Способ обработки замасленного скрапа
Изобретение относится к металлургии^ a именно к очистке замасленного скрапа путем термообработки. Цель изобретения - снижение вредных выбросов в атмосферу, удельных затрат энергии и себестоимости получаемого продукта. Предложено активный реагент вводить в скрап перед подачей в печь, нагрев вести до 570-760^С, при зтом в качестве активного реагента используют оксидные материалы,,, включающие элементы обрабатываемого скрапа, в количестве, равном 5-31 1<г_оксида металла в материала на 1 кг масле в скрапе. Оксидные материалы снижают на порядок .содержание углеводородов и угарного газа при темрообработке, a за счет использования в качестве активных реагентов отходов производства снижается в 2 раза себестоимость получаемых продуктов„ 6 табло(П
..80„„17О8894
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН щ) С. 22 8 3/08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТБЧЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
flPH ПОЕТ СССР
1 (21) 4757273/02, (22) 09. 11.89 (46) 30.01.92, Бюл. Р 4 (71) Воронежский механический завод (72) Н.С.Юров, Г.И.Нечитайлов и В.Г.10рова (53) 669. 187.24(088.8) (56) Волобуев В.ф., Довгий И.И., Анкудинов Н.В.Заготовка и переработка вторичных металлов. И. . Металлургия, 1980, с.287-298, Патент Великобритании Р 1271312, кл. F 4 В, 1972.
Авторское свидетельство СССР
М 1191720, кл, F 27 D 13/00, 1984. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАМАСЛЕННОГО
СКРАПА (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к очистке замаслен-, Изобретение относится к металлургии а именно кочистке термообработкой замасленного скрапа.
Известен способ предварительной обработки замасленного скрапа при
600-950 С,газообразным теплоносис тел ем.
Однако при данном способе в атмосферу выбрасываются значительные. ,количества вредных веществ.
Известен также способ предварительной обработки замасленного скрапа, при котором нагрев скрапа осуществляют в присутствии химически активного реагента газообразным тепло-, носителем.
2 ного скрапа путем термообработки.
Цель изобретения — снижение вредных выбросов в атмосферу, удельных затрат энергии и себестоимости полу" чаемого продукта. Предложено активный реагент вводить s скрап перед подачей в печь, нагрев вести до
570-760 С, при этом в качестве активного реагента используют оксидные материалы,. включающие элементы обрабатываемого скрапа, в количестве, равном 5-31 кг оксида металла в материала на i кг масла в скрапе.
Оксидные материалы снижают на порядок .содержание углеводородов и угарного газа при темрообработке, а за счет использования в качестве активных реагентов отходов производства снижается в 2 раза себестоимость получаемых продуктов. 6 табл.
В качестве активного реагента используют воду, которой увлажняют скрап и камеру термообработки, однако это не позволяет в значительной степени снизить содержание вредных веществ в продуктах выброс-< в атмосферу.
Наиолее близким по достигаемому эффекту к предлагаемому является способ предварительной обработки замасленного скрапа, при котором на- грев последнего осуц<ествляют газообразным теплоносителем, а в контакт со скрапом вводят активный реагент.
