Установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства

Использование: переработка побочных продуктов металлургической промышленности, а именно переработка отвальных металлургических шлаков, в частности мартеновских и конвертерных шлаков сталеплавильного производства, для извлечения из них металлов. Сущность полезной модели: установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, включает устройство для загрузки шлака, и, по крайней мере, два последовательно установленных в технологическую линию агрегата, каждый из которых содержит устройство дробления, устройство для классификации частиц по фракциям и устройство для транспортировки, при этом устройства для транспортировки снабжены магнитными сепараторами для отбора ферромагнитных частиц из транспортируемого сырья, а устройства для классификации частиц по фракциям выполнены с ячейками, величина которых уменьшается в каждом последующем агрегате. Новым является то, в качестве устройства дробления агрегаты содержат валковые дробилки с гладкими валками, при этом зазор между валками в валковых дробилках каждого последующего агрегата уменьшается, а величина ячеек устройства для классификации частиц по фракциям превышает величину зазора между валками валковой дробилки соответствующего агрегата. Новым также является то, что валки в валковых дробилках установлены с возможностью обеспечения разной скорости вращения. Новым также является то, что в качестве магнитных сепараторов используют подвесные сепараторы с

регулируемой величиной магнитного поля. Технический результат: обеспечение необходимой и достаточной эффективности дробления шлака, что позволяет повысить степень извлечения металлов из отвальных металлургических шлаков с одновременным обеспечением высокого качества извлекаемого металла.

Полезная модель относится к области переработки побочных продуктов металлургической промышленности, а именно к установкам для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности мартеновских и конвертерных шлаков сталеплавильного производства, для извлечения из них металлов.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является установка для переработки отвальных металлургических шлаков (см. п. Украины на полезную модель №1756, з. 2003010213 от 08.01.2003 г., М. Кл.⁷ В 02 С 15/00, опубл. 15.04.2003 г., св. РФ на полезную модель №38301, з. 2004103959 от 16.02.2004, конвенционный приоритет Украины по з. №2003010213 от 08.01.2003 г., М. Кл.⁷ В 02 С 15/00, В 03 В 9/04, С 04 СВ 18/04, опубл. 10.06.2004 г.), включающая устройство для загрузки шлака, и, по крайней мере, два последовательно установленных в технологическую линию агрегата, каждый из которых содержит устройство дробления, устройство для классификации частиц по фракциям и устройство для транспортировки, при этом устройства для транспортировки снабжены магнитными сепараторами для отбора ферромагнитных частиц из транспортируемого сырья, а устройства для классификации частиц по фракциям выполнены с ячейками, величина которых уменьшается в каждом последующем агрегате.

В известной установке в качестве устройств для дробления используют роторные дробилки. Отбор магнитной фракции из крупнокускового шлака осуществляется перед дроблением с помощью магнитных шайб, а после дробления и классификации - с помощью магнитных сепараторов.

Известная установка не обеспечивает достаточную эффективность дробления шлака, что обуславливает недостаточно высокую степень извлечения металлов из отвальных металлургических шлаков, а также ухудшает качество шлака при использовании его в производстве строительных материалов и качество отбираемого металла.

Это объясняется следующим.

При дроблении шлака в роторных дробилках образуются частицы шлака различной формы и различных фракций с вкраплениями в них металла. При классификации полученных после дробления частиц с помощью устройства для классификации происходит лишь разделение их по фракциям. Металлическая фаза из шлака выделяется с помощью магнитных сепараторов. При этом вместе с крупными ферромагнитными частицами металла удаляется и находящийся на них шлак, что приводит к загрязнению металла шлаковыми компонентами. Большое количество мелких металлических включений остается в шлаковых зернах, не вскрытых при дроблении в роторных дробилках. Такие шлаковые агломераты не обладают магнитными свойствами, что приводит к потерям металла со шлаком и обуславливает низкую степень извлечения металла из шлака. Потери металла со шлаком составляют от 10 до 20%. При отборе мелких фракций металла из шлака с помощью магнитного сепаратора вместе с металлом примагничивается и шлак, что ухудшает качество отбираемого металла. Кроме того, в условиях повышенной влажности возможно спрессовывание пыли и извести, что также приводит к загрязнению отбираемого металла и ухудшает его качество.

Таким образом, при переработке отвального металлургического шлака на известной установке получают металлическую фазу, загрязненную шлаковой составляющей, и шлак, рассеянный по фракциям, но загрязненный металлическими включениями, что ухудшает его качество при использовании в строительстве и приводит к потерям металла со шлаком.

