Способ переработки металлсодержащих шламов

 

Изобретение относится к области переработки стальных шлифовальных, обкатных и других шламов. Способ включает смешивание шлама с моющим раствором, сушку шлама в прямоточной печи с вращающимся барабаном, выделение магнитного концентрата, брикетирование сухого магнитного шлама на прессе и транспортировку на переплав, очистку моющего раствора, при этом исходный шлам промывают в моющем содовом растворе или ином щелочном растворе до состояния взвеси и разделяют его от масляной составляющей путем перемешивания до содержания остаточного масла во влажном шламе не более 1 вес.%, сушку шлама осуществляют при температуре 110-130°С, выделение магнитного концентрата из шлама, содержащего абразивные частицы, осуществляют путем магнитной сепарации либо до сушки, либо после сушки шлама в печи, а выделение магнитного концентрата из безабразивного шлама осуществляют путем выгрузки после разделения его от масляной составляющей и сушки в печи, перед брикетированием магнитный концентрат направляют на смесеприготовление. Технический результат: снижение энергозатрат, увеличение производительности переработки с одновременным обеспечением экологической безопасности. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области переработки стальных шлифовальных, обкатных и др. шламов и может быть использовано в металлообрабатывающем и металлургическом производствах.

Известен способ получения стального порошка по авт. св. № 1510982, В 22 F 9/04, публ. 1989 г., из безабразивного шлама, в соответствии с которым исходный влажный шлам с содержанием свободной воды и масла, входящих в состав СОЖ в количестве 20÷30%, сушат в закрытых коробах с отверстиями в проходной конвейерной печи в атмосфере продуктов разложения СОЖ до достижения остаточной влажности 0,1÷0,2 вес.%. В процессе термообработки внутри короба возникает избыточное давление безокислительного газа, что способствует созданию защитной атмосферы в процессе сушки шлама.

Недостатками описанного аналога являются: значительная трудоемкость процесса переработки, процесс сушки в закрытых коробах - длительный и продолжается в течение 3-4 часов; сушка шлама без принудительного ворошения с большим содержанием жидкости (20-30 вес.%) требует значительных энергозатрат. Продукт переработки включает в себя и металлические, и абразивные составляющие шлама, что снижает качество продукта и ограничивает возможности его переплава, например, при массовой доле абразивного составляющего ≥3% данный продукт можно использовать только для чугунов; транспортирование порошкового (небрикетированного) материала увеличивает эксплуатационные расходы на операциях загрузки и выгрузки. Процесс экологически небезопасен, т.к. не предусмотрена система газоочистки в процессе сушки шлама и разложения СОЖ.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ переработки металлосодержащих шламов по патенту № 2097166, при котором разделяют шлам от масляной составляющей путем смешивания с моющим раствором с соотношением ШЛАМ : ЖИДКОСТЬ как 1:10. Осуществляют магнитную сепарацию для цели выделения магнитного концентрата. Остаточная влажность магнитного концентрата составляет - 17...20 вес.% воды и 1-2 вес.% масла. Влажный шлам сушат в прямоточной печи с вращающимся барабаном при температуре 350°С. После сушки осуществляют брикетирование сухого магнитного шлама на прессе и транспортировку на переплав. При этом газы и другие летучие соединения, выделяемые при сушке, улавливают и осаждают в ротоклоне с последующей регенерацией жидкой среды флотатором. Моющий раствор периодически очищают от абразива и масла, корректируя до составу.

К недостаткам прототипа относятся: большие энергозатраты на сушку шлама в печи, что связано с необходимостью создания температуры печи не менее 350°С, недостаточная производительность процесса сушки, а также использование дополнительного оборудования для осуществления операций газоочистки в целях обеспечения экологической безопасности способа переработки шлама.

Технической задачей изобретения является снижение энергозатрат и увеличение производительности способа переработки водомасляных металлосодержащих шламов с одновременным обеспечением экологической безопасности процесса.

Поставленная задача решается заявляемым способом переработки металлосодержащих шламов, который включает смешивание шлама с моющим раствором, разделение шлама от масляной составляющей, сушку шлама в прямоточной печи с вращающимся барабаном, выделение магнитного концентрата, брикетирование сухого магнитного шлама на прессе и транспортировку на переплав, очистку и разделение моющего раствора и абразива. В отличие от прототипа исходный шлам промывают в моющем содовом растворе или ином щелочном растворе до состояния взвеси и разделения его от масляной составляющей путем перемешивания до содержания остаточного масла во влажном шламе не более 1 вес.%, сушку влажного шлама осуществляют при температуре 110-130°С, выделение магнитного концентрата из шлама, содержащего абразивные частицы, осуществляют путем магнитной сепарации либо до сушки, либо после сушки шлама в печи, а выделение магнитного концентрата из безабразивного шлама осуществляют путем выгрузки после разделения его от масляной составляющей и сушки в печи, перед брикетированием магнитный концентрат направляют на смесеприготовление.

Способ осуществляется следующим образом.

(1) Разделение и промывка. В мешалку загружают исходный шлам. Шлам имеет плотную прочную волокнистую структуру, которая при переработке препятствует удалению абразивной составляющей шлама и снижает эффективность сушки плотной массы шлама в барабанной печи.

К исходному шламу добавляют воду из системы технического водоснабжения в соотношении ШЛАМ : ВОДА как 1:2 вес.% до получения однородной пульпы в виде взвеси и начинают перемешивание. Одновременно в мешалку добавляют соду до получения 20%-ного содового раствора (или другого щелочного раствора). Промывка шлама в щелочном растворе производится с целью устранения прочной адгезионной связи дискретных частиц металла и масла и удаления основного количества масла в шламе.