Согласно этому способу в качестве активного реагента использует воду, 1708894 в частности оборотную, от очистки широком интервале температур по типу дымовых газов, которую подают на на- полного окисления углеводородов с гретый до 150-450 С скрап. Вода при образованием воды и углекисЛого газа этом кипит с образованием микровзры- или неполного окисления углеводоро5 вов, образующих мгновенное повышение дов с появлением в газовой фазе водо-, давления в камере, что небезопасно рода и окиси углерода, причем в равнои нарушает стабильность технологиче- весных условиях соотношения водорода ского проЦесса. При этом вода участ- и воды и УгаРного газа и углекисловует в реакции окисления органических 10 го газа соответствуют рановесным включений, образующихся в результате содержаниям этих компонентов при каталитического разложения масел.. восстановлении оксидов водородом или
Однако в этом случае также неве- . Угарным газом. лика степень снижения содержания Способ осуществляют следующим обвредных веществ в продуктах выброса 15 Разом ° в атмосферу. Замасленный скрап (стружка, выКроме того, в таком технологиче- сечка, обрезки листов, дробь, мелкие ском процессе усложняется контроль, кусковые: металлолом и металлоотчто требует ввода соответствующей ходы) смешивают с оксидными материавтоматики, так как необходимо сле- 20 алами, включающими элементы обрабадить за содержанием воды в скрапе, тываемого скрапа {окалина, конценткоторое определяется функциональным Рат Руда, шламы, пыль от газоочист1оотношением, что обуславливает ки, сварочный шлак) в предеЛах 5загрязнение конечного продукта ас- 31 кг химически активного металла в фальтенами. Низки также его экономи- 25 матеРиале на 1 кг масла в скрапе. ческие показатели из-за утраты выде- При этом в качестве химически активляющегося при возгорании масла тепла, ных оксидов металлов используют окЦель изобретения - снижение вред- сиды железа, никеля, меди и т.д. ных выбросов в атмосферу, удельных Смесь загружают в печь .предварительзатрат энергии и себестоимости полу- 30 ной обработки или в бадью, нагревают чаемого продукта обработки. до 570-760 С и выдерживают при этой
Способ заключается в том, что ак- температуре 0,1-2 ч до прекращения тивный реагент вводят в скрап перед выделения паров воды из смеси. Полуподачей его- в печь, нагрев ведут до ченный спек загружают в сталеплавиль570-760 С и выдерживают до прекраще- ныи агРегат, где из него по соответ35 ..! ния выделения паров воды, при этом s ствующим технологическим инструкциям качестве активного реагента исполь- получают сталь или другой сплав зуют оксидные материалы, включающие цветных металлов. элементы обрабатываемого скрапа в Пример 1. Скрап углеродистых количестве, равном 5-31 кг химически 40 сталей имеет замасленность М. Иасактивного оксида металла в материа- ло имеет следующий химический состав
t ле на 1 кг масла в скрапе. Все это. Ф: Углерод 84,5, водород 12,6. При позволяет снизить вредные выбросы в температуре 150-950 С, возможны
I атмосферу, удельные затраты энергии реакции восстановления оксидов жеи себестоимость получаемого продук- 45 леза водородом и Угарным газом . та обработки. образующихся при конверсии углеСпособ основан на том, что восста- водородов масла за счет реакций с новление оксидных материалов, вклю- водяным паром и двуокисью углерода чающих элементы обрабатываемого скра- при каталитическом воздействии на конпа, углеводородами масла проходит в версию металлической фазы:
1. 3Fe O> + H 2Fe>Oq, + Н ) -12890 Дж
2. Fe>0 + Н 31 e0 + Н О + 77540 Дж
3. ГеО + Н Fe + Н О + 24790 Дж
4. 1/4Fe Og + Нд 3/4Fe + Н,О + 37970 Дж
5. 3FegOg + СО 2Feg) + + СΠ— 53740 Дж, 6. Fe O + СО с ЗГеО + COq + 36680 Дж
7. Fe0+ С0 1е+ COг 16060 Дж
8, 1/4ГезОс + СО Ге + СО - 2870 Дж
1708894
813
--- + 3,894
Р Н о
1g — ——
1gK р
- ---- + 3 85, 3760 т
1ак = 1а -52gP
-Pn р
Н вЂ” ---- + o 845
1g1<, .= 1g — »"—
Рн О . р
Н р.
