РЕЦИКЛИНГ ЛОМА И ОТХОДОВ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВВ ШАХТНЫХ ПЕЧАХ


Основные преимущества переработки рассматриваемых отходов в шахтных печах следующие (П. И. Черноусое): полностью исключаются выбросы токсичных соединений на поверхность земли (поскольку доменные и ваграночные шлаки и шламы являются ценным сырьем для строительной индустрии); минимизируются сбросы в водный бассейн (так как в черной металлургии вода используется для охлаждения агрегатов и лишь незначительно для влажной очистки от неуловленной пыли и смыва мелкодисперсные отходов); минимизируются выбросы в атмосферу (в доменном процессе невозможно, например, образование таких токсичных соединений, как диоксины и фу раны, оксидов азота, любых сложных углеводородных соединений, и т. п.); доменный газ является ценным энергетическим сырьем и полностью утилизируется.
Доменная печь (см. рис. 5.40) представляет собой шахтную печь, для которой характерно развитие рабочего пространства в высоту. Она служит для получения чугуна. Доменный процесс является сложной совокупностью разнообразных физико-химических, технических, механических и аэродинамических явлений. Он протекает в условиях движения твердых и плавящихся масс сверху вниз и встречного потока газов снизу вверх (реализуется принцип противотока фаз).







Рабочее пространство доменной печи состоит из колошника, шахты, заплечиков и горна. Верхняя цилиндрическая часть рабочего пространства печи предназначена для распределения загружаемых в печь материалов. Накопленные в горне жидкие продукты плавки (чугун, шлак)[19] периодически выпускают из печи. Температура в доменной печи (температура газового потока) меняется по высоте с 1900-1300°С на уровне фурм[20] до 400-200°С на выходе из колошника. Принципиальная схема переработки техногенных материалов (металлических отходов) представлены на рисунке 5.41.
Доменная плавка как процесс и доменная печь как агрегат сформировались в эпоху Средневековья[21] и до сих пор не изменили своей сущности. Доменный процесс отличают следующие особенности: непрерывный характер; противоточное движение шихты и газа; наличие в одном агрегате зон твердого, пластичного и жидкого состояния; значительный диапазон температур; значительный диапазон давлений (от 10 до 500 кПа); широкий спектр объемов агрегата и, следовательно, единичных мощностей (до 12 тыс. т чугуна в сутки); высокая продолжительность кампании печи (10-20 лет) и соответственно проплавление большого количества чугуна за кампанию (20-40 млн т); минимальное количество вредных выбросов в окружающую среду.
Вагранка — это печь, применяемая в литейном производстве для плавки чугуна. Вагранка (рис. 5.42) имеет вертикальную шахту, в нижней части которой расположен горн, служащий для накопления жидкого чугуна. Средняя часть шахты полностью загружается шихтовыми материалами — смесью металла, топлива (кокса) и флюсов (специальных добавок), обеспечивающих жидкотекучесть и другие свойства расплава. Из горна чугун перетекает в копильник, откуда выпускается в разливочный ковш через нижнюю лётку (специальное отверстие, заделываемое после окончания плавки и выпуска металла). Металлическая шихта состоит из получаемого в домне литейного чугуна (в чушках), чугунного лома, возврата металла литейного цеха (брак отливок, лом литников, прибылей и т.
п.), стальных отходов металлургического производства (так называемого скрапа), ферросплавов для улучшения свойств (легирования) получаемого чугуна.
Для ускорения розжига печи и интенсификации плавки металла в печь подают обогащенный кислородом воздух. Производительность вагранки зависит от ее размеров, состава шихты, вида и расхода топлива.



Таблица 5.19
Международная классификация доменных печей малого объема

Вид агрегата и международное сокращенное обозначение

Полезный объем, м3

Производительность, т/сут

Компактная ДП (CBF)

500-1500

1000-4000

Малая или мини ДП, МДП (MBF)

100-500

300-1000

Микро ДП

До 100

Менее 300

Печи малого объема, используемые для переработки твердых отходов. Малыми доменными печами называются агрегаты с рабочим объемом 2000 м3. Наиболее популярные на сегодняшний день печи с объемами 135, 150, 215, 300 и 350 м3, что соответствует производительности в диапазоне от 100 до 250т/год чугуна. В таблице 5.19 представлена международная классификация доменных печей малого объема.
Важным преимуществом печей MBF является универсальность сырьевых условий работы. В качестве топлива для печей MBF может использоваться как кокс, так и древесный уголь. В таблице 5.20 представлены показатели работы некоторых печей MBF.
Компактные доменные печи (CBF-Compact Blast Furnace) предназначены специально для оснащения минизаводов. Их отличают высокая экономичность и гибкость производственного цикла.
Основные характеристики печи CBF, направленные на снижение капиталовложений до минимума: отсутствие основной башенной конструкции, типичной для обычных печей; оснащение по всей высоте холодильниками из меди и чугуна с шаровидным графитом в сочетании с системой оборотного водяного охлаждения; вертикальный конвейер подачи шихты; компактные литейный двор и воздухонагреватели; высокая степень автоматизации систем управления. Некоторые конструкции этих печей оснащены устройствами для вдувания мазута и других нефтепродуктов.



