Авторы: Захаров Д.В., Савченко В.И., Бубнов С.Ю., Алферов О.Н., Ярошенко А.В., Евсюков В.Н., Боков С.Л., Смольянинов В.И.
Источник:2015 СОВРЕМЕННАЯ НАУКА ИССЛЕДОВАНИЯ, ИДЕИ, РЕЗУЛЬТАТЫ, ТЕХНОЛОГИИ № 1 (13)
На данный момент в Российской Федерации сложилась такая ситуация в области образования, накопления, использования, хранения и утилизации отходов промышленных производств, которая ведет к загрязнению окружающей среды, нерацио- нальному использованию природных ресурсов и, как следствие, к значительному экономическому ущербу.
На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд тонн твердых отходов металлургического, машиностроительного, горнодобывающе- го и химического производств, а также отходов топливно-энергетического комплек- са. Ежегодно в Российской Федерации образуется около 7 млрд тонн таких отходов в дополнение к накопленным. И это только данные, значащиеся официально.
Такие огромные запасы занимают немалые площади вблизи жилья человека. Под полигоны и свалки только твердых промышленных отходов в РФ ежегодно официально выделяется около 10 тыс. гектаров пригодных для использования земель. О площадях, которые занимают несанкционированные свалки, остается только догадываться.
Расположение отходов в непосредственной близости от предприятий не требует огромных затрат на их разведку и освоение, а отработанные и запатентованные технологии переработки позволяют использовать их в виде относительно дешевого сырья для различных производств, что в значительной степени (от 30 до 50 %) снизит себестоимость выпускаемой продукции. Кроме этого, рециклинг отходов позволит решить экологическую проблему очистки промышленных регионов.
Сложившаяся в Российской Федерации ситуация в области образования, накопления, использования, хранения и утилизации отходов промышленных производств ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов, значительному экономическому ущербу.
При производстве извести образуются следующие виды отходов:
Отвалы известняка при производстве извести во вращающихся печах могут увеличиваться за один год на несколько десятков тонн и при детальном рассмотрении использоваться в качестве сырья для производства высокоактивной мелкодисперсной извести.
Для производства такого продукта предполагается использовать печи циклонного типа, являющиеся печами нового поколения, обеспечивающими высокое качество готового продукта – высокоактивной мелкодисперсной извести. Наличие теплообменных элементов для утилизации теплоты дымовых газов и извести обуславливает их высокий термический коэффициент полезного действия.
Помольное отделение предназначено для помола известняка фракции от 0 – 20 мм до 0,1 мм и одновременной его подсушки. Производительность помольногоотделения 15 тонн/час. Из бункера известняк подают в шаровую мельницу, сюда же подают горячий дым (Т=335 С) от циклонной установки. Мельница оборудована вентилятором для выгрузки потоком горячего дыма через пылевыдающий патрубок мельницы измельчённого подсушенного известняка, который поступает в циклон, где осаждается и поступает в бункер – накопитель.
Принцип работы циклонной установки заключается в том, что в декорбанизатор в потоке подогретого воздуха подаётся подогретый пылевидный известняк, где этот поток смешивается с подаваемым в декарбонизатор через горелки топливом, которое, сгорая в декарбонизаторе и частично в осадителях, обжигает известняк. Весь процесс обжига известняка происходит за время пребывания частиц известняка в декарбонизаторе и заканчивается при выпадении извести в осадителях, где осаж- дённая известь, проходя последовательно две ступени циклонов охлаждения, охлаждается, нагревая при этом воздух, подаваемый на горение в декарбонизатор, а дымовые газы, проходя последовательно две ступени циклонов подогрева известняка, охлаждаются, подогревая поступающий в декарбонизатор известняк. Уходящий из установки горячий дым с T=335 C подаётся на подсушку известняка в мельницу. Снабжение установки молотым известняком производится пневмотранспортом, который подаёт известняк из силосов в приёмный бункер известняка. Из этого бункера, установленного на тензодатчиках, известняк через весодозаторы поступает в пнев- моприёмники и подаётся ими в подогреватель.
