[go: up one dir, main page]

RU2574929C2 - Processing of oiled scale under conditions of self-propagating high-temperature synthesis - Google Patents

Processing of oiled scale under conditions of self-propagating high-temperature synthesis Download PDF

Info

Publication number
RU2574929C2
RU2574929C2 RU2014120937/02A RU2014120937A RU2574929C2 RU 2574929 C2 RU2574929 C2 RU 2574929C2 RU 2014120937/02 A RU2014120937/02 A RU 2014120937/02A RU 2014120937 A RU2014120937 A RU 2014120937A RU 2574929 C2 RU2574929 C2 RU 2574929C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
water
scale
oxygen
content
Prior art date
Application number
RU2014120937/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014120937A (en
Inventor
Павел Владимирович Переладов
Александр Алексеевич Сбоев
Original Assignee
Павел Владимирович Переладов
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Владимирович Переладов filed Critical Павел Владимирович Переладов
Priority to RU2014120937/02A priority Critical patent/RU2574929C2/en
Publication of RU2014120937A publication Critical patent/RU2014120937A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2574929C2 publication Critical patent/RU2574929C2/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: claimed process comprises the preparation of the charge by mixing the oiled scale with the content of oil of up to 15% and water of not over 10% with the not oiled scale in the amount of 10-30%. Oil and water are separated in self-propagating high-temperature synthesis. Note here that the combustion reaction is initiated by the feed of oxygen-bearing gas with content of oxygen of up to 50-100% incl. Note here that the combustion wave direction is aligned with that of the gas mass transfer. Oiled scale with water content of 10% is, first, brought to the water content of 10% by spinning or drying.
EFFECT: recovery of scale, fuel saving, high-quality stock for metallurgy.
3 cl

Description

Область техники: металлургия, переработка отходов.Field of technology: metallurgy, waste processing.

Процесс переработки замасленной окалины включает в себя подготовку шихты и отделение масла и воды в режиме СВС.The process of processing oily scale includes the preparation of the mixture and the separation of oil and water in the SHS mode.

Уровень техники.The level of technology.

Исходя из существующих способов переработки замасленной окалины, можно разделить их условно на 3 класса методовBased on the existing methods for processing oily scale, we can divide them into 3 classes of methods

1. «Мокрые» способы, выключающие применение растворов различного состава для отделения масла. Недостатком этого класса способов является накопление маслосодержащей воды и проблема ее утилизации, а также сложное и дорогое аппаратное оформление. Процессы могут быть экономически эффективны только при условии дотаций государств, либо высоких штрафов за складирование замасленной окалины.1. "Wet" methods, turning off the use of solutions of various compositions for the separation of oil. The disadvantage of this class of methods is the accumulation of oil-containing water and the problem of its disposal, as well as the complex and expensive hardware design. Processes can be economically efficient only with the state subsidies or high fines for storing oily scale.

2. Способы брикетирования. Недостатком этого класса способов является использование дополнительных материалов и связующих, использование сложного оборудования и ограниченное использование брикетов в реальном производстве.2. Methods of briquetting. The disadvantage of this class of methods is the use of additional materials and binders, the use of sophisticated equipment and the limited use of briquettes in real production.

3. Термический класс методов. Недостатком является использование большого количества топлива, для выпаривания (или сжигания) масла и воды из замасленной окалины. В некоторых случаях и сложность, и дороговизна аппаратного оформления. Наличие воды в замасленной окалине в отвалах требует дополнительных «джоулей», либо при сушке, либо при прямой переработке.3. The thermal class of methods. The disadvantage is the use of large amounts of fuel for evaporating (or burning) oil and water from oily scale. In some cases, both the complexity and the high cost of hardware design. The presence of water in oily scale in dumps requires additional "joules", either during drying or in direct processing.

Данный заявляемый патент можно отнести к термическому классу методов, однако он лишен основного их недостатка, такого как значительные затраты на топливо. Режим самораспространяющегося высокотемпературного синтеза использует энергию, выделяющуюся в узкой зоне горения (не требующего прогревания большого объема шихты), и фактически энергия запасена химически в чистом кислороде при его получении на криостанциях газоразделения.This patent application can be attributed to the thermal class of methods, but it is devoid of their main disadvantage, such as significant fuel costs. The self-propagating high-temperature synthesis mode uses the energy released in a narrow combustion zone (not requiring heating a large volume of the charge), and in fact the energy is stored chemically in pure oxygen when it is received at gas separation cryostations.

