SK1032022A3 - Spôsob získavania železitého koncentrátu z metalurgických trosiek - Google Patents

Abstract

Spôsob získavania železitého koncentrátu z metalurgických trosiek z výroby ocele, obsahujúcich najmenej 10 % hmotn. Fe, spočíva v ich postupnom drvení a mletí na granulát so zrnitosťou maximálne 1,0 mm a v následnej magnetickej separácii v granuláte obsiahnutého magnetického podielu, pričom granulát sa pred začatím magnetickej separácie zmieša s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu k 10 až 100 hmotn. dielom vody na získanie dobre miešateľnej suspenzie, ktorá sa po jej rozmiešaní pri pokračujúcom stálom miešaní podrobuje počas 2 až 30 min. magnetickej separácii za súčasného spolupôsobenia ultrazvuku s frekvenciou 20 až 40 kHz. Magnetickou separáciou získaný magnetický podiel sa potom vysúša do konštantnej hmotnosti za vzniku železitého koncentrátu s obsahom 20 až 80 % hmotn. Fe. Granulát sa ešte pred jeho zmiešaním s vodou môže prípadne podrobiť kalcinácii pri teplote 600 až 1 000 °C počas minimálne 60 min. Na zvýšenie účinnosti tohto spôsobu sa kalcinácii za rovnakých podmienok môže podrobiť aj magnetickou separáciou nezachytený zvyškový podiel, ktorý sa samostatne alebo v zmesi s novým granulátom po zmiešaní s vodou podrobí opakovanej magnetickej separácii za súčasného spolupôsobenia ultrazvuku.

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu získavania železitého koncentrátu z metalurgických trosiek z výroby ocele, určeného na jeho využitie do vsádzok metalurgických agregátov.

Doterajší stav techniky

V súčasnej dobe je už všeobecne známa recyklácia metalurgických trosiek za účelom získania a opätovného využitia v nich obsiahnutého kovového podielu pri metalurgických procesoch. Táto recyklácia obvykle spočíva v drvení a mletí metalurgických trosiek na jemný granulát, z ktorého sa v ňom obsiahnutý kovový podiel magnetickou separáciou, vykonávanou napr. v bubnových separátoroch, oddelí.

Z radu existujúcich patentových spisov je takáto recyklácia metalurgických trosiek pomocou magnetickej separácie známa napr. zo spisu EP 2261383, ktorého predmetom je spôsob, zariadenie a otočný bubon na spracovanie panvovej trosky. Spôsob spracovania panvovej trosky zahrnuje kroky, ako je vyprázdnenie zvyškového materiálu prítomného v panvici na lôžko z recyklovaných materiálov, aspoň čiastočné stuhnutie naneseného zvyškového materiálu, zavedenie aspoň čiastočne stuhnutého materiálu do uzavretého rotujúceho bubna, hasenie a dezintegrácia zvyškového materiálu vnútri rotujúceho bubna a oddelenie práškovej časti od kovových krúst zvyškového materiálu pomocou rotácie tohto zvyškového materiálu v uzavretom rotujúcom bubne. Oddeľovanie železnej frakcie, majúcej menšiu veľkosť, sa potom vykonáva pomocou magnetickej separácie, a oddeľovanie väčších častíc vibračným preosievaním.

Magnetická separácia je ďalej známa aj zo spisu US 2015/02029798, ktorého predmetom je spôsob a systém spracovania troskového materiálu za vzniku vedľajších produktov, vrátane hotového produktu bohatého na železo a hotového produktu s nízkym obsahom jemného železa. Zo spisu WO 2019/054087 je ďalej známy spôsob spracovania troskovej kaše, obsahujúcej rozdrvené alebo práškové častice trosky z výroby ocele, vykonávaný v magnetickom rotujúcom bubne a umožňujúci zvýšiť koncentráciu Fe v získavanom produkte.

