Способ получения лигатуры на основе железа и хрома (варианты)

(51)22 35/00, 33/02 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И ХРОМА (ВАРИАНТЫ)(71) Заявитель Свидунович Николай Александрович Комаров Олег Сидорович Кунц Михаил Иванович Корженевич Маргарита Николаевна(72) Авторы Свидунович Николай АлександровичКомаров Олег СидоровичВитязь Петр АлександровичКунц Михаил ИвановичВолосатиков Виктор ИгоревичДулевич Александр ФедоровичГрибок Дмитрий КонстантиновичКомаров Дмитрий ОлеговичКорженевич Маргарита НиколаевнаБраун Джонатан И.(73) Патентообладатель Свидунович Николай Александрович Комаров Олег Сидорович Кунц Михаил Иванович Корженевич Маргарита Николаевна(57) 1. Способ получения лигатуры на основе железа и хрома, включающий предварительную подготовку компонентов шихты, их смешивание и углетермическое восстановление оксидов железа и хрома в процессе плавки, отличающийся тем, что в качестве компонентов 8022 1 2006.04.30 шихты используют отходы кожевенного и машиностроительного производств, подготовку отходов кожевенного производства осуществляют путем их сушки при температуре 160200 С, пиролиза при температуре 850-950 С и размола спека, подготовку отходов машиностроительного производства - путем их нагрева до температуры 500-600 С без доступа воздуха и размола, а после смешивания компонентов шихты осуществляют ее брикетирование. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют шихту, содержащую отходы кожевенного производства, отходы шлифования подшипников, отходы электроэрозионной обработки чугуна, в качестве восстановителя - отсев кокса, в качестве связующего жидкое стекло, в качестве катализатора отвержения жидкого стекла - отходы сжигания сланцев при следующем соотношении компонентов, мас. ч. отходы кожевенного производства 100-120 отходы шлифования подшипников 40-100 отходы электроэрозионной обработки чугуна 10-90 отсев кокса 20-45 жидкое стекло 12-36 отходы сжигания сланцев 12-36. 3. Способ получения лигатуры на основе железа и хрома, включающий предварительную подготовку компонентов шихты путем сушки и пиролиза отходов кожевенного производства и нагрева отходов машиностроительного производства, смешивание компонентов шихты и алюминотермическое восстановление оксидов железа и хрома путем плавления шихты, отличающийся тем, что сушку отходов кожевенного производства осуществляют при температуре 160-200 С, пиролиз проводят при температуре 850950 С, спек размалывают, нагрев отходов машиностроительного производства осуществляют при температуре 500-600 С без доступа воздуха, затем их размалывают. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют шихту, содержащую отходы шлифования подшипников, отходы кожевенного производства, размолотую алюминиевую стружку и окалину при следующем соотношении компонентов, мас. ч. отходы кожевенного производства 28-32 размолотая алюминиевая стружка 22-36 окалина 28-32. Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения лигатуры в виде феррохромовых сплавов из хромсодержащих отходов кожевенного и машиностроительных производств. Лигатуры на основе железа, углерода и хрома широко используются в литейном производстве при изготовлении сплавов специального назначения, обладающих высокой износостойкостью, кислото- и жароупорностью, коррозионной стойкостью. Указанные лигатуры производят металлургические заводы и поставляют литейщикам в виде феррохрома различных марок. Исходным сырьем для получения феррохрома служат руды, содержащие окислы хрома. Ферросплавы получают, восстанавливая окислы с помощью углерода или алюминотермически. Наиболее дешевым является углерод, поэтому его используют при производстве углеродистых марок феррохрома. Алюминотермическим способом получают среднеуглеродистый и малоуглеродистый феррохром. Плавку проводят в футерованных шахтах или в дуговых печах сталеплавильного типа 1. Запасы руд ограничены. В то же время накапливается огромное количество неиспользуемых хромосодержащих отходов машиностроительного и кожевенного производства. Так, например, кожевенный комбинат в год вывозит на полигон захоронения свыше 300 2 8022 1 2006.04.30 тонн отходов, содержащих 11-13 хрома. Машиностроительный завод вывозит на свалку свыше 600 тонн отходов электроэрозионной обработки высокохромистого чугуна, содержащих свыше 20 хрома, подшипниковый завод выбрасывает около 2 тыс. тонн отходов шлифования, содержащих 1,5 хрома. На фоне перечисленных отходов Республика Беларусь ввозит свыше 2000 тонн феррохрома для выплавки высокохромистого чугуна и хромистых сталей. Задачей настоящего изобретения является разработка способа извлечения хрома из хромосодержащих отходов и