Углеродосодержащий брикет и способ его получения

 

Изобретение относится к технологии подготовки и производства брикетов для использования в качестве топлива, восстановителя и носителя металла при производстве чугуна. Для повышения механической и термической прочности брикетов углеродосодержащий брикет содержит термообработанную смесь состава, мас. %: отход металлургического производства в виде маслоокалиносодержащего шлама и/или колошниковой пыли, и/или железной окалины - 10-60, производное сульфокислоты или мелассы - 1-15, извести - 0,01-10 и коксовой или угольной мелочи - до 100, причем известь равномерно распределена в смеси или нанесена на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой 5-30 мас. % производного сульфокислоты или мелассы. Получение углеродосодержащего брикета предусматривает смешение коксовой или угольной мелочи с маслоокалиносодержащим шламом и/или колошниковой пылью, и/или железной окалиной и производным сульфокислоты или мелассой, введение извести, брикетирование смеси при давлении не менее 5 МПа, термообработку брикетов при 250-700^oC в течение не менее 5 мин и охлаждение, при этом порошок извести вводят в смесь или наносят на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой 5-30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы при вышеуказанном соотношении компонентов в брикете, охлаждение брикетов может быть осуществлено одновременно с нанесением раствора извести на горячие брикеты за счет испарения влаги из раствора; охлаждение брикетов также может быть осуществлено за счет перемешивания их с маслоокалиносодержащим шламом и/или коксовой мелочью с последующим отделением брикетов. 2 c. и 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к технологии подготовки и производства брикетов для использования при производстве чугуна.

Известно использование маслоокалиносодержащего шлама, представляющего собой мелкие частицы железа, покрытые слоем масла и воды с содержанием железа в шламе ≅ 75%, в качестве добавки в количестве 4 - 16 мас.% в угольную шихту для коксования, что позволяет утилизировать в шламе прокатного производства (И. И. Свищев, В.Г.Трофимов и др., Использование маслоокалиносодержащего шлама в производстве кокса, журнал "Кокс и Химия" N 2, 1985, стр. 14 - 15). Следует отметить, что по данному способу агломерат будет иметь значительную часть кусков с пониженной механической и термической прочностью, что связано с перемещением шлама вместе с жидкими продуктами пиролиза в процессе коксования.

Известен способ получения коксовых агрегатов путем формования смеси коксовой пыли из спекающегося угля с добавкой 5 - 20 мас.% шлаковой пыли из сталелитейного производства и ≅ 4 мас.% органического связующего, например, мелассы (JP, заявка, 60-81294, C 10 L 5/02, 1985), которые предназначены для добавления в конвертеры для повышения температуры плавления и выхода металла.

Недостатком известного состава агрегатов и способа его получения является то, что брикет имеет сравнительно низкое содержание железа, что приводит к повышению затрат на производство металла.

Наиболее близким является известный углеродосодержащий брикет на основе термообработанной смеси коксовой или угольной мелочи, измельченных отходов металлургического производства - металлическая пыль или стружка, производного сульфокислоты и извести, который получают путем смешения указанных компонентов, брикетировали смеси с последующей термообработкой и охлаждением (SU, авторское свидетельство N 72000, C 10 L 5/16, 1948).

Однако неконтролирование количественного состава компонентов брикета не позволяет обеспечить равномерную и достаточную механическую и термическую прочность брикетов.

Техническим результатом изобретения является повышение механической и термической прочности брикетов.

Сущность изобретения заключается в том, что углеродосодержащий брикет на основе термообработанной смеси содержит, мас.%: Маслоокалиносодержащий шлам, и/или колошниковая пыль, и/или железная окалина - 10 - 60 Производное сульфокислоты или меласса - 1 - 15 Известь - 0,01 - 10,0 Коксовая или угольная мелочь - До 100 причем известь равномерно распределена в смеси или нанесена на брикет в виде поверхностного слоя из насыщенного водного раствора извести с добавкой в него 5 - 30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы.

Способ получения углеродсодержащих брикетов включает смешение коксовой или угольной мелочи с измельченным отходом металлургического производства - маслоокалиносодержащим шламом и/или колошниковой пылью и/или железной окалиной, производным сульфокислоты или мелассы и введение извести, прессование брикетов из смеси при давлении не менее 5 МПа, термообработку при 250 - 700^oC в течение не менее 5 минут, причем порошок извести вводят в смесь или наносят на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора (не менее 50 - 70% концентрации) извести с добавкой в него 5 - 30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы при соотношении компонентов в брикете, мас.%: Маслоокалиносодержащий шлам, и/или колошниковая пыли, и/или железная окалина - 10 - 60 Производное сульфокислоты или меласса - 1 - 15 Известь - 0,01 - 10,0 Коксовая или угольная мелочь - До 100
Охлаждение брикетов производят либо одновременно с нанесением раствора извести на горячие брикеты за счет испарения влаги из раствора, либо охлаждение брикетов производят перемешиванием их с маслоокалиносодержащим шламом и/или коксовой мелочью с последующим отделением брикетов.