Комплекс, состоящий из нескольких МДП, способен обеспечить дешевый и надежный источник производства чугуна.
Доменные печи также могут быть использованы для переработки других отходов, кроме лома и отходов черных металлов. Например, в последние десятилетия в производственных масштабах освоены технологии вдувания в доменные печи следующих материалов: пыли мешочных фильтров, колошниковой пыли и других мелкодисперсных вторичных материалов и шламов; мелких частиц чугунного и стального скрапа и железорудной мелочи, играющих роль дешевых заменителей кусковых железорудных материалов; титанистого железняка (ильменита — FeTi03) и синтетических титаносодержащих материалов, например рутилита (технология фирмы Sacht-leben Chemie GmbH, Дуйсбург, Германия) для увеличения срока службы огнеупорной футеровки горна; легирующих для быстрого корректирования состава чугуна.
Кроме того, в доменных печах можно утилизировать пластмассовые отходы и шламы гальванических производств.
Утилизация пластмассовых отходов в доменных печах. Одним из наиболее перспективных материалов для
Таблица 5.21
Химический состав пластмасс и ископаемого топлива, %масс.

Элементы

Природный
газ

Уголь энергетический

Мазут

Пластмассы

Углерод

70-75

75-80

85-87

75-80

Водород

22-26

4-5

10-12

10-14

Зола

0

8-12

0,05-0,10

4-6

Сера

До 0,001

0,6-1,2

2,0-2,5

0,5-1,5

Хлор

0

0,1-0,3

До 0,05

До 1,5

Фтор

0

До 0,01

До 0,001

До 1,5

Калий

0

0,2-0,3

До 0,001

0,03-0,06

Натрий

0

До 0,1

До 0,001

0,08-0,12

вдувания в доменные печи являются пластмассовые отходы. При таком способе их утилизации, во-первых, исключаются выбросы суперэкотоксикантов, а во-вторых, даже в доменных печах малого и среднего объема полностью утилизируются отходы крупных промышленных регионов. Важнейшей характеристикой отходов пластмасс (как, впрочем, и самих пластмассовых изделий) является их энергетическая ценность. По химическому составу и теплоте сгорания пластмассы подобны основным ископаемым топливам — природному газу, нефти, углям (табл. 5.21).
Теплота сгорания некоторых горючих материалов приведена ниже.

Материал

Теплота сгорания, МДж/кг (м3)

Полиэтилен, полипропилен

43,0-45,0

Нефтепродукты, мазут

40,0-42,5

Природный газ

30,0-38,5

Кокс

28,0-32,5

Антрацит

26,0-28,0

Энергетические угли

13,0-20,5

Поливинилхлорид

16,0-18,0

Коксовый газ

15,0-17,0

Дерево, бумага и ТБО

12,0-18,0

Структура обращения с отходами пластмасс в Японии и Германии, т. е. в странах, где организована четкая структура их сбора и сортировки, представлена ниже, %масс.

Вид работ

Япония

Германия

Рециклинг для производства вторичных полимеров

20-25

35-40

Сжигание для производства энергии

35-40

15-20

Захоронение на полигонах

35-40

40-45
<< | >>
Источник: Кривошеин Д. А., Дмитренко В. П, Федотова Н. В.. Основы экологической безопасности производств: Учебное пособие. 2015

Еще по теме РЕЦИКЛИНГ ЛОМА И ОТХОДОВ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВВ ШАХТНЫХ ПЕЧАХ:

  1. I. СТАТЬИ О ЧЕРНЫХ PR-ТЕХНОЛОГИЯХ
  2. Beрте Л. А. МГД-технология в производстве черных металлов, 1990
  3. НИКЕЛЬ ИЗ НИКЕЛЕВОГО ЛОМА
  4. КОБАЛЬТ ИЗ КОБАЛЬТОВОГО ЛОМА
  5. НИКЕЛЬ ИЗ ЛОМА СПЕЦИАЛЬНЫХ СПЛАВОВ
  6. СВИНЕЦ ИЗ СВИНЦОВОГО ЛОМА
  7. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ ИЗ АВТОМОБИЛЬНОГО ЛОМА
  8. СТАЛЬ ИЗ АВТОМОБИЛЬНОГО ЛОМА
  9. СТАЛЬ ИЗ СТАЛЬНОГО ЛОМА
  10. олово из оловянного ЛОМА
  11. МЕДЬ ИЗ ЛОМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ
  12. МАГНИЙ ИЗ МАГНИЕВОГО ЛОМА
  13. МЕТАЛЛЫ ИЗ ЗАМАСЛЕННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛОМА
  14. МЕДЬ ИЗ ЛОМА СМЕШАННОГО СОСТАВА
  15. СВИНЕЦ ИЗ ЛОМА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
  16. Пальгунов П.П., Сумароков М.В.. Утилизация промышленных отходов, 1990
  17. Усачев Александр Борисович. Разработка теоретических и технологических основ производства чугуна процессом жидкофазного восстановления POMEJIT. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов. Москва - 2003, 2003
  18. МАГНИЯ ОКСИД ИЗ ЛОМА ОГНЕУПОРНОГО КИРПИЧА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ ПЕЧЕЙ