<<
>>

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. РЕЦИКЛИНГ ЛОМА И ОТХОДОВ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВВ ШАХТНЫХ ПЕЧАХ