Способ переработки шлаков патент

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКА Российский патент 2019 года по МПК C22B7/04 B03B9/04

Описание патента на изобретение RU2688789C2

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам переработки шлака для получения сырья с высоким содержанием железа.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является техническое решение из патента RU 2511556. Способ включает предварительное грохочение с выделением негабаритных кусков, сепарацию с выделением металлоконцентрата, дробление шлака, грохочение, дополнительное дробление и магнитную сепарацию с выделением магнитного и немагнитного продуктов. Дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм. Фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение. Каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат. Затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции. Каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата.

Однако данный способ предполагает многоцикловое измельчение, что увеличивает время проведения операции, ресурсо- и трудоемкость процесса.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в низкой эффективности существующих способов обработки шлака с целью получения железа металлического.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение процентного содержания железа в конечном продукте при повышении производительности переработки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе переработки шлака железосодержащий шлак дробят в роторной дробилке с линейной скоростью вращения била не менее 40 м/с, после чего осуществляют магнитную сепарацию.

В способе может быть использована роторная дробилка с вертикальным валом вращения.

После магнитной сепарации могут осуществлять разделение на фракции.

После разделения на фракции могут осуществлять дополнительную магнитную сепарацию с последующим разделением на фракции.

Заявляемое изобретение проиллюстрировано фигурой, на которой изображено семейство экспериментальных графиков зависимости процентного содержания Fe-железа в извлекаемом (конечном продукте) от скорости вращения била.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения железосодержащего продукта нужного качества используют одноцикловое непрерывное дробление в роторной дробилке, например, с вертикальным валом, с линейной скоростью вращения била 40 м/с и выше. При такой скорости воздействия била происходит разрушение большинства шлаковых образований из-за собственной хрупкости без разрушения кусочков и частиц железа, которые не крошатся и не дробятся благодаря своей пластичности, за счет чего повышается процентное содержание железа в конечном продукте.

Время дробления шлака определяется отрезком времени связанным с прохождением шлака в свободном падении через зону воздействия била, т.е. инструмента разрушения. Для повышения скорости прохождения продукта через дробилку можно загрузку в дробилку осуществлять с определенной высоты, обеспечивающей необходимую скорость вхождения продукта в дробилку за счет свободного падения.

Для дробления используют высокопроизводительные специальные дробилки, позволяющие с большой механической мощностью воздействовать на сырье-шлак, в частности, роторные дробилки с вертикальным валом вращения, позволяющие получать скорости более 100 м/с и сохраняющие свою работоспособность. Например, может быть использована роторная дробилка в соответствии с патентом RU 2305007.

На выходе дробилки получают сильно измельченный железосодержащий продукт фракции 0-50 мм. Далее измельченный продукт проходит многократное разделение на фракции (рассев) с магнитной сепарацией и получают мелкодисперсное железо (МДЖ).

Для магнитной сепарации и рассева по фракциям получаемого продукта можно использовать любые стандартные устройства, обеспечивающие необходимую производительность и состав выходного продукта МДЖ. На выходе магнитного сепаратора получают железосодержащий продукт с нужным содержанием Fe общего, т.е. Fe-металлического и FeO- в окислах.

Заявляемым способом осуществляют углубленную переработку твердых шлаковых отходов от металлургического производства, в результате которого образуется новый вид продукта (сырья) для металлургического производства, характеризуемый размером частиц от 0 до 50 мм с общим содержанием железа общего более 70% и называемый мелкодисперсное железо (МДЖ).

Особенностью данного способа переработки железосодержащих шлаков является прямая зависимость глубины извлечения железа из шлака и получаемая величина железа общего в продукте на выходе от линейной скорости била. Началом эффективной переработки шлака является линейная скорость 40 м/с воздействия била. При дальнейшем линейном увеличении скорости била показатели глубины извлечения железа из шлака увеличиваются с одновременным увеличением содержания железа общего в получаемом продукте МДЖ. Подобрав необходимую линейную скорость била в интервале 40 м/с и более можно получить желаемое извлечение железа из сталеплавильного шлака и качество продукта мелкодисперсного железа (МДЖ).

Заявляемый способ позволяет как извлечь, так и доизвлечь из шлака Fe-металлического и в FeO- в окислах дополнительный объем, а также улучшить качество железосодержащих отходов до требуемого технологией качества и повысить качество уже имеющихся железосодержащих отходов.

Приведенные примеры являются частными случаями и не исчерпывают всех возможных реализаций заявляемого изобретения.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные вариации заявляемого способа не изменяют сущность изобретения, а лишь определяют его конкретные воплощения.