Аналогов переработки замасленной окалины в СВС режиме, ровно, как и с использованием чистого кислорода (или обогащенных кислородом смесей) нет, однако, наиболее близкая заявка (21), (22) заявка: 97115322/02, 11.09.1997, где режим СВС не используется, но используется нагретый воздух для сжигания масла. Общим является решение использовать нагретый окислитель для сжигания масла и за счет этого получать энергию для процесса. Однако наш способ отличается тем, что волна горения не только и не столько сжигает масло, сколько вытесняет последовательным испарением основную часть масла и воды, и только часть масла сгорает, давая энергию процессу. Кроме того, аппаратное оформление метода, указанного в заявке 97115322/02, 11.09.1997, где требуется сепарация газопылевой смеси и используются кипящие слои, очень дорого, а идея использования газовых смесей, обогащенных кислородом, или чистого кислорода в методе отсутствует.There are no analogues to the processing of oily scale in the SHS mode, exactly like using pure oxygen (or mixtures enriched with oxygen), however, the closest application is (21), (22) application: 97115322/02, 09/11/1997, where the SHS mode is not used, but heated air is used to burn oil. A common one is the decision to use a heated oxidizing agent to burn oil and thereby generate energy for the process. However, our method is characterized in that the combustion wave not only and not so much burns the oil, but displaces the main part of the oil and water by successive evaporation, and only part of the oil burns, giving energy to the process. In addition, the hardware design of the method specified in application 97115322/02, 09/11/1997, where separation of the gas-dust mixture is required and fluidized beds are used, is very expensive, and the idea of using gas mixtures enriched with oxygen or pure oxygen is absent in the method.

Кроме того, в нашем методе шихта находится в неподвижном реакторе, не перемешивается и вообще не перемещается никаким образом во время термической переработки, что делает аппаратное оформление установки переработки простым, а сам процесс экономически высокоэффективным.In addition, in our method, the charge is in a stationary reactor, does not mix and does not move at all during thermal processing, which makes the hardware design of the processing plant simple, and the process itself is economically highly efficient.

1. Подготовка шихты1. The preparation of the mixture

1.1. Замасленную окалину с содержанием масла до 15% и воды не более 10% смешивают в смесителе с незамасленной окалиной, которая подается в смеситель-гранулятор в количестве от 10 до 30%, в зависимости от содержания масла в замасленной окалине для предотвращения ее слипания и обеспечения газопроницаемости слоя шихты. Замасленная окалина с содержанием воды более 10% должна быть предварительно переработана центрифугированием, сушкой и иными способами для доведения до 10% содержания воды.1.1. Oily scale with an oil content of up to 15% and water no more than 10% is mixed in the mixer with non-oily scale, which is fed to the granulator mixer in an amount of 10 to 30%, depending on the oil content in the oily scale to prevent it from sticking together and to ensure gas permeability charge layer. Oiled scale with a water content of more than 10% must be pre-processed by centrifugation, drying and other methods to bring up to 10% of the water content.

1.2 Шихту подают ленточным конвейером в проточный реактор, выполненный из черных металлов.1.2 The mixture is fed by a belt conveyor to a flow reactor made of ferrous metals.

2. Процесс отделения масла и воды из подготовленной шихты в режиме СВС фильтрационного горения.2. The process of separating oil and water from the prepared mixture in the SHS mode of filtration combustion.

Процесс отделения масла и воды представляет собой движение волны горения сверху вниз реактора (направленное горение). Интенсивность можно регулировать, изменяя объемную скорость и концентрацию кислорода, вплоть до затухания процесса.The process of separating oil and water is the movement of the combustion wave from top to bottom of the reactor (directional combustion). The intensity can be controlled by changing the space velocity and oxygen concentration, up to the process attenuation.

Волну горения организуют подачей чистого кислорода или газовых смесей с концентрацией от 50 до 100% кислорода сверху реактора и инициированием с помощью кратковременного теплового импульса верхней части шихты.The combustion wave is organized by supplying pure oxygen or gas mixtures with a concentration of 50 to 100% oxygen from the top of the reactor and initiating, using a short-term thermal pulse, the upper part of the charge.

