Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

агломерация производство агрегация отходы утилизация

Агломерационный процесс изобретен в 1897 году англичанами Геберлейном и Хангтингтоном. В России до революции работали вращающиеся агломерационные печи на заводе «Русский провиданс» (Мариуполь) и Константиновском заводе.

На ранних этапах развития железорудного производства стремились добывать богатые по содержанию железа кусковые руды, пригодные для непосредственного использования в доменной плавке. Эффективность переработки кусковых руд повышали путем их сортировки с отсевом мелочи и усреднения. В дальнейшем, по мере увеличения потребности в металлопродукции и истощения природных запасов богатых кусковых руд, перешли к добыче более бедного по содержанию железа рудного сырья. Чтобы эффективнее использовать эти руды в металлургическом производстве, их подвергают обогащению, для чего предварительно дробят и размалывают.

Развитие агломерационного производства

Агломерационный процесс изобретен в 1897 году англичанами Геберлейном и Хангтингтоном. В России до революции работали вращающиеся агломерационные печи на заводе «Русский провиданс» (Мариуполь) и Константиновском заводе.

На ранних этапах развития железорудного производства стремились добывать богатые по содержанию железа кусковые руды, пригодные для непосредственного использования в доменной плавке. Эффективность переработки кусковых руд повышали путем их сортировки с отсевом мелочи и усреднения. В дальнейшем, по мере увеличения потребности в металлопродукции и истощения природных запасов богатых кусковых руд, перешли к добыче более бедного по содержанию железа рудного сырья. Чтобы эффективнее использовать эти руды в металлургическом производстве, их подвергают обогащению, для чего предварительно дробят и размалывают. Полученные в процессе обогащения рудные концентраты и образовавшуюся при добыче и сортировке рудную мелочь, непригодные из-за малых размеров частиц для дальнейшего использования в плавильных агрегатах, подвергают окускованию. В металлургической промышленности применяют три способа окускования рудного сырья: агломерацию, окомкование и брикетирование. В последнее время быстро развивается подготовка рудного сырья к плавке путем металлизации.

Агломерация или спекание. Этот способ окускования руд и концентратов занимает ведущее место по объему выпускаемых окускованных материалов.

Кроме мелочи железных руд агломерируют пылеватые и мелкозернистые марганцевые, медные, никелевые, свинцовые, сульфидные и другие руды. В качестве добавок при агломерации используют пылевидные отходы металлургического и химического производства.

Шихта для агломерации представляет собой увлажненную смесь зерен рудной мелочи или концентрата, металлосодержащей пыли, возврата (мелкого некондиционного агломерата), твердого топлива (большей частью в виде коксика) и флюсующих добавок (обычно в виде известняка).

Сущность агломерации состоит в следующем. Специальным зажигательным устройством поджигают топливо шихты. В результате сгорания углерода топлива, а также интенсивной подачи воздуха в зоне горения развивается высокая температура (1200--1500°). В процессе нагрева зерна руды обезвоживаются, а затем размягчаются с частичным образованием жидких и полужидких фаз. При этом происходят химические превращения входящих в них соединений. Материал частично или полностью сплавляется, а затем при продолжении подачи воздуха быстро остывает и кристаллизуется, образуя пористый спек. Полученный продукт называется агломератом.

По характеру подачи воздуха в слой шихты различают три основных метода агломерации:

а) без продува или прососа;

б) с продувом слоя снизу вверх;

в) с прососом сверху вниз (путем создания разрежения под слоем).

Агломерацию без продува или прососа начали внедрять в металлургии с конца XIX века во вращающихся трубчатых печах (рис. 1). Можно упомянул и о попытках осуществить этим методом агломерацию во взвешенном состоянии в печах шахтного типа. Достоинства метода заключаются в возможности спекания тонкоизмельченных материалов. К недостаткам следует отнести образование настылей на внутренней поверхности вращающихся печей, затруднения с регулировкой процесса в шахтных печах, малую удельную производительность агрегатов, плохое качество продукта.

