Касимов А.М. и др. Современные проблемы и решения в системе управления опасными отходами

Подождите немного. Документ загружается.

- 291 -

Рис. 6.5,б. Электродуговая печь для выплавки качественных сталей

Рис. 6.6. Современный 100-тонный конвертер типа AОD и машина

непрерывного литья заготовок

Рис. 6.7. Нагрев слитков в нагревательных колодцах перед прокаткой

В состав листопрокатного цеха №1 входят методические печи;

вертикально-реверсивная клеть; горизонтально-реверсивная клеть;

реверсивная клеть; листоправильные машины; листоукладчики;

гильотинные и дисковые ножницы; печи для нагрева листов; колпаковые

печи для отжига и охлаждения (рис. 6.8,а, б).

- 292 -

Рис. 6.8,а. Прокатка стального листа

Рис. 6.8,б. Изготовление сортового проката и круглого проката

В состав листопрокатного цеха №2 входят печи с шагающим подом;

стан «800» с черновой универсальной двухвалковой клетью и чистовой

группой клетей; двухсекционный холодильник; участки резки, клеймовки,

пакетирования и упаковки продукции.

В состав сортопрокатного цеха входят: методические печи;

обжимная реверсивная клеть; 2 нереверсивные клети; чистовая

нереверсивная клеть; пилы горячей резки, ножницы и клеймовочная

машина; термические печи с шагающими

балками для термообработки сортового

проката. Цех производит квадратную

заготовку, круглый прокат, двутавровые

балки, уголки, швеллеры.

На рис. 6.9 показан общий вид

современного прокатного стана, на рис. 6.10

различные виды прокатываемой на

мелкосортных станах стальной арматуры и

стан производства труб большого диаметра.

Виды отходов прокатного производства и

методы их утилизации, обезвреживания и

складирования приведены в табл. 6.1.

Наличие большого количества ПО в

прокатном производстве в виде шламов и

Рис. 6.9. Общий вид

прокатного стана

- 293 -

пыли требует разработки технологии их утилизации, что позволит не

только вовлечь в производство материалы, содержащие ценные

компоненты, но и улучшить экологическую обстановку на

металлургическом предприятии.

Утилизация пыли и шламов прокатного производства требует

разработки специальных технологий для повторного их использования в

доменных печах, т.к. эти отходы содержат вредные примеси –

нежелательные компоненты шихты при производстве агломерата и

выплавке чугуна. Химический состав шламов приведен в табл. 6.2.

Рис.6.10.а. Готовая продукция

прокатного стана – стальная арматура

Рис. 6.10.б. Стан производства

труб большого диаметра

Таблица 6.1

Виды отходов прокатного производства и методы их утилизации,

обезвреживания и складирования

Вид отхода

Токсичные компоненты

отхода

Методы утилизации,

обезвреживания и

складирования

Отработанные растворы

травильные

НС1, Н

РО

– кислоты,

соединения Cu,Cr

Нейтрализация, получение

хлорного железа, меди, хрома

Промывные воды

травильные

Соляная, фосфорная

кислоты, соединения Cu, Cr

Нейтрализация, получение

хлорного железа, меди, хрома

Отходы регенерации

эмульсий, СОЖ и шлам

Эфирно-экстрагируемые

вещества

Сжигание, захоронение на

полигоне

Отработанные эмульсии

Эфирно-экстрагируемые

вещества

Регенерация, сжигание,

захоронение на полигоне

Окалина. Шлам и пыль

железосодержащие

Оксиды железа, пары масел

и СОЖ

Возврат в аглодоменную

шихту и стройизделия

- 294 -

Таблица 6.2

Химический состав шламов прокатного производства, % масс.

Компонент

общ

FeO

Zn R

SiO

CaO

MgO

А1

MnO

общ.

Среднее

значение,

54 14,1

62,5

2,9 0,44

2,6 9,7 0,9 0,3 1,13

0,12

0,14

Эти шламы представляют собой тестообразную массу, содержащую

такие вредные примеси, как оксиды щелочных металлов, цинка, и имеют

влажность 10-35% при содержании смазочных масел 3-10%. Анализ

действующих технологий переработки вторичных железосодержащих

материалов показал, что наиболее эффективным способом передела

является перевод вредных примесей в газообразное состояние путем

термообработки.

