Размещено на http://allbest.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ПЕРЕРАБОТКА ЖИДКИХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ

1.1 Уборка шлаков от плавильных агрегатов

1.2 Механические способы, переработки расплава

2. ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ

2.1 Первичная переработка шлаков

2.2 Вторичная переработка шлаков

3. ПЕРЕРАБОТКА ОТВАЛЬНЫХ ШЛАКОВ

4. ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ ШЛАКОВ ТЕКУЩЕГО ВЫХОДА

5. ПЕРЕРАБОТКА ОТВАЛЬНЫХ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ШЛАКОВ

6. КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

6.1 Критерии безотходности

6.2 Принципы безотходных технологий

6.3 Требования к безотходному производству

7. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

7.1 Металлургия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.



1. ПЕРЕРАБОТКА ЖИДКИХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ

1.1 Уборка шлаков от плавильных агрегатов

Уборка шлака от плавильных агрегатов осуществляется железнодорожным транспортом. Шлак из агрегата сливают в шлаковые ковши, вместимость которых в зависимости от мощности агрегата колеблется от 5 до 30 м*. Наиболее распространены чаши вместимостью 16 м³. Впервые в стране применены чаши вместимостью 30 м^э, причем их транспортировка осуществляется с помощью самоходных шлаковозов.

Такая уборка позволяет принимать весь шлак от плавки в одну чашу и в минимальные сроки доставлять его в шлаковое отделение. Расплав в этом случае имеет высокую температуру, сливается в траншею тонким и ровным слоем. Корка остается относительно небольшой и нередко разрушается при последующем заливе расплава в чашу.

Уборка шлака от агрегатов небольшой мощности чаще всего осуществляется в коробки, в которых остается до полной кристаллизации. В дальнейшем коробки направляются в шлаковые отделения или кантуются в думпкары непосредственно в цехе. На отдельных предприятиях избыток шлака из чаши или коробки переливается в специальные приямки, из которых после полного затвердевания удаляется и грузится в думпкары.

Уборка первичных и конечных шлаков осуществляется также по-разному: на одних предприятиях шлаки сливают в одну чашу, на других -- раздельно. Последний способ наиболее прогрессивен, поскольку составы и свойства первичных и конечных шлаков различны.

1.2 Механические способы, переработки расплава

В настоящее время шлаки перерабатываются в основном в твердом виде, однако это менее эффективно, чем переработка расплавов. Действительно, твердые шлаки -- это прочные, твердые, высоко абразивные материалы, содержащие значительное количество металла. Оборудование, используемое для дробления, сортировки и сепарации шлака, быстро изнашивается и выходит из строя. В связи с этим в течение ряда лет в России и за рубежом изыскиваются рациональные способы переработки сталеплавильных шлаков в расплавленном состоянии. Для этого применяют самые различные конструкции установок, используя в качестве энергоносителей воду, пар и воздух. Имеется ряд вариантов, где расплав намораживается на вращающиеся валки.

Рабочей частью промышленной установки по намораживанию расплавленного шлака служат два вращающиеся в разные стороны валка диаметром 110 и длиной 1500 мм (рис.1). Один валок приводится во вращение от электродвигателя мощностью 14 кВт с частотой вращения 1450 об/мин. Ведомый валок прижимается к ведущему четырьмя пружинами, установленными попарно в узлах подшипников валка.

Валки пустотелые, изготовлены из листовой стали с толщиной стенки 26 мм. Вода для охлаждения подается от вне цеховой магистрали по введенной через полую цапфу валка неподвижной трубе с отверстиями и отводится через вторую цапфу. У концов валков установлены боковины, предотвращающие выход шлака. Под валками помещен вибролоток, выполненный в виде сварного водоохлаждаемого наклонного желоба, установленного на роликах.

Эксцентриковый вал приводится во вращение от электродвигателя мощностью 4,5 кВт с частотой вращения 950 об/мин. Наклон лотка к горизонту составляет ~20°. Под носком вибролотка расположена лента пластинчатого транспортера, средняя часть которого находится в охладительной ванне, заполненной водой.

Шлак из чаши сливается на вращающиеся валки, растекается в проеме между ними и намораживается на их поверхность. От нижней части валков шлак отстает, попадает на вибролоток, с которого сбрасывается в воду охладительной ванны и выносится транспортером на общецеховой транспортер, а затем в приемный бункер.

Регулировка влажности шлака осуществляется изменением скорости пластинчатого транспортера. Толщина образующихся на валках корок шлака зависит от величины перегрева над температурой плавления и изменяется в пределах 2--6 мм. При переработке "холодного" шлака толщина корок может достигать 10 мм и более. Толщина образующихся после охлаждения и дробления на транспортерах пластин не превышает 30 мм.

Рис. 1 Схема установки для получения щебня на Волгоградском тракторном заводе:

1 -- валок; 2 -- пружины; 3 -- боковые щеки; 4 -- вибролоток; 5 -- ролики; 6 -- эксцентриковый вал; 7 -- транспортер; 8 -- ванна; 9 -- транспортер; 10 -- труба для отвода пара

Известны способы переработки сталеплавильных шлаков на грануляционных установках барабанного типа. Расплав из конвертера или мартеновской печи подается на вращающийся барабан, соприкасаясь с его поверхностью, дробится на гранулы, которые падают на площадку или в водный бассейн.

Представляют интерес установки, разработанные Всесоюзным научно-исследовательским институтом металлургической теплотехники (ВНИИМТ). Их можно монтировать в непосредственной близости от плавильных агрегатов. Установки рассчитаны либо на прием всего шлака от одной плавки (барабанного типа), либо на переработку с использованием промежуточной емкости (карусельная разливка и грануляция вращающимся диском).

Механизмы барабанного типа представляют собой водоохлаждаемые снаружи вращающиеся барабаны, внутрь которых заливают шлак. Барабаны располагаются горизонтально или под некоторым углом к горизонту.

Внутренняя поверхность барабанов может быть гладкой или ячеистой. Установки закрыты, что исключает газовыделение на рабочую площадку. Шлаковая продукция получается в виде не фракционированного щебня. К недостаткам установок барабанного типа следует отнести большую металлоемкость, а также необходимость последующей сортировки шлака для получения стандартной продукции.

Установка карусельного типа предназначена для получения литых брусков. Шлак из промежуточной емкости должен поступать в металлические ячейки-паллеты, расположенные на концах лучей карусели, вращающейся вокруг центра в горизонтальной плоскости. Каждая паллета в течение одного круга должна быть заполнена шлаком, охлаждена, освобождена от остывшего шлака и вновь подготовлена для приема порции расплава. Для интенсификации процесса охлаждения шлак и паллеты обильно орошаются водой.

Как свидетельствуют опытные данные, попадание металла не вызывает осложнений, приваривание его к холодной паллете не наблюдалось. Агрегаты карусельного типа оборудованы вытяжными трубами. Размеры установок весьма велики, поэтому их размещение возможно только во вновь строящихся цехах с выделением при проектировании значительных площадей. В связи с тем, что охлаждение брусков сопровождается их термодроблением, продукция получается в виде кусков различной формы и размеров.

В установке по грануляции шлака с применением вращающегося диска (рис.2) можно выделить два главных узла: воронку-охладитель для приемки шлака, формирования струи и предварительного отбора тепла и диск-гранулятор с приспособлением для его вращения и охлаждения шлака.

Рис. 2. Схема установки грануляции с вращающимся диском:

1 -- водоохлаждаемая воронка; 2 -- корпус; 3 -- вращающийся диск с водяными соплами; 4 -- граншлак; 5 -- отстойник; 6 -- лоток; 7 -- транспортер

Эти узлы заключены в корпус, который ограничивает полет частиц, является сборником граншлака и воды. Суть технологии заключается в следующем. Шлак из промежуточной емкости подается в водоохлаждаемую воронку.

Остывший до температуры, близкой к температуре кристаллизации, шлак попадает в центр вращающегося в горизонтальной плоскости диска. За счет центробежных сил он дробится на гранулы, охлаждается поступающей на диск снизу водой и отбрасывается вместе с ней на стенки корпуса.

Шлаковая пульпа собирается внизу установки и после обезвоживания удаляется на склад готовой продукции. Вода подается вновь на грануляцию. Установка снабжена системой пароотвода.

Необходимо отметить, что все описанные выше установки весьма металлоемки. Механизмы и металлические конструкции их, включая и барабаны, работают во влажной или парогазовой среде, в условиях больших перепадов температур. Это вызывает дополнительные трудности по защите металла.



2. ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ

2.1 Первичная переработка шлаков

Первичная переработка сталеплавильных шлаков осуществляется практически на всех предприятиях. Она является подготовительным этапом для дальнейшей переработки шлаков методами механического дробления или самостоятельным для подготовки нефракционированного рядового шлакового щебня.

К первичной переработке можно отнести операции, связанные с транспортировкой шлака в шлаковые отделения, кантовкой в шлаковые ямы (траншеи), охлаждением и дроблением падающим грузом, извлечением металла и отгрузкой нефракционированного щебня потребителям.

Анализ работы шлаковых отделений показал, что загрузка шлаковых ям (количество шлака, перерабатываемого в шлаковой яме в течение года, пересчитанное на 1 м²) колеблется на предприятиях в широких пределах: от 106 до 880 т/м². Опыт показал, что оптимальная загрузка шлаковых ям составляет около 100--120 т/м².

При большей загрузке шлак не успевает достаточно охлаждаться. Эффективность извлечения металла из горячего крупнокускового шлака подъемными электромагнитными шайбами существенно снижается, что приводит к большим потерям металла со шлаком.

Кроме того, разработка такого шлака грейферами приводит к короблению и низкому коэффициенту их заполнения, а также вызывает загорание вагонов при погрузке и транспортировке.

Заслуживает внимания опыт первичной переработки мартеновских шлаков на ММК. Несмотря на загрузку шлаковых ям, намного превышающую оптимальную, на комбинате за счет внедрения ряда мероприятий удалось обеспечить более полное извлечение металла из шлака и бесперебойное снабжение чашами мартеновских цехов.

Выполненные исследования показали, что шлаки после первичной переработки с естественным охлаждением продолжают самопроизвольно распадаться.

Для достижения устойчивой структуры они должны вылеживаться от 3 мес. до 1,5 лет. Эти обстоятельства вынуждали металлургов использовать воду для охлаждения шлака в ямах. Применение воды позволило существенно снизить температуру шлака и несколько повысить извлечение металла.

Однако использование в шлаковых ямах воды сопровождалось сильными взрывами. Более того, при охлаждении водой иногда наблюдалось разрушение шлаковых монолитов.

2.2 Вторичная переработка шлаков

Получение шлаковой продукции осуществляется путем вторичной переработки (механического дробления, сортировки и сепарации). Опыт показывает, что для максимального извлечения металла (до 94 %) из шлака требуется очень тонкое измельчение.

Специальное оборудование для переработки шлаков не разработано, поэтому используют стандартное, предназначенное для горнорудной промышленности или производства строительных материалов.

С целью снижения затрат на перевозку исходного материала стационарные комплексы для переработки текущих шлаков располагаются вблизи отделений первичной переработки. Установки открытого типа размещают обычно в зоне отвалов.

Дробление сталеплавильных шлаков за рубежом осуществляется в щековых и конусных дробилках.

Безаварийная работа стандартных дробилок, особенно щековых и конусных, при дроблении сталеплавильных шлаков возможна в условиях тщательно организованной системы удаления металла. При этом основная часть металла должна быть извлечена во время первичной обработки шлака, а оставшаяся -- магнитными сепараторами, установленными перед дробилкой.

Роторные дробилки менее чувствительны к попаданию не дробимых кусков, но при этом не приспособлены к дроблению абразивных материалов.

Наиболее рациональным способом измельчения сталеплавильных шлаков до недавнего времени считалось самоизмельчение в мельнице типа "Аэрофол". В таком агрегате куски шлака исходной крупностью 300 мм и более могут быть измельчены до требуемого размера в одну стадию. Мельница типа "Аэрофол" получила во многих странах распространение для дробления и размола руды.

Однако дробление сталеплавильных шлаков, содержащих металл в виде вкраплений или различной величины кусков, на этой мельнице вызывает затруднения. По некоторым данным, производительность агрегата в последнем случае составила лишь 45 % от проектной.

Для дробления сталеплавильных шлаков с целью получения щебня предложено мокрое самоизмельчение в мельнице "Каскад". Неостывший, но затвердевший шлак крупностью 0--350 мм и более поступает в мельницу, в которую подается вода.

