во что можно переработать шлак

Все, что нужно знать о переработке шлаков

Утилизация отходов металлургического производства – важное направление совершенствования и развития отрасли. При выплавке из руды металлов образуются отходы силикатного типа. Отправляя шлаки на переработку, предприятия получают более дешевый металл по сравнению с первоначальной добычей из руды. Кроме того, безотходное производство улучшает экологическую ситуацию в промышленных городах, состояние почвы и воздуха в отвальных зонах, освобождает земельные угодья.

Применение вторичного сырья

Их количество на 1 т исходного материала зависит от способа добычи металла. Несмотря на внедрение технологий безотходного производства на современных предприятиях, тонны непереработанного сырья ежедневно отправляются в отвалы.

С середины прошлого столетия появились технологии утилизации отходов металлургической отрасли, позволяющие получать из них дешевые и качественные материалы. Их используют в сельском хозяйстве, промышленном и жилищном строительстве, восстановлении дорожного полотна.

Например, при строительстве метро в обделке тоннелей должны быть использованы огнеупорные, прочные материалы, не подверженные выветриванию и коррозии. Обделка изготавливается так, чтобы выдерживать давление горных пород, подземных вод, сейсмические нагрузки.

Для обделки тоннелей часто используются сборные конструкции из чугунных тюбингов. Продукты переработки шлаков широко используются в создании тюбингов метро и для облицовочных работ на станциях и в тоннелях.

Современные технологии

Переработка шлаков металлургического производства состоит из отделения металлических включений из отходов. Первоначальную утилизацию проводит само металлургическое предприятие. Процесс состоит их транспортировки побочных материалов в специальные ямы, где используются грузы для дробления. После этого методом магнитной сепарации выделяется металлическая составляющая, а остальное перерабатывается в щебень.

Для нержавеющих, жаропрочных и подобных шлаков такая технология не подходит, так как металлическая составляющая немагнитна. Современная техника позволяет извлекать до 95% металлов, включая немагнитные.

Технология комплексной переработки отходов состоит из этапов:

Утилизация доменных шлаков

Продукты переработки отходов черной металлургии используются для создания разнообразной продукции.

Включение переработанного доменного шлакового сырья в состав смеси при производстве цемента улучшает его качественные характеристики. Шлаковая пемза используется как легкий заполнитель бетонов, недорогой заменитель керамзита.

До 20% доменных шлаковых материалов перерабатывается в щебень, который используют в дорожном строительстве, добавляют в бетон (марка М-300).

Еще один продукт, получаемый при утилизации металлургических отходов – минеральная вата.

Технология утилизации

Технология переработки металлургических шлаков включает операции:

В черной металлургии остро стоит проблема использования кокса. Поэтому активно ведется разработка бескоксовых технологий производства железа. Доступным источником энергии для черной металлургии остаются некоксующиеся угли, а сырьем — бедные железные руды (из отвалов). Старое оборудование, например, доменная печь, с этой функцией не справятся. Альтернативой выступают агрегаты и процессы бескоксовой металлургии. Перспективными с экономической точки зрения считаются процессы с использованием дешевых энергоносителей — некоксующегося угля, дутья с небольшим добавлением кислорода. Среди способов извлечения железа из отработанных шлаковых отходов широкой распространение получили дробление, размол и металлическая сепарация.

Для переработки шлаков используется техника:

Технологическая инструкция запрещает работнику:

В ходе производственного процесса запрещено:

Использование сталеплавильных шлаков

Объемы отходов сталеплавильной промышленности в 2 раза меньше доменных. Однако большая часть их поступает в отвалы.

На производство щебня используется половина перерабатываемых сталеплавильных шлаков. Третья часть от всего объема потребляется в виде флюса в доменной шихте и вагранках. Часть продуктов переработки идет на сельскохозяйственные нужды.