Агломерацию с продувом осуществляли на ранних этапах развития на не подвижных колосниковых решетках и в подвижных и неподвижных котла конвертеров (рис. 1, 2, 3). Для обоих случаев характерны периодичност работы и низкая производительность агрегатов, тяжелые условия труда, невысокое качество агломерата. В последнее время агломерацию с продувом применили на прямолинейных колосниковых конвейерных машинах непрерыного действия. Этот метод агломерации применительно к конвейерным машинам имеет ряд преимуществ. Температура нагнетаемого в слой шихты воздуха меньше, чем температура отходящих газов в случае агломерации с прососом. Благодаря этому сокращается объем газов, проходящих через газовоздушные тракты и тягодутьевые машины, и, следовательно, снижается рас ход электроэнергии. Кроме того, меньшее количество газов при переработке серосодержащих руд позволяет получить более высокую концентрацию оксидов серы в отходящих газах, что в свою очередь обеспечивает использование последних в сер нокислотном производстве с большей эффективностью.

Агломерацию с прососом начали осуществлять в первом десятилетии XX века в чашах (рис. 4). Две полые цапфы, расположенные на малых сторонах прямоугольника, служили для отсоса газов из-под колосникового поля и поворота чаши для

разгрузки готового опека. Недостатками этого метода являлись периодичность работы, неравномерность спекания (недопек в углах чаши), тяжелые условия труда в цехе, в особенности при разгрузке чаши.

Спустя десятилетие появились переносные круглые агломерационные чаши (рис. 5, 6). В цехе устанавливали до нескольких десятков таких чаш. Загрузку и разгрузку чаш производили в определенной последовательности, и таким образом, несмотря на периодичность работы каждой чаши, в целом производство агломерата было почти непрерывным. Условия труда в цехе улучшились, так как разгрузку чаш производили за пределами цеха. Недостаток этого метода агломерации заключался в сложности режима работы мостового крана.

В 20-х годах XX века были предложены круглые (рис. 7) машины непрерывного действия для агломерации с прососом. Эти машины имеют следующие преимущества: непрерывность работы, максимальное использование площади колосниковой решетки, минимальные температурные колебания в составляющих ее элементах. Несмотря на это, круглые агломерационные машины не получили распространения. Существенный недостаток круглых машин заключается в трудности их компоновки в цехе по сравнению с прямолинейными конвейерными машинами непрерывного действия.

Среди всех методов агломерации доминирующее положение заняло спекание с прососом на прямолинейных конвейерных машинах. Эти машины были разработаны в США в 1911 году Дуайтом и Ллойдом. Первые агломерационные конвейерные машины имели рабочую площадь около 7 м2 при рабочей ширине 1,07 м. В СССР первые три машины такого типа рабочей площадью 27 м2 вошли в строй в 1930 году на Керченском металлургическом заводе. Схема установки для спекания на агломерационной конвейерной машине с прососом воздуха сверху вниз изображена на рис. 8. Главной частью агломерационной машины является конвейер, состоящий из отдельных спекательных тележек (паллет) -- 1, которые снабжены штучными колосниками, образующими решетку. Тележки двигаются по замкнутым направляющим путям, включающим прямолинейные верхний и нижний участки и криволинейные участки в головной и хвостовой (разгрузочной) частях машины. На верхнем и нижнем путях тележки двигаются плотно прижатыми друг к другу, образуя соответственно рабочую и холостую ветви. Движение конвейера осуществляется от приводных звездочек -- 7, расположенных в головной части машины. Эти звездочки захватывают двигающиеся по нижней холостой ветви спекательные тележки и поднимают их на верхнюю рабочую ветвь конвейера.

В начале рабочей ветви на двигающиеся тележки питателем -- 3 непрерывно загружают шихту слоем 150--600 мм. Перед этим на колосниковую решетку питателем -- 2 укладывают подстилочный материал (постель), состоящий из кусков агломерата размером 12--25 мм. Слой постели толщиной 30--50 мм предназначен для предохранения колосников от перегрева и уменьшения просыпи шихты через щели решетки.

Для воспламенения входящего в шихту твердого топлива (коксика) необходимо довести его температуру до 700°С. Для этого в камере горения (горне) -- 4, установленной над рабочей ветвью тележек в начале конвейера, сжигают газ или мазут. Одновременно под слоем шихты в вакуум-камерах -- 5 создают разрежение, благодаря чему раскаленные до 1130-- 1200єС продукты сгорания проходят через шихту, зажигая частицы твердого топлива в узкой (15--40 мм) верхней зоне.