Разработанная технология включает предварительное смешивание

шламов длительного хранения с углеродистым восстановителем, сушку

полученной смеси, высокотемпературную обработку высушенного

материала в атмосфере газообразных продуктов, образующихся при

нагреве, охлаждение.

Химический состав сырья, подготовленного по разработанной

технологии, приведен в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Химический состав подготовленного сырья

Наименование Fe

общ

мет

FeO

CaO

SiO

Zn R

Среднее значение, % масс. 79,3 59,7

18,7

11,6

4,2 0,048

0,12

1,08

Использование полученного сырья в аглодоменном переделе

позволяет повысить производительность процесса, снизить расход

шихтовых железосодержащих материалов и кокса.

Железосодержащие пыли и шламы являются ценным сырьем в

процессе производства металла ввиду высокого содержания железа 33-

74%.

В настоящее время на металлургических предприятиях накоплено

около 30 млн. т Fe-содержащих пылей и шламов (ПШЖ), окалины. Эти

ресурсно-ценные отходы составляют до 75% всех ПО данного передела, не

полностью утилизируются и накапливаются в ШН.

Анализ показывает, что в 1999-2004 гг. с ростом производства стали

с 25,4 до 38,0 млн. т/год наблюдался и рост объема железосодержащих

шламов прокатного производства. Количество железосодержащих пылей и

шламов выросло с 3,1 до 4,8 млн. т/год. Выход ПШЖ составляет 100-

350

кг/т стали.

Показатели образования ПШЖ более чем в 2 раза превышают

европейские. По всем предприятиям отрасли наблюдается рост утилизации

- 295 -

ПШЖ. Использование их производится в основном в агломерационном

производстве после высушивания шламов на картах ШН.

Схема производства продукции на Алчевском металлургическом

комбинате приведена на рис. 6.11.

Рис. 6.11. Схема производства металлопродукции на «АлМК»

Объем и структура образования основных видов технологических

отходов на металлургических предприятиях с полным циклом

производства.

Шлаки основных переделов, в том числе, %:

– доменные (ДП) 57

– сталеплавильные (СП) 41

– прокатные (ПП) 2.

Шламы основных переделов (0,2-0,3 т/т), в том числе, %:

– агломерационные (АФ) 77

– доменные (ДП) 10

– сталеплавильные (СП) 7

– прокатные (ПП) 6.

Пыль электрофильтров основных переделов (0,02-0,03 т/т), %:

– агломерационные (АФ) 35

– доменные (ДП) 51

– сталеплавильные (СП) 13

– прокатные (ПП) 1.

Отсевы и потери сырьевых материалов (0,2-0,4 т/т), в том числе, %:

– кокса (ДП) 12

- 296 -

– агломерата (АФ) 82

– извести (СП) 6.

Прокатная окалина (ПП) 0,002 т/т. Железный купорос (ПП) 0,003 т/т.

Бой огнеупоров (СП) 0,02 т/т. Отработанные огнеупорные массы

(

СП) 0,004 т/т.

Масса огнеупорная и набивка выпускных и разливочных желобов

отработанная.

Скрап после разделки ковшевых остатков шлака выплавки и

разливки чугуна. Пыль десульфурации чугуна.

Отходы мартеновского производства

Пыль

от выплавки стали в мартеновских печах. Пыль от помола

шлака мартеновских печей. Картон базальтовый теплоизоляционный

отработанный. Скрап и литники после разливки стали.

Отходы электросталеплавильного производства

Пыль

из подсводового пространства дуговой электропечи. Пыль из

желобов и леток выпуска стали и шлака. Скрап и литники после разливки

стали. Отходы футеровки печи и желобов.

Отходы прокатного производства

Шлам

после прокатки стальных слитков. Эмульсия смазочно-

охлаждающая отработанная при прокатке стальных слитков. Асбест

теплоизоляционный отработанный. Круги абразивные отработанные при

зачистке стальной продукции.

Пыль после абразивной зачистки прокатной продукции.