Zo spisu US 2015/0007696 je potom známy spôsob získavania Fe z trosky, vznikajúcej pri výrobe ocele, pri ktorom sa troska najprv zahrieva na teplotu 1 450 až 1 600 °C, potom sa ochladí na teplotu 1 150 °C až 1 250, na ktorej sa udržuje po dobu min. 10 min. na umožnenie vyzrážania Fe. Po rýchlom ochladení trosky na izbovú teplotu potom nasleduje drvenie stuhnutej trosky a magnetické oddelenie jej magnetickej časti od nemagnetickej časti.

Známa je tiež aj kombinácia magnetickej separácie a ultrazvukového pôsobenia na spracovávaný materiál za účelom získania koncentrátu s relatívne vysokým obsahom Fe, ako je to napr. pri riešení podľa spisu US 2014033867, ktorého predmetom je spôsob spracovania železnej rudy nízkej kvality. Tento spôsob spočíva v tom, že zo spracovávanej železnej rudy sa najskôr pripraví suspenzia, ktorá sa následne podrobí ultrazvukovému ošetreniu a potom magnetickej separácii na magnetickú frakciu železnej rudy a zvyšnú časť, obsahujúcu paramagnetickú frakciu železnej rudy a materiál neobsahujúci železo. Táto zvyšná časť sa potom opätovne podrobí ultrazvukovému ošetreniu a magnetickému oddeleniu paramagnetickej frakcie železnej rudy.

Cieľom teraz predkladaného vynálezu je využitie kombinácie magnetickej separácie a ultrazvukového pôsobenia aj na recykláciu metalurgických trosiek s cieľom získania koncentrátu s podstatne vyšším obsahom Fe, než pri vyššie uvedených doterajších spôsoboch spracovania týchto trosiek.

Podstata vynálezu

Tento cieľ je do značnej miery vyriešený spôsobom získavania železitého koncentrátu z metalurgických trosiek z výroby ocele, obsahujúcich najmenej 10 % hmotn. Fe, zahrnujúcim ich postupné drvenie a mletie na granulát so zrnitosťou maximálne 1,0 mm a následnú magnetickú separáciu v granuláte obsiahnutého magnetického podielu, podľa vynálezu. Podstata vynálezu spočíva v tom, že granulát sa pred začatím magnetickej separácie najprv zmieša s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu ku 10 až 100 hmotn. dielom vody na získanie dobre miešateľnej suspenzie, ktorá sa po jej rozmiešaní pri pokračujúcom stálom miešaní podrobuje po dobu 2 až 30 min. magnetickej separácii vplyvom pôsobenia magnetického poľa za súčasného spolupôsobenia ultrazvuku s frekvenciou 20 až 40 kHz. Po vysušení magnetického podielu do konštantnej hmotnosti sa takto získa železitý koncentrát s obsahom 20 až 80 % hmotn. Fe, pričom zvyšok tvorí fáza s

SK 103-2022 A3 obsahom CaO, SÍO2, AI2O3, MgO a ďalších oxidov, ktorých obsah jednotlivo nepresahuje 40 % hmotn., a prípadné ďalšie primiešaniny a nečistoty.

Podstata vynálezu spočíva ďalej v tom, že na intenzifikáciu tohto spôsobu a podporu tvorby magneticky aktívnych častíc sa z oceliarenských trosiek nadrvený a namletý granulát pred jeho zmiešaním s vodou výhodne podrobuje kalcinácii pri teplote 600 až 1 000 °C počas min. 60 min. Obsah Fe v koncentráte získaného magnetickou separáciou kalcinovaného granulátu je voči stavu, keď granulát kalcinovaný nie je, vyšší až o 25 %.

Tento spôsob získavania železitého koncentrátu podľa vynálezu možno pritom vykonávať s využitím napr. ultrazvukových vaní, do ktorých sa vložia nádoby s pripravenou suspenziou, ktoré sú vybavené miešacími vretenami a po svojom vonkajšom obvode permanentnými magnetmi či elektromagnetmi, alebo s využitím ultrazvukových ponorných sond. Ďalšiu intenzifikáciu procesu možno docieliť aj použitím viacerých ultrazvukových ihiel, prípadne kombináciou ultrazvukovej vane a jednej alebo viacerých ultrazvukových ihiel.

Podstata vynálezu spočíva ďalej aj v tom, že magnetickou separáciou nezachytený zvyšný podiel, ktorý pritom stále môže vykazovať pomerne vysoký obsah Fe, sa vysuší, podrobí kalcinácii opäť pri teplote 600 až 1 000 °C počas min. 60 min. a potom sa samostatne alebo v zmesi s novým z trosky nadrveným, namletým a prípadne aj kalcinovaným granulátom znova zmieša s vodou, potom sa podrobí ďalšej magnetickej separácii za spolupôsobenia ultrazvuku. Týmto postupom sa získa vyššie množstvo magneticky separovateľného podielu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Podľa prvého príkladu uskutočnenia vynálezu sa najprv vykoná výber panvovej trosky s obsahom 17 % hmotn. Fe, potom sa táto troska upraví na granulát pomocou drvenia a následného mletia na granulometriu pod 0,1 mm. Potom sa vykoná príprava suspenzie zmiešaním granulátu s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu ku 40 hmotn. dielom vody v nádobe valcového tvaru, pričom na jej vonkajšej strane je umiestnený pás s neodymovými magnetmi, potom sa táto nádoba so suspenziou vloží do ultrazvukového kúpeľa resp. do ultrazvukovej vane s obsahom vody. Do nádoby so suspenziou sa ponorí vretenové miešadlo a spustí sa úvodné premiešanie s rýchlosťou rotácie 250 rpm po dobu 2 minút.

Po tomto úvodnom premiešaní je pri stálom pokračujúcom miešaní a pôsobení magnetického poľa, vyvolaného neodymovými magnetmi, inicializované pôsobenie ultrazvuku s frekvenciou 40 kHz a výkonom 130 W na túto suspenziu prostredníctvom ultrazvukovej vane po dobu 10 min. Po uplynutí tejto doby je miešanie aj pôsobenie ultrazvuku zastavené a nemagnetický podiel v troskovom granuláte sa z nádoby odstráni zliatím suspenzie.

Magnetický podiel, zadržaný na vnútorných stenách pomocou neodymových magnetov, sa potom získa odstránením týchto magnetov z vonkajších stien nádoby, a potom je vysušený do dosiahnutia konštantnej hmotnosti po dobu 24 hod. pri teplote 70 °C za vzniku železitého koncentrátu v množstve 23 % hmotn. z pôvodného množstva panvovej trosky, obsahujúcom 31 % hmotn. Fe, 35 % hmotn. CaO, 7 % hmotn. SiO2, 2 % hmotn. A^O3 a 4 % hmotn. MgO, pričom zvyšok tvoria ďalšie primiešaniny a nečistoty.

Príklad 2

Podľa druhého príkladu uskutočnenia vynálezu sa najprv vykoná výber trosky z mimopecného odsírenia s obsahom 34 % hmotn. Fe, potom sa táto troska upraví na granulát pomocou drvenia a následného mletia na granulometriu pod 0,1 mm. Potom sa vykoná príprava suspenzie zmiešaním granulátu s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu ku 60 hmotn. dielom vody v nádobe, vybavenej po vonkajšom obvode, obdobne ako v príklade 1, neodymovými magnetmi. Do nádoby so suspenziou sa ponorí vretenové miešadlo s rýchlosťou rotácie 250 rpm a ultrazvuková ponorná sonda, potom sa spustí miešanie po dobu 2 min.

Po úvodnom premiešaní je pri stálom, pokračujúcom miešaní inicializované pôsobenie ultrazvuku s frekvenciou 20 kHz a výkonom 360 W na túto suspenziu prostredníctvom ultrazvukovej ponornej sondy po dobu 10 min. Po uplynutí tejto doby je miešanie aj pôsobenie ultrazvuku zastavené a nemagnetický podiel v troskovom granuláte sa z nádoby odstráni zliatím suspenzie. Získaný magnetický podiel z vnútorných stien nádoby sa potom vysúša do konštantnej hmotnosti po dobu 24 hod. pri teplote 70 °C za vzniku železitého koncentrátu v množstve 60 % hmotn. z pôvodného množstva trosky z mimopecného odsírenia, ktorý obsahuje 52 % hmotn. Fe, 9 % hmotn. CaO, 4 % hmotn. SiO2, 1 % hmotn. AbO3 a 5 % hmotn. MgO, pričom zvyšok tvoria ďalšie primiešaniny a nečistoty.