Источник

ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ ШЛАКОВ

Шлакопереработка и утилизация ме­таллургических шлаков получили в мире широкое распространение. На современных металлургических заво­дах не только утилизируются все обра­зующиеся шлаки, но и постепенно разрабатываются и старые шлаковые отвалы. В шлаковых отвалах на заво­дах нашей страны еще хранятся сотни миллионов тонн шлака, отвалы занимают значительные площади. Перера­ботка и использование шлаков (и уловленной плавильной пыли) в на­стоящее время представляют собой са­мостоятельную подотрасль металлур­гического производства.

25.13.1. Утилизация шлаков домен­ного производства. Составы доменных шлаков колеблются в достаточно ши­роких пределах. Можно принять сле­дующий состав шлаков, %: SiO₂ 35— 40; А1₂0₃ 8-17; СаО 40-46; MgO 2-10. Выход шлака в зависимости от состава шихты и других факторов колеблется от 300 до 600 кг/т чугуна.

Практикой доказана ценность до­менного шлака как сырья. В настоя­щее время на всех металлургических предприятиях организована перера­ботка шлаков в полезную продукцию: гранулированный шлак (граншлак), щебень, пемзу, минеральную вату, ли­тье, брусчатку и другие изделия, высо­коглиноземистый щебень.

Наибольшее распространение по­лучила переработка доменного шлака в гранулированный ‘, на производство которого расходуют около 50 % всей массы доменного шлака.

Из всех существующих способов грануляции в металлургии используют в основном три.

1. Мокрое гранулирование — на те­кущую струю расплавленного шлака подают струю воды, и обе струи пада­ют в бассейн с водой. В результате расплавленное вещество (в нашем случае шлак) разбрызгивается и эти брызги затвердевают в воде в виде мелких зерен или гранул.

2. Полусухое гранулирование — расплавленное вещество, смешанное со струей воды, подают на вращаю­щийся барабан с лопастями, с которых оно отбрасывается в виде капель. При падении в воздухе эти капли затверде­вают.

3. Сухое гранулирование — рас­плавленное вещество гранулируют под воздействием сжатого воздуха, азота или водяного пара.

Доменные граншлаки используют: для частичной замены природного песка в составе бетонов; как активную минеральную добавку при производстве шлакопортландцемента; как сы­рьевой компонент при производстве цементного клинкера; для производ­ства шлакоблоков (товары народного потребления) и др.

1 От лат. granulum — зернышко.

Шлаковый щебень — второй по объему продукт переработки доменных шлаков. Щебень из доменного шлака является эффективным заполнителем для бетона; он улучшает некоторые технологические характеристики бе­тонной смеси. Используемый для стро­ительства и ремонта автомобильных дорог шлаковый щебень по своим свойствам не уступает щебням твердых пород, иногда он их превосходит.

Шлаковую пемзу используют для изготовления легких бетонов. Бетон на этом заполнителе характеризуется более высокой плотностью и меньшей теплопроводностью по сравнению с равнопрочным легким бетоном.

Одними из эффективных теплоизо­ляционных материалов являются ми­неральная вата и изделия на ее основе. Главным сырьевым компонентом ми-нераловатной промышленности явля­ются кислые доменные шлаки, бога­тые кремнеземом и глиноземом.

В доменных цехах во время выпус­ка с жидким шлаком увлекается неко­торое количество чугуна в виде ка­пель. Во время транспортировки шла-ковозного ковша капли чугуна оседа­ют на дно. В отдельных случаях в ковшовых остатках доменных шлаков содержание металла достигает 5-7 %.

Из жидких доменных шлаков полу­чают также различные литые шлако­вые материалы и изделия: дорожную брусчатку, базальтовые трубы и др.

25.13.2. Утилизация шлаков стале­плавильного производства.Этапы пере­работки и утилизации всей массы обра­зующихся в сталеплавильном производ­стве шлаков являются обязательным элементом безотходной технологии. Во-первых, многочисленные шлаковые отвалы и связанные с этим отчуждения земельных угодий, образование пыли, отрицательное воздействие на воздуш­ный и водный бассейны вредны и эко­логически недопустимы; во-вторых, утилизация отходов экономически вы­годна. Достаточно отметить, что толь­ко чистого металла со шлаками извле­кается более 1 млн. т в год.

