Основные пути утилизации отходов доменного производства

Из всех отходов доменного производства в наибольшем количест­ве образуются шлаки. Использование шлаков в качестве вторичного сырья весьма эффективно, так как позволяет получать ценные строи­тельные материалы и изделия, освобождает земельные угодья от отва­лов, сокращает добычу полезных ископаемых, существенно умень­шает загрязнение окружающей среды. В настоящее время практически на всех крупных металлургических предприятиях организована пере­работка шлаков в полезную продукцию. Практически полностью ути­лизируются доменные шлаки на таких металлургических комбинатах и заводах, как Новолипецкий, Енакиевский, Донецкий, Краматорский, Константиновский, "Азовсталь".

Основное количество доменных шлаков используется в дорожном строительстве и в промышленности строительных материалов (более 76 %). Около 50 % шлака идет на производство цемента. Кроме того, доменные шлаки используются для производства шлаковой пемзы, шлаковаты, шлакоситаллов, автоклавных ячеистых бетонов, шлакопемзолерпитобетона, битумошлаковой смеси для изоляции трубопроводов, шлакового щебня и др.

Гранулированные доменные шлаки являются хорошим материалом для дорожного строительства. Обработанные вязкими битумами они служат эффективными заменителями горячих асфальтобетонных сме­сей; битумошлаковые покрытия дорог в 2,5 раза дешевле асфальто­бетонных. Доменные шлаки применяются в стекольной промышлен­ности при производстве стеклокристаллических материалов, окрашен­ной стеклянной тары, облицовочной плитки, малощелочных стекол, штапельного волокна и других изделий. Доменные шлаки, содержащие соединения фосфора и оксида кальция, находят применение в качест­ве удобрений и агентов, улучшающих структуру почв.

Грануляция шлаков производится на самом металлургическом пред­приятии. Существуют мокрый и полусухой способы грануляции доменного шлака. При мокрой грануляции используются бассейновые и гидрожелобные установки (рис. 38-40).

1-пульт управления; 2-шлаковозный ковш; 3-откос; 4-грейферный кран; 5-ж/д вагон; 6-бассейн

Рисунок 38 - Схема бассейновой установки для грануляции шлака

1-копер; 2-шлаковозный ковш; 3-грануляционный желоб; 4-паросборник; 5-площадка предварительного

обезвоживания шлака; 6-грейферный кран; 7-склад гранулированного шлака; 8-ж/д вагон;

9-экскаватор; 10-отстойник; 11-насос

Рисунок 39 - Схема гидрожелобной установки для грануляции шлака

Основной частью бассейновой установки (рис. 38), является сек­ционный бассейн, снабженный откосами, футерованными плитами из жаропрочного чугуна, которые выполняют роль приемных желобов. Вдоль откосов бассейна расположены железнодорожные пути для под­воза шлаковых ковшей и перемещения пульта управления. Гранули­рованный шлак из бассейнов перегружают грейферным краном в ва­гоны. Стекающая из вагонов вода вновь поступает в бассейн.

Схема гидрожелобного способа производства гранулированных шлаков представлена на рис. 39. В шлаковозных ковшах шлак подает­ся на грануляцию. Перед сливом с помощью копра пробивается затвердевшая при транспортировке корка шлака. Шлак сливается в грануля­ционный желоб (гидрожелоб), где он дробится водой. Шлаковая пульпа самотеком поступает на площадку предварительного обезво­живания, где из гранулированного шлака грейферным краном форми­руются бурты высотой до 3 м. Предварительно обезвоженный шлак перегружается грейферным краном на склад.

Полусухая грануляция доменных шлаков осуществляется на бара­банных, гидроударных и гидрожелобных установках. На рис. 40 пред­ставлена схема барабанной грануляционной установки.

Доменный шлак сливается из шлаковозного ковша на приемный лоток и поступает в промежуточную ванну (с ловушками для чугуна), далее на сливной желоб, оттуда на гранулятор, представляющий собой вращающийся с частотой 250-300 об/мин полый барабан, снабженный лопастями. Грануляция шлака осуществляется за счет поступающей в сливной желоб воды, которая охлаждается и вспучивает шлак. Затвердевание гранул шлака происходит в воздухе при их отбрасывании лопастями барабана на складскую площадку,

1- шлаковозный ковш; 2-приемный лоток; 3-промежуточная ванна; 4-сливной желоб;

5-грануляционный барабан; 6-скрепер; 7-скреперная лебедка; 8-бункер; 9-транспортер

Рисунок 40 - Схема барабанной грануляционной установки

В настоящее время все большее распространение получают установ­ки придоменной переработки шлаков, использующие принципы гра­нуляции.

Сложным в техническом отношении способом переработки домен­ных шлаков является изготовление на их основе шлаковатных из­делий.

Для производства из доменных шлаков шлаковой пемзы исполь­зуются водовоздушный, центробежный, каскадный, бассейновый, траншейно-брызгальный способы. На рис. 41 приведена схема получения шлаковой пемзы водовоздушным способом. Шлаковый расплав в шлаковозных ковшах подается на переработку. Слившлака производится после того, как копровое устройство разрушит шлаковую корку в ковше. Слив осуществляетсяпри включенной воздуходувке; в течение всего периода слива из выхлопного отверстия гранулятора выбрасы­ваются частицы вспученного шлака.

1-воздуходувка; 2-электромостовой кран; 3-шлаковый ковш; 4-копровое устройство; 5-приемная

шлаковая ванна; 6-водовоздушный гранулятор; 7-грейферный кран; 8-приемная площадка;

9-трубопровод технологической воды; 10-трубопровод сжатого воздуха

Рисунок 41 - Схема производства шлаковой пемзы

Ценными отходами доменного производства являются железосодер­жащие шламы и пыль. Химический состав этих шламов позволяет применять их в доменном производстве без предварительного обога­щения. Например, утилизация 1 т такого шлама позволяет сэкономить при производстве 1 т чугуна 750 кг железной руды, 40 кг марганцевой руды, 100 кг топлива и 300 кг известняка. Наиболее крупная пыль, богатая железом, и шлам используются для производства агломерата, который входит в состав шихты доменной печи.

Одним из направлений развития безотходной технологии является десульфурация жидкого доменного шлака продувкой воздухом или кислородом. При этом образуется сера или серная кислота, которую используют для травления металлов. Обессеренный шлак используется в строительстве.

В доменном производстве утилизируется тепловая и потенциальная энергия доменного газа. Этот газ представляет собой смесь нескольких газов, среди которых есть горючие: метан, водород, оксид углерода, а его температуре на выходе из печи составляет 200—300 °С. Доменным газом отапливаются воздухонагреватели; он используется на тепло­электроцентралях, для обогрева коксовых батарей и нагревательных колодцев.

Энергия, затрачиваемая на повышение давления дутья, используется в газовой утилизационной бескомпрессорной турбине (ГУБТ). Первая в мире такая турбина мощностью 6 тыс.кВт была построена на Маг­нитогорском металлургическом комбинате. При этом себестоимость электроэнергии в 1,5—2 раза ниже стоимости энергии, получаемой из центральной энергосистемы.