Способ переработки скрапа
SCRAP RECYCLING METHOD

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к вторичной   переработке металлургического сырья в виде металлического скрапа с содержанием железа общего от 10% до 85%, с получением из него металлоконцентрата с максимально возможным процентным содержанием железа.
Использование вторичного металлургического сырья в производстве стали становится все более актуальным, как по экономическим, так и по экологическим соображениям. При этом одним из самых распространенных видов вторичного сырья становятся отвальные шлаки электросталеплавильного производства. Однако существующие технологии обработки не позволяют добиться качественной очистки шлака с максимальным отделением шлаковых примесей от металлической составляющей, а имеющиеся технологии являются экономически не эффективными. Современной тенденцией в переработке таких шлаков является применение механического воздействия на обрабатываемый шлак, что позволяет достичь высокой степени извлечения железа в виде так называемых "корольков", т.е. частиц металла, заключенных в неметаллическую оболочку собственно шлака. Широко распространенным приемом такого воздействия является дробление на достаточно мелкие фракции.
Однако применение неоднократного дробления  шлака для этих целей приводит к  интенсивному износу дробильных элементов и повышению себестоимости, поэтому для повышения степени извлечения металла совместно с дроблением применяют магнитную сепарацию, которая хотя и усложняет технологию, но позволяет  повысить степень  извлечения  железа из отвального шлака.
Из уровня техники известны способы переработки отвальных шлаков электросталеплавильного производства с применением механического  воздействия на обрабатываемый шлак.
Так, способ переработки отвальных шлаков (Патент РФ №2145361, опубл. 10.02.2000) включает в себя предварительную выборку из отвального шлака крупного металлического скрапа и виброразделение оставшегося шлака на две составляющие. Виброразделение шлака на две составляющие после выборки крупного металлического скрапа осуществляют на роликовой решетке, на выходе из-под упомянутой роликовой решетки шлак фракции 0-30 мм дополнительно подвергают магнитной сепарации, а шлак фракции 0-30 мм, прошедший магнитную сепарацию, а также шлак фракций 0-5 мм и 5-10 мм, прошедший гравитационную сепарацию на скоростном виброгрохоте, подвергают последующей воздушной классификации в режиме кипящего слоя.
В способе переработки отвальных металлургических шлаков (Патент РФ №2222619,  опубл. 27.01.2004) из шлака вначале извлекают крупный скрап, а затем производят измельчение шлака до крупности менее 4 мм, магнитную сепарацию шлака проводят сначала на последовательно расположенных сепараторах, работающих на постоянных магнитах, а затем на последовательно расположенных сепараторах, работающих на электромагнитах для довыборки из предварительно отсепарированного шлака металлов, и/или сплавов металлов, и/или оксидов металлов.
В способе переработки сталеплавильных шлаков  (Патент РФ №2365642, опубл. 27.08.2009) вначале также извлекают крупный скрап, а далее  производят  рассев и выделение немагнитного шлака крупностью 0-50 мм, грохочение немагнитного шлака по классу 0-5 мм, дробление надрешетного продукта с рассевом по классу 0-5 мм и пневмоклассификацию с выделением классов крупности: крупный 5-0,5 мм, мелкий 0,5-0,16 мм и пыль 0,16-0 мм с последующей пневмоклассификацией крупного и мелкого классов и их сухой магнитной сепарацией.
Таким образом, из уровня техники известны способы переработки вторичного сырья в виде металлургического шлака,  включающие такие известные операции, как рассев шлака на фракции, неоднократное дробление на более мелкие фракции в сочетании с различными видами сепарации, включая  магнитную, при этом в известных способах перед переработкой шлака из него вначале извлекают крупный скрап. Из уровня техники не известны способы переработки металлического скрапа размером более 50 мм с получением из него металлоконцентрата.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа переработки отходов металлургического производства для получения продукта в виде металлоконцентрата с содержанием железа общего от 93% до 97%.
Технический результат изобретения заключается в высокой степени утилизации металлического скрапа.