Основными путями утилизации шлаков сталеплавильного производ­ства являются: 1) извлечение металла; 2) получение железофлюса для вагра­нок и аглодоменного производства; 3) получение щебня для дорожного и промышленного строительства; 4) ис­пользование основных шлаков в каче­стве известковых удобрений (шлако­вой муки) для сельского хозяйства; 5) использование фосфорсодержащих шлаков для получения удобрений для сельского хозяйства; 6) вторичное ис­пользование конечных сталеплавиль­ных шлаков.

Сталеплавильные шлаки условно (имея в виду их дальнейшее использо­вание) можно разбить на несколько подгрупп:

а) шлаки, образующиеся в началь­ный период плавки (этот период часто называют окислительным). Эти шлаки содержат большое количество оксидов железа (иногда до 40 % от общего ко­личества шлака). Железо в шлаке мо­жет быть в виде оксидов FeO и Fe₂O₃ и в виде запутавшихся в шлаке король­ков железа. Основность этих шлаков невелика; обычно они скачиваются из агрегата после завершения начального периода плавки и могут храниться и перерабатываться отдельно;

б) шлаки, сформировавшиеся в конце плавки (конечные шлаки). Обычно эти шлаки содержат несколь­ко меньшее количество железа и име­ют более высокое значение основнос­ти (CaO/SiO₂ = 2,5 — 3,5). При выплавке низкоуглеродистой стали содержание оксидов железа и в этих шлаках может быть достаточно высоким (15-20%), однако корольков железа в них значи­тельно меньше. В дуговых печах при проведении восстановительного пери­ода под белым или карбидным шла­ком содержание оксидов железа сни­жается до +2 шлака окисляется до трех­валентного Ре +3 и, взаимодействуя с СаО, образует феррит кальция, кото­рый не разлагается на воздухе. Исполь­зуется также прием обработки шлака паром в закрытых емкостях в течение 2—3 ч. Обработанный таким образом шлак может быть использован в строи­тельстве. В большинстве случаев ис­пользованию шлака в качестве строи­тельного материала предшествует его выдержка в отвалах. Затем шлак из­мельчают и направляют на магнитную сепарацию для извлечения металла. Щебень из сталеплавильных шлаков является полноценным заменителем гранитного щебня в бетонах и железо­бетонах.

1 Чистый ортосиликат кальция (СаО)₂ • SiCb теоретически состоит из 65 % СаО и 35 % SiO₂. Однако состав реальных шлаков от­личается от состава двухкальциевого си­ликата и действительная температура рас­пада реальных шлаков значительно ниже 675 ‘С.

На ряде металлургических пред­приятий (Новолипецком металлурги­ческом комбинате, череповецком «Се­версталь», Таганрогском металлурги­ческом заводе и др.) создано и дей­ствует оборудование для практически 100%-ной переработки шлаков. При этом получают значительное количе­ство щебня, шлаковой муки, фосфат-шлака, извлекают значительное коли­чество металла. Однако пока еще в це­лом по стране проблема утилизации шлаков решена не полностью: многие конструктивные разработки находятся в стадии решения. Разрабатываются технологии получения из шлаков аб­разивных материалов; отрабатываются методы сухой и мокрой грануляции жидких сталеплавильных шлаков. Особенно перспективна организация сухой грануляции, при которой одно­временно можно решить две задачи: усиливая охрану водного бассейна, получать нагретый воздух. Следует от­метить расширение использования конвертерных шлаков при выплавке чугуна и в производстве агломерата. Применение шлака сопровождается заменой им в шихте части агломерата, сырого известняка и марганцевой руды; при этом удешевляется агломе­рационная шихта, увеличивается производительность агломашин и повы­шается прочность агломерата.

