Способ получения из вторичного алюминиевого сырья глиноземсодержащих гранул для рафинирования и формирования шлакообразующего материала при выплавке стали и глиноземсодержащие гранулы, полученные этим способом

Авторы патента:

C22B9/10 - с использованием рафинирующих средств или флюсов; использование материалов для этой цели (C22B 9/18 имеет преимущество)

C22B7/04 - переработка шлака

Владельцы патента RU 2584623:

Общество с ограниченной ответственностью "Всеволожский завод алюминиевых сплавов" (RU)

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении из вторичного алюминиевого сырья глиноземсодержащих гранул для рафинирования и формирования шлакообразующего материала при выплавке стали, а также при производстве упомянутых гранул. Способ включает термо-механическую переработку вторичного алюминиевого сырья с последующей многоступенчатой классификацией и магнитной сепарацией быстро охлажденных продуктов переработки. Раскаленные продукты помещают в охлаждающий агрегат, после охлаждения они проходят фракционную классификацию. Полученная фракция -50+10 мм и фракция +50 мм, подвергнутая дополнительному дроблению, магнитной сепарации и повторной классификации, подвергаются магнитной сепарации. Полученную в результате фракционной классификации фракцию -10 мм подвергают спеканию и рециклированию. Изобретение позволяет получить упрочненный материал с заданным фракционным составом, полностью очищенный от механической магнитной фракции, и стабильным химическим составом: Al не менее 8%, Al₂O₃ не менее 20%, S не более 0,03%, суммарное содержание хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов не более 45%. 2 н. п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке вторичного алюминиевого сырья в глиноземсодержащие гранулы, и может быть использовано для рафинирования сталей и формирования шлакообразующего материала при их выплавке.

Одна из основных задач любого металлургического производства является обеспечение его экологической безопасности как для собственных работников, так и для окружающей среды. Одной из основных проблем для предприятий вторичной алюминиевой промышленности является проблема переработки вторичного алюминиевого сырья, содержащего хлористые и фтористые соли щелочных и щелочноземельных металлов.

В этой связи задача полной или частичной реализации подобного вторичного алюминиевого сырья является актуальной.

Одним из решений проблемы является реализация процесса выщелачивания - растворения водорастворимых солей в воде, с последующей сушкой твердого остатка, а также выпариванием влаги из оставшегося солевого раствора с осаждением в твердый осадок означенных выше солей. Недостатком реализации данного процесса является высокая стоимость оборудования, энергозатратность процесса, а также высокие требования к его экологическому обеспечению.

Известен способ получения гранулированной шлакообразующей смеси, включающий измельчение и смешение ингредиентов, приготовление водной суспензии, гранулирование и термическую обработку (RU 2100131, B22D 11/00, опубликован 27.12.1997). Недостатком известного способа является использование при получении гранулированной смеси воды, наличие которой ограничивает использование глиноземсодержащих материалов, в состав которых входят хлориды щелочных и щелочноземельных металлов.

Известна смесь для обработки жидкой стали в ковше, содержащая известь, глиноземсодержащий и фторсодержащий материал и алюминий. В качестве глиноземсодержащего и фторсодержащего материала используется глиноземсодержащий шлак ферросплавного производства (RU 2039091, С21С 7/064, опубликованный 09.07.1995). Недостатками известной смеси являются высокая цена из-за использования в составе значительного количества чистого алюминия, низкая рафинирующая способность в отношении удаления неметаллических включений.

Известна шлакообразующая смесь для защиты поверхности стали в промежуточном ковше МНРЛ, в состав которой входят 36-40% микрокремнезема, 19-23% пылевидных отходов производства алюминия и 39-43% пылевидных отходов производства извести (RU 2356687, С21С 5/54, опубликованный 27.05.2009). Недостатками известного материала являются: высокие выбросы пылевидных отходов производства алюминия, наличие фтора в химическом составе смеси.

