RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 172681 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 310401 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia. 25.05.1993 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 25.05.1993, PCT/EP93/01308 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 29.09.1994, WO94/21831, PCT Gazette nr 22/94 (51) IntCl6. C22B 1/243 C22B 7/02 (54) Sposób wytwarzania brykietów stanowiących materiał wsadowy (30) Pierwszeństwo: 16.03.1993,DE,P4308294.7 (73) Uprawniony z patentu: Linde Aktiengesellschaft, Wiesbaden, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 11.12.1995 BUP 25/95 (72) Twórca wynalazku: Uwe Butschek, Monachium, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 28.11.1997 WUP 11/97 (74) Pełnomocnik: Kamiński Zbigniew, KANCELARIA PATENTOWA PL 172681 B1 (57) 1. Sposób wytwarzania brykietów, stanowiących materiał wsadowy, ułatwiający tworzenie żużla w procesach wytapiania metali, zwłaszcza w żeliwiakach z wykorzystaniem pyłu uzyskiwanego z filtrów, w wyniku przepuszczania przez nie gazów odlotowych z żeliwiaka, przez mieszanie pyłu filtracyjnego z lepiszczem zawierającym związki siarki i prasowanie, znamienny tym, że pył pofiltracyjny miesza się z taką ilością odpadowego, używanego piasku formierskiego, aby zawartość materiału krzemionkowego w mieszaninie wynosiła około 90%, po czym mieszaninę zwilża się wodą i miesza z lepiszczem zawierającym od 1% do 10% ługu posiarczynowego, po czym uzyskaną masę poddaje się naprzód prasowaniu w formach, a następnie procesowi utwardzania.
Sposób wytwarzania brykietów, stanowiących materiał wsadowy Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania brykietów, stanowiących materiał wsadowy, ułatwiający tworzenie żużla w procesach wytapiania metali, zwłaszcza w żeliwiakach z wykorzystaniem pyłu uzyskiwanego z filtrów, w wyniku przepuszczania przez nie gazów odlotowych z żeliwiaka, przez mieszanie pyłu filtracyjnego z lepiszczem zawierającym związki siarki i prasowanie, znamienny tym, że pył pofiltracyjny miesza się z taką ilością odpadowego, używanego piasku formierskiego, aby zawartość materiału krzemionkowego w mieszaninie wynosiła około 90%, po czym mieszaninę zwilża się wodą i miesza z lepiszczem zawierającym od 1% do 10% ługu posiarczynowego, po czym uzyskaną masę poddaje się naprzód prasowaniu w formach, a następnie procesowi utwardzania. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszankę piasku i pyłu zwilża się wodą w ilości wynoszącej od 0,5 do 5% wagowo łącznej masy piasku i pyłu. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mieszanki piasku i pyłu dodaje się ług posiarczynowy w ilości wynoszącej korzystnie od 2 do 5% wagowo łącznej masy piasku i pyłu. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przy formowaniu brykietu w formach pod ciśnieniem stosuje się redukcję objętości rzędu od 1 do 20% objętości początkowej. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uformowany brykiet poddaje się dodatkowemu utwardzaniu w piecu suszarniczym, pod działaniem powietrza ogrzanego do temperatury od 30 C do 100 C. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że formowane brykiety mają wymiary liniowe od 3 do 20 cm. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania brykietów, stanowiących materiał wsadowy, ułatwiający tworzenie żużla w procesach wytapiania metali, zwłaszcza w żeliwiakach z wykorzystaniem pyłu uzyskiwanego z filtrów, w wyniku przepuszczania przez nie gazów odlotowych z żeliwiaka, przez mieszanie pyłu filtracyjnego z lepiszczem zawierającym związki siarki i prasowanie. W wielu zakładach przemysłowych, zwłaszcza hutniczych i odlewniczych, produktem ubocznym są pyły i piaski. Na przykład, doprowadzanie dmuchu w żeliwiakach przy wytapianiu żeliwa umożliwia uzyskanie gazu odpadowego, zawierającego wiele zanieczyszczeń, które usuwa się w procesie odpylania. Uzyskany w wyniku tego procesu pył filtracyjny stanowi produkt odpadowy, którego zakłady muszą się pozbywać, ponosząc przy tym dodatkowe koszty. Z drugiej strony stosowanie do procesu wytapiania w żeliwiakach coraz czystszych materiałów wyjściowych związane jest z wytwarzaniem coraz mniejszych ilości żużla. W skrajnych przypadkach prowadzi to do niekorzystnej z metalurgicznego punktu widzenia sytuacji, w której stosunek żużla do żeliwa jest zbyt niski, w związku z czym w celu poprawienia tego stosunku dodaje się w trakcie procesu wytapiania dodatkowe materiały wsadowe, zwłaszcza skałę krzemionkową przekształcającą się w trakcie wytopu w niezbędne, uzupełniające ilości żużla. Oznacza to jednakże konieczność stosowania dodatkowego materiału i wiąże się z dodatkowymi czynnościami oraz wzrostem kosztów procesu. W opisie patentowym Związku Radzieckiego nr SU 1655900 został przedstawiony sposób wytwarzania brykietów z ubocznego produktu jakim jest pył filtracyjny powstający