Начавшееся горение поддерживают просасыванием воздуха сверху вниз через слой шихты на всей рабочей площади колосниковой решетки. Газы из-под слоя шихты через вакуум-камеры, газовые тракты и пылеуловители -- 6 отводят в дымовую трубу -- 9 и выбрасывают в атмосферу. Необходимое для этого разрежение 10--25 кПа создается нагнетателем (эксгаустером) -- 8. По мере продвижения конвейера с шихтой твердое топливо в верхних ее слоях выгорает и зона горения перемещается ниже. Скорость движения конвейера выбирают такой, что при достижении данным участком шихты последней вакуум-камеры горение доходит до нижнего горизонта материала и спекание завершается по всей толщине слоя. Полученный агломерат после разгрузки с машины подвергают дроблению и грохочению (сортировке по крупности).

Для интенсификации процесса спекания стремятся повысить газопроницаемость и температуру шихты, уменьшить ее переувлажнение, активизировать процесс горения топлива в шихте. В качестве интенсификаторов процесса спекания используют свежеобожженную известь, горячий возврат. Для повышения эффективности агломерационного производства применяют также окомкование шихты перед спеканием, добавки крупнозернистой (0--8 мм) руды, увеличение толщины спекаемого слоя и мощности отсасывающих средств, рациональные системы загрузки шихты на агломерационную машину, обеспечивающие такое ее расслоение, при котором достигается оптимальное по толщине слоя распределение материала по крупности и концентрации углерода.

Завершают термическую обработку агломерата его охлаждением, которое осуществляют либо на удлиненных агломерационных машинах, либо на установленных за ними линейных, кольцевых или чашевых охладителях. Охлаждение производится принудительной подачей холодного воздуха в слой агломерата. От того, насколько правильно выбраны способ и режим охлаждения, зависят качество выдаваемой продукции, количество мелочи, выход годного агломерата, а также условия работы последующего оборудования и обслуживающего персонала.

Брикетирование заключается в получении брикетов из мелкозернистых рудных материалов на прессах с добавками или без добавок связующих веществ (известь-пушонка, портландцемент, жидкое стекло и др.). Для улучшения металлургических свойств брикетов их часто подвергают термической или химической обработке.

Основным оборудованием для брикетирования являются валковые брикетпрессы, производящие одинаковые куски в форме орехов. На штемпельных брикет-прессах получают брикеты цилиндрической и призматической формы, а на высокопроизводительных кольцевых прессах -- непрерывную брикетную ленту. В последнее время для брикетирования применяют вакуум-прессы.

В черной металлургии брикетируют главным образом руды, направляемые в сталеплавильное производство. Способ имеет ограниченное применение для тонкоизмельченных концентратов, имеющих глиноземистую пустую породу с большой влажностью (16,0--16,5%). В небольшом количестве выпускают так же брикеты из марганцевых руд.

В последнее время для повышения прочности брикетов делались попытки внедрить метод так называемого «горячего» брикетирования, при котором шихту перед прессованием нагревали до 830-10З0 С в печах трубчатых, многоподовых и кипящего слоя. Однако в связи с увеличением стоимости продукта этот метод распространения в промышленности не получил. Основными недостатками брикетирования, препятствующими внедрению его в черной металлургии, являются относительно низкая производительность прессов, дефицитность и высокая стоимость связующих добавок, невозможность удаления вредных примесей из руд.

Отходы агломерационного производства

В агломерационном производстве 90-95% шламов и пыли образуется при удалении пыли из пылевых мешков газовых коллекторов и вентиляционных систем, аппаратов сухой и мокрой очистки отходящих газов, при гидравлической уборке помещений и промывке трубопроводов.

Остальные 5-10% шлама поступает от других отделений агломерационных фабрик: корпусов подготовки шихты, обжига известняка, складов, вагоноопрокидывателей и т.п., где источниками образования шламов являются главным образом вентиляционные системы, рассыпанные шихтовые материалы и отложения пыли на стенах и оборудовании. Шламы от очистки и промывки оборудования и трубопроводов, а также гидравлической уборки помещений поступают в систему периодически и неравномерно.

Шламы агломерационных фабрик принадлежат к группе относительно богатых железом, по основным химическим компонентам они близки к агломерационной шихте.