Подогрев известняка осуществляется в противотоке отходящими из декорбанизатора через осадители дымовыми газами. Подогреватель состоит из двух ступеней циклонов. Известняк подаётся на вход циклонов 2-ой ступени, которые расположены параллельно друг другу. Подхваченный газовыми потоками, выходящими из циклона 1-й ступени подогревателя, известняк, имеющий Т=550 – 600 С, попадает в циклоны 2-й ступени подогревателя, где осаждается; подогретый до температуры 250 – 300 C дым из циклонов уходит по газоходу к мельницам и используется в качестве сушильного агента мельничных систем.
После накопления определённой порции материала (известняка) срабатывают клапаны – мигалки, установленные на течках за циклонами, и известняк, подхва- ченный газовыми потоками, выходящими из осадителей, и имеющими Т=1 000 оС, поступает в циклоны 1-й ступени подогревателя. Из циклонов 1-й ступени подогревателя известняк, подогретый до Т=500 – 550 оС, через клапаны–мигалки попадает, подхваченный воздушными потоками, выходящими из циклонов 1-й ступени охладителя извести (Т= 450 – 500 оС), в декарбонизатор, где за счёт сгорания газа, подаваемого к форсункам, поддерживается температура, необходимая для осуществления процесса обжига известняка. В верхней части декарбонизатора имеются два тангенциальных раструба, размещённых по высоте один под другим со смещением в плане друг относительно друга и предназначенных для ввода пыле-газо-воздушного потока из соответствующей ветви установки (правой или левой) в декарбонизатор. В нижней части декарбонизатора также имеются два раструба, размещённые диаметрально противоположно на одном уровне и предназначенные для отвода дымовых газов с обожжённым продуктом известью в осадители.
Из декарбонизатора дымовые газы, имеющие Т=1000 – 1100 C, направляют в осадители, в которых завершается процесс обжига известняка и получения извести. Далее уловленная в циклонах осадителя известь поступает на охлаждение, которое осуществляется в противотоке с поступающим из атмосферы воздухом.
Из осадителей известь, имеющая Т= 1000 оС, через клапаны – мигалки поступает на вход циклонов 2-й ступени охладителя и, подхваченная воздушными потоками из циклона 1-й ступени охладителя (температура потока 120 – 140 оС), вводится в циклоны 2-й ступени охладителя, где она осаждается. Из циклонов 2-й ступе- ни известь, охлаждённая до Т=350 оС, через клапаны–мигалки поступает на вход циклонов 1-й ступени и потоком воздуха (Т=20 оС) вносится в циклоны 1-й ступени охладителя, где, охлаждённая до 120 – 140 С, осаждается. Из циклонов 1-й ступени охладителя, известь поступает через клапаны–мигалки в бункеры извести, установленные на тензодатчиках. Далее известь пневмотранспортом подаётся, (после взвешивания на весовых ленточных дозаторах) в силосы извести либо в фасовочное отделение.
Такая технология утилизации требует больших вложений, но рынок сбыта такого продукта достаточно широк. Основными потребителями продукции являются такие отрасли народного хозяйства, как:
Утилизировать отходы можно также путем брикетирования и прессования отходов производства извести.
Брикетирование – процесс переработки материала в куски геометрически правильной и однообразной в каждом случае формы, практически одинаковой массы. При брикетировании создаются дополнительные сырьевые ресурсы из мелких материалов (преимущественно ископаемых топлив и руд), использование которых малоэффективно или затруднительно, а также утилизируются отходы (пыль, шлаки, металлическая стружка и т.п.).
Для получения брикетов высокого качества материал, направляемый на прессование, должен отвечать определённым требованиям (фракционный состав, влажность, температура и пр.).
Прессование и брикетирование требует для превращения мелких частиц в агломераты воздействия высокого давления. Основным инструментом для уплотнения порошковых материалов является валковый пресс. Материал прессуется в зазоре между двумя вращающимися синхронно в противоположных направлениях валками. Подача материала к валкам осуществляется либо за счет силы тяжести, либо винтовым подающим устройством после предварительного уплотнения.
Брикеты, полученные из отходов производства извести можно использовать в металлургии, при выплавке стали, в качестве шлакообразующей добавки.
1. Монастырев А.В. Производство извести: Учеб. для сред. ПТУ. 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1986. – 192 с.
2. Горный журнал №11-12/97. Грануляция. В современных технологиях складирования дисперсных промышленных отходов.
3. Сулименко Л.М., Альбац Б.С. Агломерационные процессы в производстве строительных материалов. 1994. – 247 с.