Р g.ë 1860
1gK = 1g †- = — ---- + 1,59
Р, гугб
1gK = 1g — - - - = ---- + 2, l44
1gK = 1g — — - - = — -,-,-- + 2, IO
Рсд 1850
+ --- - 0 90
688
Э
1gK = 1g — - Рсо
Рсо
1.ак = -- — 0 155
Рв -1 s
В присутствии металлического железа скрапа ждет конкурирующая реакция, которая ограничивает развитие реакций 5-8, а именно:
9, 2СО.< .С Р+ СО -172580 Дж, 9001
1gKР = ---- - 9 28.
В табл.1 показано влияние температуры на константу равновесия реакций 1-4.
В табл.2 показано влияние температуры на константу равновесия реакций 5-9 (отношение Рсд /Рсо от температур для реакций 5-8 и Рсо /Р для реакции 9).
Как видно из приведенного расчета реакции 1 и 5 полностью смещены вправо в присутствии водорода и угарного газа, образованных при конверсии масла, т.е. оксиды трехвалентного железа на 11ь восстанавливаются в присутствии масла без труда в темпера-; турном интервале 150-950 С, в котором можно проводить предварительную обработку замасленного скрапа для удаления масла из скрапа. Однако, как видно из табл.2, развитию реакций 5-8 может препятствовать реакция 9 графитизации, которая может получить существенное развитие в присутствии большого избытка металлического железа скрапа при низких температурах.
Z5 ПоэтомУ на окисление водорода и.
40 кг масла необходимо йзрасходова1 следующее количество Fe 480: 2 = Х: 5,04, 48о 5 о4 30 Х = "---- -.- = 1209 6 кг ° ° что составляет 30,24 кг Ее О на 1 к масла в скрапе. В табл.3 показано влияние рас35 хода оксидов на 1 кг масляных sKJlto» чений в скрапе на равновесные кон-, центрации водорода в выбрасываемой газовой фазе водяной пар + водород, при 760оС 40 .Как видно из данных табл.3, при расходе оксидов железа (Ре О «) в количестве более 30,24 кг на 1 кг масляных включений в скрапе можно снизить концентрацию водорода в газовой фазе до 0,0002 мас.1. Пример 2. Скрап никеля имеет замасленность 13. Иасло имеет химический состав по примеру 1. При 150-950 С преимущественно воз50 можна реакция восстановления оксидов никеля водородом масла: 10. N>.0 + Н Nz + H Î, 828 >gKp о.= - - + 1,39. В табл ..4 показано влияние температуры на константу равновесия реакции 10. 1798894 1Î 74: 2 = Х: 0,126, Реакция полностью смещена в пра" вую сторону до образования металлического никеля, концентрация водорода в газовой Фазе - следы, т.е. менее 0,09 мас.1. Углерод высаживается на поверхности свежевосстановленного. никеля в виде сажистого углерода. Рас ход оксидов никеля при этом составляет: 74 0 126 Х = -""" -"" =47 кг 1 на 1 кг масляных включений в скрапе. Выделение тепла при восстанов" лении оксидов, происходящее в соответствии с экзотермическими реакциями 1,5,7,8,10, позволяет снижать удельный расход энергии на процесс предварительной подготовки замасленного скрапа, улучшает экономические показатели процесса и, кроме того, снижает себестоимость получаемого продукта обработки, так как восстановленные металлические компоненты используются впоследствии при последующей выплавке в качестве легирующих. Пример 3, Скрап группы Б52 (ГОСТ 2787"75) следующего химического состава,Ж: медь 0,6, хром 0-,6, никель 2, молибден 0,6; ванадий 0,1 железо и примеси остальное, в количестве 0,5 кг и скрап группы Б53 (ГОСТ 2787-75) следующего химического состава,io. медь 0,2; хром 0,4 никель 0,3; молибден 0,03, ванадий 0", железо