Технический результат достигается тем, что способ переработки скрапа включает неоднократный рассев на фракции, дробление и магнитную сепарацию, при этом скрап первично рассеивают на фракции 0-5 мм и 5-150 мм, скрап фракции 5-150 мм подвергают механической обработке в роторной дробилке, дробильные элементы которой выполнены из твердосплавного материала, при окружной скорости вращения бил ротора от 25 до 40 м/с, в результате пластичной ударной деформаций от скрапа откалываются включения в виде остаточного металлургического шлака и оксида железа, полученный после механической обработки материал рассеивают на фракции 0-5 мм и 5-150 мм, скрап фракции 5-150 мм подвергают магнитной сепарации для отделения металлургического шлака и получения металлоконцентрата, а весь материалфракции 0-5 мм, полученный при первичном рассеве и рассеве после роторной дробилки, подвергают магнитной сепарации для отделения металлургического шлака и извлечения оксида железа.
Металлический скрап, как отход высокотемпературных процессов первичного производства металла, представляет собой недробимый материал с высоким содержанием железа и неметаллическими включениями в виде остаточного металлургического шлака и оксида железа.
В предложенном способе для переработки скрапа фракции 5-150 мм и для повышения степени извлечения металла, как и для шлаков,  используют неоднократный рассев на фракции, дробление и магнитную сепарацию.
Отделенный от металлургического шлака скрап с содержанием железа 10-85% размером до 150 мм выгружают в специальный питатель, с помощью которого производят равномерную подачу скрапа на первое устройство сортировки (грохот) для рассева скрапа на фракции 0-5 мм и 5-150 мм.
Затем скрап фракции 5-150 мм посредством конвейера подают в роторную дробилку с горизонтальным валом, дробильные элементы (билы и дробящие плиты) которой выполнены из твердосплавного материала, обладающего высокой устойчивостью к ударным нагрузкам от кусков недробимого металлического скрапа. В роторной дробилке ведут механическую обработку скрапа при окружной скорости вращения бил ротора в пределах 25-40 м/с.
Высокая эффективность механической обработки скрапа в предложенном способе достигается за счет применения роторной дробилки с твердосплавными дробильными элементами. При этом максимальная степень извлечения железа из скрапа достигается при окружной скорости вращения бил ротора от 25 до 40 м/с.
Механическая обработка скрапа в роторной дробилке с твердосплавными дробильными элементами при окружной скорости вращения бил ротора от 25 до 40 м/с позволяет перерабатывать крупные недробимые куски металлического скрапа без ущерба для дробильных элементов. Использование окружной скорости вращения бил ротора выше 40 м/с может приводить к износу бил ротора дробилки.
В результате пластической деформации кусков скрапа в роторной дробилке от него откалываются хрупкие непластичные включения остаточного металлургического шлака и оксида железа.
Полученный после механической обработки материал направляют на второй грохот и рассеивают на фракции 0-5 мм и 5-150 мм.
Скрап фракции 5-150 мм направляют на устройство с магнитным сепаратором и подвергают магнитной сепарации для отделения металлургического шлака от магнитной части, представляющей собой металлоконцентрат с содержанием железа 93-97%, пригодного для использования в сталеплавильном производстве. Полученный металлоконцентрат посредством конвейера подают на склад готовой продукции.
Материал фракции 0-5 мм со второго грохота, отколовшийся после механический обработки в дробилке, вместе со скрапом фракции 0-5 мм, полученным после первичного рассева на первом грохоте,  подают на отдельный конвейер и далее на устройство со встроенным магнитным сепаратором для отделения оксида железа от включений остаточного металлургического шлака. Извлеченный оксид железа посредством отдельного конвейера также направляют на склад готовой продукции. Оксид железа можно использовать вместе с железной рудой, как сырьё-концентрат для производства металлизированных окатышей на агломерационных обогатительных фабриках.
В результате предложенного способа переработки скрапа получают четыре продукта: металлоконцентрат с содержанием железа 93-97% фракции 5-150 мм, оксид железа фракции 0-5 мм, шлак фракции 5-150 мм и шлак фракции 0-5 мм. Извлеченные металлсодержащие продукты являются сырьем для агломерационного и металлургического производства, а немагнитная часть может быть использована в качестве инертных материалов.
Таким образом, предложенный способ переработки металлического скрапа позволяет проектировать технологии комплексной переработки отходов металлургического производства, включая эффективную механическую переработку металлического скрапа с высокой степенью извлечения железа.