получение хромистой лигатуры, производство которой позволит резко сократить ввоз лигатуры хрома. Параллельно решали задачу сокращения накопления в отвалах токсичных хромосодержащих отходов кожевенного и машиностроительного производств РБ. Поставленная задача решается заявляемым способом получения литейной лигатуры в виде феррохромовых сплавов на основе комплексной переработки металлосодержащих отходов кожевенного и машиностроительных производств. Сущность изобретения заключается в следующем. Предлагается провести предварительную переработку отходов кожевенного и машиностроительного производства, сбрикетировать их совместно с восстановителем (углеродом или алюминием), связующим и ошлаковывающими веществами, произвести термическую обработку брикетов и их переплавку в электрических печах с целью получения лигатуры. В качестве отходов кожевенного производства используют кек хромовый обезвоженный, получаемый с помощью коагулянтов и флокулянтов с последующим обезвоживанием на фильтро-прессах, на стадии очистки сточных вод, образующихся после дубления кожи на хромовой линии, который имеет следующий состав Таблица 1 Химический состав отходов (зола) Элемент Ед. изм. Количество Предварительная переработка отходов кожевенного производства заключается в их сушке при температуре 160-200 С с целью удаления влаги, содержание которой достигает 70 пиролизе при температуре около 900 С с целью разложения органических составляющих и удаления летучих компонентов размоле спека в шаровых мельницах. Продукт предварительной переработки отходов кожевенного производства - это пылевидная фракция, содержащая 75-8923 и 10-18 углерода. В качестве отходов машиностроительного производства используют шлифовальный шлам, получаемый на стадии очистки СОЖ, после шлифовальных операций подшипниковой стали, который имеет следующий состав 0,95-1,05 углерода и 1,30-1,65 хрома, и отходы после механической обработки на электроэрозионных станках изделий из специальных чугунов, которые имеют следующий состав 2,4-3,0 С, 1,0-2,0, 20-28 С. Предварительная переработка отходов шлифования подшипников и электроэрозионной обработки отливок из высокохромистого чугуна состоит в их нагреве до 500-600 С без доступа воздуха с целью окончательного удаления влаги, СОЖ и масел и размоле после остывания в шаровых мельницах. Продукт переработки - микростружка, содержащая до 10 кислорода в виде оксидов железа и не менее 80 металлической составляющей (железо, хром).Металлосодержащие отходы после размола смешиваются в бегунах с другими компонентами шихты и подаются на брикетирование. 8022 1 2006.04.30 В состав шихты входит ( по массе) Отходы кожевенного производства Отходы ШХ 15 Отходы электроэрозионной обработки Восстановитель - отсев кокса Отходы сжигания сланцев Жидкое стекло Брикетирование осуществляется на гидравлическом прессе при давлении 0,2-0,8 т/см 2. Брикеты, содержащие в качестве восстановителя углерод, подвергают термической обработке без доступа воздуха при температуре 800-900 С с целью повышения их электропроводности, после чего они переплавляются в электродуговых или индукционных печах с основной футеровкой, при температуре плавления 1350-1500 С. Схема процесса - фиг. 1. Если в качестве восстановителя используется алюминий, брикетирование производить не обязательно. Шихта, состоящая из прошедших термическую обработку и размол отходов кожевенного производства, окалины и размолотой стружки алюминия, перемешивается в бегунах и поджигается или нагревается до 600 С в графитовых тиглях. Схема процесса - фиг. 2. В состав шихты входит ( по массе) Отходы кожевенного производства Размолотая алюминиевая стружка Окалина Предложенный способ позволяет извлечь из отходов до 95 хрома и получить литейную лигатуру, содержащую- основа С - 25,00-47,00 С - 2,90-5,60- 0,60-4,50 М - 0,06-1,00 . Так как максимальное содержание хрома в сплавах специального назначения не превышает 30 , а обычно находится на уровне 15 , такая лигатура может успешно использоваться в литейном производстве взамен феррохрома. Расчеты показывают, что в пересчете на 1 содержания хрома лигатура, полученная из отходов кожевенного и машиностроительного производства, в 1,5-2 раза дешевле феррохрома, получаемого традиционным способом. Дополнительная экономия может быть получена за счет сокращения расходов на транспортировку отходов к местам захоронения,на содержание полигонов захоронения и за счет улучшения экологической обстановки вокруг них. Источники информации 1. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев Общая металлургия. - М. Металлургия, 1979. - С. 78. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5