Ніколаєва Олександра Костянтинівна

• Актуальність теми
• Мета та задачі роботи

• Огляд існуючих розробок та досліджень
• Поточні результати та результати, що плануються

ВСТУП

Доменне виробництво - один з основних переділів чорної металургії, що забруднює навколишнє середовище. При виробництві чавуну утворюється велика кількість газових викидів та відходів (доменний шлак, колошниковий пил, доменний шлам, шлам змивів та розливних машин, відсів окотишів та агломерату).
Втрати заліза в доменному виробництві з колошниковим пилом і шламом складають до 70 кг/т чавуну. Враховуючи сировинну цінність цих відходів, доцільним і актуальним є їхнє повернення в технологічні переділи, внаслідок чого відбувається поліпшення економічної обстановки на підприємствах і екологічної в цілому. Переробка і утилізація відходів важлива не тільки з точки зору їхнього використання як альтернативного джерела сировини, але і з точки зору охорони навколишнього середовища.
Виробництво чавуну є найбільш енерговмісним в чорній металургії, воно споживає більше 50% енергії, що використовується метпідприємствами з повним циклом.
Величезне значення має комплексна переробка відходів в чорній металургії, з яких величезна ч астка припадає на доменні шлами і пил, оскільки вони містять значну кількість заліза. Їхнє залучення у переробку сприяє заощадженню первинних природних ресурсів і одночасно дозволяє розв'язати проблему екологічної чистоти виробництва.
Все це різко підвищило актуальність проблеми комплексної утилізації доменних шламів і пилу, переходу на безвідходні схеми металургійного виробництва.
Основною метою роботи є розробка схеми і вибір устаткування для організації ресурсозберігаючої технології доменного виробництва, а також аналіз техніко-економічних і екологічних показників її ефективності.
Найголовнішими задачами є: глибокий аналіз доменного виробництва, виявлення джерел негативної дії на оточуюче середовище, огляд існуючих схем комплексної підготовки і утилізації вторинних ресурсів метвиробництва.