При взаимодействии воды с горячим шлаком происходит энергичное пропаривание и насыщение шлака водой, что приводит к гашению включений извести и вследствие этого к стабилизации структуры.

Дробленый шлак выходит из мельницы и на бутаре (барабанный грохот, прикрепленный к мельнице) делится на крупную (щебень и металлический скрап) и мелкую (песок и корольки металла) фракции. Щебень и песок поступают раздельно на два магнитных сепаратора, на которых освобождаются от скрапа и используются по назначению.

Преимущество мокрого самоизмельчения состоит в непрерывном выходе продукта. Обезвоживание и сушка могут проводиться теми же способами, что и при мокром гранулировании шлаков.

Последнее время разрабатываются конструкции дробилок, приспособленных к безаварийной работе при попадании в них не дробимых тел. Такие агрегаты можно применять для дробления сталеплавильных шлаков.

В отечественной практике шлакопереработки сложились три варианта вторичной переработки шлаков текущего производства в зависимости от вида продукции.

Для предприятий с относительно небольшим выходом шлака (до 200 тыс. т) наиболее целесообразно получать фракционированный щебень. Примером может служить установка ТМЗ, рассчитанная на переработку 140 тыс. т шлака в год.

Схема установки представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема переработки мартеновских шлаков на Таганрогском металлургическом заводе:

1 -- шлаковый ковш; 2 -- магнитно-грейферный кран;. 3 -- бункер с наклонной решеткой; 4 -- транспортер; 5 -- щековая дробилка; 6 -- электромагнитный сепаратор; 7 -- электромагнитный барабан; 8 -- бункер для шлака; 9 -- бункер для металла; 10 -- транспортер для металла; 11 -- подача воды;- 12 -- шлак в траншее



Шлак `после первичной переработки через приемный бункер с решеткой 250 Х250 мм поступает в узлы дробления и сортировки по фракциям.

При этом он трижды подвергается магнитной сепарации. Щебень используется в дорожном строительстве, а извлекаемый металл в зависимости от зашлакованности возвращается в мартеновский цех или передается в доменное производство.

Проектом было предусмотрено осуществлять дробление роторной дробилкой. Опыт эксплуатации показал, что она неплохо работает при попадании металла, однако требует больших затрат на восстановление бил ротора. плавильный шлаковый сталь



3. ПЕРЕРАБОТКА ОТВАЛЬНЫХ ШЛАКОВ

Шлаковые отвалы являются крупным резервом для производства щебня. Существующие каменные карьеры не могут обеспечить выработку большого количества щебня, а разработка новых карьеров влечет за собой значительные затраты.

Необходимо отметить, что отвалы расположены в промышленных районах, для которых необходима широко развитая сеть автомобильных дорог. Поэтому разработка отвалов является важным аспектом как с точки зрения высвобождения земель, защиты воздушного и водного бассейнов городов, так и сохранения природных ресурсов и максимального использования сырья.

Переработка сталеплавильных шлаков осуществляется самими металлургическими предприятиями и сторонними организациями. В частности, на некоторых комбинатах из отвальных шлаков дорожно-строительные организации получают щебень.

Для этого шлак сортируется на грохотах с одновременным извлечением металла на шкивных электромагнитных сепараторах. Дробление шлака не производится, поэтому крупные фракции, которые содержат максимальное количество металла, вновь сбрасываются в отвал.

Отвальные шлаки металлургическими предприятиями перерабатываются по нескольким схемам. Наиболее простой является схема извлечения металла из отвальных шлаков с помощью передвижных магнитно-сепарационных установок, осуществляемая на Магнитогорском, Кузнецком и Нижнетагильском металлургических комбинатах. На МКК сепарационные установки (рис. 4) смонтированы на шасси списанных самоходных установок.

Разработка отвала осуществляется экскаваторами ЭКГ-4,6 или ЭКГ-5. На коршах экскаватора смонтированы колосниковые решетки с ячейками 250X250 мм. Это несколько снижает производительность экскаваторов, так как среднее заполнение ковшей составляет около 60 %, однако значительно упрощает технологическую схему и исключает попадание негабаритных кусков в приемный бункер установки.

