Производство/Услуги
Плазменно-дуговая печь постоянного тока емкостью 0,5 тн – ПДППТ0,5А1/400, работающая по технологии прямого восстановления металлов из техногенных металлосодержащих отходов
Компания ООО «МетЛитТех» под руководством Мулюкова Т.Ф. разработала способ переработки металлосодержащих отходов суть которого- извлечение металлов путем их прямого восстановления с использованием плазменно-дуговых печей постоянного тока.
До подачи стационарного питания потребность печи в энергии обеспечивалась дизельным генератором мощностью 600 кВт, что продемонстрировало возможность переработки металлургических промышленных отходов в полевых условиях.
Благодаря полной автономности печей можно производить переработку промышленных отходов непосредственно на местах их захоронения, получая товарную продукцию в виде стальных или чугунных слитков, феррованадия, ферромолибдена, ферровольфрама, ферроалюминия, ферроникеля, легированные стали и чугуны различных марок с доводкой металлов на выходе из печи.
По оценкам зарубежных экспертов, в мировом сообществе нет аналогичных технологий переработки металлосодержащих отходов в промышленных масштабах.
Технические и технологические особенности предлагаемого оборудования
При круглосуточном режиме работы производительность печи ПДППТ-0,5А1 / 400 по переработке отходов черных металлов составляет 100 -150 тонн жидкого чугуна в месяц.
Печь способна практически без потерь восстанавливать различные металлы из их оксидов, а также переплавлять мелкодисперсные металлосодержащие отходы, такие как металлическая пыль, собираемая системами пылегазоочистки, металлическая окалина, в том числе загрязненная.
Интенсивность физико-химических процессов извлечения металлов при использовании специальных интенсификаторов начинается уже при температурах от 180 ° C увеличением скорости извлечения при повышении температуры до 600-700 ° C и до температур плавления различных металлов и сплавов, достигающих 800 — 1650 ° С. Это связано с созданием особого постоянного электрического поля вокруг короткой дуги.
Достигнутый результат — переработка промышленных металлосодержащих отходов с извлечением металлов с минимальными затратами энергии и выбросами экологически вредных веществ. При использовании 100% чугуна или стальной стружки в качестве сырья для переработки в ПДППТ отходы от выгорания составляют 2-4%, сокращается время плавки, удешевляется производство по сравнению с плавкой в других печах.
ПДППТ обеспечивают следующие возможности применения:
- Извлечение железа из окалины, пылевидных отходов воздухоочистки металлургического и металлопрокатного производств, железосодержащих шлаков с выходом более 95% от содержания атомарного железа в исходном материале и получение «плотных» отливок, пригодных для использования в качестве заготовок, а также готовых изделий из чугуна и стали с заданным химическим составом.
- Прямое производство из мелкодисперсных отходов черной и цветной металлургии низкоуглеродистых конструкционных сталей с содержанием углерода до 0,01% , легированных, инструментальных, быстрорежущих сталей с использованием интенсификаторов и технологических ноу-хау, обеспечивающих также самые низкие значения газонасыщенности отливок и минимальное выгорание легирующих элементов. Для снижения содержания углерода не требуется продувка газом.
- Производство из техногенных и других отходов, содержащих черные металлы чугуна с добавлением 2-3% алюминия, который, встраиваясь в структуру чугуна под воздействием особого электрического поля, делает ее мелкозернистой. В результате получается «серый» чугун с прочностью в отливках до 600 МПа и твердостью до 230 НВ.
- Непосредственное производство из металлосодержащих отходов ферроалюминия ФА-10, ФА-13 с содержанием алюминия 10-13% (более высокое содержание алюминия не требуется) — заменителя чистого алюминия для раскисления сталей в металлургической промышленности.
- Восстановление легирующих металлов (вольфрам, ванадий, хром, никель и др.) из соединений, содержащих легирующие металлы (отработанные катализаторы, аккумуляторные ламели и др.), с прямым производством их сплавов с железом (феррованадий, феррохром, ферроникель и др.).
- Восстановление цветных металлов (медь, латунь, бронза, алюминий и др.) из оксидов и мелкодисперсных отходов цветных металлов с получением паспортных заготовок этих металлов.
