CZ304323B6

CZ304323B6 - Přísada do vsázky metalurgických tavicích agregátů

Info

Publication number: CZ304323B6
Application number: CZ2009-736A
Authority: CZ
Inventors: Martin Gajdzica; Karel Gajdzica
Original assignee: Martin Gajdzica; Karel Gajdzica
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2014-03-05
Also published as: CZ2009736A3

Abstract

Přísada do vsázky metalurgických tavicích agregátů je vytvořena ve formě briket (1) a/nebo pelet (1´), alespoň z části obsahujících zkusověné jemnozrnné, prachové či drobné kusové odpadové produkty a/nebo druhotné suroviny. Jednotlivé brikety (1) a/nebo pelety (1´) sestávají z vnitřního jádra (2), které je opatřeno nejméně jednou obalovou vrstvou, tvořící jeho vnější ochranné pouzdro (3), přičemž vnitřní jádro (2) a jeho ochranné pouzdro (3) jsou zhotoveny z navzájem odlišných základních materiálů či jejich směsí.

Description

Oblast techniky

Dosavadní stav techniky

Ke zvětšení kusovosti jemnozmného nebo prachového materiálu, který je v tomto původním stavu nevhodný k přímému zužitkování, jsou v současné době běžné známé technologie briketování nebo sbalování resp. peletizace tohoto materiálu. Briketování spočívá v podstatě v lisování tohoto materiálu s případnou příměsí vhodného pojivá v briketovacích lisech a peletizace nejprve v promísení tohoto materiálu s potřebným množstvím pojiv a případných dalších přísad a v následném vytváření sbalků v otáčejících se bubnech nebo šikmo uložených mísách. U některých druhů materiálů je pak nutné i vypálení těchto sbalků pro získání dostatečné pevnosti, nezbytné např. pro vsázku do vysoké pece. Jako pojivá se nejčastěji používá cement, vápenocementová směs nebo vápno, případně vodní sklo, pryskyřice apod. Dalšími přísadami mohou být například různé plastifikátory, urychlovače tuhnutí a nauhličovadla. Proti rovněž známé aglomeraci je výhodou těchto technologií zejména nižší spotřeba energie.

Proto se technologie briketování a peletizace široce využívají ke zkusovění i metalických nebo nemetalických odpadů, jako jsou okuje z tvářecích procesů třísky z třískového obrábění kovů, obrusy, jemnozmné hutní úlety a odprašky z hutních procesů, různé kaly, tvořené v podstatě směsí těchto odprašků s vodou, nebo i jiné kaly, například kalírenské a podobně, což je popsáno i v mnoha patentových spisech. Například ze spisu CZ PV 4215-90 je známý suchý způsob briketování hutních prachů za studená, které se ve směsi například s vápnem lisují do briket tlakem nad 1000 MPa. Ze spisu CZ PV 1523-94 je pak známý způsob výroby za studená lisovaných briket například z okují s přídavkem pojivá. Ve spisu CZ PV 550-91 je dále popsán způsob úpravy jemnozrnných hutních úletů a kalů s obsahem zinku a olova na bazické částečně metalizované pelety a zinkoolovnatý prach, kdy se jemnozmné úlety a/nebo kaly mísí s vápnem, načež se směs homogenizuje a peletizuje k získání pelet o velikosti 3 až 25 mm, které se poté redukují při teplotě 980 až 1050 °C po dobu 1 až 5 hodin. Z patentového spisu CZ 297 694 je pak známý i způsob zpracování zejména chemicky nestabilních hutních kalů, které se nejprve chemicky stabilizují stabilizátorem obvykle rovněž na bázi cementu nebo vápna a poté se po promíchání s pojivém a vodou lisováním nebo dusáním za případného spolupůsobení vibrací zpracovávají do briket. Ve všech těchto případech se přitom jedná o brikety či pelety o v podstavě stejném resp. stejnorodém složení a struktuře v celém jejich objemu.

Určitou nevýhodou všech těchto dosud známých způsobů je však skutečnost, že dostatečně neřeší např. otázku zpracování takových odpadů, které obsahují ropné či jiné, zejména zdraví škodlivé látky, jako jsou například plasty, nebo které jsou těmito látkami alespoň znečištěny, jako jsou zaolejované okuje, třísky a podobně. Tyto látky se přitom po vsazení do metalurgických tavících agregátů včetně vysokých pecí rozkládají již při nízkých teplotách, což je nebezpečné pro životní prostředí a způsobuje to problémy na odprašovacích zařízeních. Nevýhodou dosud vyráběných briket či pelet je mnohdy i malý stupeň využití odpadových materiálů, z nichž jsou zhotoveny, neboť jejich složení a zejména jejich vnitřní struktura nerespektuje dostatečně procesy, kterým jsou tyto brikety či pelety uvnitř metalurgických agregátů v průběhu natavování celé vsázky vystaveny.