8. Существенную экономию ресур­сов получают при использовании жид­ких шлаков:

а) в электросталеплавильном про­изводстве — это практика работы на «болоте» (в результате возрастает про­изводительность, ускоряется шлако­образование, достигается экономия флюса, снижается расход электро­энергии);

б) в конвертерном производстве — при оставлении конечного шлака в печи улучшается тепловой баланс, ус­коряется шлакообразование, эконо­мится флюс, снижаются потери желе­за со шлаком;

в) в конвертерном производстве — благодаря «раздувке» шлака на поверх­ности футеровки после выпуска плав­ки возрастает стойкость футеровки, снижается расход огнеупоров.

9. Особо эффективна разработка шлаковых отвалов заводов, произво­дящих сталь легированных и высоко­легированных марок. Во многих слу­чаях для этого не требуется использо­вание особо сложного оборудования.

Приведем в качестве примера орга­низацию разработки шлаковых отва­лов на заводе «Днепроспецсталь». За­вод производил около 800 марок ста­лей разных композиций по химичес­кому составу. При этом содержание марганца в стали отдельных марок до­стигало 30 %, хрома — 28, никеля — 80, ванадия — 3, молибдена — 18, вольфрама— 19, кобальта— 10, меди — 3 %.

Все металлоотходы по степени ле-гированности и химическому составу можно разделить на внутризаводские группы. На «Днепроспецстали» их бо­лее чем 450, включая 70 групп легиро­ванного лома. Для использования скрапа на прямую выплавку серийных сталей и даже на выплавку так называ­емой шихтовой болванки требуется обязательная тщательная рассорти­ровка скрапа по химическому составу.

Практически извлечение скрапа ведется с помощью карьерных экска­ваторов, бульдозеров и автосамосва­лов.

Извлеченный скрап перевозят в копровый цех; его разделяют на магнитный и немагнитный. Кроме того, по габаритам (массе) скрап разделяют на негабаритный (более 10—15т), га­баритный (0,5-10,0 т) и мелкий (0,25-0,5т). Отдельно складируется скрап, в котором видны сплавленные скрапи-ны разных плавок, а также скрапины с большой долей (более 20 %) неотделя­емого шлака. От каждой габаритной и негабаритной скрапины отрезается проба на химико-спектральный конт­роль в стационарной лаборатории. По результатам контроля скрапине присваивается группа отходов по за­водской технологической инструк­ции, ее взвешивают. С полученными данными о химическом составе, при­своенной группе отходов и массе скрапина направляется на платфор­мах в сталеплавильный цех для ис­пользования при выплавке стали со­ответствующей марки.

Негабаритный скрап в копровом цехе разрезают с помощью газокисло­родных горелок или другого оборудо­вания.

Отгрузку немагнитного скрапа ве­дут в лотках для удобства загрузки в бадьи или непосредственно в оборот­ные печные бадьи, перевозимые на лафетах в цех.

Встречается также «слоеный» скрап и скрап с высоким содержанием шлака. Его переплавляют в дуговых печах на шихтовую болванку, которая служит в дальнейшем в качестве пер­воклассной шихты, имеющей гаранти­рованный химический состав, точную массу и высокую плотность. Мелкий магнитный скрап, для которого за­труднительно выполнить 100%-ный контроль химического состава, также используют для выплавки шихтовой болванки.