Рис. 4. Схема установки для извлечения металла из отвальных шлаков на ММК: 1 -- экскаватор; 2 -- электромагнит; 3 -- решетка; 4 -- контейнер само кантующийся; 5 -- бункер; 6 -- питатель; 7 -- виброгрохот; 8 -- конвейер ленточный с электромагнитным шкивом; 9 -- конвейер ленточный

Извлечение наиболее крупных включений металла осуществляется с помощью магнитной шайбы, подвешиваемой к стреле экскаватора. Отсепарированный металл на виброгрохоте разделяется на крупную и мелкую фракции, из которых первая подается в самокантующиеся контейнеры, а вторая -- в открытые бурты.

Главным недостатком схемы является то, что отсепарированный шлак вновь складируется в отвал, хотя его можно использовать в дорожном строительстве.

Несколько иная схема внедрена на комбинате "Азовсталь" (рис. 5) . Шлак большегрузными самосвалами доставляется в построенный силами комбината порт и ссыпается в приемные бункера сепарационной установки, откуда транспортерами подается в баржи. Одновременно с загрузкой из шлака магнитными сепараторами извлекается металл, который используется в сталеплавильном производстве (крупный и очищенный от шлака скрап), доменном производстве и агломерации (наиболее мелкий и зашлакованный скрап).

Рис. 5. Схема установки для извлечения металла и отгрузки шлака на комбинате "Азовсталь":

1 -- бункер с решеткой;

2 -- питатель; 3 -- транспортер;

4 -- электромагнитный сепаратор;

5-- электромагнитный шкив;

6-- лоток; 7 -- баржа;

8 -- бункер для металла



4. ПЕРЕРАБОТКА ТВЕРДЫХ ШЛАКОВ ТЕКУЩЕГО ВЫХОДА

Часть шлаков ферросплавного производства подвержена силикатному распаду. Степень распада шлаков ферросиликокальция составляет 90--92 %. В связи с этим проблема переработки распадающихся ферросплавных шлаков, содержащих ценные металлические составляющие, является весьма актуальной.Из распадающихся ферросплавных шлаков переработке подвергают в настоящее время только шлаки от производства низкоуглеродистого феррохрома. Уровень переработки составляет 65,5 %.

Производительность установки пневмопросева на Актюбинском заводе ферросплавов составляет около 20 тыс. т в год, поэтому на нее подают только гарнисажи из металлических ковшей, содержание металла в которых достигает 10--15 %. Гарнисажи вываливают на решетки приемных бункеров, где шлак по мере остывания распадается и просыпается в бункер. На решетках остаются крупные металлические скардовины и скрапины, которые собирают в короба и отправляют на переплав. Мелкие скрапины и корольки металла вместе со шлаком просыпаются в бункер.

Отсюда шлак периодически разгружается через вертикальные течки с пересыпными полками на ленточный конвейер, который подает его в бункер-накопитель. В течке материал очищается от продуктов распада шлака за счет восходящего потока воздуха, создаваемого дымососом. Продукты распада транспортируются воздухом в циклоны-осадите- ли, откуда шлаковый порошок отгружается потребителю.

В обеспыленном (крупном) продукте концентрируется практически весь металл, находящийся в исходном материале, прошедшем через решетки приемного бункера, а также большое количество крупных частиц шлака, распад которых значительно ускоряется после освобождения от продуктов распада в вертикальной течке. Крупный продукт выдерживают несколько часов в бункере-накопителе для охлаждения и завершения распада большей части шлака и при выгрузке из бункера-накопителя подвергают повторному обеспыливанию в вертикальной точке с пересыпными полками. В результате получают материал с содержанием 25--40 % металла, который направляют на переплав. Шлак из плавильных цехов ЧЭМК подают на участок сепарации на платформах в стальных ковшах вместимостью 5 мэ или специальных изложницах вместе с металлом, разлитым под шлак. После охлаждения на стендах в течение 1--2 сут шлаковые монолиты с помощью мостового крана вываливают на чугунные решетки, где они рассыпаются в течение 12--16 ч.