Вгору

ОСНОВНА ЧАСТИНА

В останні десятиріччя багато країн розробляють і реалізовують заходи, що спрямовані на захист ресурсів і здоров'я людей від забруднення навколишнього середовища, а також на відновлення і поліпшення якості навколишнього природного середовища.
Утилізація відходів є основою раціонального використання природних ресурсів. Цей показник як і раніше досить низький на вітчизняних підприємствах, хоча давно відомі раціональні схеми і технології. Однак модернізація виробництва вимагає значних вкладень і тому відкладається на невизначений час, хоча, враховуючи цінність багатьох відходів, їх рециклінг буде украй вигідний як з матеріальної точки зору, так і з екологічної.
На багатьох металургійних підприємствах України будівництво корпусів знезводнення припинено, а процес накопичення доменних вологих шламів продовжується, причому повсюдно. На ряді метзаводів, де аглофабрики відсутні або закриті із яких-небудь причин, доменні шлами взагалі не утилізують, а спрямовують у ставки-накопичувачі, або передають, по можливості, іншим підприємствам.
Металургійні підприємства, агломераційні фабрики, яких на даний час дуже часто мають наступну технологію підготовки шламів: змішення доменного, мартенівського шламу, а також інших залізовмісних відходів, після чого отримана суміш в основному без підготовки поступає на спікання, що є однією з причин виробництва агломерату низької якості.
На Орсько-Халіловському металургійному комбінаті доменні залізовмісні шлами переробляються спільно із мартенівськими в печі, що обертається, з отриманням шматкового матеріалу, який придатний для використання в доменній шихті. Основний агрегат - обпалювальна піч із протитечійним рухом газів, в яку вихідний матеріал з вогкістю 30—70 % поступає через форсунки, що розбризкують. При роботі печі, що обертається, відбувається підвищене винесення пилу (до 20 %), який уловлюється в газоочистці і повертається на спікання. Вміст Fe(заг) в спеченому продукті складає 55,9 %.
Існує також цілий ряд прикладів раціонального використання ресурсів і організації маловідходних технологій на підприємствах Японії, і навіть Росії (наприклад, ВАТ «Магнітогорський металургійний комбінат», одним з найважливіших напрямів підвищення ефективності роботи якого є розробка і упровадження заходів щодо утилізації відходів в поєднанні з рішенням екологічних проблем).
В даний час існують різні технологічні схеми підготовки до утилізації поточних шламів при використанні мокрих систем газоочисток і гідроуборки підбункерних приміщень, вибір яких визначається в основному гранулометричним складом і способом подальшої утилізації шламів.
Варіанти підготовки шламів до утилізації в агловиробництві можна принципово об'єднати в три схеми: згущування шламу до вмісту твердого 300-500 г/л, механічне зневоднення шламів до вогкості 15-40 % і подальша термічна сушка шламів до вогкості 3-8 % або змішування кека шламів із вапном, цементом або сухими відходами.
Одним з перспективних напрямків утилізації шламів в агловиробництві є спосіб змішування. Підсушування шламів більш сухими відходами, які часто роздільно вже використовуються при виробництві агломерату (колошниковий пил, відсів агломерату та окотишів, вапно та ін.) з подальшим усередненням дозволяє отримати гомогенну сипку і транспортабельну суміш відходів. Така технологія дозволяє використовувати їх в підвищеній кількості і більш вигідно відрізняється від сушки кека в громіздких сушильних барабанах.
Одним із способів, що дозволяють відмовитися від сушки, є змішування вологого матеріалу з негашеним вапном. Тут зменшення вогкості досягається не тільки за рахунок змішування з сухим матеріалом, але також завдяки хімічній реакції гасіння вапна і розігрівання маси суміші. Відомо багато патентів, робіт в області хімічного зневоднення шламів вапном і іншими різними домішками (цемент, органічні адсорбенти і т.ін.). Відмітною особливістю розробленого способу зневоднення шламу вапном є її попереднє гідратаційне подрібнення та активація, що значно збільшує реакційну здатність вапна. Це дозволить значно знизити час зневоднення і поліпшити якість шламовапневої суміші.
На аглофабриках заводів в Редборні (Великобританія), Діллінгені, Аїдін в Брікхаузені (ФРГ) та Вюнкерку (Франція) шлам без попередньої обробки подають на аглофабрику і вводять в барабанні окомковувачі. Кількість вологи, що вноситься шламом, розраховують залежно від густини шламу. Для зволоження аглошихти кількість вологи, якої бракує, заповнюється технічною водою.
З метою поліпшення газодинамічних властивостей шихти і підвищення якості агломерату розроблений ряд способів попередньої підготовки шламів і пилу до спікання. Для отримання сипкого, продукту, що не порошить, розроблена технологія та установка для змішування сухих відходів вапна та згущеного шламу з використанням віброзмішувача, що упроваджена на меткомбінаті «Азовсталь».
Агломераційне виробництво багато в чому дозволяє ефективно вирішувати проблему відходів метвиробництва. Однак для метзаводов з повним циклом часто стє актуальною проблема накопичення кольорових металів у вторинній шихті.
Слід зазначити, що для процесу агломерації підвищений вміст цинку і інших кольорових металів, наприклад в доменних шламах, не має особливого значення. Труднощі виникають при подачі агломерату в доменну піч. Утилізація шламів мокрих ступенів доменних газоочисток в агловиробництві без обезцинковування викличе прогресуюче збільшення надходження цинку в доменну піч, що неминуче призведе до негативних наслідків.
Операція видалення цинку із замкнутої системи аглофабрика - доменна піч обезцинковуванням шламів дозволить запобігти накопиченню цинку в цій системі. Необхідний ступінь обезцинковування доменних шламів слід визначати для кожного підприємства з урахуванням конкретних умов за балансом цинку. Негативний вплив цинку в доменному виробництві України починає виявлятися при загальному його вмісті в шихтових матеріалах, що перевищує 0,1%, або при питомому його надходженні, що перевищує 0,15 - 0,3 кг/т чавуну.
Шлами і пил газоочисток металургійних виробництв можуть бути використані як самостійна сировина при виробництві окотишів та брикетів і як домішки до інших шихтових матеріалів. Використання пилу і шламів у вигляді домішок до основних рудних шихтових матеріалів не вирішують проблеми якнайповнішого використання цих відходів. Тому інтерес представляють такі процеси виробництва окотишів і брикетів, при яких ці відходи є основним шихтовим матеріалом.
Всі процеси і способи отримання металлизованных окатышей умовно можна розділити на дві групи: процеси, в яких відновлення заліза здійснюється за рахунок газу-відновника (в основному протікають в шахтних печах) і процеси, де відновником є тверде паливо і газ (наприклад, процеси, що протікають в трубчастих печах, що обертаються).
Перспективним напрямком є упровадження сухих способів очищення газу та прибирання підбункерних приміщень. При переході на сухі способи очищення газу (наприклад, в електрофільтрах) і прибирання підбункерних приміщень виключаються утворення шламів, витрати на утримування шламонакопичувачів, а також необхідність зневоднення шламів при підготовці їх до утилізації. Однак в даному випадку необхідно організовувати безпилове вивантаження, щоб уникнути вторинного пилення уловленого пилу, зволоження його до необхідної вологості.
Ключовою установкою в технології безпилового вивантаження з бункерів накопиченого пилу і підготовки до подальшого використання є спеціальний віброзмішувач-зволожувач пилу, що дозволяє одержувати гомогенний сипкий продукт, що не порошить, з необхідною вологістю. Продуктивність такого зволожувача складає 15 – 20 т/г.
Окрім використання пилу в аглошихті можливим варіантом є їх брикетування і подача в доменну піч або розглянутий раніше спосіб утилізації пилу шляхом подачі у фурми печі.
Вищенаведені дані вказують на велику різноманітність методів утилізації відходів металургійного виробництва, які мають розрізнений характер, вибір яких залежить від складу, властивостей відходів і конкретних умов роботи підприємства.

