| Биография | Электронная библиотека | Ссылки | Отчет о результах поиска в Internet | Индивидуальное задание |
Черная металлургия - один из основных загрязнителей окружающей среды. Выбросы вредных веществ на предприятии зависят от объема производства, его структуры, оснащенности газоочистным оборудованием, технологических особенностей и других обстоятельств. Технологический прогресс в черной металлургии немыслим без решения защиты окружающей среды от загрязнений. Новые технологические процессы производства металла, агрегаты, обрудование могут считаться прогрессивными, эффективными только в том случае, если наряду с увеличением выпуска продукции, повышением его качества и других технико-экономических показаталей достигается уменьшение вредых выбросов в окружающую среду.
Одним из путей снижения материалоемкости производства продукции, увеличения его экологичности является повышение использования вторичных материальных и энергетических ресурсов, которые неизбежно образуются как в сфере материального производства, так и в сфере потребления. Опыт показывает, что использование многих видов отходов производства экономически выгодно и технически осуществимо. Одной из причин неудовлетворительного использования вторичных ресурсов производства является отсутствие соответствующих разработок и объектов по утилизации этих отходов.
Актуальность данной работы заключается в предложении ресурсоэнергосберегающей технологии переработки шлаков для ее внедрения в условиях грануляции жидкого доменного шлака, рассмотрение проблем сокращения вредных выбросов и снижения образования отходов данного производства, снижение энергозатрат и экономии природных ресурсов за счет вовлечения собственных вторичных ресурсов и энергии в производственный цикл.
В настоящее время высокотемпературный жидкий шлак подвергают мокрой грануляции. При такой технологии: потребляется большее количество воды; происходит загрязнение воды щелочными компонентами шлака; требуется операция сушки; имеет место выброс в атмосферу серосодержащих веществ.
Возможная схема использования тепла шлака при водяной грануляции приведена на рис. 1. Грануляция шлака, стекающего из шлакоприемника 1, осуществляется не только при погружении струи шлака в бассейн 2, но и при механическом и термическом воздействии на нее «отработанной» воды из «грязного» контура. Гранулированный шлак непрерывно удаляется из бассейна наклонным ленточным скребковым транспортером 3. Вода в контуре теплового потребителя 5 подогревается «грязной» водой первого контура в водоводяном бойлере 4. Недостатком этой схемы является невысокая эффективность водоводяного бойлера из-за сравнительно низкой температуры «грязной» воды (менее 100 оС, так как бассейн сообщается с атмосферой и поэтому нагрев воды ограничен температурой кипения воды 100 оС). Другим недостатком является то, что вода первичного контура загрязняется не только механически (взвесями), но и химически, поэтому первый контур труб и циркуляционный насос работают в тяжелых условиях из-за абразивного износа и сернокислотной коррозии.
Грануляцию шлака пытались осуществить и контактным способом (без смешивания шлака и воды). П.К.Аксютиным была предложена схема (рис. 1.6), в которой расплавленный шлак из шлакоприемника 1 по летке 2 перетекает в шлаковую ванну 3. В ней вращается барабан 4, наружная поверхность которого образована навитой в виде змеевика трубой 5 с входом и выходом в нее воды по оси барабана. Змеевиковая труба снаружи залита чугуном, на гладкую поверхность которого налипает расплавленный шлак, образуя корку застывшего шлака толщиной от 2 до 15 мм (в зависимости от скорости вращения барабана). Поскольку барабан погружен на треть диаметра в расплавленный и подогреваемый за счет электроэнергии 6 шлак, вода, подаваемая циркуляционным насосом, в змеевиковой трубе нагревается и превращается в пар. Шлаковая корка на поверхности барабана охлаждается на пути от расплава шлака в ванне шлакоснимателя 7. и гранулированный шлак сбрасывается в бункер готовой продукции. Меняя скорость вращения барабана, можно изменять толщину шлаковой корки, а следовательно, и производительность установки как по грануляционному шлаку, так и получаемому пару.