Основным направлением рационального использования шламов аглофабрик является утилизация их в качестве добавки к агломерационной шихте. Это обусловлено сходством химических составов шламов и агломерационной шихты и возможностью использования непосредственно на аглофабрике вблизи источников образования шлама. Необходимым условием успешной утилизации шламов является правильная их подготовка. Основные процессы, предшествующие использованию шламов - сгущение, фильтрование, термическая сушка.

Использование влажных шламов без специальных установок затрудняет их транспортирование, загрязняет территорию завода, оборудование и помещения. Кроме того, шлам повышенной влажности плохо смешивается с аглошихтой, ухудшает процесс спекания и снижает прочность агломерата.

Оптимальная для утилизации влажность шламов 8-9%. Механические методы обезвоживания шламов - фильтрование и центрифугирование - обеспечивают влажность шламов 15-25%. Дальнейшее уменьшение влажности обычно достигается термической сушкой в сушильных барабанах. Понижения влажности после механического обезвоживания можно также добиться смешиванием его с сухими железосодержащими продуктами (горячим возвратом аглофабрик, колошниковой пылью) и негашеной известью (в том числе отходами извести с обжиговых печей), которые имеются на многих металлургических предприятиях.

Наиболее эффективная технологическая схема механического обезвоживания шламов аглофабрики характеризуется разделением шлама на две - три фракции, каждая из которых обезвоживается отдельно на аппаратах различного типа. Обычно наиболее крупная фракция обезвоживается в классификаторах, фракция средней крупности - на ленточных вакуум-фильтрах и наиболее мелкая фракция - на вакуум-фильтрах.

Это связано со значительной полидисперсностью шлама аглофабрик. Примером служит схема обезвоживания шламов, приведенная на рис. 9.

Рис. 9. Принципиальная технологическая схема обезвоживания шламов агломерационного производства

Чаще для обезвоживания шламов аглопроизводства применяют следующие аппараты: гидроциклоны и спиральные классификаторы, радиальные сгустители, ленточные и дисковые вакуум-фильтры.

За рубежом шлам аглофабрик также используется в основном в качестве добавки к аглощихте. Основными мероприятиями по повышению уровня использования шламов аглофабрик следует считать улучшение качества проектирования объектов, сокращение сроков строительства, введение в эксплуатацию корпусов подготовки шламов к утилизации.

Способ утилизации отходов прокатного производства

Изобретение относится к способу утилизации отходов прокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой, включающему термическую обработку с нагревом до 80 - 98^oС и выдержкой при этой температуре в течение 24 - 50 ч, отделение отстоя и его последующую переработку, при этом перед термической обработкой смесь отстаивают в течение 50 - 150 ч с удалением первичного отстоя, а переработку ведут путем смешивания с окисью кальция в порошкообразном состоянии при соотношении масс окиси кальция и отстоя 0,9 - 1,3 : 1 и температуре отстоя 80 - 110^oС, после чего смесь термостатируют в течение 12 - 16 ч. 1 табл.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для утилизации посредством агломерации смеси замасленной окалины с водой, образующейся при горячей прокатке стальных полос. В процессе горячей прокатки стальных полос на непрерывных широкополосных станах образуется пылевидная окалина, которая смешивается с водой, применяемой для охлаждения валков и металла, и с минеральными маслами, используемыми для смазки. Образующаяся смесь обладает высокой устойчивостью к разложению и непригодна к утилизации. Сброс смеси в биосферу снижает экологическую безопасность производства, загрязняет окружающую среду.

Известен способ утилизации отходов листопрокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой, включающий нагрев и разделение смеси на отдельные компоненты, причем после выделения воды проводят вакуумную перегонку масла и вакуумную сушку твердого остатка при температурах не выше 400^oC [1].

Недостатки известного способа состоят в сложности его реализации в промышленных масштабах, высокой себестоимости. Отработанное масло после вакуумной перегонки имеет низкое качество, его последующее использование и утилизация загрязняют биосферу.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретения является способ утилизации отходов прокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой, согласно которому смесь нагревают и выдерживают с перемешиванием при 80-90^oC в течение 24-84 ч. В результате масло и вода отделяются от нижнего слоя, обогащенного частицами окалины. Отстой в дальнейшем перерабатывают для разделения фаз - прототип.

Недостатки известного способа состоят в том, что дальнейшая переработка отстоя его разделением для агломерации технически сложна, экономически неэффективна. Остаточные масла в окалине затрудняют процесс агломерации, загрязняют технологическое оборудование, снижают качество агломерата. Сброс маслосодержащего отстоя в биосферу и его хранение экологически опасны.

