КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ, ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

КЛАССИФИКАЦИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ЧЕНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ,ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ Классификация отходов производства возможна по различным приз- накам,среди которых основными можно считать следующие: а)по отраслям промышленности-черная и цветная металлургия, ру- до- и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т.д.; б)по фазовому составу-твердые (пыли,шламы,шлаки),жидкие(раство- ры, эмульсии, суспензии),газообразные (оксиды углерода, азота, сое- динение серы и др.); в)по производственнным циклам-при добыче сырья (вскрышные и овальные породы),при обогащении (хвосты, шламы, сливы), в пирометал- лургии (шлаки, шламы, пыли, газы), в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы). На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чу- гун-сталь-прокат) твердые отходы могут быть двух видов-пыли и шлаки. Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли от- ходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являют- ся железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности. При работе основных металлургических агрегатов образуется боль- шее 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 про- изводства; в)бедные (30-40%)-шлам и пыль газоочисток электросталеплавиль- ного производства. Основными характеристиками шламов являются химический и грану- лометрический состав, однако при подготовке шламов к утилизации не- обходимо 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 ус- редненном виде. Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вен- тури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называе- мая 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 шла- мов 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 объясняетсяотно- сительно невысокой долей железа в них (Feобщ ным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинко- вания шламов. Шламы подбункерных помещений доменных печей образуется при гид- равлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их сос- тавной частью является также пыль аспирационных установок этих поме- щений. 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 яв- ляются материалами средней крупности (частиц размером 0.1-0.063 мм 20-40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в преде- лах 3.5-4.5 г/см . Эти шламы обычно используются как добавка к агло- мерационной шихте. ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЫЛЕЙ И ШЛАМОВ. Технология подготовки шламов доменных газоочисток предусматри- вает обезвоживание осаждением в отстойниках, фильтрование в аппара- тах различного типа и при необходимости термическую сушку. Особенностью шламов доменных газоочисток является повышенное содержание в них цинка. Вследствие этого при подготовке их к исполь- зованию в качестве компонента доменной шихты необходимо проводить обесцинкование. Последняя может проводиться как пиро-,так и гидроме- таллургическими способами. При содержании в шламах цинка > 12 % они могут использоваться как сырье для его получения. Шламы подбункерных помещений доменных печей, как указывалось ранее, похожи по химическому и гранулометрическому составам на шламы аглофабрик, поэтому в настоящее время единственным направлением ути- лизации этих шламов является использование их в качестве компонента аглошихты. Подготовка их в этом случае предусматривает обычные ста- дии обезвоживания; желательно, чтобы этот материал, смешиваемый с другими компонентами аглошихты, имел зернистую структуру. Это улуч- шает окомкование аглошихты и приводит к увеличению газопроницаемости ее слоя, что благотворно сказывается на производительности агломаши- ны и качестве агломерата. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ШЛАМОВ Пыли металлургического производства обычно не требуют какой-ли- бо предварительной подготовки перед утилизацией. Шламы, прежде чем их использовать (например в качестве компонента шихты), необходимо подвергнуть обезвоживанию (сгущению, фильтрованию, сушке). Сгущение - процесс повышения концентрации твердой фазы в сгуща- емом продукте (шлам,пульпа), протекающий под действием гравитацион- ных и (или) центробежных сил. При сгущении шламов стремятся получить не только осадок достаточной плотности, но и возможно более чистый слив, что позволяет использовать последнийв оборотном цикле и исклю- чить потери твердого продукта. Поскольку количество воды в сгущаемом продукте составляет 30-60%, то использовать такой обводненный мате- риал в качестве добавки к аглошихте или окомковывать его с целью по- лучения окатышей практически невозможно. Поэтому сгущенный продукт необходимо профильтровать для того, чтобы содержание влаги в нем снизить до 8-10%. При фильтровании шламов происходит процесс разделения жидкого и твердого под действием разрежения или давления, сопровождающийся удалением влаги через пористую перегородку (обычно фильтровую ткань и частично осадок). На фильтрование обычно подают шламы, частицы ко- торых имеют размер темы другими методами нецелесообразно из-за малой скорости удаления влаги и, как следствие, значительной влажности получаемого осадка. Процесс фильтрования зависит от многих факторов, основные из которых следущие: содержание твердого в шламе, крупность твердой фа- зы, разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки и др. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ДОМЕННЫХ И СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАМОВ В настоящее время разработаны различные технологии комплексной переработки шламов (пылей); часть из них реализована в промышленном масштабе за рубежом. У нас такие технологии разрабатываются на уров- не исследовательских работ и полупромышленных испытаний. Промышлен- ного производства металлизованных окатышей из шламов (пыли) аглодо- менного и сталеплавильного производств пока нет; эти материалы ис- пользуются лишь как компоненты аглошихты. Разработана технология использования шламов доменного, марте- новского, конвертерного и частично электросталеплавильного произ- водств на Челябинском металлургическом комбинате (ЧМК). Отделение подготовки к утилизации железосодержащих шламов рабо- тает последующей схеме: шламы из радиальных отстойников после сгуще- ния до 600 г/л поступают в вакуум-фильтры, а после них (с влажностью 36%) в сушильные барабаны; затем шламы с влажностью 10% подаются на аглофабрику. Известно, однако, что использование шламов в качестве компонента аглошихты осложняется нестабильностью их химического и гранулометрического состава, что требует разработки технологии реку- перации этих материалов в каждом конкретном случае. Использование в аглошихте таких тонкодисперсных материалов, как шламы сталеплавиль- ного производства, приводит к ухудшению газопроницаемости спекаемого слоя и вследствие этого к снижению производительности агломашины. Кроме того, увеличивается вынос весьма мелких частиц (размером <10 мкм), которых в шламах содержится до 30-40%, что значительно снижает эффективность работы газоочистных установок. Использование шламов препятствует высокое содержание в них цин- ка (в конверторных шламах его < 1%, в остальных 0.4 - 0.6 %), причем при кругообороте цинка в печи агломерат - доменная печь - шламы до- менных газоочисток его количество в последних возрастает. Институтом "Уралмеханобр" совместно с Карагандинским металлур- гическим комбинатом разработана новая технология утилизации железо- содержащих шламов в аглопроизводстве. По существующей схеме шламы аглофабрик 1 и 2, подбункерных помещений доменныхпечей 3 и 4, тракта шихтоподачи дробильно-сортировочной фабрики сгущают и обезвоживают (крупнозернистую фракцию на ленточных, тонкозернистую - на дисковых вакуум-фильтрах). Обезвоженные продукты объеденяют и подают в шихто- вое отделение аглофабрики 2. По новой технологии шламы после двуста- дийного сгущения с содержанием твердого 40-50 % подают в распыленном виде в первичные смесители аглошихты вместо технической воды. В ре- зультате шлам достаточно равномерно распределяется в объеме аглоших- ты, а вся шихта увлажняется до необходимого уровня при значительном сокращении расхода технической воды. На Орско-Халиловском металлургическом