Способ обработки замасленного скрапа

,И.,рера- Иетал СР1984. нта исяют однако ой сте" ых ве- тмосфеРУ.Наи":олееэффекту к испособ предзамасленноггрев последразным тепло близким по дос едлагаемаму яв арительной обрскрапа, при к его осуществля носителем, а в водят активный этому способу агента использ игаемому яетсяботкитором на- т газооб- контакт м реа ген Соглас активного(71) Воронежский механический завод(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЗАМАСЛЕННОГОСКРАПА(57) Изобретение относится к металлургии, а именно к очистке замасленИзобретение относится к металлур"гии, а именно кочистке термообработкой замасленного скрапа,Известен способ предварительнойобработки замасленного скрапа при600-950 С,газообразным теплоносистел ем.Однако при данном способе в атмосферу выбрасываются значительные.,количества вредных веществ.Известен также способ предварительной обработки замасленного скрапа, при котором нагрев скрапа осуществляют в присутствии химически активного реагента газообразным тепло-,носителем. ного скрапа путем термообработки.Цель изобретения - снижение вредных выбросов в атмосферу, удельныхзатрат энергии и себестоимости полу"чаемого продукта. Предложено активный реагент вводить в скрап передподачей в печь, нагрев вести до570-760 С, при этом в качестве активного реагента используют оксидные материалы,. включающие элементыобрабатываемого скрапа, в количестве, равном 5-31 кг оксида металлав материала на 1 кг масла в скрапе.Оксидные материалы снижают на порядок .содержание углеводородов и угарного газа при темрообработке, а засчет использования в качестве активных реагентов отходов производстваснижается в 2 раза себестоимость получаемых продуктов. 6 табл. В качестве активного реаг ользуют воду, которой увлаж крап и камеру термообработк то не позволяет в значитель ени снизить содержание вред еств в продуктах выброса в1708894в частности оборотную, от очистки широком интервале температур по типудымовых газов, которую подают на на- полного окисления углеводородов сгретый до 150-450 фС скрап. Вода при образованием воды и углекисЛого газаэтом кипит с образованием микровзры- или неполного окисления углеводоро 5вов, образующих мгновенное повышение дов с появлением в газовой фазе водо-,давления в камере, что небезопасно рода и окиси углерода, причем в равнои нарушает стабильность технолагиче- весных условиях соотношения водородаского процесса. При этом вода участ- и воды и угарного газа и углекисловует в реакции окисления органических 1 О го газа соответствуют рановеснымвключений, образующихся в результатесодержаниям этих компонентов прикаталитического разложения масел,.восстановлении оксидов водородом илиОднако в этом случае также неве- . угарным газом,лика степень снижения содержания Способ осуществляют следующим обвредных веществ в продуктах выброса 15 разомв атмосферу. Замасленный скрап (стружка, выКроме того, в таком технологиче- сечка, обрезки листов, дробь, мелкиеском процессе усложняется контроль, кусковые: металлолом и металлоотчто требует ввода соответствующей ходы) смешивают с оксидными материавтоматики, так как необходимо сле злами, включающими элементы обрабадить за содержанием воды в скрапе, тываемого скрапа окалина, конценткоторое опредег яется Функциональным РатРуда, шламы, пыль от газоочист 1 оотношением, что обуславливает ки, сварочный шлак) в пределах 5 загрязнение конечного продукта ас кг химически активного металла вфальтенами, Низки также его экономи материале на 1 кг масла в скрапе.ческие показатели из-за утраты выде- При этом в качестве химически активляющегося при возгорании масла тепла, ных оксидов металлов используют окЦель изобретения - снижение вред- сиды железа, никеля, меди и т.