В ходе исследований была создана установка, которая показала обнадеживающие результаты при переработке не только металлургических отходов, но и различных органических материалов свинец, кадмий) и щелочи, - DEСM-процесс (Dust Electric Coke Melting - электрококсовая плавка пыли) - и процесс обезвреживания токсичных отходов с попутным извлечением ценных компонентов - ESU-процесс (Ecologically Safe Utilization - экологически безопасная утилизация).
УТИЛИЗАЦИЯ + ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ
Проведенная работа была вызвана необходимостью создания агрегата по утилизации таких видов отходов, которые в настоящий момент используются неэффективно или вообще идут в отвалы, после чего их использование становится чрезвычайно проблематичным. В ходе длительных исследований была создана установка, которая показала обнадеживающие результаты при переработке не только металлургических отходов (DECM-процесс), но и различных органических материалов, таких как смолки, конденсат, нефтешламы, отработанные эмульсии, пыль электрофильтров, шламы газоочистки (ESU-процесс). Предлагаемые технологии позволяют разложить на нетоксичные элементарные составляющие опасные вещества, в том числе хлорор-ганические, отделить цветные примеси путем их возгонки, получить железосодержащий полупродукт (железофлюс, агломерат) или чугун, а также переработать без предварительной подготовки такие виды сложно утилизируемых отходов, как, например, доменные шламы. По своей сути технологии безотходные - каждый вид продукции является конечным продуктом деструкцию полимеров, поэтому их нецелесообразно использовать для переработки органических материалов, например замасленной окалины с высоким, 20-25%-ным содержанием масел, которые лучше утилизировать с сохранением их структуры. Однако в случае отсутствия подобной технологии переработки DECM- и ESU-процессы являются достаточно перспективными. При их использовании углеродистый материал будет играть роль восстановителя.
Вопрос эффективной переработки токсичных отходов различного происхождения, например гальваношламов, требует детального и более глубокого изучения в промышленном масштабе, так как необходимо не просто перевести эти виды отходов в безопасное состояние, но и получить кондиционный полупродукт для дальнейшей, экономически рентабельной переработки. В основе DECM-процесса лежит жидкофазное восстановление оксидов металла в коксовой насадке. Нагрев, разложение, восстановление и плавление материалов, формирование чугуна и возгонка обеспечиваются теплом с помощью электроэнергии. Процесс ведется непрерывно с периодической загрузкой шихты и выпуском продуктов плавки (чугун, шлак или - при предотвращении восстановления железа - желе-зофлюс). Образующиеся газы и летучие цветные металлы удаляются через систему газоотводов, затем металлы конденсируются.
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ
При создании технологии использовались технологические особенности современных агломерационного, доменного, ферросплавного производств, процессов жидкофазного восстановления металлов (ПЖВ). Наиболее близкие по принципам работы аналоги предлагаемой установки - низкошахтная доменная печь и агрегат ПЖВ для получения чугуна. Технология и агрегат для ее осуществления, предложенные УкрНТЭК, ДонГТУ и ИГ "РФ", позволяют, в отличие от других технологий и установок, подавить значительный пылевынос и получить чистый по примесям полупродукт - концентрат с содержанием металлического цинка не менее 90%. В зависимости от режима работы можно получать оксид цинка (чистота не менее 93-95%) или металлический цинк (чистота 98-99%).
В состав производственного комплекса входит следующее основное оборудование: система подачи шихты (транспортеры, бункера, дозаторы), по возможности - печь для предварительной подготовки шихты (сушильный барабан или вращающаяся трубчатая печь для снижения расхода электроэнергии в основном реакторе), основной реактор - дуговая электроплавильная печь, система газоотводов, пылеуловители (см. рисунок). Образующиеся жидкие продукты плавки в зависимости от их количества и местонахождения установки можно в жидком виде отправлять на дальнейшую переработку или гранулировать в установке припечной грануляции. Цинковый полупродукт в твердом или жидком виде периодически выпускается из конденсатора. Извлечение цинка из шламов составляет не менее 96-98%, железа - не менее 99%, что превосходит соответствующие показатели технологий, решающих схожие задачи другими способами (например, использование для извлечения цинка вельц-печей).
Расход электроэнергии на 1 тонну шламов составлял от 300 до 3000 кВт-час. Расход электроэнергии определяли следующие факторы: химический состав шихтовых материалов (содержание оксидов металлов), влажность (зависит от степени термической подготовки к плавке), вид конечного железосодержащего продукта (чугун или железоф-люс), то есть степень восстановления железа. В качестве металлсодержащего сырья использовались сталеплавильные шламы металлургических комбинатов: Макеевского, им. Ильича, Азовстали.
Ниже приведены результаты одного из промышленных экспериментов. Конвертерный шлам, содержавший Feo6l4 41,15 (90% железа находилось в виде F^O^ 10% - в виде FeO), Si02 2,83, CaO 14,75, MgO 8,77, ZnO 2,5, С 0,45 и S 0,25% масс, смешивали с измельченным антрацитом, окомковывали, высушивали и загружали в восстановительный реактор.
Вопрос эффективной переработки токсичных отходов требует детального и более глубокого изучения в промышленном масштабе, так как необходимо не просто перевести эти виды отходов в безопасное состояние, но и получить кондиционный полупродукт для дальнейшей, экономически рентабельной переработки