- 1 CZ 304323 B6

Podstata vynálezu

Tyto nedostatky stávajícího stavu techniky jsou do značné míry odstraněny přísadou do vsázky metalurgických tavících agregátů ve formě briket a/nebo pelet, alespoň z části obsahujících zkusověné jemnozrnné, prachové či drobné kusové odpadové produkty a/nebo druhotné suroviny, podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jednotlivé brikety a/nebo pelety sestávají z vnitřního jádra, které je opatřeno nejméně jednou obalovou vrstvou, tvořící jeho vnější ochranné pouzdro. Vnitřní jádro ajeho ochranné pouzdro jsou přitom briketizací a/nebo peletizací zhotoveny z navzájem svým charakterem, například z hlediska svého chemického složení, teplotou tavení, struktury a stupněm znečištění ropnými látkami, odlišných základních materiálů či jejich směsí s cílem zejména zajistit vnitřnímu jádru takovou tepelnou a mechanickou ochranu, že základní materiál vnitřního jádra je efektivně využit a zpracován v optimálním teplotním pásmu.

Podstata vynálezu proto dále spočívá v tom, že základním materiálem vnějšího ochranného pouzdra, resp. v případě, že je toto pouzdro tvořeno více obalovými vrstvami alespoň jedné, obvykle povrchové obalové vrstvy, jsou s výhodou zpevněné odprašky a/nebo kaly, které i vzhledem k tomu, že dále obsahují potřebné množství pojivá, nezbytného pro jejich zkusovění, do určité míry plní izolační funkci a zabraňují okamžitému vystavení materiálu vnitřního jádra brikety či pelety prostředí a zvláště teplotám, působícím uvnitř tavícího agregátu. To zvláště v případě vysokých teplot může znamenat vyhoření základního materiálu vnitřního jádra bez jeho většího využití, nebo při nižších teplotách přechod případných přítomných například ropných látek do plynného stavu bez dostatečného spálení a následný únik produktů tepelného rozkladu o nevhodném složení do ovzduší. Ochranné pouzdro tak jednak optimalizuje začátek natavování základního materiálu vnitřního jádra v zájmu jeho maximálního využití a jednak i okamžik uvolňování případných ropných či jiných nežádoucích látek z vnitřního jádra v zájmu naopak jejich spálení ve vhodném teplotním pásmu uvnitř tavícího agregátu, a to navíc obvykle s kladným dopadem na energetickou náročnost tavícího procesu.

Na rozdíl od dosud vyráběných briket či pelet se tak jedná o brikety nebo pelety dvou- nebo i vícevrstvé, přičemž základní materiály jejich vnitřních jader a obalových vrstev resp. vnějších ochranných pouzder včetně jejich velikosti a tloušťky lze nejrůzněji kombinovat jak dle požadavků odběratele, tak i se zřetelem na co nejvíce efektivní průběh tavení celé vsázky, do které byly přisazeny, na minimalizaci propalu a tím na maximální využití základních materiálů, z nichž byly zhotoveny, jakož i na účinnou likvidaci například ropných látek, kterými mohou být základní materiály těchto briket či pelet znečištěny.

Výroba těchto vícevrstvých briket či pelet se provádí standardním či vysokotlakým lisováním, vibrolisováním, vibrováním, pěchováním, obalováním či vrstvením. Tyto různé výrobní procesy se mohou dle potřeby i kombinovat, a to například tak, že vnitřní jádro je vyrobeno pěchováním s použitím pojivá a vnější ochranné pouzdro se vytvoří nabalením.

Podstata vynálezu zároveň spočívá dále v tom, že základním materiálem vnitřního jádra s výhodou mohou být zkusověné jemnozrnné, prachové či drobné kusové odpadové produkty a/nebo druhotné suroviny na bázi železa s obsahem zdraví škodlivých či jiných nežádoucích látek, jako jsou například zaolejované okuje či třísky z třískového obrábění kovů, znečištěné chladicími kapalinami.

Toto řešení dle vynálezu lze však aplikovat i na běžně používané legury v hutním či ocelářském procesu tam, kde jejich přidávání např. pomocí plněných profilů nelze z různých důvodů uskutečnit. Podstata vynálezu tak spočívá i v tom, že základním materiálem vnitřního jádra mohou být kusové a/nebo zkusověné legující feroslitiny, a to zejména legury s vysokým propalem. Snížení tohoto propalu lze dosáhnout právě jejich zapouzdřením do vnějšího ochranného pouzdra, tvořeného minimálně jednou obalovou vrstvou ze směsi odprašků, nauhličovadla a pojivá.

