Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 3 (Тимонин А.С. - Инженерно-экологический справочник), страница 9

Грануляция шлака производится либо у плавильного агрегата, либо на отдельно стоящих установках с транспортировкой к ним шлакового расплава в ковшах. Основная масса шлако- вых расплавов пока перерабатывается во внепечных гидрожелобах, бассейновых и барабанных установках. Дроб- ление шлака в этих установках произ- водится водяной или водовоздушной струей. Установки потребляют большое количество воды, которая после ис- пользования нуждается в очистке. В технологическом процессе в рс- зультате контакта воды с расплавленным шлаком образуется большое ко- личество паро-газовой смеси, оказы- вающей неблагоприятное влияние на окружающую среду.

При бассейновом способе грану- лирования шлака на качество гранул влияют режим охлаждения расплава, объем и температура воды в бассейне и даже погодные условия. Более прогрессивна припечная бесковшовая технология гранулирования шлака (рис. 2.2). При этом способе жидкий шлак из доменной печи по желобу 7 стекает в гранулятор 6, состоящий из короткого лотка и гид- 37 Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии Рис. 2.2.

Схема припсчной гранулирующей установки шлака: 1 — вытяжная труба; 2 — скруббер; 3 — зашитный экран; 4 — скнммерная доска; 5 — решетка б — гранулятор; 7 — шлаковый желоб; 8 — водовод подпиточной воды; 9 — мостовой кран 1Π— насос; 1! — камера оборотной воды; 12 — бункер-отстойник; 13 — окно; 14 — эрлифт 15 — насос подачи воды на взмучивание; 16 — карусельный фильтр; 17 — промежуточньп бункер; 18 — пнтатель; 19 — конвейер 38 ронасадки, где струями воды дробится на частицы. Гранулы поступают в бункер-отстойник 12, откуда насосами (зрлифтом 14) перекачиваются в обезвоживатели.

Обезвоживание осуществляется в специальных бункерах, оборудованных фильтрующими решетками 5, или в карусельных фильтрах 16, снабженных коробками с перфорированными откидными крышками. При врашении обезвоживателя каждая коробка проходит стадии заполнения пульпой, фильтрации воды через отверстия в днище и разгрузки обсзвоженного шлака в бункер 17. Установка герметична, паро-газовая смесь улавливается, очищается в скруббере 2 и удаляется в вытяжную трубу 1, а вода возвращается для повторного использования, Технологические параметры процесса припечной грануляции шлака приведены ниже: Температура шлака, С ........,...

1480 — 1620 Расход, т/мин; шлака . . .............. . . 8- 1 3 воды . 30 — 60 Давление воды, МПа ...............,..0,3 — 0,4 Влажность гранул, % ..................... 12 — 17 Насыпная масса гранул, т/м' .....0,9 — 1,2 Часть И7А Технологические решения по утилизации твердых отходов Рис. 2.3.

Принципиальная схема процесса полусухой грануляции шлаковых расплавов на барабанах: 1 — приемный лоток; 2 — промежуточная ванна; 3 — сливной желоб; 4 — барабан-трапулятор; у — скреперний ковш; 6 — бункер; 7 — транспортер; 8 — скрепсрная лебедка 39 Описанные способы грануляции шлака создают ряд экологических проблем в связи с содержанием в газовых выбросах токсичных газов и пыли, а в оборотной воде — извести, тиосульфатов и аммиака.

Сброс такой воды в водоемы недопустим. Поэтому все установки гранулирования шлаков должны иметь в своем составе системы очистки воды и газов, что, естественно, удорожает стоимость готовой продукции. В этом смысле более экологически чистой является контактная технология грануляции шлака (рис.

2.3). Сливаемый из доставляемого к установке по рельсам опрокидываемого ковша шлаковый расплав посту- паст на приемный лоток 1 и попадает через промежуточную ванну 2 с ловушками для чугуна на сливной желоб 3, откуда падает на гранулятор 4, вращающийся со скоростью 250— 300 об/мин полый барабан, снабженный лопастями. Гранулирование расплава осуществляется за счет поступающей в сливной желоб воды, частично охлаждающсй и вспучивающей шлак. Окончательное затвердение гранул шлака происходит в воздухе при их отбрасывании лопастями барабана на складскую площадку. Регулируя по- дачу воды, можно получать грануля с невысокой (3 — 5%) влажностью.

