Способ разделения побочных продуктов и отходов металлургической промышленности

 

Использование: для очистки загрязненных механическими примесями масел, для разделения на воду, масло и окалину шламов из сгустителей пульпы металлургических и металлообрабатывающих заводов. Сущность изобретения: способ разделения побочных продуктов и отходов металлургической промышленности, например, маслоотходов и шламов или сгущенной пульпы, содержащих воду, масло и твердый продукт, включает стадию отгонки воды при нагреве и разделение смеси на отдельные компоненты . Отгонку воды осуществляют при температуре .выделения адсорбированной воды, а затем обезвоженную суспензию в режиме противотока подвергают сжижению и отмывке сгущенного твердого продукта растворителями. Для получения твердого продукта в сыпучем состоянии удаление растворителя с увлажненного шлама производят путем нагрева шлама до температур на 10-20°С выше температуры кипения растворителя . 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4935692/02 (22) 08.04.91 (46) 07.03 .93. Бюл. ¹ 9 (71) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР. Череповецкий хозрасчетный научно-технический центр

"Озон" (72) А.Ф.Ильченко, А.И.Ага ры шее, Н,А.Архипов, П.А.Смирнов, Л.В.Полев, Л.Я,Терещенко, В.И,Андреев и А.А.Гетьман (73) Череповецкий металлургический комбинат им. 50-летия СССР (56) Заявка Франции

N 2483247, кл. В 01 D 12/00; 1981.

Авторское свидетельство СССР № 778739, кл, В 01 D 3/00, 1978. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОБОЧНЫХ .

ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (57) Использование: для очистки загрязненных механическими примесями масел, для

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для очистки загрязненных механическими примесями масел, для разделения на воду, масло и окалину шламов из сгустителей пульпы металлургических и металлообрабатывающих заводов, Цель изобретения — упрощение технологии, улучшение качества продуктов разде-, ления и обеспечение повторного их использования, повышение производительности установки.

Поставленная цель достигается тем, что при разделении побочных продуктов и отхо„„БЫ,, 1801029 АЗ (я)з В 03 В 9/06, В 01 D 11/00, 3/00 разделения на воду, масло и окалину шламов из сгустителей пульпы металлургических и металлообрабатывающих заводов, Сущность изобретения: способ разделения побочных продуктов и отходов металлургической промышленности, например, маслоотходов и шламов или сгущенной пульпы, содержащих воду, масло и твердый продукт, включает стадию отгонки воды при нагреве и разделение смеси на отдельные компоненты. Отгонку. воды осуществляют при температуре. выделения адсорбированной воды, а затем обезвоженную суспензию в режиме и ротивотока подвергают сжижению и отмывке сгущенного твердого продукта растворителями. Для получения твердого продукта в сыпучем состоянии удаление растворителя с увлажненного шлама производят путем нагрева шлама до температур на 10 — 20 С выше температуры кипения растворителя. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

С) дов металлургической промышленности, на- Я пример маслоотходов и шламов или сгущен- К,) ной пульпы, содержащих воду, масло и, твердый продукт, включающем стадию отгонки воды при нагреве и разделение смеси на отдельные компоненты, отгонку зодыосуществляют при температурах выделения адсорбированной воды, а затем обезвоженную смесь в режиме противотока подвергают ожижению и отмывке сгущенного твердого продукта растворителем, а удаление растворителя с увлажненного шлама производят путем нагрева шлама до темпе1801029 поступает в испаритель 13, где происходит л отгонка растворителя из масел прй температурах на 10-20 С выше температур киператур на 10 — 20 С выше температур кипения растворителя.