Снижение концентрации кислорода также, как и снижение его объемной скорости, приводит с одной стороны к более эффективному его расходованию, но с другой стороны снижает скорость волны горения, время вторичного догорания шихты и производительность реактора. Расход кислорода для замасленной окалины, содержащей 15% масла, 75% оксидов железа и 10% воды, составляет 150 кубометров на 1 тонну замасленной окалины, (что является экономически эффективным для криогенных установок металлургических комбинатов с учетом расхода 1-1,5 кВт/час электроэнергии на производство 1 кубометра кислорода). Скорость движения фронта волны горения 1 см/мин. Количество расходуемого кислорода может изменяться в зависимости от процентного содержания масла. При неизвестном содержании масла (до 15% и воды до 10%), в реактор подают чистый кислород с максимальным расходом в режиме «проскока» через фронт горения, затем и концентрацию (разбавление воздухом) и расход снижают практически до границы затухания волны горения и поддерживаться автоматикой на данном уровне.A decrease in oxygen concentration, as well as a decrease in its space velocity, leads on the one hand to its more efficient consumption, but on the other hand it reduces the speed of the combustion wave, the time of the secondary burning of the charge, and the productivity of the reactor. The oxygen consumption for oily scale containing 15% oil, 75% iron oxides and 10% water is 150 cubic meters per 1 ton of oil scale, which is cost-effective for cryogenic plants of metallurgical plants, taking into account the consumption of 1-1.5 kW / h electricity for the production of 1 cubic meter of oxygen). The velocity of the front of the combustion wave is 1 cm / min. The amount of oxygen consumed may vary depending on the percentage of oil. With an unknown oil content (up to 15% and water up to 10%), pure oxygen is fed into the reactor with a maximum flow rate in the “breakthrough” mode through the combustion front, then both the concentration (dilution with air) and the flow rate are reduced almost to the decay limit of the combustion wave and maintained automation at this level.

Массоперенос газов идет однонаправленно с движением волны горения. Температура, развиваемая в волне горения, составляет более 600-700°C и достаточна для отделения масла. Поскольку происходит спекание и частичное оплавление оксидов железа, температура в реакторе может доходить до 1500-1600°C. Также можно инициировать волну горения снизу реактора с одновременной подачей кислорода снизу реактора. Тогда масло и вода будут вытесняться вверх, но менее эффективно, так как сила тяготения будет действовать в противоположном направлении на конденсирующиеся в холодных областях реактора над волной горения масло и воду.Mass transfer of gases is unidirectional with the movement of the combustion wave. The temperature developed in the combustion wave is more than 600-700 ° C and is sufficient to separate the oil. Since sintering and partial melting of iron oxides takes place, the temperature in the reactor can reach 1500-1600 ° C. It is also possible to initiate a combustion wave from below the reactor while supplying oxygen from below the reactor. Then the oil and water will be displaced upward, but less efficiently, since the gravitational force will act in the opposite direction on the oil and water condensing in the cold regions of the reactor above the combustion wave.

(Запуск волны горения в противоход массопереносу газов отделить масло и воду от окалины не позволяет, так как масло и вода успевают охладиться и сконденсироваться в слое шихты, где волна уже прошла, и снижают газопроницаемость слоя, не успевая удалиться из реактора).(The start of a combustion wave in opposition to the mass transfer of gases does not allow separating oil and water from the scale, since oil and water have time to cool and condense in the charge layer where the wave has already passed and reduce the gas permeability of the layer, not having time to leave the reactor).

Волна горения, двигаясь вниз ректора, последовательно вытесняет испарением масло и воду, содержащуюся в шихте. Пары воды и масла конденсируются в слоях шихты ниже волны горения, которые частично прогреваются отходящими газами, что также способствует снижению энергетических затрат. Таким образом, к концу реакции, масло и вода вытекают из реактора и могут быть либо собраны с помощью холодильной установки в емкость и отправлены на переработку, либо, если это по каким-то причинам нежелательно, они могут быть сожжены в камере сгорания.The combustion wave, moving down the reactor, successively displaces the oil and water contained in the charge by evaporation. Water and oil vapors condense in the charge layers below the combustion wave, which are partially heated by the exhaust gases, which also helps to reduce energy costs. Thus, at the end of the reaction, oil and water flow out of the reactor and can either be collected using a refrigeration unit in a tank and sent for processing, or, if this is undesirable for some reason, they can be burnt in the combustion chamber.