Отходы литейного производства

Пыль

от приготовления формовочной смеси для литья. Остатки

формовочной смеси литья после гидроочистки изложниц. Скрап, литники

и прибыли после заливки металла в формы. Продукты очистки литейной

продукции. Пыль после абразивной зачистки отливок.

Отходы ТЭЦ

Зола

(шлак) после сжигания твердого топлива в котлоагрегатах.

Осадок гашения извести. Осадок после приготовления солевых растворов.

Силикагель, уголь активированный отработанный при подготовке воды.

Шлам после очистки градирен.

Отходы вспомогательных производств

Эмульсия

смазочно-охлаждающая отработанная. Шлам после

химической чистки рабочей одежды. Грунт загрязненный

- 297 -

нефтепродуктами. Вата минеральная теплоизоляционная отработанная.

Шлам после получения ацетилена из карбида кальция. Пыль от обработки

металлических изделий абразивным инструментом.

Остаток после регенерации отработанных нефтепродуктов. Остаток

материалов лакокрасочных. Отстой масла трансформаторного

отработанного.

Обшивка деревянная (шиферная) отработанная при эксплуатации

градирен. Шлам после механической очистки воды. Шлам после

механической (реагентной, биохимической) очистки сточных вод. Бой

материалов и стеклянных изделий.

Уплотнители (сальники, вкладыши) отработанные. Шланги

резиновые отработанные. Шлам после обезвреживания растворов

гальванических. Продукт очистки ванн гальванических. Шлак флюсовый

после наварки изделий.

Остатки электродов электросварки. Песок, опилки древесные

загрязненные нефтепродуктами. Фильтры масляные и топливные

отработанные. Смесь золы и шлака после сжигания твердого топлива в

кузнечном горне. Катанка отработанная при креплении грузов. Шлам

после очистки емкостей для хранения нефтепродуктов. Продукт очистки

канализационных колодцев ливневых стоков.

Упаковка (стружка древесная, бумага, картон) отработанная.

Невозвратная тара лакокрасочных материалов. Тара (мешки, бочки,

барабаны). Контейнеры мягкие. Тара стеклянная отработанная. Продукт

уборки производственных помещений и территории предприятия.

Шлаки доменного, сталеплавильного и литейного производств

Доменные

, сталеплавильные и ферросплавные шлаки являются

ценным сырьем для изготовления широкого ассортимента строительных

материалов и минеральных удобрений (рис. 6.12). Указанные шлаки

образуются из силикатной составляющей рудной массы, флюсов, золы

кокса и изнашиваемой части футеровки металлургических агрегатов.

В общем объеме шлаков доменные составляют 60-66%,

сталеплавильные – 29%, ферросплавные – 5%. Выход доменных шлаков

достигает 390-590 кг/т чугуна. Степень использования доменных шлаков в

странах СНГ составляет в среднем 65-70%. Часть их используют для

получения щебня (около 20%). При этом возможно попутное извлечение

металловключений, содержание которых достигает 1-4%, магнитной

сепарацией.

Около 3% доменных шлаков используют для производства шлаковой

пемзы, служащей пористым заполнителем легких бетонов. Получаемые

изделия из шлакопемзобетона имеют теплопроводность на 20-30%

меньшую, чем другие бетоны равной массы. Около 1% доменных шлаков

используют для получения литых изделий, шлаковаты и шлакоситаллов.

- 298 -

Рис. 6.12. Перечень товарной продукции, получаемой из шлаков черной

металлургии

Гранулированные доменные шлаки широко применяют в дорожном

строительстве в виде смеси с битумами. Битумно-шлаковое покрытие в 2,5

раза дешевле асфальтобетонного при равной прочности. Часть доменных

шлаков поступает на переработку для получения стеклокристаллических

материалов, окрашенной стеклотары, облицовочной плитки, штапельного

волокна.

Гранулирование доменных шлаков ведут на металлургических

заводах мокрым и полусухим методами. При мокрой грануляции

используют бассейновые (рис. 6.13) и гидрожелобные (рис. 6.14)

установки. Бассейновая установка включает секционный гидробассейн,

вдоль которого расположен железнодорожный путь для доставки ковшей с

огненножидким шлаком. Ковши на шлаковозе наклоняют и сливают шлак

по откосам в воду бассейна. Остывший гранулированный шлак грейфером

извлекают и грузят в вагоны.

Гидрожелобная установка основана на дроблении огненно-жидких

шлаков струями воды при сливе шлака из ковшей в гидрожелоб.

Полусухую грануляцию шлаков ведут в барабанных (рис. 6.15),

гидроударных и гидрожелобных установках. Кислые шлаки в

расплавленном состоянии заливают в формы и при медленном охлаждении

получают изделия с высокими техническими характеристиками –

прочностью, износостойкостью, кислотоупорностью, малой

себестоимостью.

- 299 -

Рис. 6.13. Схема бассейновой установки грануляции доменных шлаков

1 – пульт управления; 2 – шлаковозный ковш; 3 – откос бассейна; 4 – грейферный кран;

5 – железнодорожный вагон; 6 – гранбассейн

Рис. 6.14. Схема гидрожелобной установки грануляции доменных шлаков

1 – копер; 2 – шлаковозный ковш; 3 – грануляционный желоб; 4 – паросборник;

5 – площадка предварительного обезвоживания шлака; 6 – грейферный кран;

7 – склад гранулированного шлака; 8 – железнодорожный вагон; 9 – экскаватор;

10 – отстойник; 11 – насос

Рис. 6.15. Схема барабанной установки грануляции доменных шлаков

1 – шлаковозный ковш; 2 – приемный лоток; 3 – промежуточная ванна;

4 –

сливной желоб; 5 – грануляционный барабан; 6 – скреппер;

7 – скрепперная лебедка; 8 – бункер; 9 – транспортер

- 300 -

Шлаковату производят переплавом литого шлакового щебня с

последующей обработкой паром или сжатым воздухом. Основное

направление использования шлаковаты – теплоизоляционные изделия.

Шлакоситаллы производят из огненно-жидких доменных шлаков и

кварцевого песка. Получаемый легкий конструкционный и отделочный

керамический материал, обладающий высокой прочностью, термо- и

износостойкостью, может заменять черные и цветные металлы в ряде

машин и агрегатов.

Степень использования сталеплавильных шлаков (мартеновских,

конвертерных и электропечных) в СНГ составляет 25-28%. Их

использование ведут по трем направлениям – производство щебня (21%

общего объема), удобрений (1,5%) и добавок в качестве флюса при

выплавке чугуна (6%).

Сталеплавильные шлаки содержат, % масс.: оксиды Fe – 20; Mn – 11;

Ca, Al, Mg, Cr, Si,

Р и др. – остальное. Извлечение металловключений (5-

15%

общего объема) из шлака производят при получении щебня.

Измельченные шлаки после магнитной сепарации металла представляют

собой ценное минеральное удобрение, т.к. содержат до 12% фосфорного

ангидрида и ряд микроэлементов.

Основная масса ферросплавных шлаков применяется для получения

гранулированного материала, используемого при строительстве зданий и

покрытий дорог. Степень использования ферросплавных шлаков достигает

в среднем 60-80% общего объема. Уловленная в газоочистках пыль

ферросплавных печей после брикетирования возвращается в основное

производство или используется для изготовления огнеупорного кирпича,

смесей для опрыскивания изложниц и теплоизоляционных материалов.

В чугуно-сталелитейном производстве после плавильных агрегатов –

вагранок, индукционных и электроплавильных печей образуются шлаки.

Их утилизацию можно вести по технологической схеме, разработанной

авторами данной книги (рис. 6.16). На рис. 6.17-6.21 показано

оборудование для погрузки перерабатываемых шлаков и отбора из их

массы металловключений.

Никопольский завод ферросплавов совместно с другими

организациями разработал новые технологические процессы, внедрение

которых начато в цехе шлакового литья «НЗФ» производительностью 50

тыс. т/год. Результаты исследований процесса кристаллизации шлаков

силикомарганца послужили основой для разработки рациональных

режимов кристаллизации различного вида изделий и цельнолитых

футеровок оборудования.

Огненно-жидкий шлак, поступающий из рудотермической печи типа

РПЗ, переливают в ковши объемом 8 м

, которые транспортируют

разливочным краном непосредственно на формирование изделий или в

миксер, из которого затем производят формирование изделий. Миксер