RU1787691C - Способ переработки металлоотходов - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : в полученный металлический порошок дополнительно ввод т путем перемешивани  дисперсные металлоотходы, содержащие легирующие элементы. Кроме того,, перед вводом в металлический порошок метэллоотходы сушат , усредн ют с одновременным смешиванием с твердым углеродом и отжигают под слоем инертных частиц. В качестве металлоотходов ввод т отходы гальванического производства или пылевые отходы твердого сплава, или отходы шлифовани  вольфрамовых и молибденовых прутков, или хромсодержащие отходы кожевенного производства, или легирующие элементы, выделенные из отходов шлифовани  путем растворени  железа. 1 табл., 5 з.п.ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к утилизации дисперсных металлоотходов и может найти применение в металлургической, химической и машиностроительной отрасл х промышленности .

Известен способ переработки отходов шлифовани  (авт.св. № 1475281, кл. В 22 F 9/04, заключающийс  в предварительном обезвоживании отходов, их магнитной сепарации и отжиге в капсулах под слоем инертного материала и факелом (прототип).

Этот способ позвол ет путем пиролиза не только удал ть из отходов органику, но и частично довосстанавливать металлический порошок твердым продуктом пиролиза этой органики - коксом. Спеченные брикеты извлекаютс  из капсул и их можно переплавить в любой металлургической печи.

Недостаток этого способа заключаетс  в том что он не позвол ет получать другие марки стали непосредственным переплавом спеков в процессе микрометаллургиче- ского передела отходов Дл  этого необходимо иметь порошковые легирующие элементы и ввести их в отходы перед

спеканием, но они имеют высокую стоимость . В то же врем  эти элементы содержатс  в других металлоотходах, например, гальванических, гидрометаллургическа  переработка которых нерентабельна, но осуществл етс  с целью предотвращени  загр знени  окружающей среды  довитыми окислами металлов.

Цель изобретени  - достижение экологического эффекта, повышение степени легировани  и утилизации отходов.

Поставленна  цель достигаетс  в способе переработки металлоотходов, включающем выделение металлического порошка из отходов шлифовани  металлических изделий , его отжиг под слоем инертных частиц и факелом, отличающемс  тем, что дополнительно используют дисперсные металлоотходы ,-которые подвергают предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом под слоем инертных частиц, после чего их перемешивают с металлическим порошком, выделенным из отходов шлифовани , и полученную смесь подвергают отжигу.

I

VJ 00

VI о о

Кроме.того, в качестве дисперсных металлоотходов используют отходы гальванического производства,

Кроме того, в качестве дисперсных металлоотходов используют пылевые отходы твердого сплава,

Кроме того, в качестве дисперсных металлоотходов используют отходы шлифова- ни  вольфрамовых и молибденовых

1 - - , -. -/.;

прутков.

Кроме т6г6,в к 1ч ёсТйе диЬперсных ме- таллоотхЪдЬ и пбль УйТ хромсодержащйе отходы кожевенного производства.

Кроме того, в качестве дисперсных ме- таллоотходов используют легирующие элементы , выделенные из отходов шлифовани  путем растворени  железа.

Данный способ, позвол ет.в ходе переплава спеков, образующихс  в ходе отжига, усваивать т желые металлы из дисперсных металлоотходов металлическим порошком, выделенным из отходов шлифовани . Но дл  этого окисленные дисперсные металло- отходы необходимо подвергнуть предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом. Отжиг в капсу- под слоем инертного материала и факе- лом обеспечивает спекание и окончательное довосстановление дисперсных металлоотходов. Такие металлы, как хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий , кобальт усваиваютс  металлом, выделенным из отходов шлифовани , что повышает степень легировани  металла и утилизации отходов, Пары цинка при этом конденсируютс  и задерживаютс  слоем инертных частич, В ходе отжига факел образуетс  в результате горени  оксида углерода , выдел ющегос  в процессе восстановлени  металлов, изолиру  их от кислорода воздуха.

