CZ2005629A3

CZ2005629A3 - Prísadová briketa a zpusob její výroby

Info

Publication number: CZ2005629A3
Application number: CZ20050629A
Authority: CZ
Inventors: Gajdzica@Karel; Gajdzica@Martin
Original assignee: Gajdzica@Karel; Gajdzica@Martin
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2007-03-07
Also published as: CZ297694B6

Abstract

Prísadová briketa do vsázky pro hutní agregáty vytvorená na bázi hutních odpadu a pojiv obsahuje v hmotnostním mnozství 50 az 98 % kovonosných a/nebonemetalických hutních odpadu ve forme jemných prachových podílu, jemné frakce a/nebo stabilizovaných hutních kalu, 1 az 25 % pojiv, zbytek voda a prípadné doprovodné odpadové primíseniny. Pri zpusobujejí výroby se hutní odpady ve forme prachových a/nebo kusových cástic a/nebo kalu navzájem míchajíspolecne s pojivem a vodou, nacez se za pusobení tlaku a prípadne vibrací zpracovávají do tvaru briket. Nestabilní hutní kaly se pritom nejprve chemicky stabilizují primícháním stabilizátoru, nacez se po stabilizacní dobu vystaví jeho pusobení za úcelem ukoncení v nich probíhajících reakcí.

Description

(54) Název přihlášky vynálezu:

Přísadová briketa a způsob její výroby (57) Anotace:

Přísadová briketa do vsázky pro hutní agregáty vytvořená na bázi hutních odpadů a pojiv obsahuje v hmotnostním množství 50 až 98 % kovonosných a/nebo nemetalických hutních odpadů ve formě jemných prachových podílů, jemné frakce a/nebo stabilizovaných hutních kalů, 1 až 25 % pojiv, zbytek voda a případné doprovodné odpadové přimíseniny. Při způsobu její výroby se hutní odpady ve formě prachových a/nebo kusových částic a/nebo kalu navzájem míchají společně s pojivém a vodou, načež se za působení tlaku a případně vibrací zpracovávají do tvaru briket. Nestabilní hutní kaly se přitom nejprve chemicky stabilizují přimícháním stabilizátoru, načež se po stabilizační dobu vystaví jeho působení za účelem ukončení v nich probíhajících reakcí.

CZ 2005 - 629 A3

Přísadová briketa a způsob její výroby

Oblast techniky

Vynález se týká přísadové brikety z kovonosných i nemetalických hutních odpadů pro využití ve vsázkách do hutních agregátů a způsobu její výroby.

Dosavadní stav techniky

V současné době se v oblasti hutnictví jako přísada do vsázky hutních agregátů poměrně běžně používají brikety, vyrobené z hutních odpadů, a to za účelem zejména jednak jinak problematické likvidace těchto odpadů a jednak efektivního využití v nich obsažených prvků. Briketováním těchto odpadů pro jejich přímé použití ve vsázce hutních agregátů se dosahuje podstatně menších nákladů na jejich zpracování než je rovněž dosud běžně používané zpracování těchto odpadů přes aglomeraci.

Například ze zveřejněné přihlášky vynálezu CZ PVÍ42l5y9d je známý suchý způsob briketování hutních prachů za studená, při němž se hutní prach, zejména ocelový prach vzniklý při dmýchání kyslíku^ ve směsi s alespoň z jednou z látek*, jako je vápno, dolomit, magnezit, dunit, olivín a bauxit, ve vypálené nebo nevypálené podobě, při normální teplotě 201 tlakem nad 1000 MPa lisuje na přepravy schopné bezprashé brikety.

Rovněž je známý způsob výroby za studená lisovaných briket z hutní odpadní látky, obsahující železo,, jako jsou okuje, mícháním této hutní odpadní látky s pojivem> vytvořeným z jedné nebo více složek, například s vápenným hydrátem a melasou dle zveřejněné přihlášky vynálezu CZ PVQ523s^94.) Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že okuje se míchají i lil i i i f

I I ί < « I s hematitickou jemnou látkou při tvorbě obalové vrstvy^, sestávající z částic hematitické pevné látky a obsahující jednotlivé magnetitické částice^. a následně se přimíchává poj ivo.

