Все, что нужно знать о переработке шлаков

Все, что нужно знать о переработке шлаков

Все, что нужно знать о переработке шлаков
0
15
04.05.2020

Введение

В проблеме рациональной утилизации промышленных отходов в единый узел
сплелись вопросы охраны окружающей среды и ресурсосбережения.

Годовой экономический ущерб от
загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления
оценивается на уровне 10% валового внутреннего продукта. Решение
проблемы ресурсосбережения в строительстве возможно при комплексном
использовании технических, организационных, экономических факторов и
ускорении научно-технического прогресса. 

Важнейший резерв
ресурсосбережения в строительстве – это широкое
использование
вторичных материальных ресурсов, которыми являются отходы производства
и потребления. Объем промышленных отходов увеличивается более высокими
темпами, чем общественное производство, и имеет тенденцию к
опережающему росту. Только на удаление их и складирование расходуется в
среднем 8-10% стоимости основной производимой продукции.

Использование промышленных
отходов обеспечивает производство богатым источником дешевого и часто
уже подготовленного сырья; приводит к экономии капитальных вложений,
предназначенных для строительства предприятий, добывающих и
перерабатывающих сырье, и повышению уровня их рентабельности;
высвобождению зна чительных площадей земельных угодий и снижению
степени загрязнение окружающей среды. Повышение уровня использования
промышленных отходов является важнейшей задачей государственного
значения.

Утилизация шлаков

Современная ценность шлаковых пород достаточно высока, чтобы их попросту выбрасывать. Спросом пользуются даже отвальные доменные шлаки – образующиеся при сливе отходов в отвал и его последующей разработке. Такая разновидность вторичных материалов представляет собой кусковые породы с максимальными размерами до 120 мм. Утилизация отвального шлака достаточно условна. Куски необходимо выдержать определенное время на открытом воздухе, позволив природе совершить естественный отбор. Это позволит отсортировать пригодный для переработки материал от распадающихся шлаков или сернистых соединений.

Установка для переработки металургического шлака. На выходе щебень и металл. 1. Вибропитатель на опорной раме; 2. Агрегат сортировки; 3. Галтовочный барабан; 4. Агрегат крупного дробления; 5. Агрегат среднего дробления; 6. Агрегат сортировки; 7. Конвейера на базе (2 шт.); 8. Конвейер; 9. Конвейеры; 10. Конвейеры; 11. Конвейеры; 12. Конвейеры (3 шт.); 13. Железоотделитель на опоре (4 шт.); 14. Агрегат управления

Сфера реализации  отвального шлакового щебня – грунтовка под нижний слой бетонных покрытий, а также применение в дорожном строительстве.

Видео  – переработка и сортировка сталелитейного шлака

https://youtube.com/watch?v=L74K2WQGzWE

Область использования и стандартизация

Согласно установленному стандарту под шлак металлургический – ГОСТ 3476-34, реализован свод требований к доменному материалу, отбираемому для приготовления цемента. Альтернативное использование отходов производства черных металлов – изготовление минеральной ваты. Источником сырья в этом случае выступает  щебень из металлургического шлака доменного, технические условия отбора которого прописаны в 18866-93. Пемза шлаковая – щебень пористый из металлургического шлака используется в качестве заполнителя бетонных смесей. Требования к этому материалу выделены в отдельный ГОСТ 9760-86.

Основной областью реализации металлургических отходов остается дорожное строительство. Именно под эту сферу изготавливается щебень пористый из металлургического шлака. При этом уровень пористости материала существенно влияет на его физико-механические свойства. Снижение параметра приводит к повышению прочностных характеристик. Для этих целей ранее использовалась процедура дегазации, позволявшая снизить пористость до 30%. Современные методики ориентированы на вакуумирования и центрифугирования шлака, что позволяет достичь цифры в 2%, фактически предлагая потребителю прочный недорогой щебень из отходов металлургии.

