КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ЧЕНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ,ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Классификация отходов производства возможна по различным приз-
накам,среди которых основными можно считать следующие:
а)по отраслям промышленности-черная и цветная металлургия, ру-
до- и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т.д.;
б)по фазовому составу-твердые (пыли,шламы,шлаки),жидкие(раство-
ры, эмульсии, суспензии),газообразные (оксиды углерода, азота, сое-
динение серы и др.);
в)по производственнным циклам-при добыче сырья (вскрышные и
овальные породы),при обогащении (хвосты, шламы, сливы), в пирометал-
лургии (шлаки, шламы, пыли, газы), в гидрометаллургии (растворы,
осадки, газы).
На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чу-
гун-сталь-прокат) твердые отходы могут быть двух видов-пыли и шлаки.
Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли от-
ходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являют-
ся железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как
шлаки в основном используются в других отраслях промышленности.
При работе основных металлургических агрегатов образуется боль-
шее количество тонкодисперсной пыли, состоящей из оксидов различных
элементов. Последняя улавливается газоочистными сооружениями и затем
либо подается в шламонакопитель, либо направляется на последующую
переработку (в основном как компонент аглошихты).
Шламы можно разделить на:
1)шламы агломерационных фабрик;
2)шламы доменного производства:
а)газоочисток доменных печей;
б)подбункерных помещений доменных печей;
3)шламы газоочисток мартеновских печей;
4)шламы газоочисток конвертеров;
5)шламы газоочисток электросталеплавильных печей.
По содержанию железа их подразделяют следующим образом:
а)богатые (55-67%)-пыль и шлам газоочисток мартеновских печей и
конвертеров;
б)относительно богатые (40-55%)-шламы и пыли аглодоменного про-
изводства;
в)бедные (30-40%)-шлам и пыль газоочисток электросталеплавиль-
ного производства.
Основными характеристиками шламов являются химический и грану-
лометрический состав, однако при подготовке шламов к утилизации не-
обходимо знать параметры, как плотность, влажность, удельный выход и
др. Следует отметить, что пыли (шламы) металлургических предприятий
по химическому (и отчасти по гранулометрическому) составу отличаются
друг от друга, поэтому эти характеристики представлены далее в ус-
редненном виде.
Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при
очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вен-
тури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие
пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называе-
мая колошниковая, пыль, которая возвращается в аглопроизводство как
компонент шихты. Химический состав шламов по основным компонентам,%:
Feобщ 30-50; CaO 5.0-8.5; SiO2 6.0-12; Al2O3 1.2-3.0; MgO 1.5-2.0;
P 0.015-0.05; Sобщ 0.2-0.9; Cобщ 2.5-30.0; Zn 0.05-5.3.
Плотность их колеблется в пределах 2.7-3.8 г/см ,удельный выход
в среднем составляет 2.75ё0.84%. Коэффициент использования этих шла-
мов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно - от
0.1 до 0.8. Это довольно тонкодисперсный материал: фракции >0.063 мм
до 10-13%, 0.016-0.032 мм от 16 до 50% и < 0.008 мм от 10 до 18%. В
настоящее время эти шламы используются как добывка к агломерационной
шихте. Сравнительно низкий уровень их использования объясняетсяотно-
сительно невысокой долей железа в них (Feобщ
ным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинко-
вания шламов.
Шламы подбункерных помещений доменных печей образуется при гид-
равлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их сос-
тавной частью является также пыль аспирационных установок этих поме-
щений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик -
в них имеются почти все компоненты аглошихты, % : Feобщ 33-35; SiO2
7-11; Al2O3 1-3; CaO 8-28; MgO 1-3; MnO 0.1-1.5; P2O5 0.01-0.2; Sобщ
0.15-0.40; Cобщ < 15.0; Zn 0.0-0.02.
Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу яв-
ляются материалами средней крупности (частиц размером 0.1-0.063 мм
20-40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в преде-
лах 3.5-4.5 г/см . Эти шламы обычно используются как добавка к агло-
мерационной шихте.
ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЫЛЕЙ И ШЛАМОВ.
Технология подготовки шламов доменных газоочисток предусматри-
вает обезвоживание осаждением в отстойниках, фильтрование в аппара-
тах различного типа и при необходимости термическую сушку.
Особенностью шламов доменных газоочисток является повышенное
содержание в них цинка. Вследствие этого при подготовке их к исполь-
зованию в качестве компонента доменной шихты необходимо проводить
обесцинкование. Последняя может проводиться как пиро-,так и гидроме-
таллургическими способами. При содержании в шламах цинка > 12 % они
могут использоваться как сырье для его получения.
Шламы подбункерных помещений доменных печей, как указывалось
ранее, похожи по химическому и гранулометрическому составам на шламы
аглофабрик, поэтому в настоящее время единственным направлением ути-
лизации этих шламов является использование их в качестве компонента
аглошихты. Подготовка их в этом случае предусматривает обычные ста-
дии обезвоживания; желательно, чтобы этот материал, смешиваемый с
другими компонентами аглошихты, имел зернистую структуру. Это улуч-
шает окомкование аглошихты и приводит к увеличению газопроницаемости
ее слоя, что благотворно сказывается на производительности агломаши-
ны и качестве агломерата.
ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ШЛАМОВ
Пыли металлургического производства обычно не требуют какой-ли-
бо предварительной подготовки перед утилизацией. Шламы, прежде чем
их использовать (например в качестве компонента шихты), необходимо
подвергнуть обезвоживанию (сгущению, фильтрованию, сушке).
Сгущение - процесс повышения концентрации твердой фазы в сгуща-
емом продукте (шлам,пульпа), протекающий под действием гравитацион-
ных и (или) центробежных сил. При сгущении шламов стремятся получить
не только осадок достаточной плотности, но и возможно более чистый
слив, что позволяет использовать последнийв оборотном цикле и исклю-
чить потери твердого продукта. Поскольку количество воды в сгущаемом
продукте составляет 30-60%, то использовать такой обводненный мате-
риал в качестве добавки к аглошихте или окомковывать его с целью по-
лучения окатышей практически невозможно. Поэтому сгущенный продукт
необходимо профильтровать для того, чтобы содержание влаги в нем
снизить до 8-10%.
При фильтровании шламов происходит процесс разделения жидкого и
твердого под действием разрежения или давления, сопровождающийся
удалением влаги через пористую перегородку (обычно фильтровую ткань
и частично осадок). На фильтрование обычно подают шламы, частицы ко-
торых имеют размер
темы другими методами нецелесообразно из-за малой скорости удаления
влаги и, как следствие, значительной влажности получаемого осадка.
Процесс фильтрования зависит от многих факторов, основные из
которых следущие: содержание твердого в шламе, крупность твердой фа-
зы, разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки и др.
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ДОМЕННЫХ И СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАМОВ
В настоящее время разработаны различные технологии комплексной
переработки шламов (пылей); часть из них реализована в промышленном
масштабе за рубежом. У нас такие технологии разрабатываются на уров-
не исследовательских работ и полупромышленных испытаний. Промышлен-
ного производства металлизованных окатышей из шламов (пыли) аглодо-
менного и сталеплавильного производств пока нет; эти материалы ис-
пользуются лишь как компоненты аглошихты.
Разработана технология использования шламов доменного, марте-
новского, конвертерного и частично электросталеплавильного произ-
водств на Челябинском металлургическом комбинате (ЧМК).
Отделение подготовки к утилизации железосодержащих шламов рабо-
тает последующей схеме: шламы из радиальных отстойников после сгуще-
ния до 600 г/л поступают в вакуум-фильтры, а после них (с влажностью
36%) в сушильные барабаны; затем шламы с влажностью 10% подаются на
аглофабрику. Известно, однако, что использование шламов в качестве
компонента аглошихты осложняется нестабильностью их химического и
гранулометрического состава, что требует разработки технологии реку-
перации этих материалов в каждом конкретном случае. Использование в
аглошихте таких тонкодисперсных материалов, как шламы сталеплавиль-
ного производства, приводит к ухудшению газопроницаемости спекаемого
слоя и вследствие этого к снижению производительности агломашины.