Nevýhodou výše uvedených způsobů zpracování těchto odpadů resp. briket z nich vyrobených je však skutečnost, že tato známá řešení jsou v podstatě omezena pouze na velmi úzký okruh odpadů. Tato řešení vůbec nemohou být použita například na zpracování nestabilních hutních kovonosných odpadům jako jsou zejména hutní odpadové kaly, v nichž dlouhodobě probíhají nej různější chemické reakce^ mající negativní vliv na stabilitu, pevnost a tvar případně z nich vyrobeného vsázkového materiálu-. Hutní odpadové kaly jsou z těchto důvodů vesměs dosud pouze ukládány resp. skládkovány na pro tento účel vyhrazené plochy. Takto deponované materiály pak zatěžují životní prostředí, přičemž jejich množství neustále narůstá.

Známé způsoby dalšího použití těchto odpadů jsou neefektivní do té míry, že jsou využívány pouze sporadicky, například při výrobě cementu. Známý je dále způsob úpravy jemnozrnných hutních úletů a kalů s obsahem zinku a olova na bazické, částečně metalizované pelety a zinkoolovnatý prach redukcí jemnozrnných úletů a kalů za případné přítomnosti tavidla podle přihlášky vynálezu CZ PV /550^y. Jemnozrnný úlet a/nebo kal se přitom mísí s vápnem v množství nezbytném k dosažení bazicity rezultující směsi 2,5 až 5, načež se směs homogenizuje a peletizuje k získání pelet o velikosti 3 až 2^íran a tyto pelety se redukují při teplotě 980 až 1050Í°C po dobu 1 až 5 hodin.

zveřejněné přihlášky CZ PV ^3911)-/39/

Ze metalotermický způsob zpracování, je známý rovněž tomto případě

Α'ζ''' kalírenských kalů, podle něhož se 18 až 28 hmot/, dílů kalírenských kalů smísí s 62 až 82 hmotní díly hliníkové

143

««II

krupice a případně až s 10 hmoýí díly nehašeného vápna, načež se vyvolá aluminotermická reakce, čímž vznikne ocelový slitek pro vsázku do ocelářské pece.

Jak je z výše uvedeného patrno, je známé zpracování hutních odpadních kalů značně problematické, technologicky náročné a v mnoha případech nevyhovující jak z hlediska typu zpracovávaných kalů, tak z hlediska jejich uplatnění jako přísady do vsázky nej různějších hutních agregátů.

prachových podsítného

Kromě odpadních hutních kalů a dalších metalických odpadů stávající stav techniky rovněž v dostatečné míře neřeší zpracování a další hutní využití nekovových odpadových či drobných kusových částic, například koksu či odpadového grafitu z grafitových elektrodypříp. vápence a dalších.

Úkolem předkládaného vynálezu je proto co nej efektivněji tyto materiály zhutnit^resp. upravit do takového stavu, aby se staly v širokém měřítku znovu vsázky schopnými, což znamená, aby měly dostatečnou kusovost, otěruvzdornost a pevnost, aby byly dobře tavitelné a nerozpadaly se během manipulace a tavení znovu do prachových komponent.

Podstata vynálezu

Tento úkol je řešen přísadovou briketou pro využití ve vsázce do hutních agregátů, například vysokých pecí, ocelárenských agregátů nebo kuploven, vytvořenou na bázi hutních odpadů a pojivá, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje v hmotnostním množství 50 až 90% kovonosných a/nebo nemetalických hutních odpadů ve formě jemných prachových podílů, jemné frakce a/nebo stabilizovaných hutních kalů jako základní složku, dále pak až 25^ pojivá, obvykle cementu, vápna nebo vápenocementové směsi, zbytek voda a případné doprovodné odpadové přimíseniny.

