Опыт утилизации железосодержащих отходов металлургического комплекса методом брикетирования
Бычков С. В.,
Украинский институт по проектированию металлургических заводов, Днепропетровск, УкраинаДефицит богатого железорудного сырья вынуждает пересмотреть отношение к образующимся в ходе металлургического процесса железосодержащим отходам, в том числе мелкофракционным. Утилизация пылей, шламов, маслосодержащей прокатной окалины возможна после окомкования или обезмасливания, например, непосредственно на аглофабрике, что весьма сложно в связи с ужесточением требований к выбросам и металлопродукции. Поэтому большие объемы этих отходов накапливают в отвалах или перерабатывают с огромными затратами, если захоронение не разрешено.
В ГП «Укргипромез» разрабатывают эффективные и малозатратные проекты утилизации отходов металлургического комплекса путем их брикетирования и передачи брикетов непосредственно в доменный или сталеплавильный переделы: для использования в качестве добавки в шихту при производстве чугуна или стали.
С учетом гранулометрического состава отходов (размер частиц колеблется от нескольких микронов до 10—15 мм) была выбрана технология вибропрессования. Под воздействием вибрации вязкость формуемой смеси резко снижается. Смесь превращается в подвижную и текучую массу, которая быстро заполняет форму и уплотняется.
Переработка включает следующие этапы: подготовку полусухой смеси; формование брикетов; их вылеживание; отгрузку готовой продукции.
По химическому составу, размерам и прочности брикеты должны отвечать требованиям и особенностям технологического процесса, в котором предполагается их использование.
Поскольку химический состав и размер брикетов задаются до брикетирования, одной из важных характеристик их качества (и в целом технологического процесса брикетирования) является механическая прочность.
Брикеты испытывают ударные нагрузки при загрузке в бункера или другие аппараты, отгрузке потребителю и разгрузке у него. Раздавливающим нагрузкам брикеты подвергаются в случае накопления в бункерах или штабелях на складах, а также при перевозке в вагонах. Таким образом, разрушение брикетов обусловлено, в основном, воздействием ударных нагрузок.
Прочность брикета зависит, главным образом, от выбора связующего. Использование дорогостоящих связующих (сульфито-спиртовой барды, лигносульфоната и др.) частично решает проблему повышения прочности брикетов, однако приводит к их удорожанию и повышению содержания вредных примесей. Упрочнению брикетов способствует повышенный расход связующего.
Для получения высокопрочных брикетов, сохраняющих свои свойства при высоких температурах в доменной печи, в разработках ГП «Укргипромез» предусматривается применение портландцемента. Его основные компоненты — силикаты кальция
nСа— SiO2, алюминаты кальция nСаО—Аl2O3 и четырехкальциевый алюмоферрит 4СаО—Al2O3—Fе2O3, содержание которых в большинстве цементов достигает 97 %. Состав портландцемента формируется следующими оксидами: 63–67 % СаО; 21–24 % SiO2; 2,5–4 % Fе2O3; 4–7 % Аl2O3.Огнеупорность подобных цементов составляет 1 600—1 700 °С. Прочность бетонов на сжатие в возрасте 6–7 суток — 33
–39 МПа.Для ускорения процесса твердения брикетов и получения необходимой прочности используют операции интенсивной сушки или пропаривания. Применение при смешивании отходов специальных пластификаторов в качестве добавок позволяет сократить время твердения с нескольких суток до нескольких часов, что дает возможность исключить операцию пропаривания.
Технологический регламент, заложенный в основу проектов ГП «Укргипромез», предусматривает использование пластификатора и естественную сушку (вылеживание) брикетов в постах твердения.
В проекте, разработанном для Молдавского металлургического завода, в качестве связующего предложено применять ковшевой шлак после подготовки его в линии. Полученный брикет используется как шлакообразующий.
В установку для переработки отходов и производства железосодержащих брикетов входят два автоматизированных комплекса:
— бетоносмесительная установка для приема, дозирования и приготовления полусухой смеси (табл. 1);
— комплекс оборудования для производства мелкоштучных бетонных изделий для формования брикетов (табл. 2).
Таблица 1
Технические характеристики бетоносмесительной установки для приготовления полусухой смеси
|
Характеристика |
Значение |
|
Производительность, м3/ч |
20 |
|
Количество фракций, используемых при брикетировании |
от 4 до 6 |
|
Максимальная крупность заполнителей, мм |
до 70 |
|
Вместимость расходных бункеров, т |
90 |
|
Установленная мощность электродвигателей, кВт |
38 |
|
Габаритные размеры, м |
11,650 х 9,00 х 12,03 |
|
Масса, т |
31,3 |
Таблица 2
Технические характеристики комплекса оборудования для производства брикетов KR-294KБ
|
Характеристика |
Значение |
|
Размеры каллеты, мм |
1 300 х 650 х 40 |
|
Размеры формовочной зоны, мм |
1 200 х 600 х 50...300 |
|
Цикл формования, с |
не более 50 |
|
Установленная мощность, кВт |
не более 33 |
|
Габариты, м |
24,5 х 20,7 х 5,7 |
|
Масса, т |
не более 68 |
По проектам, разработанным на основе этой технологии, построены и введены в эксплуатацию установки для брикетирования на Молдавском металлургическом заводе (2006 г.), в г. Донецке (2007 г.), г. Кривой Рог (2008 г., на базе ОАО «АрселорМиттал Кривой Рог»).
