BG104770A - Метод за оползотворяване на вторични суровини, съдържащи желязо, цинк и олово - Google Patents

Abstract

Методът е приложим за оползотворяване на вторичнисуровини, съдържащи желязо, цинк и олово, за предпочитане металургични прахове, в ротационна тръбнапещ, нормално оборудвана за процес на валцоване, с базично обработена шлака. Чрез намаляване на количеството на въглеродните носители в шихтата се подобрява енергийният баланс на процеса на валцованеи се увеличава производителността на ротационнататръбна пещ. Вследствие повишаването на качествотона синтерованата шлака се подобряват и възможностите за нейното използване.

Description

Метод за оползотворяване на вторични суровини, съдържащи желязо, цинк и олово

Област на изобретението

Настоящото изобретение се отнася за метод за използване най-вече на мателургични прахове в ротационна тръбна пещ, оборудвана нормално за процес на валцоване, с алкално (базично) обработена шлака за валцоването

Досегашно ниво на техниката

Известно е, че материали, съдържащи цинк и олово, се смесват с коксов прах (носител на въглерод) по време на процеса на валцоване и се зареждат в ротационна тръбна пещ, работеща на принципа на противотока. Поради наклона на осевата линия на пещта и нейната ротация материалът се смъква към по-ниския край на пещта. Подаваният насреща въздушен поток, загряван неколкократно с горелка, окислява газовете, получаващи се от шихтата, при което температурата на газовете се повишава и те загряват камерата на пещта и самата шихта.

• · • ·

• ·· ·- · · · ♦ ·· · • · ··· ···♦·♦ ·· · ··· · · · ♦··· ··· ·· ·· ·· ♦· ··

При преминаването си през пещта шихтата претърпява изменение на съставките си, тъй като въглеродът влиза в реакция със способните да се редуцират железни окиси най-напред чрез образуване на желязо, като получените въглероден окис и твърд въглерод влизат след това в реакция с цинковия окис и образуват метален цинк, оловото и неговите съединения влизат съответно в реакция и накрая всичко се изпарява в зависимост от съответните степени на парен натиск. Металното желязо се карбонизира от излишния въглерод. Твърдите остатъци, наричани синтерована шлака, съдържат остатъчен кокс, карбонизирано желязо и остатъци от шлакообразуващи окиси, както и малки количества цинк. По пътя си през пещта пещните газове губят съдържанието си на свободен кислород. Така че при правилно извършване на валцоването на изхода пещните газове не съдържат нито О₂, нито CO.

При известните досега алкални процеси синтерованите шлаки показват елюетни стойности и строителнофизически качества, които поставят граници за тяхното приложение, така че те могат да се използват само в малък брой случаи, като например изграждането на открити депа за отпадъци.

Други недостатъци на познатите досега базично осъществявани процеси на валцоване са:

1. Голям разход на енергия поради силното нарастване на кокса.

2. По-голям разход на енергия поради честото допълнително нагряване с висококалорично гориво.

3. Загуба на енергия поради

5-10% остатъчен кокс и желязо ( 90%) в синтерованата шлака.

4. Получаване на фериферозни провисвания на шлака по стените на пещта или на железни пелети в близост до зоната на изхода, благоприятствани от високото въглеродно съдържание в гъбестото желязо.

За избягване на споменатите недостатъци се дават предложения за постигане на окисляване на валцованата шлака чрез вдухването на горещ въздух на изхода за шлаката. При метода, описан в документа US 366 522, в изходната зона на ротационната тръбна пещ се подава горещ въздух, загрят предварително в отделен рекуператор до 700°С - 750°, така че необходимата за загряване енергия да не бъде отвеждана от самия процес. Температурата в горната зона на вдухване трябва да може да се покачва до 2000°С, което също зависи от температурата на течливост на участващите в реакцията компоненти. Шлаката за валцоване се разтопява поне частично, като образува гранули. Методът е предназначен предимно за използване на феропиритни руди.

Приблизително идентичен с принципите на цитирания по-горе метод е и известният метод за валцоване съгласно ЕР 0 654 538. И тук в изходната зона (зоната на разтоварване) на ротационната тръбна пещ се вкарва горещ въздух с температура 500°С - 1000°С, така че поддаващите се на окисляване компоненти на шлаката да могат да бъдат включени в енергийния баланс. Чрез изгарянето на излишния въглерод и на желязото температурата на шлаката се повишава до 1200°С - 1500°С, като целта е все пак тя да остане • ·· ·· ·· ·· ·· ··· · · · · · · · · • ·· ···· · · · • · · · · · ··· · · · · ··· ·· · ··· ····· ·· ·· · · ·· ронлива , а не да се стопи и да изтече навън. Следователно този метод може да се използва само при алкален (базичен) начин на обработка. За лимитиране на термичния профил в газовата камера на пещта обемът на газа е оразмерен така, че пещният газ във възходящия димоход на пещта (страната за зареждане на шихтата) да съдържа наред с другите компоненти все още и CO, и цинкови пари, т.е. той да е субстехиометричен по отношение на изгарянето. Следователно налага се и едно контролирано последващо изгаряне. Получаването на горещия въздух при този метод е решено по лабораторен начин. Отходните газове от допълнителното изгаряне служат за предварително загряване на въздуха, необходим за горенето, за което се изисква отделен рекуператор, който да може да работи при неблагоприятни условия (прах, хлориди, олово). Технически решения за подобен рекуператор досега не са известни.