Источник

Разработка / поставка комплекса оборудования, отдельных установок для переработки шлаков черной / цветной металлургии, извлечения и отделения друг от друга черных (Fe) и цветных (N-Fe) металлов, производства качественного кубовидного шлакового щебня и песка, измельчения отсева для использования в других областях промышленности (производство цементов, клинкера, красителей, изоляционных материалов и прочее);

Разработка / поставка комплекса оборудования или отдельных установок для утилизации шламов (конвертерные шламы и прочие);

Степень извлечения корольков металла до 85-100% (в зависимости от эконом. эффективности проекта и необходимой степени раскрытия шлака);

Разделение конечных продуктов по индивидуальным признакам (магнитный, слабомагнитный, немагнитный, с определенным % содержания целевого продукта и прочими индивидуальными признаками);

Эффективное «раскрытие» кусков шлака размером до 900 мм и более;

Работа комплекса оборудования в автоматическом режиме без необходимости сложных систем автоматизации;

Высокая степень очистки извлеченного скрапа (Fe / N-Fe) от шлака, степень чистоты ≥ 85-95%;

Кубовидная форма шлакового щебня;

Селективное дробление и получение минерального конечного продукта (щебень) в заданном диапазоне фракций (0-5 мм, 5-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм и т.д.) с отсутствием или минимумом превышения по размеру;

Результат:

Качественный конечный продукт (металлический скрап, щебень и т.п.);

Снижение затрат на переработку;

Снижение площадей отвалов и высвобождение земель для их более эффективного использования;

Забота об окружающей среде в виде конкретного результата (снижение уровня загрязнений почв, воды, воздуха, уменьшение кол-ва пыли, улучшение качества жизни и т.д.);

Источник

Переработка и утилизация шлаков металлургического производства

В современных печах металлургических комбинатов образуется намного меньше шлаков, чем в их предшественницах полувековой давности. Но полигоны отходов выплавки металлов разрастаются вширь. Утилизация золы и шлака улучшает экологическую обстановку, дает финансовую выгоду и экономит сырье дополнительных производств.

Утилизация шлаков

Значительная часть шлаков содержит металлические включения. Такие отходы сложно обрабатывать. Основной способ переработки – грохочение с последующей магнитной сепарацией металлических элементов. У этого метода есть недостатки: низкое качество разделения металла и шлака, повышенный износ оборудования, низкая рентабельность. Появляются новые технологии, которые осуществляют более точное разделение, а также извлечение немагнитных металлов. Удается извлечь 15% металлического железа.

Освобожденный от металлических примесей шлак пригоден для дальнейшего промышленного применения. Шлаки пористой структуры используют как добавку к бетону. Существуют технологии удаления воздуха (дегазации) из металлургических отходов, что позволяет получить плотный строительный щебень.

Определенную сложность представляет переработка рафинированных шлаков от плавки сурьмянистых концентратов. Из отходов необходимо выделить сурьму и мышьяк, чтобы они не попадали в окружающую среду. В последнее время эти примеси отделяют методом водного выщелачивания.

Большую часть отходов металлургического производства перерабатывают в твердом виде, но переработка расплавов более эффективна.

Шлаковые отходы при выплавке чугуна и стали

К шлакам черной металлургии относятся доменные и сталеплавильные. Доменные шлаковые отходы появляются при выплавке чугуна. Для каждого из видов чугуна – литейного, предельного или специального – характерен свой тип шлака.

Сталеплавильные образуются при выплавке стали. Они делятся на мартеновские, вагральные и электроплавильные – по типу печей. К этой же группе относят шлаки, которые образуются в процессе обработки металла: тигельные и сварочные.

Доменные шлаки образуются одновременно с выплавкой чугуна. Шлаковые массы имеют меньшую плотность, поэтому всплывают на поверхность. Легкую фракцию сливают через верхнее отверстие доменной печи. В ней нет металлических включений. Затем через нижнее технологическое отверстие сливают чугун. В печи остается средняя фракция – шлак, содержащий металл. Его направляют на дальнейшую переработку с целью выделения остатков металла.

Состав доменных шлаков зависит от типа руды, флюса и топлива. Около 95% их массы – это окислы кальция, кремния и алюминия. Металлургические отходы относят к одной из категорий в зависимости от преобладающего минерала:

При переработке шлаков металлургического производства учитывают вид распада шлакового монолита. Так, при силикатном распаде кальциевый силикат трансформируется из бета в гамма форму с увеличением объема. Кусок шлака покрывается трещинами, затем рассыпается в порошок. Известковый распад – результат гидратации извести. Характерен для мартеновских шлаков. Шлаковый камень растрескивается и разваливается на части.