В ноябре 2008 г. получены брикеты в г. Выкса Нижегородской области (Россия) на базе ОАО «ОМК-Сталь».
Учитывая опыт ввода в эксплуатацию оборудования и начала производства брикетов, можно сделать следующие выводы.
• Физические свойства и химический состав мелкофракционных железосодержащих отходов позволяют получить брикеты в соответствии с требованиями, предъявляемыми к металлургической шихте.
• Качество брикетов улучшается при правильном подборе шихты с разным гранулометрическим составом. Использование в составе смеси пылей, улавливаемых электрофильтрами, более чем на 30—35 % снижает прочность брикета. Применение колошниковой пыли, отсева окатышей или агломерата, добавка прокатной окалины обеспечивают необходимую прочность брикета.
• Использование шламов вторичных отстойников прокатных цехов (замасленной окалины) возможно, если содержание нефтепродуктов в общем объеме сырья не превышает 1—1,5 %;
• Содержание в брикете до 6—8 % отсева кокса или угля не оказывает отрицательного влияния на прочность.
• Добавка в состав смеси пластификатора в количестве до 1—2 % от массы используемого цемента сокращает время твердения брикетов с 20—24 ч до 16—18 ч.
• Для снижения боя при перегрузке и транспортировке брикеты следует производить в виде шестигранной призмы высотой до 100 мм и с расстоянием между параллельными боковыми гранями до 80 мм.
Относительно используемого оборудования необходимо отметить следующее.
• В составе бетоносмесительной установки для приготовления полусухой смеси предусмотрены склады цемента с подачей его в смеситель шнековым питателем. В условиях металлургического завода утилизации подлежат мелкофракционные пыли, и необходимо исключить пылеобразование. Использование для приема и подачи пылей в смеситель складов цемента возможно только при условии замены шнекового питателя более мощным. Это связано с разным объемным насыпным весом цемента (1,0—1,15 т/м3) и пылей (1,6—1,8 т/м3, а иногда и 2 т/м3).
• Для формования брикетов предусматривается применение в линии комплекса КR-294КБ. Специалисты завода-изготовителя и Корпорации «Укрпромпереработка» учли условия работы с тяжелыми смесями и увеличили количество и мощность вибраторов. Линия оборудована сталкивателем взамен штабелера-укладчика, увеличено количество постов твердения.
В ходе монтажа оборудования и пусконаладочных работ изменены стыковочные и перегрузочные узлы линии и конвейера готовой продукции. Совместно с заводом-изготовителем принято решение увеличить мощность гидроприводов сухого и мокрого конвейеров, усилить металлоконструкции портала.
Результаты работы установок для производства железосодержащих брикетов на основе отходов металлургического производства подтвердили декларированную мощность линии. Производительность по сырью в зависимости от его состава (например, пыль или окалина) — от 8 до 15 т/ч.
В ходе эксплуатации установок для брикетирования возникла необходимость ввести дополнительную операцию — подготовку сырья.
В поступающих на переработку отходах попадаются куски металла (до 100—150 мм), посторонние предметы (древесина, ветошь, болты и др.). Потребовалось оснастить бункера бетоносмесительной установки дополнительными виброрешетками. С учетом климатических условий необходимо было закрытие закромов для приемки сырья по всему периметру в г. Выкса и г. Кривой Рог.
Проектирование, изготовление и поставку оборудования, пусконаладочные работы и обучение персонала осуществляло одно юридическое лицо — Корпорация «Укрпромпереработка», в состав которой входят ГП «Укргипромез», ООО «Завод "Строммаш"» и др.
Брикетирование позволяет возвратить отходы в основной технологический процесс и весьма эффективно с экономической точки зрения. Кроме того, строительство разработанных установок является природоохранным мероприятием, поскольку обеспечит снижение экологической нагрузки на окружающую среду.
Bychkov S. V.,
Ukrainian Institute for Designing of Iron and Steel Works, Dnipropetrovsk,
Ukraine
Lyaksa А. V., Ukrprompererabotka Corporation, Donetsk, Ukraine
Experience of the number of iron and steel works of Ukraine and Russia in construction and exploitation of facilities utilizing iron-containing waste by briquetting has been summarized in this paper.
Бычков Сергей Васильевич, главный инженер, Украинский
институт по проектированию металлургических заводов (ГП «Укргипромез»), ул.
Набережная им. Ленина, 17, Днепропетровск, 49000, Украина. Тел.: (056)
756-23-51, 756-22-13. E-mail
Лякса Андрей Владимирович, председатель совета директоров, Корпорация «Укрпромпереработка»,
пр-т Кирова, 82г, Днепропетровск, 49061, Украина. Тел. (0562) 31-77-90.
E-mail
© Последние изменения внесены 05.06.09
© EcoInform