Одним из наиболее важных и ценных строительных материалов, получаемых из доменных шлаков, является шлаковая пемза. Этот продукт обычно используется в качестве легкого заполнителя бетонов. Себестоимость его в 2 — 3 раза ниже, чем керамзита. Для производства шлаковой пемзы в промышленности используется большое число различных установок, работа которых основана на ряде способов обработки шлаков: траншейно-брызгальном, центробежном, каскадном, водовоздушном, бассейновом, гидроэкрашюм.

Получаемая на них шлаковая пемза характеризуется разнообразными пористостью и объемной массой. Более сложным в техническом отношении способом переработки металлургических шлаков является изготовление на их основе шлаковой ваты. По сравнению с ее производством из горных пород при этом обеспечивается значительное снижение трудоемкости и себестоимости получения минеральной ваты с одновременным повышением производительносги труда. На рис.

2.4 представлена одна из схем производства минераловатных изделий из жидких шлаковых расплавов. Глава 2. Утилизация твердых отходов черной и цветной металлургии Рис. 2.4. Принципиальная схема производства шлаковатиых изделий из шлаковых расплавов: 1 — шлаковозный ковш; 2 — сливноя желоб; 3 — ванная печь; 4 — печь-питатель; 5 — летка„. б — центрифуга; 7 — камера волокнообразования; 8 — камера полимеризации 40 Шлаковый расплав подается к установке в шлаковозных ковшах 1 и через сливной желоб 2 при опрокидывании ковша заливается в ванную печь 3. Для увеличения модуля кислотности расплава в печь добавляют бой стекла. Разогретый в печи до 1350 — 1400 С расплав из печи-питателя 4 через летку 5 подается на ротор цснтриФуги о и под действием центробежных сил превращается в волокна.

Для превращения жидкого шлака в волокна применяют также дутьевой (обработка потоком пара, воздуха или дымовых газов) и комбинированный (центробежный и дугьевой) способы. Внутрь центриФуги подают связующий материал (например, водные растворы ФенолФормальдегидных смол). Образующиеся волокна, пропитанные связующим, осаждаются на движущейся сетке в камере волокнообразования 7и в виде минераловатного ковра передаются в камеру полимеризации 8, где при повышенной температуре связующее переходит в твердое неплавкое состояние, обеспечивая достаточно прочную связь отдельных волокон между собой. После охлаж- дсния минераловатный блок разрезается на мерные длины и в виде готовой продукции упаковывается в водонепроницаемую бумагу. Металлургические шлаки являются хорошим сырьем для получения высокоэФФективных строительных материалов — шлакоситалловых изделии*. Для варки шлакоситаллов шлаки должны быть измельчены до размеров частиц меньше 1 мм и вместе с другими компонентами (песок, добавки) подвергнуты разогреву до температур около 1500 С.

В этой связи наиболее целесообразным является использование шлаковых расплавов, хотя в этом случае осложнен процесс их смешивания с добавками. Для варки шлакоситаллов отношение холодных сыпучих добавок и шлака по массе составляет примерно 40: 60, а объем добавок больше объема шлака. Ввиду того, что при охлаждении до 1300 — 1350 С шлак кристаллизуется, смесь ингредиентов необходимо поддерживать при 1450 — 1500 "С при интенсивном перемешивании. Для предварительной варки шлакоситаллов целесообразно использовать конвертор (рис.

2.5). Часть И!1. Технологические решения по утилизации твердых отходов 41 Рис. 2.5. Принципиальная схема устройства конвертора для предварительной варки шлакоситаллов: 1 — наружная стенка; 2 — охлаждасмая перегородка; 3 — отделение для варки стекла; 4— загрузчик шихты; 5 — бункер; б — боров; 7— летка для подачи шлака„8 — сливнос приспособление; 9 — отделение для выдачи стекло- массы; 10 — горелки для обогрева конвертора Тщательно дозированная и перемешанная шихта на основе песка и добавок загрузчиком.

4 непрерывно подается из бункера 5 в конвертор, куда через летку 7 поступает шлаковый расплав. Разогретая жидкая стекломасса отводится из конвертора через сливное приспособление 8 в ванную печь. Дымовые газы через боров б поступают в вытяжную трубу и далее в атмосферу. Пламя горелок 10 находится в расплаве, что обеспечивает наиболее эффективное использование тепла, интенсивное перемешивание расплава и возможность регулирования окислительно-восстановительных процессов внутри стекло- массы. Интенсивное персмешивапие последней способствует ускорению процесса и получению однородного расплава.

Более 60% объема выходящей из конвертора стекломассы заполнено газовыми пузырьками размером 2 — 3 мм, Варка шлакоситаллов проводится в регенеративных печах ванного гипа, где при высокой температуре ~> 1500 С) интенсивно происходят процессы осветления расплава и его дополнительного усреднения вслед:твие выделения газовых пузырьков. При этом снижается расход топлива и резко повышается производительность печи, так как отсутствуют затраты тепла на плавление сырьевых материалов. Специфическими условиями процесса являются необходимость поддержания восстановительной среды в печи в начале процесса варки и слабоокислительной — в конце, что достигается изменением соотношения воздуха и газа в горелках печи.

Для производства шлакоситаллов используют такие составы, в результате кристаллизации расплавов которых образуется минерал или твердый раствор нескольких минералов при минимальном содержании стекловидной фазы. Катализаторами кристаллизации являются сульфиды, присутствующие в перерабатываемых шлаках или образующиеся при введении в шихту специальных добавок. Расплав из ванной печи подается питателями в прокатные станы поточных механизированных линий, откуда лента ситалла направляется в кристаллизаторы, где электрическим или газовым обогревом поддерживается температура, соответствующая заданным режимам кристаллизации. После Глава 2, Утилизация твердых отходов черной и цветиой,иеталлургии этого полотно шлакоситалла охлажда- ' ется, разрезается на куски требуемых размеров, напламывается и в виде разцеленных фрагментов передается на обработку кромок и сортировку.

Производство немзы из доменных ииаков. При производстве легких бетонов и конструкций, а также теплоизоляционных засыпок используют термозит (шлаковую пемзу) — искусственный пористый заполнитель, получаемый вспучиванисм расплавов металлургических шлаков при их быстром охлаждении ограниченным количеством воды с последующей кристаллизацией и отжимом образующейся пористой массы.

Средняя плотность термозитного песка не превышает 1200 кг/м'. Термозитный щебень выпускается трех марок — с плотностью 400; 600 и 800 кг/м'. Использование термозита в качестве заполнителя для изготовления легких бетонов и теплоизоляционных строительных материалов позволяет снизить массу ограждающих конструкций зданий по сравнению с кирпичными на 10 — 15 % и расход цемента на 15 — 20%. Большинство свойств термозита зависит от его структуры. При содержании в нем 40 — 60% (масс.) микрокристаллических образований достигаются максимальные прочностные свойства материала. Чем больше размер пор, тем ниже прочность термозита и больше расход цемента при изготовлении бетонов с его применением. Образование пор в расплавленном шлаке является следствием выделения газов при взаимодействии с водой сульфидов металлов, находящихся в шлаке.

Химическая реакция протекает в два этапа: 42 МеБ + Н,О = МеО + Н,8 2Н 8+ 30 — 2Н О + 28О, где Ме — Са, М8, Мп, Ее. Вода, помимо участия в реакции газообразования, выполняет роль охлаждающего агента и повышает вязкость шлака и его способность удерживать газы, Поэтому для правильной организации процесса необходим хороший контакт воды со шлаком. Существуют различные способы получения пемзы, из которых наиболее распространенным до недавнего времени был бассейновый, при котором шлак с температурой 1260— 1320 С обрабатывается в ваннах-бассейнах водой под давлением 0,08— 0,1 МПа. Вспучивание поступающего в бассейн шлака происходит в течение 2 — 3 мин за счет воздействия воды, подаваемой в бассейн под давлением через отверстия в его днище.