Подготовка и использование металлургических шлаков. Грануляция шлаков и др. методы их первичной переработки. Выбросы 502 и Н2$ при грануляции шлаков.

Проблемы использования материальных отходов в черной металлургии в первую очередь связаны с переработкой шлаков, шламов, пылей и подготовкой металлургического лома, стружки и других вторичных черных металлов. Так шлаковая продукция находит применение в основном в строительной промышленности. Наиболее ценный полуфабрикат шлака, поставляемого черной металлургией это гранулированный шлак.

Выход доменного шлака на предприятиях России колеблется от 300 до 700 кг/т чугуна при среднем выходе около 460 кг/т чугуна. Выход сталеплавильных шлаков в России составляет в среднем около 170 кг/т стали. Доменные и сталеплавильные шлаки отличаются по составу и физико-химическим свойствам, что сказывается на методах и объемах их использования.

Доменные шлаки имеют равномерный химический состав и в настоящее время практически полностью утилизируются. Основными видами продукции, получаемой при переработке доменных шлаков, являются: гранулированный шлак, шлаковая пемза и доменный щебень используемые в строительстве автомобильных дорог. Из доменных шлаков так же получают минераловатные утеплительные материалы, шлакоситаллы. Однако объем производства этой продукции невелик.

Сталеплавильные шлаки текущего выхода из-за специфики химического состава для каждой группы марок стали и периодов плавки (первичный или конечный шлак) имеют значительные колебания свойств, а высокоосновные шлаки подвержены разрушению из-за увеличения объема двухкальциевого силиката при его охлаждении (рекристаллизации). Сталеплавильные шлаки содержат большое количество металлического железа и оксидов железа, марганца и хрома. Для дорожного сторительства сталеплавильные шлаки пригодны только после многолетней выдержки в отвалах, поэтому сталеплавильные шлаки при строительстве автодорог используются недостаточно полно.

Аналогичная ситуация характерна и для шлаков ферросплавного производства.

В настоящее время при переработке шлаков применяется водная грануляция, сопровождающаяся потерей тепла жидких шлаков и интенсивными выбросами в атмосферу водяных паров и диоксида серы, сбросов загрязненной воды. Кроме того, ряд шлаков сталеплавильного производства распадается в результате рекристаллизации с образованием значительного количества тонкодисперсной пыл. С учетом штрафных санкций за загрязнение окружающей среды, стоимость производимой продукции повышается. Кроме того, в настоящее время снизился спрос на получаемую из шлаков продукцию. В результате на металлургических комбинатах вместо отвалов доменного шлака увеличиваются отвалы гранулированного шлака и шлакового щебня, которые также загрязняют окружающую среду и представляют значительную экологическую опасность. В связи с этим необходим поиск новых более эффективных направлений и технологий переработки шлаков, позволяющих получать из шлаков дешевую продукцию с высоким потребительским спросом за счет более глубого использования сырьевого и теплового потенциала шлаковых расплавов.

Под грануляцией шлака подразумевается переработка его расплава путем резкого охлаждения водой, воздушной эмульсией, паром или воздухом с образованием остеклованных гранул размерами около 3 мм. Различают три вида грануляции: мокрую, полусухую и сухую. В основном распространены водные виды грануляции: гидрожелобная, барабанная, бассейновая, желобная и т.д. В первом случае грануляция осуществляется путем дробления расплава струей воды, подаваемой в закрытый желоб; в других соотвественно раплав сливают в желоб и далее в барабан с лопастями, в бассейн или желоб с водой. Различают также припечную и централизованную грануляцию шлака: грануляцию у плавильного агрегата без транспортировки шлака в ковшах и грануляцию на общезаводских установках с предварительным сливом расплава в ковши и транспортировкой. Сейчас на припечных установках обрабатывается около 15% шлака, но их применение непрерывно расширяется. Внедрение припечной (бесковшовой) грануляции шлакак обеспечивает полную и наиболее дешевую переработку шлакового расплава, снижение загрязнения атмосферы при транспортировке и сливах шлака. Расход воды на грануяцию колеблется от 0,5 до 5,0 м³/т; влажность гранулированного шлака 10-20 %. Ставится задача снизить средний расход воды до 1-2 м³/т и уменьшить влажность гранулированных шлаков до 5-10%.

Технология сухой грануляции шлака пока проходит опытно-промышленную проверку. Такая технология позволяет утилизировать тепло расплава для подогретого воздуха горения или получить, например, в случае применения котлов-утилизаторов пар высоких энергетических параметров. При этом сухой гранулированный шлак считается более ценным сырьем при производстве цемента, чем шлак мокрой грануляции. Сухая грануляция шлака в будущем, видимо, найдет широкое применение.

Борьба с выбросами при грануляции шлак До последнего времени обычно применяли внепечную грануляцию шлака со следующей последовательностью операций: шлак отводится из доменной печи по шлаковому желобу и сливается в ковш. При этом происходят значительные дымогазовыделения, неорганизованно поступающие в атмосферу через фонарь литейного двора. Ковши со шлаком отвозят на установку внепечной грануляции, где в гидрожелобе шлак превращается в гранулы, а выделяющиеся при этом газы поступают в атмосферу.

Гипромезом и ВНИИМТом разработана новая технологическая схема придоменной грануляции шлака, исключающая слив его в ковши (рис. 25.4). Шлак по желобу длиной порядка 10 м поступает в гранулятор, куда под давлением до 1 мПа подается оборотная вода в количестве 10—11 м³/т шлака. Потоком воды гранулированный шлак выносится в бункер-отстойник, на котором размещен форсуночный скруббер. Выделяющиеся пар и газы очищаются в скруббере и выбрасываются в атмосферу через металлическую дымовую трубу высотой 100—120 м. Пульпа из отстойника при помощи аэролифта подается для обезвоживания на карусельный фильтр, после которого гранулированный шлак отправляется на склад. Парогазовая смесь, выделяющаяся в карусельном фильтре, отводится в дымовую трубу. Придоменная грануляция позволяет во много раз сократить поступление вредных пылегазовыделений в приземный слой атмосферы.

Рис. 23.4. Схема установки придоменной грануляции шлака доменной печи: / — вытяжная труба,; 2— скруббер; 3 — литейный двор; 4 — гранулятор; 5 — желоб для шлака; 6 — камера оборотной воды; 7 — бункер-отстойник; 8—камера аэролифта; 9 — пароотводящая труба; 10 — карусельный фильтр

Дата добавления: 2015-07-14