Воздушная грануляция шлака по схеме, предложенной Н.А.Семенко (рис. 3) происходит внутри большого бункера во встречном потоке вдуваемого снизу холодного воздуха. Гранулированный шлак выдается из нижней части камеры-бункера. При начальной температуре шлака 1200 – 1300 оС холодный воздух в процессе движения вверх нагревается до 800 – 900 оС, а затем используется в котле-утилизаторе змеевикового типа с принудительной циркуляцией пароводяной смеси. Влажный пар из барабана-сепаратора, пройдя через пароперегреватель, перегревается до 450 оС и при давлении до 4 МПа отправляется потребителю. Расчеты показывают, что при воздушной грануляции 100 т/ч шлака и его охлаждения от 1300 до 200 оС можно получить до 50 т/ч пара энергетических параметров, достаточного для обеспечения работы турбогенератора мощностью 10 МВт.
В странах СНГ была также разработана установка использования теплоты шлака.
Жидкий шлак поступает в копильник, где температура его снижается от 1400–1440 до 1350 – 1370 оС. В трубы системы испарительного охлаждения (СИО) копильника и валков насосом подается химически очищенная вода. Образующаяся пароводяная смесь поступает в бак-сепаратор. Шлак через валки, имеющие гладкую поверхность и вращающиеся навстречу друг другу, прокатывается в ленту толщиной 10 – 20 мм. Лента остывает до 1000 – 1200 оС в результате испарения воды в системе охлаждения валков; пароводяная смесь также поступает в бак-сепаратор. На выходе из валков лента шлака охлаждается увлажненным воздухом из сопел до 200 – 300 оС, после чего подается на измельчение и сортировку. Паровоздушная смесь, нагретая шлаком, омывает конвективные поверхности, в которых нагревается вода, и уходит из установки. Пароводяная смесь из конвективных поверхностей нагрева подается в бак-сепаратор, из которого пар идет в перегреватель и затем с температурой 350–400 оС и давлением 3,5 – 4,0 МПа направляется потребителю. В шлаковом расплаве с помощью горелок поддерживается постоянная температура.
Основные недостатки такой схемы – громоздкость установки, необходимость сжигания дополнительного топлива, низкая производительность в связи с ограниченной поверхностью теплообмена по шлаку.
Заводом-втузом при металлургическом комбинате разработана установка использования теплоты шлаков при мокрой грануляции, в которой состав с ковшами, заполняется жидким шлаком, подается в герметически закрытую теплоизолирующую камеру. Ковши поочередно опрокидываются в бункеры, куда из магистрали поступает вода. В камере образуется пар, направляемый затем в коллектор потребителю.
За рубежом известен ряд разработок, в которых расплавленный шлак дробят на вращающихся аппаратах. Этот способ более детально будет рассмотрен ниже.
Сотрудниками университета префектуры Осака и лаборатории материаловедения университета Тохоку (Япония) был исследован способ сухой грануляции шлак с применением распылителя с вращающейся головкой. На рис. 4 показана схема установка для грануляции шлака данным способом. Здесь жидкий шлак заливают во вращающуюся чашу. Под действием центробежной силы шлак разбрызгивается через кромку чаши, и здесь его раздувает сжатый воздух, направленный струями вертикально вверх. Доменный шлак загружается в плавильную печь типа вагранки малого объема и после расплавления направляется в распылитель. Разбрызгиваемый шлак улавливается в шлакоприемнике, разделенном на несколько секций концентричными цилиндрическими перегородками.
В Германии предложен следующий способ переработки горячего доменного шлака. Жидкий шлак направляют в стальной бункер с водоохлаждающими двойными стенками, в который вводится сжатый воздух, распределяемый равномерно по сечению бункера. В рабочем пространстве бункера мелкие частицы доменного шлака движутся в режиме кипящего слоя. Капли шлака, охлаждаемые воздухом, налипают и намерзают на поверхность твердых частиц, что увеличивает их размеры и, в конечном счете, приводит к их выпадению из кипящего слоя. Укрупненный материал выдается через нижнюю наклонную горловину бункера. Далее гранулированный шлак подвергается грохочению. Мелкий шлак из отсева вновь направляется в бункер, а надрешетный продукт идет к потребителю.
Японскими фирмами «Мицубиси дзюкоге», «Ниппон кокаи» и «Тайхэйе киндзоку» разработаны установки воздушной грануляции доменного и конверторного шлаков. Которые эксплуатируются на заводах фирмы в Фукуяме. Здесь шлаковый расплав из ковша подается в отделение предварительной обработки, где в него вносят для улучшения качества продукта различные добавки для регулирования температуры и вязкости расплава. После этого расплав по желобу поступает в грануляционную камеру, где его дробит струя воздуха, подаваемого под давлением. Для достижения заданных свойств гранулированного шлака в зависимости от свойств расплава регулируют соотношение скоростей движения потоков воздуха и жидкого шлака. Тепло утилизируется излучением из потока частиц, а также из слоя, в который падают частицы.