Остающиеся на решетке куски скрапа размером более 100 мм собирают в короба и отправляют для переплава. Куски металла и нерас- павшегося шлака вместе с продуктами распада просыпаются в бункер, где продолжается их охлаждение и распад. Следует отметить, что распавшийся шлак обладает хорошей теплоизолирующей способностью, что значительно сдерживает охлаждение шлака и распад нераспавшихся его частиц. Поэтому требуется длительная выдержка шлака в бункерах для охлаждения его до средней температуры 60--80°С. Из бункеров шлак с помощью вибропитателей подается системой ленточных конвейеров во вращающийся сито-бурат, где происходит разделение материала на классы ±10 мм.

Продукт крупнее 10 мм подают в бункер плюсового продукта воздушного сепаратора (рис. 90). Фракция -- 10 мм поступает в воздушный сепаратор конструкции НИИцеммаша. Получаемый в воздушном сепараторе продукт фракции +(0,4--10) мм объединяется в бункере с продуктом +10 мм. Шлаковый порошок фракции --0,4 мм из воздушного сепаратора направляется в пневматические двухкамерные насосы, установленные под сепаратором, и перекачивается в силосы со специальным устройством для отгрузки потребителям навалом или в бункер упаковочного отделения, где просеянный на контрольном грохоте (--3 мм) порошок упаковывается в бумажные крафтмешки и ленточным конвейером передается к месту отгрузки и складирования.



5. ПЕРЕРАБОТКА ОТВАЛЬНЫХ ФЕРРОСПЛАВНЫХ ШЛАКОВ

В настоящее время шлаковые отвалы ферросплавных предприятий не разрабатываются. Исключение составляет отвал Стахановского завода ферросплавов.

Обследование шлаковых отвалов показало, что они имеют крайне неоднородный состав. Характерным в этом отношении является отвал ЧЭМК, который представляет собой слежавшуюся смесь распавшихся шлаков (~ 75 %) от выплавки рафинированного феррохрома и силикокальция и не распадающихся шлаков (~15 %) от производства высокоуглеродистого феррохрома, ферросилиция, ферросиликохрома, ферромолибдена и ферровольфрама.

Помимо этого, в отвале содержатся (~ 10 %) отходы абразивного и электродного производств, отсевы кокса и кварцита, железная стружка, пыль из фильтров, различный мусор и другие материалы. Изучение проб, взятых с разной глубины отвала и с разных участков, указывает на существенную неоднородность материала, слагающего отвал.

Следует отметить, что металлические включения состоят не только из корольков сплавов, обломков скраповин, но и посторонних примесей, главным образом стальной стружки. Основные элементы металлической фазы, %: 45--70 хром; 5--30 железо; до 25--40 кремний.

Исследования минералогического состава показали, что основным минералом спрессованного отвального материала является СаСОз, который образовался как вторичный материал в результате карбонизации продуктов гидратизации 3 Ca0-S i02 и /3 2Ca0-Si02-

Исследование возможности обогащения материала шлакового отвала показало, что содержащийся в массе шлака металл поддается тем же методам его выделения, которые используются при переработке текущих шлаков -- пневмоклассификации, гравитационному обогащению на пневмосепараторе и магнитной сепарации.

Классификация материала является подготовительным этапом переработки отвального шлака, преследующим цель его обеспыливания, концентрации мелких металлических включений в крупном продукте, что облегчает дальнейшее обогащение шлака металлом.

Применение на следующем этапе пневмосепарации позволяет сконцентрировать в продукте до 70 % содержащихся в нем включений металла. Для получения более богатого по металлу концентрата целесообразно применить двухступенчатую магнитную сепарацию.

Использование силикатной основы шлакового материала в металлургическом производстве нецелесообразно ввиду повышенного содержания кремнезема, наличия посторонних примесей и низкой концентрации ведущих элементов.

Анализ физико-механических и минералогических характеристик отвального шлака показал практическую непригодность его для использования в качестве строительного материала.

Высокое содержание скомковавшегося порошка, малая объемная масса (900--1000 кг/м3) большая дробимость (29--60 % в сухом состоянии и 38--44 % в водонасыщенном) и лещадность (32--42 %), высокое (13,3--26,6 %) общее водопо- глощение и низкая морозостойкость -- показатели, не удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к материалам для дорожного строительства. Низкая активность входящих в отвальную смесь соединений, главным образом карбонатов, исключает возможность их применения даже для подсыпки дорожных покрытий или для заполнения горных выработок.

Наиболее рациональный путь утилизации порошкообразных (0--1 мм) продуктов переработки отвальных шлаков -- использование их для раскисления кислых почв в сельском хозяйстве.