В ходе перемешивания в течение 5-10 минут происходит разделение исходного шлама и (нейтрализация) его масляной составляющей. При вымывании масла плотная масса шлама разрыхляется, приобретая рациональную структуру безволоконной мелкодисперсной взвеси. Концентрация моющего содового раствора и время перемешивания и разделения исходного шлама взаимосвязаны. Оптимальные параметры процесса определяются опытным путем в зависимости от содержания масла и абразива в исходном шламе. Основная задача на данном этапе состоит в том, чтобы получить однородную массу с содержанием остаточного масла во влажном шламе не более 1 вес.%. Это приближает результат к требованию ГОСТ 2787-75, где сказано, что суммарное содержание безвредных примесей и масла в брикете не должно превышать 1% по массе. Мешалка также может быть снабжена флотатором с маслосъемным барабаном.

При перемешивании также происходит свободное, не принудительное осаждение на дно мешалки посторонних включений, что следует отнести к оптимизации процесса переработки, так как наличие крупных включений снижает стойкость оборудования и инструмента.

Моющий раствор периодически очищают от абразива и корректируют по составу.

(2) Сушка. Влажный шлам с содержанием масла не более 1% подают конвейером в печь и сушат в барабанной печи при температуре 110-130°С.

Благодаря предварительным операциям промывки и разделения (разрыхления) шлама эффективность сушки значительно возросла:

- содержание масла в шламе невелико, не более 1%, поэтому температура сушки составляет 110-130 град.С. Это снижает энергозатраты и теплопотребление (электроэнергии или газа). Практически отсутствуют летучие соединения СО, соответственно снижаются затраты на газоочистку;

- исключается образование окалины на поверхности дискретных частиц шлама, что ведет к уменьшению потерь металла в угар;

- исключается опасность самовозгорания взвеси шлама ввиду небольшой температуры рабочей зоны сушки 130°С;

- значительно снизилась продолжительность сушки, за счет этого производительность процесса увеличилась по сравнению с прототипом в 1,5-2 раза.

По окончании сушки содержание масла в обработанном шламе менее 0,03-0,05 вес.%; вода отсутствует; остальное - сухая твердая фаза шлама: металл и абразив или безабразивный шлам при переработке обкатного шлама.

Перемещение шлама по винтовой траектории в барабанной печи условно увеличивает поверхность нагрева, что увеличивает производительность сушки и всего процесса в целом.

Процесс переработки металлосодержащих шламов предусматривает выделение магнитного концентрата.

При переработке безабразивного обкатного шлама сухой магнитный концентрат получают в результате выгрузки шлама после сушки. Дополнительная магнитная сепарация не требуется.

При наличии более 10 вес.% абразива в составе шлифовального шлама применяют сухую магнитную сепарацию шлама после сушки.

Если содержание абразива в шламе составляет менее 10 вес.%, может быть применена магнитная сепарация влажного шлама после промывки и очистки от масла (путем перемешивания в содовом растворе), после которой влажный магнитный концентрат направляют на сушку. Магнитная сепарация влажного шлама с высоким содержанием абразива более 10 вес.% нецелесообразна, так как слой магнитных частиц на магнитных элементах сепаратора выполняет роль фильтрующего материала для абразива и задерживает внутри своего объема значительное количество абразивных частиц. Измельченная тонкая структура шлама без плотных включений микростружки позволяет интенсифицировать процесс магнитной сепарации и в целом всю технологию переработки металлосодержащих шламов.

(3) Смесеприготовление и брикетирование. Выделенный сухой магнитный концентрат подают в бункер-накопитель и из него дозатором на смесеприготовление в бегуны-смесители. Туда же поступает негашеная известь (для обеспечения химического обезвоживания брикетов) и жидкое стекло (для образования прочного геля). Затем шихта выгружается на скребковый конвейер, который подает ее в загрузочный бункер пресса на позицию брикетирования. После брикетирования стальные брикеты ссыпаются в бункер, установленный в приямке, и отправляются на склад готовой продукции.

Процесс переработки осуществляется с использованием стандартного оборудования.

Формула изобретения

1. Способ переработки металлсодержащих шламов, включающий смешивание шлама с моющим раствором, сушку шлама в прямоточной печи с вращающимся барабаном, выделение магнитного концентрата, брикетирование сухого магнитного шлама на прессе и транспортировку на переплав, очистку моющего раствора, отличающийся тем, что исходный шлам промывают в моющем содовом растворе или ином щелочном растворе до состояния взвеси и разделяют его от масляной составляющей путем перемешивания до содержания остаточного масла во влажном шламе не более 1 вес.%, сушку шлама осуществляют при температуре 110-130°С, выделение магнитного концентрата из шлама, содержащего абразивные частицы, осуществляют путем магнитной сепарации либо до сушки, либо после сушки шлама в печи, а выделение магнитного концентрата из безабразивного шлама осуществляют путем выгрузки после разделения его от масляной составляющей и сушки в печи, перед брикетированием магнитный концентрат направляют на смесеприготовление.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение магнитного концентрата путем магнитной сепарации шлама после сушки в барабанной печи осуществляют при содержании абразива в шламе более 10 вес.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение магнитного концентрата путем магнитной сепарации шлама перед сушкой в барабанной печи осуществляют при содержании абразива в шламе менее 10 вес.%.