Известна экзотермическая смесь для раскисления, рафинирования, модифицирования и легирования стали, содержащая: алюминий - 5,0-83%, оксид алюминия - 2,5-75%, оксид кальция - 0,5-10%, оксид магния - не более 8%, оксид железа не более 15%, оксид меди - не более 2%, оксид титана - не более 7%, оксид марганца - не более 12%, оксиды Na и/или K - 5-7% (RU 2252265, кл С21С 7/00, С21С 7/06, опубликованный 20.05.2005). Недостатками известного материала являются нестабильность получаемого химического состава, что в свою очередь снижает качество стали, получаемой при выплавке с использованием известной смеси, высокая стоимость материала в вариантах с использованием для создания экзотермической смеси первичных алюминиевых шлаков.

Известен флюс для раскисления, рафинирования, модифицирования и легирования стали, содержащий: алюминий - 1,0-60%, оксид алюминия - 1,0-50%, оксид кальция - 0,28-1,0%, оксид магния - 1,0-10,0%), оксид железа 1,0-9,0%, диоксид кремния - 1,0-16,0%, оксид меди - 1,0-10,0%, оксид цинка - 0,2-12,0%, оксид марганца - 0,1-2,0%, оксид свинца - 0,01-0,5%, оксид никеля - 0,01-0,15%, оксид хрома - 0,05-0,5%, хлориды натрия - 0,1-40,0% и хлориды калия - 0,1-40,0%. Флюс может быть использован в кусковом виде фракцией 10-500 мм или в виде брикета с размерами 10-120 мм, полученного прессованием или спеканием отсевов шлака фракцией -2 мм (RU 2396364, С22В 9/10, С21С 7/06, публикация 10.08.2010). Недостатками известного материала являются нестабильность химического и фракционного составов, высокая стоимость материала, высокая стоимость материала в вариантах с использованием для создания флюса первичных алюминиевых шлаков.

Наиболее близким к предложенному является способ переработки шлака алюминиевого производства с получением глиноземсодержащего сырья, заключающийся в измельчении шлака, разделении его на фракции, водном выщелачивании измельченного шлака, фильтрации раствора с разделением солевого раствора и твердого остатка, выпаривании солевого раствора, сушке и обжиге твердого остатка (RU 2215048, С22В 7/04, опубликован 27.10.2003). Полученный глиноземсодержащий материал содержит также, алюминий, оксиды кремния, железа, магния, хлориды натрия и калия. Недостатками известного способа являются высокая энергоемкость используемой технологии за счет операций выщелачивания, сушки и обжига твердого остатка, выпаривания солевого раствора, а также высокая продолжительность технологического процесса и низкий процент выхода годного продукта. Помимо глинозема получаемое сырье содержит значительное количество оксидов металлов, что значительно затрудняет его эффективное использования в качестве флюса для раскисления и шлакообразования при выплавке стали.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка дешевого, безотходного и эффективного способа переработки вторичного алюминиевого сырья (отходов) с получением глиноземсодержащих гранул.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности переработки вторичного алюминиевого сырья (отходов) при минимальных энергозатратах, получение высокоглиноземистого материала с низким влагосодержанием, что позволяет повысить при выплавке стали эффективность процесса раскисления и увеличить жидкотекучесть получаемого шлака.

Технический результат достигается тем, что в способе получения из вторичного алюминиевого сырья глиноземсодержащих гранул для рафинирования и формирования шлакообразующего материала при выплавке стали, включающем измельчение вторичного алюминиевого сырья, разделение на фракции, проводят измельчение раскаленного алюминиевого сырья в процессе охлаждения, разделение осуществляют на три фракции: -10 мм, +10-50 мм, +50 мм, после чего частицы фракции +10-50 мм подвергают магнитной сепарации и упаковывают в контейнеры, частицы фракции +50 мм подвергают первичной магнитной сепарации, дроблению до фракции -50 мм, фракционной классификации и вторичной магнитной сепарации с последующей упаковкой в контейнеры, а фракцию -10 мм спекают и отправляют на рециклирование.

Технический результат достигается также полученным в результате осуществления заявленного способа материалом, получаемым в виде глиноземсодержащих гранул, содержащих в качестве основных компонентов оксид алюминия и алюминий, а также серу и хлориды щелочных и щелочноземельных металлов в качестве примесей при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий	не менее 8
оксид алюминия	не менее 20
сера	не более 0,03
хлориды щелочных и щелочноземельных металлов	не более 45
при этом материал имеет влагосодержание	не более 2%
и гранулометрический состав	+10-50 мм.

При условии удовлетворенности потребителей химическим составом предлагаемого материала особое внимание при производстве уделяется влагозасоренности и гранулометрическому составу. Так, среднестатистическая допустимая влагозасоренность составляет не более 1-2%. Глиноземсодержащие материалы являются гигроскопическими и обычно перед отгрузкой потребителям продолжительное время лежат навалом в неотапливаемых складах или на открытых площадках. Таким образом, процесс изготовления от момента образования материала до момента его упаковки во влагонепроницаемую тару должен быть сведен к минимуму. Нижняя граница гранулометрического состава 10 мм обусловлена процессами, сопровождающими внепечную обработку расплава, фракция -10 мм выносится из зоны обработки восходящими газовыми потоками в атмосферу цеха, верхняя граница 50 мм обусловлена способом подачи материала и скоростью расплавления.

Отдельным требованием является отсутствие в поставляемом глиноземсодержащем материале механического засора ломом черных металлов, который постоянно присутствует в изначальном материале.

Одним из требований к химическому составу продукта является минимальная концентрация серы - материал используется для десульфурации, и отсутствие в составе плавикового шпата, который легко переходит в газообразную фазу и образует с Al и Mg опасные летучие соединения.

Одной из главных задач при реализации способа получения подобных материалов является обеспечение минимально возможной себестоимости.

Поставленная техническая задача реализована на ООО «Всеволожский завод алюминиевых сплавов».

1. Исходный материал в раскаленном виде помещается в охлаждающую установку. В процессе охлаждения материал «дробится» приобретает форму гранул и упрочняется.

2. После охлаждения материал подается в классификатор фракции, на котором гранулы разделяются на три фракции: фракцию 1 -10 мм; фракцию 2 +10-50 мм и фракцию 3 +50 мм.

3. Фракция 2, составляющая не менее 50% исходного продукта, подается на упаковку в мягкие контейнеры, в процессе которой материал проходит магнитную сепарацию. Упаковка материала осуществляется сразу же после его остывания до 20°С.

4. Фракция 3 проходит последовательно магнитную сепарацию и дробление до фракции -50 мм. После чего проходит повторную операцию фракционной классификации. Полученный материал фракции +10-50 мм подается на упаковку.

5. Фракция 1 проходит операцию спекания, после чего поступает на повторный цикл.

В результате применения данного способа получается гранулированный, упрочненный материал с заданным фракционным составом +10-50 мм, полностью очищенный от механической магнитной фракции и со стабильным химическим составом: Al - не менее 8%, Al₂O₃ - не менее 20%, S - не более 0,03%, суммарное содержание хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов - не более 45%. При этом влажность материала составляет не более 2%.

Применение описанного выше способа позволяет все глиноземсодержащие продукты переработки вторичного алюминиевого сырья перевести из отхода IV класса опасности, требующего размещения на специализированном полигоне, в готовый материал - гранулы глиноземсодержащие. При этом 50% материала образуется без дополнительных капиталовложений.

Полученные глиноземсодержащие гранулы прошли успешную проверку на ОАО «Северсталь», ОАО «ТагМет» и с 2014 г. используются в технологии производства сталей на этих предприятиях.

1. Способ получения из вторичного алюминиевого сырья глиноземсодержащих гранул для рафинирования и формирования шлакообразующего материала при выплавке стали, включающий измельчение вторичного алюминиевого сырья, разделение на фракции, отличающийся тем, что проводят измельчение раскаленного алюминиевого сырья в процессе охлаждения, разделение осуществляют на три фракции: -10 мм, +10-50 мм, +50 мм, после чего частицы фракции +10-50 мм подвергают магнитной сепарации и упаковывают в контейнеры, частицы фракции +50 мм подвергают первичной магнитной сепарации, дроблению до фракции +10-50 мм, вторичной магнитной сепарации с последующей упаковкой в контейнеры, а фракцию -10 мм спекают и отправляют на рециклирование.