Преимущества ПДППТ по сравнению с другими типами электропечей:
- Переработка (переплав) мелкодисперсных металлических отходов типа стружки, пыли после шлифования с наименьшими потерями (0 … 4%) сырья по сравнению с переработкой в других существующих печах.
- В печь можно загружать отходы влажностью до 25%.
- Загрузка отходов в печь без брикетирования — насыпью.
- Металлы восстанавливаются из оксидных форм в металлическую фазу за максимально короткий период плавления.
- Позволяют осуществлять переработку сырья, содержащего до 70% неметаллических включений, например керамики. Это позволяет перерабатывать электронный лом, пластины аккумуляторных батарей, металлосодержащую пыль от шлифовальных кругов, шлак от газовой резки и другое подобное сырье.
- Высокая скорость плавления обеспечивается прямым действием высокой температуры короткой дуги и огромной силы тока.
Преимущества использования алюмосодержащих сплавов на основе железа (ферроалюминий ФА10) в сталеразливочном ковше.
Алюминий широко применяется для раскисления и микролегирования большинства спокойных, низколегированных и литейных сталей. Степень усвоения алюминия согласно многочисленным среднестатистическим данным составляет от 15 до 23 % и характеризуется высоким показателем нестабильности 20-25 %. Низкое и нестабильное усвоение алюминия связано с тем, что раскисляемый расплав имеет плотность 6,9-7,0 г/см3 (плотность чушкового алюминия ~ 2,7 г/см3) при выпуске из плавильного агрегата имеет «случайный» контакт с алюминием, который ввиду существенной разности по плотности и находясь на зеркале поднимающегося в ковше металла при его наполнении, практически сгорает под воздействием высокой температуры и кислорода воздуха.
На многих предприятиях черной металлургии применяют специально приготовленные алюминиевые блоки (слитки) для их принудительного погружения в металл, порошки, гранулы, пирамидки для вдувания в расплав потоком инертного газа через ложный стопор или посредством «пушки» с большой скоростью в жидкий металл. В литейном производстве – слитки алюминия вручную закидывают в наполняемый сталью ковш. Все это малоэффективно и неэкономично.
Разработанная технология внепечного раскисления жидкого металла (стали) в наполняемом расплавом ковше алюмосодержащим сплавом на основе железа – ферроалюминий ФА10 эффективнее существующих.
Установлено, что для наиболее эффективного усвоения алюмосодержащего сплава для внепечной обработки стали во время выпуска плавки необходимо вводить слитки ферроалюминия ФА10 с содержанием алюминия 10…13 % массой 1,0 – 1,5 кг в период до заполнения 8–тонного ковша на 1/3 его объема. Это обеспечивает однородное распределение вводимой добавки в ковше до окончания выпуска плавки и разливки металла по формам.
Проводимое раскисление, микролегирование и доводка стали посредством применения ферроалюминия резко снижает уровень брака отливок по газовым раковинам за счет эффективного протекания теплофизических и физико-химических процессов при усвоении расплавом стали слитков ферроалюминия. Так, с момента попадания слитка ФА10 в жидкий металл происходит прогревание слитка до температуры плавления и последующее его расплавление внутри расплава.
Теплофизические характеристики ФА10:
- Температура плавления ФА10 – 1490…1500 0С
- Структурная фазовая составляющая – Fe6Al
- Теплопроводность 16,3…19,5 Вт/м.к
- Плотность – 6,6…6,4 г/см3
- Содержание алюминия – 10…13%
- Расход ФА10 составляет -0,15…0,2 % от веса жидкого металла в ковше.
- Степень усвоения алюминия из ФА10 в пределах 80…95 % (среднее 85%).
Замена используемого в настоящее время для раскисления стали алюминия марки АВ-86 на ФА10 в пропорции 1:1 снижает брак стальных отливок на 20%. Экономический эффект при переходе на ФА10 составляет до 30 %.
Впечатляющий результат при «раскислении» стали ФА10, вводимого в ковш в количестве 0,2 % от веса жидкого металла в ковше. достигнут на Литейном заводе ПАО «КАМАЗ» на отливке 140 «кольцо» в цехе точного стального литья по выплавляемым моделям, где брак снизился с 50 % до 5 %. При этом применяемые ранее дорогостоящие «раскислители» не использовались. Экономический эффект составил 5000 евро на тонну годного литья.