RU1790618C - Способ очистки стружки от органических загр знений перед переплавом - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к способу очистки от органических загр знений сыпучей стружки черных металлов перед переплавом. Сущность изобретени : способ предусматривает обработку стружки в барабанной печи в противотоке газовым теплоносителем с температурой выше 300°С, дожигание летучих продуктов испарени  и пиролиза загр знений в пламени газовой горелки, использование части продуктов сгорани  в качестве теплоносител  и выгрузку очищенной стружки. Содержание загр знений в стружке перед загрузкой в печь довод т до 2,0...3,0 мас.%. В теплоносителе изменением расхода воздуха на питание горелки поддерживают концентрацию свободного кислорода от 5 до 14 об. %. Перед подачей в печь продукты сгорани  топлива и летучих продуктов охлаждают бесконтактно до указанной температуры и расход теплоносител  поддерживают из расчета 400...450 м3/т стружки. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 1 ил. Ё

Description

Изобретение относитс  к технологии очистки чугунной и-или стальной стружки от органических загр знений перед переплавом россыпью в электропечах. Технологические процессы на основе изобретени  могут быть использованы на машиностроительных или металлургических заводах,

В состав органических загр знений обычно вход т минеральные масла, поверхностно-активные и другие вещества, которые в процессах резани  используют в составе смазочно-охлаждающих жидкостей. Количество таких загр знений на стружке может достигать 12% по массе (обычно до 4%). Частично в загр знени х могут присутствовать летучие при повышенных ( 100°С) температурах, частично

нелетучие, но пиролизуемые до летучих компоненты типа смазочных масел, поверхно стно-активных веществ (смачивателей) и т.д.

Общеизвестен принципиальный подход к очистке вторичного металлосырь  от загр знений такого типа: нагрев до температуры испарени  летучих и далее - до температуры пиролиза нелетучих органических загр знений ( 300°С) с последующим дожиганием продуктов термообработки до нетоксичных диоксида углерода (С02) и паров воды (Н20).

Тем самым повышаетс  безопасность при завалке стружки россыпью в плавильные печи, однако остаетс  нерешенной задача снижени  угара стружки в процессах

3

О

ON

;с

со

переплава. Задача же эта тем более актуальна , чем мельче стружка и чем более глубоко был легирован материал, из которого получена стружка.

Однако ее решение до сих пор не обеспечено .

Известен способ очистки металлической стружки, предусматривающий пр моточную подачу очищаемой стружки и продуктов сгорани  топлива в барабанную печь, птсос и%: пёчйого пространства смеси газов, включающйх в дополнение к продуктам сгорани  испарившиес  летучие компоненты загр знений и продукты пиролиза их нелетучих компонентов.

При осуществлении такого способа в печном пространстве неизбежно присутствие неконтролируемых количеств кислорода , который активно взаимодействует с загр зненной поверхностью стружки и обеспечивает не только полное выжигание примесей, но и способен вызвать вспышки продуктов их разложени  и частичный угар металла еще в процессе его очистки. Этот недостаток оказываетс  тем более заметен, чем мельче стружка.

Наиболее близок к за вл емому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ очистки стружки от органических загр знений перед переплавом,предусматривающий непрерывную подачу загр зненной стружки в барабанную печь с одного торца; непрерывную же подачу с другого торца этой печи противотоком по отношению к стружке газообразного теплоносител  в виде смеси продуктов сгорани  газообразного топлива, включающего горючий газ от внешнего источника и летучие продукты испарени  и пиролиза загр знений; непрерывную же подачу отработанного теплоносител  на дожигание содержащихс  в них упом нутых летучих продуктов в пламени газовой горелки; регулирование температуры теплоносител  (преимущественно в пределах 300...350°С) его разбавлением воздухом, подаваемым в тракт циркул ции теплоносител ; разделение полученной газовой смеси на два потока, один из которых подают в барабанную печь, а второй (избыточный ) - на сброс в атмосферу; вывод очищенной стружки.

При противоточной обработке стружки свежий гор чий теплоноситель вступает в контакт с нею тогда, когда больша  часть летучих уже ушла из печного пространства. Поэтому воспламенение продуктов испарени  и пиролиза в печном пространстве менее веро тно, и процесс очистки протекает более стабильно. Однако тот же контакт свежего кислородсодержащего теплоносител ,

в котором количество кислорода не контролируетс  и случайным образом зависит от расхода воздуха на охлаждение продуктов сгорани  перед их подачей в печь, приводит , как правило, к полному выжиганию органических примесей и угару металла, При использовании же сыпучей стружки в составе шихты дл  переплава угар еще более возрастает. Поэтому в состав шихты обычно

0 ввод т углерод: отходы графита или бой изделий из него, например, электродов, кок- сик и т.п. Это усложн ет и удорожает переплав.

