplished, and the above-mentioned technical result is achieved.
Claims (8)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023126142A RU2023126142A (en) | 2025-04-10 |
| RU2845945C2 true RU2845945C2 (en) | 2025-08-28 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU590351A1 (en) * | 1976-06-04 | 1978-01-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов | Method of preparing slime for sintering |
| SU1507826A1 (en) * | 1987-12-22 | 1989-09-15 | Липецкий политехнический институт | Method of producing complex flux |
| SU1610197A1 (en) * | 1988-06-06 | 1990-11-30 | Научно-Производственное Объединение По Защите Атмосферы, Водоемов, Использованию Вторичных Энергоресурсов И Охлаждению Металлургических Агрегатов На Предприятиях Черной Металлургии "Энергосталь" | Method of processing zinc-containing waste of metallurgical technology |
| US20120167714A1 (en) * | 2011-01-04 | 2012-07-05 | Guilherme Santana Lopes Gomes | Systems and Methods for Recycling Steelmaking Converter Sludge |
| RU2606375C1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of producing iron-rich lime |
| RU2768432C2 (en) * | 2020-07-20 | 2022-03-24 | Геннадий Сергеевич Бобылев | Method for production of fluxed iron ore agglomerate |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU590351A1 (en) * | 1976-06-04 | 1978-01-30 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов | Method of preparing slime for sintering |
| SU1507826A1 (en) * | 1987-12-22 | 1989-09-15 | Липецкий политехнический институт | Method of producing complex flux |
| SU1610197A1 (en) * | 1988-06-06 | 1990-11-30 | Научно-Производственное Объединение По Защите Атмосферы, Водоемов, Использованию Вторичных Энергоресурсов И Охлаждению Металлургических Агрегатов На Предприятиях Черной Металлургии "Энергосталь" | Method of processing zinc-containing waste of metallurgical technology |
| US20120167714A1 (en) * | 2011-01-04 | 2012-07-05 | Guilherme Santana Lopes Gomes | Systems and Methods for Recycling Steelmaking Converter Sludge |
| RU2606375C1 (en) * | 2015-12-31 | 2017-01-10 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method of producing iron-rich lime |
| RU2768432C2 (en) * | 2020-07-20 | 2022-03-24 | Геннадий Сергеевич Бобылев | Method for production of fluxed iron ore agglomerate |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОКОРИН В.Н. и др. Промышленный рециклинг техногенных отходов. Учебное пособие;для студентов, обучающихся по специальности 120400, Ульяновск, 2005, с.28. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU688139A3 (en) | Briquette for smelting pig-iron | |
| RU2224007C1 (en) | Elevated-strength coal briquette and a method of fabrication thereof | |
| RU2006126829A (en) | METHOD FOR MANUFACTURE OF BRIQUETTES WITH DIRECT USE OF COAL WITH A WIDE DISTRIBUTION OF PARTICLES IN DIMENSIONS, METHOD AND DEVICE USING THIS METHOD | |
| WO2013026263A1 (en) | Method for retreating dewatered sludge | |
| AU2009271984B2 (en) | Tailing processing method | |
| SK283427B6 (en) | Method of utilising dusts produced during the reduction of iron ore and device for performing of such method | |
| RU2264435C2 (en) | Coal briquettes for reductive melting process and a method for manufacture thereof | |
| CN108408858A (en) | A kind of preparation method of polyaluminum ferric chloride | |
| Ji et al. | Importance of intensive mixing on sintering with fine-grained iron ore materials: Characterization and function mechanism | |
| CN1720340A (en) | Method of cold pressing agglomerates and pelletizing | |
| RU2845945C2 (en) | Method of preparing converter sludge | |
| GB2211836A (en) | Process for converting refuse into a material in pellet form | |
| RU2292405C2 (en) | Annealing-free method for processing fine-grain iron -containing waste materials of metallurgical production including oiled scale | |
| JPS54103702A (en) | Method of producing non-baked pelletized ore for making pig iron | |
| KR100568337B1 (en) | Manufacturing method of coal briquettes for molten reduction steel processing with excellent strength | |
| US3323901A (en) | Process of pelletizing ores | |
| JP2706142B2 (en) | Recycling method of steelmaking dusts in electric furnace with scrap preheating furnace | |
| KR101256807B1 (en) | the limestone forming materials using waste lime powder and a method of therof | |
| JP4418244B2 (en) | Method for producing powdered solidified material | |
| RU2227803C1 (en) | Method of production of coal bricks | |
| US4139587A (en) | Process for forming fluorspar compacts | |
| CN110304854B (en) | Magnesium oxide expanding agent clinker and preparation method thereof | |
| KR20020050084A (en) | Coal briquette having superior strength and briquetting method thereof | |
| CN105803186A (en) | Converter smoke and dust recycling process | |
| SU539975A1 (en) | Method for the production of unbaked pellets |