Источники образования, выход и металлургическая ценность отходов мартеновского производства

1.2 Источники образования, выход и металлургическая ценность отходов мартеновского производства

Классификация отходов производства возможна по различным признакам, среди которых, основными можно считать следующие:

а) по отраслям промышленности - черная и цветная металлургия, рудо- и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т.д.;

б) по фазовому составу - твердые (пыли, шламы, шлаки), жидкие (растворы, эмульсии, суспензии), газообразные (оксиды углерода, азота, соединение серы и др.);

в) по производственным циклам - при добыче сырья (вскрышные и овальные породы), при обогащении (хвосты, шламы, сливы), в пирометаллургии (шлаки, шламы, пыли, газы), в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы).

На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун-сталь-прокат) твердые отходы могут быть двух видов - пыли и шлаки.

Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли отходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являются железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности. При работе основных металлургических агрегатов образуется большее количество тонкодисперсной пыли, состоящей из оксидов различных элементов. Последняя улавливается газоочистными сооружениями и затем либо подается в шламонакопитель, либо направляется на последующую переработку (в основном как компонент аглошихты).

Шламы можно разделить на:

1) шламы агломерационных фабрик;

2) шламы доменного производства:

а) газоочисток доменных печей;

б) подбункерных помещений доменных печей;

3) шламы газоочисток мартеновских печей;

4) шламы газоочисток конвертеров;

5) шламы газоочисток электросталеплавильных печей.

По содержанию железа их подразделяют следующим образом:

а) богатые (55-67%) - пыль и шлам газоочисток мартеновских печей и конвертеров;

б) относительно богатые (40-55%) - шламы и пыли аглодоменного производства;

в) бедные (30-40%) - шлам и пыль газоочисток электросталеплавильного производства.

Основными характеристиками шламов являются химический и гранулометрический состав, однако, при подготовке шламов к утилизации необходимо знать параметры, как плотность, влажность, удельный выход и др. Следует отметить, что пыли (шламы) металлургических предприятий по химическому (и отчасти по гранулометрическому) составу отличаются друг от друга, поэтому эти характеристики представлены далее в усредненном виде.

Шламы пылеулавливающих устройств мартеновской печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая колошниковая пыль, которая возвращается в аглопроизводство как компонент шихты. Химический состав шламов по основным компонентам, %:

Feобщ 30-50; CaO 5.0-8.5; SiO2 6.0-12; Al2O3 1.2-3.0; MgO 1.5-2.0;

P 0.015-0.05; Sобщ 0.2-0.9; Cобщ 2.5-30.0; Zn 0.05-5.3.

Плотность их колеблется в пределах 2.7-3.8 г/см, удельный выход в среднем составляет 2.75ё0.84%. Коэффициент использования этих шламов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно – от 0.1 до 0.8. Это довольно тонкодисперсный материал: фракции >0.063 мм до 10-13%, 0.016-0.032 мм от 16 до 50% и < 0.008 мм от 10 до 18%.

В настоящее время эти шламы используются как добавка к агломерационной шихте. Сравнительно низкий уровень их использования объясняется относительно невысокой долей железа в них (Feобщ<50%), а также повышенным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинкования шламов. Шламы подбункерных помещений мартеновских печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик - в них имеются почти все компоненты аглошихты, %:

Feобщ 33-35; SiO2 7-11; Al2O3 1-3; CaO 8-28; MgO 1-3; MnO 0.1-1.5; P2O5 0.01-0.2; Sобщ 0.15-0.40; Cобщ < 15.0; Zn 0.0-0.02.

Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу являются материалами средней крупности (частиц размером 0.1-0.063 мм 20-40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах 3.5-4.5 г/см. Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.

Обезвоживание шламов. Пыли металлургического производства, обычно, не требуют какой - либо предварительной подготовки перед утилизацией. Шламы, прежде чем их использовать (например, в качестве компонента шихты), необходимо подвергнуть обезвоживанию (сгущению, фильтрованию, сушке).

