Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (Тимонин А.С. - Инженерно-экологический справочник), страница 11

В основном они идуг на изготовление щебня (около половины перерабатываемой массы), около трети их утилизируемого количества используется в качестве оборотного продукта (в виде флюса в доменной шихте и вагранках), примерно пятая часть перерабатывается в минеральные удобрения, весьма незначительное количество идет на изготовление минераповатных изделий, в опытно-промышпенных масштабах небольшие количества этих шлаков гранулируют. При переработке сталеплавильных шлаков из них извлекают металл.

Отдельные виды мартеновских шлаков подвержены распаду: модификация у-ортосиликата кальция и свободная известь высокоосновных шлаков вызывают их растрескивание и самораспад. Для устранения разрушающего действия этих соединений в изделиях на основе шлаков последние прсдварительно обрабатывают в закрытых емкостях паром в течение 2 — 3-х часов или длительное время выдерживают на воздухе. Технологические процессы производства шлакового щебня оформлены весьма разнообразно, хотя и имеют между собой много общего. На рис. 2. 10 приведена схема производства фракционировашюго щебня из находящихся в отвалах не менее 1,5 — 2-х лет мартеновских шлаков. Скреперной лебедкой 1 отвальный шлак подастся на колосниковую решетку 2, где отделяются крупные скардовины шлака или куски металла.

Подрешетный продукт толкателем 3 подается на ленточный транспортер 5, откуда поступает на грохот 6. Надрешетный продукт с грохота подается в щековую Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной ~иеталлургии Рис. 2.11. Схема производства губчатого железа: / — дисковый' фильтр; 2 — бункер флюса; 3 — смсситсль; 4 — барабанный окомкователь 5 — грохот; 6 — печь для обжига окатышей; 7 — шахтная печь для получения губчатого железа 8 — установка конверсии; 9 — циклон аробилку 7, после чего измельченный шлак поступает в конусную дробилку 9 и на следующий грохот 10, с которого надрешетный продукт отводится в виде товарной фракции 10 — 40 мм.

В процессе переработки из шлака с помощью электромагнитных сепараторов 4 и 8 отделяются металлические включения. Подрешетный продукт грохотов отводится в виде фракции 0 — 10 мм. Наряду с вышеизложенным разработка мало- и безотходной ресурсосберегающей технологии в цветной металлургии связана с совершенствованием, модернизацией и заменой пирометаллургических производств— внедрением в практику автогенных (плавка в жидкой ванне, взвешенная кислородно-факельная плавка, плавка в кивцэтных агрегатах — кислородно-взвешенная циклонная электротермическая плавка и др.) и гидрометаллургических процессов.

Перечисленные автогенные процессы в своем большинстве не обеспечивают получения отвальных шлаков, однако значительно сокращают вредное влияние пирометаллургических производств цветной металлургии на окружающую среду: некоторые из них позволяют существенно повысить содержание БО, в отходящих газах и обеспечить таким образом возможность производства на базе последних серной кислоты, серы или жидкого диоксида серы. Часть И11. Технологические решения но утилизации твердых отходов Так, опыт эксплуатации реализованных в отечественной промышленности процессов показывает, что при воздушном и кислородном дутье концентрация ЯО, в отходящих газах факельной плавки может быть увеличена до 10 — 14 и 90 % соответственно.

При обжиге тонкодисперсных концентратов в токе кислорода в циклонных камерах кивцэтных установок концентрация БО, в подвергнутых охлаждению и пылеочистке отходящих газах может составлять 80 — 85 %. Уловленную пыль возвращают в кивцэтный агрегат, а получаемый в ней расплав передают на последующую переработку.

Внедренный на Челябинском электролитном цинковом заводе гидрометаллургический способ переработки сырья обеспечивает возможность практически полного извлечения из него цинка, меди, кадмия и других металлов, а также серы. Следует отметить, что перечисленные шлаковозгоночные процессы не обеспечивают полного извлечения всех ценных компонентов псрерабагываемых шлаков. Фъюмингование и вельцевание, в частности, позволяют извлекать из шлаков цинк и свинец, однако не обеспечивают необходимого их удаления, а также извлечсния меди, благородных металлов и железа. Поэтому прошедшие переработку шлаки не являются отвальными. На практике эти процессы используют для переработки шлаков, образующихся при плавках медно-цинковых и свинцовых концентратов, так как значительное содержание в таких шлаках цинка и свинца обеспечивает рентабельность их извлечения.

Помимо перечисленных способов переработки шлаков цветной металлургии разработаны и продолжают разрабатываться другие способы, направленные на комплексное использование металлургического . сырья: карбидотсрмический (осуществляемый в электропечах с использованием в качестве флюса известняка и коксика), цементационный (основанный на восстановлении оксидов металлов из шлаковых расплавов высокоактивным углеродом, растворенным в специально добавляемом науглероженном чугуне, а также образующимся при разложении метастабильной фазы цементита Ге,С жидкого чугуна под слоем шлака), газо- электротермический (обработка шлакового расплава в электропечи неконверсированным природным газом), флотация (для медленно охлажденных шлаков после.их тонкого измельчения), магнитная сепарация (для клинкера процесса вельцевания) и др.