Способ разделения побочных продук. тов и отходов металлургической промышленности, содержащих воду, масло и 5 твердый продукт, может быть использован для смесей с содержанием, 7: вода 0-80, масло 5 — 98, окалина 0,2 — 95, Способ осуществляют следующим образом и поясняется технологической схе- 10 мой, изображенной на чертеже. Исходный тонкодисперсный водно-замасленный шлам (ТВЗШ) поступает в реактор-испаритель 1, в котором осуществляется полное удаление воды при 145 — 148 С вЂ” температу- 15 рах удаления адсорбированной воды. Нагрев суспензии осуществляют горячими топочными газами, Обезвоженный шлам поступает на трехкратную, противоточную промывку органи- 20 ческим растворителем в сгустители-промыватели 2, 3 и 4.

Отогнанная вода в виде конденсата водяного пара используется для поддержания температурного режима в сгустителях-про- 25 мывателях 2, 3 и 4 на уровне 100 — 60 С, а затем отводится в систему водоснабжения прокатного производства.

Органический растворитель подается в сгуститель-промыватель 4 из емкости 5 и 30 самотеком проходит последовательно сгустители-промыватели 3 и 2, обогащаясь экстрагированными из шлама фракциями масел. Сгущенный и частично промытый растворителем шлам из промывателя 2 по- 35 дается в промыватели 3 и 4 шнековыми элеваторами 6 и 7 на противоточную отмывку шлама от масел растворителем..

Отмытый от нефтепродуктов шлам из сгустителя-промывателя 4 с содержанием 40 до 8 влаги растворителя подается шнековым элеватором 8 в шнековую сушилку 9, где производится окончательная осушка окалины от растворителя. Пары растворителя из сушилки 9 направляются на конденса- 45 цию в теплообменник 10.

Сконденсированный растворитель собирается в приемную емкость 5. Сушка окалины осуществляется горячими топочными газами. Сухая окалина из сушилки 9 собирается 50 в бункер 11 окалины, где происходит ее остывание и окончательная дегазация растворителя. Из бункера окалина выгружается в автотранспорт потребителю.

Замасленный растворитель из сгустите- 55 ля-промывателя 2 самотеком проходит теплообменник 12, нагревается в нем, а затем ния растворителей, Пары растворителя конденсируются в теплообменнике 10, конденсат собирается в емкость 5, откуда растворитель снова поступает в регенерационный процесс.

Кубовый остаток — смесь минеральных, индустриальных, технических масел, используемых в прокатном производстве, выводится из испарителя в приемную емкость

14 масла, откуда направляется для повторного использования в прокатное производство.

Установка энерго-технологически замкнутая.

Топочные газы как теплоноситель проходят через теплообменные рубашки и змеевики следующих аппаратов, сушилки 9 окалины, испарителя 13 растворителя, теплообменника 12, испарителя 1 воды, после этого используется для нагрева воды для технических и санитарно-бытовых нужд.

На ожижение и отмывку замасленной суспензии окалины от масел используются углеводородные растворители — продукты фракционной перегонки нефти или коксования углей, имеющих при 15 — 20 С вязкость не более 0,9 м Па с, плотность не более 0,9

r/ñì, температуру начала и койца кипения, при атмосферном давлении, 100 — 2(0 С, с ограничением по ПДК р.з. не менее 50 мг/м .

Использование в качестве растворителей продуктов перегонки нефти и коксования углей вместо синтезированных растворителей обуславливается их доступностью, распространенностью, относительно невысокой стоимостью и, что наиболее важно, исключается возможность загрязнения кубовых масел (технических) несвойственными для них химическими ингредиентами, типа F (фтор), CI (хлор) и их соединениями. Масла с использованием указанных растворителей при перегонке получаются в кондиционном виде.

Применение растворителей с более высокими показателями вязкости и плотности нецелесообразно из-за резкого снижения скорости осаждения частиц окалины в суспензии раствора "растворитель — ТЗШ" (ТЗШ вЂ” тонкодисперсный замасленный шлам) при отношении (мас) ТЗШ и растворителя, равном 2: 1, что приведет к значительному увеличению площади (размеров) реакторов-сгустителей (снижению производительности фильтров и центрифуг) или при изменейии соотношения ТЗШ и растворителя в сторону увеличения массы раствори-,ея к вовлечению в оборот дополнительных количеств промежуточной рабочей среды и, как следствие, к увеличению расхода знер1801029 гии на подогрев растворов, транспортировку суспензии, на регенерацию растворителей и др.

