КОМПОЗИТНОЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ ИЗДЕЛИЕ, СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОМПОЗИТНОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ И СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КОМПОЗИТНОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ

1. Композитное металлургическое изделие, содержащее смесь одного или более неорганических веществ с органическими и влагосодержащими веществами, сформированную в изделие, геометрические размеры, потребительские свойства и конструктивная прочность которого сохраняются при его хранении и перемещении, отличающееся тем, что оно содержит в смеси в качестве неорганических веществ твердые металлы и/или сплавы и их соединения, в качестве органических веществ твердые углеродсодержащие и/или жидкие углеводородные вещества, а в качестве влагусодержащего вещества водосодержащую и/или смазочную охлаждающую жидкость, смесь содержит твердые материалы в виде дробленой и волокнистой фракций, при этом доля дробленого материала в изделии не превышает значения, полученного из выражения:
-8·(1/L)
P=(100-q)-75e,
где Р - доля дробленого вещества, мас.%;
1 - характерный размер дробленого вещества, мм;
L - характерный размер волокнистого вещества, мм;
q - суммарная доля жидкостей, мас.%,
а изделие сформировано путем переплетения волокнистой фракции смеси с образованием каркаса и его последующей пластической деформацией.
2. Композитное металлургическое изделие по п.1, отличающееся тем, что оно сформировано при следующем исходном содержании веществ, мас.%:
Металлы и/или сплавы и их соединения
53-96
Твердые углеродсодержащие и/или жидкие
углеводородные вещества
3-35
Влагосодержащая и/или смазочно-
охлаждающая жидкость (СОЖ)
1-12
3. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что в качестве волокнистого материала оно содержит металлы и сплавы.
4. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что оно содержит волокнистые вещества в виде стружки, проволоки, обрези и прочих фрагментов, отвечающих требованиям о геометрических размерах.
5. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что доля волокнистого вещества с соотношением характерных размеров 1:(10-100) и длиной (0,1-1,0) характерного размера изделия в составе смеси составляет не менее 5 мас.%.
6. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что в качестве дробленого вещества оно содержит твердые вещества в виде фракции не более 0,5 от характерного размера волокнистого материала.
7. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что в качестве дробленого вещества оно содержит металлы, сплавы.
8. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что в качестве дробленого вещества оно дополнительно содержит соединения металлов, окислители, восстановители, шлакообразующие материалы.
9. Композитное изделие по п.8, отличающееся тем, что в качестве окислителя оно содержит окалину, руду, пыль колошниковых газов, шлам колошниковых газов.
10. Композитное изделие по п.8, отличающееся тем, что в качестве восстановителей оно содержит дробленый каменный уголь, углерод, кокс и восстановительные флюсы.
11. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что в качестве влагосодержащих веществ оно содержит водосодержащие жидкости и СОЖ.
12. Композитное изделие по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидких углеводородных веществ оно содержит масла, в том числе отработанные, нефть и продукты ее переработки.
13. Композиционное изделие по п.1, отличающееся тем, что оно сформировано в виде геометрического изделия требуемой формы из группы: брикет, пакет, чушка, таблетка и т.д.
14. Способ производства композитного металлургического изделия, включающий подготовку шихты из одного или более неорганических веществ с органическими и влагосодержащими веществами и последующее осуществление операций дробления, смешивания, дозирования, предварительного формирование и прессование в изделие требуемой геометрической формы и потребительскими свойствами, отличающийся тем, что в шихте используют смесь содержащую в качестве неорганических веществ твердые металлы и/или сплавы и их соединения и активные материалы, в качестве органических веществ твердые углеродсодержащие и/или жидкие углеводородные вещества, а в качестве влагосодержащего вещества водосодержащую и/или смазочную охлаждающую жидкость (СОЖ), твердые материалы дробят до фракции не более 0,5 от характерного размера волокнистого материала и формируют шихтовую смесь, преимущественно содержащую материалы в виде дробленой и волокнистой фракций, при этом долю дробленого материала в смеси определяют из выражения:
-8*(1/L)
P=(100-q)-75e,
где Р - доля дробленого материала, мас.%;
1 - характерный размер дробленого материала, мм;
L -характерный размер волокнистого материала, мм;
q - суммарная доля жидкостей, мас.%,
а формирование изделия осуществляют путем переплетения волокнистого вещества смеси с образованием каркаса при осуществлении операций смешивания, дозирования и предварительного формирования изделия в форме и его последующей деформации с усилием прессования, превышающим предел пластической деформации волокнистого вещества.
