SU1610197A1 - Способ переработки цинксодержащих отходов металлургического производства - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к переработке цинксодержащих отходов - шламов и пылей мокрых и сухих газоочисток доменного, сталеплавильного и электросталеплавильного производств и может быть использовано в черной и цветной металлургии. Цель изобретени  - интенсификаци  процессов восстановлени  и возгонки цинка, экономи  твердого топлива-восстановител , повышение степени обесцинковани  отходов и обеспечение возможности получени  из них товарного железосодержащего продукта - сырь  дл  доменного и сталеплавильного производств. Шлам металлургического производства сгущают, обезвоживают на вакуум-фильтре и высушивают до содержани  влаги 6-10 мас.%. К отходам добавл ют обезвоженные маслоокалиносодержащие отходы прокатного производства в соотношении 0,1-0,5:1 к массе цинксодержащих отходов, затем добавл ют отходы обжига доломита или отходы производства извести или карбида кальци . Полученную смесь загружают в печь и обрабатывают продуктами сжигани  природного газа или топливной фракции перегонки жидких обезвоженных маслоотходов прокатного производства при температуре отход щих продуктов обработки 450-700°С. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к переработке цинк соде ржаю,их отходов - шламов и гщлей мокрых и сухих газоочисток доменного, сталеплавильного и элек- тросталеплавильНого производств и Может быть использовано в черной и цветной металлургии.

Цель изобретени  - интенсификаци  процессов восстановлени -и возгонки цинка, экономии твердого топлива - восстановител , повышение степени обёсцинковани  отходов и обеспечени  возможности получени  из них товарного железосодержащего продукта - сырь  дл  доменного и сталеплавильного производств. Сущность способа состоит в том, что цинксодержащий шлам сгущают, обезвоживают и высушивают до содержани  влаги в нём 6-10 мас.%, после

31

чего добавл ют обезвоженные масло- окалиносодержащие отходы прокатного производства в соотношении О,1-0, к массе цинксодержащих отходов,.затем к цинксодержащим отходам добавл ют отходы обжига доломита или отходы производства извести или карбида кальци  в соотношении 0,03-0,15 :1 к массе цинксодержащих отходов, полученную смесь обрабатывают продуктами .сжигани  природного газа или топливной фракции перегонки жидких обезвоженных маслоотходов прокатного Производства с коэффициентом расхода воздуха 0,5-0,9 и температурой 1150-1450 с при разрежении в системе 15-160 Па и температуре отход щих продуктов обработки 450-700 С.

Приведенна  последовательность операций позвол ет создать оптимальные услови  дл  полного удалени  соединений цинка и других вредных компонентов (например, соединени  свинца и других цветных металлов) из цинксодержащих отходов металлургического производства .и получить окускованный железосодержащий продукт ,, который можно непосредственно использоватЬ;. мину  аглофабрику, в доменном или сталеплавильном производствах , например.,5 в качестве же- лезофлюса в конвертерном производстве стали.

Така  подготовка способствует образованию сьгаучей гомогенной массы смеси цинксодержащих отходов металлургического производства, масло- окалиносодержащих отходов прокатного производства и отходов обжига доломита или о .гходов производства извести или карбида кальци , использованию вместо дорогосто щего и дефицитного твердого топлива-восстановител  (кокс, уголь) жидко.го углеродсо- держаю,его восстановител  из отходов, проведению с более высокой скоростью процессов восстановител  и возгонки цинка.из отходов с повьшенным содержанием оксидов .железа, более высокой степени извлечени  (обесцинковани ) из отходов цинка .и других вредных примесей (например, свинец, кадмий, сера), более высокой степени металлизации (восстановление оксидов железа до свободного металла), получению товарного железосодержащего продукта - сырь  дл  доменного и стале- плавильного производств.

0197

4

Сгущение, обезвоживаний и высушивание шлама до содержани  в нам влаги 6-10 мас.% позвол ют при смешивании с маслоокалиносодержащими от- ходами прокатного производства и отходами обжига доломита или отходами производства извести или карбида кальци  в предложенных соотношени х разQ мельчить шлам и получить равномерную по крупности и фазовому составу отдельных кусков смесь; создают оптимальную поверхность контакта цинксодержащих отходов с жидким восстано вителем (органическими соединени ми отработанных масел) и отходами обжига доломита или отходами производства извести или карбида кальци  , что способствует значительному повышению

Q степени обесцинковани  отходов и обеспечивает возможность получени  из отходов окускованного товарного железосо держалке го продукта.