Целью изобретени   вл етс  повышение

5 устойчивости очищенной стружки к угару при

переплаве россыпью путем формировани  на

поверхности ее частиц защитного сло  сажи.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что

в способе очистки стружки от органических

0 примесей перед переплавом, включающем непрерывную противоточную подачу в барабанную печь загр зненной стружки и газообразного теплоносител  при температуре более 300°С, дожигание летучих продуктов

5 испарени  и пиролиза загр знений в пламени газовой горелки с регулированием температуры продуктов сгорани  и использованием их части в качестве теплоносител  и выгрузку очищенной стружки из печи, согласно

0 изобретению, содержание примесей в стружке перед загрузкой в барабанную печь довод т до 2...3% по массе, регулируют концентрацию кислорода в теплоносителе, подаваемом в печь, в пределах 5...14% по

5 объему изменением расхода воздуха на дожигание , охлаждают этот теплоноситель бесконтактно, а его расход устанавливают в пределах 400...450 м /т стружки.

Соответствие технического решени  по0 следнему критерию подтверждаетс  также тем, что на стружке после очистки остаетс  слой сажи, количество которой 0,2...0,4% по массе оказываетс  достаточным дл  защиты стружки от угара как при очистке, так и при

5 последующем переплаве в электропечах.

Дополнительное отличие состоит в том, что избыток загр знений удал ют центрифугированием при нагреве .сырь  вторичным теплоносителем, который получают

0 при бесконтактном охлаждении продуктов сгорани . Тем самым частично утилизируетс  тепло, затрачиваемое на процесс, создаютс  предпосылки дл  сбора и утилизации масел и упрощаетс  очистка стружки.

5 На чертеже приведена технологическа  схема установки дл  осуществлени  предлагаемого способа.

Установка дл  осуществлени  предлагаемого способа очистки металлической стружки от органических загр знений имеет

установленную наклонно к горизонтали барабанную печь 1 с не показанным на схеме приводом вращени ; питатель 2 на верхнем конце печи 1 дл  подачи загр зненной стружки; центрифугу 3 со сборником 4 отжатых масел и загрузочным транспортером 5; коллектор 6, охватывающий верхний конец печи 1, дл  сбора отход щих от нее газов в виде смеси отработанного теплоносител  и летучих продуктов испарени  и пиролиза органических загр знений; дожигатель 7, установленный непосредственно над коллектором 6 и оборудованный газовой горелкой 8 с магистрал ми дл  подвода горючего газа и воздуха; двухступенчатый холодильник дл  бесконтактного (через стенку) охлаждени  продуктов сгорани  газового топлива и летучих продуктов, образовавшихс  при очистке стружки, имеющий первую ступень 9, например, в виде кожухотрубчатого теплообменника и экономайзер 10 (частичным потребителем тепла, рекуперированного в первой ступени, может быть центрифуга 3; прочее тепло может быть использовано на заводские нужды); отвод щий патрубок 11, подключенный с одной стороны к выходу экономайзера 10, а с другой - через циклон 12дл  улавливани  пыли и дымосос 13 - к выт жной трубе 14; контур циркул ции теплоносител , включающий два снабженных регул торами расхода 15 и 16 патрубка 17 и 18 дл  отбора продуктов сгорани  из камеры дожигател  7 и прикорневой части патрубка 11 после экономайзера 10, смеситель 19, к которому совместно подключены выходы патрубков 17 и 18, второй дымосос 20, дл  которого смеситель 19 служит входным коленом, и замыкающий трубопровод 21, подключенный к нижнему торцу барабанной печи 1.

В общем случае предлагаемый способ на опытной установке осуществл ют следующим образом.

Неочищенную стружку сортируют на сливную (витую) и сыпучую. Сливную стружку дроб т на не сцепл ющиес  частицы длиной до 50 мм и объедин ют с сыпучей стружкой.

Затем в усредненной пробе определ ют ее загр зненность маслами и другими органическими компонентами смазочно-охлаж- дающих жидкостей и при загр зненности в пределах 2,0..,3,0% по массе непосредственно подают на термообработку в барабанную печь 1. При загр зненности менее 2,0% подыскивают партию стружки с загр зненностью более 3,0% и смешивают их с таким расчетом, чтобы попасть в указанный интервал 2..,3%. При загр зненности стружки более 3,0% ее перед подачей в печь 1

пропускают через обогреваемую центрифугу 3, регулиру  режимы нагрева и центрифугировани  таким образом, чтобы уложитьс  в указанный интервал. Получаемые при

этом жидкие отходы из сборника 4 могут быть в зависимости от состава направлены на регенерацию или сжигание.