15. Способ производства по п.14, отличающееся тем, что изделие изготавливают из смеси при следующем содержании веществ, мас.%:
Металлы и/или сплавы и их соединения
53-96
Твердые углеродсодержащие и/или жидкие
углеводородные вещества
3-35
Влагусодержащая и/или смазочно-
охлаждающая жидкость(СОЖ)
1-12
16. Способ производства по п.14, отличающийся тем, что для уменьшения усилия прессования шихту перед прессованием предварительно нагревают.
17. Способ производства по п.14, отличающийся тем, что жидкие углеводородные материалы дополнительно вводят в состав шихты на стадии формирования изделия.
18.Способ по п.14, отличающийся тем, что смесь формируют порционно или непрерывно в изделие в форме брикета, пакета, чушки или таблетки.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что порционно смесь компактируют путем переплетения металлических волокон смеси с образованием металлического каркаса и его последующей деформацией при холодном прессовании с давлением прессования, превышающим предел пластической деформации волокнистого вещества, в пресс-формы с автоматическим заполнением и выталкиванием готовой прессовки.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что непрерывно смесь компактируют путем переплетения металлических волокон смеси с образованием металлического каркаса и его последующей деформацией на этапах: формирования заготовки; регулируемого прессования путем пропускания через группу редукционных валков, имеющих зазор между ними меньший, чем толщина сформированной ленточной заготовки до ее прохождения между парой валков; получение требуемых геометрических размеров и порезки заготовки на мерные длины.
21. Способ пирометаллургической переработки минерального сырья, включающий подачу его в высокотемпературную зону печи, периоды нагрева, плавления с образованием жидкой массы исходной шихты и рафинирование расплава, отличающийся тем, что минеральное сырье подают в зону высоких температур печи в виде композитного металлургического изделия, содержащего твердые металлы и/или сплавы и их соединения в виде волокнистой фракции с длиной волокон 0,1-1,0 характерного размера изделия и дробленого вещества фракцией не более 0,50 характерного размера волокнистой фракции, твердые углеродсодержащие и/или жидкие углеводородные вещества и водосодержащие жидкости (СОЖ), изделия, сформированного путем переплетения металлических волокон смеси с образованием металлического каркаса и его последующей пластической деформации и создания внутри изделия условий для протекания регулируемых процессов твердофазных реакций за счет сажистого углерода - продукта пиролиза углеводородных жидкостей при нагреве без доступа воздуха, при этом регулирование процессов твердофазных реакций осуществляют в периоды нагрева и плавления изделия до его расплавления.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что твердофазные реакции реализуют в виде реакции восстановления, окисления, рафинирования, легирования.
23. Способ пирометаллургической переработки по п.21, отличающийся тем, что минеральное вторичное сырье подают при следующем содержании, мас.%
Металлы и/или сплавы и их соединения
53-96
Твердые углеродсодержащие и/или жидкие
углеводородные вещества
3-35
Водосодержащая и/или смазочно-
охлаждающая жидкость (СОЖ)
1-12
24. Способ пирометаллургической переработки по пп.21 и 22, отличающийся тем, что управление процессами твердофазного восстановления осуществляют путем регулирования состава изделия, соотношения волокнистой и дробленой фракций, вида волокнистого и дробленого материалов, состава неорганических материалов и углеводродных жидкостей, геометрических размеров изделия, способа и скорости его нагрева и времени выдержки при заданных температурах.
25. Способ по п.21, отличающийся тем, что термическое тепло, необходимое для протекания твердофазных реакций в объеме изделия, подводится посредством или генерируется в волокнистом металлическом материале, образующем каркас изделия.
26. Способ по п.21, отличающийся тем, что режим проведения твердофазных реакций устанавливается от вида извлекаемого материала, требуемой степени его превращения, формы дробленого материала, вида волокнистого и дробленого материалов и их соотношения в изделии, геометрической формы изделия и способа нагрева.
27. Способ по п.21, отличающийся тем, что время проведения твердофазных реакций при переходе от чешуйчатого дробленого материала к сферическому при одинаковом характерном размере увеличивают в 3 раза.
28. Способ по п.21, отличающийся тем, что тердофазные реакции проводят в плавильном агрегате, либо в специальном термическом агрегате перед расплавлением изделия.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что в качестве термического агрегата для проведения твердофазных реакций используют вагранки, отражательные, индукционные, дуговые печи, печи сопротивления, конвертера, установки печь-ковш и др.
30. Способ по п.28, отличающийся тем, что изделие перерабатывают в конвертере, электропечи, отражательной печи, газовой печи или подают непосредственно в расплав.