Похожие патенты RU2688789C2

название	год	авторы	номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ ШЛАКОВ АЛЮМОТЕРМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСПЛАВОВ	2012	Урванцев Анатолий Иванович Урванцев Илья Анатольевич Хохлов Александр Матвеевич Дианов Андрей Олегович	RU2511556C1
Способ переработки мелкокускового сырья для получения высококачественной стали	2018	Ходос Николай Иванович	RU2738742C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ	2008	Карпов Анатолий Александрович Филипьев Сергей Николаевич Наумов Николай Викторович Васин Евгений Александрович Камерцель Владимир Генрихович Колотыгин Алексей Тимофеевич Свистун Евгений Анатольевич	RU2377324C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ	1998	Носов С.К. Алехин А.А. Тарабрина Л.А. Глушко Д.А. Малаховская Л.Д. Князева Н.Д.	RU2133154C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ	1994	Бабушкин Валерий Неофитович Гельбинг Роман Анатольевич Костин Константин Николаевич Кузнецов Александр Юрьевич Петухов Олег Иванович Рахимгулов Рафик Фаилович	RU2056948C1
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ РОССЫПЕЙ ДРАГОЦЕННЫХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ	2004	Артамонов Анатолий Михайлович Картавых Константин Викторович Ласанкин Сергей Викторович	RU2268094C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКА	2004	Святов Болат Аманжолович Гриненко Валерий Иванович Петлюх Петр Степанович Есенжулов Арман Бекетович Грабеклис Альфред Альфредович Демин Борис Леонидович	RU2298586C2
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВАНАДИЙСОДЕРЖАЩЕЙ ШЛАКОСОДОВОЙ ШИХТЫ К ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ ОБЖИГУ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ	2007	Карпов Анатолий Александрович Филипьев Сергей Николаевич Наумов Николай Викторович Васин Евгений Александрович Вдовин Виталий Викторович Колотыгин Алексей Тимофеевич Свистун Евгений Анатольевич Щекотов Игорь Витальевич Хисматулин Галей Минабович	RU2365650C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ	2013	Поволоцкий Александр Давидович Поволоцкий Виктор Давидович Потапов Кирилл Олегович Рощин Василий Ефимович Шестаков Александр Леонидович Розовский Анатолий Леонидович	RU2539884C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНЫХ ШЛАМОВ	2013	Газалеева Галина Ивановна Сопина Нина Александровна Орлов Станислав Львович Мушкетов Андрей Александрович Шешуков Олег Юрьевич Дмитриев Андрей Николаевич	RU2528918C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 688 789 C2

Реферат патента 2019 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКА

Изобретение относится к области металлургии, а именно способам переработки шлака для получения сырья с высоким содержанием железа. Мелкодисперсное железо с фракцией не более 50 мм с общим содержанием железа более 70% получают путем загрузки железосодержащего шлака в роторную дробилку с высоты, обеспечивающей необходимую скорость его вхождения в дробилку за счет свободного падения. Дробление шлака в роторной дробилке осуществляют с линейной скоростью вращения била не менее 40 м/с. После чего проводят многократное разделение продукта на фракции магнитной сепарацией. Способ обеспечивает повышение процентного содержания железа в конечном продукте и повышение производительности переработки шлака. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 688 789 C2

1. Способ получения мелкодисперсного железа с фракцией не более 50 мм с общим содержанием железа более 70%, характеризующийся тем, что осуществляют загрузку железосодержащего шлака в роторную дробилку с высоты, обеспечивающей необходимую скорость его вхождения в дробилку за счет свободного падения, последующее дробление шлака в роторной дробилке с линейной скоростью вращения била не менее 40 м/с и многократное разделение продукта на фракции с магнитной сепарацией.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют роторную дробилку с вертикальным валом.

Источник

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВОГО ШЛАКА Российский патент 1999 года по МПК C22B7/04 C22B1/16

Описание патента на изобретение RU2132398C1

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к переработке шлаков металлургического производства методом агломерации, и может быть использовано на предприятиях вторичной цветной металлургии.

Известен способ переработки алюминиевых шлаков, включающий их дробление и рассев, причем металлическая часть шлаков попадает в плюсовую фракцию и используется в производстве алюминиевых сплавов. Разделение оксидной и солевой частей шлака осуществляется растворением последней в воде и последующим упариванием рассола.

По данному способу утилизируются две части шлака — металлическая и солевая, а оксидная — складируется в шлакоотвалы (см. описание к п. N 1301861 3, 12.11.85., C 22 B 7/00).