172 681 3 przy produkcji stopu żelazo-krzemu, oraz z piasku kwarcytowego uzyskiwanego podczas frakcji kwarcytu lub frakcji krzemu z dodatkiem lepiszcza w postaci tzw. "likieru sulfonowego". Z masy otrzymanej po wymieszaniu tych składników wytwarza się przez prasowanie i utwardzanie w podwyższonej temperaturze brykiety stosowane jako dodatek materiałów wsadowych w procesach wytapiania metali, zwłaszcza w piecach łukowych, zwiększając w ten sposób zawartość krzemu we wsadzie. Z opisu patentowego Związku Radzieckiego nr SU 1574660 znany jest sposób wytwarzania brykietu kruszcowego zawierającego związki niklu, który otrzymuje się przez prasowanie drobnoziarnistych składników - rudy, pyłu z pieców szybowych (zawartość do 15%), dodatków redukująco-sulfidujących oraz lepiszcza w postaci dostępnego w handlu Lignosulfonatu. Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych AP nr US 4141945 znany jest sposób zastosowania pyłu krzemianowego, powstającego jako produkt uboczny w produkcji krzemu w piecach metalurgicznych do wytwarzania produktu wzbogacającego w krzem w postaci grudek związków metali. Rolę lepiszcza dla zawartych w tym pyle tlenków metali, zwłaszcza tlenku chromu, pełni w tym przypadku pył zawierający SiO2. Sposób poprawiania stosunku żużla do żelaza w procesie wytapiania żeliwa w żeliwiakach, znany z niemieckiego opisu patentowego nr DE 4109214, polega na ponownym doprowadzeniu jako materiału wsadowego odpadowego pyłu uzyskanego w wyniku filtracji gazu wielkopiecowego lub gazów odlotowych z żeliwiaka i wykorzystaniu go jako materiału ułatwiającego tworzenie żużla. Zasadniczą wadą tego sposobu jest zatykanie przewodów i zanieczyszczanie otoczenia oraz nierównomierność procesu topienia w żeliwiaku. Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 2401217 znany jest sposób wytwarzania stopu żelazo-krzem przy użyciu brykietów sprasowanych z pyłu uzyskanego z filtrów, przez które przepuszczane są gazy odlotowe z pieców, w których wytwarzany jest ten stop. Pył ten jest mieszany z lepiszczem stanowiącym mieszaninę szkła wodnego Na2SiO3 oraz wodorotlenku sodu NaOH, którego zawartość winna być mniejsza od 7% masy mieszaniny, a następnie prasowany w brykiety. Zasadniczą wadą brykietów wytwarzanych tym sposobem jest ich wysoka cena związana z zastosowaniem kosztownych składników lepiszcza, a ponadto ich zbyt niska wytrzymałość i konieczność dodatkowego stosowania we wsadzie skały krzemionkowej, co powoduje znaczne podniesienie kosztów wytopu. Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 3200946 znane są cegły stosowane do wykładania wnętrza żeliwiaków lub innych pieców do topienia metali, wykonane przez prasowanie mieszaniny materiałów zawierających SiC lub FeSi, a ponadto materiałów ułatwiających tworzenie żużla, zwłaszcza A l2o3, SiO2 i CaO. Nowość rozwiązania polega na stosowaniu w mieszaninie granicznych zawartości A l 2O 3 mniejszej od 6%, oraz zawartości innych materiałów ułatwiających tworzenie żużla w ilości mniejszej od 0,5%, w tym krzemionki powyżej 60%, a korzystnie około 70% zawartości tych innych materiałów. Ponadto przewiduje się dodatki kwarcytów. Stosowanie tej cegły do wyłożenia wnętrza żeliwiaków zmniejsza zawartość skały krzemionkowej we wsadzie. Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania brykietów, stanowiących materiał wsadowy w procesach wytopu metali, zwłaszcza w żeliwiakach szybowych, który z jednej strony umożliwiłby wykorzystanie odpadowych piasków i pyłów powstających w czasie pracy żeliwiaka lub innego pieca do topienia metali, a z drugiej rozwiązałby problem niedoboru żużla w nowoczesnych procesach topienia metali. Cel ten został zrealizowany w sposobie wytwarzania brykietów, stanowiących materiał wsadowy, ułatwiający tworzenie żużla w procesach wytapiania metali, zwłaszcza w żeliwiakach z wykorzystaniem pyłu uzyskiwanego z filtrów w wyniku przepuszczania przez nie gazów odlotowych z żeliwiaka przez mieszanie tego pyłu filtracyjnego z lepiszczem zawierającym związki siarki i prasowanie, który to proces wytwarzania byłby pozbawiony wad i niedogodności znanych sposobów. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że pył