На одной из доменных печей в Фукуяме работает установка придоменной грануляции расплава. Где струю расплава направляют в лоток между двумя вращающимися в разные стороны барабанами, поверхность которых охлаждается водой. В установке используется до 38% тепла жидких шлаков.
Фирма «Сумито киндзоку коче» создала установку сухой грануляции доменного расплава с утилизацией его тепла. Процесс грануляции расплава осуществляют на вращающемся барабане. Гранулят затем затвердевает в псевдоожиженном слое твердого шлака. Установка работает при температуре нижнего слоя до 700 оС и производительности до 50 т/ч. Вращающаяся чаша – воздуходутьевой распылитель – полученный гранулят отличается большой плотностью (2,8 – 2,9 г/см3) и пригоден в качестве мелкого заполнителя для бетонов. На установке утилизируется 55% физического тепла шлака.
В Швеции в Swedish State Steel Company, Merax LTD развивается процесс грануляции и утилизации тепла шлака. Шлак гранулируется ударением падающего слоя частиц ранее отвердевшего шлака. Пленка разрушается на гранулы, которые затем падают в многоярусный псевдоожиженный слой, из которого утилизируется тепло. По этому методу более 60 % тепла шлака утилизировано в качестве пара. Большое содержание стеклофазы в данном шлаковом продукте делает его пригодным для производства цемента.
В Австрии для размельчения шлакового расплава предложено устройство распылительной камеры круглого сечения, по оси которого из промежуточного ковша поступает струя жидкого шлака, разбиваемая двумя рядами подающих горячий газ, или топливных горелок. Частички шлака на дне камеры попадают на вращающийся диск, разбрасывающий их центробежной силой в кольцевую приемную камеру с подогреваемыми стенками в зоне поступления раздробленных частичек шлака и с охлаждаемыми со стороны кольцевой разгрузочной камеры.
Специалисты двух японских университетов (Осака и Тохоку) исследовали процессы сухой грануляции доменного шлака с помощью вращающегося измельчителя с чашей и усовершенствовали установку таким образом, чтобы расположенный соосно с ней бункер раскаленного гранулированного шлака можно было пропускать СН4 + Н2О. При этом смесь газов нагревается до температуры шлак и при контакте с никелевым катализатором в данной части чаши происходит паровая конверсия газовой смеси с образованием Н2 и СО, которые отводились из закрытого пространства над чашей.
Из поставленной цели можно сформулировать следующие задачи:
Результат данной работы - разработка рациональной ресурсоэнергосберегающей технологии для внедрения на участках переработки доменного шлака. Использование предложенной варианта переработки жидкого доменного шлака позволит предприятию полностью перерабатывать шлак, при этом использовать энергию жидкого шлака. Внедрение данных установок приводит к созданию малоотходных технологий, где экономится прежде всего вода, снижается количество выбросов соединений серы, а также пыли. Это приведет к тому, что предприятие, использовав энергию доменного шлака непосредственно в доменном производстве, будет экономить дорогостоящие кокс и природный газ, а также избавит предприятие от проблемы складирования шлаков в отвалы, решит проблему с вредными выбросами, отпадает необходимость использовать и загрязнять пресную воду.
Результаты данной работы могут быть использованы всеми металлургическими заводами.
Процесс сухой грануляции заключается в распылении расплавленного шлака и последующего медленного охлаждения частиц для производства стекловидного шлака. Распыление производится при помощи вращающейся чаши – воздуходутьевого распылителя. Частицы охлаждаются при прохождении через воздух, а затем охлаждаются в псевдоожиженном слое. Оба этих процесса обеспечивают быстрое охлаждение, необходимое для образования стекловидного шлакового продукта. Псевдоожиженный слой является подходящим способом содержания частиц шлака, так как он предотвращает спекание горячих частиц, кроме того, обеспечивает быстрое охлаждение. На рис. 6 представлена схема установки с производительностью 40 т/ч расплавленного шлака. Процесс состоит в следующем (рис. 6):
В ходе распыления образуются частицы шлака со средним диаметром около 2 мм, которые имеют легко транспортабельную форму. Шлак охлаждается достаточно быстро, чтобы иметь в своем составе более 95% стекла.
