Способ утилизации мелкой замасленной окалины
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к прокатному и доменному производству, и может быть использовано для утилизации мелкой замасленной прокатной окалины. Сущность изобретения заключается в том, что мелкую замасленную окалину разбавляют водой до влагосодержания 65-75%, сгущают до влажности 13-15% в фильтрующей центрифуге и направляют ее в смеситель вместе с жидкими углеводородами, влажность которых контролируют, и водой. При этом количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси и содержание окалины на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30) соответственно. Полученную суспензию стабилизируют и подают под давлением на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве комбинированного жидкого топлива. Использование изобретения упрощает технологию и снижает энергозатраты на утилизацию. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству.
Известен способ утилизации замасленной прокатной окалины, содержащей до 20% масла и 10-30% воды, заключающийся в том, что замасленную прокатную окалину смешивают с комкующей составляющей аглошихты в соотношении 0,01-0,5 и затем подают эту смесь в аглошихту, из которой производят агломерат (Патент РФ №92005879). Недостатком данного способа является неполное выгорание масла в процессе агломерации, конденсация его на лопатках эксгаустера, что вызывает выход из строя эксгаустера. При этом не используется также энергетический потенциал этого масла.
Известен способ утилизации смеси замасленной окалины с повышенным влагосодержанием, включающий отстаивание смеси в течение 50-150 часов, удаление первичного отстоя, термообработку оставшейся смеси при температуре 80-98°С в течение 24-50 часов, удаление вторичного отстоя, смешивание его с порошкообразной известью и с первичным отстоем. Полученную смесь используют в качестве компонента аглошихты (Патент РФ №2080397). Недостатком способа является его многооперационность, повышенные энергозатраты и загрязнение окружающей среды, связанные с использованием большого количества воды и трудностью ее очистки от масла. При этом также не полностью используется энергетический потенциал масла.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является известный способ утилизации мелкой замасленной прокатной окалины, включающий смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии с содержанием твердого 200-300 г/л, подачу суспензии в агрегат для разделения жидкости и твердого и раздельную обработку жидкости и твердого с получением из них котельного топлива и компонента аглошихты соответственно (Патент РФ №2078441). Недостатком данного известного способа, принятого за прототип, является его многооперационность, использование в качестве реагентов кислотных растворов и известкового молока, требующих регенерации, высокий расход электроэнергии на разделение суспензии и сгущение твердого остатка, загрязнение воздушного бассейна концерагенными веществами, которые выделяются при сжигании полученного из масла котельного топлива. Флотационный способ разделения масла и окалины также не является экологически безопасным.
Технической задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, упрощение технологии и снижение энергозатрат на утилизацию замасленной окалины, безотходный рециклинг мелкой замасленной окалины, безотходный рециклинг отработанных моторных масел, сокращение расхода кокса и окускованных сырьевых материалов в доменной плавке.
Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе утилизации мелкой замасленной окалины, включающем смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, замасленную окалину разбавляют водой до влагосодержания 65-75%, сгущают до влажности 13-15% и направляют ее в смеситель, в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, контролируют влагосодержание жидких углеводородов, а количество подаваемых в смеситель окалины жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси и содержание окалины в ней на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30) соответственно, полученную суспензию стабилизируют и под давлением подают на доменную печь для вдувания в воздушные фурмы в качестве комбинированного жидкого топлива.
Решение данной технической задачи достигается также и тем, что сгущение замасленной прокатной окалины до влагосодержания 13-15% производят в фильтрующей центрифуге.
Решение данной технической задачи обеспечивается также тем, что в качестве жидких углеводородов для получения суспензии используют отработанные моторные масла, и/или содержащие воду отходы нефтепродуктов, и/или отработанное трансформаторное масло, и/или жидкие отходы коксохимического производства, и/или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Мелкая замасленная прокатная окалина, улавливаемая во вторичных отстойниках, содержит 15-30% масла и 15-25% воды. Содержание воды в удаляемой из отстойников окалине колеблется и по ряду причин может достигать 40-50%. Крупность частиц этой окалины составляет до 0,75 мкм.
В соответствии с изобретением мелкую замасленную окалину разбавляют водой, доводя ее влагосодержание до уровня 65-75%, в фильтрующей центрифуге замасленную окалину сгущают до влажности 13-15%. Разбавление исходной замасленной окалины водой до влагосодержания 65-75% обеспечивает эффективную работу фильтрующей центрифуги. Сгущение окалины до влажности 13-15% обеспечивает получение суспензии с максимально допустимым содержанием в ней окалины, определяемым реологическими свойствами суспензии.
Замасленную окалину с влажностью 13-15% направляют в смеситель, куда одновременно поступают вода и жидкие углеводороды, влагосодержание которых контролируют влагомером. Контроль влагосодержания жидких углеводородов необходим для получения заданных содержаний воды и окалины в получаемой суспензии. Пропорционированием компонентов смеси, поступающих в смеситель, обеспечивают соотношение окалины, воды и жидких углеводородов и поддерживают соответственно в пределах: (35-55):(35-55):(13-30).
