Железосодержащие шламы металлургических предприятий

Железосодержащие шламы металлургических предприятий

(Авторы: Решетняк В., Санковский А., Соляник Д ., Мареев И.)

Шлам (от нем. Schlamm — грязь) — отходы продукта, составляющие пылевые и мелочные его части, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо рудного материала.

Во всех металлургических переделах образуется значительное количество пыли, которые необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны окружающей среды. Железосодержащие шламы металлургических предприятий образуются в процессе агломерации железных руд — шламы от газоочистки, аспирационные шламы, шламы гидросмыва рабочих площадок; в доменном переделе — колошниковая пыль, шламы мокрой газоочистки, аспирационные шламы литейных дворов и бункеров; в сталеплавильном производстве — мартеновские и конвертерные шламы мокрой и сухой газоочистки, а также крупная и мелкая прокатная окалина. Основная масса металлургических шламов содержит от 45 до 70% железа. Таким образом, железосодержащие шламы представляют собой новый особый вид сырья для черной металлургии.

Шламы являются вторичным техногенным сырьем. Обезвоженные шламы и уловленные пыли всех металлургических производств используются преимущественно в качестве добавок в аглошихту и являются заменой части первичного рудного сырья.

Классификация отходов производства возможна по различным признакам, среди которых основными можно считать следующие:

а) по отраслям промышленности-черная и цветная металлургия, рудои угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т. д.;

б) по фазовому составу твердые (пыли, шламы, шлаки),

жидкие (растворы, эмульсии, суспензии),

газообразные (оксиды углерода, азота, соединение серы и др.);

в) по производственнным циклам

при добыче сырья (вскрышные и овальные породы),

при обогащении (хвосты, шламы, сливы),

в пирометаллургии (шлаки, шламы, пыли, газы),

в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы).

На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун-сталь-прокат) твердые отходы могут быть двух видов-пыли и шлаки. Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли отходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являются железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности.

При работе основных металлургических агрегатов образуется большее количество тонкодисперсной пыли, состоящей из оксидов различных элементов. Последняя улавливается газоочистными сооружениями и затем либо подается в шламонакопитель, либо направляется на последующую переработку (в основном как компонент аглошихты).

Шламы можно разделить на:

1)шламы агломерационных фабрик;

2)шламы доменного производства:

а)газоочисток доменных печей;

б)подбункерных помещений доменных печей;

3)шламы газоочисток мартеновских печей;

4)шламы газоочисток конвертеров;

5)шламы газоочисток электросталеплавильных печей.

По содержанию железа их подразделяют следующим образом:

а)богатые (55−67%)-пыль и шлам газоочисток мартеновских печей и конвертеров;

б)относительно богатые (40−55%)-шламы и пыли аглодоменного производства;

в)бедные (30−40%)-шлам и пыль газоочисток электросталеплавильного производства.

Основными характеристиками шламов являются химический и гранулометрический состав, однако при подготовке шламов к утилизации необходимо знать параметры, как плотность, влажность, удельный выход и др. Следует отметить, что пыли (шламы) металлургических предприятий по химическому (и отчасти по гранулометрическому) составу отличаются друг от друга, поэтому эти характеристики представлены далее в усредненном виде.

Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая колошниковая, пыль, которая возвращается в аглопроизводство как компонент шихты. Химический состав шламов по основным компонентам,%: Feобщ 30−50; CaO 5.0−8.5; SiO2 6.0−12; Al2O3 1.2−3.0; MgO 1.5−2.0;

P 0.015−0.05; Sобщ 0.2−0.9; Cобщ 2.5−30.0; Zn 0.05−5.3.

Плотность их колеблется в пределах 2.7−3.8 г/см, удельный выход в среднем составляет 2.75ё0.84%. Коэффициент использования этих шламов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно — от 0.1 до 0.8. Это довольно тонкодисперсный материал: фракции >0.063 мм до 10−13%, 0.016−0.032 мм от 16 до 50% и < 0.008 мм от 10 до 18%. В настоящее время эти шламы используются как добывка к агломерационной шихте. Сравнительно низкий уровень их использования объясняется относительно невысокой долей железа в них (Feобщ<50%), а также повышенным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинкования шламов.

Шламы подбункерных помещений доменных печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик — в них имеются почти все компоненты аглошихты, %: Feобщ 33−35; SiO2 7−11; Al2O3 1−3; CaO 8−28; MgO 1−3; MnO 0.1−1.5; P2O5 0.01−0.2; Sобщ 0.15−0.40; Cобщ < 15.0; Zn 0.0−0.02.

Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу являются материалами средней крупности (частиц размером 0.1−0.063 мм 20−40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах 3.5−4.5 г/см. Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.

Химсостав по Магнитным и немагнитным

Огнеупорная лаборатория хим. анализ пыли

Таблица 2.5 — Результаты магнитной сепарации

Рассев пыли

Рассев конвертерной пыли

ЕТ-31

ЕТ-312

ЕТ-32

Данные по образованию пыли на газоочистках ККЦ Вывоз пыли конвертерного производства осуществляется в бетоновозах на участок шламоотстойника.

Первичная газоочистка:

Первичная газоочистка:

первичная газоочистка крупной пыли ЕТ 312 (скруббер) для первичной очистки отходящих газов из конвертера. Ёмкость бункера пыли 70 м³.

Ориентировочный химсостав пыли: 15−30%СаС), 5%Si02, 40−50%Fеобщ, 20−40%Feмет, 20−25%FeO, 10−15%Fe203, 0,2%Zn.Образование пыли: март — 330 м³, квартал — 420 м³. Удельное образование пыли при плотности 3,5 т/м3 составляет 9,9 кг/т.

первичная газоочистка ЕТ 312 (электрофильтр) для очистки отходящих газов из конвертера. Ёмкость бункера пыли 100 м³. Ориентировочный химсостав пыли: 12%СаО, 2,5%Si02, 60%Feобщ, 7- 10%Feмет, 25−30%FeO, 40%Fe203, 0,2%Zn.Образование пыли: март — 1160 м³, квартал — 2140 м³. Удельное образование пыли при плотности 3,5 кг/м3 составляет 34,7 кг/т.

вторичная газоочистка неорганизованных выбросов ЕТ 32 для улавливания пыли образующейся в процессе загрузки лома и заливки чугуна в конвертер. Ёмкость бункера пыли 80 м³. Ориентировочный химсостав пыли: 14%СаО, 4%Si02, 45%Feобщ, 2%Feмет, 11%FeO, 48%Fe203, 3,5%Zn.Образование пыли: март — 32 м³, квартал — 64 м³. Удельное образование пыли при плотности 3,0кг/м3 составляет 0,8 кг/т.

4) газоочистка перелива и десульфурации чугуна ЕТ 91 для улавливания пыли образующейся в процессе перелива чугуна из передвижного миксера и внедоменной десульфурации чугуна. Ёмкость бункера пыли 30 м Ориентировочный химсостав пыли: l%Ca0, l, 5%Si02, 60−65%Feобщ, l, 5%Feмет, 12%FeO, 70−80%Fe203, 0,2%Zn.Образование пыли: март — 66 м³, квартал — 72 м³. Удельное образование пыли при плотности 3,5 кг/м3 составляет 2,0 кг/т.

5)газоочистка склада сыпучих ЕТ 72 для улавливания пыли образующейся при выгрузке сыпучих материалов в отделении сыпучих и ферросплавов. Емкость бункера пыли 30 м³. Ориентировочный химсостав пыли: 50−80%СаО, 4−12%Si02, 1- 10%Fеобщ, l, 0−4,0%Feмет, 0,4−4,0%FeO, до 4,0%Fe203, 0,01−0,06%Zn.Образование пыли: март — 340 м³, квартал — 375 м³. Удельное образование пыли при плотности 0,5 кг/м3 составляет 1,5 кг/т.

6)газоочистка бункеров сыпучих ET 71 в конвертерном отделении. Емкость бункера 2,5 м³ Ориентировочный химсостав пыли: 50−80%СаО, 4−12%Si02, 1- 10%Feобщ, l, 0−4,0%Feмет, 0,4−4,0%FeO, до 4,0%Fe203, 0,01−0,06%Zn.Образование пыли: март — 155 м³, квартал — 181 м³. Удельное образование пыли при плотности 0,5 кг/м3 составляет 0,7 кг/т.

7)газоочистка участка комплексной доводки стали (УКП). Емкость бункера 80 м³. Ориентировочный химсостав пыли: 20−25%СаО, 6−7%Si02, 10%Feобщ. 0, l-0,3%Feмет, 0,5%FeO, 13−15%Fe203, l-l, 5%Zn, 8−11%(Na20+K20).

Образование пыли: март — 170 м³, квартал — 595 м³. Удельное образование пыли при плотности 0,5 кг/м3 составляет 1,0 кг/т.

Итого образование пыли со всех газоочисток ККЦ составляет 50,5 кг/т стали. Узел грохочения. Образование отсевов извести — 24 кг/т.