RU2845945C2 - Способ подготовки конвертерного шлама - Google Patents

Abstract

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 получения комплексного флюса для конвертерного производства. Конвертерный шлам влажностью 20-35 % обезвоживают сгущением в радиальных отстойниках, удаляют избыточную влагу в сгустителях и осуществляют последующую сушку механическим смешиванием с обезвоживающим материалом. В качестве материала для обезвоживания шлама используют известняк фракции 0-5 мм с влажностью 3-5 % при соотношении компонентов шлам/известняк от 0,1 до 0,4. В результате обеспечивается расширение функциональных возможностей подготовки конвертерного шлама для получения комплексного флюса и утилизация невостребованной фракции известняка 0-5 мм, образующегося при его добыче и переработке. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

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.

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.

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).

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].

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].

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.

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.

При этом достигается получение такого технического результата, как:

- расширение функциональных возможностей подготовки конвертерного шлама для подготовки комплексного флюса;

- утилизация невостребованной фракции известняка 0-5 мм, образующегося при его добыче и переработке и т.п.

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.

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».

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».

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».

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.

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:

х + у = 100;

ах + by = 8;

х - количество шлама с влажностью 20-35% кг/т смеси;

у - количество известняка с влажностью 3-5% кг/т смеси;

ах - количество влаги в шламе, кг;

by - количество влаги в известняке, кг;

8 - заданная влажность, %.

Пример

Влажность шлама - 22%; влажность известняка - 5%.

х + у = 100;

0,22х + 0,05у = 8;

0,05х + 0,05у = 5;

0,22х + 0,05у = 8;

0,17х = 3;

х = 3/0,17;

х = 17,65% (количество шлама на 100 кг);

у = 100 - 17,65 = 82,35% (количество известняка на 100 кг).

Из приведенной формулы системы 2-х уравнений можно представить соотношение компонентов в обобщенной форме выражающиеся в следующем виде:

где х - количество шлама;

у - количество известняка;

а - количество влаги в шламе, в долях единицы;

b - количество влаги в известняке, в долях единицы;

n - заданная влажность, в долях единицы.

После смешивания вышеуказанных компонентов получаем материал заданной влажности с высокой основностью и низким содержанием железа.

Пример

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%.

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.

Можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.

Claims (8)

1. Способ подготовки конвертерного шлама влажностью 20-35 % для получения комплексного флюса для конвертерного производства, включающий последовательное обезвоживание шлама за счет сгущения шлама в радиальных отстойниках, удаление избыточной влаги в сгустителях и последующую сушку шлама механическим смешиванием с обезвоживающим материалом, отличающийся тем, что в качестве материала для обезвоживания шлама используют известняк фракции 0-5 мм с влажностью 3-5 % при соотношении компонентов шлам/известняк от 0,1 до 0,4.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение шлама и известняка определяют, исходя из влажности компонентов перед смешиванием и требуемой влажности смеси, следующим образом:

x/y = (n - b)/(a - n),

где х – количество шлама;

у – количество известняка;

а – количество влаги в шламе, в долях единицы;

b – количество влаги в известняке, в долях единицы;

n – заданная влажность, в долях единицы.