В результате в смесителе образуется суспензия из жидких углеводородов, воды и окалины. Заданные пределы обеспечивают необходимые реологические свойства (текучесть, вязкость, стабильность) и высокий, стабильный энергетический потенциал получаемой суспензии при заданном максимальном содержании в ней окалины. Для придания стабильности получаемой суспензии ее направляют в стабилизатор, из которого насосом суспензия под давлением подается в приемный бак системы вдувания ее в качестве жидкого комбинированного топлива в фурмы доменной печи. Из приемного бака топливо насосом подается в распределительный коллектор, а из коллектора поступает в трубки с форсунками, через которые вдувается в воздушные фурмы. В потоке горячего, обогащенного кислородом дутья, мелкодисперсные капли комбинированного топлива из-за присутствия в них воды, которая взрывообразно испаряется, диспергируются. Углеводородные продукты сгорают, а частицы окалины нагреваются, восстанавливаются монооксидом углерода, водородом или твердым углеродом кокса за пределами окислительной зоны. Частицы металлического железа науглероживаются, расплавляются и стекают в металлоприемник. Количество тепла, выделяющегося при сгорании углеводородных продуктов жидкого комбинированного топлива, превышает затраты тепла на испарение воды и реакцию водяного пара с углеродом. В итоге вдувание жидкого комбинированного топлива приводит к снижению расхода кокса, а содержащаяся окалина в этом топливе заменяет оксиды железа загружаемого железорудного сырья, что приводит к сокращению его расхода.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Из мелкой замасленной окалины, воды и отработанного моторного масла в соответствии с изобретением приготовили жидкое комбинированное топливо следующего состава: окалина 45%, вода 15%, жидкие углеводороды 40%.
Окалина имела следующий химический состав:
Fe | Fe2O3 | FeO | SiO2 | CaO | Al2О3 | MgO | MnO | Zn | K2O | Na2O |
68,96 | 43,34 | 49,66 | 1,8 | 2,02 | 0,4 | 0,17 | 0,03 | 0,019 | 0,03 | 0,02 |
Оценку эффективности утилизации мелкой замасленной окалины в соответствии с изобретением путем приготовления из нее жидкого композитного топлива и его вдувания в воздушные фурмы доменной печи выполнили путем компьютерного моделирования доменной плавки применительно к следующим условиям работы доменной печи №2 ОАО "НЛМК":
Состав шихты, %:
агломерат НЛМК - 78,17
окатыши Лебединские - 16,98
руда Михайловская - 0,16
конвертерный шлак - 4,69
Содержание железа в офлюсованной шихте - 55,8% Температура дутья - 1114°С, влажность дутья, 8,8 г/ м3, содержание кислорода в дутье - 21%, давление газа на колошнике - 1,1 ати. Расход вдуваемого жидкого комбинированного топлива был принят равным 92 кг/т исходя из суммарного выхода мелкой замасленной окалины 25000 т в год.
Показатели работы доменной печи по результатам компьютерного моделирования с вдуванием жидкого комбинированного топлива (вариант А) и в базовом периоде (вариант Б) представлены в таблице.
Как видно из таблицы утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением обеспечивает ее экологически безопасный рециклинг и также экологически безопасную утилизацию отработанных моторных масел и других нефтеотходов. Кроме того, утилизация замасленной окалины в соответствии с изобретением снижает расход кокса и окускованного железорудного сырья в доменной плавке.
Таблица | |||
Показатели работы печи | Вариант А | Вариант Б | Разность А-Б |
Расход материалов, кг/т | |||
Агломерат НЛМК | 1326 | 1367 | -41 |
Окатыши Лебединские | 288 | 297 | -9 |
Руда Михайловская | 3 | 3 | 0 |
Конвертерный шлак | 79 | 82 | -2 |
Кокс сухой | 463 | 495 | -32 |
Комбинированное топливо | 92 | - | +92 |
Расход природного газа, м3/т | 48 | 48 | 0 |
Расход дутья, м3/т | 1233 | 1315 | -82 |
Температура дутья, °С | 1114 | 1114 | 0 |
Содержание кислорода, % | 23 | 0 | +2 |
Расход кислорода, м3/т | 26 | 0 | +26 |
Теоретическая температура горения, °С | 2067 | 2150 | -83 |
Температура колошникового газа, °С | 261 | 241 | +20 |
Выход шлака, кг/т | 401 | 414 | -13 |
Производительность печи, т/сутки | 1812 | 1747 | +65 |
Состав чугуна и состав шлака в обоих вариантах практически одинаков.
1. Способ утилизации мелкой замасленной окалины, включающий смешивание мелкой влажной замасленной окалины с жидкими реагентами с получением суспензии, отличающийся тем, что замасленную окалину разбавляют водой до влагосодержания 65-75%, сгущают до влажности 13-15% и направляют ее в смеситель, в качестве жидких реагентов используют жидкие углеводороды и воду, контролируют влагосодержание жидких углеводородов, количество подаваемых в смеситель окалины, жидких углеводородов и воды регулируют, поддерживая стабильное влагосодержание получаемой смеси и содержание окалины на заданном уровне, а соотношение окалины, жидких углеводородов и воды поддерживают в пределах (35-55):(35-55):(13-30), полученную суспензию стабилизируют и под давлением подают в воздушные фурмы в качестве комбинированного жидкого топлива.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сгущение замасленной прокатной окалины до влагосодержания 13-15% производят в фильтрующей центрифуге.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве жидких углеводородов для получения суспензии используют отработанные моторные масла, и/или содержащие воду отходы нефтепродуктов, и/или отработанное трансформаторное масло, и/или жидкие отходы коксохимического производства, и/или сточные воды, загрязненные нефтепродуктами.