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.

1 – Прокатная окалина (замасленная); 2 – Шламы; 3 – Пыль газоочисток; 4 – Прокатная окалина (сухая); 5 – Коксовая мелочь, уголь; 6 – Термическое обезмасливание; 7 – Сгущение, сушка; 8 – Известняк, доломит; 9 – Сухой продукт; 10 – Производство брикетов; 11 – Производство железофлюсов; 12 – Безобжиговые брикеты; 13 – Железофлюс; 14 – Металлизация; 15 – Цветная металлургия; 16 – Обесцинкование; 17 – Металлизованный брикет; 18 – Сталеплавильное производство; 19 – Агломерационное производство; 20 – Доменное производство

Рисунок – Схема комплексной утилизации железосодержащих отходов

     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 %.

     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 Feобщ; 47,14 Feмет; 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

Лотош В. Е., Галкин Ю. А.II Сталь. 1996. № 8. С. 65 - 67.

Злобин А.Г., Ульянов В. П., Умное Г. С. и др. Комплексная установка для термического обезвреживания маслоокалиносодержащих отходов прокатного производства // Черная металлургия: Бюл. НТИ. 1984. № 23 (979). С. 45 - 46.

Федоров Ю. Н.. Аксенова О. В.II Сталь. 1989. № 9. С. 103 - 104.

Фурман Д. М., Гаевая О. С. Брикетирование металлургического сырья: Информ. № 8. Сер. "Агломерация руд и доменное производство" / Ин-т "Черметинформация". 1968. — 12 с.

Некрасов 3. И., Кукушкин О. Н. Горячее брикетирование железорудного сырья: Обзор, информ. Сер. Подготовка сырьевых материалов к металлургическому переделу и производство чугуна / Ин-т "Черметинформация". 1987. Вып. 2. — 23 с.

Савельев С. Г.. Чижикова В. М. Связующие добавки в процессах окускования железорудного сырья: Обзор, информ. Сер. Подготовка сырьевых материалов к металлургическому переделу и производство чугуна/Ин-т "Черметинформация". 1986. Вып. 1. — 30 с.