К недостаткам известного способа следует отнести высокие энергозатраты на упаривание рассола, так как 99%-ное удаление солей происходит лишь при трехкратной обработке шлака водой, а также сложность утилизации самой значительной по массе части шлаков — оксидной.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки алюминиевого шлака, включающий измельчение в размольном барабане, отделение металлического алюминия, после чего производят разделение оксидной и солевой части шлака. Далее осуществляют помол солевого шлака в барабанной мельнице с водой и после фильтрации рассол упаривают, а шлак повторно направляют на помол. Измельчение солевого шлака производят по многостадиальной схеме и после его отмывки шлак складируют, (см. п. ФРГ N 2825806 от 13.06.78, МКИ C 22 B 7/04).

К недостаткам известного способа переработки алюминиевого шлака следует отнести высокие энергозатраты за счет упаривания рассола и многостадиального помола (обработки) шлака.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение — снижение энергозатрат за счет упрощения процесса переработки алюминиевого шлака.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном способе переработки алюминиевого шлака, включающем измельчение, отделение металлического алюминия, разделение оксидной и солевой частей, последнее осуществляется путем его термообработки, например в аглочаше, при температуре выше температуры кипения солей.

Термообработка может быть осуществлена не только в аглочаше, но и других тепловых агрегатах, однако преимуществом аглопроцесса является то, что через материал продувается большое количество газов и удаление солей происходит более интенсивно.

Кроме того, термообработку ведут при температуре ниже температуры плавления оксидного компонента. Проведенные исследования (см. примеры 1-3) показали, что при более низких температурах скорость испарения солей снижается, а при температуре менее 1180 o C практически прекращается. Соль плавится без существенного испарения и значительно снижает газонепроницаемость слоя, что приводит к приостановлению процесса. При более высоких температурах происходит плавление оксидной части шлака с образованием хлоридно-оксидного расплава и испарение солей замедляется. Качество полученного спека получается неравномерным по содержанию солей. Таким образом, разделение солевой и оксидной частей шлака необходимо производить в интервале температур от 1360 o C — 1480 o C (температура кипения солей шлаков) до 1500 — 1800 o C (температура плавления оксидной части шлаков).

Предлагаемый способ осуществляли следующим образом.

Пример 1. Брали смесь солевой и оксидной частей алюминиевого шлака и измельчали до размеров частиц менее 0,5 мм с содержанием: KCl — 22%, NaCl — 13%, Al₂O₃ — 34%, SiO₂ — 3,5%, CaO — 1,9%, MgO — 4,8%, Zn — 0,6%, CuO — 0,4%, алюминий металлический — 11%, Fe₂O₃ — 2,6%, вода — остальное. Фракция + 0,5 мм представляла собой корольки металлического алюминия, которые возвращали на плавку. Далее производили отделение солевой части шлака, для чего шлак гранулировали с 4% по массе коксика фракции 1-3 мм и 5% по массе глиноземистого цемента и спекали в аглочаше диаметром 500 мм, высота слоя — 350 мм. Температура спекания — 1650 o C.

После спекания оксидная часть шлака содержала: Al₂O₃ — 71%, SiO₂ — 7,4%, MgO — 8,3%, CaO — 4,6%, Fe₂O₃ — 5,2%, ZnO — 0,4%, CuO — 0,9%, Na₂O + K₂O — 2,1%, Cl — 0,1%. Солевая часть шлака сконденсировалась в пылеосадительной камере (81%), циклоне (12%) и рукавном фильтре (5%), неучтенные потери — 2%. По содержанию нерастворимого остатка солевая часть шлака содержала от 8% в циклоне до 5% в пылеосадительной камере.

Солевую часть шлака вторично использовали для плавки вторичного алюминия из металлической части шлака, а оксидную часть шлака — в качестве заполнителя для огнеупорных бетонов.

Пример 2. Брали циклонную пыль плавки вторичного алюминия под солевым флюсом (26% NaCl + KCl, 59% — Al₂O₃, 2,3% — SiO₂, 2,6% MgO, Fe₂O₃ — 1,2%, ZnO — 0,8%, CuO — 0,1%, вода — остальное, материал по составу близок к фракции — 0,5 мм из примера 1, хотя формально и не является шлаком), смешивали с измельченным известняком (CaO — 51%) в соотношении 2:1, добавляли глиноземистого цемента — 8%, коксика — 6%, фракции 2-5 мм и окомковывали в бетономешалке гравитационного типа. Разделение оксидной и солевой частей шлака осуществляли в аглочаше диаметром 500 мм, высота слоя — 329 мм. Максимальная температура спекания составила 1490 o C, что выше температуры кипения солей ( -1400 o C), но ниже температуры плавления оксидного компонента (1560 o C).