Нижний предел температуры кипения (н,к. — температура начала кипения) свидетельствуетт о высокой летучести растворителя, и чем она меньше, тем больше будет его паров содержаться в окружающей рабочей зоне, тем большая вероятность достижения в рабочей зоне порогов КПВ, отравления парами обслуживающего персонала, потерь растворителя в окружающую среду и др.

Верхний предел ограничения температур кипения (к.к. — температура конца кипения) обусловливается условиями полного выделения растворителей из масел, имеющих температуру начала кипения

350 С.

Ограничение по ПДК р.з. не менее 50 мг/м свидетельствует об относительно з удовлетворительной безвредности применяемого растворителя на окружающую среду и человека; растворители с меньшими ограничениями по ПДК экологически опасны, Принципиальным отличием предлагаемо,0 способа является ввод растворителей в замасленную суспензию после отделения из исходной водно-замасленной суспензии воды. Это действие существенно влияет на улучшение качества выделяемых (регенерируемых) продуктов; скорость осаждения (производительность работы отстойников, фильтров, центрифуг) твердых материалов из масел и его растворов с органическими растворителями, Ниже приводятся результаты экспериментальной проверки основных стадий процесса разделения ТВЗШ в сопоставлении с аналогом (заявка ФранциИ) и прототипом.

К основным стадиям относятся; .

° 1. Упаривание воды.

2. Гравитационные выделение твердой и декантационный.отбор жидкой фазы, 3. Регенерация растворителя и получение масел в кондиционном виде, 4, Получение окалины в сыпучем виде.

Примеры осуществления эксперименталЬной проверки основных стадий процесса.

1. Упаривание воды.

Осуществляли в металлическом стакане с внутренним диаметром 97 мм и высотой

290 мм, снабженном механической мешалкой, автоматической системой поддержания заданной температуры отгонки воды, системой отвода паров воды и их конденса. ции.

30. 1.3. По предлагаемому способу. Воду удаляли, как и в 1.2., но отгонку воды завершали при 145-148 С. Степень отгонки воды в указанном интервале температур равна

100ь. Содержание нефтепродуктов в воде

35 сохраняется на уровне 0,02 — 0,025 г/л.

2. Осаждение окалины в масле и в растворах "растворитель — масла" производили в стеклянном термостатируемом цилиндре

Я вн. 60 мм и высотой 300 мм. Кинетика

40 осаждения зарегистрировалась визуально.

2.1, По способу, описанному в заявке

Франции % 2483247. Осаждение в растворе

"растворитель — масло", взятом в соотноше45 нии (мас,) ТЗШ и растворителя 1: 1,32; при

20 С начальная скорость осаждения частиц окалины при добавлении сольвента составила 0,009 мм/с; при 120 С, растворитель уайт-спирит 0,021 мм/с.

50 2.2. По способу, описанному в э.с, N .

778739, осаждение в масле при 20 С осаждения частиц окалины практически не наблюдается; при 120 С начальная скорость осаждения частиц окалины составляет

55 0,0042 мм/с.

2.3. По предлагаемому способу отмывку проводили ступенчато.

Соблюдая на каждой ступени равное по массе соотношение между ТЗШ и растворителем 2: 1. при отмывке сольвентом при

Разделению подвергали ТВЗШ состава.

7: 26,6 — 60 НрО, 29,9 — 25,0 масла; 43,5 — 15 окалина, 1,1. По способу. описанному в заявке

Франции М 2483247., Смешивали ТВЗШ с растворителем уайт-спиритом или сольвентом — каменноугольным в соотношении по массе ТВЗШ: растворитель = 2: 1. При температуре стенки стакана 229 С и интенсивном перемешивании производили отгонку воды. При температурах полного выделения воды (145 — 148 С) в конденсате обнаруживаются растворители (температура кипения 140200 С; с.к. — 120-190 С). После расслоения в воде обнаружено нефтепродуктов; при добавлении уайт-спирита 1,2 г/л; при добавлении сольвента — каменноугольного—

3,5 г/л.

1.2. По способу, описанному в а.с. N

778739, воду удаляли путем нагревателя

ТВЗШ через стенку (ст, 229 ), осуществляя интенсивное перемешивание суспензии мешалкой. Завершали отгонку воды при

120 С. Степень отгонки воды достигает

97 . 37; воды остается в масле, Содержание нефтепродуктов в воде колеблется в пределах 0,020 — 0,025 г/л, 1801029

20 С скорость осаждения частиц окалины составила, мм/с для 1 Й IlpOM6lBKN 0,019 для 2-й промывки 0,070 для 3-й промывки 0,076

При отмывке уайт-спиритом при 120 С скорость осаждения частиц окалины. составила, мм/с: для 1-й промывки 0,043 для 2-й промывки 0,140 для 3-й промывки 0,160

3. Качество маслопродуктов и окалины.

После гравитационного уплотнения осадка окалины в цилиндре производили декантационное отделение масел и "растворитель — масла" от осадка, Жидкостную систему "растворительмасла" подвергали термической разгонке, заканчивая отгонку растворителей при 145—

150 С. Сгущенный твердый осадок подвергали естественной осушке на воздухе и термосушке при 180 С.

В табл. 1 приведены данные по содержанию примесей в продукте, полученном различными способами, Полученное по предлагаемому способу масло отвечает смеси масел марок MC — 14 и

ТС-14,5 и характеризуется следующими фиэйко-механическими величинами; всп.—

190 С; кинематическая вязкость при 50 С

12,8; при 100 С 16,73 сст; кислотное число

2,22. Оно может быть повторно использовано в прокатном производстве.

Окалина получена в сыпучем виде.

В табл. 2 приведены данные по скорости осаждения твердых частиц (окалины) из тонкадисперсного замасленного шлама (ТЗШ) в различных средах.

Осаждение тонкодисперсных частиц в обезвоженном масле при 20 С практически не имеет места; в подогретом масле до

120 С наблюдаемая скорость осаждения частиц составляет 0,0042 мм/с, Однако полно.го осаждения частиц при указанной температуре не наблюдается даже в течение 12 ч. В сгущенной окалине остается до

30 g масла. Для выделения масел и окалины в кондиционном воде по укаэанному способу требуется еще дополнительная стадия разделения суспензии — вакуум-осушка при

400 С, что существенно осложняет процесс разделения, делает его периодическим,малопроизводительным и энергоемким.

Невысокие скоростные показатели у способа по заявке Франции, Разделение суспензий на твердую (окалину) и жидкую (масла в растворителях) фазы с высокой скоростью происходит по предлагаемому способу при добавлении к обезвоженному тонкоэамасленному шламу суспензий (ТЗШ) растворителями по пред40 лагаемому способу дает новый положительный эффект: упрощает технологию разделения тонкодисперсных водно-замасленных;шламов, улучшает качество продуктов разделения (НгО; масел; твердых веществ), обеспечивает повторное их использование, повышает производительность установки, твердый продукт получают в сыпучем виде.

50 Формула изобретения

1, Способ разделения побочных продук.тов и отходов металлургической промышленности, преимущественно маслоотходов, шламов или сгущенной пульпы, содержа55 щих воду. масло и твердый продукт, включающий стадию отгонки воды при нагреве и разделении сМеси на отдельные компоненты, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, улучшения качества продуктов разделения и обеспечения по окалины растворителей; сольвента — каменноугольного (С вЂ” К) или уайт-спирита (У вЂ” С), Для осуществления качественной отмывки окалины от масел рекомендуется осуществ5 лять трехкратную противоточную отмывку. сгущенного шлама растворителем, Использование растворителей для разделения ТВЗШ по предлагаемому способу минимально загрязняет выделяемую воду

10 органическими веществами от осуществления процесса разделения ТВЗШ по известному способу (заявка Франции N 2483247).