Добавление к цинксодержащим отхо5 дам о безвоженных маслоокалиносодер- жащих отходов прокатного производства в соотношении 0,1-0,5:1 к массе цинксодержащих отходов способствует увеличению поверхности контакта цинк- содержащих отходов с восстановителем (уг..перодсодержа1. ще соединени  жид- ких масел и продукты их пиролиза), что позвол ет повысить скорость вое- сТанов.пени  и возгона цинка и сте-. пень обесцинковани  отходов, а ;так5 же экономить твердое топливо-восста- . новитель.

Добавление к цинксодержащим отходам отходов обжига доломита или отходов производства извести или карбида кальци  в соотношении 0,03- 0,15:1 вызывает разложение трудно- восстановимых соединений цинка (фер- ритов, силикатов, сульфидов и др.) с выделением оксидов цинка и железа , повышает температуру плавлени  смеси, в результате чего в зоне восстановлени  металла не образуетс  оплавленного материала, что способствует увеличению скорости восстановлени  и возгонки цинка из отходов и повышение степени их обесцинковани . Кроме того, добавки в указанном

соотношении позвол ют получить КО

нечный железосодержащий продукт в виде окускованной массы с металлургическими свойствами, соответств ующими современным требовани м, предъ вл емыми

к железосодержащему сырью дл  доменного и сталеплавильного производства

Обработка полученной продуктами сжигани  природного газа и или топливной фракции перегонки жидких обезвоженных маслоотходов прокатного производства с коэффициентом расхода воздуха 0,5-0,9 и температурой 1150-1450 С вызывает практически полное восстановление железа из его оксидов, создает благопри Ф- ные услови  дл  пиролиза масел смеси отходов с образованием восстановителей , в основном, оксида углерода и водорода, что способствует увеличению скорости восстановлени  цинка и его возгонки и степени обесцинко- вани  отходов.

Разрежение в системе (в зоне восстановлени  цинка из его соединений) в интервале 15-160 Па позвол ет совмещать процессы восстановлени  оксидов железа и соединений цинка до свободных металлов и возгонки цинка, создают оптимальные услови  дл  пол- ного удалени  из .зоны восстановлени  паров цинка с минимальным пылеуносом

Температура отход щих продуктов обработки в интервале 450-700 С обеспечивает оптимальное врем  восстановлени  цинка и железа из их соединений , т.е. процессы мета лотермического восстановлени  идут одновременно в отсутствие оплавлени  материала, что .повышает степень обесцинкова- ни  отходов.

Высушивание шлама до содержани  в нем влаги менее 6 мас.% приводит . к плохому разрыхлению кусков шлама в процессе смешени  его с замасленными отходами прокатного производства и отходами обжига доломита или отходами производства извести или. карбида кальци , к ограничению поверхности их контакта с жидким (неравномерна  пропитка цинксодер- жащих отходов отработанными маслами) и газообразным (обход щие продукты - сжигани  топлива) восстанозителе м. При высушивании шлама до содержани  влаги .в нем .более 10% образуетс  рыхла  влажна  масса, котора  плохо смешиваетс  с маслоокалиносодержащими отходами, а в зону восстановлени  металлов проникает избыток .влаги.

Уменьшение соотношени  смешиваемых цинксодержащих и маслоокалиносо- держащих отходов менее 0,1:1 ведет

0

5

к невозможности обесцинковани , а I увеличение более 0,5:1 - к плохому смешива1 ию отхрдов, к невозможности получени  равномерной по крупности и фазовому составу смеси.

Уменьшение соотношени  смешиваемых цинксодержании: отходов и отходов обжига доломита или отходов пролз- водства извести или карбида кальци  менее 0,03:1 ведет к невозможности восстановлени  фика из его трудно- восстановимых соединений, вызывает высокие перепады температур в слое смеси отходов, оплавление поверхности отдельных частиц смеси, увеличение более 0,15:1 - к уменьшению прочности получаемого железосодержащего продукта, степени спекани  смеси пос0 ле обесцинковани .