Пример 1. Переработке подвергались отходы шлифовани  быстрорежущей стали Московского завода Фрезер и отходы шлифовани  вольфрамовых и молибденовых прутков.

Предварительно отходы шлифовани  сушились в фильтрационной сушилке,

После сушки отходы быстрорежущей стали помещались в капсулы, утрамбовывались , в их слое формировались сквозные каналы, которые в верхней части перекрывались сплошной прослойкой этих отходов, и засыпались сверху слоем электрокорунда, выделенного из отходов в ходе их магнитной сепарации. Этот слой был ограничен боковыми стенками капсулы, а снизу сплошной прослойкой отходов и при разложении масла и восстановительном отжиге выполн л роль фильтрующего дисперсь ого клапана , над которым горел факел, но горение и воздух не распростран лись под этот слой. Отжиг велс  при температурах 900-1050°С. Далее отходы извлекались из капсул, дробились в шаровой мельнице, подвергались магнитной сепарации,.

Отходы шлифовани  прутков молибдена и вольфрама после сушки усредн лись в барабанной мельнице с добавкой в них 6%

0 по весу твердого углерода (2/3 от содержани  кислорода в металле). Затем эти отходы помещались в капсулы из стали Х25Н13, в них формировались каналы и отжигались в шахтной печи при температуре 10505 1100°С в течение 8 часов. После отжига отходы смешивались с порошком быстрорежущей стали марки Р6М5, выделенным из отходов шлифовани , в разных пропорци х с добавкой 2 % углерода от веса

0 металлоотходов. Смесь загружали в полиэтиленовые мешки и в капсулы, после чего между стенками капсулы и мешками засыпалс  электрокорунд. Смесь отжигалась в течение двух часов при температуре 1050°С,

5 после чего капсулы охлаждались в течение 2 часов в бассейне с водой, и из них затем извлекались брикеты быстрорежущей ста-- ли, выделенной из отходов шлифовани , до- полнительно легированной пылевыми

0 металлоотходами вольфрама и молибдена. Поскольку спекание проводилось после предварительного восстановительного отжига окисленных металлоотходов, т.е. после удалени  из них газов, преп тствующих уп5 лотнению спеков в ходе отжига, то получен- ные спеки отличались повышенной плотностью. Спеки-брикёты загружались в индукционную печь емкостью 160 кг и плавились , Результаты плавки были следующи0 ми. Усваиваемость вольфрама и молибдена 96%. Потери железа - 10%. Ниже в таблице приведены результаты химического и спектрального анализов слитков, полученных после переплава спеков при различном со5 держании в них вольфрам-молибденовых отходов.

При 70-80% содержании вольфрам-молибденовых отходов в спеках, имеющих при этом низкую прочность, они в процессе на0 грева даже при температуре 1700°С не расплавл лись , а уменьшались в объеме, что вызвало трудности удалени  окислов алюмини , кремни  и никел  в шлак,

Сталь, выплавленна  из спеков-, содер5 жащих 50% стали марки Р6М5 и 50% воль- . фрам-молибденовых отходов шлифовани , после нагрева до 950°С сохран ла твердость в пределах 65-66 HRC.