Щебень из отходов металлургии

Впрочем, в дорожном строительстве необходим щебень различной прочности, а соответственно пористости. Распределения в данном случае носит следующий характер. Под верхний слой дорожного полотна используются асфальтобетонные смеси на базе щебня пористостью 5 – 12%. Прокладка нижней части – основания автомагистрали допускает применение менее прочных материалов. В этом случае используется асфальт из шлакового щебня, пористостью 12 – 17%.

Центральная база

Зона с высокими темпами добычи черно-металлического сырья. Ресурсы для центральной металлургической базы добываются в Курской магнитной аномалии, в карьерах Курской области, Кольского полуострова, Белгородской областях. Еще собирается металлолом в крупных городах центральной России. Обогащение руд происходит на Стойленском, Лебединском и Михайловском комбинатах. Ежегодно добывается 80 млн тонн руды, которая составляет 35% ресурсов всей российской отрасли.

Быстрое развитие базы — характерная черта из-за дешевизны готовой продукции. А низкая цена обусловлена способом добычи, ведь руда добывается только открытым методом, а при подземной раскопке стоимость бы резко возросла. В Центральной базе созданы условия для полной переработки сырья: сначала руда попадает в очистительные комбинаты (Новолипецкий, Новотульский), после попадают на заводы «Свободный Сокол» или «Электросталь». Потом транспортируются на машиностроительные комбинаты.

Названия предприятий Центральной базы:

  • ОАО ОЭМК;
  • «Лебединский»;
  • «Михайловский»;
  • «Стойленский»;
  • «Череповецкий»;
  • «Оленегорский»;
  • «Ковдорский»;
  • «Костомукшский».

Имеются и заводы по восстановлению руды и обогатительные комбинаты для повышения качества продукции.

Специализацией Центральной базы считаются добыча железных руд, коксующегося угля, производство металлического лома.

Необходимость утилизации

В России остро стоит проблема недостатка оборудования для этой отрасли. Особые трудности вызывает дальнейшая утилизация отходов промышленности. В Российской Федерации перерабатываются не больше 30% от всех остатков, а остальное просто закапываются в землю, складируется на внешних и подземных свалках, занимающих территории более 1300 кв. км только в одной стране. Такое нецелесообразное использование отходов приводит к загрязнению плодородных земель тяжелыми металлами, попадание их в реки, озера, водоемы и испарение выделяющихся газов в атмосферу. Из-за того, что токсичные вещества распространяться на большой радиус от зоны захоронения, природа на расстоянии 200 км непригодна для любой деятельности.

Интересное  Переработка лома чёрных и цветных металлов

Разновидности шлакового продукта

В металлургической промышленности выделяют два продукта, оставшихся после переработки металла – это шлаки и зола. Среди отходов данного типа выделяются два основных: это остатки чёрной и цветной металлургии.

Отходы черной металлургии

В каждой стране, где развита металлургическая промышленность, имеются свалки, на которых хранятся, негативно воздействующие на окружающую среду остатки производства. Среди них остатки черной металлургии, к которым относятся:

  1. Шлаки – это остатки сырья, которые остались после переработки на производстве. Среди отходов есть такие, которые представляют ценность: титан, ванадий. Эти средства используют для изготовления строительных материалов.
  2. Керамическая труба, лом – такие отбросы проходят очищение и далее используются для изготовления других предметов.
  3. Окалины – это оксидовая смесь, которая образуется путём окисления. Окалины проходят переработку в цехах металлургических заводов, поскольку в них высокий процент железа.
  4. Шлам – это вид отхода, который образуется посредством деятельности на горнодобывающем участке. Получает шлам, когда происходит процесс промывания руды. Внешне они похожи на порошок, ил, стружку металла. Шламы  перерабатывают в удобрения, которые применяются в сельском и лесном хозяйствах.

Если отбросы черной металлургии проходят вторичную переработку, то их токсическое воздействие на окружающую среду снижается.

