способ переработки металлосодержащих шламов

Формула изобретения

1. Способ переработки металлосодержащих шламов, включающий смешивание шлама с моющим раствором, магнитную сепарацию, брикетирование на прессе, сушку, очистку и разделение моющего раствора и абразива и возврат раствора к началу процесса, отличающийся тем, что сушку шлама проводят после магнитной сепарации в прямоточной печи с вращающимся барабаном, а после сушки осуществляют брикетирование и транспортировку на переплав, при этом газы и другие летучие соединения, выделяемые при сушке, улавливают и осаждают в ротоклоне с последующей регенерацией жидкой среды флотатором.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что газы и другие летучие соединения, выделяемые при сушке, пропускают через раствор известкового молока, используемого в качестве рабочей среды в ротоклоне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки стальных шлифовальных и обкатных металлосодержащих шламов, и может быть использовано в металлургическом производствах.

Известен способ получения стального порошка по авт. св. N 1510982, B 22 F 9/04 опубл. 1989, из безабразивного шлама, при котором влажный шлам с содержанием СОЖ в количестве 20-30% сушат в закрытых коробах с отверстиями в проходной конвейерной печи в атмосфере продуктов разложения СОЖ до достижения остаточной влажности 0,1-0,2% В процессе термообработки внутри короба возникает избыточное давление безокислительного газа, что способствует созданию защитной атмосферы в процессе сушки шлама. Экономичность процесса повышается за счет исключения специальных мероприятий по созданию восстановительной среды для шлама, отказа от операции размола и др. упрощение процесса. Сушка шлама с большим содержанием жидкости (20-30%) требует больших энергозатрат, процесс сушки длительный и продолжается в течение 3-4 ч.

Известен способ изготовления изделий из металлоабразивных шламов по авт. св. N 1357131, кл. B 22 F 8/00 опубл. 1987, при котором отходы сначала сушат, затем подвергают сухой магнитной сепарации, смешивают с железным порошком, прессуют под давлением около 1000 МПа и спекают в защитной атмосфере в течение 1,5-3 ч. Процесс позволяет повысить конструктивную прочность изделий из порошка, но также является энергоемким.

Известна линия для производства стального порошка из шламовых металлоотходов по авт. св. N 1330841, кл. B 22 F 1/00, C 22 C 33/02, опубл. 1990. Она содержит бункер-отстойник, снабженный механическим и магнитным сепараторами, фильтр-пресс, экструдер для уплотнения сырого шлама. После экструдера соломка шлама равномерно укладывается на ленте конвейерной печи, где осуществляется восстановительное спекание. Линия содержит также устройства для размола и дробления спека. Имея некоторые преимущества по отдельным экологическим показателям, эта линия имеет малую производительность, а объем применяемого оборудования очевидно требует оптимизации.

Наиболее близким по существу технического решения является способ переработки металлосодержащих шламов по авт. св. N 1539000, кл. B 22 F 9/04, C 22 B 1/24 опубл. 1990, при котором шлам очищают от крупных примесей, перемешивают с водой с добавлением органического водорастворимого соединения. Жидкость и масло отделяют на центрифугах, и чистую воду возвращают в голову процесса. Из отмытого шлама вновь приготавливают пульпу и подают ее на магнитный сепаратор. На двух стадиях перемешивания со скоростью около 1500 об/мин практически полностью разрушаются металлоабразивные частицы и после магнитной сепарации металлический порошок содержит не более 0,5-2% абразива. Металлический порошок обезвоживают, смешивают со связующим жидким стеклом (4 мас. ), прессуют в брикеты и сушат при 350^oC в течение 40 мин. Содержание масла ниже 0,03% абразива, 0,5-2%

Для осуществления способа требуются дополнительные материалы: жидкое стекло для получения прочного брикета, большой расход (оборот) технической воды для приготовления пульпы перед направлением на центрифугу и на магнитный сепаратор. В процессе занято дополнительное оборудование: мешалки для смешивания с водой и с жидким стеклом, устройства обезвоживания металлического порошка перед термообработкой, которые в сочетании с транспортными операциями существенно увеличивают время переработки. Процесс сушки брикетов в промышленных объемах является длительным и продолжается в среднем 2-4 ч, при этом отмечается окисление шлама. Двухстадийная очистка исходного шлама от воды и масла также увеличивает время процесса, трудозатраты и снижает его производительность. Окисление поверхностных слоев шлама требует дополнительной термообработки в восстановительной среде.

Цель изобретения состоит в повышении производительности переработки шламов путем сокращения времени процесса, сокращения единиц используемого оборудования, снижения расхода вспомогательных материалов и повышении качества продукта переработки.

Для достижения поставленной цели предлагается способ переработки металлсодержащих отходов, при котором шлам, как и в прототипе, смешивают с моющим раствором, осуществляют магнитную сепарацию, выделяют магнитный концентрат, осуществляют очистку и разделение моющего раствора и абразива и возврат раствора к началу загружают в прямоточную печь с вращающимся барабаном, а непосредственно после сушки магнитный шлам последовательно брикетируют на прессе и транспортируют на переплав. При этом газы, выделяемые при сушке, улавливают и осаждают в ротоклоне, рабочая среда которого обладает адсорбирующими свойствами для выносимых из печи продуктов, например, известковое молоко, а очистку и регенерацию жидкой среды ротоклона осуществляют флотатором.

Способ осуществляется следующим образом.

Из шлама, образующегося после металлообработки (шлифования, обкатки) стальных деталей, например, подшипников, удаляют крупные примеси. Содержание водной СОЖ в шламе составляет 20-25% Влажный шлам загружают в мешалку, разбавляют моющим содовым раствором до получения суспензии с соотношением Т:Ж 1: (7-10) и перемешивают в течение 5-10 мин. Далее суспензию подвергают магнитной сепарации.

Выделенный магнитный концентрат сгружают в накопительную емкость. На этом шлам представляет собой влажную слабосыпучую массу и содержит около 80% металлического шлама, 17-20% воды и 1-2% масла. Периодическим включением транспортера шлам-концентрат порциями загружают в сушильную прямоточную печь с вращающимся барабаном со скоростью 1,5-2 об/мин. В месте загрузки шлама температура теплоносителя наибольшая и составляет около 500^oC. Свободно насыпанный и непрерывно перемешиваемый шлам имеет большую испарительную поверхность. Поскольку происходит интенсивное испарение воды, шлам не разогревается выше 100-150^oC в высокотемпературной части печи. Пониженная температура печи предохраняет шлам от окисления. Далее шлам перемещается в сторону убывания температуры, но в отсутствии воды нагревается до температуры испарения масляного остатка 350-400^oC. В объеме печи увеличивается содержание H₂, CO, CO₂, которые создают восстановительную среду при сушке отходов. Полный цикл сушки составляет 20-30 мин.

Перемещение маслосодержащего шлама по винтовой траектории приводит к тому, что малые частицы шлама агрегатируются, а большие разукрупняются в результате обкатки, приобретая шаровидную форму примерно одних размеров. Гранулированный сухой шлам позволяет обеспечивать высокую производительность процесса в части выгрузки шлама из печи, транспортирования его к участку прессования и заполнения пресс-формы.

По окончанию сушки содержание металла в шламе составляет 97-98% масла менее 0,03% остальное абразив.

Очищенный и высушенный шлам дает возможность изготовления брикетов больших размеров на мощном оборудовании, что в известных процессах не всегда выполняют, например, во избежание недостаточного прогрева брикетов в процессе сушки. Отпадает необходимость применения связующих материалов. На прессе ДБО638 номинальным усилием 6,3 МН были получены брикеты массой до 5-10 кг, размером d x h 150 x 110 мм. Такие брикеты удобны для складирования, транспортировки и выплавки.

Засыпку печи шламом осуществляют непрерывно с заданной производительностью.

Суспензию, находящуюся в магнитном сепараторе, периодически сливают в отстойники, абразив выгружают и утилизируют, а из жидкой фазы флотатором выделяют масло (около 1%) и направляют на его на регенерацию, а содовый раствор возвращают в начало процесса, корректируя по составу.

Водомаслянные пары, газы и другие летучие соединения, выделяемые в процессе сушки в проходной печи, улавливают и осаждают в ротоклоне, рабочая среда которого обладает адсорбирующими свойствами для выносимых из печи продуктов, например, известковое молоко. Очистку и регенерацию жидкой среды ротоклона осуществляют флотатором по мере необходимости.

Предлагаемый способ переработки шламов является высокопроизводительным процессом. Существенно сократилось время переработки почти на всех его этапах: одноразовое суспензирование при подготовке магнитной сепарации шлама, при транспортировании магнитного концентрата непосредственно в сушильную печь, минуя операцию формования продукта, осуществление термообработки в течение 15-20 мин вместо 2-4 ч, отводимых на этот процесс при переработке шламов в промышленных объемах. Сокращение погрузочно-разгрузочных работ на этапах брикетирования и переплава в связи с появлением свойства хорошей текучести шлама после сушки во вращающейся печи и созданием возможности получения брикетов больших размеров.

Для осуществления процесса требуется меньший состав оборудования, чем при известном способе. На вспомогательных операциях используются, в основном, транспортеры и одна мешалка для приготовления суспензии. Отсутствуют затраты на использование материалов, упрочняющих брикет, так как появилась возможность использования мощного прессового оборудования и брикетирования большого объема шлама.

Эксплуатация печи с вращающимся барабаном позволяет снизить энергозатраты на проведение процесса переработки шлама на единицу его объема как в связи с сокращением времени термообработки, так и в связи с использованием в качестве энергоносителя газов, отнесенных к отходам производства.

Исследование химического состава брикета, полученного заявляемым способом, показало высокую степень очистки ферросплавного шлама от нефтепродуктов. Так при переработке шлифовального шлама стали ШХ15 был получен сплав стали 50Х. Отклонения по углероду корректировалось в процессе плавки.