2. Глиноземсодержащие гранулы для рафинирования и формирования шлакообразующего материала при выплавке стали, содержащие в качестве основных компонентов оксид алюминия и алюминий, серу и хлориды щелочных и шелочноземельных металлов в качестве примесей, отличающиеся тем, что они получены способом по п.1 и содержат компоненты в следующем соотношении, мас. %:

алюминий	не менее 8
оксид алюминия	не менее 20
сера	не более 0,03
хлориды щелочных
и щелочноземельных металлов	не более 45

при этом они имеют влагосодержание не более 2% и гранулометрический состав +10-50 мм.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при электрошлаковой выплавке сплошных и полых слитков из конструкционных борсодержащих сталей. Флюс содержит, мас.%: оксид алюминия 7-10, оксид магния 3-8, фторид кальция 48-57, фторид магния 28-35.

Карбонатная смесь для рафинирования алюминиевых сплавов с модифицирующим эффектом // 2562015

Изобретение относится к литейному производству, в частности к карбонатным смесям, используемым при рафинировании и модифицировании алюминиевых сплавов. Карбонатная смесь содержит, мас.%: 50-95 карбоната кальция и 5-50 карбоната стронция, при этом смесь состоит из частиц фракции 40-60 мкм.

Флюс для рафинирования алюминиевых сплавов // 2561948

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для порционного рафинирования алюминиевых сплавов. В качестве флюса используют отход производства - шлам соляных закалочных ванн.

Пирометаллургический способ // 2559600

Предложен способ пирометаллургической переработки никельсодержащего сульфидного материала с использованием флюсовой композиции, содержащей соединение кальция.

Металлургический флюс и способ его изготовления // 2547379

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам и способам получения флюсов для высокотемпературных агрегатов. Металлургический флюс выполнен в виде гранул бикерамического состава, содержит, мас.%: оксид магния основа, оксид кальция 12-30, двуокись кремния 2-10, оксиды железа 3-10, оксид алюминия 2-7.

Способ очистки висмута // 2541244

Изобретение относится к области металлургии редких элементов, а именно к способу глубокой очистки висмута. Способ глубокой очистки висмута от примесей, в частности от примесей свинца и хлора, включает хлорирование расплава висмута барботированием смесью четыреххлористого углерода и инертного газа при 550-600°C и расходе четыреххлористого углерода 2-4 мл на 1 кг рафинируемого висмута с расходом инертного газа 30-35 л/час.

Способ модифицирования литых сплавов // 2525967

Изобретение относится к металлургии, точнее к производству литейных сплавов, преимущественно цветных сплавов, и может быть использовано для получения отливок повышенного качества.

Способ переработки электронного лома // 2521766

Изобретение относится к утилизации твердых бытовых отходов, содержащих благородные металлы. Электронный лом дробят на молотковой дробилке, добавляют измельченную медь, а затем плавят в присутствии флюса в течение 45-60 мин при температуре 1320-1350°C с продувкой воздухом при его расходе 3-4,5 л/ч и отделяют от шлака полученный сплав, содержащий не менее 2,6 мас.% благородных металлов.

Способ рафинирования меди // 2496894

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для огневого рафинирования медного лома, преимущественно электротехнического назначения.

Способ получения флюса для плавки и рафинирования магния или его сплавов // 2492252

Изобретение относится к цветной металлургии. .

Способ бактериального выщелачивания редкоземельных и благородных металлов из золошлаков // 2580258

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков. Способ включает смешение их с выщелачивающими растворами, накопление биомассы микроорганизмов рода Acidithiobacillales, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов.

Способ извлечения титана из шлака, полученного при выплавке чугуна и стали из титаномагнетитового концентрата // 2578876

Изобретение относится к способу извлечения титана из шлака, полученного при выплавке чугуна и стали из титаномагнетитового концентрата. Способ включает измельчение и сернокислотное выщелачивание шлака с переводом металлов из шлака в сернокислотный раствор в виде сульфатов.