Эти способы еще не получили широкого промышленного применения, хотя ряд из них обеспечивает получение отвальных шлаков и, следовательно, возможность использования их силикатной части в качестве сырья для производства шлаковых плит и фасонных изделий (для полов и футеровки), минеральной ваты, металлошлаковых труб, шлакоситаллов, заполнителей бетонов и других строительных материалов. Технология соответствующих производств на основе шлаков цветной металлургии аналогична таковой, используемой при переработке шлаков черной металлургии. Некоторыс шлаки цветной металлургии непосредственно могут перерабатываться в щебень, песок и другие строительные материалы, а в гранулированном виде — использоваться в цементном производстве.

Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии Необходимо отметить, что„несмотря на значительный прогресс в области переработки и обезвреживания отходов металлургических производств, кардинальное решение проблемы возможно лишь при создании принципиально новых малоотходных технологических процессов. Пути создания такой технологии в металлургии намечаются уже в настоящее время. Так, в черной металлургии в последнее время большое внимание уделяется бескоксовой металлургии железа — процессу не только превосходящему доменный по технико-экономическим показателям, но и позволяющему значительно снизить вредное влияние предприятий черной металлургии на окружающую среду.

Согласно технологической схеме этого процесса (рис. 2.11) полученный обогащением бедных руд магнетитовый концентрат (>70% Ге) в виде порошка смешивается с бентонитом и известняком, выполняющим в процессе роль флюса, и передается в окомковатсльдля получения жслезнорудных окатышей (О =! 0 мм). Сырые окатыши затем упрочняются обжигом, и оксиды железа восстанавливаются природным газом, конвсрсированным отходящими из шахтной печи газами. При температурах 1000 — 1100 С идет образование губчатого железа (95 % Ре, 1 % С); окатыши охлаждают и передают в дутовые электропечи на плавку.

Шламы процессов газоочистки направляют в отстойники для пульпы, используемой в качестве сырья для попучения окатышей. Технология переработки шлаков цветной металлургии выбирается в зависимости от их состава и физико- химических свойств (вязкость, плавкость, фазовый состав, структура, 50 энтальпия, электропроводность и др.). В промышленности для переработки шлаков с целью извлечения их ценных компонентов используются способы фъюмингования, вельцевания и электротермической обработки. Процесс фъюмингования широко используется для переработки цинк- содержащих свинцовых шлаков. Суть процесса заключается в том, что через слой расплавленного шлака, находящегося в шахтной печи, продувают под давлением воздух с угольной пылью.

При этом воздух подают в количествах, недостаточных для полного сжигания угля, что приводит к образованию оксида углерода, восстанавливающего содержащиеся в шлаке оксиды металлов. Образующиеся пары металлов окисляются над расплавом воздухом до оксидов, уносимых газовым потоком из печи и отделяемых затем в пылеуловителях. Работа шлаковозгоночной фъюминг-печи является периодической. Заливка жидкого шлака продолжается обычно 10 — 15 минут и с ее началом производится подача в печь воздушной пылеугольной смеси, продолжающаяся 1,5 — 2 часа.

В расплав можно вводить добавки твердых шлаков. По окончании продувки в течение примерно 10 минут производится выпуск шлака из печи, после чего шлак гранулируют непосредственно или после отстаивания с целью выделения бедного штейна при наличии в шлаке меди и серебра. Шахтные фъюминг-печи позволяют перерабатывать 250 — 700 т шлаков в сутки.

Переработка шлаков вельцеванием проводится в горизонтальных наклонных трубчатых вращающихся печах в присутствии восстановителя Часть ПП. Технологические решения но утилизации твердых отходов при температурах 1100 — 1200 С. В таких условиях при непрерывном перемешивании реакционной массы протекают реакции восстановления цинка„свинца и редких элементов до металлов. Возогнанные пары металлов окисляются над шихтой до оксидов, уносимых из печи и улавливаемых в системах очистки газов.

При вельцевании переработке подвергают сырье с зернением 3 — 5 мм и кокс (50 — 55% от массы шихты) с размером зерен до 15 мм. Приготовленную из этих компонентов шихту непрерывно загружают в печь, через которую она проходит в течение 2 — 3 часов, При недостатке тепла в разгрузочном конце печи устанавливают газовую (мазутную) горелку. В этом случае к технологическим газам добавляются топочные. Присутствующий в шихте сульфид свинца сплавляется с сульфидами других металлов и образует штейн, стекающий к разгрузочному концу печи.

Содержащиеся в шихте благородные металлы и медь в условиях процесса вельцевания не возгоняются и практически нацело остаются в твердом остатке вельцевания —, клинкере, который при значительном содержании этих металлов затем перерабатывают с целью их извлечения. Степень извлечения свинца и цинка в возгоны при вельцевании составляет > 90%. При электротермической переработке можно обрабатывать как жидкие (в отличие от вельцевания), так и твердые (в отличие от фъюмингования) шлаки.