Карбонатная форма кальция, меньше, чем в более крупных фракциях, содержание кремнезема, свободного углерода и посторонних примесей приближают этот материал, например, к шлакоизвестковым материалам. Выход порош кообраз- ных продуктов переработки не превышает в среднем 25--30 %. Основная же масса перерабатываемых отвальных шлаков после извлечения из них металла вывозится обратно в отвал.

За основу технологии переработки отвального шлака ЧЭМК может быть принята следующая схема.

Шлак экскаватором грузят в автосамосвалы и подают в приемный бункер передвижной дробильно-сортировочной установки ПДСУ-200| проектной производительностью около 300 тыс. т в год. На бункере установлена решетка с размерами ячеек 400X400 мм.

Надрешетный материал разбивается бутобоем типа МБ-81-00-00, управляемым дистанционно. Отбор проб с разных участков отвала до глубины 3--4 м показал возможность разработки его экскаватором без взрывных работ. Выход негабарита (крупнее 400 мм) при этом не превышает 5 %.



6. КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

6.1 Критерии безотходности

В соответствии с действующим в России законодательством предприятия, нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть реконструированы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.

Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном производстве может направляться на длительное хранение или захоронение?

В этой связи в ряде отраслей промышленности России уже имеются количественные показатели оценки безотходности. Так, в цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности, определяемые долей полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству. В ряде случаев он уже превышает 80%.

6.2 Принципы безотходных технологий

При создании безотходных производства приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.

Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы -- всего промышленного производства в регионе и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания.

Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Другим важнейшим принципом создания безотходного производства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке. Так, уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиноиды, а также более 20% золота получают попутно при переработке комплексных руд.

Принцип комплексного экономного использования сырья в России возведен в ранг государственной задачи и четко сформулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии процесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.

Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы.

В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.

К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства.

Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения.

Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации.

Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства.

Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам.

Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков -- отхода производства серной кислоты.

В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента. Однако ценнейшие компоненты пиритных огарков -- медь, серебро, золото, не говоря уже о железе, не используются. В то же время уже предложена экономически выгодная технология переработки пиритных огарков (например, хлоридная) с получением меди, благородных металлов и последующим использованием железа.

Во всей совокупности работ, связанных с охраной окружающей среды и рациональным своением природных ресурсов, необходимо выделить главные направления создания мало- и безотходных производств.

К ним относятся комплексное использование сырьевых и энергетических ресурсов; усовершенствование существующих и разработки принципиально новых технологических процессов и производств и соответствующего оборудования; внедрение водо- и газооборотных циклов (на базе эффективных газо- и водоочистных методов); кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других и создания безотходных ТПК.

6.3 Требования к безотходному производству

На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

· осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;

· применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

· увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;

· интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;

· создание энерготехнологических процессов.

Сочетание энергетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов.

Примером такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.



7. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться. Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока мала.

О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. -- начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие при переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных фондов все больше увеличивается, в отдельных производствах составляет 80--85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.

Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотходного и малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель. Топливно-промышленные комплексы Норильска, Североникеля, Нижнего Тагила и многих других городов могут расшириться дальше и превратить Россию в малоприспособленную к жизни территорию.

Все-таки, современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся в Российской Федерации отходов.



7.1 Металлургия

В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:

· вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;

· при добыче и переработке руд черных и цветных металлов -- широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

· переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;

· резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

· повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;

· широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;

· утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа -- окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;

· на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;

· разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окружающей среды;

· быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной металлургии и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

· расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Переработка шлаков и безотходная технология в металлургии. М.И Панфилов, Я. Ш. Школьник, Н. В. Орининский, В. А. Коломиец, Ю. В. Сорокин, А. А. Грабеклис. Москва, «Металлургия» 1987 год, 238с.

2. Федеральный закон РФ «Об отходах производства и потребления».

3. Закон РФ «Об охране окружающей природной среды»

4. Виноградова Н.Ф Природопользование Издательство “Знание”, Москва, 1994, с. 23-25

5. Кикава О.Ш. Экология и промышленность России Издательство “Наука”, 1997, c. 24-31

Размещено на Allbest.ru