Сгущение - процесс повышения концентрации твердой фазы в сгущаемом продукте (шлам, пульпа), протекающий под действием гравитационных и (или) центробежных сил. При сгущении шламов стремятся получить не только осадок достаточной плотности, но и возможно более чистый слив, что позволяет использовать последний в оборотном цикле и исключить потери твердого продукта. Поскольку количество воды в сгущаемом продукте составляет 30-60%, то использовать такой обводненный материал в качестве добавки к аглошихте или окомковывать его с целью получения окатышей практически невозможно. Поэтому сгущенный продукт необходимо профильтровать для того, чтобы содержание влаги в нем снизить до 8-10%. При фильтровании шламов происходит процесс разделения жидкого и твердого под действием разрежения или давления, сопровождающийся удалением влаги через пористую перегородку (обычно фильтровую ткань и частично осадок). На фильтрование обычно подают шламы, частицы которых имеют размер<1 мм, так как обезвоживать такие дисперсные системы другими методами нецелесообразно из-за малой скорости удаления влаги и, как следствие, значительной влажности получаемого осадка. Процесс фильтрования зависит от многих факторов, основные из которых следующие: содержание твердого в шламе, крупность твердой фазы, разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки и др.

Металлургическая ценность шлака состоит в том, что наличие в печи жидкого текучего шлака необходимо, прежде всего, для выведения из печи составляющих пустой породы железных руд, вносимых агломератом и окатышами. Основу пустой породы большинства руд так же, как и основу золы кокса, составляют SiO2 и А12О3, температура плавления которых (соответственно 1710 и 2050°С) выше температур в доменной печи, в связи, с чем они в печи расплавиться не могут. Поскольку мартеновская печь не приспособлена для удаления твердых продуктов плавки, необходимо перевести оксиды SiO2 и А12О3 в жидкую фазу, что достигается добавкой в шихту агломерации флюса - известняка, вносящего оксид СаО, который, взаимодействуя с SiO2 и А120з, образует легкоплавкие химические соединения. Последние при температурах мартеновского процесса расплавляются, переводя, пустую породу и золу кокса в жидкую фазу - шлак, который периодически выпускают через летки, освобождая печь от непрерывно поступающих сверху невосстанавливаемых оксидов. Другой важной функцией шлака является десульфурация: в шлак из чугуна удаляется сера.

Конечный шлак на 85-95% состоит из SiO2, А12О3 и СаО и содержит, %: 38-42 SiO2, 38-48 СаО, 6-20 А12О3, 2-12 Мg0, 0,2-0,6 FеО, 0,1-2 МnО и 0,6-2,5 серы (в основном в виде Са). Температура шлака несколько выше температуры чугуна и составляет 1400-1560°С.

Количество шлака на 1 т выплавляемого чугуна (выход шлака) колеблется в пределах от 330-400 кг до 600-900 кг. Это количество, как и состав шлака, оказывает большое влияние на ход плавки и конечные показатели процесса. В условиях Макеевского металлургического завода этот показатель равен 468-550 кг шлака на тонну чугуна.

А ценность шламов состоит в том, что шламы, после своего основного назначения еще могут быть утилизированы и принести дополнительную выгоду предприятию. Отделение подготовки к утилизации железосодержащих шламов работает последующей схеме: шламы из радиальных отстойников после сгущения до 600 г/л поступают в вакуум-фильтры, а после них (с влажностью 36%) в сушильные барабаны; затем шламы с влажностью 10% подаются на аглофабрику. Известно, однако, что использование шламов в качестве компонента аглошихты осложняется нестабильностью их химического и гранулометрического состава, что требует разработки технологии рекуперации этих материалов в каждом конкретном случае. Использование в аглошихте таких тонкодисперсных материалов, как шламы сталеплавильного производства, приводит к ухудшению газопроницаемости спекаемого слоя и вследствие этого к снижению производительности агломашины. Кроме того, увеличивается вынос весьма мелких частиц (размером <10 мкм), которых в шламах содержится до 30-40%, что значительно снижает эффективность работы газоочистных установок.