После спекания оксидная часть шлака содержала Al₂O₃ — 47%, SiO₂ — 10,6%, MgO — 5,4%, CaO — 29%, Fe₂O₃ — 4,9%, ZnO — 0,8%, CuO — 0,9%, Na₂O + K₂O — 2,1%, Cl — 0,2 %. Полученный материал представляет собой клинкер глиноземистого цемента и может быть использован для изготовления огнеупорных бетонов с температурой службы до 1300 o C. Солевая часть циклонной пыли сконденсировалась в пылеосадительной камере (89%), циклоне (9%) и рукавном фильтре (1%). Эту пыль с содержанием нерастворимого остатка от 3-7% можно использовать для плавки алюминия (в качестве флюса).

Пример 3. Брали смесь солевой и оксидной части алюминиевого шлака содержанием: Al₂O₃ — 59,2%; KCl + NaCl — 19%; SiO₂ — 2,9%; MgO — 5,05%; CaO — 0,53%; Fe₂O₃ -0,72%; вода — остальное, измельчали до частиц o C, т.е. выше температуры кипения солей (1420 o C) и ниже температуры плавления оксидного компонента — 1850 o C.

После спекания оксидная часть шлака содержала: Al₂O₃ — 64%, SiO₂ — 3,9%, MgO — 24%, CaO — 0,89%, Fe₂O₃ — 1,28%, Na₂O + K₂O — 1,9%, Cl — 0,1 %, S — 0,15%, а солевая часть шлака сконденсировалась в пылеосадительной камере (86%), циклоне (9%) и рукавном фильтре (2%), неучтенные потери — 3%. Солевую часть шлака вторично использовали для плавки вторичного алюминия, а оксидную часть шлака — в качестве заполнителя для огнеупорных бетонов.

По сравнению с известными способами переработки алюминиевого шлака, предлагаемый способ требует минимальных капитальных затрат, так как в одном аппарате (аглочаше) происходит удаление из шлака солей и влаги. Кроме того, получаемый в процессе термообработки спек оксидной части может быть использован как сырье для производства огнеупорных бетонов.

Похожие патенты RU2132398C1

название	год	авторы	номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ ШЛАКОВ	2000	Плинер С.Ю. Шмотьев С.Ф.	RU2163227C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВОГО ШЛАКА	2013	Низов Василий Александрович Ракипов Дильшат Файзиевич Пустынных Евгений Васильевич Бакиров Альфит Рафитович	RU2540317C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ ВЫСОКООГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ	1997	Ершов М.П. Плинер С.Ю. Сычев В.М. Шмотьев С.Ф.	RU2111934C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОППАНТА ИЗ СТЕКЛЯННЫХ СФЕР	2007	Шмотьев Сергей Федорович Плинер Сергей Юрьевич	RU2336293C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКА АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА С ПОЛУЧЕНИЕМ ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ И ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩЕЕ СЫРЬЕ	2002	Шаруда А.Н. Веснин О.В. Пискаев А.Е. Кирьянов С.В.	RU2215048C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА	2010	Жолнин Анатолий Георгиевич Смагин Михаил Николаевич	RU2418080C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА	2009	Попов Игорь Олегович Устинов Сергей Михайлович Бутырский Борис Николаевич Пупышев Андрей Михайлович	RU2410449C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СОЛЕВЫХ АЛЮМОСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ПОКРОВНЫХ ФЛЮСОВ И АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ-РАСКИСЛИТЕЛЕЙ	2011	Лысенко Андрей Павлович Серёдкин Юрий Георгиевич	RU2449032C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ШЛАКОВ	1998	Дигонский С.В. Дубинин Н.А. Кравцов Е.Д. Тен В.В.	RU2148664C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД	2015	Павлов Сергей Федорович Рыбин Сергей Геннадьевич	RU2624880C2

Реферат патента 1999 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВОГО ШЛАКА

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано на предприятиях вторичной цветной металлургии. Способ включает измельчение шлака и отделение от него металлического алюминия. После отделения шлак окомковывают с топливом, а затем спекают с продувом воздуха через слой гранулированного шлака. При этом в процессе спекания солевая часть шлака испаряется, улавливается и вторично используется для плавки вторичного алюминия, а оксидная часть остается в виде спека и может быть использована в дальнейшем для производства огнеупоров. Реализация изобретения позволит уменьшить энергозатраты и упростить технологию переработки шлака. 1 з.п.ф-лы.

Формула изобретения RU 2 132 398 C1

1. Способ переработки алюминиевого шлака, включающий его измельчение, отделение металлического алюминия и разделение оксидной и солевой частей шлака, отличающийся тем, что измельченный шлак после отделения металлического алюминия подвергают гранулированию с топливом, после чего осуществляют разделение оксидной и солевой частей шлака путем испарения солей в процессе спекания гранулированного материала при температуре выше температуры кипения солей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что спекание осуществляют при температуре ниже температуры плавления оксидного компонента.

Источник