Цель предлагаемого изобретения состоит в повышении экологической безопасности отходов и облегчении их агломерации.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе утилизации отходов прокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой, включающем термическую обработку с нагревом до 80-90^oC и выдержкой при этой температуре в течение 24-50 ч, отделение отстоя и его последующую переработку, согласно предложению, перед термической обработкой смесь отстаивают в течение 50-150 ч с удалением первичного отстоя, а переработку ведут путем смешивания с окисью кальция в порошкообразном состоянии при соотношении масс окиси кальция и отстоя 0,9-1,3:1 и температуре отстоя 80-110^oC, после чего смесь термостатируют в течение 12-16 ч.

Известное и предложенное технические решения имеют следующие общие признаки. Оба они являются способами утилизации отходов прокатного производства, содержащих смесь замасленной окалины с водой. Оба предполагают термическую обработку смеси с нагревом до 80-98^oC и выдержкой при этой температуре 24-50 ч. В обоих случаях осуществляют отделение отстоя и его последующую переработку.

Отличия предложенного способа состоят в том, что перед термической обработкой смесь отстаивают в течение 50-150 ч с удалением первичного отстоя, чего в известном способе нет. В предложенном способе переработку ведут путем смешивания с окисью кальция в порошкообразном состоянии при соотношении масс окиси кальция и отстоя 0,9-1,3:1 и температуре отстоя 80-110^oC, что в известном способе не предусмотрено. И, наконец, в предложенном способе смесь термостатируют в течение 12-16 ч. Этого нет в известном способе.

Указанные отличительные признаки проявляют во всей совокупности новые свойства, не присущие им в известных совокупностях признаков, и заключающиеся в повышении экологической безопасности отходов и облегчении их агломерации. Само по себе использование окиси кальция в порошкообразном состоянии в технологии подготовки железорудного сырья известно (авт. св. СССР N1326623, кл. С 22 В 1/00, 1987.), однако этот признак применен с другой целью - повышения качества окатышей и при иной концентрации смешиваемых компонентов. Это свидетельствует о соответствии предложенного технического решения критерию "существенность отличий".

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. Наиболее дешевым и простым способом утилизации прокатной окалины является ее агломерация и последующее использование в доменном производстве. Однако агломерации, согласно стандарту предприятия СТП-105-ОА-33-86, может быть подвергнута обезвоженная окалина с содержанием масел не более 3% по массе, причем при дальнейшем снижении содержания масел от 3% процесс агломерации облегчается, улучшается качество агломерата, уменьшается загрязненность технологического оборудования. Кроме того, окалина с содержанием масел 3% и более относится к 2-й группе опасности, она не может быть сброшена в отвалы или храниться на открытых площадках перед последующей переработкой.

Смесь, образующаяся при горячей прокатке стальных полос, имеет следующий состав, мас. %:

Масла - 12-17

Вода - 10-30

Окалина - Остальное

Гранулометрический анализ смеси показал, что твердые частицы окалины, образующиеся при прокатке, имеют средний диаметр 0,8-15 мкм. При этом крупная фракция 6-15 мкм образует метастабильную пульпу, которая при отстаивании разлагается на твердую и жидкую фазы. Мелкая фракция 0,8-5,2 мкм замасленной окалины представляет из себя стабильную пульпу, которая при отстаивании не разлагается на твердую и жидкую фазы. Для удаления крупной фракции (первичного отстоя) замасленную окалину перед термической обработкой отстаивают в течение 50-150 ч., в результате чего смесь разделяют на твердую фазу (в осадке) и стабильную мелкодисперсную пульпу. Термообработка пульпы по предложенному режиму обеспечивает возможность отделения до 40% масел и воды. Обогащенный окалиной нижний слой (отстой), разогретый до 80-110^oC, смешивают с порошкообразным CaO и термостатируют. В результате химического взаимодействия CaO с водой и маслом в присутствии окислов железа инициируется экзотермическая химическая реакция, температура смеси возрастает до 600-700^oC, при которой масляная фаза полностью разлагается. Полученная после 12-14 ч термостатирования сухая смесь не содержит масел, поэтому она экологически безопасна, хорошо подвергается агломерации, не замасливает технологическое оборудование агломерационных линий.