Кратко изложение на изобретението

Настоящото изобретение има за цел да предложи метод за осъществяване на процес на валцоване с алкално обработена шлака в нормално оборудвана инсталация при напълно приемливи технологични разходи. Методът се осъществява при температура на валцовъчната шлака по-ниска от обичайните досега температури и без допълнително изгаряне на отпадъчния газ с въздух извън ротационната тръбна пещ. Освен това се цели да се подобри енергийният баланс в процеса на валцоване, като по този начин се увеличи производителността на пещта. Цели се също така да се подобри и качеството на шлаката, така че тя да намери по-широко приложение.

• · · • · • ·· • ·· • ·· • ·· • ·

Според изобретението посочените цели се постигат с метода съгласно Претенция 1. Препоръчваните изпълнения са описани в подпретенциите.

При метода съгласно настоящото изобретение вторични суровини, съдържащи желязо, цинк и олово, за препоръчване стоманолеярски прахове, се подлагат на обработка в ротационна тръбна пещ, работеща на принципа на противотока по отношение на шихтата и газовата атмосфера, , с базично (алкално) обработена валцовъчна шлака, като суровините са смесени и/или агломерирани с някакъв реактивен дребнозърнест носител на въглерод, като количественият дял на въглерода е строго субстеехиометричен спрямо всички поемащи въглерод реакции, като към агломератите се смесва допълнителна порция едрозърнест носител на въглерод и общата част на въглерода е по-малка от 80% от количеството, необходимо за всички поемащи въглерод реакции в шихтата при температура на валцоване по-ниска от 1150°С. Препоръчително е частта на въглерода да бъде изчислена така, че шлаката да не съдържа свободен въглерод (< 1%) дори и без последващо окисляване, като в пещта се подаде общ обем на въздуха, стехиометричен или респективно хиперстехиометричен по отношение на всички поддаващи се на окисляване съставки на газа,

т.е. да не се налага последващо специално контролирано изгаряне, след установяване на стабилен режим на работа на пещта в близост на изходния отвор към шлаката се подава студен въздух в количество, което да намали относителния дял на металното желязо до по-малко от 20%, и най-добре <10%, като достатъчно висока степен на базичност на валцовъчната шлака се постига с • ·· ···· ···· • · · · · · ··· · · · · · • · · ·· · ···· ··· ·· ·· ·· ·· ·· прибавянето на значително количество магнезий с MgO 1% СаО, а също и чрез добавяне на съдържащи калций и магнезий отпадъци, като например наситен гипсов разтвор за утаяване.

Съгласно изобретението дребнозърнестите носители на въглерод имат диаметър 0-6 mm, за предпочитане 0-4 mm, като е най-добре диаметърът да е под 2 mm. Съгласно изобретението едрозърнестите носители на въглерод имат диаметър 0-16 mm, за препоръчване 0-12 mm , но най-добре е диаметърът да бъде помалък от 10 mm.

Методът има предимството, че е в състояние да задоволи напълно допълнителната нужда от топлина на изхода на пещта чрез целенасоченото подаване на студен въздух с обем от 30-40% от общия въздушен обем. Въздухът предизвиква окисляване на металното желязо и съответно генериране на топлина. Температурата на шлаката може да се регулира <1150°С чрез регулиране на обема на въздуха. Абсорбираният въздушен обем се регулира чрез потока по известните вече начини. Този обем трябва да бъде разчетен така, че пещният газ във възходящия димоход да съдържа 0,5 - 2 % О2.,

В резултат на това се постига такъв работен режим на пещта, при който количественият дял на въглерода в твърдия пласт, т.е. в шихтата на пещта, е субстехиометричен по отношение на нуждата от въглерод за всички поемащи въглерод реакции, обаче позволява да се осъществи пълно изгаряне на всички компоненти в газовата камера, като при това си остава стехиометричен респективно хиперстехиометричен по отношение на изгарянето със свободен О₂ в пещния газ.

Счита се, че този принцип показва известни предимства поради използването на реактивен и дребнозърнест носител на въглерод, който също съдържа малки количества летливи субстанции и е зареден в пещта след като е бил смесен и/или агломериран с дребнозърнестите суровини и смеси.

Споменатият принцип има предимството, че дава възможност и за използването на отпадъчни варовици в качеството на алкални смеси, позволяващи да се осъществи далеч по-плавен режим на работа на пещта. Този режим се подобрява допълнително и от ниското въглеродно съдържание на формованото метално желязо и постигнатата в резултат на това по-висока точка на неговото топене.

В съответствие с описания начин на работа цитираният погоре принцип позволява да се осъществява нормален процес и в помалки пещи, в повечето случаи без нужда от допълнително нагряване.