В процессе отделения масла и воды в СВС режиме, часть масла сгорает, выделяя энергию, а продукты горения, включая угарный газ, совместно с парами масла дожигают желательно с использованием пористого катализатора дожига. Кислород, если его скорость подачи выше скорости его поглощения в волне горения (режим проскока), так же способствует наиболее полному сгоранию отходящих газов и предотвращает выброс паров масла и угарного газа в атмосферу.In the process of separating oil and water in SHS mode, part of the oil burns out, releasing energy, and the combustion products, including carbon monoxide, are burned together with oil vapor, preferably using a porous afterburning catalyst. Oxygen, if its feed rate is higher than its absorption rate in the combustion wave (breakthrough mode), also contributes to the most complete combustion of exhaust gases and prevents the release of oil vapor and carbon monoxide into the atmosphere.

Поскольку масло получается окисленным и загрязненным, а также исходя из опасности образования смеси угарного газа и кислорода и усложнения установки из-за взрывозащиты, экономически целесообразно сжигать его на выходе из реактора в камере сгорания, применяя совместно и режим «проскока» кислорода и катализатор.Since the oil is oxidized and contaminated, as well as the risk of a mixture of carbon monoxide and oxygen and the complexity of the installation due to explosion protection, it is economically feasible to burn it at the outlet of the reactor in the combustion chamber, using both the oxygen “slip” and the catalyst.

Часть полученной сухой обезмасленной окалины дробят в щековой дробилке до размеров 2 мм и меньше (можно применить дополнительно дезинтегратор, чтобы дробить в пыль для лучшей грануляции и меньшего слипания) и возвращают в процесс гранулирования с замасленной окалиной.Part of the obtained dry oil-free scale is crushed in a jaw crusher to a size of 2 mm or less (you can also use a disintegrator to crush it into dust for better granulation and less adhesion) and return it to the granulation process with oily scale.

Технический результат:Technical result:

В результате сжигания замасленной окалины в кислороде в режиме СВС, получают спеченные пористые магнитоактивные куски смеси оксидов железа (магнетит и гематит) содержащие, кроме того, легирующие металлы, такие как марганец и хром, поскольку замасленная окалина нарабатывается на металлургических комбинатах, из различных сортов стали, в том числе и легированных данными элементами. Таким образом, процесс ликвидирует отходы 3-4 класса опасности и одновременно генерирует высококачественное сырье для металлургической промышленности.As a result of burning oily scale in oxygen in SHS mode, sintered porous magnetically active pieces of a mixture of iron oxides (magnetite and hematite) are obtained containing, in addition, alloying metals such as manganese and chromium, since oily scale is produced at metallurgical plants from various grades of steel , including alloyed with these elements. Thus, the process eliminates waste 3-4 hazard class and at the same time generates high-quality raw materials for the metallurgical industry.

Эффективность режима СВС переработки замасленной окалины заключается в экономии топлива, т.е. энергетической эффективности, свойственной СВС процессам в целом. Процесс не генерирует новых отходов, в отличие от «мокрых» способов переработки. Сырье не имеет ограничений в применении, свойственных способам брикетирования, где масло и вода из окалины не удаляются.The effectiveness of the SHS regime for processing oily scale is to save fuel, i.e. energy efficiency inherent in SHS processes in general. The process does not generate new waste, unlike “wet” recycling methods. Raw materials do not have application restrictions inherent in briquetting methods, where oil and water are not removed from the scale.

Наличие мощных кислородных станций на металлургических предприятиях, имеющих низкие затраты на производство кислорода, а также большого запаса отвалов замасленной окалины (сотни тысяч тонн) и постоянная их генерация, создает экономические условия внедрения процесса и использование накопленных десятилетиями отходов в качестве нового дешевого источника сырья.The presence of powerful oxygen stations at metallurgical enterprises, which have low costs for the production of oxygen, as well as a large stock of oily scale dumps (hundreds of thousands of tons) and their continuous generation, creates the economic conditions for the implementation of the process and the use of waste accumulated over decades as a new cheap source of raw materials.

Claims (3)