Вращающаяся чаша – воздуходутьевой распылитель – позволяет контролировать размер частиц путем изменения скорости вращения чаши или расхода воздушного дутья. Вращающаяся чаша – воздуходутьевой распылитель – показан на рис. 5. Она действует на основании вытягивания в нити тонкого слоя шлака, который вытягивается в противоположной стороне от края чаши. Так как пленка расплавленного шлака вытягивается от края чаши, то она будет разрушаться сама. Однако присутствие распылителя воздушного кольцевого сопла вокруг чаши позволяет разрушить шлак, вызывая в слое нестабильные волны. Воздушное дутье обладает эффектом производства малых частиц однородного размера и отклонением частиц вверх для образования потока конической формы, двигающегося из распылителя. Схематически данный процесс можно представить следующим образом: (рис.5)
В этой установке тепло расплавленного шлака извлекается несколькими путями:
На рис. 6 приведена установка извлечения тепла при грануляции шлака.
Идеально, чтобы установка извлечения шлака и сухой грануляции была установлена непосредственно у доменной печи, так чтобы шлак без дополнительной перегрузки мог быть взят прямо из печи. На доменной печи, где используется одна летка необходимо иметь только один сосуд, извлекающий тепло; однако на больших печах с четырьмя летками необходимо иметь два сосуда, извлекающих тепло. Это производится из-за трудности транспортировки шлака с одной стороны печи на другую.
Шлак выпускается из доменной печи периодически. Соответственно периодическое действие извлечение тепла и процесса грануляции будет вызывать значительные потери при каждом открывании и закрывании, термическое чередование будет вызывать проблемы в дополнении к проблемам попыток периодически извлекаемого тепла. Во время каждой разливки средний расход шлака составляет 35,8 кг/с. Из-за ежедневных колебаний в выпускаемом из печи шлака будет необходим большой накопитель шлака для утилизации всего шлака и обеспечения постоянного потока для процесса грануляции.
Накопитель шлака производительностью 150 т будет обеспечивать длительный расход шлака. Средний расход шлака из приемника составляет 11кг/с. Если установка извлечения тепла имеет максимальную производительность 11,5 кг/с, то может быть утилизировано 86 % шлака. Остальные 14 % шлака будет теряться, когда накопитель наполняется.
Ощутимое тепло в расплавленном шлаке составляет 1,8 МДж/кг, соответствующее 30 оС. Из всего потока шлака теряется около 14 %. Из оставшихся 86 % 32 % содержания тепла не может быть извлечено из-за того, что:
Таким образом, только 58,5 % содержания ощутимого тепла шлака будет извлечено. Степень извлечения тепла соответствует 13,35 МВт или 0,3 ГДж/т чугуна, сохраняя при этом 1% потребностей энергии печи.
Предложено две схемы установок извлечения тепла. По первой схеме тепло удаляется при продувании слоев большим объемом воздуха. По второй схеме используется минимальный объем псевдоожижаемого воздуха, тепло удаляется при помощи испарительных трубок для повышения пара в слое.
Наиболее удовлетворительным путем утилизации извлекаемого тепла является использование его в доменной печи. Это означает, что тепло не нужно транспортировать на большие расстояния. Потоки энергии на интегрированных сталелитейных заводах являются сложными. Главными закупаемыми первичными топливами является уголь, нефть, природний газ и электричество; однако существуют внутренне образованные топлива, такие как кокс, коксовый газ некоторая часть электричества.
Особое применение извлекаемого тепла будет зависеть от степени замены каждого вида топлива.
Использование параПар используется в доменных печах в основном для того, чтобы увлажнить горячее дутье. Количество пара, образованного второй схемой извлечения тепла. является таким же как и потребности в увлажнении. Использование пара, образованного в результате извлечения тепла, на увлажнение дутья будет освобождать пар от его обязанности при работе электростанций. Тогда большее количество пара будет достаточным для выработки электричества. Альтернативой служит то, что на электростанциях вырабатывается меньшее количество пара, так что может быть сэкономлен доменный газ.
Использование горячего воздухаТепло, извлеченное в качестве горячего воздуха по первой схеме, составляет около 8 % тепла, необходимого для производства горячего воздуха. Однако использование этого тепла непосредственно для подогрева холодного воздуха будет приводить к повышенным температурам в основании воздухонагревателей, следовательно, будет уменьшена их производительность, и общая экономия будет меньше.
Подогрев воздуха, поступающего на горение в воздухонагреватели с помощью горячего воздуха, предлагает три метода экономии топлива:
Воздухонагреватели сжигают доменный газ, обогащенный коксовым газом для получения более высокой температуры факела. Доменный газ менее калориен (около 3 МДж/м3) по сравнению с коксовым газом (18 МДж/м3). Коксовый газ может быть использован в большем количестве процессов, таким образом, более желательно бы сэкономить больше топлива. Использование подогретого воздуха по первому методу, поступающего на горение в воздухонагреватели, может значительно уменьшить количество требуемого обогащенного коксового газа при поддержании постоянных температур факела. При утилизации 10,3 МВт тепла, извлекаемого из шлака на подогрев воздуха, поступающего на горение в воздухонагреватели, может быть уменьшено обогащение коксового газа на 28,7 МВт. Такое суммарное тепло поступает при использовании в воздухонагревателях коксового газа, эквивалентного 18,4 МВт. Объем газа, проходящего через воздухонагреватели, будет таким же и после уменьшения обогащения коксового газа. Таким образом, эффективность воздухонагревателей остается постоянной. Это является хорошим применением извлекаемого тепла, так как оно позволяет низкокачественному топливу быть заменителем высококачественного топлива.
В качестве альтернативы для замены некоторых смешанных газов для горения может быть использован подогретый воздух для горения (второй метод). Использование подогретого воздуха без изменения состава или расхода смешанного газа для горения может привести к повышенной температуре факела и большему количеству тепла, подаваемого в воздухонагреватели. Подаваемое тепло может быть уменьшено до требуемого при расходе смешанного газа для горения. Это уменьшает объемный расход газов для горения, проходящих через воздухонагреватели. Более высокие температуры и низкие объемы горячих газов приводит к большим эффективностям воздухонагревателей. Использование 10,3 МВт подогретого воздуха для горения может привести к экономии 17 МВт смешанного газа для горения при нагреве горячего дутья до такой же температуры.
Если подогреть воздух для горения, подаваемый в воздухонагреватели, и использовать такое же количество газа для горения, то температура дутья может быть увеличена (третий метод). Это может привести к экономии кокса, но про этом будет меньше произведено коксового газа. Подогрев воздуха для горения в воздухонагревателе с помощью 10,3 МВт извлекаемого тепла будет увеличивать температуру горячего дутья с 1100 до 1169 оС. Это приведет к экономии 17,2 МВт кокса, но при этом экономия 12,3 МВт коксового газа.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДОМЕННЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ ШЛАКОВЦементная промышленность является наиболее крупным потребителем доменного гранулированного шлака, который используется как активная минеральная добавка при производстве шлакопортландцемнта и в меньшей мере как сырьевой компонент при производстве цементного клинкера. При этом экономится топливо и минеральное сырье, добываемое в карьерах. Обладая высокой гидравлической активностью, гранулированный шлак служит ценной минеральной добавкой к портландцементу и многих другим видам цементов и является одним из основных компонентов шлакопортландцемента.
Шлакопортландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного или раздельного измельчения клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса.
Шлакопортландцемент по прочности приближается к прочности портландцемента и даже может превосходить ее. Он лучше подвергается тепловлажностной обработке, обладает более высокой водостойкостью и сульфатостойкостью, жаропрочностью и характеризуется такими же, как у портландцемента, деформативными свойствами и меньшим тепловыделением.
Шлакопортландцементы широко применяются для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, при каменной кладке и в качестве штукатурного вяжущего.
Из бетонов на основе шлакопортландцемента возводятся массивные наземные и подводные сооружения, взлетно-посадочные площадки аэродромов и автомобильные дороги. Шлакопортландцемент является самым дешевым и наиболее доступным вяжущим веществом для изготовления жаростойких бетонов. При его применении отпадает потребность в молотом шамоте, упрощается и удешевляется приготовление жаростойкого бетона, улучшается его качество.
