Источник: Збірка доповідей V Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів "Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів Т.1. - Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2006. - С.58-59
Металлургическая промышленность потребляет широкую гамму минерально-сырьевых и материальных ресурсов, эффективность использования которых определяет уровень себестоимости металлургической продукции и степень воздействия ее производства на окружающую среду.
Производство черных металлов сопряжено с образованием крупнотоннажных дисперсных отходов с высоким содержанием железа, уловленных в системах газоочистки в виде пылей и шламов. Железосодержащие шламы систем газоочисток сталеплавильных агрегатов относятся к наименее утилизируемой группе твердых отходов и большей частью складируются в шламонакопителях, неизбежно загрязняя природные системы.
Проблема утилизации железосодержащих сталеплавильных пылей и шламов черной металлургии связана с повышением в них содержания цветных металлов, в частности цинка, вследствие снижения доли чугуна в производстве стали и увеличения доли оцинкованного лома. При полном освоении мощностей сталеплавильных агрегатов ежегодно в пыли и шламы переходит до 7 тыс. т цинка. Только на Мариупольском металлургическом комбинате им. Ильича со сталеплавильными шламами, содержащими 1,5 – 2% цинка, заскладировано более 50 тыс. т цинка. На Енакиевском металлургическом заводе конвертерные шламы, содержащие 0,68 % Zn, складируют с доменными и частично после соответствующей подготовки утилизируют в аглопроизводстве. На Макеевском и Алчевском комбинатах мартеновские шламы с 3,5 и 1,1 % Zn соответственно складируют с доменными и не утилизируют. Таким образом, на металлургических предприятиях Украины цинксодержащие сталеплавильные шламы либо сбрасываются в шламонакопители, либо, при наличии агломерационной фабрики, частично утилизируются после соответствующей подготовки в агломерационной шихте.
При переработке шламов с повышенным содержанием цинка при агломерации по обычной технологии спекания, удаление цинка практически не происходит. При подаче такого агломерата в доменную печь происходит накопление в ней цинка, а циркуляция его в печи ведет к серьезным нарушениям технологии плавки, настылеобразованию и может привести даже к разрыву кожуха. При утилизации шламов комплексного состава в строительной индустрии при производстве цемента по ценам значительно меньше себестоимости их подготовки приведет к безвозвратным потерям ценных компонентов. Перспективным направлением является изготовление из обезвоженных по традиционной схеме шламов металлизованных окатышей, окатышей безобжигового упрочнения или брикетов.
Полученные окатыши или брикеты можно использовать в сталеплавильном агрегате в качестве заменителя металлолома. При многократном возвращении пылевыноса в печь будет происходить накопление цинка в пылевыносе. Нами был проведен расчет накопления цинка и свинца в пылевыносе при его рециклинге при различном исходном содержании цинка в шламе. Результаты этого расчета представлены на рисунке.
Рисунок - Поведение цинка и свинца при рециклинге пылевыноса
Результаты теоретических расчетов подтверждаются данными экспериментальных исследований. При рециклинге шлама,содержащего 3,39% Zn и 1,17% Pb в мартеновских печах наблюдалось хорошее совпадение теоретических и практических данных по цинку. В то же время практические данные по рециклингу свинца не совпадают. Это можно объяснить вероятным скоплением свинца на подине печи и выпуском его с продуктами плавки, где он испаряется и переходит в газовый фон. В скоротечных конвертерном и электросталеплавильном процессах свинец, по- видимому, будет возгоняться и переходить в пылевынос аналогично цинку.
Для переработки обогащенного пылевыноса на заводах цветной металлургии достаточно иметь содержание 12 – 15% цинка. Однако при этом не решается проблема использования железосодержащей части. Поэтому предлагается осуществлять рециклинг пылевыноса до накопления содержания цинка в районе 12-15 % , далее производить обработку шламов с влажностью 6-8% жидкими мартеновскими шлаками. При этом будем получать возгоны цинка – сырье для цветной металлургии и обогащенные железом шлаки, которые можно направлять в доменную печь. При использовании такого кускового продукта в доменной печи будут экономиться агломерат, известняк, марганцевая руда, кокс (не нужно затрачивать энергию для разложения известняка на CaО и СО2) . Согласно проведенного расчета общая экономия вышеприведенных шихтовых материалов при использовании 1 т такого продукта составит более 300 грн.
Таким образом, для решения проблемы утилизации цинксодержащих сталеплавильных пылей и шламов существует потенциал в самом сталеплавильном производстве. При их утилизации по предложенной технологии достигается полное использование всех ценных компонентов, содержащихся в пылевыносе сталеплавильных агрегатов, а также существенно улучшается состояние окружающей среды.