Способ переработки металлоотходов

Способ переработки металлоотходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: в полученный металлический порошок дополнительно вводят путем перемешивания дисперсные металлоотходы, содержащие легирующие элементы. Кроме того,, перед вводом в металлический порошок метэллоотходы сушат , усредняют с одновременным смешиванием с твердым углеродом и отжигают под слоем инертных частиц. В качестве металлоотходов вводят отходы гальванического производства или пылевые отходы твердого сплава, или отходы шлифования вольфрамовых и молибденовых прутков, или хромсодержащие отходы кожевенного производства, или легирующие элементы, выделенные из отходов шлифования путем растворения железа. 1 табл., 5 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4865312/02 (22) 11.09,90 (46) 15.01.93. Бюл, N- 2 (75) Ю,И.Тамбовцев и Ф,И.Рудницкий (56) Авторское свидетельство СССР

М 1475281, кл. В 22 Е 9/04, 1986. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛООТХОДОВ (57) Сущность изобретения: в полученный металлический порошок дополнительно вводят путем перемешивания дисперсные металлоотходы, содержащие легирующие

Изобретение относится к утилизации дисперсных металлоотходов и может найти применение в металлургической, химической и машиностроительной отраслях промышленности, Известен способ переработки отходов шлифования (авт.св. N 3475281. кл. В 22 F

9/04, заключагющийся в предварительном обезвоживании отходов, их магнитной сепарации и отжиге в капсулах под слоем инертного материала и факелом (прототип). Этот способ позволяет путем пиролиза не только удалять из отходов органику, но и частично довосстанавливать металлический порошок твердым продуктом пиролиза этой органики — коксом. Спеченные брикеты извлекаются из капсул и их можно переплавить в любой металлургической печи, Недостаток этого способа заключается в том что он не позволяет получать другие марки стали непосредственным переплавом спеков в процессе микрометаллургического передела отходов. Для этого необходимо иметь порошковые легирующие элементы и ввести их в отходы перед, Ы„, 1787691 А1 (я) В 22 Е9/04, С 22 В 7/00

2 элементы. Кроме того,. перед вводом в металлический порошок металлоотходы сушат, усредняют с одновременным смешиванием с твердым углеродом и отжигают под слоем инертных частиц. В качестве металлоотходов вводят отходы гальванического производства или пылевые отходы твердого сплава, или отходы шлифования вольфрамовых и молибденовых прутков, или хромсодержащие отходы кожевенного производства, или легирующие элементы, выделенные из отходов шлифования путем растворения железа, 1 табл., 5 з.п.ф-лы.

Я спеканием, но они имеют высокую стоимость. В то же время зти элементы содержатся в других металлоотходах, например, гальванических, гидрометаллургическая переработка кбторых нерентабельна. но осуществляется с целью предотвращения загрязнения окружающей среды ядовитыми д окислами металлов.

Цель изобретения — достижение экологического эффекта, повышение степени легирования и утилизации отходов, Поставленная цель достигается в способе переработки металлоотходов, включаю- Q щем выделение металлического порошка из отходов шлифования металлических изделий, его отжиг под слоем инертных частиц и факелом, отличающемся тем, что дополнительно используют дисперсные металлоотходы, - которые подвергают предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом под слоем инертных частиц, после чего их перемешивают с металлическим порошком, выделенным из отходов шлифования, и полученную смесь подвергают отжигу.

1787691 магнитной сепарации

20

30

35 ао

50

Кроме того, в качестве дисперсных металлоотходов используют отходы гальванического производства, Кроме того, в качестве дисперсных металлоотходов используют пылевые отходы

-твердого сплава, Кроме того, в качестве дисперсных металлоотхьдов используют отходы шлифования вольфрамовых и молибденовых прутков.

Кроме того, в квчеСгве дисперсных металлоотходов используют xpîìñoäåðæàùèå отходы кожевенного производства, Кроме того, в качестве дисперсных металлоотходов используют легирующие элементы. выделенные из отходов шлифования путем растворения железа.