Подготовленную, как описано выше, загр зненную стружку питателем 2 подают в

0 наклонную к выходному концу барабанную печь 1, где она пересыпаетс  во встречном потоке газообразного теплоносител , имеющего температуру на выходе из трубопровода 21 в пределах 300...450°С (причем тем

5 выше, чем более устойчивы к пиролизу органические соединени , вход щие в состав загр знений ).

По мере перемещени  в печи 1 стружка нагреваетс , с ее поверхности испар ютс 

0 летучие компоненты загр знений, а затем оставша с  на поверхности пленка подвергаетс  окислительному пиролизу в контакте с наиболее гор чим теплоносителем, содержащим 5...14% по объему свободного кисло5 рода. Конкретную концентрацию кислорода выбирают тем больше, чем ближе к 3,0% степень загр зненности сырь  и чем больше соотношение водород-углерод в этих за- гр знени х. Устанавливают же и

0 поддерживают требуемую концентрацию свободного кислорода в свежем теплоносителе изменением соотношени  топливный газ-водород на входе в горелку 8.

Расход свежего теплоносител  поддер5 живают на уровне 400...450 м /т очищаемой стружки, а избыток продуктов сгорани , образующихс  при дожигании летучих продуктов испарени  и пиролиза загр знений в пламени горелки 8, после рекуперации теп-,

0 ла через патрубок 11, циклон 12, первый дымосос 13 и выт жную трубу 14 сбрасывают в атмосферу.

Температуру свежего теплоносител  регулируют изменением соотношени  расхо5 да отбираемых перед холодильником 9 гор чих продуктов сгорани  через патрубок 17 и регул тор 15 и расхода охлажденных (после экономайзера 10) продуктов сгорани  через патрубок 18 и регул тор 16. Эти

0 потоки соедин ютс  в смесителе 17 и окончательно перемешиваютс  во втором дымососе 20.

В результате удаетс  получить очищенную стружку с защитным слоем сажи на по5 верхности ее частиц. Суммарное количество сажи оказываетс  в пределах 0,2...0,4% от массы стружки.

Дл  проверки осуществимости способа были проведены эксперименты по газотермической очистке дробленной сыпучей

стружки из материалов: сталь марок СТ45, Х18Н9Т, ШХ15 и чугун марок СЧ-21-40, СЧ- 24-48 - загр зненных маслом и СОЖ в пределах 1,8% до 10%.

Дл  экспериментов были подготовлены смеси стальной и чугунной стружки с исходной загр зненностью 1,8; 2,0; 2,5; 3,0 и 3,2% по массе.

Содержание свободного кислорода в подаваемом в барабанную печь теплоносител  поддерживали на уровне 4,5, 9,5, 14 и 15% по объему, а расход - на уровне 390, 400, 425,450 и 460 м3/т очищаемой стружки. Температуру теплоносител  поддерживали на уровне 300,.320°С (573...593 К).

Всего по каждому набору параметров было проведено не менее п ти экспериментов , в которых определ ли количество углерода на поверхности очищенной стружки в % от суммарной массы по весовому методу. Усредненные результаты приведены в табл.1.

Дл  сравнени  эффективности предлагаемого способа и способа-прототипа проведена сери  сравнительных экспериментов по переплаву стружки в электропечах.

Усредненные результаты экспериментов приведены в табл.2.

Claims (2)

1. Способ очистки стружки от органических загр знений перед переплавом, включающий непрерывную противоточную подачу в барабанную печь загр зненной стружки и газообразного теплоносител  с температурой выше 300°С, дожигание летучих продуктов испарени  и пиролиза загр знений в пламени газовой горелки с регулированием температуры продуктов сгорани  и использованием их части в качестве упом нутого теплоносител  и выгрузку очищенной стружки, отличающийс  тем, что, с целью повышени  устойчивости очищенной стружки к угару при переплаве россыпью путем создани  на поверхности частиц защитного сло  сажи, содержание загр знений в стружке перед подачей в печь довод т до 2,0-3,0 мас.%, регулируют концентрацию кислорода в свежем теплоносителе , подаваемом в печь в пределах 5-14

5 об.% изменением расхода воздуха на дожигание упом нутых летучих продуктов, охлаждают продукты сгорани  до указанной температуры бесконтактно, а расход теплоносител  поддерживают в пределах 4000 450 м3/т стружки.

2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что избыток загр знений удал ют центрифугированием при нагреве стружки вторичным теплоносителем, который получают при бесконтактном охлаждении продуктов сгорани .

Таблица 1

0

5

0

5

Зависимость количества углерода на поверхности стружки от условий очистки

Таблица 2