Кроме того, увеличивается вынос весьма мелких частиц (размером <10
мкм), которых в шламах содержится до 30-40%, что значительно снижает
эффективность работы газоочистных установок.
Использование шламов препятствует высокое содержание в них цин-
ка (в конверторных шламах его < 1%, в остальных 0.4 - 0.6 %), причем
при кругообороте цинка в печи агломерат - доменная печь - шламы до-
менных газоочисток его количество в последних возрастает.
Институтом "Уралмеханобр" совместно с Карагандинским металлур-
гическим комбинатом разработана новая технология утилизации железо-
содержащих шламов в аглопроизводстве. По существующей схеме шламы
аглофабрик 1 и 2, подбункерных помещений доменныхпечей 3 и 4, тракта
шихтоподачи дробильно-сортировочной фабрики сгущают и обезвоживают
(крупнозернистую фракцию на ленточных, тонкозернистую - на дисковых
вакуум-фильтрах). Обезвоженные продукты объеденяют и подают в шихто-
вое отделение аглофабрики 2. По новой технологии шламы после двуста-
дийного сгущения с содержанием твердого 40-50 % подают в распыленном
виде в первичные смесители аглошихты вместо технической воды. В ре-
зультате шлам достаточно равномерно распределяется в объеме аглоших-
ты, а вся шихта увлажняется до необходимого уровня при значительном
сокращении расхода технической воды.
На Орско-Халиловском металлургическом комбинате была разработа-
на и опробована технология получения во вращающейся печи окускован-
ного продукта из смеси доменного и мартеновского шламов. Длина бара-
бана 18 м, угол наклона 2 (диаметр не приводится). Шлам влажностью
30-70 % подавали в печь с помощью специальной форсунки, процесс спе-
кания регулировали изменением скорости вращения печи, интенсивности-
подачи шлама и тепловой нагрузки.
Способ переработки пылей и шламов следует выбирать для каждого
металлургического завода в соответствии с характеристиками образую-
щихся отходов. В таблице 1 показаны особенности и разновидности этих
способов.
С точки зрения переработки пыли и шламов заслуживают особого
внимания способы, в которых извлекают цинк, свинец, соединения ще-
лочных металлов (классификация исходного материала в аппаратах типа
гидроциклонов, получение хлорированных и металлизованных окатышей).
Эти способы широко применяются в Японии, где в конце 60-х - начале
70-х годов большое внимание было обращено на производство металлизо-
ванных окатышей с использованием в качестве востановителя угля. Как
уже указывалось, общим для этих процессов является использование для
востановительного обжига окатышей вращающейся (трубчатой) печи. От-
личаются они в основном технологией подготовки исходных материалов.
В последние годы на таких установках вместе с вращающейся печью ра-
ботает устройство типа аглоленты, на которой осуществляются сушка и
предварительный нагрев окатышей теплом дыма, уходящего из трубчатой
печи решетка - трубчатая печь.
Строительство таких установок довольно дорого, поэтому японской
фирмой "Раса" был разработан альтернативный способ переработки пылей
и шламов с большим содержанием цинка и других примесей - процесс Ра-
са-НГП. Исследования фирмы "Син ниппон" показали, что цинк в домен-
ных шламах сосредоточиваетсяв основном в наиболее тонкой фракции
(около 20 мкм), железо сравнительно равномерно распределено во всех
фракциях, а углерод - в наиболее крупных. На этой основе была разра-
ботана технология отделения наиболее тонкой фракции (содержащей сое-
динения цинка ) с помощью гидроциклона. Сгущенный шлам направляется
в вакуум-фильтры, затем в тарельчатый окомкователь для получения ми-
ниокатышей (1-5 мм), которые далее поступают на агломашину. Слив
гидроциклонов с содержанием твердого 2% подают в отстойники, откуда
через 3 ч шлам с концентрациейтвердых частиц 9% подается в
фильтр-пресс, а осветленная вода возвращается в первичный отстойник.