Optimální spodní hranice množství kovonosných a/nebo nemetalických odpadů v přísadové briketě podle vynálezu přitom činí zhruba 7Cj% hmotn., pod touto hranicí případně λ 4.

i pod spodní nárokovanou hranici 501% hmotn. vsak již řešení d

dle vynálezu nemusí být přínosné a zvláště z hlediska využití do vsázek hutních agregátů efektivní.

Výhodou přísadové brikety podle vynálezu s ohledem na dosavadní stav techniky je zejména možnost jejího složení převážně z hutních kalů, jejichž zpracování je, jak výše uvedeno, značně problematické. Hutní kaly vznikají při odsávání spalin z metalurgických procesů na čistírnách, kde jsou tyto spaliny na filtrech zkrápěny vodou a tím jsou ve formě kalů vytěsněny v nich obsažené prachové částice. Tyto kaly jsou poté zahušťovány a deponovány. Na depónii následně vzniká chemická reakce, při které metalické oxid železítý. Při této reakci přičemž průběh reakce a výše Kromě metalického železa, kterého je obvykle v kalech nejvíce, obsahují tyto kaly další nej různější kovové i nekovové prvky a jejich sloučeniny. Proto v deponovaných hutních kalech dochází zároveň i k dalším reakcím, jejichž chemismus není dosud dostatečně popsán.

železo* postupně oxiduje na vzniká teplota až 100d^°C, teploty jsou nevypočitatelné.

Podle různých alternativních provedení přísadové brikety podle vynálezu však může být její základní složka tvořena například pouze i podsítným koksem, což umožňuje v hutnictví jeho efektivnější využití, a to nejen jako zdroje energie, ale i jako nauhličovadla a podobně.

< l· « I f I t t « ( I t ( « < <

i * t

V jiných alternativních provedeních touto základní složkou mohou být rovněž jen stabilizované odpadové kovonosné hutní kaly či i jiné kovonosné nebo nemetalické odpady, například jemné a prachové podíly vápence, grafit, antracit nebo prachový kalcinovaný petrolejový koks, přičemž řešení dle vynálezu znamená vysoce efektivní způsob likvidace těchto jinak obtížně zpracovatelných materiálů. Takovéto přísadové brikety pak slouží i jako významný zdroj v nich obsažených prvků. Do této základní složky je možno přidat i prachovou či jemnou frakci bauxitu, mleté konvertorové vyzdívky a svářkové strusky.

Základní složka přísadové brikety podle vynálezu může být samozřejmě tvořena i směsí všech výše uvedených odpadů, a to v nej různějších poměrech s tím, že přísadová briketa je využitelná nejen jako kovonosný prvek, nauhličovadlo a zdroj energie, ale zároveň i jako struskotvorná přísada a ve své podstatě tak tvoří součást vsázky dle požadavku odběratele.

Kromě všech výše uvedených odpadů, zejména zmíněných stabilizovaných hutních kalů, může přísadová briketa podle vynálezu obsahovat samozřejmě i jiné neodpadové materiály, které jinak tvoří běžnou součást vsázky, a to v množství až 70^ hmotn._x Těmito materiály může být například

Λ vsázkový koks a podobně.

Podstata vynálezu spočívá rovněž ve způsobu výroby těchto přísadových briket, při němž se hutní odpady ve formě prachu a/nebo jemné frakce či kalů společně s pojivém a vodou v požadovaném poměru navzájem promíchávají, načež se za působení tlaku zpracovávají do potřebného tvaru například lisováním nebo dusáním. S výhodou se přitom lisování nebo dusání provádí za spolupůsobení vibrací.