Следовательно, при использовании шлакопортландцемента мы можем получить экономическую выгоду и экологический эффект, так как нам не нужно разрабатывать новые месторождения.
Взамен дорогостоящего клинкерного цемента в нашей стране применяются местные вяжущие вещества, получаемые на основе доменных гранулированных шлаков.
К местным вяжущим материалам, полученным на основе доменных гранулированных шлаков, относятся цементы: известково-шлаковый, гипсошлаковый и шлаковый бесклинкерный, которые по себестоимости дешевле извести и гипса.
Использование доменных шлаков в качестве сырьевых компонентов при производстве цементного клинкера имеет ряд положительных сторон. Шлак может полностью заменить глину – природний материал, на добычу которого затрачиваются значительные средства. Содержание в составе шлака оксида кальция обусловливает снижение удельного расхода известняка на 1 т клинкера в 1,2 – 1,6 раза, что приводит, кроме уменьшения затрат на добычу и дробление известняка, к снижению расхода тепла на обжиг клинкера.
Доменные гранулированные шлаки используются для изготовления малоклинкерных вяжущих веществ, строительных растворов и бетонов бесклинкерного цемента, водостойкого гипсобетона, блоков неавтоклавного газошлакобетона, водостойкого гипсобетона, блоков неавтоклавного газошлакобетона, крупных стеновых панелей из автоклавного бесклинкерного газошлакобетона и газошлакобетона, сборных несущих железобетонных конструкций на известковом вяжущем веществе.
Бесклинкерные строительные растворы для штукатурных и кладочных работ приготовляются без портландцемента.
На известково-шлаковом вяжущем изготовляют сборные железобетонные конструкции.
Пропаренные бетоны на известково-шлаковом вяжущем обладают высокой морозостойкостью, хорошим сцеплением с арматурой, стойкостью при переменном водонасыщении и высушивании, достаточно высокими упругопластическими свойствами, близкими к таким свойствам бетонов на портландцементе. Таким образом, упругодеформативные свойства на известково-шлаковом вяжущем характеризуются показателями, близкими к показателям бетона на клинкерных цементах.
Гранулированные шлаки находят широкое применение в строительстве. Гранулированные доменные шлаки используются для частичной замены природного песка в составе бетонов. Следовательно, не надо организовывать карьеры для разработок природного строительного песка.
Гранулированные шлаки используются для изготовления мелкозернистых бетонов, которые применяются в тонкостенных железобетонных и армоцементных конструкциях и при изготовлении специальных изделий.
В состав мелкозернистого бетона входят шлакопортландцемент, гранулированный доменный шлак, дробленный отвальный или литой шлак, ПАВ и вода.
Щебень из доменного шлака является эффективным заполнителем для бетона. Он улучшает технологические характеристики бетонной смеси. Его структурная прочность на 70-80% выше, чем у бетонной смеси на граните, что позволяет улучшить качество изделий.
Гранулированный шлак является хорошим отощителем глины при производстве красного кирпича, снижает пластичность глины, ускоряет процесс сушки и улучшает качественные показатели готового кирпича.
Доменные шлаки являются эффективным заменителем природных каменных материалов, использующихся для строительства и ремонта автомобильных дорог.
Щебеночное основание из шлаков имеет преимущества по сравнению с основанием из гранитного щебня. Щебень из шлаков легче укатывается благодаря большей шероховатости поверхности зерен.
По технологии Японской фирмы NKK доменный шлак после грануляции путем охлаждения водой измельчают до получения равномерной по форме и крупности частиц, добавляют к нему связующее – ингибитор, в результате чего образуется мелкодисперсный заполнитель для производства бетона, который продают как песок из доменного граншлака. Этот шлаковый песок подавляет активность имеющихся в морской воде бактерий, образующих соляную кислоту и выделяющих сероводород; повышает концентрацию силикатов в воде, которые служат питательной средой для роста водорослей, которыми питаются морские микроорганизмы. Из шлаков делали блоки. Из шлаковых блоков делали искусственные рифы, на поверхности которых росли водоросли быстрее, чем на гранитных и цементных блоках ввиду повышенной пористости и удельной поверхности шлаковых блоков.