и примеси остальное, в количестве 0,5 кг, имеющие среднюю замасленность 14, смешивают с обезвоженным шламом от производства оФсетных пластин следующего химического состава,4: медь 6, никель 13,6 хром 3,35, железо, кислород и примеси остальное, в количестве 0,096 кг и с обезвоженным шламом от производ-. ства шариков для подшипников следующего химического состава,4: медь 0,1, хром 2,1; никель 0,09", молибден 0,01; ванадий О, железо, кислород и примеси остальное, в количестве 0,214 кг. При этом расход оксидных материалов, включающих элементы обрабатываемого скрапа, составляет 3 1 кг химически активных оксидов на 1 кг масла в скрапе. Полученную смесь подают в лабораторную установку колпакового типа, где в качестве теплоносителя используют шихтовый слиток, нагреваемый индуктивными токами, нагревают до заданной температуры и выдерживают. В табл.5 дано сравнение выбросов вредных веществ по известному и предлагаемому способам при обработке замасленного скрапа группы Б52 (ГОСТ 2787-75) и Б53 (ГОСТ 2787-75). Как видно из табл.5, s температурном интервале 450-950 С выбросы вредных веществ по предлагаемому способу меньше, чем по известному. Оптимальный температурный режим предварительной обработки замасленного скрапа находится в интервале 570-760 С. Кроме того, по предлагаемому способу вместо 1 кг получено 1,2 кг металлошихты группы Б52, металлургическая ценность которой выше шихты, полученной по известному способу.При этом в качестве активных реагентов используют отвальные или нестандартные шламы. Пример 4. В производстве 30 шихтовых слитков группы Б4 (ГОСТ 2787-75), .содержащих 2,7-5,0/ никеля, остальное — железо и примеси, расходы на сырье (скрап) составляют 82,283 от себестоимости продукции. Использование предлагаемого способа позволяет повысить экономические показатели процесса производства шихтовых слитков группы Б4 за счет снижения себестоимости получаемого продукта. Для проведения полупромышленных исследований использована стружка " 2 группы Б4 следующего химического состава,3: никель 4,1; железо и примеси остальное. В качестве химически активного реагента использована окалина группы Б4 следующего химического состава, 3: никель 2,5; железо и примеси остальное, которая сдается на предприятия Вторчермет как 0 доменный присад. Иасляные включения (масло) s скрапе составляют 3 . Струж. ку в количестве 881 кг смешивают на бегунах с окалиной в количестве 264 кг. Расход окалины на 1 кг масляных включений составляет 9,99 кг. Смешивание продолжают 0,5 ч. После смешивания смесь подают в устройство колпакового типа, где в качестве теп1708894 Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет снизить вредные выбросы в окружающую; 5 среду, удельные затраты энергйи и себестоимость получаемого продукта обработки. Таблица Температура, С ) — НаО P1)à НŠ— P1)cp Íà K5 = Н20/PH к4 . PHOO рйе 9,1 ° 10 1,О 10 74 104 7,6. 104 5,8,1о4 4,8 <1)14 4 3,)04 3,6 10 1,6 )о- ),а.)0 2,3 10 < 15о 450 560 760, 8га 950 2,5 ° 10 3,5.10- 4,6 )о" 5,3 )о ?, 0110- 2,5 "10 6,9 10 1,6 2,6 6,0 Таблица 2 "т= о ""со KS - P ?Pcp< К<) - РСО, Р, О = P<.p jPco К = Pep? Ppp Температура С 9,98 .1О" 1.5 .10 9,4 )o 8,3 )o 8,1. 10 3,9 )ае 8,2 )аа г,б 10 2,4 ° )0+ 109 6,1..10 4,З .104 2,4 10 950 3,4 <10 1,4,10 8<2 ° 10- о- 8,2 ° 1 6,8 1 5,8-1 О 2,) 1,3 г,7 10о 2,02 5,3«0 4,6.)