Экспериментально установлено, что если перед термической обработкой смесь отстаивать менее 50 ч., то из нее не будет удалена полностью крупная фракция частиц. Эти частицы окалины осаждаются на стенках трубопроводов, в насосах перекачки пульпы, в котле для термической обработки, что затрудняет условия работы оборудования. Увеличение времени отстоя более 150 ч. нецелесообразно, так как это не приводит к дальнейшему увеличению количества отстоявшихся частиц.

Оптимальный диапазон температуры термической обработки определен из следующих условий. При температуре смеси ниже 80^oC происходит резкое снижение интенсивности выделения масла и воды, пульпа сохраняет стабильность. Увеличение температуры выше 98^oC приводит к закипанию воды в смеси, интенсивному барботированию и испарению. Это затрудняет расслоение пульпы, загрязняет атмосферу, требует применения оборудования для вытяжки пара.

В случае, когда выдержка при температуре термической обработки составляет менее 50 ч., отстой содержит избыточное количество воды и масел, что недопустимо. Увеличение времени выдержки более 150 ч. не приводит к повышению степени выделения из смеси масел и воды, а лишь снижает производительность оборудования и увеличивает энергозатраты. Экспериментально установлено, что если отношение масс окиси кальция и отстоя будет меньшим, чем 0,9 : 1, то количества окиси кальция недостаточно для полного протекания процесса разложения масел в отстое. При увеличении этого соотношения более 1,3 : 1 снижается температура смеси, экзотермическая реакция химического взаимодействия может прерваться. При температуре отстоя ниже 80^oC не инициируется экзотермическая химическая реакция компонентов смеси. Повышение этой температуры более 110^oC нецелесообразно, так как потребует дополнительных энергозатрат. В случаях, когда время термостатирования менее 12 ч, химическое взаимодействие компонентов смеси не завершено, смесь может содержать остатки масел. Увеличение времени выдержки более 16 ч не дает положительного эффекта, а лишь удлиняет производственный цикл. Окись кальция в качестве добавки в смесь определена из следующих соображений. Соединения кальция используют в металлургическом производстве в качестве флюсов и шлакообразующих. Окись кальция, получаемая из известняка, представляющая из себя недорогой и недефицитный материал, используемый в агломерационном и доменном производствах, оказалась оптимальным компонентом для удаления из смеси масляной фазы и воды. После агломерации соединения кальция, использованные для утилизации окалины, "работают" при выплавке чугуна повторно - в качестве флюса и шлакообразующего.

Способ реализуют "следующим образом. Замасленную окалину с водой с непрерывного широкополосного стана 2000 перекачивают в отстойник. Исходная смесь содержит 13% минеральных масел, 15% воды, остальное - окалина. Исходную смесь выдерживают в течение 100 ч. После окончания выдержки скачивают воду и удаляют выпавшую в осадок окалину крупной фракции 6-15 мкм, а стабильную пульпу транспортируют в котел. Котел нагревают до температуры 89^oC и выдерживают при этой температуре 37 ч. В результате термической обработки происходит разложение смеси на слои минерального масла, воды и концентрированной замасленной окалины (отстоя). После скачивания из котла масла и воды, производят выемку отстоя, его подогрев до температуры 95^oC и загрузку в смеситель. Затем в смеситель добавляют негашеную известь в порошкообразном состоянии при соотношении масс окиси кальция и отстоя 1,1 : 1 и осуществляют перемешивание компонентов. Полученную смесь выгружают в термостат (приямок) и выдерживают в течение 14 ч. За это время происходит полное протекание реакции химического взаимодействия компонентов, а продуктах реакции минеральные масла и вода отсутствуют. Готовую смесь подвергают агломерации и используют для выплавки чугуна, либо складируют для последующей переработки. В готовую смесь также может быть добавлена окалина крупной фракции, полученная при первичном отстаивании.

Воду, отделяемую от смеси после отстаивания и термической обработки, используют для охлаждения горячекатаных полос непрерывного широкополосного стана 2000. Минеральные масла, выделенные после термической обработки смеси, используют на заводе железобетонных конструкций для смазывания внутренних поверхностей форм перед заливкой бетона. Прокатная окалина полностью восстанавливается до железа в доменной печи.