Поэтому, наиболее выгодно использовать доменный шлак для строительства, чем организовывать месторождения соответствующих природных полезных ископаемых. Следовательно, не нужно будет проводить вскрышные работы, то есть нарушать поверхностный слой плодородной почвы.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИ ГРАНУЛЯЦИИ ШЛАКОВПереработка шлака вообще и грануляция его в частности решают проблему экологии в доменном производстве, так как более половины объема шлаков гранулируется, что значительно сокращает площади земельных угодий, отчуждаемых под шлаковые отвалы. Вместе с тем водный и воздушный бассейны продолжают загрязняться.
Оборотные воды систем грануляции шлаков имеют температуру 45 – 75 оС, содержит взвешенные вещества, обладают щелочной реакцией и высокой жесткостью.
Загрязняющими воду веществами являются известь, сероводород, тиосульфаты и аммиак при общей нейтрализации до 5,15 г/л. Сброс такой воды в водоемы общественного пользования вызывает их тепловое, химическое и механическое загрязнение.
Радикальным средством защиты водоемов от загрязнения стоками шлакоперерабатывающих установок является создание надежных систем оборотного водоснабжения.
При контакте шлакового расплава с водой происходит интенсивное ее испарение, и в результате гидролиза сульфидов в парогазовой смеси появляются токсичные серосодержащие газы (сероводород, сернистый ангидрид, элементарная сера). В зависимости от состава шлака и условий работы грануляционных установок удельные выбросы сероводорода колеблется в пределах от 0,2 до 2,0 кг/т шлака, что намного превышает допустимые нормы по концентрации. Применение поверхностно-активных веществ от производства целлюлозы в качестве сероподавляющего реагента при грануляции позволяет значительно снизить интенсивность выбросов за счет создания в приемном бункере грануляционных установок мощного слоя пены. Подача известкового молока в воду перед насосами также способствует выделению сернистых соединений в атмосферу.
Для устранения этих недостатков применяются способы сухой грануляции, рассмотренные выше. При этом получают шлаки хорошего качества, отсутствует загрязнение помещений и воздуха вредными выделениями и парами воды. Сухую грануляцию ведут в закрытых емкостях с отсосом и очисткой выбросов, что значительно снижает затраты на абсорбцию сернистых газов.
Таким образом анализ сухого способа переработки доменного шлака показал, что основным преимуществом данной установки является возможность утилизировать тепло шлака в доменном процессе. Данное тепло может быть использовано в качестве пара или горячего воздуха, что приведет к экономии дорогостоящего кокса и природного газа.
В ходе анализа были получены данные, которые свидетельствуют о том, что при сухой грануляции образуются гранулы, обладающие аналогичными мокрой грануляции свойствами, пригодные для дальнейшего использования в цементной промышленности.
Итак, применение установки сухой грануляции доменного шлака позволяет решить следующие задачи: получение сухих гранул одинакового размера с высокой плотностью, необходимых для цементной промышленности; улучшение состояния окружающей среды (выбросы сернистых газов уменьшаются, не происходит загрязнение воды); утилизация тепла шлака.
Следовательно, внедрение установок сухой переработки доменного шлака на металлургических предприятиях Донбасса позволит значительно улучшить экологическую обстановку региона.
Предотвратить вредное влияние промышленных выбросов можно не только с помощью очистных сооружений, но и путем создания ресурсосберегающих и безотходных технологических структур на базе рециркуляции материальных и энергетических потоков. Речь идет о переходе к принципиально новым технологическим системам, дающим максимальный ресурсо- и энергосберегающий, а также природоохранный эффект. В современных условиях это может быть достигнуто только на основе комплексности использования первичного и вторичного сырья в результате внедрения малоотходных и безотходных технологий, повышения уровня межотраслевой кооперации и координации работ в вопросах утилизации отходов и защиты окружающей среды. В этом заключается суть безотходной технологии, определяемой как комбинированная структура производства, комплексно перерабатывающая сырье, рационально использующая природные ресурсы, утилизирующая в экономически целесообразных пределах основную часть отходов и не наносящая ущерба окружающей среде.
Конечная цель организации безотходных региональных хозяйственных систем - создание систем использования природно-ресурсного потенциала регионов, обеспечивающих в перспективе формирование безотходных территориально-призводственных комплексов, построенных по принципу замкнутого технологического цикла и рециркуляции природных ресурсов.
|
|