При содержании цинка на входе в гидроциклон 3-5 % в шламе, подавае-
мом на окомкование (а в дальнейшем на агломерацию), содержится цинка
всего 1 %, в то время как в сливе гидроциклонов количество его дос-
тигает 8-15 %. Поскольку в сгущенном продукте, а следовательно, и в
миниокатышах содержится довольно много углерода, удельный расход
кокса при агломерации удается снизить до 2 кг/т чугуна, а количество
цинка, поступающего в доменную печь с агломератом, состовляет 0.2
кг/т чугуна.
В процессе Раса-НГП используется специальный агрегат, с помощью
которого с твердых частиц снимается (обдирается) поверхостный слой,
содержащий соединения цинка. Капитальные и эксплуатационные затраты
на строительство установки, работающей по этому процессу, в 10-15
раз ниже затрат в случае использования, например, способа СЛ-РН.
Проектная производительность одной установки составляет 120 тыс. т в
год (по исходному сырью).
ОБЕСЦИНКОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ
В пылях доменного (в меньшей степени конвертерного и электрос-
талеплавильного) производства содержится довольно значительное коли-
чество цинка, свинца и солей щелочных металлов, вредно влияющих на
процесс получения чугуна. Особенно нежелателен цинк, вызывающий об-
разование настылей в доменной печи, разрушение ее футеровки, ухудша-
ющий качество агломерата, изготовленного из сырья с большим содержа-
нием цинка. При утилизации таких пылей присадкой их в агломерацион-
ную шихту происходит накоплениецинка в получаемом агломерате. По су-
ществующим нормам содержание цинка в сырье, поступающем в доменную
печь, не должно превышать 1.0 %, в то время как в пылях доменных га-
зоочисток его содержание может доходить до 15.3 % на Кузнецком ме-
таллургическом комбинате ( по данным 1986 г.), 3.8 % на Череповец-
ком, 1.94 % на Нижнетагильском, 1.5-2.77 % на Западно-Сибирском ме-
таллургическом комбинате (на заводах Украины не превышает 0.5 %).
Это свидетельствует о необходимости обесцинкования пылей (шламов),
имеющих повышенное содержание цинка.
Разработаны два типа процессов извлечения цинка из исходного
материала (окисленные цинковые руды, цинковые шлаки и кеки, пыли,
шламы) - пиро- и гидрометаллургический. Первый применяется в основ-
ном в черной металлургии, второй - в цветной. Основой пирометаллур-
гического процесса извлеченияцинка (и свинца) является восстанови-
тельный обжиг сырья чаще всего во вращающихся (трубчатых) печах,
восстановитель кокс,а в последние годы энергетический уголь. Можно
утверждать, что все процессы получения металлизованных окатышей так
или иначе связаны с отгонкой цинка из исходной шихты и последующим
улавливанием его в виде оксида либо металлического цинка. Взаимо-
действие углерода с оксидом цинка протекает по реакциям
ZnO + C = Zn(пар) + CO;
ZnO + C = 2 Zn(пар) + CO2.
Первая реакция пртекает при температуре 950 С, вторая - при
1070 С и выше, причем возгонка цинка наиболее интенсивно идет при
980-1000 С. Установлена линейная зависимость между количеством полу-
чаемого цинка и степенью металлизации шихты. Вчастности, в конце
трубчатой печи степень возгонки цинка возрастает до 96-98 %, свинца-
- до 99 %, а степень металлизации - до 94 %. При температуре выше
1100 С существенноускоряется процесс возгонки всех цветных металлов,
содержащихся в сырье. В возгонках восстановительного обжига пылей
доменных газоочисток может находится значительное количество редко-
земельных элементов (например, теллура и индия до 0.15 кг/т пыли).
Предварительная подготовка пыли (кека) обычно заключается в их гра-
нуляции с получением окатышей диаметром 5-15 мм.
В последние годы разрабатываются новые способы извлечения цинка
и других цветных металлов из дисперсных отходов металлургического
производства. В частности, был предложен процесс их обесцинкования
путем электроплавки окатышей, полученных из пыли, в дуговой электро-
печи. Принципиально этот метод заключается в следующем. При получе-
нии окатышей в них "накатывался" углеродосодержащий материал (напри-
мер, молотый кокс) с тем, чтобы при плавке их в дуговой печи образо-
вывалась восстановительная атмосфера. Оксиды кремния, кальция, мар-
ганца, имеющиеся в окатышах, представляют собой по существу пустую
породу; при плавке они образуют шлаковый расплав, который периоди-
чески выпускается из печи. Цветные металлы возгоняются и образу-
ющийся пылегазовый поток направляется в газоочистные сооружения че-
рез окислительную камеру. Цветные металлы превращаются в оксиды, ко-
торые затем и улавливаются. Уловленная пыль содержит до 50 % цинка.
Кроме того, газовым потоком выносятся и такие металлы, как индий,
таллий, кадмий.
Возможно проведение процесса обесцинкования с использованием
плазмы. В способе "Плазмадаст" (Швеция) восстановительным агрегатом
является шахтная печь, в которую загружаются исходный материал
(пыль) и коксовая мелочь. В нижней части ее располагаются плазматро-
ны. В восстановительной атмосфере печи оксид цинка восстанавливает-
ся до чистого цинка, который, находясь в парообразном состоянии,
вместе с отходящими газами поступает в конденсатор, где конденсиру-
ется до жидкого металла.
ОСОБЕННОСТИ ДОМЕННОГО ПРОЦЕССА И СОСТАВ ВЫБРОСОВ
Основным продуктом доменной плавки является чугун, а побочными
- шлак и доменный (колошниковый) газ. В среднем при сгорании 1 т су-
хого кокса образуется 3400 м куб. доменного газа со средней теплотой
сгорания 3.96 МДж/м куб. Пыль и газообразные выбросы из доменных пе-
чей образуются в результате сложных физических и химических процес-
сов. Считают, что с доменным газом из печи выносятся пыль, внесенная
с шихтой (образовавшияся при дроблении шихтовых материалов, в основ-
ном кокса), и пыль, появившаяся при трении столба шихты в самой до-
менной печи.
Масса пыли, вносимой доменными газами, составляет 20-100 кг/т
чугуна. Средняя запыленность доменных газов равна 9-55 г/м куб., а
при неполадках или мелкой шихте может достигать 200 г/м куб.
Количество образующегося доменного газа составляет 3880 м
куб./т влажного кокса, или 4000 м куб./т сухого кокса, или 2000-2500
м куб. на 1 т чугуна.
Удельные технологические выбросы с колошниковыми газами при
выплавке передельного чугуна составляют, кг на 1 т чугуна: пыли-100;
СО-640; О2 - 0.08-0.45.
Примерный состав колошникового газа:
Компоненты СО2 СО СН4 Н2 О2+N2
Объемная доля в, %
при работе без повышения
давления и комбинированного
дутья 11.2 31.2 0.21 2.99 55.1
при работе с повышением
давления и комбинированным
дутьем 11.3 29.0 0.20 4.30 55.2
Температура доменного газа на выходе из печи составляет обычно
300-350 градусов цельсия.
Пылегазовыделения из печи обусловлены тем, что при подаче шихты
на большой конус загрузочного устройства печи давление по обе сторо-
ны конуса наобходимо выровнять, для чего неочищенный газ из межко-
нусного пространства выводят в атмосферу.
Запыленность газа во время выхлопа составляет 250-700 г/м куб.
Удельный выброс пыли достигает 4 кг на 1 т чугуна при основном режи-
ме работы печи. кроме того, пылевыделение происходит при каждом ссы-
пании скипа в приемную воронку. Для печей вместимостью 930-2700 м
куб. выбросы пыли и оксида углерода (2) составляют соответственно
0.17-0.60 и 5-19 т/сут.
Химический состав пыли изменяется в широких пределах. Например,
при выплавке передельного чугуна и работе с повышенным давлением на
колошнике печи пыль содержит, %: SiO2- 14.6; MgO- 4.35; Al2O3- 4.35;
CaO- 11.85; S- 0.74; MnO- 3.75, остальное - оксиды железа.
Дисперсный состав пыли также зависит от многих факторов и может
колебаться в широких пределах:
Размер частицы,
мкм 200 200-100 100-60 60-20 20-10 10-1
Массовая доля,
% 34.5 12.3 19.0 25 7.5 1.7
Радикальным решением, почти полностью исключающим выбросы пыли
из межконусного пространства, является подача в межконусное прост-
ранство в момент открытия большого конуса газа под давлением, нес-
колько превышающим давление в печи. При этих условиях запыленный газ
из печи вообще не поступает в межконусное пространство, и выхлоп га-
за при выравнивании давления в засыпном устройстве остается чистым.
Недостатком этого способа предотвращения выбросов пыли и СО из меж-
конусного пространства печи являются дополнительные энергозатрары,
связанные со сжиганием газа, подаваемого в засыпное устройство печи.
Кроме колошникового устройства доменной печи, источником заг-
рязнения атмосферы доменного цеха являются рудный и литеный дворы.
На рудном дворе пыль выделяется при разгрузке вагонов, перег-
рузке руды, подаче руды на бункерную эстакаду и т. п. Удельное выде-
ление пыли на рудном дворе ориентировочно принимают равным 50 кг на
1 т чугуна, а на бункерной эстакаде - 20 кг на 1 т чугуна. Концент-
рация пыли на рудном дворе и бункерной эстакаде колеблется от 17 до
1000 мг/м куб.
В доменных цехах существует две системы подачи сырых материалов
на колошник доменной печи: скиповая, применявшаяся в старых печах, и
ковейерная, применяемая в новых печах, значительно снижающая пылевы-
деление.
Наибольшее количество пыли выделяется в подбункерном помещении,
где происходит выгрузка сырых материалов в вагон-весы. Концентрация
пыли в воздухе подбункерных помещений достигает 500 мг/м куб., в
связи с чем на многих заводах кабину машиниста вагон-весов приходит-
ся герметизировать. В подбункерных помещениях, оборудованных конве-
йерами, аспирационной системой отсасывается около 2.5 кг пыли на
каждую тонну чугуна. После очистки в атмосферу выбрасывается в сред-
нем около 90 г пыли на 1 т чугуна.
На литейном дворе пыль и газы выделяются в основном от леток
чугуна и шлака, желобов участков слива и ковшей. Удельные выходы
вредных веществ на 1 т чугуна составляют: 400-700 г пыли, 0.7-1.15
кг СО, 120-170 г SO2. Максимальное количество пыли и газов выбрасы-
вается во время выпуска чугуна и шлака. Пыль игазы удаляются частич-
но через фонари литейного двора (около 160 г пыли на 1 т чугуна),
частично с помощью аспирационных систем с очисткой пыли перед выбро-
сом в атмосферу преимущественно в групповых циклонах.
Средняя концентрация пыли в период выпуска составляет 150-1500
мг/м куб.; максимальная концентрация наблюдается над главным желобом
и ковшом для чугуна.
Средняя концентрацияя СО составляет, мг/м куб.: у чугунной лет-
ки - 22...1250; у шлаковой летки - 11...680; на уровне фурм -
15...884; у кольцевого воздухопровода - 11...5000.
Содержание СО на рабочих местах в период выпуска чугуна состав-
ляет 125-250 мг/м куб. Наибольшая концентрация наблюдается в момент
выпуска чугуна и шлака у леток и поворотных желобов.
При выпуске горячего шлака из домны сера реагирует с кислородом
воздуха с образованием SO2. Этот газ выделяется от шлаковых леток,
желобов и шлаководов; средняя концентрация SО2 на этих участках в
период выпуска шлака достигает 30мг/м куб.
Валовые выбросы пыли, оксида углерода (2) и оксида серы (4) на
литейных дворах типовых доменных печей различного объема приведены в
таблице 2.