комбинате была разработа- на и опробована технология получения во вращающейся печи окускован- ного продукта из смеси доменного и мартеновского шламов. Длина бара- бана 18 м, угол наклона 2 (диаметр не приводится). Шлам влажностью 30-70 % подавали в печь с помощью специальной форсунки, процесс спе- кания регулировали изменением скорости вращения печи, интенсивности- подачи шлама и тепловой нагрузки. Способ переработки пылей и шламов следует выбирать для каждого металлургического завода в соответствии с характеристиками образую- щихся отходов. В таблице 1 показаны особенности и разновидности этих способов. С точки зрения переработки пыли и шламов заслуживают особого внимания способы, в которых извлекают цинк, свинец, соединения ще- лочных металлов (классификация исходного материала в аппаратах типа гидроциклонов, получение хлорированных и металлизованных окатышей). Эти способы широко применяются в Японии, где в конце 60-х - начале 70-х годов большое внимание было обращено на производство металлизо- ванных окатышей с использованием в качестве востановителя угля. Как уже указывалось, общим для этих процессов является использование для востановительного обжига окатышей вращающейся (трубчатой) печи. От- личаются они в основном технологией подготовки исходных материалов. В последние годы на таких установках вместе с вращающейся печью ра- ботает устройство типа аглоленты, на которой осуществляются сушка и предварительный нагрев окатышей теплом дыма, уходящего из трубчатой печи решетка - трубчатая печь. Строительство таких установок довольно дорого, поэтому японской фирмой "Раса" был разработан альтернативный способ переработки пылей и шламов с большим содержанием цинка и других примесей - процесс Ра- са-НГП. Исследования фирмы "Син ниппон" показали, что цинк в домен- ных шламах сосредоточиваетсяв основном в наиболее тонкой фракции (около 20 мкм), железо сравнительно равномерно распределено во всех фракциях, а углерод - в наиболее крупных. На этой основе была разра- ботана технология отделения наиболее тонкой фракции (содержащей сое- динения цинка ) с помощью гидроциклона. Сгущенный шлам направляется в вакуум-фильтры, затем в тарельчатый окомкователь для получения ми- ниокатышей (1-5 мм), которые далее поступают на агломашину. Слив гидроциклонов с содержанием твердого 2% подают в отстойники, откуда через 3 ч шлам с концентрациейтвердых частиц 9% подается в фильтр-пресс, а осветленная вода возвращается в первичный отстойник. При содержании цинка на входе в гидроциклон 3-5 % в шламе, подавае- мом на окомкование (а в дальнейшем на агломерацию), содержится цинка всего 1 %, в то время как в сливе гидроциклонов количество его дос- тигает 8-15 %. Поскольку в сгущенном продукте, а следовательно, и в миниокатышах содержится довольно много углерода, удельный расход кокса при агломерации удается снизить до 2 кг/т чугуна, а количество цинка, поступающего в доменную печь с агломератом, состовляет 0.2 кг/т чугуна. В процессе Раса-НГП используется специальный агрегат, с помощью которого с твердых частиц снимается (обдирается) поверхостный слой, содержащий соединения цинка. Капитальные и эксплуатационные затраты на строительство установки, работающей по этому процессу, в 10-15 раз ниже затрат в случае использования, например, способа СЛ-РН. Проектная производительность одной установки составляет 120 тыс. т в год (по исходному сырью). ОБЕСЦИНКОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ В пылях доменного (в меньшей степени конвертерного и электрос- талеплавильного) производства содержится довольно значительное коли- чество цинка, свинца и солей щелочных металлов, вредно влияющих на процесс получения чугуна. Особенно нежелателен цинк, вызывающий об- разование настылей в доменной печи, разрушение ее футеровки, ухудша- ющий качество агломерата, изготовленного из сырья с большим содержа- нием цинка. При утилизации таких пылей присадкой их в агломерацион- ную шихту происходит накоплениецинка в получаемом агломерате. По су- ществующим нормам содержание цинка в сырье, поступающем в доменную печь, не должно превышать 1.0 %, в то время как в пылях доменных га- зоочисток его