( «

Množství použitého pojivá a vody závisí v hlavní míře na charakteru lisovaných či dusaných hutních odpadů, například na množství vody ve zpracovávaném hutním kalu, a mělo by být samozřejmě co nejm^sí, přičemž zejména množství pojivá je pak dáno požadavky na dostatečnou pevnost přísadové brikety. Velikost jednotlivých částic takto zpracovávaných odpadůj resp. případná potřeba drcení celistvých odpadů/je odvislá od velikosti vyráběných přísadových briket, přičemž výroba přísadových briket menších rozměrů vyžaduje menší frakce a naopak.

Problémem zpracování některých odpadových hutních kalů při výrobě přísadových briket je již výše zmíněná skutečnost, že v těchto kalech dochází vzhledem k jejich složení k nej různějším chemickým reakcím, které by ve svém důsledku vedly k menší pevnosti a soudržnosti přísadových brikety resp. až k jejich úplnému rozpadu. Podstata způsobu výroby podle vynálezu proto dále spočívá v tom, že takovéto hutní odpady ve formě kovonosných i nemetalických hutních kalů, ve kterých k těmto reakcím může docházet, se nejprve stabilizují přimícháním stabilizátoru, načež se po stabilizační dobu vystaví jeho působení za účelem ukončení těchto reakcí.

Podstata způsobu výroby podle vynálezu spočívá dále v tom, že stabilizační doba činí zpravidla nejméně 1 až 30 dnů, přičemž s výhodou se hutní kaly stabilizují stabilizátorem na bázi cementu, vápna nebo vápenocementové směsi v množství 1 až 28 kg na 100 kg hutního kalu za spolupůsobení vody, která se do stabilizačního procesu přidává samostatně nebo která je v hutních kalech obsažena. Vzhledem k poměrně dlouhé stabilizační době se zpracovávané hutní kaly, které se stabilizaci podrobují, předlisovávaji rovněž s výhodou do bloků v zájmu jejich skladovatelnosti a manipulovatelnosti. Před vlastním lisováním přísadových briket, po uplynutí stabilizační doby, je nutno tyto bloky samozřejmě drtit na drť o potřebné velikosti.

V zájmu dostatečné pevnosti a celistvosti přísadových briket se při způsobu jejich výroby tyto v konečné fázi zpracovávají tlakem, například 5 až 50 MPa lisováním nebo dusáním, a to za případného spolupůsobení vibrací. Tento tlak je přitom přímo úměrný tvaru a velikosti vyráběných přísadových briket.

Takto vyrobené přísadové brikety pak mají potřebnou kusovost, otěruvzdornost, pevnost, jsou dobře tavitelné, chemicky, mechanicky a objemově stálé a jejich tvar je dán požadavky odběratele na vsázku.

Řešením dle vynálezu tak dochází ke snížení nákladů na skladování odpadů na depóniích, a to včetně nebezpečných látek, k úsporám z využití feritických podílů z kalů a odprašků při výrobě oceli a surového železa, k úsporám z využití energie koksu a nauhličovacích vlastností koksu, grafitu a kalcinovaného petrolejového koksu, snížení podílu nakupovaných kovonosných surovin do vsázky oceláren a vysokých pecí, k úspoře struskotvorných přísad a k úspoře energií při výrobě využitím druhotných surovin.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Přísadová briketa dle prvního příkladného, provedení vynálezu obsahuje v hmotnostním množství 8a% podsítného koksu, vznikajícího při jeho výrobě, dopravě do sazebny vysokých pecí a podobně, dále 9Í% cementu jako pojivá a zbytek vodu. ^Λ

Tyto přísadové brikety lze použít jako příměs do vsázky vysoké pece, sloužící jako dodatečný zdroj energie a nauhličovadlo, nebo jako nauhličovadlo do vsázky ocelářské pece.

» (

I 1 < « t < « I t C t < < I » I « C

Při způsobu výroby této přísadové brikety se podsítný koks, v tomto případě o kusovosti do 10 mm, společně s poj ivem a vodou navzájem promíchají, načež se za působení tlaku cca 15 MPa za současného působení vibrací lisují do šestibokého hranolu o váze zhruba 1,4 kg.

Příklad 2 druhého příkladného

Přísadová briketa dle vynálezu obsahuje v hmotnostním stabilizovaných kovonosných hutních kalů, provedení množství 2^% koksu, 1^% grafitu, 19% vápenocementové směsi jako pojivá, podsítného zbytek voda.

V tomto příkladu v hmotnostním množství

2,76^ Zn, 1,5C&

A Λ použité

58,6j% SiO₂, 4,0lf% kaly obsahují množství dalších prvků, jako například S, TiO a jejich oxidů jako Al₂0₃ kovonosné hutní

Fe, 1,0^% MnO, l,48j% MgO, CaO a dále již zanedbatelné

Cr, Pb, Cu, Ni, či solí jako CaF₂ atd.

Hutní kaly se nejprve stabilizují v míchacím zařízení přimíšením stabilizátoru, načež se po stabilizační dobu vystaví jeho působení za účelem ukončení v nich probíhajících reakcí. Stabilizátorem je cement v množství 9 kg na 100 kg hutního kalu za spolupůsobení vody v množství 2 až 3 litrů, potřebném pro optimální promíchání hutního kalu se stabilizátorem. Stabilizační doba činí 8 dnů, přičemž na tuto dobu se stabilizující se hutní kaly slisují do bloků. Poté se bloky rozdrtí na částice o zrnitosti zhruba 0,1 až 20 mm.

Rozdrcené stabilizované hutní kaly se v daném poměru v míchacím zařízení promísí s dalšími komponenty dle požadavku odběratele, v tomto případě podsítným koksem a grafitem, jakož i s pojivém a vodou, načež se opět za til působení tlaku a vibrací lisují do tvaru přísadových briket jako v příkladu 1.

Průmyslová využitelnost

Řešení dle vynálezu lze široce využít k likvidaci metalických odpadů a nemetalických odpadů o nevhodné kusovosti i odpadů vratných z hutních podniků a umožnit jejich opětovné využití v metalurgických procesech.

< « i i J f

PATENTOVÉ

NÁROKY

Claims

Přísadová briketa do vsázky vytvořená na bázi hutních odpadů čující se tím, že pro hutní agregáty^ a pojiv, vyzná obsahuje v hmotnostním množství 50 až 98% kovonosných a/nebo nemetalických hutních odpadů ve formě jemných prachových podílů, jemné frakce a/nebo stabilizovaných hutních kalů, 1 až 251% pojiv, zbytek voda a případné doprovodné odpadové přímíseniny.
2. Přísadová briketa podle nároku 1, vyznačující se t í m , že obsahuje alespoň jednu odpadovou složku ze skupiny odpadů^ tvořené podsítným koksem, odpadovými frakcemi antracitu, grafitu, kalcinovaného petrolejového koksu, bauxitu, mletou konvertorovou vyzdívkou a svářkovou struskou.
3. Přísadová briketa podle nároku 1, vyznačující se t í,m , že dále obsahuje v hmotnostním množství v

25 až 7Q% vsázkových materiálů, například vsázkového koksu. Á
4. Způsob výroby přísadové brikety podle nároku 1, vyznačující se tím, že hutní odpady ve formě prachových a/nebo kusových částic a/nebo kalu se navzájem míchají společně s pojivém a vodou, načež se za působení tlaku zpracovávají do tvaru briket.
5. Způsob výroby podle nároku 4, vyznačující se tím, že hutní kaly se nejprve chemicky stabilizují přimícháním stabilizátoru, načež se po stabilizační dobu vystaví jeho působení za účelem ukončení těchto reakcí.

v y z n kaly se cementu,

Způsob výroby podle nároku 5, se tím, že hutní stabilizátorem na bázi vápenocementové směsi v množství 1 až 28 hutního kalu za spolupůsobení vody.

a Č u j ící stabilizuj i vápna nebo kg na 100 kg

Způsob výroby se tím, 30 dnů.