1. Способ термической переработки замасленной окалины металлургических производств, характеризующийся тем, что осуществляют подготовку шихты путем смешивания замасленной окалины с содержанием масла до 15% и воды не более 10% с незамасленной окалиной в количестве от 10 до 30%, отделение масла и воды в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, при этом осуществляют инициирование реакции горения путем подачи кислородосодержащего газа с содержанием кислорода от 50-100% включительно.1. The method of thermal processing of oily scale of metallurgical production, characterized in that the preparation of the mixture by mixing oily scale with an oil content of up to 15% and water no more than 10% with non-oily scale in an amount of 10 to 30%, the separation of oil and water in the mode self-propagating high-temperature synthesis, while initiating the combustion reaction by supplying an oxygen-containing gas with an oxygen content of from 50-100% inclusive. 2. Способ по п. 1, в котором направление волны горения совпадает с направлением массопереноса газа.2. The method according to p. 1, in which the direction of the combustion wave coincides with the direction of mass transfer of gas. 3. Способ по п. 1, в котором замасленную окалину с содержанием воды более 10% предварительно доводят до содержания воды 10% центрифугированием или сушкой. 3. The method according to p. 1, in which the oily scale with a water content of more than 10% is previously adjusted to a water content of 10% by centrifugation or drying.
RU2014120937/02A 2014-05-23 Processing of oiled scale under conditions of self-propagating high-temperature synthesis RU2574929C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120937/02A RU2574929C2 (en) 2014-05-23 Processing of oiled scale under conditions of self-propagating high-temperature synthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120937/02A RU2574929C2 (en) 2014-05-23 Processing of oiled scale under conditions of self-propagating high-temperature synthesis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014120937A RU2014120937A (en) 2015-11-27
RU2574929C2 true RU2574929C2 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177062A (en) * 1978-05-23 1979-12-04 Harsco Corporation Method for removing oil from mill scale and recovering metallic values therein
SU1090972A1 (en) * 1982-10-22 1984-05-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичных Энергоресурсов Предприятий Черной Металлургии Process for recovering waste containing oil and scale
RU2116570C1 (en) * 1996-09-02 1998-07-27 Институт химической физики в Черноголовке РАН Method of processing hydrocarbon-containing wastes
RU97115322A (en) * 1997-09-11 1999-01-10 Г.Д. Янкин METHOD FOR PROCESSING OIL-CONTAINING ROLL SCALE
RU2480531C1 (en) * 2011-10-03 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) Thermite mixture

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177062A (en) * 1978-05-23 1979-12-04 Harsco Corporation Method for removing oil from mill scale and recovering metallic values therein
SU1090972A1 (en) * 1982-10-22 1984-05-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичных Энергоресурсов Предприятий Черной Металлургии Process for recovering waste containing oil and scale
RU2116570C1 (en) * 1996-09-02 1998-07-27 Институт химической физики в Черноголовке РАН Method of processing hydrocarbon-containing wastes
RU97115322A (en) * 1997-09-11 1999-01-10 Г.Д. Янкин METHOD FOR PROCESSING OIL-CONTAINING ROLL SCALE
RU2480531C1 (en) * 2011-10-03 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) Thermite mixture

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3729298A (en) Solid refuse disposal process and apparatus
CN106399699B (en) A kind of handling process of copper-contained sludge
RU2433956C2 (en) Method of producing magnetite
EP2869308B1 (en) Removal device for radioactive cesium
WO2019042157A1 (en) Comprehensive resourceful treatment system for electronic waste and method therefor
Chun et al. Novel technology of reducing SO2 emission in the iron ore sintering
CN108870407B (en) Method for treating sludge through chemical-looping gasification based on copper slag as oxygen carrier and device for implementing method
MX2008013049A (en) Methods and apparatus for solid carbonaceous materials synthesis gas generation.
CN105864782A (en) Device and method for heating and melting rubbish under oxygen-rich condition
Khojiev et al. The technology for the reduction of metal oxides using waste polyethylene materials
CN102492855A (en) Method for recovering valuable metal from solid waste material containing zinc
CN214032205U (en) Oil sludge treatment system
CN114395702B (en) Process for recycling waste activated carbon by oxygen-enriched side-blown molten pool smelting furnace
JP5224490B2 (en) Processing method of smoke from furnace
RU2574929C2 (en) Processing of oiled scale under conditions of self-propagating high-temperature synthesis
RU2711634C1 (en) Method of processing of solid municipal wastes
CN107032646B (en) A method of utilizing cement kiln synergic processing coal tar slag, waste active carbon, steel slag, iron tailings
CN109569902A (en) Whirlpool machine
RU2502017C1 (en) Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation
RU2699339C2 (en) Integrated energy-saving process of production of metals or alloys
RU2240361C2 (en) Method of removing zinc and reducing iron oxide waste (metallization)
CN105195497A (en) Process for incinerating household garbage by use of steelmaking convertor
CN101248312A (en) Process and apparatus using a molten metal bath
RU2187044C2 (en) Method of processing solid waste and fossil fuel
RU2520617C1 (en) Production of finely-dispersed iron-bearing product from separated water-oil-scale-bearing wastes