При коэффициенте расхода воздуха менее 0,5 в продуктах сжигани  топлива углеродсодержащие восстановители присутствуют в виде твердого углеро5 да (сажи), что ведет к ограниченной поверхности контакта цинксодержащих отходов с восстановителем, в результате чего снижаетс  степень восстановлени  оксидов железа до свободного металла (уменьшаетс  степень металлизации отходов) и вследствие этого уменьшаетс  скорость восстановлени  и возгонки цинка. При увеличении коэффициента расхода воздуха более О,9 в продуктах сжигани  топлива присутств,тот свободный кислород и углекислота, которые замедл ют процессы пиролиза масел (вызывают их горение) в смеси .отходов, восстановлени  и возгонки цинка (идет процесс обратного окислени  паров ) и восстановлени  оксидов железа до свободного металла,

температ уре продукта сжигани  топлива менее 1150°С количество теплоты недостаточно дл  пиролиза масел в смеси отходов и протекани  процессов восстановлени  и возгонки Д111ка. При увеличении температуры более 145()°С процессы восстановлени  оксидов железа и тшавлени  смеси отходов опережают процесс восстановлени  И возгонки цинка.

Снижение разрежени  в системе менее 15 Па ведет к нарушению контакта продуктов сжигани  топлива с массой смеси отходоЕ, в результате чего из-за недостатка тепла значительна  часть соединений цинка не восстанав0

5

0

5

0

5

ливаетс . Кроме того, из-за низкой скорости отсоса продуктов обработки невозможно удаление паров цинка из зоны восстановлени . .Повышение разрежени  более 1бО-Па также приводит к нарушению контакта продуктов сжигни  топлива с массой смеси отходов, вследствие их быстрого выноса из зоны восстановлени , что приводит к нвозможности обесцинковани  отходов.

При температуре отход щих продуктов обработки смеси отходов менее 450 С зона металлотермического восстановлени  смещаетс  к выходу про- из печи, -что вызывает недоста ток времени дл  восстановлени  .и возгонки цинка; при температуре выше 700°С - наоборот,, зона.восстановлени - смещаетс  ко входу печи (к загрузке смеси), что приводит к увеличению времени восстановлени , а это, в свою очередь, вызывает прежде-, временное расплавление смеси отходов , к образованию настьшей на фу- теровке печи.

Способ осуществл ют .следующим образом .

Цинксодержащие шламы металлургического производства после мокрой газоочистки осветл ют и сгущают в одном из радиальных отстойников оборотного цикла до содержани  твердого в пульпе 400-500 г/л, сгущенную пульпу классифицируют в спиральном классификаторе (например, 1КСН- 0,5) или в напорном гидроциклоне, чтобы максимальна  крупность частиц твердой фазы шлама, поступающего на обезвоживание, не превышала О,25 мм После чего пульпу обезвоживают на ва куум-фильсгре (например, Ду 68-2,5) или ленточном фильтре (например, ЛЧ- 0,5-8-1) с получением осадка влажностью 25-30%, Обезвоженный осадок ленточным конвейером транспортируют в сушильное отделение. Сушку шламов осз ествл ют термическим способом в сушильном барабане до содержани  в них влаги 6-10%. Обогрев рабочего пространства сушильного барабана ведут дымовыми газами из топки, установленной перед барабаном, в которой сжигают газообразное или жидкое топливо.

Жидкие-маслоотходы и шлам из вто- ричных отстойников маслрсодержащих сточных вод прокатного производства загружают в два отдельных бака ос

0

0

с 5

0

0

5

нащенных мешалками с обогревом, нагревают при атмосферном давлении до 100 С и выдерживают до прекращени  интенсивного выделени  паров воды, после чего температуру поднимают до 120 С и продукты выдерживают до полного прекращени  выделени  пара. Обезвоженные жидкие маслоотходы в центробежном сепараторе, например в сепараторе типа СРГ (или центрифуге), раздел ют на осадок (механические примеси, асфальтрсмолистые вещества, кокс, сажа и другие твердые органические примеси) и фугат (смесь жидких углеводородов). Фугат подвергают фракционной перегонке под вакуумом (0,5-4,0 КПа)-до 370°С в кубе дл  вакуумной отгонки, оснащенном электронагревател ми , вакуум-насосом и конденсатором. Фракцию, вьжипающую до 200 С, используют как жидкое топливо , а фракции, выкипающие при температуре 200-370°, - в качестве товарных масел.

