Olena Zhyriakova

Технологические способы сокращения газопылевых выбросов в агломерационном производстве
Е.А.Жирякова (ЭКМ-08м)*
*Руководитель - к.т.н., доцент кафедры РТП И.М.Мищенко

Для аглофабрик Украины характерны специфические особенности технологических процессов, которые создают нежелательные предпосылки для образования больших масс пылегазовых выбросов.
Совершенствование технологических процессов в агломерации может обеспечить достижение двух важнейших целей, имеющих прямое влияние на количество вредных выбросов в окружающую среду:

• радикальное сокращение потребления твердого топлива на процесс спекания агломерационной шихты и ограничение условий образования и распространения пылегазовых выбросов агломерации;
• создание в доменном производстве благоприятных технологических условий (путем кардинального улучшения качества агломерата) для внедрения, в основном, коксосберегающих процессов выплавки чугуна.

Самым мощным фактором кардинального сокращения выбросов СО является уменьшение расхода твердого топлива на процесс спекания: чем меньше сжигается топлива, тем меньше образуется продуктов горения, удаляемых в атмосферу. Ниже приведены некоторые примеры совершенствования технологии на Украине и из мирового опыта.
Существенное влияние на концентрацию СО в отходящем из слоя газе может оказывать также крупность топлива, содержание в нем классов менее 0,5 мм и более 3 мм.
Интересны результаты, полученные японскими исследователями: топливо узкого диапазона крупности 1-2 мм обеспечивает максимальную температуру в зоне горения (1400 °С в сравнении с 1250 °С при сжигании топлива крупностью 5-6 мм) и позволяет на 20,2 % снизить удельное потребление топлива.
Увеличение содержания в топливе мелкой фракции менее 0,5 мм всегда оказывает вредное влияние на экологические показатели, так как существенно возрастают объемы потребления топлива и количество выбросов токсичных газов, в частности СО.
В исследованиях, выполненных национальной металлургической академией Украины (г. Днепропетровск), установлено, что по мере возрастания крупности топлива от 0,5 до 3,5 мм отношение объемов СО:СО2 в отходящих газах снижается за счет увеличения полноты сжигания углерода. Полное изъятие из состава топлива класса крупности менее 0,5 мм позволяет снизить расход топлива на 15,2 %, а концентрацию СО в газе уменьшить на 17,6 %. Одновременно уменьшаются объемы выбросов иных вредных газов (SО2, NOх и др.), связанных своим образованием также с расходом топлива.
Степень развития реакций косвенного восстановления оксидов железа также оказывает влияние на количество выбросов и зависит от удельного расхода топлива на процесс и вида минералов железорудной части шихты. Диссоциация карбонатов шихты (СаСО3, MgСО3, МnСО3, FеСО3) вносит дополнительные объемы СO2 в состав газа и изменяет величину отношения СО:СO2. Результаты опытных спеканий шихты разной основности показывают, что увеличение расхода известняка в шихту от 0 до 15-20 % приводит к снижению отношения СО:СO2 в газе от 0,45 до 0,09-0,16. Обедненный по содержанию СО газ не способствует развитию реакций косвенного восстановления оксидов железа и образованию дополнительных объемов СO2.
Существует технологическая целесообразность измельчения агломерационной извести до крупности 3-0 мм (при подаче извести непосредственно в поток шихты на аглофабриках) или до 12-0 мм (при ее подаче в концентраты, влажные пыли, шламы на складах). Измельчение позволяет резко повысить эффективность применения извести, уменьшить на 10-20 % и более ее расход и, что особенно важно, уменьшить общую потребность в твердом топливе на агломерацию в основном за счет использования технологии высокослойного спекания шихты.
Расчеты показывают, что совершенствование технологии усреднения сырья (стабилизация снабжения аглофабрик сырьем, дифференцированная подача компонентов шихты, весовое дозирование извести, обеспечение необходимой мощности и надежности разгрузочно-погрузочной техники на складах и др.) позволит снизить более чем на 40 % колебания массовой доли железа в агломерате и в результате уменьшить расход твердого топлива в агломерации на 5-7 % и кокса в доменной плавке на 7-8 %.
Экологические последствия такой экономии выражаются в уменьшении примерно на 6% выбросов токсичных газов на аглофабриках и возможном сокращении в масштабах предприятий страны вредного в экологическом отношении производства кокса на 1,5-1,7 млн. т/год.
Таким образом, на основе мирового опыта сформированы направления ресурсо-экологического совершенствования технологических процессов:

• подготовка шихтовых материалов к агломерации с использованием современного или усовершенствованного оборудования для разгрузки, усреднения, раздельного окомкования, подогрева, известкования шихты, раздельного дозирования топлива, рациональной загрузки шихты с использованием подстилочного слоя из мелкого агломерата - «постели»;
• спекание шихты в супер высоком слое;
• оптимальный внешний нагрев спекаемого слоя;
• применения кислорода на стадиях зажигания (спекания) шихты;
• использование вторичных энергетических ресурсов в виде тепла воздуха, нагретого при охлаждении агломерата;
• рециркуляция агломерационных газов;
• охлаждение, эффективная обработка спека и другие процессы, формирующие понятие о современной агломерации.