В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования установки для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, в которой путем использования новых конструктивных элементов и новых связей между конструктивными элементами обеспечивается необходимая и достаточная эффективность дробления шлака, что позволяет повысить степень извлечения металлов из отвальных металлургических шлаков с одновременным обеспечением высокого качества извлекаемого металла.

Поставленная задача решается тем, что в установке для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, включающей устройство для загрузки шлака, и, по крайней мере, два последовательно установленных в технологическую линию агрегата, каждый из которых содержит устройство дробления, устройство для классификации частиц по фракциям и устройство для транспортировки, при этом устройства для транспортировки снабжены магнитными сепараторами для отбора ферромагнитных частиц из транспортируемого сырья, а устройства для классификации частиц по фракциям выполнены с ячейками, величина которых уменьшается в каждом последующем агрегате, новым, согласно заявляемому техническому решению, является то, что в качестве устройства дробления агрегаты содержат валковые дробилки с гладкими валками, при этом зазор между валками в валковых дробилках каждого последующего агрегата уменьшается, а величина ячеек устройства для классификации частиц по фракциям превышает величину зазора между валками валковой дробилки соответствующего агрегата.

Новым также является то, что валки в валковых дробилках установлены с возможностью обеспечения разной скорости вращения.

Новым также является то, что в качестве магнитных сепараторов используют подвесные сепараторы с регулируемой величиной магнитного поля.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Использование в каждом из последовательно установленных в технологическую линию агрегатов в качестве устройства дробления шлака валковых дробилок с гладкими валками, зазор между которыми в валковой дробилке каждого последующего агрегата уменьшается, а величина ячеек устройства для классификации частиц по фракциям превышает величину зазора между валками валковой дробилки соответствующего агрегата в совокупности с известными признаками заявляемой установки обеспечивает необходимую и достаточную эффективность дробления шлака, что позволяет повысить степень извлечения металлов из отвальных металлургических шлаков с одновременным обеспечением высокого качества извлекаемого металла.

Отвальный металлургический шлак, в частности шлак сталеплавильного производства, имеет высокую хрупкость. При его дроблении путем прокатки в валковых дробилках за счет большого усилия, создаваемого валками, частицы шлака легко разрушаются. Металл, содержащийся в шлаке, за счет своих пластичных свойств прокатывается между валками валковой дробилки с образованием пластинок, что способствует улучшению его отделения от шлака и повышению степени извлечения металла из шлака. В валковых дробилках обычно один или оба валка установлены подпружинено и с возможностью колебания в горизонтальной плоскости. За счет этого при попадании крупных фракций металла, размеры которых превышают установленный зазор между валками, после возможной деформации металла по толщине, которая в валковых дробилках достигает 15-20 мм, валки расходятся и пропускают крупную фракцию.

При последующей классификации дробленого шлака в устройстве для классификации, величина ячеек которого превышает величину зазора

между валками валковой дробилки, пластинки металла, размеры которых превышают величину ячеек, остаются на сетке, а шлак просеивается сквозь сетку устройства для классификации и уходит в подрешеточный продукт. Этим обеспечивается возможность отбора из шлака исключительно металлической фазы, не загрязненной частицами шлака, что повышает качество извлекаемого металла. В валковой дробилке первого агрегата зазор между валками устанавливают наибольшим, в результате чего при классификации отбирают самые крупные частицы металла, прокатанные в пластинки. Шлак, отделенный от крупных металлических пластинок в устройстве для классификации по фракциям первого агрегата, содержит еще некоторое количество металлических включений и мелких частиц металла. Такой шлак подают на устройство для транспортировки, над которым установлен магнитный сепаратор для отбора магнитного шлака, содержащего металлические включения, мелкие пластинки металла и ферромагнитные частицы оксидов железа, от немагнитного шлака. Немагнитный шлак направляют для использования в дорожном строительстве в качестве щебня. Магнитный шлак снова подают в валковую дробилку, зазор между валками которой устанавливают меньшим по сравнению с валковой дробилкой первого агрегата. В валковой дробилке второго агрегата происходит разрушение шлаковых зерен со вскрытием металлических включений, содержащихся в шлаке, которые прокатываются в пластинки. Это обеспечивает повышение степени извлечения металла из отвального шлака и улучшает процесс классификации. При классификации по фракциям в устройстве для классификации второго агрегата, сетки которого имеют ячейки меньшего размера по сравнению с устройством для классификации первого агрегата, эти пластинки металла отделяют от измельченного шлака. Выполнение ячеек устройства для классификации второго агрегата величиной, превышающей зазор между валками в валковой дробилке второго агрегата, обеспечивает возможность отбора из шлака исключительно металлической

фазы, не загрязненной частицами шлака, что повышает качество извлекаемого металла. Металлическую фазу, отобранную с устройств для классификации частиц по фракциям каждого агрегата направляют в качестве сырья в сталеплавильное производство, а измельченный шлак подают на устройство для транспортировки, над которым установлен магнитный сепаратор для отбора магнитной фракции шлака, содержащей мелкие частицы металла и ферромагнитные частицы оксидов железа, от немагнитного шлакового песка.