SK 103-2022 A3

Príklad 3

Podľa tretieho príkladu uskutočnenia vynálezu sa najprv vykoná výber panvovej trosky s obsahom 13 % hmotn. Fe, potom sa táto troska upraví na granulát pomocou drvenia a následného mletia na granulometriu pod 0,1 mm. Takto získaný granulát sa podrobí kalcinácii pri teplote 1000 °C počas 60 min. Potom sa vykoná príprava suspenzie kalcinovaného granulátu jeho zmiešaním s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu ku 40 hmotn. dielom vody v nádobe valcového tvaru, pričom na jej vonkajšej strane je umiestnený pás s neodymovými magnetmi.

Do nádoby so suspenziou sa ponorí vretenové miešadlo s rýchlosťou rotácie 250 rpm a spustí sa úvodné premiešanie po dobu 2 minút.

Po tomto úvodnom premiešaní je pri stálom, pokračujúcom miešaní a pôsobení magnetického poľa, vyvolaného neodymovými magnetmi, inicializované pôsobenie ultrazvuku s frekvenciou 20 kHz a výkonom 400 W na túto suspenziu prostredníctvom ultrazvukovej ihly po dobu 10 min. Po uplynutí tejto doby je miešanie aj pôsobenie ultrazvuku zastavené a nemagnetický podiel v troskovom granuláte sa z nádoby odstráni zliatím suspenzie.

Magnetický podiel, zadržaný na vnútorných stenách pomocou neodymových magnetov, sa potom získa odstránením týchto magnetov z vonkajších stien nádoby, potom je vysušený do dosiahnutia konštantnej hmotnosti po dobu 24 hod. pri teplote 70 °C za vzniku železitého koncentrátu v množstve 31 % hmotn. z pôvodného množstva panvovej trosky, ktorý obsahuje 34 % hmotn. Fe, 31 % hmotn. CaO, 8 % hmotn. SO2, 3 % hmotn. AI2O3 a 6 % hmotn. MgO, pričom zvyšok tvoria ďalšie primiešaniny a nečistoty.

Príklad 4

Podľa štvrtého príkladu uskutočnenia vynálezu sa najprv vykoná výber trosky z výroby ocele v kyslíkovom konvertore s obsahom 21 % hmotn. Fe, potom sa táto troska upraví na granulát pomocou drvenia a následného mletia na granulometriu pod 0,1 mm. Potom sa vykoná príprava suspenzie zmiešaním granulátu s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu ku 60 hmotn. dielom vody v nádobe, vybavenej po vonkajšom obvode, obdobne ako v príklade 1, neodymovými magnetmi. Do nádoby so suspenziou sa ponorí vretenové miešadlo s rýchlosťou rotácie 250 rpm a ultrazvuková ponorná sonda, potom sa spustí miešanie po dobu 2 min.

Po úvodnom premiešaní je pri stálom, pokračujúcom miešaní inicializované pôsobenie ultrazvuku s frekvenciou 20 kHz a výkonom 360 W na túto suspenziu prostredníctvom ultrazvukovej ponornej sondy po dobu 10 min. Po uplynutí tejto doby je miešanie aj pôsobenie ultrazvuku zastavené a nemagnetický podiel v troskovom granuláte sa z nádoby odstráni zliatím suspenzie.