содержание может доходить до 15.3 % на Кузнецком ме- таллургическом комбинате ( по данным 1986 г.), 3.8 % на Череповец- ком, 1.94 % на Нижнетагильском, 1.5-2.77 % на Западно-Сибирском ме- таллургическом комбинате (на заводах Украины не превышает 0.5 %). Это свидетельствует о необходимости обесцинкования пылей (шламов), имеющих повышенное содержание цинка. Разработаны два типа процессов извлечения цинка из исходного материала (окисленные цинковые руды, цинковые шлаки и кеки, пыли, шламы) - пиро- и гидрометаллургический. Первый применяется в основ- ном в черной металлургии, второй - в цветной. Основой пирометаллур- гического процесса извлеченияцинка (и свинца) является восстанови- тельный обжиг сырья чаще всего во вращающихся (трубчатых) печах, восстановитель кокс,а в последние годы энергетический уголь. Можно утверждать, что все процессы получения металлизованных окатышей так или иначе связаны с отгонкой цинка из исходной шихты и последующим улавливанием его в виде оксида либо металлического цинка. Взаимо- действие углерода с оксидом цинка протекает по реакциям ZnO + C = Zn(пар) + CO; ZnO + C = 2 Zn(пар) + CO2. Первая реакция пртекает при температуре 950 С, вторая - при 1070 С и выше, причем возгонка цинка наиболее интенсивно идет при 980-1000 С. Установлена линейная зависимость между количеством полу- чаемого цинка и степенью металлизации шихты. Вчастности, в конце трубчатой печи степень возгонки цинка возрастает до 96-98 %, свинца- - до 99 %, а степень металлизации - до 94 %. При температуре выше 1100 С существенноускоряется процесс возгонки всех цветных металлов, содержащихся в сырье. В возгонках восстановительного обжига пылей доменных газоочисток может находится значительное количество редко- земельных элементов (например, теллура и индия до 0.15 кг/т пыли). Предварительная подготовка пыли (кека) обычно заключается в их гра- нуляции с получением окатышей диаметром 5-15 мм. В последние годы разрабатываются новые способы извлечения цинка и других цветных металлов из дисперсных отходов металлургического производства. В частности, был предложен процесс их обесцинкования путем электроплавки окатышей, полученных из пыли, в дуговой электро- печи. Принципиально этот метод заключается в следующем. При получе- нии окатышей в них "накатывался" углеродосодержащий материал (напри- мер, молотый кокс) с тем, чтобы при плавке их в дуговой печи образо- вывалась восстановительная атмосфера. Оксиды кремния, кальция, мар- ганца, имеющиеся в окатышах, представляют собой по существу пустую породу; при плавке они образуют шлаковый расплав, который периоди- чески выпускается из печи. Цветные металлы возгоняются и образу- ющийся пылегазовый поток направляется в газоочистные сооружения че- рез окислительную камеру. Цветные металлы превращаются в оксиды, ко- торые затем и улавливаются. Уловленная пыль содержит до 50 % цинка. Кроме того, газовым потоком выносятся и такие металлы, как индий, таллий, кадмий. Возможно проведение процесса обесцинкования с использованием плазмы. В способе "Плазмадаст" (Швеция) восстановительным агрегатом является шахтная печь, в которую загружаются исходный материал (пыль) и коксовая мелочь. В нижней части ее располагаются плазматро- ны. В восстановительной атмосфере печи оксид цинка восстанавливает- ся до чистого цинка, который, находясь в парообразном состоянии, вместе с отходящими газами поступает в конденсатор, где конденсиру- ется до жидкого металла. ОСОБЕННОСТИ ДОМЕННОГО ПРОЦЕССА И СОСТАВ ВЫБРОСОВ Основным продуктом доменной плавки является чугун, а побочными - шлак и доменный (колошниковый) газ. В среднем при сгорании 1 т су- хого кокса образуется 3400 м куб. доменного газа со средней теплотой сгорания 3.96 МДж/м куб. Пыль и газообразные выбросы из доменных пе- чей образуются в результате сложных физических и химических процес- сов. Считают, что с доменным газом из печи выносятся пыль, внесенная с шихтой (образовавшияся при дроблении шихтовых материалов, в основ- ном кокса), и пыль, появившаяся при трении столба шихты в самой до- менной печи. Масса пыли, вносимой доменными газами, составляет 20-100 кг/т чугуна. Средняя запыленность доменных