Отходы цветной металлургии

Остатки цветной металлургии являются наиболее опасными для всего живого. Частички металлов имеют свойство скапливаться в организме человека и в последствии приводят к различным заболеваниям, мутациям и изменениям в ДНК. Не исключается и летальный исход.

Существует три типа опасности, которую представляют цветные металлы:

  1. Первый тип – это металлы, которые представляют наибольшую опасность. Малейшая доза, которая попала в организм человека, в 99,9% случаев приводит к гибели. К таким металлам относят мышьяк, ртуть, цинк.
  2. Второй тип – это цветная металлургия, которая опасна на среднем уровне. Токсические элементы нарушают нервную, мышечную, кровеносную или пищеварительную систему. Следует избегать контакта с никелем, кобальтом, хромом.
  3. Третий тип – это низкий уровень опасности. Если небольшое количество элементов попадает в организм, угрозы для жизни нет. А увеличение может привести к отравлению. Один из таких металлов – это марганец.

Шлаковые отбросы при выплавке чугуна и стали

Остатки, которые встречаются после выплавки чугуна, подразделяются на несколько разновидностей:

  • доменные – мусор, образующийся после работы с чугуном, который бывает литейный, специальный и предельный;
  • сталеплавильные – к этой категории относится мусор, появившийся после выплавки стали.

Шлаки первой разновидности образуются вместе с чугуном, когда происходит плавка шихты. Она состоит из таких компонентов, как топливо, флюс и руда. К флюсу обычно относят известняк.

Шлак, который является не таким плотным, как металл, во время обработки всплывает над ним. Посредством такого процесса происходит отделение мусора от чугуна. Остатки, являющиеся продуктом переработки, из специального устройства выходят через специальное отверстие, а металл – через нижнее. Пройдя вторичную обработку, остаток оседает, а после того, как сливается чугун, вновь отправляется на переработку. Конечная цель вторичной переработки сырья – выделения металлических частичек из вторичного сырья.

Стойкие и распадающиеся материалы

Ещё один процесс, который происходит на металлургическом производстве, это остывание остатков. После того, как порода остынет, происходит образование камневидных, гранулированных и стекловидных пород.

Устойчивость тоже является фактором, который характеризирует шлак. Противоположностью                                 нераспадающихся пород являются:

  1. Силикатные, которые после утилизации распадается и превращаются в порошок, похожий на муку.
  2. Известковые – они самопроизвольно распадаются на отдельные кусочки твёрдого материала.
  3. Железистые. После переработки и воздействия на них влаги происходит растрескивание продукта.
  4. Марганцевые, процесс распада которых происходит после контактирования с влажной средой.

Вторичные продукты, которые получаются после переработки устойчивых металлов, используют для изготовления щебня.

ГЛАВА 8 УТИЛИЗАЦИЯ ШЛАКОВ, ЗОЛЫ, ОГНЕУПОРОВ И ГОРЕЛОЙ ЗЕМЛИ

Среди различных видов промышленных
отходов одно из первых мест по объему занимают шлаки и зола, образующиеся при
выплавке металла (металлургические шлаки) и при сжигании твердого топлива
(топливные шлаки). Выход металлургических шлаков велик и составляет от 0,4 до
0,65 т на 1 т чугуна. На предприятиях черной металлургии России ежегодно
образуется около 79 млн. т шлаков, а общее количество металлургических
шлаков, накопленных в отвалах, достигает 500 млн. т. Поскольку площади,
отводимые для захоронения отходов, ограничены, а их освоение и рекультивация
земель требуют значительных затрат, утилизация такого количества отходом
представляет важную и очень перспективную с точки зрения экономики задачу.

Что же такое шлак? Шлак — это отвердевшее камневидное или
стекловидное вещество, образующееся при выплавке металлов или сгорании
твердого топлива. Роль шлака в металлургическом процессе велика: он защищает
металл от вредного воздействия газовой среды печи, поглощает всплывающие
примеси и участвует в различных физико-химических процессах, происходящих при
выплавке металлов. Металлургические шлаки состоят из продуктов химических
реакций между вводимыми в печь флюсами, металлической рудой и примесями,
содержащимися в топливе. В зависимости от состава веществ, участвующих в
металлургическом процессе, шлак может быть кислым, щелочным (основным) и
нейтральным.