Использование в качестве магнитных сепараторов подвесных сепараторов с регулируемой величиной магнитного поля, которая подбирается в зависимости от количества ферромагнитного материала в сырье, поступающем на устройство для транспортировки, обеспечивает практически полный отбор магнитной фракции и позволяет получать металлизированную шлаковую пыль с заданным содержанием железа, предпочтительно 70±2%.

Немагнитный шлаковый песок используют в производстве строительных материалов, а металлизированную шлаковую пыль, обогащенную по содержанию железа, брикетируют и направляют в качестве сырья на производство чугуна.

Выполнение валков в валковых дробилках с возможностью обеспечения разной скорости их вращения обеспечивает повышение эффективности дробления шлака, так как в этом случае на измельчаемые частицы воздействуют не только усилия сжатия, но и нагрузки на разрыв и излом. При этом шлак дробится с образованием частиц, форма которых приближается к кубической. Содержание частиц шлака удлиненной плоской формы существенно уменьшается, что способствует более качественному отделению металлической фазы от шлака при классификации. Спрессовывание пыли и извести даже в условиях повышенной влажности не происходит, что также обеспечивает повышение качества извлекаемого металла.

Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурой, на которой представлена схема заявляемой установки.

Установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, содержит устройство 1 для загрузки шлака и установленные за ним последовательно валковую дробилку 2 с гладкими валками, устройство 3 для классификации частиц по фракциям, устройство 4 для транспортировки, над которым установлен магнитный сепаратор 5, валковую дробилку 6 с гладкими валками, устройство 7 для классификации частиц по фракциям, устройство 8 для транспортировки, над которым установлен магнитный сепаратор 9. Устройства 2, 3, 4, 5 образуют первый из последовательно установленных в технологическую линию агрегатов, устройства 6, 7, 8, 9 образуют второй из последовательно установленных в технологическую линию агрегатов. Устройство 1 для загрузки представляет собой приемный бункер с питателем. Зазор между валками в валковой дробилке 2 выполнен большим по сравнению с зазором между валками в валковой дробилке 6. Размер ячеек устройства 3 для классификации частиц по фракциям превышает величину зазора между валками в валковой дробилке 2 и, соответственно, размер ячеек устройства 7 для классификации частиц по фракциям превышает величину зазора между валками в валковой дробилке 6. В каждой из валковых дробилок 2 и 6 валки установлены с возможностью обеспечения разной скорости вращения. Экспериментально установлено, что оптимальной является разность в скоростях вращения валков, равная 15-20%. Устройства 3 и 7 для классификации частиц по фракциям выполнены в виде виброгрохотов, но могут быть также выполнены в виде инерционных грохотов, барабанных грохотов, в зависимости от необходимой производительности установки. Устройства 4 и 8 для транспортировки выполнены в виде транспортерной ленты. В качестве магнитных сепараторов 5 и 9 используют подвесные сепараторы с регулируемой величиной магнитного поля.

Установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, работает следующим образом.

Отвальный металлургический шлак, в частности мартеновский или конвертерный шлак сталеплавильного производства, исходной крупностью не более 75 мм любым погрузочным устройством, которое выбирают в зависимости от заданной производительности установки (на чертеже не показано) подают в устройство 1 для загрузки шлака, выполненное в виде бункера с питателем, который также выбирают в зависимости от заданной производительности установки. Из устройства 1 шлак поступает в валковую дробилку 2 с гладкими валками, зазор между которыми составляет 20 мм. Валки установлены с возможностью обеспечения разной скорости вращения, оптимальной является разность в скоростях вращения валков, равная 15-20%. Типоразмер валковых дробилок 2 и 6 выбирается в зависимости от крупности перерабатываемого шлака и заданной производительности установки. В валковой дробилке 2 шлак разрушается, а металл прокатывается в пластинки. При давлении 350 МПа, которое создается в валковой дробилке 2, например типа ДГ 1500×600, деформация металла по толщине доходит до 15-20 мм, что установлено неоднократными испытаниями заявляемой установки. Благодаря тому, что обычно, по крайней мере, один из валков валковой дробилки выполнен подпружиненным и установлен с возможностью колебания в горизонтальной плоскости, при попадании крупных фракций металла, размеры которых превышают установленный между валками зазор, валки после возможной деформации металла расходятся и пропускают эту фракцию. Разрушившийся шлак и пластинки металла поступают в устройство 3 для классификации частиц по фракциям, выполненное в виде виброгрохота, величина ячеек которого составляет 40 мм, что превышает размер зазора между валками в валковой дробилке 2. В результате классификации пластинки металла с размерами более 40 мм остаются на

сетке виброгрохота, а шлак уходит в подрешеточный продукт и поступает на устройство 4 для транспортировки, над которым установлен магнитный сепаратор 5 для отбора магнитного шлака, содержащего металлические включения, мелкие частицы металла и ферромагнитные частицы оксидов железа, от немагнитного шлака. В качестве магнитного сепаратора 5 используют подвесной сепаратор с регулируемой величиной магнитного поля, например, типа ПС120М или ПС160М (Луганский машиностроительный завод). Немагнитный шлак снимают с устройства 4 для транспортировки и используют в дорожном строительстве в качестве щебня. Магнитный шлак подают в валковую дробилку 6 с гладкими валками, зазор между которыми составляет 1 мм. При дроблении шлака между валками валковой дробилки 6 создается большое усилие, благодаря чему хрупкий шлак разрушается до песка, а вкрапленный в него металл прокатывается в пластинки. Измельченный шлак, содержащий пластинки металла, далее подают в устройство 7 для классификации частиц по фракциям, выполненное в виде виброгрохота, величина ячеек которого составляет 5 мм, что превышает величину зазора между валками в валковой дробилке 6. В результате классификации пластинки металла с размерами более 5 мм остаются на сетке виброгрохота, а шлак уходит в подрешеточный продукт. Металлические пластинки, отобранные с устройств 3 и 7 для классификации частиц по фракциям каждого агрегата, направляют в качестве сырья в сталеплавильное производство. Шлак после отделения металлических пластинок в устройстве 7 поступает на устройство 8 для транспортировки, над которым установлен магнитный сепаратор 9 для отбора магнитной фракции шлака, содержащей мелкие частицы металла и ферромагнитные частицы оксидов железа, от немагнитного шлакового песка. В качестве магнитного сепаратора 9 также используют подвесной сепаратор с регулируемой величиной магнитного поля, например, типа ПС120М или ПС160М (Луганский машиностроительный завод). Изменением величины магнитного поля

подвесного сепаратора получают металлизированную шлаковую пыль, обогащенную по содержанию железа до 70±2%. Немагнитный шлаковый песок используют в производстве строительных материалов, а металлизированную шлаковую пыль, обогащенную по содержанию железа, брикетируют и направляют в качестве сырья на производство чугуна.

Заявляемая установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, может при необходимости содержать большее количество агрегатов, что определяется исходной крупностью кусков перерабатываемого шлака. В зависимости от этого же устанавливаемые между валками валковых дробилок зазоры могут отличаться от приведенных в примере работы установки. Производительность установки может быть увеличена за счет использования в последнем агрегате двух и более параллельно установленных валковых дробилок.

Опытно-промышленные испытания заявляемой установки показали, что при переработке мартеновских и конвертерных шлаков сталеплавильного производства исходной крупностью 20-75 мм выход металлических частиц составил 5-10% от количества переработанного шлака, выход металлизированной шлаковой пыли, содержащей 70±2% железа, составил 15-30% от количества переработанного шлака, а общая степень извлечения металла из перерабатываемого шлака составила 95-98%.

Заявляемая установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, включает в себя известные устройства, которые приведены, например, в "Атласе оборудования, используемого в горнорудной промышленности", издательство завода "Механобр", 1961 г.

1. Установка для переработки отвальных металлургических шлаков, в частности шлаков сталеплавильного производства, включающая устройство для загрузки шлака, и, по крайней мере, два последовательно установленных в технологическую линию агрегата, каждый из которых содержит устройство дробления, устройство для классификации частиц по фракциям и устройство для транспортировки, при этом устройства для транспортировки снабжены магнитными сепараторами для отбора ферромагнитных частиц из транспортируемого сырья, а устройства для классификации частиц по фракциям выполнены с ячейками, величина которых уменьшается в каждом последующем агрегате, отличающаяся тем, что в качестве устройства дробления агрегаты содержат валковые дробилки с гладкими валками, при этом зазор между валками в валковых дробилках каждого последующего агрегата уменьшается, а величина ячеек устройства для классификации частиц по фракциям превышает величину зазора между валками валковой дробилки соответствующего агрегата.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что валки в валковых дробилках установлены с возможностью обеспечения разной скорости вращения.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве магнитных сепараторов используют подвесные сепараторы с регулируемой величиной магнитного поля.