Данный способ позволяет в ходе переплава спеков, образующихся в ходе отжига, усваивать тяжелые металлы из дисперсных металлоотходов металлическим порошком, выделенным из,отходов шлифования. Но для этого окисленные дйсперсные металлоотходы необходимо подвергнуть предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом. Отжиг в капсу .ле под слоем инертного материала и факелом обеспечивает спекание и окончательное довосстановление дисперсных металлоотходов, Такие металлы, как хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт усваиваются металлом, выделенным из отходов шлифования, что повышает степень легирования металла и утилизации отходов, Пары цинка при этом конденсируются и задерживаются слоем инертных чэстич, В ходе отжига факел образуется в результате горения оксида углерода, выделяющегося в процессе восстановления металлов, изолируя их от кислорода воздуха.

Пример 1. Переработке подвергались отходы шлифования быстрорежущей стали

Московского завода "Фрезер" и отходы шлифования вольфрамовых и молибденовых прутков.

Предварительно отходы шлифования сушились в фильтрационной сушилке, После сушки отходы быстрорежущей стали помещались в капсулы, утрамбовыва лись, в их слое формировалис сквозные каналы, которые в верхней части перекры.вались сплошной прослойкой этих отходов, и засыпались сверху слоем электрокорунда, выделенного из отходов в ходе их магнитной сепарации. Этот слой был ограничен боковыми стенками капсулы, а снизусплошной прослойкой отходов и при разложении масла и восстановительном отжиге выполнял роль фильтрующего дисперс ora клапана, над которым горел факел, но горение и воздух не расйространялись под этот слой.

Отжиг велся при температурах 900-1050 С.

Далее отходы извлекались из капсул, дробились в шаровой мельнице, подвергались

Отходы шлифования прутков молибдена и вольфрама после сушки усреднялись в барабанной мельнице с добавкой в них 6% по весу твердого углерода. (2/3 от содержания кислорода в металле). Затем эти отходы помещались в капсулы из стали Х25Н13, в них формировались каналы и отжигались в шахтной печи при температуре 1050—

1100 С в течение 8 часов. После отжигэ отходы смешивались с порошком быстрорежущей стали марки Р6М5, выделенным из отходов шлифования, в разных пропорциях с добавкой 2% углерода от веса металлоотходов, Смесь загружали в полиэтиленовые мешки и в капсулы, после чего между стенками капсулы и мешками засыпался электрокорунд. Смесь отжигалась в течение двух часов при температуре 1050 С, после чего капсулы охлаждались в течение

2 часов в бассейне с водой, и из них затем извлекались брикеты быстрорежущей стали, выделенной из отходов шлифования, дополнительно легированной пылевыми металлоотходами вольфрама и молибдена.

Поскольку спекание проводилось после предварительного восстановительного отжига окисленных металлоотходов, т.е, посла удаления из них газов, препятствующих уплотнению спеков в ходе отжига, то полученные спеки отличались повышенной плотностью, Спеки-брикеты загружались в индукционную печь емкостью 160 кг и плавились, Результаты плавки были следующими. Усваиваемость вольфрама и молибдена

96%. Потери железа — 10%, Ниже в таблице приведены результаты химического и спектрального анализов слитков, полученных после переплава спеков при различном содержании в них вольфрам-молибденовых отходов, При 70-80% содержании вольфрам-молибденовых отходов в спеках, имеющих при этом низкую прочность. они в процессе нагрева даже при температуре 1700 С не расплавлялись, а уменьшались в объеме, что вызвало трудности удаления окислов алюминия, кремния и никеля в шлак, Сталь, выплавленная из спеков, содержащих 50% стали марки Р6М5 и 50% вольфрам-молибденовых отходов шлифования. после нагрева до 950 С сохраняла твердость в пределах 65-66 HRC.

Пример 2, Отходы гальванического производства, взятые с Минского часового

1787691

° с завода, подвергались выпариванию в капсулах, В результате получался твердый остаток рыжего цвета в количестве 20 от исходного шлама (т.е. воды в нем было 80 ), Этот остаток измельчался в шаровой мельнице (вернее,. измельчались его комки, потому что сами частицы отходов имели размер значительно меньше 50 мкм). Исходный состав высушенных гальванических отходов был следующим: Zn — 0,36 ; Cr—

2,78 ; Fe — 18,97 0 ; Pb-0,16 ; Mn-0,21 /о, Bl — 0,03 ; Co — 0,01%; Cd — 0,017;; Ni—

0,63 („Sn — 0,03 ; CU — 4,11 ; Sb — 0,02 /.

