Olena Zhyriakova

Міжнародна наукова конференція аспірантів і студентів «Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів» - збірка доповідей – Донецьк 2008

Влияние переработки шлаковых отвалов на окружающую среду
Е.А.Жирякова, А.С.Бондарь
Донецкий национальный технический университет

В результате деятельности металлургических предприятий накоплены огромные запасы шлаков, которые составляют основную часть отходов и хранятся в отвалах. Отходы производства могут и должны стать тем резервом, который позволит замедлить расходование природных сырьевых ресурсов, а в некоторых случаях заменить их.
На комбинате «Азовсталь» для освобождения площадей складирования и выделения металлической части и огнеупорного лома, а также шлака для строительства необходимо более интенсивно производить переработку существующих шлаковых отвалов с использованием лома в собственном переделе, огнеупорного лома для сдачи на переработку, а шлаков определенной фракции для строительства.
Шлаковые отвалы содержат в себе мартеновские шлаки, конвертерные шлаки, доменные шлаки, производственные отходы с боем огнеупорного лома, а также смешанные шлаки. Ежегодное поступление около 2860,0 тыс.тонн.
Усредненный химический состав

• мартеновских шлаков следующий: 17,9-19,4% SiO2; 1,2-1,3% Al2O3; 46,5-48,5% CaO; 6,4-10,4% MgO; 10,8% FeO; 0,9-1,1% Fe2O3 и 0,04-0,11% S;
• конвертерных шлаков: 50-55% СаО; 15-17% SiO2; 1-3% Al2O3; 1,5-2,5% MgO; 6-8% MnO; 8-15% FeO; 5-10% Fe2O3; 0,6-2,0% P2O5 и 0,1-0,2% S;
• доменных шлаков: 36,8-38,7% SiO2; 6,3-6,7% Al2O3; 48,5-49,1% CaO; 3,2-3,7% MgO; 0,2-0,4% MnO; 0,4-0,5% FeO и 2,1-2,2% S при СаО/SiO2 = 1,25.

В химическом отношении шлак инертен. Содержание железосодержащего скрапа и огнеупорного лома в заскладированных шлаках составляет соответственно 6 и 1-2%. При этом усредненная насыпная плотность шлака - 1,6 т/м.кв. Усредненный гранулометрический состав, например, мартеновских шлаков следующий:

• фракция 0-10 мм - 22,6%;
• 10-60 мм - 27,3%;
• 60-250 мм - 30,18%;
• более 250 мм - 19,9%.

Переработка шлаковых отвалов позволит не только извлекать до 6% скрапа, но и даст возможность использовать полученный щебень и песок в дорожном строительстве как более дешевый материал - строительство дорог с использованием шлакового щебня обходится в 1,5-2 раза дешевле по сравнению с применением местных горных пород и в 3-4 раза дешевле по сравнению с привозными. Кроме того, появляется возможность параллельно извлекать из шлакового отвала огнеупорный лом. Металлические отходы фракции 60 мм идут в сталеплавильное производство и составляют от общей выработки около 50%, а отходы более мелкой фракции направляются в аглодоменное производство.
Предлагаемая технология по переработке шлаковых отвалов состоит из следующих основных переделов: первичная разработка шлакового отвала осуществляется открытым способом, послойно, уступами, без применения буровзрывных работ, первичный отсев фракции более 250 мм на стационарных решетках, сортировка шлака на фракции с извлечением металла, очистка металла от шлака с помощью бойного шара, вывоз переработанных шлаков на место их складирования и металла на склад.
Прошедший через решетку шлак, крупностью менее 250 мм, разгружается в бункерный питатель приемного устройства установки по переработке шлака. Затем шлак поступает на двухярусный грохот, где происходит разделение на три фракции: 0-10мм, 10-60 мм, 60-250 мм. Фракции 10-60 мм и 60-250 мм забираются соответствующими конвейерами и направляются на барабанные сепараторы, в которых металл отделяется от шлака. Очищенный металл направляется на сортировку на соответствующие фракции. Металл посредством электромагнитного крана отправляется на склад металлов. Порезка крупногабаритного лома осуществляется в копровом и конвертерном цехах. Рассортированный по фракциям шлак отправляется на прежнее место для временного хранения и последующей его реализации потребителям.
Процесс переработки шлака сопровождается образованием пыли при разработке, сортировке, штабелировании и хранении шлаков и скрапа. Шлаковая пыль гигроскопична и обладает вяжущими свойствами, вследствие чего частички пыли слипаются в конгломераты. Для предотвращения попадания пыли в окружающую среду предусматривается ее подавление на всех технологических процессах комплекса посредством распыления воды. Общая потребность технической воды на технологические нужды (распыление, полив мест разработки) составляет 24 м.куб/сут. Мероприятия по подавлению пыли водой на всех технологических этапах позволят уменьшить выбросы пыли в атмосферу.
Согласно расчета количество выбросов загрязняющих веществ от неорганизованных источников может быть следующим: количество загрязняющих веществ от площадки разработки шлаковой горы и при выгрузке шлака - 46,3 т/год и 15,4 т/год соответственно, от площадки штабелирования шлака по фракциям шлакового щебня 0-10 мм - 57,4 т/год; 10-40 мм - 72,6 т/год и более 40 мм - 19,5 т/год.
Количество веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от комплекса по переработке шлаковых отвалов после пылеподавления составляет примерно 66,8 т/год, в том числе взвешенные вещества (пыль, окись железа) - 63,25 т/год, окись углерода - 2,15 т/год, окислы азота - 0,51 т/год и углеводороды - 0,92 т/год.
Проведенная комплексная оценка воздействия на окружающую среду по основным видам воздействия на различные компоненты окружающей среды и позволяет сделать следующие выводы: суммарный валовой выброс вредных веществ в атмосферу во время разработки, транспортировки, загрузки шлака и работы шлакоперерабатывающей установки с учетом пылеподавления составит 66,83 т/год, при внедрении мероприятий по пылеподавлению произойдет значительное снижение выбросов пыли; для эффективного пылеподавления в перегрузочных узлах монтируются высоконапорные распыляющие форсунки, формируя завесы из водяного тумана; вредное воздействие на водный бассейн оказываться не будет при расходе технической воды 8760 м.куб/год без образования стоков; отходы производства утилизируются либо вывозятся в специально отведенные места, что исключает их вредное воздействие на воздушный и водный бассейны.
Кроме того, использование шлакового щебня позволяет уменьшить объемы извлекаемого из недр сырья и тем самым способствует улучшению окружающей природной среды, а также использование 1 т извлеченного из шлака скрапа в черной металлургии позволяет экономить: 1,7 т железорудного сырья; 0,46 т известняка; 0,61 т кокса и 330 кВт·ч электроэнергии, что в итоге окажет положительное влияние на окружающую среду в соответствующих производствах.
Таким образом, переработка шлаковых отвалов относится к природоохранным мероприятиям и целесообразна, так как частично решается вопрос обеспечения меткомбината металлической частью сырья за счет выделения из отвальных шлаков скрапа и освобождения площадки для складирования шлака. Работа комплекса по переработке шлаковых отвалов с объемом переработки 2000 тыс. тонн в год не приведет к отрицательному воздействию на окружающую среду.