Высушенный шлам или пыль сухих газоочисток, или колошниковую пыль, или их смесь ленточньм транспортером подадот в загрузочный бункер двух- вального быстроходного смесител  (например, СМС-95) ипи лопастного двухвального смесител  (например, СЛ-32), и к отходам добавл ют обезвоженные маслоокалиносодержащие шлам или смесь шлама,..осадка после сепа- . рации, или центрифугировани  жидких обезвоженных маслоотходов и кубового остатка фракционной перегонки фугата или жидкие обезвоженные маслоотхо- да в соотношении 0,1-0,5:1 к массе цинксодержащих отходов, смесь тщательно перемешивают, до образовани  однородной массы, после чего ее перемещают во второй такого же типа смеситель , куда добавл ют отходы обжига доломита или отходы производства извести или карбида кальци  в соотношении 0,03-0,15:1 к массе цинксодержащих отходов и также тщательно перемешивают до получени  гомогенной .ыпучей массы. Смесь загружают во вращающуюс  цилиндрическую горизонтальную печь и обрабатывают противотоком продуктами сжигани  в циклонной печи природного газа или топлив- ной фракции перегонки ; идких обезво- | женных маслоотходов с коэффициентом расхода воздуха 0,,9 и температурой 1150-1450 С при разрежении в сие15

20

25

.16101

теме (во вращающейс  печи) 15-160 ГТа, которое создают отсосом из печи отход щих газов дымососом, и .соответствующей температуре отход щих продуктов обработки в пределах 450-700 с, которую поддерживают путем регулировани  расхода отходов и отход щих продуктов сжигани  топлива в топке. Газообразные продукты обработки смеси отходов, содержащие восстановители (оксид углерода и водород) и цинка (и др. цветных металлов) отвод т в дожигающее устройство, где кислородом воздуха окисл ют цинк. Образовавшийс  оксид цинка (возгоны ) улавливают в газоочистке.

11инк со держащий продукт используют в качестве исходного сьфь  дл  получени  цинка в цветной металлургии, а -окускованный железосодержащий продукт как исходное сырье - в доменном производстве или в качестве железо- флюса в конвертерном производстве стали.

П р и м е р. Подготовке к пере- рабртке по предлагаемому способу подвергают цинксодержащие отходы металлургического производства - шла- мы и пыли или их смеси доменного, конвертерного, мартеновского и электросталеплавильного (ЭСПП) производства , содержащие (в пересчете на твердую фазу), мае Л: цинк и общее железо, соответственно, 2-25 и 37-46 доменный шлам; 2-10 и 50-59 конвертерный шлам; 3,5-15 и 51-60 мартеновский шлам; 2-16 и 30-55 шлам ЭСПП; 2-25 и 39-46 пыль домен- нмх печей; 3-20 и 49-60 конв&ртер- на  пыль; 5-20 и 52-70 мартеновска  пьшь.

В качестве обезвоженных маслоока- иноеодержаишх отходов используют обезвоженный маслоокалиносодержащий шлам, содержащий 25-77 мас.% масел и 23-75 мас.% окалины, или жидкие обезвоженные маслоотходы, содержащие 92-95 мас.% масел и 5-8 мас.% окаины или смесь маслоокалиносодержа- щего шлама, осадка после сепарации или центрифугировани  жидких обезвоженных маслоотходов и кубового остатка фракционной перегонки фугата. Отходы обжига доломита представ ют собой мелкодисперсную пыль бежевого цвета. В-состав отходов вхо т следующие основные компоненты, ас.%; СаО 30-46; MgO 19-35; SiOg.

- (О

30

35

40

45

50

55

5

20

25

01

1,4-5,5; карбонаты кальци  и магни  12,0-28,0; сумма других окислов (,;, ,, , ) 1,2-5,5. - В состав отходов производства извести (пьшь после печей обжига известн ка ) вход т следующие компоненты ,мас.%: СаО 66,8-72,5; MgO 2,3-2,4; карботаны 8,1-22,8; SiO 0,3-4,9; О сумма других оксидов (Fe О,, , , ) 2-10,2.

Отходы производства карблда каль-. ци  состо т из карбидной пыли и карбидного ила. Качественный и количественный анализ показал, что отходы характеризуютс  следующим составом, мас.%; 1) карбидна  пыль СаС2 4,3- 60; СаО 40,1-44,3; MgO 5,8-8,5; SiO- до 8,7; , , 6,7; С до 12,5; Са(ОН)2. + Mg(OH)2 до 30; 2) карбидный ил Са(ОН)г (пушонка) до 95; Mg(OH)2.. 2-5; , MgO, СаО, СаСО, остальное.

Примеры приготовлени  смесей отходов и обработки их при соотношени х параметров в предлагаемых пределах приведены в табл. 1 (примеры 2-22). В табл. 2 представлены результаты определени  скорости восстановлени  цинка и отгонки его возгонов (средней по массе, мас.%/мин) и анализов гранулометрического состава (содержание фракций (Ф) более 10; 10-5; 5-0,5; 0,5-0 мм, %), основных физико-механических и металлургических свойств: прочность на раздавливание, кг/образец; обща  пористость (, %); газопроницаемость (перепад дапленн  восстановленного газа в слое ДР, %) сло ; степень металлизации () получаемого железосодержащего окускован- ного продукта (содержание, мас.%; 697-93,3; Гед,,67,3-91,7; Zn следы).

При изучении (примеры 2-22) физи- ко-меха}1ических и металлургических свойств получаемого из цинксодержащих отходов железосодержащего продукта установлено, что он обладает высокой прочностью на раздавливание и после испытаний п барабане при незначительной истираемости (выход фракции 0,5- 0 мм составл ет до 0,3%), высокой газопроницаемостью, оптимальной пористостью и высокой степенью метал- . лизации (96,6-98,3%). Содержание в продукте фракций 10 мм и 10-5 мм (преимухцественно 25-10 мм) составл ет 97,8-99,7%. Полученный продукт по фи30

35

40

5

0

5

111

. - Jf .

зико-механичесжим и металлургическим свойствам, химическому и гранулометрическому составам удовлетвор ет современным требовани м, предъ вл емым к товарному железосодержащему сь5рью, используемому в доменном и сталеплавильном производствах.

Указанные вьппе запредельные значени  признаков вызывают значитель- нов снижение скорости восстановлени  и возгонки цинка, степени обесцинко- вани  и ведут к невозможности получени  товарного железосодержащего продукта (примеры 23-50).

При использовании полученного товарного железосодержащего продукта в доменном производстве каждые 10% металлизации обеспечивают снижение koKca на 8-9% и прирост производи- тельности печи на 6-8%,

Реализаци  предлагаемого способа позвол ет интенсифицировать процессы восстановлени  и возгонки цинка, повысить степень обесцинковани  отходо и обеспечить возможность получени  товарного продукта, используемого в качестве сырь  в доменном и сталеплавильном производствах.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ переработки цинксодержа- щих отходов металлургического произ

   j

   0

   5

   0

   12 97

   водства, включающий смешивание отхо- .дов с углеродсодержащим восстановителем , противоточную обработку полученной смеси продуктами сжигани  газообразного или жидкого топлива, отгонку цинка и улавливание возгонов с получением оксида цинка, о т л и- ча ющийс  тем, что, с целью интенсификации процессов восстановлени  и возгонки цинка, экономии твердого топлива-восстановител , по- вьшени  степени обесцинковани  отходов и обеспечени  получени  товарного железосодержащего продукта, цинксодержащий шлам сгущают, обезвоживают и высушивают до содержани  влаги в нем 6-10 мас.%, к цинк- содержащим отходам добавл ют обезво- женные маслоокалиносодержащие отходы прокатного производства .и отходы обжига доломита или отходы производства извести или карбида кальци  в ко личествах соответственно 0,1-0,5 и 0,03-0,15 мае.ч. на 1 мае.ч. отходов, а обработку смеси продуктами сжигани  природного газа или топливной фракции перегонки жидких обезвоженных . маслоотходов прокатного производства с коэффициентом расхода воздуха 0,5-0,9 и температурой 1150-1 . ведут при разрежении в системе 15- 160 Па и температуре отход щих продуктов обработки 450-700°С.

