ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШЛАМОВ
25.14.1. Основные источники шламо-образования.На металлургических заводах образуются миллионы тонн шламов1. Основная масса шламов образуется в процессе улавливания и осаждения технических и аспираци-онных выбросов пыли. Шламы содержат ценные компоненты (прежде всего железо), утилизация которых экономически оправданна. Кроме того, при полном использовании шламов решаются вопросы охраны окружающей среды, так как хранение шламов в отвалах наносит вред природе (занимаются земельные площади, происходит выветривание пыли, загрязняются атмосфера, почва, реки и водоемы).
По источникам образования железосодержащие шламы черной металлургии подразделяют на агломерационные, доменные, сталеплавильные и окалиносодержащие (в основном шламы прокатных цехов).
Агломерационные шламы(аглошла-мы) образуются при гидроулавливании пыли из мешков мультициклонов, аппаратов мокрой очистки технических и аспирационных газов, при гидравлической уборке помещений и промывке трубопроводов агломерационных фабрик. В остальных случаях аглошламы образуются за счет потерь рудной смеси при гидроочистке вагонов и при гидроудалении коллекторной пыли. Шламы агломерационных фабрик принадлежат к группе, относительно богатой железом; по основным химическим компонентам они близки к агломерационной шихте (40-60 % Fеобщ).
1 От нем. Schlamm — грязь. Этим словом обозначают разные понятия, в том числе последний, самый мелкий продукт дробления при обогащении руды или угля, отложения в паровых котлах; осадок (в виде мелких частиц) при отстаивании или фильтрации жидкости; порошкообразный продукт, выпадающий в осадок при электролизе меди, цинка и др. Шламы часто содержат ценные компоненты, в том числе благородные металлы
Наиболее существенными факторами, влияющими на образование агломерационных шламов, являются: число зон агломерационной установки, имеющих газоочистку (зоны спекания, охлаждения); характер удаления коллекторной пыли (очистка мокрая и сухая); наличие гидросмыва.
При наличии газоочистки только в зоне спекания удельный выход шла-мов составляет 10—15 кг/т агломерата. При дополнительной очистке отходящих газов в зоне охлаждения удельный выход шламов повышается до 23,3—27,9 кг/т агломерата.
Доменные шламыобразуются в процессе мокрой очистки колошниковых газов в скрубберах, дроссельных группах, трубах Вентури, а также при гидросмыве подбункерных помещений. Объем шламов зависит от технологических факторов, влияющих на вынос колошниковой пыли, и от степени очистки газов в сухих пылеулавливателях.
Доменные шламы отличаются меньшей долей железа и повышенной массовой долей цветных металлов, прежде всего цинка (иногда до 2-3%).
Сталеплавильные шламыподразделяются на шламы газоочисток, конвертеров, мартеновских и электросталеплавильных печей.
Отходящие конвертерные газы выносят много пыли; вследствие этого все конвертеры оборудованы газоочистками. Удельный выход шламов газоочисток конвертеров находится в пределах 1—3 %. Удельное пылевыделение зависит от интенсивности дутья, конструкции кислородной фурмы, давления кислорода и гранулометрического состава сыпучих материалов. Запыленность мартеновских газов составляет 2-10 г/м3. Содержание железа в конвертерных и мартеновских шламах весьма высокое (45-65 %).
Химический состав шламов газоочисток электросталеплавильных печей непостоянен, так как зависит от марки выплавляемой стали. Ниже приведен усредненный состав шламов, мас.%: Fe 30-55; SiO2 2-12; А12О3 0,3-10,0; СаО 1,5-17,0; MgO 5-27; МпО 1,5-5,5; Р2О5 0,02-0,25; 8общ 0,02-0,50; Сг до 10; Ni до 8; Zn до 2; Pb до 1. Как видно из этих данных, шламы электропечей отличаются более низким содержанием железа и наличием примесей цветных металлов.
Удельный выход окалиносодержащих шламов прокатного производства колеблется в пределах 2,1—2,3 кг/т проката. Шламы отличаются высоким содержанием железа, но загрязнены маслами.
25.14.2. Утилизация шламов.Железосодержащие шламы могут быть разбиты на несколько групп: а) богатые — 50-65 % Fe (шламы мартеновских и конвертерных цехов); б) относительно богатые — 40—55 % Fe (шламы аглофабрик и доменных цехов); в) бедные — < 40 % Fe. Основным направлением рационального использования шламов является утилизация их в качестве добавки к агломерационной шихте. Подготовка шламов включает сгущение, фильтрование и термическую сушку.
Механическое обезвоживание (сгущение) шламов фильтрованием или центрифугированием обеспечивает снижение влажности шлама до 15-25 %. В результате ввода в агломерационную шихту сгущенных шлаков, обладающих повышенными вяжущими свойствами, улучшается окомкование шихты, однако транспортировка таких шламов приводит к загрязнению территории завода, оборудования и помещений.
Основное направление использования шламов доменных газоочисток сводится к их добавке к агломерационной шихте. Однако уровень использования таких шламов низок из-за высокого в них содержания цветных металлов (цинка, свинца) и щелочных металлов, При повышенном содержании которых снижается стойкость футеровки доменных печей; присутствие этих металлов приводит к разрушению агломерата, окатышей и кокса, из-за чего резко ухудшаются газодинамические условия процесса и в целом уменьшается производительность доменных печей. Поэтому при подготовке к утилизации шлама доменных газоочисток с повышенным содержанием цинка необходимо предусмотреть его обезцинкование.
