| Электронная библиотека |
В настоящее время для Украины актуальной проблемой является утилизация отходов металлургического производства. Из этого следует, что необходимо более широко использовать такой источник сырья, как вторичные материальные ресурсы.
Известно большое количество методов и способов по подготовке и утилизации вторичных ресурсов в электросталеплавильном производстве. Среди них наиболее перспективными могут быть следующие нижеперечисленные методы.
Фирма NKK (Япония) разработала технологию переработки электросталеплавильной пыли с извлечением из нее цинка. Пыль, содержащую около 20 % цинка и 40 % оксидов железа, смешивают с порошкообразным коксом, окатывают и полученные окатыши загружают в ДСП с жидким чугуном. При высокой температуре атмосферы печи оксид цинка пыли восстанавливается коксом и образуются пары цинка, которые снова окисляются кислородом воздуха. Эти оксиды цинка отсасывают и улавливают в рукавных фильтрах, в которые они поступают из дымососа. Оксиды железа пыли также восстанавливаются и более 70 % образующегося железа переходит в жидкую ванну чугуна. Осажденная в фильтрах пыль содержит около 75 % ZnO и 15 % Fe2O3. Объем пыли снижается до 37 % объема исходной пыли. Из каждой тонны пыли переходит в жидкую ванну 0,28 т железа и образуется 0,2 т жидкого шлака. Обогащенная цинком пыль (более 60 % цинка) легче и с меньшими затратами перерабатывается на цинк, более 99 % диоксинов, содержащихся в исходной пыли, разрушаются при высокотемпературной ее переработке. Образующийся в ДСП нетоксичный шлак можно использовать в качестве строительного материала.
Новый процесс переработки пыли разработан с использованием ее микроволнового нагрева, он позволяет быстро и селективно нагревать материалы, ускорять процессы при использовании катализаторов, так как они протекают на молекулярном или атомном уровне, снижать выбросы технологического газа в атмосферу, уменьшать тепловое воздействие на футеровку печи. Микроволны способны нагревать различные кислород- и углеродсодержащие шлаки и пыли черной металлургии. На первом этапе процесса протекает преимущественно восстановление Fe2O3, так как ZnO стабилен при температуре менее 900 °С. При температуре более 900 °С начинается восстановление ZnO и испарение цинка. На втором этапе процесса при температуре выше 1200 °С скорость восстановления становится большой и почти весь цинк удаляется из пыли. Установлено, что почти 100 % цинка и почти 100 % свинца удаляются в микроволновой печи через 20 мин. Цинк и свинец могут быть полностью восстановлены из пыли черной металлургии в процессе микроволнового нагрева при добавках в них достаточного количества графита.[1]
Разработана новая технология для извлечения железа и цинка из высокотемпературных отходящих газов ДСП с помощью коксового фильтра и цинкового конденсатора. Технические газы из ДСП проходят через коксовый фильтр, температура в котором поддерживается на уровне 1000 °С; при этом пыль собирается в коксовом фильтре. Газ, прошедший фильтр, содержит пары цинка и свинца. Эти пары конденсируются, в конденсаторе газ быстро охлаждают с 1000 °С до 450 °С. Конденсированные цинк и свинец в жидком виде собираются в нижней части конденсатора. Основные функции коксового фильтра заключаются в восстановлении оксида цинка и пропуске через него пара цинка, в сборе компонентов железа и шлака, разложении диоксинов. Содержание пыли в отходящих газах повышается с уплотнением печи и составляет 150 – 300 г/м3. Температура кокса поддерживается на уровне 1000 °С за счет теплоотдачи стен фильтра. В центре фильтра температура кокса ниже вследствие реакции газификации кокса. Эффективность осаждения железа пыли в фильтре составляет около 97 %. Скорость разгрузки кокса из фильтра зависит от качества кокса, в основном от его пористости.[2]
Фирма “Diado Steel” (Япония) разработала новый процесс обработки пыли и шлака, названный “DSM” (DSM: “Diado Special Method of Dust Slag Melting”-“Специальный метод плавления пыли и шлака фирмы Diado Steel ”). DSM представляет собой процесс, в котором электросталеплавильная пыль плавится вместе с восстановительным шлаком посредством специального спроектированной кислородно-топливной горелки, с получением окислительного шлака и вторичной пыли. Окислительный шлак является полностью безвредным.
Сущность процесса DSM заключается в следующем: смесь пыли и шлака плавиться с целью превращения в окислительный шлак, который используется для строительства дорог (поскольку пыль электродуговых печей и восстановительный шлак состоят, главным образом, соответственно, из оксида железа и оксида цинка, а также из оксида кальция и диоксида кремния). В то же время цинк концентрируется во вторичной пыли, которая утилизируется при плавлении цинка. В результате стало возможным полностью утилизировать пыль электродуговых печей. Поскольку и пыль, и шлак находятся в виде порошка, они могут быть расплавлены горелкой с высокой температурой пламени. В таком случае смесь пыли и шлака можно вдувать в пламя непрерывно и полностью расплавлять благодаря высокой температуре. Этот процесс осуществляют без какой-либо предварительной обработки пыли и шлака, повышающих стоимость продукта. Процесс DSM реализовали для того чтобы полностью рециркулировать пыль электродуговых печей и восстановительный шлак, кроме того он является весьма эффективным с точки зрения разложения диоксинов, содержащихся в пыли электросталеплавильного производства.
Основные характеристики процесса DSM следующие: полное расплавление, посредством специального спроектированной топливно-кислородной горелки, обеспечивает возможность стабилизации пыли электродуговых печей и восстановительного шлака; сравнительно простое оборудование и его относительно простая эксплуатация являются вполне подходящими для обработки пыли и шлака непосредственно на заводе; эксплуатационные затраты ниже, чем в случае обычного метода; процессом DSM можно обработать и другие промышленные отходы; процесс DSM является весьма эффективным для разложения диоксинов. [3]
Таким образом, из существующих в мире способов и методов подготовки и утилизации вторичных ресурсов электросталеплавильного производства необходимо использовать и внедрять наиболее современные технологии для достижения максимального экономического и экологического эффекта. Поиск приемлемой технологии является наиболее важным фактором для развития электросталеплавильной отрасли в Украине.