Варианты реализации способа приведены в таблице. Как следует из таблицы, при реализации предложенного способа (варианты 2-4) достигается повышение экологической безопасности отходов и облегчение их агломерации за счет полного удаления масляной фазы. Отсутствие масляной фазы исключает замасливание оборудования агломерационных линий, позволяет складировать переработанную окалину без опасности попадания маслосодержащих стоков в биосферу. В случае запредельных значений заявленных параметров (варианты 1 и 5) снижается экологическая безопасность отходов, затрудняется их переработка посредством агломерации. Способ-прототип (вариант 6) экологически опасен, не позволяет утилизировать агломерацией отходы листопрокатного производства. Технико-экономические преимущества предложенного способа заключаются в том, что последовательное отстаивание окалины, термическое разложение смеси, химико-термическая обработка разогретого до 80 - 110^oC отстоя при соотношении масс окиси кальция в порошкообразном состоянии и отстоя 0,9 - 1,3 : 1 и термостатирование в течении 12 - 16 ч позволяет удалить и полностью разложить остатки масел в окалине, за счет этого повысить экологическую безопасность отходов и облегчить их агломерацию. За базовый объект принят способ-прототип. Уровень рентабельности применения предложенного способа в условиях стана 2000 Череповецкого меткомбината превысит 50%.

Рециклинг цинксодержащих отходов металлургического производства

Агрегация и агломерация мелкодисперсных отходов

Известно, какое внимание различные ведомства уделяют сегодня вопросам экологической безопасности окружающей среды. В данной статье приведены некоторые возможные методы утилизации различных отходов. Методы достаточно апробированы и могут быть после некоторой доработки применены на практике.

Мелкодисперсные отходы различных производств подвергаются либо захоронению, либо санкционированному хранению, занимая огромные территории и являясь источником загрязнения окружающей среды. В данной работе приведены примеры возможной переработки таких отходов, как зола сожженного отстоя сточных вод, гранитная пыль щебеночного производства, а также мелкодисперсные отходы черной металлургии. Технология переработки состоит в агрегации отходов и их температурной агломерации. Технологические методы находятся на разных стадиях разработки, однако у каждого получены обнадеживающие результаты.

1 Легкие заполнители бетона (ЛЗБ). При производстве гранитного щебня до 30% горной массы отсеивается и, по существу, превращается в отходы. Часть отсевов может быть использована для производства легких заполнителей бетона. Для этого отсевы смешиваются с газообразователем, а из полученной шихты с применением ПАВ формуются гранулы. Затем гранулы обжигаются.

Изучение полученных образцов показало, что ЛЗБ имеют высокие показатели по тепловому сопротивлению, водопоглощению, плотности, себестоимости производства. В ходе выполненной научно-исследовательской работы предложена технология производства ЛЗБ, которая должна быть проверена на опытной линии. Учитывая, что потребность в легких заполнителях составляет около 80 млн куб. м в год, можно оценить, что около 25 млн т гранитных отсевов может быть ежегодно использовано для производства ценнейшего строительного материала.

Проведенные исследования показали, что использование ЛЗБ может позволить производить железобетонные и бетонные изделия, обладающие повышенным термосопротивлением. Дальнейшее исследование ЛЗБ также требует создания опытно-промышленной установки и проведения комплекса исследований.

2. Многие крупные города оборудованы заводами по сжиганию отстоя сточных вод. После сжигания образуется зола, содержащая примеси вредных веществ в количествах, превышающих нормы ПДК. Эта зола подлежит захоронению. Для города с миллионным населением количество золы составляет десятки тонн в сутки при плотности около 0,6 т на куб. м. При доставке золы на полигон для захоронения требуется большой объем транспорта и помещения захоронения.

Агрегация золы с повышением плотности существенно удешевляет процесс захоронения. При обследовании золы сжигания отстоя сточных вод установлено, что она агрегирует под давлением с применением небольшого количества поверхностно-активного вещества (ПАВ). Спрессованные таблетки были подвергнуты обжигу. В результате получены таблетки с плотностью 2,7 т/куб. м и высокой прочностью с оплавленной поверхностью. То есть объем золы уменьшился в 3-5 раз. Полученные образцы представлены на фото 2. Верхние образцы -- прессованная зола. Образцы имеют коричневый цвет и прочность, достаточную для транспортировки. Нижние образцы -- результат обжига: цвет -- черный, поверхность -- стеклованная. Левые и правые образцы получены при различном давлении прессования.

