Способ изготовления брикетов для выплавки чугуна

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БРИКЕТОВ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Карпович Семн Иванович Вершина Алексей Константинович Куис Дмитрий Валерьевич Карпович Сергей Семнович(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ изготовления брикетов для выплавки чугуна, при котором металлические отходы, включающие металлическую стружку, пылевидные отходы металлургических процессов и металлоабразивный шлам, смешивают с древесными опилками, добавляют магнезиальную связку, содержащуюи 262, в виде водной пастообразной массы, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас.древесные опилки 5-12 6-15 1-2 262 металлические отходы остальное,перемешивают, заполняют полученной смесью контейнер, уплотняют, извлекают брикет и сушат. Изобретение относится к металлургии чугуна с использованием вторичного сырья из металлической стружки, металлоабразивного шлама и угольной пыли при изготовлении брикетов и их последующей переплавке на чугунолитейных предприятиях для производства отливок. Механическая обработка металлов связана с образованием большого объема отходов в виде стружки, опилок, металлоабразивного шлама, пыли. Повторное использование отходов затруднено в связи с небольшим насыпным весом, повышенным угаром металла при переплаве, достигающим от 35 до 80 по массе. Практическое решение проблемы найдено в предварительном брикетировании измельченных отходов. С этой целью стружку пластичных металлов брикетируют вхолодную с достижением положительных результатов. Стружка малопластичных сталей и чугунов не поддается холодному брикетированию. Ее подвергают дроблению, механиче 13635 1 2010.10.30 скому отжатию от смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), нагреву до температуры 650700 С и горячему прессованию 1. Недостатком этой технологии является достаточно высокая пористость металлических брикетов и свободный контакт нагретой стружки с воздухом. Пиролитическое разложение как СОЖ, так и масляной фазы протекает кратковременно, а количество выделенного углерода незначительное и полностью не предохраняет стружку от окисления, мелкая стружка активно сгорает. Применение в составе шихты отходов со шлифовальных и заточных станков становится невозможным. Для уменьшения интенсивности окислительных процессов изготавливают плотные брикеты 2. После холодного прессования стружки производят ее нагрев в камерных печах и допрессовку горячих брикетов на молоте. По этой технологии получения брикетов исключается применение пылевидной шихты, а горячее прессование и допрессовка связаны с дополнительными энергозатратами. Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является получение брикетов из металлической стружки с применением связующего 3. К стружке,прошедшей дробление и очистку, добавляют связующий материал и перемешивают. Затем полученную смесь прессуют на гидравлическом прессе под давлением 360 МПа и температуре 600 С. Применяемая при этом водно-цементная паста 30-40 концентрации выполняет только функцию связующего и не оказывает в дальнейшем активного влияния на металлургические процессы при расплавлении шихты. Задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии получения брикетов без нагрева в процессе прессования и последующего затвердевания, блокирование окислительных процессов за счет уменьшения пористости брикета и активного влияния связки на металлургические процессы при нагреве и расплавлении шихты при последующей выплавке чугуна. Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления брикетов для выплавки чугуна, при котором металлические отходы, включающие металлическую стружку, пылевидные отходы металлургических процессов и металлоабразивный шлам,смешивают с древесными опилками, добавляют магнезиальную связку, содержащуюи 262, в виде водной пастообразной массы, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас.древесные опилки 5-12 6-15 1-2 262 металлические отходы остальное,перемешивают, заполняют полученной смесью контейнер, уплотняют, извлекают брикет и сушат. Брикеты изготавливают следующим образом. Металлические отходы смешивают с древесными опилками в смесителе, затем туда заливают ранее подготовленный водный раствор магнезиальной связки в состоянии пастообразной массы и перемешивают до получения однородной смеси. Подготовленным раствором заполняют контейнеры и производят уплотнение массы. Контейнеры с уплотненной массой перемещают на площадку для сушки и удаляют из них брикет. Контейнеры сразу используются для изготовления следующей партии брикетов. Сушка брикета производится без обечайки в естественных условиях под навесом при 205 С в течение 482 ч, после чего брикеты приобретают достаточную прочность для транспортировки. Были изготовлены брикеты следующих составов. Образец 1 1. Чугунная стружка - 450 г. 2.- 40 г. 3. 262 - 10 г. 2 13635 1 2010.10.30 4. 2 - 100 г. Образец 2 1. Чугунная стружка - 450 г. 2.- 80 г. 3. 262 - 20 г. 4. 2 - 100 г. Образец 3 1. Чугунная стружка - 225 г. 2.- 10 г. 3. 262 - 2,5 г. 4. 2 - 50 г. Образец 4 1. Чугунная стружка - 225 г. 2.- 40 г. 3. 262 - 10 г. 4. Древесные опилки - 20 г. 5. 2 - 70 г. После изготовления и сушки брикеты подвергались испытаниям на прочность и осыпаемость согласно ГОСТ 2787-86. Брикеты с высоты один метр три раза сбрасывались на бетонный пол, и фиксировалась потеря их массы. Результаты испытаний занесены в таблицу. Показатели брикетов Масса брикета перед сушкой, Масса брикета после сушки, Осыпаемость г г брикета,1 600 552 1,4 2 650 620 1,25 3 287,5 270 1,5 4 365 303 1,3 Все брикеты в исследуемом диапазоне содержания связки в процессе испытания сохранили свою целостность. Расчетное содержание связующего в шихте определяют из условия протекания химических процессов, обеспечивающих химический состав и структуру выплавленного чугуна. Входящие в состав связки компоненты выполняют комплексную функцию придают монолитность брикету, достаточную прочность вне зависимости от размеров металлосодержащих фракций и одновременно выполняют функции модификатора расплава и блокируют окислительные процессы. С этой целью в состав магнезиальной связки введены древесные опилки в количестве 5-12 от массы брикета. Древесные частички впитывают остатки СОЖ, масляную фракцию, обволакиваются связкой и заполняют пустоты между элементами металлической стружки. Нахождение частичек древесины в оболочке обеспечивает условие пиролиза основных компонентов древесного вещества - целлюлозы, лигнина и СОЖ. Распад целлюлозы с интенсивной потерей массы начинается при 540 С. Продуктами пиролиза являются жидкий конденсат, газы (оксид углерода и метан) и твердый нелетучий углеродистый осадок, представляющий собой аморфный углерод с неупорядоченной тонкой структурой. Осадок труднографизизируемый, при дальнейшем повышении температуры до 1800 С появляются трубостратные структуры. Продукты пиролиза блокируют окислительные процессы на поверхности металлической стружки и создают условия дополнительного науглероживания расплава. За счет изменения количества древесных опилок в брикете указанные процессы поддаются регулированию. Магнезиальная связка обеспечивает поступление в расплав магния и его соединений. Магний - основной модифицирующий элемент, который сфероидизирует и вермикуляри образца 13635 1 2010.10.30 зует графитовые включения в чугуне. При содержании магния меньше 0,01 эти процессы не происходят, а свыше 0,05 образуются включения графита сферической формы 5. Поэтому при установлении необходимого соотношения компонентов в связке необходимо руководствоваться этими соображениями. Брикеты на многофункциональной связке обладают достаточной прочностью, плотностью, магнезиальная составляющая связки выполняет роль модификатора и обеспечивает условия пиролиза древесных опилок, адсорбированной ими смазочно-охлаждающей жидкости и масляной фазы, что позволяет активно влиять на химический состав и структуру выплавляемого чугуна. Источники информации 1...- . 2.- Р. 205-210.-., 1979.. 2. А. с. СССР 1253735, МПК 22 3/14, 1986. 3. Патент 2251580 (прототип). 4. Выродов В.А. и др. Технология лесохимических производств.- М. Лесная промышленность, 1987.- С. 351. 5. Патент 2318903 1, МПК 22 37/04, 2008. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4