От основности зависят текучесть и температура плавления
шлаков, которые являются важными технологическими характеристиками при их
переработке из расплавов.

Другими важными характеристиками шлаков являются
плотность, химический состав и прочность.

Химический состав металлургических шлаков зависит от марки
иыплавляемой стали, состава используемой руды и флюсов и т. д. Они содержат
35—47 % оксида кремния, 9—16 % оксида алюминия, 10—50 % оксида кальция, 2—14
% оксида магния, до 3 % оксида марганца и до 0,7 % оксида железа. Шлаки
цветной металлургии иомимо этих веществ содержат оксиды меди, кобальта,
никеля, цинка, свинца, кадмия и редких металлов.

В промышленности накоплен большой опыт использования шлаков.
Направления утилизации шлаков черной металлургии представлены на  8.1.

Шлаки являются ценным сырьем для изготовления легких
железобетонных конструкций, теплоизоляционных строительных материалов и для
других целей в промышленном, гражданском и дорожном строительстве. Их можно
использовать при производстве цемента и шлакопортландцемента высших марок,
удоС> рений и других материалов.

Интересное  Чем опасно для здоровья человека загрязнение и отравление почв

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ: Переработка промышленных отходов

Применение топливных зол и шлаков в
производстве рассматриваемых материалов обеспечивается совокупностью их
свойств: химическим взаимодействием с известью, дисперсностью, спекаемос-тью,
теплотворной способностью…

Шлакоустойчивость огнеупоров. Шлакоустойчивостью
огнеупорных изделий называют способность их противостоять разъедающему
действию загружаемои в печи шихты и получаемым из нее расплаву и шлаку.

Поскольку на стены шахты налипает настыль, огнеупоры,
имея такое покрытие, изнашиваются мало. Температура фурменной зоны составляет
1250 °С, поэтому ее окружают ватержакетом. Подина (лещадь, горн) и передний
горн подвержены воздействию штейна и шлака

Свойства зол и шлаков зависят от способа
сжигания и вида топлива. Оптимальную пористую структуру антрацитовых и
каменноугольных шлаков получают при кусковом сжигании, а у шлаков
бурого угля — при пылевидном.

ОГНЕУПОРНЫЕ
МАТЕРИАЛЫ. Алюмосиликатные огнеупоры.
В зависимости от содержания несгоревших углеродистых частиц золы и шлаки
ТЭС делят на 6 категорий …

Образование и использование золошлаковых отходов

Рассмотрим подробно процесс на примере теплоэлектростанций, где сырьем выступает измельченный уголь, смешиваемый с мазутом. Выбор основан тем фактом, что основной источник, формирующий золошлаковые отходы – ТЭЦ. Процесс горения сопровождается отделением микрочастиц золы, который уносятся тягой вместе с дымом. При этом, дым и пар образуются органикой, тогда как минеральные компоненты сгорающего топлива оседают в шлак и золу. Не улетевший, тяжелый зольный остаток, оседает на подтопки, сплавляясь между собой, что приводит к формирования отдельных кусков. Далее зола перемешивается со шлаком, образуя золошлаковые отходы, которые транспортируются на хранение в специальные отвалы. При этом, золошлаки сортируются отдельно от недожога – частиц несгоревшего угля.

Отходы тэц – золошлаковые отходы

Переработка золошлаковых отходов практически аналогична использованию самих шлаков. Сфера их реализации включает изготовление:

  • различных видов бетона – тяжелого, ячеистого и силикатного;
  • строительных составов;
  • цементного клинкера;
  • керамзита;
  • керамического кирпича.

Также золошлаковые отходы применяются при прокладке земляного полотна автомагистралей, изоляционного материала на полигонах ТБО.