д.ных выбросов в атмосферу, удельных Смесь загружают в печь .предварительзатрат энергии и себестоимости полу- З 0 ной обработки или в бадью, нагреваютчаемого продукта обработки, до 570-760 С и выдерживают при этойСпособ заключается в том, что ак- температуре 0,1-2 ч до прекращениятивный реагент вводят в скрап перед выделения паров воды из смеси, Полуподачей его в печь, нагрев ведут до ценный спек загружают в сталеплавиль 570-760 фС и выдерживают до прекраще- ный агрегат, где из него по соответ 35ния выделения паров воды, при этом в ствующим технологическим инструкциямкачестве активного реагента исполь- получают сталь или другой сплавзуют оксидные материалы, включающие цветных металлов.элементы обрабатываемого скрапа в П р и м е р 1. Скрап углеродистыхколичестве, равном 5-31 кг химически сталей имеет замасленность й. Иасактивного оксида металла в материа" ло имеет следующий химический составле на 1 кг масла в скрапе, Все это 4: углерод 84,5, водород 12,6, Припозволяет снизить вредные выбросы в температуре 150-950 С, возможныатмосферу, удел ьные затраты энергии реакции восстановления оксидов жеи себестоимость получаемого продук леза водородом и угарным газом,та обработки. образующихся при конверсии угле-Способ основан на том, что восста- водородов масла за счет реакций сновление оксидных материалов, вклю- водяным паром и двуокисью углеродачающих элементы обрабатываемого скра- при каталитическом воздействии на конпа, углеводородами масла проходит в версию металлической фазы:501, ЗГеО + На =- 2 Ге Оц + Н) -12890 Дж2. Ге О + Н и ЗГеО + НО + 77540 Дж3ГеО + Н .: Ре + НО + 24790 Дж1/4 ГезО + Н. 3/4 Ге + НО + 3970 Дж5. ЗГеО + СО -2 ГеО с + СО - 53740 Дж,6. ГеО + СОЗГеО + СОд + 36680 Дж7ГеО + СОГе + СОа 16060 Дж8, /4 ГезОс + СОГе + СО - 2870 Дж1 дК = 1 д -- 2 Рсо Рсо 1 аК =- 0 155 54 Рв Т ) В присутствии металлического железа скрапа ждет конкурирующая реакция, которая ограничивает развитие реакций 5-8, а именно:В табл.1 показано влияние температуры на константу равновесия реакций 1-4.В табл.2 показано влияние температуры на константу равновесия реакций 5-9 (отношение Рсо/Рсо от температур для реакций 5-8 и Рсо /Р для реакции 9). Как видно из приведенного расчета реакции 1 и 5 полностью смещены вправо в присутствии водорода и угарного газа, образованных при конверсии масла, т,е. оксиды трехвалентного железа на 11 восстанавливаются в присутствии масла без труда в темпера-, турном интервале 150-950 С, в котором можно проводить предварительную обработку замасленного скрапа для удаления масла из скрапа, Однако, как видно иэ табл.2, развитию реакций 5-8 может препятствовать реакция 9 графитизации, которая может получить существенное развитие в присутствии большого избытка металлического железа скрапа при низ-.ких температурах. 25 Поэтому на окисление водорода и.40 кг масла необходимойзрасходова 1следующее количество РеОзф480: 2 = Х: 5)04)480 5 0430 Х = "-.- = 1209 6 кг2)что составляет 30,24 кг РеО нэ 1 кмасла в скрапе.В табл.3 показано влияние расхода оксидов на 1 кг масляных вклю"чений в скрапе на равновесные кон-,центрации водорода в выбрасываемойгазовой фазе водяной пар + водород,при 60 С.40 .Как видно из данных табл.3, прирасходе оксидов железа (ГеО) в количестве более 30,24 кг на 1 кг масляных включений в скрапе можно снизить концентрацию водорода в газовой фазе до 0,0002 мас.1.П р и м е р 2. Скрап никеля имеет замасленность 17. Иасло имеет химический состав по примеру 1.При 150-950)С преимущественно воз можна реакция восстановления оксидов никеля водородом масла: 1 О. М 1.0 + Н Ид + НО) 828 18 Крр.= + 1,39.