В ходе измельчения в шлам добавлялось

20 по весу аморфного графита и затем

50 порошка стали марки 65I извлеченного из отходов шлифования Минского инструментального завода, Эти отходы пока отправляются на свалку с содержанием стали 90 — 93 Смесь загружали в капсулы, засыпали абразивом и отжигали при температуре 1100 С в течение 8 ч. Отжиг сопровождался горением оксида углерода, И после его выгорания капсулы извлекались из печи, охлаждались, а брикеты загружались в индукционную печь, переплавлялись.

В ходе плавки в качестве раскислителя вводился алюминий, чтоб довостановить окись хрома, Особенностью плавки являлся очень подвижный шлак, который после остывания представлял собой черную стекловидную массу. Получен ная сталь содержала

3,2 Cr и сохраняла свои свойства при повышенных температурах, Стекловидный шлак при переплаве спеков конструкционной стали использовался для наведения легко плавкого жидкого шлака, Предварительный восстановительный отжиг гальванических отходов позволил удалить из них основное количество газов, и при последующем перемешивэнии их со стальным порошком, выделенным из отходов шлифования, и отжиге получались более плотные спеки.

Таким образом, предложенный способ позволил утилизировать гальванические отходы и предотвратить загрязнение окружающей среды, Пример 3. Отходы быстрорежущей стали, взятые из циклонов, подергались магнитной сепарации, и извлеченный окисленный стальной порошок смешивался с из.мельченной окалиной быстрорежущей стали в соотношении 1:1 по весу. Затем эта смесь обрабатывалась 15-20 раствором

HzS04 при температуре 70 — 90 С, В результате окись железа превращалась в растворимый гептагидрат сульфит железа, а железо после взаимодействия с кислотой образовало соединение FeSO<. Хром и его окислы также растворялись в серной кислоте. Осадок извлекался, промывался, отстаивался. Затем он сушился, смешивался с твердым углеродом (20% по весу), загружал5 ся в капсулы и засыпался сверху слоем инертных частиц, и отжигался при температуре

1100 С в течение 8 часов, пока горел факел оксида углерода, После охлаждения он извлекался иэ капсул и содержал 460 вольф10 рама, 38% молибдена и 16 ванадия. Затем

его смешивали с порошком быстрорежущей стали, извлеченным из отходов шлифова-, ния, смесь в целофановых пакетах загружали в капсулы, засыпали слоем инертных

15 частиц и отжигали при температуре 1100"С.

Спеки переплавляли, добавляя в ходе плавки феррохром (при необходимости). Таким способом, в частности, перерабатывались отходы шлифования, содержащие смесь бы20 строрежущей и конструкционной сталей, что позволяло в конечном результате получить быстрорежущую сталь исходной марПример 4. Обрабатывались отходы

25 твердого сплава, образующиеся при сухой заточке режущих пластин (ВК6. ВК8), содержащие до 3,35 вольфрама. Отходы подвергались магнитной сепарации, в результате которой извлекались частицы

30 твердого сплава преимущественно размером свыше 100 мкм. Хвосты просеивались через сито с ячейками 0,2 мм. Крупная фракция абразива (карбида кремния) + 0,2 мм содержала при этом всего 0,5 вольфрама

35 и направлялась на изготовление шлифовальных кругов. Мелкая фракция — 0,2 мм, составляющая до 30 от общего количества отходов, содержала уже до 5 вольфрама, Концентрат содержал до 80 / вольфрама.

40 После перемешивания концентрата и фракции — 0,2 мм содержание вольфрама в смеси достигло 9,4, Эта смесь перемешивалась далее с быстрорежущей сталью, извлеченной из отходов шлифования, в пропорции

45 1;2, загружалась в целофановые мешки и в капсулы, засыпалась абразивом и отжигалась. Спеки содержали, 7,1 вольфрама и

3,5% молибдена. В ходе отжига при 1100 С карбид кремния разлагался. При переплаве

50 углерод и кремний работали в качестве раскислителя. В конечном продукте — стали содержание вольфрама достигло 10,2 и около 5 молибдена.