Видео – о проблемах накопления и утилизации золошлаковых отходов:

Сибирская база

Наиболее молодая среди остальных предприятий, формирование которой еще не до конца завершилось. Но у Сибирской базы высокие перспективы развития, ведь в недрах Сибири содержатся тонны запасов сырья — 25% всех залежей полезных ископаемых от всероссийских ресурсов. Сырьевые источники сконцентрированы в Кузнецком и Ангаро-Илимском месторождениях, в Хакасской республике. Передельные производства находятся в Красноярске, Комсомольске-на-Амуре и Новосибирске.

Специализация Сибирской базы — изготовление и выплавка чугуна, проката, стальных продуктов; добыча железной руды, каменного угля, ферросплавление, передельная металлургия.

Экологические проблемы Сибирской металлургической базы выражаются в нерациональном распределении естественных территорий, использовании технологий, загрязняющих окружающую среду. База, в связи с неполной сформированностью, не обеспечена достаточными финансовыми ресурсами для утилизации вредоносных отходов и очищении газов, создающихся при переработке руды. Сибирские добывающие предприятия используют открытый способ, а это приводит к изменению природных ландшафтов, уменьшению уровня водоемов и нарушению почвенной целостности. Эти факторы делают места добычи нецелесообразными для дальнейшего использования под сельскохозяйственные предприятия.

Отходы металлургического производства легко подвергаются вторичной переработке и применяются в строительстве, энергетике. Это уменьшает их вредное влияние на экосистему и экономит ресурсы.

Повышение эффективности измельчения

На прочность твердых тел при их
разрушении оказывают влияние некоторые жидкости химически или физически
сорбированные на наружной поверхности и поверхности внутренних полостей
тела. Под влиянием физической сорбции активных веществ на поверхности
твердого тела наблюдается понижение его прочности. Это явление
называется адсорбционным эффектом или эффектом Ребиндера. Он оказывает
влияние на процесс измельчения. Механизм понижения прочности
представляется следующим. При деформации твердого тела под влиянием
внешних сил в поверхностном слое образуются микротрещины, которые могут
смыкаться (залечиваться) после снятия нагрузки. Адсорбированное
вещество, мигрируя по поверхности, протекает в трещины, достигает их
устья и оказывает расклинивающий эффект на стенки трещины или
препятствует их смыканию.

Интересное  Утилизация отработанного моторного масла

Экспериментально установлены
три вида влияния среды, в которой происходит измельчение. Все зависит
от величины снижения поверхностной энергии твердого тела. При
незначительном снижении наблюдается усиление пластических свойств
твердого тела. При снижении в несколько раз увеличивается хрупкость
тела, а при еще большем снижении может наступить
самопроизвольное диспергирование.

На проявление адсорбционного
эффекта большое влияние оказывают дефекты строения твердого тела. В
местах дефектов имеется избыток свободной энергии, там происходит
интенсивное взаимодействие молекул жидкости и твердого там. Особенности
физико-химического взаимодействии между средой и поверхностью твердого
тела существенно влияют на адсорбционный эффект. Механические условия
измельчения также влияют на величину эффекта. Как видно из изложенного,
адсорбционный эффект весьма специфичен и проявляется по-разному в
зависимости от физико-химических свойств твердого тела и жидкости и
условий измельчения. Экспериментально установлено заметное действие
поверхностно-активных веществ (ПАВ) при сухом измельчении. Небольшие
добавки воды улучшают измельчение отходов.

Добавки ПАВ при сухом
измельчении препятствуют образованию агрегатов зерен и налипанию мелких
частиц на мелющие тела, а также снижают прочность измельчаемого
материала проявлением адсорбционного эффекта. Малые добавки ПАВ (в томи
числе и воды) при сухом измельчений позволили поднять
производительность мельниц при той же крупности измельчения на 13
– 17%.

При измельчении происходит не
только уменьшение размера частиц, но также существенное изменение
физико-химических свойств тонких порошков. С уменьшением размеров
частиц возрастают затраты энергии на их пластическую деформацию.
Пластическая деформация приводит к изменению кристаллической структуры
твердого тела. Эти явления приурочены к тонкому слою, прилегающему к
поверхности, в котором при разрушении частиц возникают наибольшие
напряжения.

При сухом тонком измельчении
сухих или с небольшим содержанием влаги материалов наблюдается слипание
тонких зерен в укрупненные агрегаты. Эти агрегаты частиц настолько
плотны, что измерение их поверхности газоадсорбционным методом
показывает непроницаемость агрегатов для газа, т. е. газ не проникает в
межчастичные зазоры.

В практике сухого измельчения в
барабанных мельницах наблюдается налипание порошка на поверхности
мелющих тел. При этом снижается эффективность измельчения. Это явление
отличается от агрегирования, слоевое налипание объясняется образованием
капиллярно-коагуляционных структур, в которых частицы связаны
прослойками жидкости. При измельчении абсолютно сухих порошков и при
мокром измельчении налипания материала на мелющие тела не наблюдается [].

Технология утилизации

Технология переработки металлургических шлаков включает операции:

  1. Первичное дробление крупной фракции (&lt, 350 мм).
  2. Первичная магнитная сепарация.
  3. Вторичное дробление немагнитной фракции (&lt, 80 мм).
  4. Грохочение магнитной фракции.
  5. Доочистка магнитной фракции.
  6. Вторичная магнитная сепарация исходной продукции по группам.

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:

  1. Дробилки роторные относятся основное оборудование для переработки, позволяют получать разные фракции продукта (щебень, мука, крошка). Станок с максимальной площадью может перерабатывать до 70 тонн в час.
  2. Инерционные и вибрационные грохоты используются для фракционирования. Современные агрегаты позволяют получать нужный размер, безопасны, надежны и удобны.
  3. Магнитные сепараторы разделяют продукт при движении на конвейерной ленте.
  4. Конвейеры.

Технологическая инструкция запрещает работнику:

  1. Загораживать, захламлять подходы к агрегатам.
  2. Вставать на станок, класть на него какие-либо предметы.
  3. Разрешать эксплуатацию аппарата посторонним, оставлять оборудование без присмотра.

В ходе производственного процесса запрещено:

  1. Изменять положение деталей на аппарате (пружины, болты)..
  2. Изменять размер разгрузочной щели.
  3. Перемещать ограждения.
  4. Смазывать оборудование вручную.
  5. С помощью случайных предметов проталкивать застрявшие камни.

Область использования и стандарты

На территории нашей страны действует ГОСТ 3476-34, определяющий технические условия к шлаку из которого изготавливают цемент. Еще один способ переработки шлаков – изготовление минеральной ваты. Сырьем служит щебень из доменного шлака, требования к нему определены в ГОСТ 18866-93. Шлаковая пемза используется как заполнитель при изготовлении бетона. Требования к пемзе определены в ГОСТ 9760-86.

Большая часть шлаков металлургического производства находит применение в дорожном строительстве. Именно для этой отрасли производят пористый щебень. Следует отметить, что уровень пористости оказывает существенное влияние на физико-механические параметры. Снижение пористости повышает его прочностные параметры. Для уменьшения пористости применяют операцию под названием дегазация. Ее использование позволяет снизить этот параметр на 30%. Кроме этой операции применяют вакуумирование и обработку на центрифугах. После такой обработки потребитель получает качественный и недорогой щебень, изготовленный из отходов металлургического производства.

Комментировать
0
15
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

;) :| :x :twisted: :sad: :roll: :oops: :o :mrgreen: :idea: :evil: :cry: :cool: :arrow: :P :D :???: :?: :-) :!: 8O

Это интересно

Утилизация лакокрасочных материалов Без рубрики
0 комментариев

Каково содержание золота в радиодеталях Без рубрики
0 комментариев

Контейнерная площадка для мусора Без рубрики
0 комментариев