Техническата реализация на принципа се влияе от грижливото дозиране и смесване на компонентите и от използването на агломерационна инсталация. Освен това е необходимо устройство за подаване на въздуха, окомплектовано с вентилатор, а така също системи за измерване и регулиране и подвижна тръба за вкарване на газ. Получаващите се синтеровани шлаки могат да се използват при изграждането на открити складове за отпадъци или в асфалтовите бази. Те са плътно синтеровани що се отнася до повърхността им, не съдържат въглерод (< 1 %) и съдържат само малки количества метално желязо. Елюетните им стойности отговарят на нормативните изисквания.

След изваждането й от пещта рохкавата валцована шлака се гранулира или ice подлага на бързо охлаждане във водна струя.

При метода съгласно настоящото изобретение енергийният баланс на ротационната тръбна пещ, а също и нейната производителност се подобряват вследствие на намаляването на количеството на въглеродните носители и на използването на енергийния потенциал на металното желязо на изхода на пещта.

Подробно описание на препоръчваното изпълнение

Металургични прахове, съдържащи цинк и олово, се пелетират с помощта на металургичен кокс с големина на зърната < 2 mm, фино гранулирани смеси, съдържащи CaSO₄ H водал Оттносителният дял на металургичния кокс е избран така, че пелетите да съдържат около 70% от въглерода, необходим за редуциране на компонентите, съдържащи желязо, цинк и олово. Влажността в пелетите възлиза на 10-12%. Към тези пелети се прибавят едрозърнести въглеродни носители с големина на зърната <10 mm. Общото количество на въглерода е около 75% от количеството въглерод, необходимо за редуциране на компонентите, съдържащи желязо, цинк и олово.

Споменатите самофлюсиращи пелети се подлагат на обработка заедно с грубозърнести въглеродни носители в

9 9 9

999 • 9· •· • · · · • 999 9 9 ротационна тръбна пещ с дължина 38,5 m и вътрешен диаметър 2,5 m при наклон 3%. През кожеха на пещта се въвежда тръба за подаване на въздух, с помощта на която през дюзите се подава ввъздух върху шихтата на дължина 2 шл Споменатият въздушен обем се регулира така, че по-голямата част от съдържащото се в шлаката желязо да се окисли, остатъчният въглерод да бъде помалко от 1% и температурата на шлаката да бъде 1100°С. Общият въздушен обем се регулира така, че да се осигури стехиометрично, така че всички газови компоненти да бъдат окислени, без остатъчният газ да съдържа CO.

Шлаката е гранулирана и благодарение на строителнофизическите си качества и елюетните си качества може да бъде използвана примерно за асфалтови подбази или за образуването на газопроницаеми пластове при санирането на открити депа за отпадъци. Количеството метално желязо в шлаката е около 5 wt -%.

Отходният газ се пречиства грубо в прахова камера. При едно последващо охлаждане и пречистване на отходния газ се получава валцовъчен окис, със съдържание на цинк от около 63%.

• ·· ·· ·· ·· · · · · ·· • ·· · · · · • · · · · · ··♦· • · · · ··

Claims (5)

1. Патентни претенции

   1. Метод за оползотворяване на вторични суровини, съдържащи желязо, цинк и олово, предимно металургични прахове, в ротационна тръбна пещ, работеща на принципа на противотока по отношение на шихтата и газовата атмосфера, с базично (алкално) обработена шлака за валцоване, характеризиращ се с това, че споменатите суровини са смесени и/или агломерирани с реактивен фино гранулиран въглероден носител, с количество на въглерода строго субстехиометрично спрямо всички поемащи въглерод реакции в шихтата, като в агломератите се разпределя допълнителна порция грубозърнести въглеродни носители и общият дял на въглерода е по-малко от 80% от количеството въглерод, необходим за всички поемащи въглерод реакции в шихтата при температура на валцоване до 1150 °C.
2. 2. Метод съгласно Претенция 1, характеризиращ се с това че споменатото количество въглерод е изчислено така, че синтерованата шлака да не съдържа свободен въглерод (под 1%) дори и без последващо окисляване.
3. 3. Метод съгласно Претенция 1 или 2, характеризиращ се с тодва, че общият обем на въздуха, подаван в пещта е стехиометричен, респективно хиперстехиометричен по отношение на всички поддаващи се на окисляване компоненти на газа, т.е. не се налага едно контролирано последващо изгаряне.

   ·· ·· 99 9· • 4 • · • · • « • 4 е « ·· • * • « • · • · • · • · • • 4 • · • ·· е· ·· ·· ··
4. 4. Метод съгласно една или няколко от Претенции от 1 до 3, характеризиращ се с това, че към споменатата шлака за валцоване се подава студен въздух в близост до изхода на пещта след достигането на стабилен работен режим на пещта в обем, намаляващ количеството на металното желязо в общото съдържание на желязо до по-малко от 20%, за препоръчване до по-малко от 10%.
5. 5. Метод съгласно една или няколко от Претенции 1 до 4, характеризиращ се с това, че високата степен на базичност на шлаката за валцоване е постигната с голямо количество магнезий с MgO =^0,1% СаО, чрез добавянето на отпадъци, съдържащи калций и магнезий, като например утаяващ гипсов наситен разтвор.