Выпущенные из печи продукты плавки направляются на дальней шую
переработку: чугун - на разливку в чушки на разливочной машине, шлак
- на грануляцию, доменный газ - на очистку.
При разливке чугуна в помещении разливочных машин выделяется
пыль и СО. Аспирация и очистка обычно не предусмотрены. Через аэра-
ционные фонари выделяется в среднем 40 г пыли и 60 г СО на 1 т раз-
литого чугуна.
В последнее время все газовые выбросы литейного двора крупных
печей стремятся объединять и направлять их на очистку в электрофиль-
тры. Общее количество отсасываемого газа у крупных печей достигает 1
млн м куб./ч. Чтобы уменьшить его, все системы отсоса газа от источ-
ников пылегазовыделенийснабжают дроссельными клапанами, позволяющими
по мере надобности дистационно включать необходимое в данный момент
укрытие (зонт).
ОЧИСТКА ДОМЕННОГО ГАЗА
Доменный газ, содержащий до 35 % горючих компонентов и 50-60
г/м куб. пыли при работе печи с повышенным давлением на колошнике (и
15-20 г/м куб. - с нормальным давлением), должен быть очищен от пыли
перед его отправкой потребителям - на коксовые батареи, на горелки
доменных воздухонагревателей и др. - до достижения концентрации пыли
не выше 10 мг/м куб. Для очистки газа до столь низких концентраций
пыли на металлургических заводах применяют многоступенчатые комбини-
рованные схемы (рис. 1)
Как правило, первоначально очистку доменного газа проводят в
сухих пылеуловителях диаметром 5-8 м, в которых осаждаются частички
пыли размером 50 мкм и более. В этих аппаратах улавливается 70-90 %
пыли, содержащейся в доменном газе, благодаря воздействию сил грави-
тации и инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на
180 градусов. Пыль из пылеуловителя удаляется при помощи винтового
конвейера, смачиваемого водой. Остаточное содержание пыли в доменном
газе после грубой очистки не превышает 3-10 г/м куб.
Для второй ступени очистки газа используют системы мокрой
очистки. Обычно доменный газ из системы грубой сухой очистки посту-
пает на полутонкую очистку газа, в которой выделяются частички раз-
мером 20 мкм и более и газ очищается до остаточного содержания пыли
на выходе 0.6-1.6 г/м куб. Полутонкую очистку осуществляют в аппара-
тах мокрого типа - форсуночных полых скрубберах и трубах Вентури.
Газы в доменных скрубберах имеют скорость 1-2 м/с при удельном рас-
ходе воды, состовляющем 3-6 кг/м куб. газа. Проходящий через скруб-
бер доменный газ охлаждается с 250-300 до 40-50 градусов цельсия и
полностью насыщается влагой. Степень очистки газа от пыли в скруббе-
ре не превышает 60-70 %.
После скруббера газ в большинстве случаев поступает в две- че-
тыре низконапорные трубы Вентури, скорость газов в горловине которых
равна 50-80 м/с при удельном расходе воды 0.2 кг/м куб. Здесь завер-
шается полутонкая очистка газа.
Тонкую очистку доменного газа, содержащего до 10 мг/м куб. пы-
ли,осуществляют в аппаратах 1 класса. В связи с широким внедрением
на заводах черной металлургии газорасширительных станций, использую-
щих потенциальную энергию давления доменного газа для выработки
электроэнергии в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах
(ГУБТ), для тонкой очистки газа обычно применяют аппараты, работаю-
щие с малой потерей давления, например мокрый электрофильтр.
Таким образом, в зависимости от наличия или отсутствия ГУБТ, на
отечественных заводах обычно применяют две схемы очистки доменного
газа (рис 2):
1) доменная печь - сухой пылеуловитель - форсуночный полый
скруббер - труба Вентури - каплеуловитель - дроссельная группа -
каплеуловитель - чистый газ потребителю;
2) доменная печь - сухой пылеуловитель - форсуночный полый
скруббер - труба Вентури - каплеуловитель - мокрый электрофильтр -
чистый газ на получение электроэнергии в ГУБТ.