Пример 2. Отходы гальванического производства, вз тые с Минского часового

завода, подвергались выпариванию в капсулах , В результате получалс  твердый остаток рыжего цвета в количестве 20% от исходного шлама (т.е. воды в нем было 80%), Этот остаток измельчалс  в шаровой мельнице (вернее, измельчались его комки, потому что7 сами частицы отходов имели размер значительно меньше 50 мкм). Исходный состав высушенных гальванических отходов был следующим: Zn - 0,36%; Сг - 2,78 %; Fe-18,97 %; Pb-0.16 %; Mn-0.21 %; Bl - 0,03%; Co - 0,01%; Cd - 0,01%; Ni - 0,63%; Sn - 0,03%; Си - 4,11%; Sb - 0,02%, В ходе измельчени  в шлам добавл лось 20% по весу аморфного графита и затем 50% порошка стали марки 65Г, извлеченного из отходов шлифовани  Минского инструментального завода. Эти отходы пока отправл ютс  на свалку с содержанием стали 90-93%. Смесь загружали в капсулы, засыпали абразивом и отжигали при температуре 1100°С в течение 8 ч. Отжиг сопровождалс  горением оксида углерода, И после его выгорани  капсулы извлекались из печи, охлаждались, а брикеты загружались в индукционную печь, переплавл лись. В ходе плавки в качестве раскислител  вводилс  алюминий, чтобо довостановить окись хрома. Особенностью плавки  вл лс  очень подвижный шлак, который после остывани  представл л собой черную стекловидную массу. Полученна  сталь содержала 3,2% Сг и сохран ла свои свойства при повышенных температурах, Стекловидный шлак при переплаве спеков конструкционной стали использовалс  дл  наведени  лег- ко плавкого жидкого шлака. Предварительный восстановительный отжиг гальванических отходов позволил удалить из них основное количество газов, и при последующем перемешивании их со стальным порошком, выделенным из отходов шлифовани , и отжиге получались более плотные спеки.

Таким образом, предложенный способ позволил утилизировать гальванические отходы и предотвратить загр знение окружающей среды.

Пример 3. Отходы быстрорежущей стали, вз тые из циклонов, подергались магнитной сепарации, и извлеченный окисленный стальной порошок смешивалс  с из- мельченной окалиной быстрорежущей стали в соотношении 1:1 по весу. Затем эта смесь обрабатывалась 15-20% раствором HaSO при температуре 70-90°С. В результате окись железа превращалась в растворимый гептагидрат сульфит железа, а железо после взаимодействи  с кислотой образовало соединение FeSOi. Хром и его

окислы также раствор лись в серной кислоте . Осадок извлекалс , промывалс , отстаивалс . Затем он сушилс , смешивалс  с твердым углеродом (20% по весу), загружал- 5 с  в капсулы и засыпалс  сверху слоем инертных частиц, и отжигалс  при температуре 1100°С в течение 8 часов, пока горел факел оксида углерода. После охлаждени  он извлекалс  из капсул и содержал 46% вольф10 рама, 38% молибдена и 16% ванади . Затем его смешивали с порошком быстрорежущей стали, извлеченным из отходов шлифовани , смесь в целофановых пакетах загружали в капсулы, засыпали слоем инертных

15 частиц и отжигали при температуре 1100°С, Спеки переплавл ли, добавл   в ходе плавки феррохром (при необходимости). Таким способом, в частности, перерабатывались отходы шлифовани , содержащие смесь бы0 строрежущей и конструкционной сталей, что позвол ло в конечном результате получить быстрорежущую сталь исходной марки .

Пример 4. Обрабатывались отходы

5 твердого сплава, образующиес  при сухой заточке режущих пластин (ВКб. ВК8), содержащие до 3,35% вольфрама. Отходы подвергались магнитной сепарации, в результате которой извлекались частицы

0 твердого сплава преимущественно размером свыше 100 мкм. Хвосты просеивались через сито с  чейками 0,2 мм. Крупна  фракци  абразива (карбида кремни ) + 0,2 мм содержала при этом всего 0,5% вольфрама

5 и направл лась на изготовление шлифовальных кругов. Мелка  фракци  - 0,2 мм, составл юща  до 30% от общего количества отходов, содержала уже до 5% вольфрама. Концентрат содержал до 80% вольфрама.

0 После перемешивани  концентрата и фракции - 0,2 мм содержание вольфрама в смеси достигло 9,4%. Эта смесь перемешивалась далее с быстрорежущей сталью, извлеченной из отходов шлифовани , в пропорции

5 1:2, загружалась в целофановые мешки и в капсулы, засыпалась абразивом и отжигалась . Спеки содержали 7,1% вольфрама и 3,5% молибдена. В ходе отжига при 1100°С карбид кремни  разлагалс . При переплаве

0 углерод и кремний работали в качестве раскислител . В конечном продукте - стали содержание вольфрама достигло 10,2% и около 5% молибдена.