Утилизация доменных шлаков

Основной потребитель доменных отходов – цементные заводы. Добавление измельченного шлака в цемент улучшает характеристики строительной смеси. Шлаковую пемзу, переработанную в щебень, используют как наполнитель легких марок бетона. Расплавленный шлак применяют для производства минеральной ваты.

Сталеплавильные шлаки

Отходы сталеплавильной отрасли в 2 раза меньше доменных по объему, но значительная часть сталеплавильных шлаков все еще попадает в отвалы. Этот вид применяют:

Образование и использование золошлаковых отходов

Золошлаковые отходы образуются преимущественно на ТЭЦ. При горении измельченного угля, смешанного с мазутом, микрочастицы золы улетают с дымовыми газами. Органическая составляющая топлива превращается в дым и пар, минеральные компоненты превращаются в золу и шлак. Зольный остаток спекается в крупные куски. При перемешивании со шлаком формируются золошлаковые отходы.

Отходы ТЭЦ при хранении в отвалах занимают огромные площади. ТЭС мощностью 1 ГВт в сутки образует 1000 тонн шлака и золы. Такая масса отходов при захоронении слоем 8 м требует отчуждения более гектара земель в год. При таких объемах переработка золошлаковых отходом имеет важное экономическое и экологическое значение.

Область применения топливных шлаков

Топливные шлаки, как и металлургические, применяют в производстве бетона, керамзита и шлакоблоков. Гранулированную золу используют для оснований парковок, велосипедных дорожек, набережных. Ее применяют и для покрытия полигонов твердых коммунальных отходов.

Зола и непрогоревшие частицы угля обладают адсорбирующими свойствами. Благодаря этой характеристике зольные остатки применяют для очистки сточных вод.

Жидкую фракцию топливных отходов используют в производстве керамической плитки.

Летучая зола, которую вылавливают из потока дымовых газов, тоже находит применение:

Разработана технология изготовления удобрений из гранулированных топливных шлаков. Их преимущество в том, что они отдают почве питательные вещества на протяжении 10-15 лет.

При широких возможностях вторичной переработки топливных отходов, пока доля утилизации золы в России невелика. Во Франции, Германии и США перерабатывается 60-70% золошлаковых отходов, в России этот показатель не превышает 5%. Остальные 95% выбрасывают на полигоны.

Применение вторичного сырья

Продукты переработки шлаков и золошлаковых отходов используют в строительстве. Основным потребителем вторсырья остается дорожное строительство. Из золы и шлака делают песок, щебень, связующие добавки к асфальту. Железобетон из побочного сырья металлургического производства применяют в строительстве плотин и мостовых опор. Тяжелый, ячеистый и силикатный бетон, керамический кирпич, цемент – строительные материалы широкой области применения.

Отвалы шлаков хранятся вблизи металлургических комбинатов. Они занимают территории у промышленных центров, важные для развития дорожной сети. Разработка отвалов улучшает экологическую и социальную обстановку металлургических городов.

Переработка и утилизация бетонных отходов

Способы и оборудование для переработки, утилизации металла

Отходы от ремонтных и строительных работ

Утилизация и переработка строительного мусора

Состав и виды шламов, влияние на окружающую среду, способы утилизации

Техногенные отходы производства: переработка и утилизация

Методы утилизации и дальнейшей переработки древесных отходов

Сколько стоит чугунная ванна при сдаче на металлолом?

Сколько стоит черный металл и способы его переработки

Переработка навоза в биогаз, топливо, удобрения, картон, гранулирование

Вывоз строительного мусора для переработки и утилизации

Крематоры – печи для утилизации биологических отходов

Источник