Одним из этапов подготовки шламов к утилизации является их обезвоживание, для чего используют сушильные барабаны, центрифуги, фильтры-прессы и другое специальное оборудование. Одним из распространенных методов обработки шламов (и пыли) является метод вельцевания1. Перерабатываемые продукты после перемешивания с измельченным углеродистым топливом (коксом, антрацитом и др.) подвергаются нагреву до 1200-1300 °С во вращающейся горизонтальной трубчатой печи (так называемая вельц-печь). Цинк и свинец при этом восстанавливаются из оксидов, дистиллируются и в парообразном состоянии снова окисляются кислородом воздуха и углеродистым газом. Эти оксиды собираются в пылеулавливателях и направляются затем в переработку для получения цинка и свинца. Нелетучие металлы (медь, никель) остаются в твердом продукте вельцевания (клинкере), который затем направляется, например, на медеплавильные заводы.
Существуют и другие технологии извлечения ценных составляющих из шламов и пыли. В последние годы все более широко используются жидко-фазные процессы, которые в ряде случаев оказываются эффективнее твердофазных. Так, степень извлечения цинка и свинца в высокотемпературных условиях жидкофазных процессов достигает 99 % (против 85—90 % в твердофазных).
Приведем еще несколько примеров новых технических решений по утилизации шламов.
Получение ожелезненной извести2 путем совместного обжига известняка и конвертерного шлама в трубчатых печах. Данная технология отработана на НЛМК. Известняк обжигают во вращающейся печи при 900—1000 °С с подачей в печь тонко измельченных флюсующих добавок (конвертерного шлака, железной руды, железорудного или марганцевого концентрата и т. д.) в потоке газаносителя.
1 От нем. Wdlien — катать, перекатывать. 2Другое название получаемого продукта — железофлюс.
Для увеличения усвоения известью добавок, предотвращения настылеоб-разования и уменьшения выхода жидких фракций флюсующие добавки, концентрация которых в потоке составляет 200—1600 кг/м3, подают в локальную зону образования флюса, в которой известь нагревают до 1200— 1400 °С с выдержкой в печи в течение 5-15 мин.
Получаемый флюс представляет собой двухслойный кусковой продукт, сердцевина которого — известь с повышенной реакционной способностью, а оболочка толщиной 3—12 мм — ферриты кальция.
Для ожелезненной извести по сравнению с обычной характерны меньшие потери при прокаливании (п.п.п.), пониженное содержание серы и повышенное — оксидов железа. Охлаждающий эффект ожелезненной извести меньше охлаждающего эффекта просто извести, т. е. возможна полная замена извести без нарушения теплового баланса конвертерной плавки. Благодаря ферритокальциевой оболочке ожелезненная известь имеет более высокую механическую прочность, меньше разрушается при транспортировке. Кроме того, ожелезнен-ную известь можно долго хранить, т. е. можно создавать необходимые ее запасы.
Применение ожелезненной извести обеспечивает более спокойное и мягкое протекание процесса продувки кислородом, раннее образование шлака; в результате уменьшаются вынос пыли, расход кислорода и продолжительность продувки, увеличивается выход годного, отпадает необходимость в применении плавикового шпата.
Грануляция плавильной пыли.На Северском трубном заводе построена установка грануляции пыли газоочисток мартеновских печей в псевдоожи-женном слое производительностью 45 т/сут.
Пыль, удаленная в газоочистной установке мартеновских печей, из бункера шлюзовым питателем подается поочередно в аппараты с перемешивающими устройствами, к которым подведена техническая вода. В аппаратах готовится водная суспензия пыли, содержащая твердого 500— 700 г/л. Насосом суспензию подают к форсункам аппарата кипящего слоя, в котором псевдоожижаются зародыши — известняк фракции 10—20 мм. После ввода суспензии в псевдоожи-женный слой зародышей ее влага под действием горячих дымовых газов испаряется, а твердая составляющая оседает на поверхности зародышей. После аппарата кипящего слоя газы поступают в электрофильтр, а гранулы питателем подаются в бункер готовой продукции, откуда их вывозят автотранспортом. Гранулы пригодны для использования в мартеновской плавке.
Переработка маслосодержащего шлама.Специалистами НПО «Энергосталь» и НЛМК разработана технология переработки маслоокалиносодер-жащего шлама из вторичных очистных сооружений с получением железокок-са или восстановленного железного порошка.
Жидкие маслоотходы нагревают при атмосферном давлении до 100— 200 °С паром или частью отходящих от дожигающего устройства газов в баке, оснащенном мешалкой и расположенном по периметру внутренней стенки змеевика, и путем дистилляции отделяют воду. В результате содержание горючих компонентов в отходах достигает 35—90 %. После этого их сжигают в циклонной печи, подавая природный газ только для розжига пилотной горелки. При этом из распыленных капель легкие углеводороды испаряются и окисляются с образованием оксида углерода, а тяжелые полимеризационные углеводороды превращаются в вязкую массу с равномерным распределением в ней восстановленного металла и оксида железа. Масса выносится с дымовыми газами во вращающуюся цилиндрическую герметически закрытую печь; здесь она без доступа воздуха коксуется совместно с продуктами пиролиза замасленного шлама с образованием железофлюса. Газообразные продукты обработки шлама отводят в дожигающее устройство, а тепло дымовых газов используют для удаления воды из исходных жидких маслоотходов.
Приведенные примеры отражают многообразие путей поиска возможных технических решений по этой важной проблеме.
Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 2925;