На даному етапі мною проводиться збір і аналіз інформації про різні варіанти організації ресурсозберігання в доменному виробництві і в металургії в цілому. Будуються і аналізуються різні варіанти схем маловідходного доменного виробництва. В перспективі я планую скласти, запропонувати та обгрунтувати нову прогресивну схему доменного виробництва стосовно умов ВАТ «Донецьксталь – МЗ».

Вгору

ВИСНОВКИ

Останніми роками в чорній металургії підвищується ефективність підготовки і переробки залізовмісних відходів. Однак у зв'язку із зростаючим обсягом виробництва назріла необхідність розробки якісно нових підходів і методів зниження шкідливих викидів, вдосконалення технології підготовки залізовмісних відходів і їх раціональної утилізації, тобто розробки комплексних заходів, що забезпечують організацію маловідходного виробництва.
Організація ресурсозберігаючих технологій і та підбір устаткування повинна здійснюватися виходячи з умов конкретного заводу (обсягів утворення ВМР, а також їх хімічного і гранулометричного складу, існуючої забудови заводу і т.ін.).

Вгору

Перелік основної літератури

1. Ростовский В.И., Блащук Н.М., Фоменко С.И. Металлургии – безотходную технологию.-К.: И-во «Знание», 1985,-48с.

2. Носков В.А., Петренко В.А., Бобылев В.П. Перспективные направления утилизации промышленных отходов в условиях ОАО «ДМЗ им.Петровского»//Металл и литьё Украины.-2003.-5.-32с.

3. Лисин В.С., Юсфин Ю.С.:Ресурсо-экологические проблемы ХХI и металлургия.-М.:Высшая школа,1998.-447с.

4. Бобылев В.П.Разработка технологии производства шламосодержащих безобжиговых окатышей и их использование в сталеплавильном производстве//Металлургическая и горнорудная промышленность.-1999.-№1.-с.96-100.

5. Велецкий Р.К., Каненко Г.М.: Разработка технологии по переработке ЖСО металлургических предприятий.//Вестник.-1999.-№4.-с.27-28

6. Якушев А.М. Основы проектирования и оборудование сталеплавильных и доменных цехов. – М.: Металлургия, 1992. – 422с.

7. Красавцев В.Г и др.:Рациональное использование и защита водных ресурсов в черной металлургии.- К.:Выща школа;1981.-254с.

8. Старк С.Б.: Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве.-М.:Металлург;1990.-400с.

9. Андоньев С.М.,Филипьев О.С.:Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии.-М.:Металлургия,1970.-190с

10. Вагин А.А. Доменное производство. – М.: Металлургия, 1962

11. Гончаров Б.Ф. и др. Производство чугуна. Уч.пос. – М.: Металлургия, 1965.

12. Толочко А.,И., Славин Ю.,М., Супрун К.,И.:Утилизация пылей и шламов в черной металлургии.-К;Металлургия.-1990ю-141с.

13. Розенгард Ю.Н и другие.:ВЭРЧМ и их использование.-К.-Выща школа.-1988.

14. Состояние и перспективы комплексной переработки вторичных ресурсов чёрной металлургии Донецкой области// В.И. Ростовский //состояние выполнения ’’Программы использования отходов производства и потребления в Донецкой области на период до 2005 года’’, нормативно-правовые ограничения, экономические и научно-технические аспекты её реализации/Донецк. обл. гос. администрация, Гос. упр. экологии и природ. ресурсов в Донецкой обл.-Донецк 2001.-с.60-67

15. Рашников В.Ф.Утилизация ЖСО В ОАО «ММК»//Металлург.-2004.-№5.-с 19

Вгору

Примітка:

На даний момент робота знаходиться у стадії розробки. Завершення планується на початок грудня 2007 року.