4 172 681 pofiltracyjny miesza się z taką ilością odpadowego, używanego piasku formierskiego, aby zawartość materiału krzemionkowego w mieszaninie wynosiła około 90%, po czym mieszaninę zwilża się wodą i miesza z lepiszczem zawierającym od 1% do 10% ługu posiarczynowego, po czym uzyskaną masę poddaje się naprzód prasowaniu w formach, a następnie procesowi utwardzania. Mieszanka piasku i pyłu jest zwilżana wodą w ilości wynoszącej od 0,5 do 5% wagowo łącznej masy piasku i pyłu, natomiast ług posiarczynowy dodaje się do niej w ilości wynoszącej korzystnie od 2 do 5% wagowo łącznej masy piasku i pyłu. Przy formowaniu brykietu w formach pod ciśnieniem stosuje się redukcję objętości rzędu od 1 do 20% objętości początkowej, po czym uformowany brykiet poddaje się dodatkowemu utwardzaniu w piecu suszarniczym, pod działaniem powietrza ogrzanego do temperatury od 30 C do 100 C. Formowane brykiety mają korzystnie wymiary liniowe od 3 do 20 cm, gwarantujące optymalną przewiewność wsadu w żeliwiaku. Sposób wytwarzania brykietu według wynalazku nie tylko pozwala na wykorzystanie odpadowych materiałów, np. pyłu filtracyjnego oraz zużytego piasku formierskiego, lecz dzięki zastosowaniu brykietów jako materiału wsadowego do żeliwiaków szybowych korzystnie poprawia stosunek żużla do żeliwa do wartości niezbędnej z punktu widzenia wymagań metalurgicznych wytopu. Natomiast stosowane w tym sposobie lepiszcze w postaci ługu posiarczynowego pozwala uzyskać twarde brykiety o trwałym kształcie oraz dużej wytrzymałości na zgniatanie, rzędu 200 do 450 N/cm, łatwe do transportu oraz charakteryzujące się dobrymi właściwościami jako materiał wsadowy. Ług posiarczynowy stanowi również produkt uboczny otrzymywany przy produkcji celulozy, gdzie służy do rozpuszczania lignin z drewna, jest roztworem soli ligninowo-sulfonowych i cukru drzewnego. Zaletą stosowania brykietów wytwarzanych sposobem według wynalazku jako materiału wsadowego w żeliwiakach jest również możliwość jego dozowania z pozostałym wsadem. Sposób wytwarzania brykietów, będący przedmiotem wynalazku, składa się z następujących etapów. W odlewniach żeliwa gromadzony jest materiał wyjściowy, zwłaszcza pyły filtracyjne, oraz zużyty piasek formierski o dużej zawartości krzemionki (SiO2). Zgromadzony materiał miesza się z wodą w procentowym stosunku wagowym wynoszącym korzystnie około 4%, oraz z ługiem posiarczynowym stanowiącym materiał odpadowy w procentowym stosunku wagowym wynoszącym od 2% do 5%, korzystnie około 3%. Uzyskaną masą wypełnia się formy wielokrotne, odpowiadające wymiarom liniowym poszczególnych brykietów wynoszącym od 3 cm do 20 cm. Brykietowanie odbywa się pod działaniem takiego ciśnienia, które zapewnia redukcję objętości masy wynoszącą od 1 do 20%. Po wyjęciu z formy brykiety poddawane są utwardzaniu albo przez suszenie w normalnych warunkach otoczenia, albo też w sposób przyspieszony w piecu suszarniczym w temperaturze od 30 C do 100 C. W procesie wytapiania żeliwa w żeliwiaku średniej wielkości (średnica pieca rzędu 90 cm) wprowadza się każdorazowo wsad o masie około 545 kg, składający się z około 450 kg żeliwa, 54 kg koksu wsadowego, 16 kg wapienia oraz około 25 kg brykietów wytwarzanych sposobem według wynalazku. Zastosowanie brykietów według wynalazku eliminuje konieczność dodawania do wkładu skały krzemionkowej. Ilość pyłu filtracyjnego otrzymanego z filtrowania gazów z żeliwiaka oraz odpadowe piaski pozyskane z odlewni, wystarczają do wytwarzania takiej ilości brykietów, która jest niezbędna dla zagwarantowania stosunku żeliwa do żużla właściwego dla prowadzenia wytopów żeliwa. Zaletą stosowania brykietów wytwarzanych sposobem według wynalazku jest również możliwość doprowadzania ich do żeliwiaka wraz z wsadem, na przykład poprzez stożek zasypowy. Wraz z obniżaniem się poziomu wsadu w żeliwiaku, brykiety podobnie jak wsad nagrzewają się i ulegają stopieniu tworząc niezbędne ilości żużla. W efekcie stosowania brykietów otrzymuje się tę samą ilość żeliwa, o takich samych właściwościach jak w tradycyjnych sposobach wytapiania.
172 681 5 Zastosowanie brykietów według wynalazku usprawnia więc proces wytapiania żeliwa w żeliwiaku i pozwala zastosować do wytwarzania żużla materiały odpadowe powstające w tym samym procesie wytapiania i w odlewni.
172 681 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł