CC BY
47
В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ
2007 р.
Вып. № 17
УДК 669.046.54:58
Алешин A.A.1, Казачков Е.А.2, Остроушко A.B.3, Пустовалов Ю.П.,4 Чичкарев К.Е.5
Разработаны новые технические решения по конструктивным параметрам установок для разработки шлаковых отвалов, обеспечивающие снижение металлоемкости оборудования и повышение его производительности.
Разработана технология переработки металлургических шлаков фракций 10-2 и 2-0 мм на товарную продукцию методом сухой магнитной сепарации с использованием дискового сепаратора, обеспечивающего повышение степени извлечения из фракции 2-0 мм магнитной составляющей более чем на 15 % и использование минеральной составляющей в строительной индустрии.
В Украине накоплено в отвалах сталеплавильных шлаков с содержанием железа более 20% свыше 100 млн. т, а доменных с содержанием железа в пределах 5-7 % - около 300 млн. т. Задача утилизации шлаков в связи с возрастанием экологических и экономических проблем является достаточно актуальной. Анализ современного состояния в сфере переработки металлургических шлаков как вторичных материальных ресурсов в отечественном хозяйстве показал, что приобретение отдельными крупными предприятиями импортных технологий и установок [1,2] слишком дорого и не решает проблем, влияющих на развитие отечественной экономики и занятости населения в промышленности.
В то же время, в публикациях последних лет и патентных материалах приводятся результаты разработок отечественных металлургов, отражающие перспективность направления совершенствования ряда технологий и оборудования [3,4]. При этом возникает возможность успешного использования шлаков при незначительных затратах на их подготовку не только в металлургической промышленности, но и как сырье для производства строительных материалов.
Установлено также, что при разработке шлаковых отвалов наиболее важной задачей является максимальное извлечение из них металлической составляющей. Степень извлечения скрапа и чистота минеральной составляющей зависят от типа, характеристик перерабатывающего оборудования и технологической схемы переработки.
С учетом экономических соображений, для снижения затрат на изготовление, сроков подготовки к эксплуатации, а также металлоемкости оборудования целесообразно использовать существующее стандартное оборудование с наилучшими характеристиками и усовершенствовать его конструктивные параметры и технологические режимы работы.
Целью данной работы является исследование и разработка рациональных конструктивных параметров оборудования и технологических параметров переработки мелкой фракции металлургических шлаков с использованием дискового сепаратора, обеспечивающих снижение металлоемкости оборудования, повышение степени извлечения металлической составляющей и получения чистого минерального остатка.
1 Департамент техногенных ресурсов УкрАПчермет
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ШЛАКОВ
2l
ПГТУ, д-р техн. наук, проф. ПГТУ. канд. техн. наук, доцент 'ООО "КАМИТ" ПГТУ, студент
з-
4,
Известны разные технологические схемы установок по переработке металлургических шлаков, которые предусматривают, наряду с получением шлаковой продукции, магнитную сепарацию железосодержащих материалов с помощью электромагнитных устройств разных типов [3-7].
Одной из них является установка для переработки отвальных шлаков, которая содержит приемный бункер с решеткой, питатель, транспортер, железоотделитель, накопитель конечных продуктов. Она отличается тем, что оборудована регуляторами скорости транспортерных лент, грохотом с подситами для крепления прорезиненных сит, отдельными транспортерами для железосодержащих и немагнитных продуктов. При этом ее решетка выполнена двухскатной с возможностью изменения угла наклона и соединенная с подъемным устройством, а накопители конечных продуктов выполнены в виде раздельных закромов [5]. Такая схема извлечения из шлаков железосодержащих материалов не предусматривает их обработку с целью очистки от минеральной шлаковой составляющей. Это снижает эффективность использования продукта при выплавке чугуна или стали из-за присутствия в зашлакованой минеральной части нежелательных примесей серы и фосфора.
В последние годы создан ряд механизированных комплексов для переработки отвальных сталеплавильных шлаков, которые позволяют повысить степень извлечения железа. К ним относится комплекс для переработки отвальных сталеплавильных шлаков [6], содержащий основную и дополнительную технологические поточные линии. Основная технологическая линия состоит из вибролотка под исходный продукт с системой предшествующего увлажнения шлака, установленной в технологической последовательности галтовочного барабана с основной просеивающей решеткой общего транспортного конвейера под продукт основной решетки галтовочного барабана, грохота, конвейеров под надрешетный и подрешетный продукты грохота, ленточные железоотделители под надрешетний и подрешетний продукты грохота, транспортные средства и приемочные бункера под магнитный и отвальний продукты.
Дополнительная технологическая линия состоит из вибролотка под исходный продукт с системой предшествующего увлажнения шлака, двухярусного грохота, с просеивающей и транспортной поверхностями, и перегрузочного конвейера. При этом в галтовочном барабане напротив основной просеивающей решетки, выполнены дополнительные просеивающие решетки.
Основная поточная технологическая линия содержит также систему конвейеров, вход которой размещен под дополнительной просеивающей решеткой галтовочного барабана, и ее выход, размещен над общим транспортным конвейером основной технологической поточной линии, а выход транспортной поверхности двухярусного грохота размещен над перегрузочным конвейером технологически связанным с общим транспортным конвейером. В ленточном железоотделителе под надрешетный продукт грохота используют электромагнит круглой формы, в ленточном железоотделителе под поддрешетный продукт грохота используют электромагнит прямоугольной формы, а размеры ячейки дополнительной просеивающей решетки в галтовочном барабане взяты в соотношении 1:2. Однако, разработанный комплекс также не решает проблему переработки минерального остатка в товарную продукцию.
Еще одна предлагаемая поточная линия для подготовки и подачи металлургического сырья содержит размещенные по ходу технологического процесса конвейеры с разгрузочными устройствами, бункера и течки. С целью эффективного использования отходов металлургического производства она выполнена в виде двух соединенных линий, одна из которых - линия для подготовки первичной смеси из шлаков, а другая, снабженная устройствами для подготовки первичной смеси из гран-шлаков. Разгрузочные устройства обоих линий соединены общим сборочным конвейером, снабженным смесителем готового сырья, размещенным у конца конвейера [7].
Недостатком этой установки является относительно невысокая ее производительность. Это обусловлено тем, что неподготовленный скрап металла подается в барабан периодически, по мере того как была отобрана и накоплена его очередная партия на специальных участках по переработке ковшовых остатков, оборудованных эстакадой и магнитно-грейферными кранами, или же на отдельно расположенных дробильно-сортировочных установках. Кроме того, ограничивающими производительность факторами являются принятые конструктивные
особенности известного барабана, в котором лопасти расположены параллельно его продольной оси. Это не содействует дополнительному перемещению обрабатываемого материала внутри его пространства. Недостатком также является наличие многочисленных вспомогательных операций, связанных с определенными требованиями по предшествующему извлечению из перерабатваемой массы зашлакованного скрапа-металла фракции порядка 80-300 мм, выработанной с помощью магнитных шайб. Далее необходимо его складирование, отгрузка на автотранспорт, обратная доставка и загрузка в барабан. При этом нередко бывает, что металлические включения находятся внутри кусков шлака, которые не поддаются намагничиванию шайбой. Последнее приводит к их безвозвратным потерям. Во избежание этого, иногда, мелкие куски шлака направляют на дополнительное дробление с применением установок разных типов. К недостаткам также можно отнести разобщенность технологических операций по извлечению из шлака металла и его очистке от минеральной части, образовавшейся на отдельных агрегатах.
Для оптимизации технологического процесса, минимизации энергозатрат, а также материалоемкости - нерационально скрап-металл получать на одной установке, а потом обрабатывать его на другой. Это вызывает дополнительные затраты. Кроме дополнительных строительно-монтажных коммуникаций и отдельно расположенных установок, требуются также дополнительные площади для их размещения. В этом случае затрудняются работы по осуществлению природоохранных мероприятий, связанных с локализацией и устранением выделения пыли на разных участках оборудования.
Необходимость иметь в наличии вышеперечисленное технологическое оборудование с указанными конструктивными особенностями обусловлена тем, что расширение функциональных возможностей установки предполагает соединение двух раздельных технологических операций по измельчению кусков шлака с одновременным извлечением из них и последующей очисткой зашлакованного скрапа-металла, осуществляемых на разных агрегатах. При этом функциональным назначением колосниковой решетки является предшествующее разделение шлаковой массы с вкраплениями металла на две рабочих фракции: 0-80 мм (подрешетный материал) и 80-300 мм (надрешетный материал).
Цилиндрический грохот, закрепленный на разгрузочной стороне лопастного барабана, также служит для отделения очищенного в барабане скрапа-металла от минеральной части (подрешетный материал).
Ленточный транспортер, расположенный над колосниковой решеткой и цилиндрическим грохотом, обеспечивает перемещение подаваемого на него надрешетного материала с металлическими корольками и железоотделителя для их отмагничивания со следующей подачей Вего материала на инерционный грохот. Последний предназначен для деления шлакового массива на фракции.
В работе [4] показано, что эффективность переработки сталеплавильных шлаков недостаточно высока вследствие низкой селективности его разделения при крупности менее 10 мм, количество которых достигает 34-38 %.
Процесс сухой магнитной сепарации шлаков мелких классов крупности осложняется высокой их влажностью, зависящей от погодных условий. Поэтому для повышения эффективности переработки шлаков были проведены исследования известных способов их сухой магнитной сепарации при различных режимах работы. Результаты исследования показали, что разделение мелкого материала целесообразнее производить на магнитных сепараторах с нижней подачей питания, когда железосодержащие частицы вытягиваются из слоя перемещающегося материала. При этом было установлено, что важнейшими показателями, определяющим полноту извлечения магнитных частиц из перемещающегося потока материала, являются длина активной зоны, глубина зоны извлечения и напряженность магнитного поля. Показано, что уменьшение крупности шлаков с 10-0 до 2-0 мм позволяет получать при одинаковой глубине зоны извлечения (15, 20 и 25 мм) более качественные магнитные продукты. В результате обработки и анализа экспериментальных данных был разработан новый способ обогащения мелких классов крупности, обеспечивающий более высокую селективность разделения и меньшую зависимость от влажности [4].
Чтобы повысить качество магнитной составляющей, зависящей от схемы обогащения и влияющей на полноту отделения магнитных частиц от немагнитных, и получить продукт с
высоким содержанием железа, разработан способ сухой магнитной сепарации мелких материалов с использованием дискового сепаратора и рационального режима. Экспериментальные опробования свидетельствуют о высокой избирательности деления частиц с использованием предлагаемого способа сухой магнитной сепарации.
Выполнены лабораторные испытания по этой технологии на мелких материалах фракций 10-2 и 2-0 мм, которые получаются в процессе переработки металлургических шлаков на товарную продукцию. Анализ результатов исследования показал, что усовершенствование конструкции дискового сепаратора и технологической схемы переработки обеспечивает повышение степени извлечения магнитной составляющей сталеплавильного шлака, измельченного до фракции 2-0 мм, в сравнении с известными более чем на 15 %.
Выводы
1. При разработке шлаковых отвалов наиболее важным аспектом является максимальное извлечение из них металлической составляющей. Степень извлечения скрапа и чистота минеральной составляющей зависят от совершенства конструкции перерабатывающего оборудования и технологической схемы переработки.
2. Приобретение импортных технологий и установок для утилизации шлаков металлургического производства обходится слишком дорого и не решает проблем эффективного использования шлаков как вторичных материальных ресурсов.
3. Предложена новая схема переработки металлургических шлаков мелких фракций, обеспечивающая повышение степени извлечения из фракции 2-0 мм магнитной составляющей более чем на 15 % и использование минеральной составляющей в строительной индустрии.
Перечень ссылок
1. Тарабрина Л.А Переработка сталеплавильных шлаков в ОАО "М М К" / Л.А. Тарабрпна, Т.А. Курган, Н.С. Игнатьева // Металлург,- 2000,- №9,- С. 26- 27.
2. Заявление об экологических последствиях сооружения установки сепарации шлака на территории ОАО "" М ариуп о л ь ск и й металлургический комбинат им. Ильича" // http // ilyichevets .com.ua/?p=news&news_id=5 566
3. Переработка и использование металлургических шлаков // http // www.sibpatent.ru/default.asp?khid=16759&code=530191&sort=2
4. Повышение эффективности переработки мелких классов крупности сталеплавильных шлаков // http // www.sibpatent.m/default.asp?xhid=53216&code=533115&sort=3
5. Пат. 15114 Украша, МПК 6 В03В 9/04 Установка для переробки вщвальних шлашв.
6. Пат. 15133 Украша, МПК 6 В03В 9/04 Комплекс для переробки вщвальних сталеплавильних шлаюв.
7. A.c. 943507 СССР, МПК 6 F27B 21/00 Установка по обогащению и сортировке железосодержащего материала.
Рецензент: С.Л.Макуров д-р техн. наук, проф., ПГТУ
Статья поступила 26.02. 2007