Химический состав пыли изменяется в широких пределах. Например, при выплавке предельного чугуна и работе с повышенным давлением в печи пыль содержит, %:

SiO2 – 14.6; MgO – 4.35; Al2O3 – 4.35;

CaO – 11.85; S – 0.74; MnO – 3.75, остальные – оксиды железа.

Дисперсный состав пыли также зависит от многих факторов и может колебаться в широких пределах: Размер частицы, мкм 200 200-100 100-60 60-20 20-10 10-1. Массовая доля, %: 34.5 12.3 19.0 25 7.5 1.7

На литейном дворе пыль и газы выделяются в основном от леток чугуна и шлака, желобов участков слива и ковшей. Удельные выходы вредных веществ на 1 т чугуна составляют: 400-700 г пыли, 0.7-1.15 кг СО, 120-170 г SO2. Максимальное количество пыли и газов выбрасывается во время выпуска чугуна и шлака. Пыль и газы удаляются частично через фонари литейного двора (около 160 г пыли на 1 т чугуна), частично с помощью аспирационных систем с очисткой пыли перед выбросом в атмосферу преимущественно в групповых циклонах.

На сегодняшний день по заводу выделено 52 вида различных отходов. Сейчас проблема утилизации отходов очень актуальна.

В частности, шлак цветного литья отправляется на предприятия цветной металлургии, т.к. в нем содержится большое количество цветных металлов; вся колошниковая пыль направляется на цементные заводы; окалина прокатного производства отправляется на аглофабрики, мартеновский шлак используется при строительстве дорог.

В настоящее время на Макеевском металлургическом заводе приходится около 10% общегородских выбросов в атмосферу. Существуют несколько направлений снижения вредного воздействия предприятия на окружающую среду:

Вывод из эксплуатации действующих технологических агрегатов;

Строительство пылигазоочисных сооружений на эксплуатируемых агрегатах;

Реконструкция агрегатов с внедрением новейших технологий и образования, снижающих выбросы.

Структура выбросов завода показывает, что вредными основными веществами является пыль и оксиды азота. Если рассматривать выбросы по видам производства, то на мартеновское приходится более 40%.

Наиболее приемлемым направлением работы по снижению выбросов является реконструкция агрегатов с внедрением новейших технологий.

 Расположение завода в центре густонаселенного города ставит еще одну важную проблему – складирование отходов производства: шлаки, шламы, пылевидные отходы и т.д. Большее внимание уделено утилизации железосодержащих отходов: калашниковая пыль, шламы доменного производства, пыль сухих газоотчисток ЭСПУ, первичная и вторичная окалине цехов.

Переработка отходов производства связана с капитальными вложениями, поэтому инструментом ее управления должны стать не контроль, а наказание, а меры рыночного экономического стимулировано ресурсосберегающих производств и получения экологически чистых продукций.

Похожие работы

Актуальные проблемы, возникающие в результате деятельности экологически опасных производств

Скачать

17394

1

0

... проект Программы улучшения экологического состояния горнодобывающих регионов Украины, который после согласования в установленном порядке будет подан на утверждение в Кабинет Министров Украины. 3. Проблема загрязнения воздушного бассейна Донбасса экологически опасными промышленными предприятиями Самой острой экологической проблемой Донецкого региона, которая требует быстрейшего решения является ...

История народного хозяйства Украины и зарубежных стран

Скачать

374233

5

3

... было обеспечение нужд оборонной промышленности отечественного производства. На это были напрвлены все усилия рабочих, ученых, инженерно - технических работников. Восстановления народного хозяйства Украины, как и других районов страны, пострадавших от войны проходило на основе тесного сотрудничества и взаимопомощи союзных республик. На Украину со всех концов страны неприрывным потоком шли эшелоны ...