В табл,.4 показано влияние температуры на константу равновесия реакции 10,1798894 10 74: 2 = Х: 0,126,Реакция полностью смещена в пра" вую сторону до образования металлического никеля, концентрация водорода в газовой Фазе - следы, т.е. менее 0,09 мас., Углерод высаживается на поверхности свежевосстановленного. никеля в виде сажистого углерода. Рас ход оксидов никеля при этом составляет: 74 "0 126Х = =47 кг21 на 1 кг масляных вклюцений в скрапе,Выделение тепла при восстанов"лении оксидов, происходящее в соответствии с экзотермическими реакциями 1,5,7,8,10, позволяет снижатьудельный расход энергии на процесспредварительной подготовки замасленного скрапа, улучшает экономическиепоказатели процесса и, кроме того,снижает себестоимость получаемогопродукта обработки, так как восстановленные металлицеские компонентыиспользуются впоследствии при последующей выплавке в качестве легирующих,П р и м е р 3, Скрап группы Б 52(ГОСТ 2787-75) следующего химического состава,1: медь 0,2; хром 0,4никель 0,3; молибден 0,03, ванадий 0",железо и примеси остальное, в коли"честве 0,5 кг, имеющие среднюю замасленность 1 Ф, смешивают с обезвоженным шламом от производства оФсетных пластин следующего химического состава,Ф: медь б, никель 13 бхром 3,35, железо, кислород и примеси остальное, в количестве 0,096 кги с обезвоженным шламом от производ-.ства шариков для подшипников следующего химического состава,: медь0,1, хром 2,1; никель 0,09", молибден0,01; ванадий 0; железо, кислород ипримеси остальное, в количестве0,214 кг. При этом расход оксидныхматериалов, включающих элементыобрабатываемого скрапа, составляет31 кг химически активных оксидов на1 кг масла в скрапе,Полученную смесь подают в лабораторную установку колпакового типа, где в качестве теплоносителя используют шихтовый слиток, нагрева" емый индуктивными токами, нагревают до заданной температуры и выдерживают.В табл,5 дано сравнение выбросов вредных веществ по известному и предлагаемому способам при обработке замасленного скрапа группы Б 52 (ГОСТ 2787-75) и Б 53 (ГОСТ 2787-75)Как видно из табл.5, в температурном интервале 450-950 С выбросывредных веществ по предлагаемому способу меньше, цем по известному. Оп"тимальный температурный режим предварительной обработки замасленного скрапа находится в интервале 570-760 фС.Кроме того, по предлагаемому способу вместо 1 кг получено 1,2 кгметаллошихты группы Б 52, металлургическая ценность которой выше шихты, полученной по известному способу.Приэтом в качестве активных реагентовиспользуют отвальные или нестандартные шламы.П р и м е р 4, В производстве 30шихтовых слитков группы Б 4 (ГОСТ2787-75)содержащих 2,7-5,0/ ни,келя, остальное - железо и примеси,расходы на сырье (скрап) составляют82,283 от себестоимости продукции.Использование предлагаемого способа позволяет повысить экономические показатели процесса произвоЛства шихтовых слитков группы Б 4 засчет снижения себестоимости получаемого продукта.Для проведения полупромышленныхисследований использована стружка Г 2группы Б 4 следующего химическогосостава,: никель 4,1; железо и примеси остальное. В кацестве химическиактивного реагента использована окалина группы Б 4 следующего химического состава, 3: никель 2,5; железо и примеси остальное, которая сдается на предприятия Вторчермет как О доменный присад. Иасляные включения(масло) в скрапе составляют 3 Ж. Стружку в колицестве 881 кг смешивают набегунах с окалиной в количестве264 кг. Расход окалины накг мас ляных включений составляет 9,99 кг.Смешивание продолжают 0,5 ч. Послесмешивания смесь подают в устройствоколпакового типа, где в качестве теп170889410Таким образом, использованиепредлагаемого способа позволяет снизить вредные выбросы в окружающую;5среду, удельные затраты энергйи исебестоимость получаемого продуктаобработки. Таблица 1 Температура, С 4 НаО М Е Нае Не 5 НО Ц К 4 . РНЭ/Р 1 е 9,110 1,О О 7,4,10 7,6 104 5,8 04 4 8 1114 4,3 о 4 3,6 1) 1,6 1 о-1,О.102,310 5 о 450 560 57 о 665 760, 8 га 950 г,5.1 о ф 3,5 1 о4,6 1 о" 5,3 о ,о 1 о 2,5 "1 о-6,9 101,62,66,о Таблица 2 Ра /Р Кт= Рд /РКВ Р /Р К; Р /Р К= РСОРсО Температура 0 ,г 9,98 1 О 1.5. о3,9 1 о 8,2 1 Оа 2,610 9,4 10 8,310 8,110 450 3,4. 95 лоносителя используют шихтовые слитки от предыдущей плавки. При 670570 С смесь выдерживают 1,0 ч допрекращения выделения паров воды,после чего смесь направляют в электродуговую печь на выплавку шихтовыхслитков группы Б 11,В табл.6 приведена стоимость сырья на производство 1 т шихтовыхслитков группы Б 4 по известному, ипредлагаемому способам,Как видно из табл,6, снижение стоимости сырья составляет 8,63 руб.на 1 т шихтовых слитков группы Ы.Реальный скрап представляет собойсплавы различных материалов напримерна основе железа, никеля, меди, ко"бальта и т,д. Для сплавов металловсемейства железа расход оксиднйхматериалов, включающих элементы обрабатываемого скрапа, составляет 531 кг химически активных оксидов металлов на 1 кг масла в скрапе. формула изобретения 10 Способ обработки замасленногоскрапа, включающий загрузку скрапав печь, нагрев, ввод активного реагента, выдержку в печи, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью 15 снижения вредных выбросов в атмосферу, удельных затрат энергии и себе"стоимости получаемого продукта, активный реагент вводят в скрап передподачей в печь, нагрев ведут до 20 570-760 С, при этом в качестве активного реагента используют окисленные элементы обрабатываемого скрапав количестве, равном -3 1 кг на 1 кгмасла в скрапе.251708894 Таблица 3 ив вю ее е юатю е е т ю ею еетаити Формула расходуемогооксида Расход оксида на 1 кг масляных включений,кг Концентрация водорода в выбрасываемой газовой ФазеН,2 О+ К,а,4 Степень восста"новления водородЬм масла оксида РеО 9, %в ее иттивитюв аюе в т т т Около 100 Около 10033 ЗЗ 33 32 26 21 11 Менее 11 Таблица 4 НеО пг Темпе"ратура, Концентрацияводорода ввыбрасываемойгазовой ФазеН,з+ И О, приизбытке оксиданикеля, масА Таблича еаееаг тте ае аю е е вююе е аюае аю е ег Известный способф Температу"ра С Предлагаемый способ Содержание вредных веществ мас,Ф Содержание вредных веществ, мас.а Время допрекращения вы.деленияпаровводы, с ю ее е еею ее Углевоа Угарный Всего дороды газ Угарный газ Углево- дороды Всегое е ю аа 6,3 юО, О, Менее 0 Менее 0 В качестве активного реагента используют воду, подаваеиую равномерно влабораторную установку колпакового типа, расход воды -кг на 1 кгмасла в скрапе, время - 1730 с. РеО РеО Ре В 0, ГеО,ь Рез 04,ГеО Ре.,О, , РеЯ)Ре О Ре О 450 560 570 665 760 770 820 950 150 450 560 570 665 760 820 950 1,00 1,43 3,00 5,00 9,00 10,00 16,00 19,00 30,24 32,00 е ии юю2,210 В3,4 1022,4 1022,3 101,9 10216,10 г1,4 1 О1,г 1 О Более 1945 19,45 16, 77 13,35 6,49 6,18 4,33 3,09 0,0002 0,00020,005 0,03 0,05 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 Менее 01Менее О, Менее О, Менее 0,1 Менее 0,10,1 0 9 3,Менее Менее Менее Менее МенееО, Менее Менее 1,1 1680 0,5 720 04 600 0,3 420 0,2 368365 1,0 360 3,2 30014 1708894 Т а б л и ц а бй Предлагаемый способ Известный способ Сыр ье Расход, т Расход, т Стоимост ьрубщкоп 87 щ 10 9 гщ 84,9 1,0661,066 Итого: 92 щ 84,9 1,145 84 щ 20,6щ щщ ищщщщщщщщ щщщщщщщщ щщ щщ щщщ щи щщщщщщ щщМасляных включений в стружке Р 2 33. При расчете введена поправка намасляные включения.Ъ,. .; . Составитель Т.Морозова Техред П.Олийнык Корректор ЛЛилипенкоРедактор М.Петрова.Заказ 405 Тираж Подписное 3 КИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 Стружка Ю 2Окалина Цена Стоирубщкоп мость,рубщкоп 0,881 0,264 Ценарубщкоп 87 щ 10 28 щ 30 76-73,5 7 щ 47,1