Zliata suspenzia s obsahom nemagnetického podielu sa podrobí vákuovej filtrácii cez filtračný papier a získa sa filtračný koláč. Získaný magnetický podiel z vnútorných stien nádoby a filtračný koláč sa potom oddelene vysúša do konštantnej hmotnosti po dobu 24 hod. pri teplote 70 °C. Vysušený filtračný koláč sa podrobí kalcinácii pri teplote 800 °C počas 60 min. Potom sa vykoná príprava suspenzie kalcinovaného filtračného koláča jeho zmiešaním s vodou v pomere 1 hmotn. diel vysušeného kalcinovaného filtračného koláča ku 40 hmotn. dielom vody v nádobe valcového tvaru, pričom na jej vonkajšej strane je umiestnený pás s neodymovými magnetmi. Do nádoby so suspenziou sa ponorí vretenové miešadlo s rýchlosťou rotácie 250 rpm a spustí sa úvodné premiešanie po dobu 2 minút. Po tomto úvodnom premiešaní je pri stálom, pokračujúcom miešaní a pôsobení magnetického poľa, vyvolaného neodymovými magnetmi, inicializované pôsobenie ultrazvuku s frekvenciou 20 kHz a výkonom 400 W na túto suspenziu prostredníctvom ultrazvukovej ihly po dobu 10 min. Po uplynutí tejto doby je miešanie aj pôsobenie ultrazvuku zastavené a nemagnetický podiel v troskovom granuláte sa z nádoby odstráni zliatím suspenzie.

Magnetický podiel, zadržaný na vnútorných stenách pomocou neodymových magnetov, sa potom získa odstránením týchto magnetov z vonkajších stien nádoby, a potom je vysušený do dosiahnutia konštantnej hmotnosti po dobu 24 hod. pri teplote 70 °C za vzniku železitého koncentrátu. Takto pripravený koncentrát sa spojí s koncentrátom pripraveným z granulátu.

Postupom sa získa železitý koncentrát v množstve 53 % hmotn. z pôvodného množstva trosky s obsahom 37 % hmotn. Fe, 30 % hmotn. CaO, 4 % hmotn. SiO₂, 1 % hmotn. Al₂O₃ a 4 % hmotn. MgO, pričom zvyšok tvoria ďalšie primiešaniny a nečistoty.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob získavania železitého koncentrátu z metalurgických trosiek podľa vynálezu možno široko využívať pri výrobe železa vo vysokej peci alebo ako vstupnú, železo vnášajúcu surovinovú zložku v procese aglomerácie v metalurgickej výrobe.

Claims (3)

1. Spôsob získavania železitého koncentrátu z metalurgických trosiek z výroby ocele, obsahujúcich najmenej 10 % hmotn. Fe, zahrnujúci ich postupné drvenie a mletie na granulát so zrnitosťou maximálne 1,0 mm a následnú magnetickú separáciu v granuláte obsiahnutého magnetického podielu, vyznačujúci sa tým, že granulát sa pred začatím magnetickej separácie zmieša s vodou v pomere 1 hmotn. diel granulátu ku 10 až 100 hmotn. dielom vody na získanie dobre miešateľnej suspenzie, ktorá sa po jej rozmiešaní pri pokračujúcom stálom miešaní podrobuje po dobu 2 až 30 min. magnetickej separácii za súčasného spolupôsobenia ultrazvuku s frekvenciou 20 až 40 kHz, a potom sa magnetickou separáciou získaný magnetický podiel vysúša do konštantnej hmotnosti za vzniku železitého koncentrátu s obsahom 20 až 80 % hmotn. Fe.

2. Spôsob získavania železitého koncentrátu podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že granulát sa ešte pred jeho zmiešaním s vodou podrobuje kalcinácii pri teplote 600 až 1 000 °C po dobu minimálne 60 min.

3. Spôsob získavania železitého koncentrátu podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že magnetickou separáciou nezachytený zvyškový podiel sa vysuší, podrobí kalcinácii opäť pri teplote 600 až 1 000 °C po dobu minimálne 60 min. a samostatne alebo v zmesi s novým granulátom sa znovu rozmieša s vodou, a potom sa za stáleho miešania opakovane podrobuje po dobu 2 až 30 min. magnetickej separácii za súčasného spolupôsobenia ultrazvuku s frekvenciou 20 až 40 kHz, a potom sa magnetickou separáciou získaný magnetický podiel vysúša do konštantnej hmotnosti za vzniku železitého koncentrátu s obsahom 20 až 50 % hmotn. Fe.