Выбор системы очистки доменного газа зависит от требуемой сте-
пени его чистоты и экономических показателей пылеочистки. При приме-
нении трубы Вентури расходуется около 600-800кг воды и 10.8-14.4 МДж
электроэнергии на 1000 м куб. газа.
За трубой Вентури устанавливают каплеуловитель-сепаратор, кото-
рым может быть мокрый циклон, скруббер или канальный сепаратор.
В электрофильтрах для промывки и охлаждения электродов расходу-
ется 0.5-1.5 кг воды и 3.6-4.3 МДж электроэнергии на 1000 м куб. га-
за.
Затраты на устройства для очистки от пыли и газов всех основных
источников загрязнения атмосферы доменного цеха, т.е. газов, отводи-
мых при загрузке кокса в бункеры6 транспортировании и сортировке ру-
ды и кокса перед загрузкой в печь, отводе доменного газа и воды из
очистных сооружений и отстойников, составляет примерно 15-20 % суммы
всех капиталовложений цеха, включая и все соответствующие вспомога-
тельные службы.
Объем капиталовложений зависит от мощности предприятия и его
технической оснащенности. Некоторые устройства используют одновре-
менно для нескольких пылегазоочистных агрегатов (газоходы, отстойни-
ки устройства для переработки шлама, вспомогательные агрегаты), бла-
годаря чему объем капиталовложений снижается.
Эксплуатационные затраты на очистные сооружения доменного цеха
зависят в основном от стоимости электроэнергии, водоснабжения и обс-
луживания.
Таблица 1
СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕЙ И ШЛАМОВ
ДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї
Способы і Схема технологического і Особенности и преимущества і
і процесса і і
ДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ
Классифика-і Отделение частиц, содер- іПродукт после удаления 60-80% і
ция в ги- і жащих свинец и цинк, - іцинка применяется как компо- і
дроциклоне іизготовление миниокатышей-інент аглошихты. В процессе і
і спекание на агломашине іагломерации используется і
і іуглерод, содержащийся в пыли і
ДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ
Получение і і і
окатышей: і і і
і і і
а) миниока-іОбезвоживание- смешивание-іИспользование миниокатышей і
тышей іокомкование- спекание на іпредотвращает снижение газо- і
іагломашине іпроницаемости шихты при про- і
і іизводстве агломерата і
і і і
б) хлориро-іОкислительный обжиг исход-іВозможность использования пы- і
ванных іного материала-смешивание-іли разного происхождения. Вы- і
неофлюсо-іокомкование- обжиг ісокая степень очистки от цин- і
ванных і іка и других примесей і
і і і
в) металли-іОбезвоживание- смешивание-іВысокая степень очистки от і
зованных іокомкование- востанови- іцинка, свинца, соединений ще- і
ітельный обжиг-доменная(илиілочных металлов. Снижение і
іэлектросталеплавильная) ірасхода кокса в доменной печи. і
іпечь іСоздание бескоксовой метал- і
і ілургии і
і і і
г) безобжи-іОбезвоживание- смешивание іНизкие капитальныезатраты і
говых ісо связующим- окомкование-іиз-за отсутствия обжигового і
ісушка- доменная печь или іоборудования і
іконвертер і і
ДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ
Таблица 2
ВАЛОВЫЕ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ НА ЛИТЕЙНОМ ДВОРЕ
ДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї
і і Количество примесей і
Объем і Производи- і кг/т чугуна і
печи,м куб. і тельность пе- ГДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДґ
і чи, т/сут і пыли і СО і SO2 і
ДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДґ
1033 і 1720 і 0.7 і 1.1 і 0.165 і
1513 і 2520 і 0.6 і 0.95 і 0.15 і
2000 і 4350 і 0.5 і 0.85 і 0.13 і
2700 і 5500 і 0.4 і 0.70 і 0.115 і
5000 і 11500 і 0.4 і 0.70 і 0.11 і
ДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДЩ