<<
>>

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАГРАНОКДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЦИНКОСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ


Пыль, шламы, прокатная окалина и другие побочные продукты металлургических процессов на заводе с полным циклом большей частью утилизируются на агломерационных фабриках. Доля этого использования на крупных металлургических заводах Европы и Японии в настоящее время достигает 80%.
Как правило, не перерабатываются на агломерационных фабриках продукты, содержащие цинк, свинец, другие тяжелые металлы, щелочи, масла. Наибольшей трудоемкостью отличается оборотное использование пыли и шламов с высоким содержанием цинка, выход которых в металлургическом производстве особенно велик.
Проблема утилизации пылей и шламов приобретает особое значение в связи с увеличением выплавки стали в дуговых исчах с применением амортизационного металлолома. Его оборотное использование сопровождается увеличением загрязнения стали такими цветными металлами, как медь, олово, хром, никель, мышьяк, сурьма, висмут и др. При этом цинк и свинец испаряются из металлической ванны и подвергаются повторному окислению в потоке отходящего газа.
Наибольшее количество пыли накапливается в аппаратах грубой очистки технологических газов. Даже на передовых электрометаллургических печах промышленно развитых стран выход уловленной пыли составляет не менее 12-15 кг на 1 т стали. Таким образом, в мире в целом образуется до 4 млн т пыли электродуговых печей ежегодно. Содержание некоторых элементов пыли электродуговых печей Японии, Германии и США (по данным Организации экономического сотрудничества и развития), приведено ниже, %масс.:



Из приведенных данных следует, что в пыль ежегодно попадает около 1 млн т цинка. Это обусловлено тем, что в электродуговой печи происходит активная возгонка цинка как из твердого металлолома, так и из жидких материалов.
Большое количество технологий в разных странах мира находятся в стадии разработки и опытно-промышленных испытаний. Большинством исследователей наиболее перспективными признаются технологии рециркуляции пыли электродуговых печей в шахтных агрегатах с коксовой насадкой, прежде всего в ваграночных печах.
Производство литейного и передельного товарного чугуна в вагранках в индустриальных странах в настоящее время становится все более привлекательным. Хорошо зарекомендовавшие себя вагранки с горячим дутьем работают с производительностью до 100 т/ч. Вагранка OxiCup позволяет получать передельный чугун из отходов металлургического производства (шламы и пыли) с применением «самовосстанавливающегося агломерата». Еще одним решением по переработке отходов в литейных цехах в вагранке, работающей на 100% кислорода, является процесс KSK (Krcislaufgas — Sauerstoff — Kupolfen).
В вагранках можно перерабатывать большие количества цинка, которые получают из автомобильном лома или собственных отходов сталеплавильного производства. Низкая цена такого материала с повышенным содержанием цинка в сочетании с выгодой от продажи пыли, обогащенной цинком, на заводе по извлечению этого металла может, по мнению специалистов фирмы «Kuttner», значительно повысить экономичность производства.
В последние годы были разработаны новые технологии, обеспечивающие рециклинг в вагранках разнообразных вторичных материалов.
В основном это процессы вдувания сухих мелких гранулированных частиц (обычно пыли) и методы брикетирования сухих и влажных отходов.
В настоящее время имеется несколько способов рециклин- га пыли вдуванием через фурмы. В цехах с вагранками успешно применена система с использованием принципа отсасывания при помощи насадки Вентури. Чтобы избежать прилипания в подводящих трактах и в транспортирующем оборудовании, цинкосодержащую пыль из системы газоочистки вагранки перед ее вдуванием обычно смешивают с коксовой мелочью или нефтекоксом. Этот мелкогранулированный коксик заменяет литейный кокс, что также повышает экономичность.
Типичным показателем является переработка 1600 кг/ч пыли и нефтекокса в вагранке с горячим дутьем для плавки лома производительностью 40 т/ч. Содержание цинка в пыли достигает при этом 40% .
В качестве альтернативы для вдувания пыли были разработаны различные способы агломерации и брикетирования. Если необходимо подвергнуть рециклингу влажные остаточные материалы, например кек из фильтров мокрой системы газоочистки, наиболее подходящим способом считается компактирование. Однако в большинстве случаев для получения устойчивых брикетов используется связка, в качестве которой опробованы цемент, силикат натрия (жидкое стекло), меласса и некоторые другие вещества.
Большие количества окисленных вторичных материалов могут быть переработаны в вагранке в форме «само- восстанавливающихся» агломератов или «углеродистых» брикетов. Эти кусковые материалы могут содержать отходы сталеплавильных цехов, рудную мелочь и практически любые другие мелкодисперсные железосодержащие материалы. В компактированной порошковой смеси углеродистого брикета восстановление оксидов и окисление углерода происходят через промежуточные продукты реакции СО и С02. Исследования показывают, что общая степень восстановления оксидов железа определяется в первую очередь степенью окисления углерода в смесь С02 и СО, которая преобладает в порах между частицами. При 1400°С соблюдается самая высокая скорость реакции.
Вагранка OxiCup. Технология OxiCup впервые была реализована в промышленном масштабе на заводе Thys- senKruppStabl (TKS) в Дуйсбурге (Германия) в 1999 г.
В верхней части печи установлена дозирующая воронка для загрузки шихты, а перед ней размещена кольцевая камера для выхода газа. При таком устройстве печь работает без отходящих газов в верхней части. Средняя часть печи предназначена для предварительного подогрева шихты и в конечном счете для расплавления компонентов, из которых образуются чугун и шлак. Нижняя часть представляет собой горн и разделитель чугуна и шлака.
Нижняя часть заполнена коксом (коксовая насадка). Горячее дутье температурой 500-600°С и кислород вдувают через коксовую насадку для получения высоких температур (выше 2000°С), при которых происходят перегрев и науглероживание капель жидкого металла при их контакте с коксом.
В зависимости от состава отходов, качества кокса, заданного состава чугуна, состава шлака и потерь тепла при охлаждении фурм и корпуса требуется примерно 800 м3 горячего дутья и 100 м3 кислорода для сжигания 15-20% кокса на 1 т шихты. Опыт применения данной технологии показывает, что одна шахтная печь OxiCup способна переработать практически все трудноутилизируемые отходы и побочные продукты одного комбината или ряда заводов. В такой печи можно перерабатывать материалы с высоким содержанием цинка из текущих и накопленных отходов металлургического производства или автомобильного лома.
OxiCup позволяет также перерабатывать без дополнительной подготовки такие тяжеловесные материалы, как настыли или металлические фракции шлака десульфурации. Ограничения по размеру перерабатываемых материалов зависят от размеров печи и достигают 600-800 мм для настылей и 400x400x400 мм для пакетированных материалов (например, легковесного автолома).
Ваграночные процессы MR-OCF (multi role — oxygen cupola furnace) и KSK (Krcislaufgas — Sauerstoff — Ku- polfen). Многоцелевая вагранка с кислородным дутьем представляет собой обогреваемую коксом шахтную печь, работающую на дутье из чистого кислорода. Колошниковый газ возвращают в процесс, а отходящие газы отводят из зоны с температурой 800-1000°С. Отсутствие азотного балласта позволяет добиться высокого энергетического коэффициента полезного действия.
Отходы, опускающиеся в шахтную печь вместе с обычными шихтовыми материалами, нагреваются в восстановительной атмосфере в противотоке. При этом происходит разложение органических компонентов, вследствие чего газ в нижней части шахты обогащается продуктами газификации. Весь шахтный газ улавливается и вместе с кислородом снова подается в фурмы. При этом приходится мириться с тем, что в вагранку поступает подсасываемый через колошник атмосферный воздух. Отсос из шахты осуществляется в результате эжекции потоков кислорода, поступающего в специальные горелки с направленными соплами. В турбулентном потоке кислорода имеющиеся в циркулирующем газе продукты пиролиза сгорают практически полностью. Продукты сгорания разлагаются в примыкающей зоне восстановления в результате гетерогенных реакций, а продукты реакций снова оказываются в шахтном газе. Так как газ отсасывается в зоне, где разложение органических компонентов материалов, загружаемых через колошник, уже завершается, отходящие газы практически не содержат углеводородов и других органических соединений.
Таким образом, кислородная вагранка обеспечивает благоприятные условия для расплавления различных материалов, связанных или смешанных с ломом (например, промасленного или имеющего пластмассовое покрытие лома, лома с красочным, резиновым или цинковым покрытием). Такую вагранку можно использовать и для экологически чистой переработки отходов других отраслей промышленности, например старых автомобильных шин, пыли из фильтров или высушенного шлама из осветли- тельных установок.
В результате циркуляции обезвоженного шлама из установок мокрой газоочистки, а также пыли с фильтровальной установки концентрация ZnO в пыли достигает 40%. Обогащение цинком поддерживается также вдуванием или эжекцией пыли из электропечей или загрузкой через колошник окатышей, изготовленных из пыли электросталей л ави л ьных печей. Таким образом, в вагранке получают ценный материал для цинковой промышленности. Незначительное количество балластного азота в отходящих газах дает возможность усовершенствовать известный из доменного производства «энергетический контур циркуляции».
Отходящие газы с теплотой сгорания до 7350 кДж/м3 пригодны для перевода их энергии в электрическую. При этом получают такое количество электроэнергии, что ее хватает не только для удовлетворения потребностей ваграночного цеха, но и для снабжения энергией собственной кислородной установки. Таким образом, необходимый для процесса кислород получают за счет энергии отходящих газов установки.
Ваграночный процесс KSK представляет собой дальнейшее усовершенствование кислородной вагранки MR-OCF. Процесс KSK очень похож на технологию процесса в вагранке с горячим дутьем или в кислородной вагранке OxiCup: есть аналогия и в поведении цинка, и в рециклинге пыли. В дополнение к процессу переработки загрязненного лома здесь возможен процесс переработки и других промышленных отходов, например отслуживших автомобильных покрышек, пыли из фильтров и высушенного канализационного шлама.
<< | >>
Источник: Кривошеин Д. А., Дмитренко В. П, Федотова Н. В.. Основы экологической безопасности производств: Учебное пособие. 2015 {original}

Еще по теме ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАГРАНОКДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЦИНКОСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ:

  1. Ускоренная утилизация
  2. 4.4.3. Утилизация осадков очистных сооружений
  3. Утилизация сгущённых осадков очистных сооружений.
  4. Пальгунов П.П., Сумароков М.В.. Утилизация промышленных отходов, 1990
  5. 3.3. Утилизация шлаков процесса РОМЕЛТ
  6. 4.1.3. Образование лигнина и возможные пути его утилизации
  7. 4.4. Отходы производства гидролизного этилового спирта, кормовых дрожжей и пути их утилизации
  8. 5.2.3 Утилизация послеспиртовой барды в качестве жидкой фазы при биоконверсии пульпы отрубей
  9. Графский Владимир Павлович Интегрирование и утилизация этнологических и этнопсихологических данных в построении стыковочного сценария модели «болезнь-терапия»
  10. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕЧИ
  11. 4.22. Использование чанкинга
  12. 2.12. Использование калибровки
  13. 2.13. Использование конгруэнтности