Способ переработки отвального сталеплавильного шлака // 2572438

Изобретение относится к переработке отвального сталеплавильного шлака. Способ включает грохочение с выделением негабаритных кусков шлака, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем, дробление на щековой дробилке, магнитную сепарацию барабанным железоотделителем полученного после дробления продукта, дробление на центроударной дробилке и магнитную сепарацию.

Способ получения ферроникеля из отвальных печных никельсодержащих шлаков // 2571012

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отвальных никельсодержащих шлаков. Способ получения ферроникеля из отвальных печных шлаков с низким до 0,02-0,03 мас.

Способ обработки алюминиевых шлаков // 2570595

Изобретение относится к способу обработки образующихся при производстве алюминия алюминиевых шлаков в форме съемов или алюминиевых соляных шлаков. В способе образующийся в процессе плавления алюминиевый шлак с герметизацией от окружающей атмосферы подают на расположенный в снабженном отсасывающими устройствами кожухе охладительный конвейер, первый примыкающий к подаче алюминиевого шлака участок которого продувают инертным газом, а на втором участке которого осуществляют дальнейшее охлаждение алюминиевого шлака при доступе воздуха, причем длины первого и второго участков охладительного конвейера выполняют таким образом, что на первом участке алюминиевый шлак охлаждают до температуры от 600°С до 300°С, при которой алюминиевый шлак не подвержен химическим изменениям при доступе атмосферного кислорода, и на втором участке осуществляют охлаждение до температуры, при которой охлажденный алюминиевый шлак после выхода из охладительного конвейера может передаваться далее для последующей регенерации доли алюминия в алюминиевом шлаке.

Способ вскрытия шлака // 2568796

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть наиболее эффективно использовано при переработке вскрытием шлаков, содержащих тяжелые цветные металлы, железо, кремний и серу.

Способ попутного получения сплава ферросиликотитана при выполнении доменной плавки титаномагнетитовых концентратов // 2563068

Изобретение относится к переработке шлаков при выполнении доменной плавки титаномагнетитовых концентратов. В шлаковую чашу доменной печи подают полученный в процессе доменной плавки титаномагнетитовых концентратов жидкий горячий доменный шлак, содержащий двуокись титана TiO2 и глинозем Al2O3, подают восстановитель и флюс, из полученного расплава проводят восстановление железа, титана и кремния и сливают шлак.

Установка для переработки отвального металлургического шлака // 2561941

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к переработке отвального металлургического шлака. Установка для переработки шлака содержит бункер, устройство для извлечения «коржей» и кусков шлака более 350 мм и шаровую мельницу.

Способ переработки бериллийсодержащих отходов // 2558588

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ переработки бериллийсодержащих отходов производства медно-бериллиевой лигатуры включает плавление с флюсом, выдержку расплава и последующее разделение продуктов плавки с получением металлической фазы и вторичного шлака.

Способ пирометаллургической переработки меднолитейных шлаков // 2555294

Изобретение относится к пирометаллургической переработке меднолитейных шлаков. Готовят шихту, содержащую шлак, графитированный коксик в количестве 10% от массы шлака, медный коллектор и карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов в качестве активатора процесса восстановления при расходе медного коллектора 0,1-0,3 от массы шлака.

Способ кальцинирующего обжига ванадийсодержащего материала // 2607290

Изобретение относится к способу кальцинирующего обжига ванадийсодержащего материала. Способ включает: контактирование и вступление во взаимодействие сырья с клинкером в условиях кальцинирующего обжига. Сырье представляет собой смесь, содержащую ванадийсодержащий материал и кальцийсодержащий материал, а клинкер представляет собой материал, подвергавшийся кальцинирующему обжигу. Техническим результатом изобретения является исключение спекания материала в комки и его прилипание к оборудованию; а также сокращение производственных издержек и существенное улучшение показателя конверсии ванадия. 9 з.п. ф-лы, 3 пр.