По предлагаемому способу из бункеров, в которых содержатся маслоокалиносодержащий шлам и/или колошниковая пыль, и/или железная окалина, известь, связующее - лигносульфонат или меласса, их подают в смеситель. После перемешивания смесь подают на вальцевый пресс, где формуют при давлении 5 - 50 МПа брикеты. Брикеты после вальцевого пресса подают в камеру, где происходит термообработка брикетов при температуре 250 - 700^oC в течение не менее 5 мин. После камеры термообработки брикеты охлаждают либо воздухом либо за счет нанесения на их поверхность водного раствора извести с добавкой 5 - 30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы, при этом испаряющаяся вода отбирает часть тепла у брикетов, либо за счет перемешивания горячих брикетов с холодным маслоокалиносодержащим шламом и/или коксовой мелочью, которые отбирают часть тепла у брикетов, а шлам и/или коксовая мелочь подсушиваются, затем брикеты отделяют от шлама и/или коксовой мелочи.

Пример 1. Используют следующие компоненты: коксовую мелочь минус 10 мм зольностью 12%, влажностью 14%, 47%-ный водный раствор лигносульфоната на натриевом основании; маслоокалиносодержащий шлам Челябинского металлургического комбината с содержанием 9% масла, 10% влаги и 81% окалины железа, которая содержит 73% железа; колошниковую пыль, содержащую 46% железа; порошок извести.

Эти компоненты загружают в бункера, под которыми установлены питатели-дозаторы; лигносульфонат залит в емкость, в которую входит всас шестеренчатого насоса-дозатора. Бункер для маслоокалиносодержащего шлама содержит рыхлитель, а питатель-дозатор под этим бункером шнекового типа; остальные питатели - дозаторы ленточного типа.

В смеситель непрерывного действия подают компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 40
Колошниковая пыль - 5
Известь - 1
Лигносульфонат на натриевом основании - 10
Коксовая мелочь - 44
Компоненты перемешивают в смесителе и подают в вальцевый пресс, где смесь прессуют в брикеты при давлении 30 МПа. Брикеты собирают на сетчатые поддоны и устанавливают в муфельную печь, где при температуре 350^oC брикеты находились в течение 35 мин. После этого брикеты охлаждают на воздухе в течение 30 мин до температуры 40^oC. Полученные брикеты имеют форму круглой линзы диаметром 50 мм и толщиной 36 мм. Прочность брикетов на сжатие составила 13 МПа, после суточного замачивания брикетов в воде их прочность составила 12,4 МПа, брикеты не разрушались при нагреве до 1500^oC, эти характеристики указывают на высокую механическую и термическую прочность брикетов, которые содержат термообработанную смесь компонентов в следующем соотношении, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 40
Колошниковая пыль - 5
Лигносульфонат на натриевом основании - 10
Известь - 1
Коксовая мелочь - 44
Пример 2. Получение углеродосодержащих брикетов по примеру 1, но вместо лигносульфата в качестве связующего используют мелассу Новокубанского сахарного завода. При этом получены брикеты с механической прочностью 13,6 МПа, остальные показатели аналогичны примеру 1.

Пример 3. Используют следующие компоненты: угольную мелочь марки Ж (жирный) минус 6 мм, зольность 15,6%, влажность 8,2, толщина пластического слоя 26 мм; мелассу Новокубанского сахарного завода, шлам Челябинского металлургического комбината с характеристиками, указанными в примере 1, колошниковую пыль, содержащую 46% железа и железную окалину, содержащую 76% железа, порошок извести.

Эти компоненты дозировано подавались в смеситель в следующем соотношении, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 6
Колошниковая пыль - 2
Железная окалина - 2
Известь - 0,01
Меласса - 1
Угольная мелочь - 88,99
Компоненты перемешивают в течение 3 мин и подают в вальцевый пресс, где смесь брикетируют при давлении 25 МПа. Затем брикеты подвергают термообработке при 250^oC в течение 60 мин, после чего охлаждают брикеты за счет перемешивания их с маслоокалиносодержащим шламом в течение 30 мин, после чего брикеты на грохоте отделяют от шлама. Полученные брикеты имеют прочность на сжатие 10 МПа, после суточного замачивания прочность на сжатие составляет 9,3 МПа, и брикеты не разрушались при нагреве до 1500^oC. Эти показатели характеризуют высокую механическую и термомеханическую прочность брикетов. Состав брикетов соответствует составу приведенной смеси.

Пример 4. Используют маслокалиносодержащий шлам, колошниковую пыль; коксовую мелочь, раствор извести и лигносульфонат с характеристиками как в примере 1 в следующем соотношении, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 50
Колошниковая пыль - 10
Лигносульфонат - 14,5
Коксовая мелочь - 25,5
После перемешивания указанных компонентов в течение 6 мин смесь прессуют на вальцевом прессе при давлении 5 МПа и брикеты подвергают термообработке при 700^oC в течение 5 мин. Брикеты после термообработки охлаждают за счет нанесения на их поверхность водного раствора извести с добавкой 30 мас.% лигносульфоната. Брикеты в форме круглой линзы с диаметром 54 мм и толщиной 44 мм имели на поверхности слой извести толщиной 2 мм, который прочно держался на поверхности брикетов за счет лигносульфоната, который, попадая на горячий брикет, хорошо приклеивал известь к поверхности брикета. Прочность брикетов на сжатие составляла 14,2 МПа, после суточного замачивания в воде прочность на сжатие составляла 13,8 МПа, брикеты не разрушались при нагреве до 1500^oC. Эти показатели отражают высокую механическую и термическую прочность брикетов. Данные брикеты состоят из термообработанной смеси, содержащей компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 49,5
Колошниковая пыль - 9,5
Известь - 1,0
Лигносульфонат на натриевом основании - 15
Коксовая мелочь - 25
Пример 5. Используют маслоокалиносодержащий шлам Челябинского металлургического комбината с содержанием 9% масла, 10% влаги и 81% железной окалины, которая содержит 73% железа; коксовую мелочь минус 10 мм с зольностью 12%, влажностью 14%, железную окалину с содержанием железа 76%; 47%-ный раствор лигосульфоната на натриевом основании, порошок извести. Эти компоненты перемешивают в смесителе в следующем соотношении, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 7
Железная окалина - 3
Лигносульфонат - 10
Известь - 10
Коксовая мелочь - 70.

После перемешивания в течение 2 мин смесь подают на вальцевый пресс, где брикеты прессуют при давлении 25 МПа. Затем брикеты подвергают термообработке при 350^oC в течение 30 мин. После термообрабоки брикеты охлаждают на воздухе.

Полученные брикеты из термообработанной смеси содержат следующие компоненты, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам - 7
Железная окалина - 3
Лигносульфонат - 10
Известь - 10
Коксовая мелочь - 70
Брикеты имеют форму круглой линзы с диаметром 50 мм, толщиной 36 мм. Прочность брикетов на сжатие составляет 12 МПа, после суточного замачивания брикетов в воде их прочность составляет 11,2 МПа. Брикеты не разрушаются при нагреве их до 1500^oC. Эти показатели отражают высокую механическую и термическую прочность брикетов.

Таким образом, по изобретению получают углеродосодержащие брикеты, имеющие высокую механическую и термическую прочность.

Формула изобретения

1. Углеродосодержащий брикет на основе термообработанной смеси коксовой или угольной мелочи, измельченного отхода металлургического производства, производного сульфокислоты и извести, отличающийся тем, что в качестве отхода металлургического производства он содержит маслоокалиносодержащий шлам, и/или колошниковую пыль, и/или железную окалину при следующем соотношении компонентов, в/мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам, и/или колошниковая пыль, и/или железная окалина - 10 - 60
Производное сульфокислоты или меласса - 1 - 15
Известь - 0,01 - 10
Коксовая или угольная мелочь - До 100
причем известь равномерно распределена в смеси или нанесена на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой в него 5 - 30 мас. % производного сульфокислоты или мелассы.

2. Способ получения углеродосодержащих брикетов, включающий смешение коксовой или угольной мелочи с измельченным отходом металлургического производства, производным сульфокислоты и введение извести, брикетирование смеси и последующую термообработку и охлаждение брикетов, отличающийся тем, что в качестве отхода металлургического производства используют маслоокалиносодержащий шлам, и/или колошниковую пыль, и/или железную окалину, брикеты прессуют при давлении не менее 5 МПа и подвергают термообработке при 250 - 700^oС не менее 5 мин, причем порошок извести вводят в смесь или наносят на брикет в виде слоя насыщенного водного раствора извести с добавкой 5 - 30 мас.% производного сульфокислоты или мелассы, при следующем соотношении компонентов в брикете, мас.%:
Маслоокалиносодержащий шлам, и/или колошниковая пыль, и/или железная окалина - 10 - 60
Производное сульфокислоты или меласса - 1 - 15
Известь - 0,01 - 10,0
Коксовая или угольная мелочь - До 100
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что охлаждение брикетов производят одновременно с нанесением раствора извести на горячие брикеты за счет испарения влаги из раствора.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что охлаждение брикетов производят перемешиванием их с маслоокалиносодержащим шламом и/или коксовой мелочью с последующим отделением брикетов.