   Таблица 1

   Подготовку цинксодер5кащих отходов к утилизации ведут по изве- 0,5 стному способу

   1.2

   45,0

   По способу-прототипу.

   15

   &

   in

   i

   Д .

   r-

   |;cs s

   I л tes01 IDcr

   (5 t- n,ч 

   о уnк

   S о 13 п} rt Сч (ij м tt w w ft

   1 в М

   §

   о

   s

   §

   Ое

   W Е&

   Щ

   л ю

   Е- л

   о ю

   о cti

   &

   о ю в  

   1

   « д

   g-s

   EH о

   U S

   tt се о о

   и

   л о

   и U С fH

     fd 1 CJ LO г

   W R & о .

   it

   Ш Ш m R P, о- H ff j W .

   |;csss::: ;s.s;s §s s «sgSKS I s - s ° s о ° s s s   °E-i

   о

   Ci2- ;;i ;i$21; ° °o vocof

   CSCNlCNJC fsJCMCSlCNCSlOJCNCNIrgtMr r r r CsicvItv

   СЛ tn чО in in OO С - ч- fO О CM О О tsl-O ir

   О t-i О Я К Ш

   а о

   «

   «

   S

   Ш

   л о,

   3 СЧ)- (J Ш Ш Ш

   i

   EH. « - in (1

   НО О О

   о «« и п

   о о о

   Oinmr inOvccr

   ;tN|, О -СЧОГ СО -О

   Г1«Р1 ЧЛ№ЧЙ,-

   0000000000 00 00000 0000

   VO tCTiinvOK-JOtMinvOr-.CO - 3-vC- - f icocor .- {XICVJ Ш1ЛШШ1П1П1П1П1П1П1П1П1Пи- 1ПШ1П-л

   &

   SS&o SSSgcg§5SSgS§§

   о о о о о о о о о о о о о о о о о сГ

   f Ш ON

   СЧОЮСТ 1ПП |- )f р-СО1ПСТ 1Л -

   а 00 г (

   С1 - ЧС

   ее о о о со

   Ш

   ч- - CS

   C3OcOCOr r-.r-CX)OOiX COr OOOOI r- r r OO )- J-4f J- }-«3- j- j.

   incMOOtn

   nc, ОО -ОпО -счОООг-ОсМОчooooooooooooooooooooo

   1610197

   16

   .„Я.. - ov 00 о S S S S: S: S S s: & sTs sf« s;Vs sT

   °„° « ,.«i;0;r.-;0 O, ,- O. o r O,

   « SSSSS SSS S S; S

   .«.. «.. C, r CO en «. n CO

   2:2i°-° iOooa.

   ... -. „«/ П,-. - MChcOfOvOCS-OO

   , о о сГо о аГо о 7Го

   - .-.-.-.-.o-...

   r (

   и л Ci « л

   г Г-. r r i- i r Г-- f- r r i r

   |;csss::: ;s.s;s §s s «sgSKS I s - s ° s о ° s s s   °

   Ci2- ;;i ;i$21; ° °o vocof

   CSCNlCNJC fsJCMCSlCNCSlOJCNCNIrgtMr r r r CsicvItvi

   СЛ tn чО in in OO С - ч- fO О CM О О tsl-O ir

   Oinmr

   ;tN|, О -СЧО

   Г1«Р1 ЧЛ№ЧЙ,

   0000000000 00 00000

   vOK-JOtMinvOr-.CO - 3-vC- - f icocor {XICVJ 1ЛШШ1П1П1П1П1П1П1П1П1Пи- 1ПШ1П-л

   SS&o SSSgcg§5SSgS§§ .

   о о о о о о о о о о о о о о о о о сГ

   f Ш ON

   СЧОЮСТ 1ПП |- )f р-СО1ПСТ 1Л -

   C3OcOCOr r-.r-CX)OOiX COr OOOOI r- r r OO )- J-4f J- }-«3- j- j.

   incMOOtn

   nc, ОО -ОпО -счОООг-ОсМОч