о- ° 10-Е 1О е г,б 9,о ),г 3,9 лоносителя используют шихтовые слит ки от предыдущ<ей плавки. При 670570 С смесь выдерживают 1,0 ч до прекращения выделения паров воды, после чего смесь направляют в электро дуговую печь на выплавку шихтовых слитков группы Б4. В табл.6 приведена стоимость сырья на производство 1 т шихтовых слитков группы Б4 по известному, и предлагаемому способам. Как видно из табл.6, снижение стоимости сырья составляет 8,643 руб. на l т шихтовых слитков группы Б4. Реальный скрап представляет собой сплавы различных материалов например на основе железа, никеля, меди, ко" бальта и т.д. Для сплавов металлов семейства железа расход оксиднйх материалов, включающих элементы обрабатываемого скрапа, составляет 531 кг химически активных оксидов металлов на 1 кг масла в скрапе. формула изобретения l0 Способ обработки замасленного скрапа, включающий загрузку скрапа в печь, нагрев, ввод активного реагента, выдержку в печи, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью 15 снижения вредных выбросов в атмосферу, удельных затрат энергии и себе" стоимости получаемого продукта, активный реагент вводят в скрап перед подачей в печь, нагрев ведут до 20 570-760 С, при этом в качестве активного реагента используют окислен.ные элементы обрабатываемого скрапа в количестве, равном 5-3 1 кг íà l кг масла в скрапе. 1708894 Таблица 3 р« W ° Формула расходуемого оксида Расход оксида на 1 кг масляных включений, кг Концентрация водорода в выбрасываемой газовой Фазе И@0+ Н,В,т4 Степень восста" новления водородЬм масла оксида Fe+p, Х а е е Более 19,45 19 45 16, 77 13,35 6,49 6,18 4,33 3,09 0,0002 0,0002 Табли ца 4 НеО Н .2 Темпе- ратура, ос Концентрация водорода в выбрасываемой газовой Фазе H +H О, при избытке оксида никеля, масА Таблича 5 Известный способ® Предлагаемый способ Температу" pa,О C Содержание вредных веществ, мас,Ф Содержание вредных веществ, мас.а Время до прекращения выделения паров воды, с глевороды Углевс:- Угарный дороды газ Угарный газ Всего Всего У до "7" 1,1! 6,3 t5,ã ° 1 ф В качестве активного реагента используют воду, подаваемую равномерно в лабораторную установку колпакового типа, расход воды - 1 кг на 1 кг масла в скрапе, время - 1730 с. FeO Fe0 Fe0O q, Ге О,ь РеВО.,ь Ре 0я F е..0», Fe+y Ге<0 у Fe 0 950 950 1,00 1,43 3,00 5,00 9,00 10,00 16, 00 19,00 30,24 32,00 2,2 ° 103 3,4 10 2,4 10 2 3 1О 1,9 10 2 02 t,4 1О 1,2 10 1,0 0,4 0,3 0,2 О,! 0,1 Менее О,! Иенее 0,1 0,005 0,03 0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 Менее 0,1 Менее 0,1 Менее О, Иенее 0,1 Менее 0,1 0,1 0,9 З,l Около 100 Около 100 33 ЗЗ 33 32 26 21 11 Менее 11 Менее 1,t Менее 0,5 Иенее 0>4 Менее 0,3 Менее 0,2 0,2 Менее 1,О Иенее 3,2 368 300 1708894 Табли ца б » Предлагаемый способ Известный способ Сыр ье Расход, т Расход, т Стои87-10 92-84,9 1,066 1,066 Итого: 92-84,9 1,145 84-20,6 » » «»«I Масляных включений в стружке Н 2 3>. При расчете введена поправка на масляные включения. Ъ»,. . ..- » Составитель Т.Морозова Техред д.Олийнык Корректор Jl.Ëèëèïåíêo Редактор М.Петрова.Заказ 405 Тираж Подписное ЩЧИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Стружка Ю 2 Окалина Цена Стоируб-коп мость, руб-коп 0,881 0,264 Цена руб-коп 87-10 28-3 0 мость, руб-коп 76-73,5 7-47,1