В частном случае вместо порошка быс55 трорежущей стали использовался биметалл — смесь быстрорежущей и конструкционной сталей, выделенная иэ отходов шлифования, с содержанием вольфрама 2,2/. Аналогичным способом легируя этот порошок отходами твердого спл-ва в соотношении

1787691

2;1 после спекания содержание вольфрама в спеке достигло 4,6 и после переплава сталь содержала 6,4о вольфрама.

Таким образом, пылевые отходы твердого сплава целесообразно вместо их гидрометаллургической .переработки использовать для выплавки быстрорежущей стали по предложенному способу, тем более, что эти отходы часто "загрязнены" молибденом (быстрорежущей сталью, в состав которой входит молибден), что недопустимо по техническим условиям на эти отходы. .Способ позволяет усваивать вольфрам из отходов твердого сплава, содержащих менее 3 вольфрама, беэ дорогой гидрометаллургической переработки этих отходов, используя для выплавки быстрорежущих сталей, Дополнительное использование дисперсных металлоотходов, которые подвергают предварительному восстановительному отжигу в смеси с твердым углеродом под слоем инертных частиц, после чего их перемешивают с металлическим порошком, выделенным иэ отходов шлифования, и отжиг полученной смеси под слоем инертнь.х частиц обесйечивают удаление газов из дисперсных металлоотходов в ходе их восстановления и более эффективное спекание при повторном отжиге с металлическим порошком, выделенным из отходов шлифования, а после переплава спеков — усвоение легирующих элементов, содержащихся в этих дисперсных металлоотходах менее легированной сталью, выделенной из отходов шлифования — ece это предотвращает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, т.е. создает экологический эффект.

Использование в качестве дисперсных металлоотходов отходов гальванического производства обеспечивает утилизацию содержащихся в них металлов.

Использование в качестве дисперсных металлоотходов пылевых отходов твердого сплава позволяет утилизировать их, минуя дорогую гидрометаллургическую переработку, в том числе и с содержанием вольфрама менее 37, и получить быстрорежущие стали, Использование в качестве дисперсных металлоотходов отходов шлифования вольфрамовых и молибденовых прутков обеспечивает выплавку быстрорежущих сталей с

15

55 усвоением вольфрама и молибдена из отходов без дальнейшей их гидрометаллургической переработки.

Использование хромсодержащих отходов производства в .качестве дисперсных металлоотходов обеспечивает усвоение сталью хрома и утилизацию этих отходов.

Использование в качестве дисперсных металлоотходов легирующих элементов, выделенных иэ отходов шлифования путем растворения железа, обеспечивает переработку смешанных отходов различных сталей, в том числе B быстрорежущую сталь, одновременно позволяя удалить из лигатуры вредные примеси, например, свинец, предварительно промывая его раствором азотной кислоты.

Формула изобретения

1. Способ переработки металлоотходов, включающий выделение металлического порошка из отходов шлифования металлических изделий, его отжиг под слоем инертных частиц и факелом, отличающийся тем, что, с целью достижения экологического эффекта, повышения степени легрования и утилизации. отходов, дополнительно используют дисперсные металлоотходы, которые подвергают предварительному восстановительному отжигу в смеси с.твердым углеродом под слоем инертных частиц, после чего их перемешивают с металлическим порошком, выделенным иэ отходов шлифования, и полученную смесь подвергают отжигу.

2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют отходы гальванического производства.

3, Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют пылевые отходы твердого сплава.

4. Способ по и. 1, от л и ч а ю щи и с я тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют отходы шлифования вольфрамовых и молибденовых прутков.

5. Способ по и, 1, отличающийся тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют хромсодержащие отходы кожевенного производства.

6, Способ по и. 1, отличающийся тем, что в качестве дисперсных металлоотходов используют легирующие элементы, выделенные из отходов шлифования путем растворения железа.

1787691

Сос-авитель l0.Тамбовцев

Техред М.Моргентал Корректор ЗЛончакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 33 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5