-2CZ 304323 B6

Ochranné pouzdro vnitřního jádra brikety či pelety u přísady do vsázky dle vynálezu umožňuje vzhledem ke svým účinkům zhotovit její vnitřní jádro i z celé řady jiných materiálů, jejichž přímé vsazení do tavícího agregátu by vedlo buď kjejich okamžitému vyhoření bez jejich jakéhokoli využití, nebo k ohrožení životního prostředí. Základním materiálem vnitřního jádra tak s výhodou mohou být i odpadové plasty, jako například PVC, PET, PE, různé druhy technických plastů, směsných plastů atd. či jejich drť, čímž je dosaženo jednak jejich likvidace a jednak využití v nich obsaženého uhlíku. Odpadové plasty, resp. jejich plastovou drť, lze přitom rovněž použít jako základní materiál pro vnější ochranné pouzdro v případě, že toto pouzdro je tvořeno alespoň dvěma obalovými vrstvami a plastový odpad obsahuje pouze vnitřní obalová vrstva, která bezprostředně po vsazení do tavícího agregátu nepřijde do styku s teplotou v jeho vnitřním prostoru.

Podstata vynálezu spočívá dále i v tom, že zejména v případě většího množství nežádoucích látek v základním materiálu vnitřního jádra, přecházejících při vyšších teplotách rychle do plynného stavu, je alespoň jeho vnější ochranné pouzdro pórovité, aby po vsazení do tavícího agregátu nedošlo působícím tlakem k předčasnému roztržení brikety nebo pelety. Z téhož důvodu může být samozřejmě současně pórovité i vnitřní jádro.

Výhodou přísady do vsázky metalurgických tavících agregátů dle tohoto vynálezu je tak možnost vysoce účelného zpracování široké škály jemnozmných a prachových odpadních či drobných kusových produktů z hutních, obráběcích, tvářecích i jiných průmyslových procesů včetně na tyto frakce upravených druhotných surovin a jejich opětovná zpracovatelnost resp. využitelnost ve vsázkách například do vysokých pecí, kuploven, elektrických obloukových či jiných pecí a konvertorů.

Přehled obrázku na výkrese

Vynález bude dále blíže objasněn schématickým znázorněním příkladného provedení různých přísad do vsázky metalurgických tavících agregátů, lišících se složením a charakterem jejich vnitřních jader a vnějších ochranných pouzder.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Přísada do vsázky metalurgických tavících agregátů dle prvního příkladného provedení je ve formě jednotlivých briket i, které jsou tvořeny vnitřním jádrem 2, které je opatřeno vnějším ochranným pouzdrem 3. Vnitřní jádro 2 brikety I je v tomto případě tvořeno zpevněnými zaolejovanými okujemi jako základním materiálem, přičemž jako pojivo byl použit cement. Vnitřní jádro 2 brikety I je vytvořeno na vibrolisovacím stroji, kde ze směsi zaolejovaných okují a cementu se vytvořila briketa válcového tvaru o průměru 70 mm a délce 80 mm. Vnější ochranné pouzdro 3 je v tomto případě pórovité, tvořené jednou obalovou vrstvou, přičemž jejím základním materiálem jsou zpevněné odprašky a její tloušťka činí 5 mm. Vytváření této obalové vrstvy 3 se provádí rovněž na vibrolisovacím stroji, v němž se vnitřní jádro 2 po jeho vytvrzení ze všech stran rovnoměrně zahrne směsí odprašků, Fe třísek, a pojivá rovněž na bázi cementu a poté se vylisuje hotová briketa E Jako pojivo může být přitom alternativně použito vodního skla, pryskyřice apod.

Po vsazení takovéto brikety 1 do tavícího agregátu vnější ochranné pouzdro 3 zajistí, že okuje ve vnitřním jádru 2 bezprostředně bez užitku nevyhoří, ale postupně se dezoxidují, nataví a přejdou do kovové lázně. Rovněž tak většina ropných látek z těchto zaolejovaných okují se uvolní až po natavení vnějšího ochranného pouzdra 3, a to při teplotách 700 až 1100 °C, kdy v tomto teplotním pásmu bezpečně shoří a navíc jako palivo dodají energii hutnímu agregátu.

-3 CZ 304323 B6

Variantou tohoto příkladného provedení může být na rozdíl od brikety i peleta T, při jejíž výrobě se jak vnitřní jádro 2 ze směsi zaolejovaných okují a pojivá, tak jeho vnější ochranné pouzdro 3 ze směsi odprašků a pojivá vytváří postupným nabalováním, přičemž průměr takto vytvořené pelety V je zhruba 30 mm.

Příklad 2

Přísada do vsázky metalurgických tavících agregátů dle druhého příkladného provedení je ve formě jednotlivých briket i, které jsou tvořeny vnitřním jádrem 2, které je opatřeno vnějším ochranným pouzdrem 3. Základním materiálem vnitřního jádra 2 brikety 1 jsou v tomto případě lisované kordové dráty z recyklace pneumatik a základním materiálem vnějšího ochranného pouzdra 3 drobné prachové podíly železa a litiny. V tomto případě poměr drobného železa a litiny činí 2:1, přičemž podíl pojivá v obalové vrstvě je 15 % hmotnostních. Vnitřní jádro 2 brikety 1 je vylisováno na vysokotlakých lisech, načež se kolem něho odvalováním vnitřního jádra 2 ve směsi drobného prachového železa, litiny a pojivá vytvoří obalová vrstva o tloušťce 3 až 7 mm, tvořící jeho vnější ochranné pouzdro 3, načež se takto vzniklé brikety i uloží k dozrání. Rovněž zde je výhodou nízký propal základního materiálu jak vnitřního jádra 2, tak i vnějšího ochranného pouzdra 3, jakož i účinná likvidace v nich případně obsažených nežádoucích látek.

Příklad 3

Přísada do vsázky metalurgických tavících agregátů dle třetího příkladného provedení je ve formě jednotlivých briket Jý, které jsou tvořeny vnitřním jádrem 2, které je opatřeno vnějším ochranným pouzdrem 3. Základním materiálem vnitřního jádra 2 pelety lýjsou v tomto případě kusové feroslitiny, a základním materiálem vnějšího ochranného pouzdra 3 na směs odprašků a pojivá, nabalená v jedné vrstvě na vnitřním jádru 2.

Příklad 4

Přísada do vsázky metalurgických tavících agregátů dle čtvrtého příkladného provedení je ve formě jednotlivých briket 1, které jsou tvořeny pórovitým vnitřním jádrem 2, které je opatřeno pórovitým vnějším ochranným pouzdrem 3. Základním materiálem vnitřního jádra 2 brikety 1 je v tomto případě použití pojivá lisovaná plastová drť a základním materiálem vnějšího ochranného pouzdra 3 jsou litinové třísky ze strojního obrábění a pojivo. Vibrolisováním zhotovená vrstva, tvořící vnější ochranné pouzdro 3, má v tomto případě tloušťku 8 až 12 mm.

Příklad 5

Přísada do vsázky metalurgických tavících agregátů dle tohoto příkladného provedení je opět ve formě jednotlivých briket i, přičemž základním materiálem vnitřního jádra 2 brikety i jsou v tomto případě lisované obrusy ze strojního obrábění a základním materiálem vnějšího ochranného pouzdra 3 jsou, jako v příkladu 4, lisované litinové a železné třísky.

Vnější ochranné pouzdro 3 je v tomto příkladě provedení řešeno jako dvoudílné, lisované na vysokotlakém lisu, přičemž vnitřní jádro 2 se vloží do jedné části vnějšího ochranného pouzdra 3, zakryje se jeho druhou částí a zafixuje se například pomocí pojivá nebo vysokého tlaku.

-4CZ 304323 B6

Průmyslová využitelnost

Řešení dle vynálezu je široce využitelné jak v oblasti metalurgie, tak v oblasti odpadového hospodářství.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Přísada do vsázky metalurgických tavících agregátů ve formě briket (1) a/nebo pelet (1'), alespoň z části obsahujících zkusověné jemnozmné, prachové či drobné kusové odpadové produkty a/nebo druhotné suroviny, vyznačující se tím, že jednotlivé brikety (1) a/nebo pelety (1') sestávají z vnitřního jádra (2), které je opatřeno nejméně jednou obalovou vrstvou, tvořící jeho vnější ochranné pouzdro (3), přičemž vnitřní jádro (2) ajeho ochranné pouzdro (3) jsou zhotoveny z navzájem odlišných základních materiálů či jejich směsí.
2. Přísada do vsázky podle nároku 1, vyznačující se tím, že základním materiálem alespoň jedné obalové vrstvy, tvořící ochranné pouzdro (3) vnitřního jádra (2), jsou zpevněné odprašky a/nebo kaly.
3. Přísada do vsázky podle nároků la2, vyznačující se tím, že základním materiálem vnitřního jádra (2) jsou zkusověné jemnozmné, prachové či drobné kusové odpadové produkty a/nebo druhotné suroviny na bázi železa s obsahem zdraví škodlivých či jiných nežádoucích včetně ropných látek.
4. Přísada do vsázky podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že základním materiálem vnitřního jádra (2) jsou kusové a/nebo zkusověné legující feroslitiny.
5. Přísada do vsázky podle nároků la2, vyznačující se tím, že základním materiálem vnitřního jádra (2) jsou odpadové plasty.
6. Přísada do vsázky podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vnitřní jádro (2) a/nebo jeho vnější ochranné pouzdro (3) je pórovité.