В табл. 3 приведено содержание органических примесей в воде, выделяемой из

15 ТВЗШ методами тепловой перегонки, Из табл. 3 видно, что содержание органических примесей в отогнанной из ТВЗШ воде в отсутствии растворителей по извест. ному способу (а,с, N 778738) и по предпола20 гаемому способу составляет 20-25 мг/м, Однако по известному способу вода иэ ТЗШ удаляется неполностью. Это отрицательно сказывается на скорости осаждения твердых частиц окалины из эмульсии роды в мас25 ле. По предлагаемому способу вода удаляется полностью.

При удалении воды иэ ТВЗШ в присутствии растворителей (заявка Фр. N

2483247) У вЂ” С и С вЂ” К вместе с водой.перего30 няются и растворители, отделение воды иэ расслоившегося конденсата осуществляют методом декантации. В выделенной таким путем воде обнаруживается в зависимости от применяемого растворителя от 1200 до

35 3500,мг/м органической фазы, что сущестз венно превышает ПДН органических поимесей в оборотной воде (ПДН вЂ” 25 мг/м ).

Таким образом, использование приема ожижения тонкодисперсных замасленных

1801029

Таблица 1

Таблица 2

Увеличение произвоительности, аз, Способ

Среда отстаивания

Скорость осаж ения мм/с

Заявка Франции

N -2483247

0,009

0,021

Па авт.св, М 778739

Не осаждается

0,0042

0,20

Предлагаемый

0,019 . 0,070

0,076

2,1

7,8

8,4

Предлагаемый

0.043

0,140

0.160

2,0

6.7

7,6 вторного их пользования, повышения произбодительности установки, отгонку воды осуществляют при температуре выделения адсорбированной воды, а затем обезвоженную суспензию в режиме противотока под- 5 вергают сжижению и отмывке сгущенного твердого продукта растворителями.

Соотношение (мас.)

ТЗ Ш и растворителя

1:1.32; при 20 C,растворитель сольвент (С- К);* при 120 С растворитель уайт-спирит (У-С)*

Соотношение (мас.) окалины и масла 1;2; при 20 С при 120 С

Соотношение ТЗШ:

С-К = 2, 1, =20 С

1-я отливка

2-я отливка

3-SI OTll H B K3

Соотношение (мас.)

ТЗШ и У-С 1 5 1, при

120 С

1-я отмывка

2-я отмывка

3-я отмывка

* У вЂ” .— уайт-спирит

С вЂ” К вЂ” сольвент-каменноугольный

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что для получения твердого продукта в сыпучем состоянии, удаление растворителя с увлажненного шлама производят путем нагрева шлама до температуры нэ

10 — 20 С выше температуры кипения растворителя, 1801029

Таблица 3

Содержание органических примесей в вое мгlм

Примечание

Условия удаления воды

Способ

Авт.св, ЬЬ 778739

20-25

Отгон ка воды из

ТВЗШ при 120 С

Отгонка воды и ТВЗШ при 145-148 С

20-25

Предлагаемый

Заявка Франции.

ЬЬ 2483247

1200

Степень отгонки

100%

Не удовлетворяет номам П К

3500 в и ис ствии С-К

Составитель Т.Морозова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С Патрушева

Редактор А.Хорина

Заказ 1181 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Отгонка воды из

ТВЗШ в присутствии растворителей У-С и С-К при 145-148 С, с последующим выделением воды от растворителя деконтационным методом в присутствии У-С

Степень отгонки воды

97,0 У.

Удовлет, ПДК

Степень отгонки воды

1000k

Удовлет. ПДК

Степень отгонки воды

1000А