Представляется, что по-настоящему существует возможность создать линию по обработке золы путем прессования и обжига. Проведенный эксперимент дает основание полагать, что для сокращения расходов по захоронению золы может быть рассмотрено несколько вариантов.

Прессование золы. Полученные плотные изделия подлежат захоронению, но здесь втрое снижаются транспортные расходы и расходы по захоронению.

Обжиг прессованных изделий. При обжиге происходит стеклование поверхности изделий, а это может предотвратить вымывание имеющихся в золе вредных примесей. Этот эффект следует проверить экспериментально. Возможно, получаемые изделия могут быть использованы в качестве подсыпки или наполнителя бетона.

На основании исследований можно изменить класс опасности золы и дать рекомендации по ее использованию.

3. Мелкодисперсные отходы черной металлургии накоплены в мире в количестве многих миллионов тонн. Агрегация этих отходов путем увеличения усилия прессования или тонкости помола оказалась в ходе экспериментов невозможной. Преодолеть это свойство и получить прочные гранулы позволило применение специального ПАВ.

На фото 3 показаны образцы мелкодисперсного оксида железа, агрегат, полученный из этого образца путем прессования с применением ПАВ, и восстановленное в результате обжига железо в виде агломерата. Полученный агломерат прочен. На фото 4 показано, что полученный образец достаточно прочен, чтобы не разрушиться под грузом весом в 5 кг.

Приведенные примеры показывают возможности разработанного принципа переработки мелкодисперсных отходов, состоящего в подборе ПАВ, дисперсности, добавки, параметров давления для достижения агрегации и условий тепловой обработки для обеспечения агломерации. Эти работы могли бы выполняться посредством одной опытно-промышленной установки на едином предприятии, которое на основании результатов обследования и экспериментов могло бы разрабатывать технические задания для строительства промышленных линий.

Результаты проведенных экспериментов показывают, что агрегация мелкодисперсных материалов и их агломерация в результате обжига могут позволить переработать огромные массы накопленных разнообразных мелкодисперсных отходов, а на их основе -- организовать выпуск востребованной продукции, улучшить экологическую обстановку и освободить огромные территории, занятые сегодня под хранение этих отходов.

Заключение

Приведенные примеры показывают возможности разработанного принципа переработки мелкодисперсных отходов, состоящего в подборе ПАВ, дисперсности, добавки, параметров давления для достижения агрегации и условий тепловой обработки для обеспечения агломерации. Эти работы могли бы выполняться посредством одной опытно-промышленной установки на едином предприятии, которое на основании результатов обследования и экспериментов могло бы разрабатывать технические задания для строительства промышленных линий.

Результаты проведенных экспериментов показывают, что агрегация мелкодисперсных материалов и их агломерация в результате обжига могут позволить переработать огромные массы накопленных разнообразных мелкодисперсных отходов, а на их основе -- организовать выпуск востребованной продукции, улучшить экологическую обстановку и освободить огромные территории, занятые сегодня под хранение этих отходов.

Литература

1.Мансуров И.З., Бромберг А.И. Ломоперерабатывающее оборудование. Обзор. - М.: НИИМАШ, 1982. - 96 с.

2.Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. - М.: Экономика, 1986. - 229 с.

3.Морозов С.И. Оборудование для переработки легковесного лома. - М.: Металлургия, 1982. - 232 с.

4.Справочник по чугунному литью / под ред. Гиршовича Н.Г. - Л.: Машиностроение, 1978. - 758 с.

5.Высококачественные чугуны для отливок / под ред. Александрова Н.Н. - М.: Машиностроение, 1982. - 222 с.

6.Шевелева Л.Н., Метушевская В.И. Качество стали и влияние на него использования лома (по материалам Европейской экономической комиссии ООН) - М.: Машиностроение, 1995. - 176 с.

7.Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Авдеева М.В. Разработка способа переработки замасленной окалины прокатного производства / Межрегиональный сб. науч. тр.: Теория и технология металлургического производства. Вып. 7. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - С.150-152.

8.Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. - М.: Экономика, 1986. - 344 с.

9.Черепанов К.А., Черныш Г.И., Динельт В.М., Сухарев Ю.И. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. - М.: Металлургия, 1994. - 224 с.

Размещено на Allbest.ru