В частном случае вместо порошка быс5 трорежущей стали использовалс  биметалл -смесь быстрорежущей и конструкционной сталей, выделенна  из отходов шлифовани , с содержанием вольфрама 2,2%. Аналогичным способом легиру  этот порошок отходами твердого сплава в соотношении

2:1 после спекани  содержание вольфрама в спеке достигло 4,6% и после переплава сталь содержала 6,4% вольфрама.

Таким образом, пылевые отходы твердого сплава целесообразно вместо их гидрометаллургической переработки использовать дл  выплавки быстрорежущей стали по предложенному способу, тем бо- л ее, что эти отходы часто загр знены молибденом (быстрорежущей сталью, в состав которой входит молибден), что недопустимо по техническим услови м на эти отходы. Способ позвол ет усваивать вольфрам из отходов твердого сплава, содержащих менее 3 % вольфрама, без дорогой гидрометаллургической переработки этих отходов, использу  дл  выплавки быстрорежущих сталей.

Дополнительное использование дисперсных металлоотходов, которые подвергают предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом под слоем инертных частиц, после чего их перемешивают с металлическим порошком, выделенным из отходов шлифовани , и отжиг полученной смеси под слоем инертных частиц обеспечивают удаление газов из дисперсных металлоотходов в ходе их восстановлени  и более эффективное спекание при повторном отжиге с металлическим порошком , выделенным из отходов шлифовани , а после переплава спеков - усвоение легирующих элементов, содержащихс  в этих дисперсных металлоотходах менее легированной сталью, выделенной из отходов шлифовани  - все это предотвращает загр знение окружающей среды т желыми металлами, т.е. создает экологический эффект .

Использование в качестве дисперсных металлоотходов отходов гальванического производства обеспечивает утилизацию содержащихс  в них металлов.

Использование в качестве дисперсных металлоотходов пылевых отходов твердого позвол ет утилизировать их, мину  дорогую гидрометаллургическую переработку , в том числе и с содержанием вольфрама менее 3%, и получить быстрорежущие стали.

Использование в качестве дисперсных металлоотходов отходов шлифовани  вольфрамовых и молибденовых прутков обеспечивает выплавку быстрорежущих сталей с

усвоением вольфрама и молибдена из отходов без дальнейшей их гидромёталлургиче- ской переработки.

Использование хромсодержащих отходов производства в качестве дисперсных металлоотходов обеспечивает усвоение сталью хрома и утилизацию этих отходов,

Claims (6)

1. Использование в качестве дисперсных металлоотходов легирующих элементов, выделенных из отходов шлифовани  путем растворени  железа, обеспечивает переработку смешанных отходов различных сталей , в том числе в быстрорежущую сталь, одновременно позвол   удалить из лигатуры вредные примеси, например, свинец, предварительно промыва  его раствором азотной кислоты. Формула изобретени  1. Способ переработки металлоотходов,

   включающий выделение металлического порошка из отходов шлифовани  металлических изделий, его отжиг под слоем инертных частиц и факелом, отличающийс  тем, что, с целью достижени  экологического эффекта , повышени  степени легровани  и утилизации отходов, дополнительно используют дисперсные металлоотходы, которые подвергают предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом под слоем инертных частиц, после чего их перемешивают с металлическим порошком, выделенным из отходов шлифовани , и полученную смесь подвергают отжигу.
2. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют отходы гальванического производства.
3. 3. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют пылевые отходы твердого сплава.
4. 4. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что в качестве дисперсных металлоот- ходов используют отходы шлифовани  вольфрамовых и молибденовых прутков.
5. 5. Способ поп, 1.отличающийс  тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют хромсодержащие отходы кожевенного производства.
6. 6. Способ по п. 1, отличающийс  тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют легирующие элементы, выделенные из отходов шлифовани  путем растворени  железа.