газов равна 9-55 г/м куб., а при неполадках или мелкой шихте может достигать 200 г/м куб. Количество образующегося доменного газа составляет 3880 м куб./т влажного кокса, или 4000 м куб./т сухого кокса, или 2000-2500 м куб. на 1 т чугуна. Удельные технологические выбросы с колошниковыми газами при выплавке передельного чугуна составляют, кг на 1 т чугуна: пыли-100; СО-640; О2 - 0.08-0.45. Примерный состав колошникового газа: Компоненты СО2 СО СН4 Н2 О2+N2 Объемная доля в, % при работе без повышения давления и комбинированного дутья 11.2 31.2 0.21 2.99 55.1 при работе с повышением давления и комбинированным дутьем 11.3 29.0 0.20 4.30 55.2 Температура доменного газа на выходе из печи составляет обычно 300-350 градусов цельсия. Пылегазовыделения из печи обусловлены тем, что при подаче шихты на большой конус загрузочного устройства печи давление по обе сторо- ны конуса наобходимо выровнять, для чего неочищенный газ из межко- нусного пространства выводят в атмосферу. Запыленность газа во время выхлопа составляет 250-700 г/м куб. Удельный выброс пыли достигает 4 кг на 1 т чугуна при основном режи- ме работы печи. кроме того, пылевыделение происходит при каждом ссы- пании скипа в приемную воронку. Для печей вместимостью 930-2700 м куб. выбросы пыли и оксида углерода (2) составляют соответственно 0.17-0.60 и 5-19 т/сут. Химический состав пыли изменяется в широких пределах. Например, при выплавке передельного чугуна и работе с повышенным давлением на колошнике печи пыль содержит, %: SiO2- 14.6; MgO- 4.35; Al2O3- 4.35; CaO- 11.85; S- 0.74; MnO- 3.75, остальное - оксиды железа. Дисперсный состав пыли также зависит от многих факторов и может колебаться в широких пределах: Размер частицы, мкм 200 200-100 100-60 60-20 20-10 10-1 Массовая доля, % 34.5 12.3 19.0 25 7.5 1.7 Радикальным решением, почти полностью исключающим выбросы пыли из межконусного пространства, является подача в межконусное прост- ранство в момент открытия большого конуса газа под давлением, нес- колько превышающим давление в печи. При этих условиях запыленный газ из печи вообще не поступает в межконусное пространство, и выхлоп га- за при выравнивании давления в засыпном устройстве остается чистым. Недостатком этого способа предотвращения выбросов пыли и СО из меж- конусного пространства печи являются дополнительные энергозатрары, связанные со сжиганием газа, подаваемого в засыпное устройство печи. Кроме колошникового устройства доменной печи, источником заг- рязнения атмосферы доменного цеха являются рудный и литеный дворы. На рудном дворе пыль выделяется при разгрузке вагонов, перег- рузке руды, подаче руды на бункерную эстакаду и т. п. Удельное выде- ление пыли на рудном дворе ориентировочно принимают равным 50 кг на 1 т чугуна, а на бункерной эстакаде - 20 кг на 1 т чугуна. Концент- рация пыли на рудном дворе и бункерной эстакаде колеблется от 17 до 1000 мг/м куб. В доменных цехах существует две системы подачи сырых материалов на колошник доменной печи: скиповая, применявшаяся в старых печах, и ковейерная, применяемая в новых печах, значительно снижающая пылевы- деление. Наибольшее количество пыли выделяется в подбункерном помещении, где происходит выгрузка сырых материалов в вагон-весы. Концентрация пыли в воздухе подбункерных помещений достигает 500 мг/м куб., в связи с чем на многих заводах кабину машиниста вагон-весов приходит- ся герметизировать. В подбункерных помещениях, оборудованных конве- йерами, аспирационной системой отсасывается около 2.5 кг пыли на каждую тонну чугуна. После очистки в атмосферу выбрасывается в сред- нем около 90 г пыли на 1 т чугуна. На литейном дворе пыль и газы выделяются в основном от леток чугуна и шлака, желобов участков слива и ковшей. Удельные выходы вредных веществ на 1 т чугуна составляют: 400-700 г пыли, 0.7-1.15 кг СО, 120-170 г SO2. Максимальное количество пыли и газов выбрасы- вается во время выпуска чугуна и шлака. Пыль игазы удаляются частич- но через фонари литейного двора (около 160 г пыли на 1 т чугуна), частично с помощью аспирационных систем с очисткой пыли перед выбро- сом в атмосферу преимущественно в групповых циклонах. Средняя концентрация пыли в период выпуска составляет 150-1500 мг/м куб.; максимальная концентрация наблюдается над главным желобом и ковшом для чугуна. Средняя концентрацияя СО составляет, мг/м куб.: у чугунной лет- ки - 22 .1250; у шлаковой летки - 11 .680; на уровне фурм - 15 .884; у кольцевого воздухопровода - 11 .5000. Содержание СО на рабочих местах в период выпуска чугуна состав- ляет 125-250 мг/м куб. Наибольшая концентрация наблюдается в момент выпуска чугуна и шлака у леток и поворотных желобов. При выпуске горячего шлака из домны сера реагирует с кислородом воздуха с образованием SO2. Этот газ выделяется от шлаковых леток, желобов и шлаководов; средняя концентрация SО2 на этих участках в период выпуска шлака достигает 30мг/м куб. Валовые выбросы пыли, оксида углерода (2) и оксида серы (4) на литейных дворах типовых доменных печей различного объема приведены в таблице 2. Выпущенные из печи продукты плавки направляются на дальней шую переработку: чугун - на разливку в чушки на разливочной машине, шлак - на грануляцию, доменный газ - на очистку. При разливке чугуна в помещении разливочных машин выделяется пыль и СО. Аспирация и очистка обычно не предусмотрены. Через аэра- ционные фонари выделяется в среднем 40 г пыли и 60 г СО на 1 т раз- литого чугуна. В последнее время все газовые выбросы литейного двора крупных печей стремятся объединять и направлять их на очистку в электрофиль- тры. Общее количество отсасываемого газа у крупных печей достигает 1 млн м куб./ч. Чтобы уменьшить его, все системы отсоса газа от источ- ников пылегазовыделенийснабжают дроссельными клапанами, позволяющими по мере надобности дистационно включать необходимое в данный момент укрытие (зонт). ОЧИСТКА ДОМЕННОГО ГАЗА Доменный газ, содержащий до 35 % горючих компонентов и 50-60 г/м куб. пыли при работе печи с повышенным давлением на колошнике (и 15-20 г/м куб. - с нормальным давлением), должен быть очищен от пыли перед его отправкой потребителям - на коксовые батареи, на горелки доменных воздухонагревателей и др. - до достижения концентрации пыли не выше 10 мг/м куб. Для очистки газа до столь низких концентраций пыли на металлургических заводах применяют многоступенчатые комбини- рованные схемы (рис. 1) Как правило, первоначально очистку доменного газа проводят в сухих пылеуловителях диаметром 5-8 м, в которых осаждаются частички пыли размером 50 мкм и более. В этих аппаратах улавливается 70-90 % пыли, содержащейся в доменном газе, благодаря воздействию сил грави- тации и инерционных сил, возникающих при повороте газового потока на 180 градусов. Пыль из пылеуловителя удаляется при помощи винтового конвейера, смачиваемого водой. Остаточное содержание пыли в доменном газе после грубой очистки не превышает 3-10 г/м куб. Для второй ступени очистки газа используют системы мокрой очистки. Обычно доменный газ из системы грубой сухой очистки посту- пает на полутонкую очистку газа, в которой выделяются частички раз- мером 20 мкм и более и газ очищается до остаточного содержания пыли на выходе 0.6-1.6 г/м куб. Полутонкую очистку осуществляют в аппара- тах мокрого типа - форсуночных полых скрубберах и трубах Вентури. Газы в доменных скрубберах имеют скорость 1-2 м/с при удельном рас- ходе воды, состовляющем 3-6 кг/м куб. газа. Проходящий через скруб- бер доменный газ охлаждается с 250-300 до 40-50 градусов цельсия и полностью насыщается влагой. Степень очистки газа от пыли в скруббе- ре не превышает 60-70 %. После скруббера газ в большинстве случаев поступает в две- че- тыре низконапорные трубы Вентури, скорость газов в горловине которых равна 50-80 м/с при удельном расходе воды 0.2 кг/м куб. Здесь завер- шается полутонкая очистка газа. Тонкую очистку доменного газа, содержащего до 10 мг/м куб. пы- ли,осуществляют в аппаратах 1 класса. В связи с широким внедрением на заводах черной металлургии газорасширительных станций, использую- щих потенциальную энергию давления доменного газа для выработки электроэнергии в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ), для тонкой очистки газа обычно применяют аппараты, работаю- щие с малой потерей давления, например мокрый электрофильтр. Таким образом, в зависимости от наличия или отсутствия ГУБТ, на отечественных заводах обычно применяют две схемы очистки доменного газа (рис 2): 1) доменная печь - сухой пылеуловитель - форсуночный полый скруббер - труба Вентури - каплеуловитель - дроссельная группа - каплеуловитель - чистый газ потребителю; 2) доменная печь - сухой пылеуловитель - форсуночный полый скруббер - труба Вентури - каплеуловитель - мокрый электрофильтр - чистый газ на получение электроэнергии в ГУБТ. Выбор системы очистки доменного газа зависит от требуемой сте- пени его чистоты и экономических показателей пылеочистки. При приме- нении трубы Вентури расходуется около 600-800кг воды и 10.8-14.4 МДж электроэнергии на 1000 м куб. газа. За трубой Вентури устанавливают каплеуловитель-сепаратор, кото- рым может быть мокрый циклон, скруббер или канальный сепаратор. В электрофильтрах для промывки и охлаждения электродов расходу- ется 0.5-1.5 кг воды и 3.6-4.3 МДж электроэнергии на 1000 м куб. га- за. Затраты на устройства для очистки от пыли и газов всех основных источников загрязнения атмосферы доменного цеха, т.е. газов, отводи- мых при загрузке кокса в бункеры6 транспортировании и сортировке ру- ды и кокса перед загрузкой в печь, отводе доменного газа и воды из очистных сооружений и отстойников, составляет примерно 15-20 % суммы всех капиталовложений цеха, включая и все соответствующие вспомога- тельные службы. Объем капиталовложений зависит от мощности предприятия и его технической оснащенности. Некоторые устройства используют одновре- менно для нескольких пылегазоочистных агрегатов (газоходы, отстойни- ки устройства для переработки шлама, вспомогательные агрегаты), бла- годаря чему объем капиталовложений снижается. Эксплуатационные затраты на очистные сооружения доменного цеха зависят в основном от стоимости электроэнергии, водоснабжения и обс- луживания. Таблица 1 СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПЫЛЕЙ И ШЛАМОВ ДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї Способы і Схема технологического і Особенности и преимущества і і процесса і і ДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ Классифика-і Отделение частиц, содер- іПродукт после удаления 60-80% і ция в ги- і жащих свинец и цинк, - іцинка применяется как компо- і дроциклоне іизготовление миниокатышей-інент аглошихты. В процессе і і спекание на агломашине іагломерации используется і і іуглерод, содержащийся в пыли і ДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ Получение і і і окатышей: і і і і і і а) миниока-іОбезвоживание- смешивание-іИспользование миниокатышей і тышей іокомкование- спекание на іпредотвращает снижение газо- і іагломашине іпроницаемости шихты при про- і і іизводстве агломерата і і і і б) хлориро-іОкислительный обжиг исход-іВозможность использования пы- і ванных іного материала-смешивание-іли разного происхождения. Вы- і неофлюсо-іокомкование- обжиг ісокая степень очистки от цин- і ванных і іка и других примесей і і і і в) металли-іОбезвоживание- смешивание-іВысокая степень очистки от і зованных іокомкование- востанови- іцинка, свинца, соединений ще- і ітельный обжиг-доменная(илиілочных металлов. Снижение і іэлектросталеплавильная) ірасхода кокса в доменной печи. і іпечь іСоздание бескоксовой метал- і і ілургии і і і і г) безобжи-іОбезвоживание- смешивание іНизкие капитальныезатраты і говых ісо связующим- окомкование-іиз-за отсутствия обжигового і ісушка- доменная печь или іоборудования і іконвертер і і ДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ Таблица 2 ВАЛОВЫЕ ВЫДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ НА ЛИТЕЙНОМ ДВОРЕ ДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї і і Количество примесей і Объем і Производи- і кг/т чугуна і печи,м куб. і тельность пе- ГДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДґ і чи, т/сут і пыли і СО і SO2 і ДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДЕДДДДДДДДДДДДґ 1033 і 1720 і 0.7 і 1.1 і 0.165 і 1513 і 2520 і 0.6 і 0.95 і 0.15 і 2000 і 4350 і 0.5 і 0.85 і 0.13 і 2700 і 5500 і 0.4 і 0.70 і 0.115 і 5000 і 11500 і 0.4 і 0.70 і 0.11 і ДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДЩ