4. Дробление

Как выше говорилось, переработка шлаков включает в себя такие производственные процессы как: предварительная сортировка, отделение металлических включений, дробление, повторное извлечение металла, сортировка и складирование. Из них дробление является самым важным.

Дробление - это разделение материала на мелкие части. Существуют задачи дробления различных материалов: зерна, пластмасс, твёрдых бытовых отходов, биологических отходов, горной породы и др. Дробление можно считать частью процесса измельчения, если речь идет о необходимости уменьшить размер с крупности 2 метра и менее до крупности единиц, десятков и сотен мм. Например, в горнодобывающей промышленности первичная горная порода крупных размеров получается путем буровзрывных работ. При выполнении закладки взрывчатого вещества определяется будущая крупность кусков породы после взрыва. Этой крупности должна соответствовать максимальная крупность питания дробилки. Куски подаваемого материала превышающие требуемую максимальную крупность требуют дробления гидромолотом или пневмомолотом. Дробление разделяют на крупное (сотни миллиметров), среднее (десятки миллиметров) и мелкое (единицы миллиметров). Соответственно при переработке породы до мелких фракций требуется использовать три стадии дробления.

Известен способ переработки отвальных металлургических шлаков, включающий первичное дробление шлака до размера куска не более 150 мм, рассев по фракциям и сепарацию с отделением металла от шлака, при котором предварительно осуществляют выборку из отвального металлургического шлака крупного металлического скрапа с последующим виброразделением оставшегося шлака на пустую породу со шлаком фракцией 0-30 мм и шлак размером куска 30-500 мм, при этом первичному дроблению подвергают вторую составляющую, полученную после виброразделения, после чего шлак сортируют и выбирают из него скрап, затем проводят поэтапное дробление шлака до фракции не более 60 мм и до фракции не более 30 мм с промежуточной сортировкой и выборкой из него скрапа, затем шлак подвергают виброгрохочению с его рассеиванием по четырем фракциям: 0-5, 5-10, 10-28 и более 28 мм, из фракции свыше 28 мм выбирают скрап, при этом шлак с фракцией 10-28 мм и более 28 мм повторно дробят до фракции не более 10 мм, после чего дробленый шлак фракций 0-5 и 5-10 мм подвергают гравитационной сепарации с окончательным отделением от него металла (патент РФ 02117708, С 22 В 7/04, С 21 С 5/54 "Способ переработки отвальных металлургических шлаков", опубл. 20.08.98).

Недостатками известного способа являются длительность, многостадийность процесса, использование большого количества ручного труда, а также то, что в результате получают смесь, в состав которой входят различные марки сталей и сплавов, которые, прежде чем использовать в металлургическом процессе, необходимо подвергнуть дополнительному разделению, иначе неопределенность состава смеси приведет к недостаточно хорошему качеству получаемой с его помощью стали.

Известен также способ обогащения хромсодержащих отходов ферросплавного производства, включающий стадиальное дробление, измельчение, классификацию исходного материала и межстадиальное разделение его методами магнитного и/или гравитационного обогащения с получением кондиционного хромсодержащего концентрата в виде магнитной и/или тяжелой фракции и кальций - и магнийсодержащего продукта в виде немагнитной и/или легкой фракции.

Недостатком известного способа является низкое качество хромсодержащего концентрата за счет того, что в нем не происходит разделения на фракции, содержащие отдельные металлы и/или сплавы.

Известен также способ переработки смесей металлургических отходов, выбранный в качестве прототипа, включающий дробление отвального металлургического шлака на куски крупностью 70-150 мм, извлечение крупного скрапа - лома черных металлов с помощью первой стадии магнитной сепарации, рассев по классу 20 мм и магнитную сепарацию мелкой фракции с помощью магнитных сепараторов, каждый из которых настроен на величину магнитной индукции, соответствующую тому или иному виду металлов и/или сплавов металлов и/или оксидов металлов, а фракции крупнее 20 мм подвергают радиометрической сепарации.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет получать раздельно разные металлические составляющие, а это, в свою очередь, требует их дальнейшего разделения или ведет к нерациональному использованию в дальнейших процессах.

Задачей, стоящей перед изобретателями, является создание такого способа, при котором получающиеся в результате металлические составляющие не требовали бы дальнейшего разделения, а могли быть использованы в этом виде для получения стали и сплавов. При этом неметаллическая фракция шлаков могла бы без риска загрязнения окружающей среды быть использована для известных из уровня техники целей.

Отвальный металлургический шлак, содержащий железо, хром, кремний, молибден, вольфрам, ванадий, марганец в виде чистых металлов или в виде ферросплавов и/или оксидов тяжелых металлов, а также содержащий песок, известь и тому подобные вещества, отгружают в холодном состоянии на загрузочную площадку, где вручную и с помощью постоянного магнита в виде подвешенной шайбы ЭМ-42 выбирают крупные куски скрапа, после чего шлак попадает в дробилку КСД-200, где измельчается до крупности 25 мм, а затем в мельнице измельчение доходит до частиц менее 4 мм. Затем шлак направляют в ряд последовательно расположенных барабанных сепараторов, работающих на постоянных магнитах, причем каждый сепаратор настраивают на магнитную индукцию, соответствующую определенному виду металла, сплава или оксида металла. Затем отсепарированный шлак подается в ряд электромагнитных сепараторов, также настроенных на магнитную индукцию, соответствующую определенному виду металла, сплава или оксида металла, на довыборку этих веществ. Освобожденный от веществ, вредных для окружающей среды, шлак годен для использования в известных из уровня техники производствах (заполнение отработанных шахт, получение кирпича и т.п.). Товарный же продукт, рассортированный по магнитным свойствам в результате магнитной сепарации, может быть в таком виде использован в металлургическом производстве. Предлагаемый способ позволяет перерабатывать отвальные шлаки, представляющие собой отходы различных производств ферросплавов, скапливающиеся в течение многих лет. При этом степень извлечения годного металла и/или сплава составляет 90-95 %, оксидов - 60-80 %, что дает возможность эффективно использовать оставшуюся пустую породу без риска загрязнения окружающей среды. Извлекаемые металлы (Ni, W, Сr, V, Мn и др.), их сплавы и оксиды являются весьма ценными, при этом их ценность повышается за счет того, что в результате использования способа получают рассортированные по составу вещества, а не их смесь. При этом решается проблема шлаковых отвалов, занимающих значительные территории и ухудшающих экологическую обстановку в промышленной зоне. Полученный в результате шлак может быть использован для рекультивации отработанных карьеров в качестве заполнителя.