Для этого применимы системы сухого и мокрого пылеулавливания. Основная проблема при улавливании металлургической пыли – повышенное содержание цинка и свинца, которые нарушают процессы пылеулавливания и собственно выплавки.
Отходы металлургических производств можно условно подразделить на 2 группы:
5. Отходы черной металлургии.
6. Отходы цветной металлургии.
Отходы в черной металлургии образуются уже на стадии добычи руды. При этом около 70 % [индустри] вскрытых пород и отходов обогащения можно использовать для производства строительных материалов.
Агломерационные производства также дают большой процент отходов. Так очистка агломерационных газов от пыли, которая содержит железосодержащий компонент осуществляется сухим или мокрым способом. Очистка газа с использованием электрофильтров и способ сухой транспортировки сорбируемой пыли позволяет устранить почти полностью сброс сточных вод.
Важным шагом использования шламов, содержащих железо и улавливания всеми способами пыли является присадка этих шламов к агломерационной шихте. Кроме того, необходимо, чтобы все шлаки и пыль, улавливаемые всевозможными способами полностью утилизировались по прямому назначению. Из мировой практики известно, что в ряде стран Европы пыль из рукавных фильтров ферроплавленных печей используется для выплавки углеродистого ферромарганца. Применяется также пыль магнетизирующего обжига железоборитовой руды на одном из производств Европы. Пыль аморфного кремнезема, который получается как отход ферросилиция, можно применять при получении ряда пластических масс в качестве наполнителя.
В черной металлургии применяется большое количество огнеупорных материалов, которые сравнительно быстро изнашиваются. Поэтому для того, чтобы использовать их повторно, предложена технология применения этих изношенных состарившихся огнеупорных материалов в производстве огнеупорного бетона в строительной отрасли производства. Для этого огнеупорные состарившиеся материалы дробятся, а затем смешиваются с высокими марками цемента, и замешивается обычный цементный раствор в 2-х лопастном смесителе Вернера-Пфлейдерера. Раздробленные огнеупорные материалы служат наполнителем в таком строительном растворе. Из полученного раствора формуется огнеупорный бетон или отдельные огнеупорные изделия.
В металлургическом производстве 80% от общего количества ТПО составляют шлаки. Шлаки определяют практически сущность организации безотходного металлургического производств. Доменный шлак широко применяется для массового производства широкого ассортимента строительных деталей (блоков, плит и т.п.). Главными товарными изделиями для реализации из ТПО металлургии являются следующие (в процентах)[нидустри]:
1. Различные виды гранулированного шлака - 54,
2. Щебень - 35,
3. Шлаковая пемза - 3,6,
4. Обратный продукт для металлургии - 4.
В значительной степени используются и перерабатываются доменные шлаки. Все нормальные серьезные металлургические производства имеют участки по переработке доменных шлаков. Особенно важным товарным продуктом, получаемым на основе доменных шлаков, есть гранулированный шлак. У нас в 90-х годах около 30% цемента производилось на основе шлаков. При условии введения в шихту до 30% шлака энергетические затраты на производство особых видов шлакоцемента снижается на 20%.
Широко применяется шлак для получения такого продукта, как шлаковая пемза. Шлаковая пемза используется как пенистый наполнитель ряда конструкционных бетонов. При этом старение таких бетонов в отличие от наполнителей на основе синтетических полимерных материалов не сопровождается выделением каких-либо продуктов синтетической химии. Тяжелые фракции шлаковой пемзы применяются для получения минеральной ваты. Шлаковый щебень, получаемый медленным охлаждением шлака, способствует образованию кристаллической структуры. Щебень получается из жидких шлаков, из остывших шлаков и из отвалов. Широкое применение шлакового щебня позволяет избежать строительства новых карьеров. В металлургических производствах работают установки по производству минеральной ваты из огненно-жидких шлаков. Использование жидких шлаков позволяет не только экономить сырье, но и снизить энергетические затраты. Трудоемкость производства минеральной ваты на основе жидких доменных шлаков ниже, чем изделий из щебня. За последние десятки лет возросла переработка шлаков сталеплавильного производства.
Конвертерные шлаки, содержащие 40-50% CaO; 25% Fe2O3; 8% MnO2; ~ 8% Fe используются для выплавки чугуна в аглошихте. Это восстанавливает имеющееся в шлаках содержание марганца, а дополнительное металлическое железо позволяет уменьшить потребность во флюсе. В 90-е годы возросла переработка ферросплавных шлаков. Они перерабатываются на оборотный продукт для металлургии, для производства щебня, гранулированного шлака для стройиндустрии. При переработке шлаков из них извлекаются металлические включения различными способами в том числе магнитными сепараторами.
Ферросплавные шлаки, содержащие значительный процент ценнейших элементов и большой процент железа целесообразно использовать в самой металлургии. Использование при выплавке чугуна, содержащего существенный процент углерода, шлаков ферросилиция, смеси силикатов – 40 – 60 %; корольков – 30 – 45 %; и карбида кремния от 3 до 16 % позволяет существенно увеличить производительность доменной печи и снизить расход кокса, при одновременном уменьшении расхода кварцита.
Шлаки от производства марганцовых сплавов применяются при их производстве и при плавке чугуна. Это позволяет значительно экономить марганец в металлургическом производстве.
Примером безотходного производства в черной металлургии является бездоменный способ получения железа на Оскольском электрометаллургическом комбинате на основе высокосортных железных руд КМА. Применение бездоменной (бескоксовой) технологии получения стали обеспечивало в течение ряда лет отечественные предприятия высококачественной металлургической продукцией. Одновременно такая технология является более прогрессивной, так как наносит меньше вреда окружающей природной среде.
В приложении на основе работы [33] существует схема дезотходной технологии в металлургии.
6. 1. 1. Выделение металла из иловых отвалов
Пермским Университетом, и ОГГУ (г. Оренбург) рыла разработана структура технологической линии безотвальной переработки илов металлургической промышленности, сбрасываемых после очистных сооружений на открытые площадки. Структурно линия выполняется в виде двух замкнутых блоков: кислотного и щелочного. Основой кислотного блока является реактор оригинальной конструкции, в котором в слабокислом растворе происходит вымывание металла. Металлосодержащий раствор отделяется и обрабатывается в высокочастотном электролизере, где выделяются металлы в виде конгломерата, пригодного для дальнейшего использования. Регенерированный раствор поступает для повторного использования. Нерастворимый очищенный от металлов шлам после кислотного реактора увлажняется и поступает в щелочной реактор, где после высокотемпературной окислительно-щелочной деструкции получившийся остаток можно перерабатывать в экологически чистое сельскохозяйственное удобрение.
Режим работы технологической линии непрерывный, оптимальная производительность 100 тыс. м3 в год, что реализуется на реакторах объемом 10 м3 каждый. При таком производстве не образуются вредные отходы, используются неограниченные запасы бесплатного сырья. Ценные вторичные ресурсы обуславливают высокий уровень прибыли и быструю окупаемость предзатрат.
6. 1. 2. Переработка дисперсных твердых отходов
Большинство стадий технологических процессов металлургии черных металлов сопровождается образованием твердых дисперсных отходов, представляющие собой, в основном, остатки рудного и нерудного минерального сырья и продуктов его переработки. По химическому составу они подразделяются на металлические и неметаллические (в основном представленные кремнезем, глинозем, кальцит, доломит, с содержанием железа не более 10 – 15 % массы [33]). Данные отходы относятся к наименее утилизируемой группе твердых отходов и зачастую складируются в отвалах и шламохранилищах.
Локализация твердых дисперсных отходов, особенно металлосодержащих, на объектах складирования вызывает комплексное загрязнение природной среды по всем ее компонентам вследствие рассеивания высокодисперсных частиц ветрами, миграции соединений тяжелых металлов в почвенном слое и грунтовых водах.
В то же время данные отходы относятся к вторичным материальным ресурсам и по своему химическому составу могут быть использованы как в самом металлургическом производстве, так и в других отраслях хозяйства.
В результате анализа системы управления дисперсными отходами на базовом металлургическом комбинате ОАО «Северсталь» было выяснено, что основные накопления металлосодержащих шламов наблюдаются в системе газоочисток конвертерного, доменного, производств и теплосилового хозяйства, травильных отделений прокатного производства, флотационного обогащения углей коксохимического производства и гидрошлакоудаления [33].
Типовая схема потоков твердых дисперсных отходов замкнутого производства в общем виде представлена на рис. 3.
Практический интерес имеют шлам систем газоочисток, шлам железного купороса травильных отделений прокатного производства, шлам разливочных машин доменного производства, отходы флотационного обогащения у, предложенным ОАО «Северсталь» (г. Череповец), предусматривает использование всех компонентов и не сопровождается образованием вторичных ресурсов [33].