Л. А. Смирнов, В. А. Кобелев, В. Н. Потанин, Я. Ш. Школьник

ГНЦ РФ ОАО "Уральский институт металлов"

Сталь. – 2001, №1. – с. 89 – 90

В соответствии с Президентской программой по переработке техногенных образований Свердловской области Уральским институтом металлов разработана комплексная технология утилизации железосодержащих отходов на предприятиях черной металлургии с полным металлургическим циклом. Удовлетворение требований по охране окружающей среды и снижение затрат на производство металла, в частности благодаря более полному использованию закупаемого сырья и топлива, являются основной целью данной технологии.

В основу комплексной технологии положены отработанные в отечественной и зарубежной металлургии процессы. "Технологическая схема (см. рисунок) носит универсальный характер, но она имеет блочную структуру и может быть реализована по частям, в том числе на предприятиях с неполным металлургическим циклом. В зависимости от видов, количества, физических и химических свойств образующихся отходов, имеющегося задействованного и резервного оборудования в основных и вспомогательных цехах, а также на расположенных вблизи предприятиях комплексная схема подлежит корректировке с целью максимального учета местных условий и минимизации капитальных затрат. Адаптация схемы выполнена для условий ОАО "Носта" (ОХМК) и ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" (НТМК).

Технология переработки замасленной окалины учитывает следующие требования: полная утилизация продуктов переработки в собственном производстве; максимальное использование существующего оборудования и производственных площадей; минимальные капитальные затраты; простота реализации и освоения; высокая экономическая эффективность и минимальный срок окупаемости.

Особенностью технического решения является использование стандартной линии сушки шлама с дополнением линией приемки и транспортировки замасленной окалины в сушильные барабаны. Разработан также режим сушки и удаления масла с его последующим сжиганием. В результате переработки получается сухой продукт, отвечающий требованиям агломерационного производства. Масло используется в качестве топлива в сушильном барабане. Без предварительной подготовки обезмасленная окалина может применяться в агломерационном производстве в качестве компонента железорудной части шихты. Эффективность использования обезмасленной окалины обусловлена заменой традиционных компонентов железорудной части шихты, экономией твердого топлива. Преимуществом данного железорудного материала является возможность его поставки в зимнее время.

Используемое в доменном и сталеплавильном производствах сырье должно быть окусковано. При окусковании способом брикетирования к продукту предъявляются следующие основные требования: низкое содержание мелочи, высокая прочность, длительное хранение на открытом воздухе без разрушения, сохранение прочности при нагреве до 1100 °С. Этим требованиям наиболее полно отвечают безобжиговые брикеты, изготовленные на валковом прессе с применением связки из жидкого стекла. Брикеты из шламов газоочисток размером 30x40*60 мм имеют прочность на сжатие 1-2 кН/брикет, начинают давать усадку под нагрузкой при 1080°С, не разрушаются при восстановлении, а также при хранении на открытом складе. Содержание щелочей не превышает 0,6 %.

Схема комплексной утилизации железосодержащих отходов

Брикеты для сталеплавильного производства могут быть изготовлены без дополнительных компонентов или с коксовой мелочью в качестве углеродистого восстановителя. В зависимости от состава брикеты используют как охладитель или заменяют ими часть металлошихты.

Материалы с повышенным содержанием цинка целесообразно металлизовать с попутной отгонкой и улавливанием цинка. На основе известного в свинцо-во-цинковой промышленности процесса вельцевания предлагается технология, включающая производство рудноугольных брикетов и их обжиг во вращающейся печи с получением металлизованного продукта, содержащего не более 0,1 % Zn. Сырые брикеты изготавливают на валковом прессе из смеси шламов с углем (коксовой мелочью) и связующим. Металлизованные брикеты охлаждаются в барабанном охладителе. Цинковая пыль улавливается в электрофильтре. Готовая продукция — металлизованные брикеты с содержанием железа 55 - 60 %, степенью металлизации 80 - 90 % и пыль, содержащая 20 - 50 % оксида цинка. Химический состав металлизованных брикетов из шлама ОХМК, %: 58,9 Fe_общ; 47,14 Fe_мет; 15,18 FeO; 8,75 CaO; 5,57 MgO; 1,53 MnO; 0,47 Na₂O; 0,14 K₂O; 15,48 SiO₂; 3,94 Al₂O₃; 0,11 P₂O₅; 0,13 Zn; 0,48 S; 2 C; CaO/SiO₂ 0,56; (CaO + MgO)/SiO₂ 0,93.Металлизованные брикеты можно использовать в доменном производстве взамен части окатышей или агломерата и в сталеплавильном в качестве металлошихты.

Ускорить процесс шлакообразования при выплавке стали, а следовательно, и обесфосфорирование металла можно применением железофлюса (ожелезненной извести). По данным, его использование в конвертерной плавке позволяет также снизить расход металлошихты на 10 кг/т стали. В доменном .производстве применение железофлюса позволит, по нашим расчетам, вывести из шихты сырой известняк, уменьшись расход привозного железорудного сырья, а также кокса. Наиболее эффективно использование железофлюса, при выплавке доменного ферромарганца, литейного хромоникелевого чугуна. Для получения железофлюса используются свободные мощности цементных заводов. Его можно производить по существующей технологии изготовления цементного клинкера с изменением состава шихты и температуры обжига. В качестве компонентов шихты железофлюса могут быть использованы отходы металлургического (окалина, шламы, колошниковая и мартеновская пыли), а также цементного, известкового и огнеупорного производств.

Разработанная комплексная схема утилизации отходов в целом, а также отдельные ее части находят промышленную реализацию. В частности, в ОАО "Носта" в 1997 г. реализована технология переработки замасленной окалины, сооружена линия по производству брикетов из шлама годовой производительностью 120 - 140 тыс. т, ввод в эксплуатацию которой был намечен на конец 2000 г. В настоящее время на комбинате перерабатывается не только своя текущая замасленная окалина, но и других предприятий. Затраты на реконструкцию (1,2 млрд руб.) окупились за 2 мес. Опытная партия известково-железистого флюса объемом 1300 т произведена на Новотроицком цементном заводе в 1998 г. и успешно использована в сталеплавильном производстве ОАО "Носта". В качестве железосодержащего компонента при производстве железофлюса в шихту вводили колошниковую пыль доменного цеха. В 1999 г. в ОАО "Волховский алюминий" и ОАО "Сухоложский цемент" освоено производство известково-магнезиального флюса для ОАО "Северсталь" с использованием при этом шламов от газоочистки конвертерного цеха этого комбината. Всего произведено 120 тыс. т флюса.

Таким образом, разработанная комплексная технология утилизации всех железосодержащих отходов металлургического производства позволяет получать продукты с высокими металлургическими свойствами и эффективно их использовать при производстве металла.

Библиографический список