ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ БРИКЕТОВ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Полезная модель относится к черной металлургии, в частности к утилизации металлургических отходов, которые могут использоваться как дополнительное сырье для доменного и сталеплавильного производства.
Известна линия для изготовления брикетов (см. патент РФ №2183679, МПК 7 С 21 С 5/52, С 22 В 1/24 БВКМ № в 17, 2002 г.), которая по технической сущности и достигаемому результату является наиболее близкой к заявляемой полезной модели.
Линия содержит емкости для сырья, весы, средство для увлажнения, смеситель и вибропресс, установленные по ходу технологического процесса и соединенные механизмами подачи сырья.
Существенными признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: емкости для сырья, весы, дозатор, смеситель и вибропресс, установленные по ходу технологического процесса и соединенные механизмами подачи сырья.
Недостатком аналога является то, что им не предусмотрено оборудование для обогащения шламов металлургических производств и обезмасливания вторичной прокатной окалины для совместного использования в шихте мелкофракционных окислов железа и мелкофракционного углерода. Отсутствие этого оборудования не позволяет осуществить совместное использование в шихте мелкофракционных окислов железа и мелкофракционного углерода и
изготовить на линии брикет, который имеет как высокое содержание окислов железа, так и определенное количество свободного углерода, нужного для восстановления окислов железа. Наличие этого оборудования обеспечивает использование накопленных на предприятиях металлургических отходов и уменьшает вредное влияние отходов металлургического производства на окружающую среду.
Известна линия для изготовления железосодержащих брикетов на основе отходов металлургического производства (см. заявку на выдачу патента Украины на изобретение №2004020849 от 06.02.2004, МПК 7 С 22 В 1/00-3/00, С 21 С 5/00), содержащая систему подготовки шихты и формирования брикета, которая имеет установленные по ходу технологического процесса емкости для приема сырья и связующих добавок, связанные механизмами подачи, дозирования и транспортирования со смесителем, соединенным с вибропрессом, при этом она содержит взаимосвязанные систему извлечения железосодержащего материала из окалиномаслосодержащих шламов вторичных отстойников прокатных цехов и систему регенерации масла (существенные признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемой полезной модели).
Недостатком прототипа является отсутствие оборудования для обогащения шламов металлургических производств (которые содержат наряду с железосодержащим материалом мелкофракционный углерод) для совместного использования в шихте мелкофракционных окислов железа и мелкофракционного углерода. Отсутствие этого оборудования не позволяет осуществить совместное использование в шихте мелкофракционных окислов железа и мелкофракционного углерода и изготовить на линии брикет, который имеет как высокое содержание окислов железа, так и определенное количество свободного углерода, нужного для восстановления окислов железа. Наличие этого оборудования обеспечивает использование накопленных на предприятиях
металлургических отходов и уменьшает вредное влияние отходов металлургического производства на окружающую среду.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать линию для изготовления железосодержащих брикетов на основе отходов металлургического производства путем расширения ее технологических возможностей за счет введения в нее новых звеньев, которые обеспечивают возможность обогащения и обезвоживания шламов металлургических производств и совместное использование в шихте мелкофракционных окислов железа и мелкофракционного углерода путем смешивания обезмасленой обезвоженной вторичной прокатной окалины с обогащенными шламами металлургических производств, что улучшает условия прямого восстановления окислов железа свободным углеродом в брикете в условиях доменной печи и позволяет получить металлургический брикет с большим содержанием металла в данном объеме, стойкий к разрушению, а также получить минеральное масло средней вязкости, пригодное к использованию.
Поставленная задача решается тем, что в линии для изготовления железосодержащих брикетов на основе отходов металлургического производства, включающей систему подготовки шихты и формирования брикета, содержащую установленные по ходу технологического процесса емкости для приема сырья и связующих добавок, связанные механизмами подачи, дозирования и транспортирования с смесителем, соединенным с вибропрессом, и взаимосвязанные систему извлечения железосодержащего материала из окалиномаслосодержащих шламов вторичных отстойников прокатных цехов и систему регенерации масла, согласно полезной модели, она дополнительно содержит систему извлечения железосодержащего материала из шламов металлургического производства в составе установленных по ходу технологического процесса винтового сепаратора, сгустителя и механизма обезвоживания, соединенных между собой последовательно механизмами
транспортирования, причем механизм обезвоживания соединен с емкостью для приема сырья системы подготовки и формирования брикетов.
Кроме того, в качестве механизмов транспортирования линия содержит шламонасоси, а в качестве механизма обезвоживания вакуум-фильтр.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Оборудование линии системой, обеспечивающей разделение шлама металлургических производств на фракции, позволяет удалить пустую породу крупностью более 0,73 мм, большая часть которой состоит из песка, и вывести из состава шлама вредные примеси цинка и других металлов (фракции менее 0,05 мм), направить на утилизацию железоуглеродсодержащую часть шламов металлургических производств, которая имеет мелкофракционную структуру от 0,05 до 0,75 мм, что обеспечивает при вибропресовании необходимое уплотнение брикету и увеличивает число контактов свободного углерода с окислами железа, что способствует прямому восстановлению железа в теле брикета в условиях доменной печи.
На основании того, что обезмасленая вторичная мелкофракционая прокатная окалина по содержанию железа и других элементов близка по своему составу к суперконцентрату, который получают при глубоком обогащении железной руды, то соединение обогащенных металлургических шламов, содержащих наряду с железосодержащим материалом мелкофракционный углерод, с обезмасленой мелкофракционной прокатной окалиной, которая содержит значительное количество окислов железа, позволяет получить шихту для брикетирования, которая содержит как значительное количество окислов железа, так и определенное количество свободного углерода, необходимого для восстановления окислов железа.
В условиях доменной печи при температурах, больших 800 С, в теле брикета осуществляется прямое восстановление окислов железа свободным
углеродом за счет многочисленных и сильно развитых контактов этих составляющих внутри брикета.
Совместное использование включенных в состав линии системы извлечения железосодержащего материала из окалиномаслосодержащих шламов вторичных отстойников прокатных цехов, (которая позволяет выделить и ввести в состав шихты для изготовления брикетов мелкофракционную до 0,02 мм окалину), и системы, обеспечивающей разделение шлама металлургических производств на фракции и позволяет выделить и направить на утилизацию железоуглеродсодержащую часть шламов металлургических производств, (которая имеет мелкофракционную структуру от 0,05 до 0,75 мм), улучшает условия прямого восстановления окислов железа свободным углеродом в брикете, позволяет обеспечить утилизацию отходов металлургического производства, их возврат в технологические переделы в виде стойких к разрушению металлургических брикетов с большим содержанием металла, а также минерального масла средней вязкости. Кроме того, производство брикетов посредством заявляемой линии не имеет вредного влияния на окружающую среду, улучшает экологическое состояние на предприятии, является практически безотходным.
Установка винтового сепаратора позволяет расширить гамму извлекаемых из шламов металлургических производств материалов, а именно: металлическую часть, окислы, пески и другие примеси.
Установка сгустителя и в качестве механизма обезвоживания вакуум-фильтра позволяет получить осадок с влажностью 10-12%, что отвечает требованиям технологии изготовления железосодержащих брикетов.
В качестве механизмов транспортирования пульпы используют шламонасоси, потому что пульпа содержит значительное количество взвеси.
Таким образом, совокупность существенных признаков, которые характеризуют конструкцию линии, обеспечивает безотходное получение
стойких к разрушению железосодержащих брикетов из окалиномаслосодержащих шламов вторичных отстойников прокатных цехов.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема размещения оборудования линии для изготовления железосодержащих брикетов на основе отходов металлургического производства.
Линия состоит из системы извлечения железосодержащего материала из окалиномаслосодержащих шламов вторичных отстойников прокатных цехов (6), системы подготовки шихты и формирования брикетов (1), системы извлечения железоуглеродсодержащего материала из шламов металлургического производства (8) и системы регенерации масла (7), связанных между собой механизмами подачи, взвешивания, дозирования и транспортировки, установленных по ходу технологического процесса.
Система извлечения железоуглеродсодержащего материала из шламов металлургического производства (8) содержит установленные по ходу технологического процесса винтовой сепаратор (9), сгуститель (10) и вакуум-фильтр (11), соединенный с емкостью для приема сырья (2) системы подготовки и формирования брикета (1).
Система извлечения железосодержащего материала из окалиномаслосодержащих шламов вторичных отстойников прокатных цехов (6) (в дальнейшем "шламов") содержит смеситель-перегружатель (12) шламов, соединенный шламонасосом (13) с гравитационным смесителем (14) для промывания пульпы, полученной смешиванием шлама и моющего вещества. Гравитационный смеситель (14), установленный с возможностью слива в приемный бак (15) жидкой смеси (суспензии), которая образовалась в нем после смешивания и отстоя смеси шлама и моющего вещества и соединен питателем (16) подачи твердой составляющей смеси (промытой окалины) с фильтром (17) ее обезвоживания. Кроме того, система имеет смеситель-реактор (18) для подготовки концентрированного моющего вещества, соединенный
трубопроводом с гравитационным смесителем (14), а фильтр (17) соединен с емкостью (2) для приема и накопления обезвоженного сырья (промытой окалины) для изготовления брикета и баком-накопителем (19) стоков. Приемный бак (15) для слива суспензии соединен с емкостями (20) и (21) системы регенерации масла (7), соединенными последовательно для каскадного отстоя и выделения масла из слитой из гравитационного смесителя (14) суспензии, а емкости (20) и (21) соединены с баком-накопителем (19) обезмасленых стоков, который связан трубопроводом возврата (22) со смесителем-перегружателем (12), куда обезмасленые стоки из бака (19) насосом (23) подают для повторного использования. При этом емкости (21) связаны последовательно соединенными между собой виброситом (24), магнитным сепаратором (25), фильтр-прессом (26), который при помощи насоса(27) соединен с емкостями (28) приема и накопления выделенного масла.
Система подготовки шихты и формирования брикетов содержит емкости (2) для приема промытой окалины, механизмы (29) подачи и дозирования шихты, подающие ее к смесителю (4) принудительного действия, который связан с емкостями (3) связующих пылевидных добавок. Смеситель (4) конвеером (30) соединен с установкой холодного объемного вибропрессования на базе вибропресса (5), откуда сформированные брикеты направляют к контейнерам (31).
Линия для изготовления железосодержащих брикетов на основе отходов металлургического производства работает следующим образом.
Смеситель-перегружатель (12) заполняют окалиномаслосодержащими шламами вторичных отстойников прокатных цехов (в дальнейшем "шламы"), потом подают из бака-накопителя (19) обезмасленых стоков воду и перемешивают смесь. Шламонасосом (13) от смесителя-перегружателя (12) к гравитационному смесителю (14) подают смесь шламов с водой.
Для подготовки моющего раствора в смеситель-реактор (18) загружают в заданном соотношении соду кальцинированную, жидкое стекло, эмульгатор и воду и перемешивают полученный раствор. Моющий раствор подают в заданном соотношении к гравитационному смесителю (14) и после 2-3 минут смешивания смеситель (14) останавливают и в течение 8-10 минут осуществляют отстой смеси, после чего отстоянную жидкую составляющую (суспензию) желобом сливают к приемному баку (15). После первого слива жидкой фазы снова включают гравитационный смеситель (14) и подают к нему вторую порцию моющего раствора. После перемешивания пульпы, полученной из моющего вещества и шлама, смеситель (14) останавливают и осуществляют второй отстой смеси. По завершении отстоя суспензию сливают приемный бак (15) и питателем (16) подают промытую окалину на фильтр (17) обезвоживания, где промытую окалину обезвоживают до концентрации, обеспечивающей, достижение нужной прочности брикета. Полусухую окалину от фильтра (17) подают в емкость (2) для принятия и накопления сырья для изготовления брикета.
Шламы металлургических производств, представляющие собой смесь доменных, мартеновских и конверторных шламов, (основную часть 70-80% шламов, использованных в качестве сырья для производства брикетов, составляют доменные шламы) классифицируют на винтовом сепараторе (9) таким образом, чтобы крупность частиц твердой фазы шлама, что поступает на обезвоживание к сгустителю (10), составляла 0,05-0,75 мм, после чего пульпу обезвоживают на вакуум-фильтре (11) с получением осадка влажностью 10-12%. Обезвоженный осадок подают в емкость для принятия сырья (2) системы подготовки и формования брикетов (1).
Полусухую окалину и твердую фазу шлама металлургических производств из емкости (2) механизмами дозирования и подачи также направляют в смеситель (4), куда одновременно поступают пылевидные связующие добавки, например, портландцемент, из емкостей (3).
Подготовленную в смесителе (4) смесь промытой окалины, твердой фазы шлама металлургических производств, пылевидных связующих добавок конвейерами (30) подают на установку холодного объемного вибропрессованния на базе вибропресса (5). Формирование брикета осуществляют способом холодного объемного вибропрессования, то есть одновременным воздействием на смесь давления и вибрации в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Вибратор, установленный на площадке с пуансоном, придает колебательные движения пуансону в вертикальной плоскости. Вибратор, установленный на площадке под матрицей, придает колебательные движения матрице в горизонтальной плоскости. В процессе вибрации стремительно снижается вязкость формируемой смеси, значительно уменьшается трение и сцепление между частицами в смеси, формируемая смесь превращается из жесткой и малоподвижной в подвижную текучую массу, которая быстро заполняет форму. Сформированные на поддонах брикеты укладывают в контейнеры (31) и направляют на склад готовой продукции (на схеме не приведен). После формирования брикеты должны затвердеть до достижения сопротивления раздавливанию.
Образованная в результате двойного промывания и отстоя окалиномаслосодержащих шламов суспензия, состоящая из воды, тонкой фракции окалины и масла, из бака (15) поступает в систему регенерации масла, где осуществляют ее последующее разделение с целью извлечения из нее компонентов, пригодных к повторному использованию (минеральные масла).
Суспензия из бака (15) гравитационного смесителя (14) попадает в емкости (20), (21), где осуществляется каскадный отстой-переливание раствора по степени распределения. В ходе отстоя растворов в емкостях (20), (21) осуществляется распределение суспензии на составляющие. Тонкая фракция окалины осаждается и в виде обезмасленого раствора возвращается из бака-накопителя (19) в смеситель-перегружатель (12) при помощи насоса (23) по
трубопроводу возврата (22). Поверхностный слой отстоявшейся суспензии из емкости-отстойника (21) поступает на вибросито (24), где очищается от посторонних включений, размер которых превышает 0,2 мм. Масло, прошедшее через сито (24), обрабатывается постоянным магнитом магнитного сепаратора (25), с помощью которого извлекаются ферромагнитные частицы, после чего оно подается к фильтру-прессу (26), откуда очищенное от примесей масло насосом (27) передается в емкости (28) его накопления.
Использование полезной модели обеспечивает возврат в технологические переделы отходов металлургического производства в виде брикетов, которые используются как добавка в шихту при производстве чугуна и стали, а также уменьшение вредного влияния отходов металлургического производства на окружающую среду.