Железосодержащие шламы металлургических предприятий
Железосодержащие шламы металлургических предприятий
(Авторы : Решетняк В., Санковский А., Соляник Д ., Мареев И.)
Шлам (от нем. Schlamm - грязь) - отходы продукта, составляющие пылевые и мелочные его части, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо рудного материала.
Во всех металлургических переделах образуется значительное количество пыли, которые необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны окружающей среды. Железосодержащие шламы металлургических предприятий образуются в процессе агломерации железных руд - шламы от газоочистки, аспирационные шламы, шламы гидросмыва рабочих площадок; в доменном переделе - колошниковая пыль, шламы мокрой газоочистки, аспирационные шламы литейных дворов и бункеров; в сталеплавильном производстве - мартеновские и конвертерные шламы мокрой и сухой газоочистки, а также крупная и мелкая прокатная окалина. Основная масса металлургических шламов содержит от 45 до 70 % железа. Таким образом, железосодержащие шламы представляют собой новый особый вид сырья для черной металлургии.
Шламы являются вторичным техногенным сырьем. Обезвоженные шламы и уловленные пыли всех металлургических производств используются преимущественно в качестве добавок в аглошихту и являются заменой части первичного рудного сырья.
Классификация отходов производства возможна по различным признакам,среди которых основными можно считать следующие:
а) по отраслям промышленности-черная и цветная металлургия, рудо- и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т.д.;
б) по фазовому составу
твердые (пыли, шламы, шлаки),
жидкие (растворы, эмульсии, суспензии),
газообразные (оксиды углерода, азота, соединение серы и др.);
в) по производственнным циклам
при добыче сырья (вскрышные и овальные породы),
при обогащении (хвосты, шламы, сливы),
в пирометаллургии (шлаки, шламы, пыли, газы),
в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы).
На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун-сталь-прокат) твердые отходы могут быть двух видов-пыли и шлаки. Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли отходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являются железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности.
При работе основных металлургических агрегатов образуется большее 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:
)шламы агломерационных фабрик;
а)газоочисток доменных печей;
б)подбункерных помещений доменных печей;
)шламы газоочисток мартеновских печей;
)шламы газоочисток конвертеров;
)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 производства;
в)бедные (30-40%)-шлам и пыль газоочисток электросталеплавильного производства.
Основными характеристиками шламов являются химический и гранулометрический состав, однако при подготовке шламов к утилизации необходимо 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 усредненном виде.
Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая 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;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 шламов 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 объясняется относительно невысокой долей железа в них (Feобщ<50%), а также повышенным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинкования шламов.
Шламы подбункерных помещений доменных печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. 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 являются материалами средней крупности (частиц размером 0.1-0.063 мм 20-40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах 3.5-4.5 г/см . Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.
ДатаSiO2Al2O3FeметFe2O3FeOFeобщCaOMgOMnOTiO2PSK2ONa2O ZnПппЭлектрофильтр07.04.20081,840,259,825117,258,912,40,790,480,020,0420,20,46__0,48__
ЕТ31209.04.20083,740,823,9749,412,147,912,38,750,470,070,110,270,580,410,362,82 10.04.20084,30,416,2239,225,953,710,91,40,590,040,0410,310,560,5413,36 11.04.20082,180,297,6141,727,35811,11,80,580,020,0390,180,510,421,35 14.04.20082,440,398,139,428,157,510,64,640,670,030,0420,180,590,530,78 15.04.20082,670,428,0137,928,456,610,84,810,660,030,0450,20,580,520,95 16.04.20082,550,316,7343,428,459,28,272,110,50,030,040,190,570,520,97 17.04.20082,550,295,4544,327,457,710,61,030,550,020,0280,220,630,480,660,8 18.04.20083,810,375,135,13153,713,51,260,520,030,0270,210,580,411,13 21.04.20082,950,296,5741,828,457,910,71,250,620,020,0380,0940,490,30,77 23.04.20081,990,257,4240,331,4609,282,410,660,030,0490,150,50,450,54 24.04.20082,630,36,16412755,811,22,260,560,030,180,220,510,750,820,58 25.04.20082,010,37,8445,627,160,89,482,290,680,030,340,20,540,860,61 Пыль с газоочисток К.О. ЦНРС2,760,61-34,034,050,222,51,640,460,0360,0361,230,550,240,057-
ДатаSiO2Al2O3FeметFe2O3FeOFeобщCaOMgOMnOTiO2PSK2ONa2O ZnПпп ЕТ 3209.04.20085,871,751,842,110,839,67,561,732,450,180,0670,381,130,567,8410 10.04.20085,331,442,2842,414,142,97,671,611,960,140,0620,41,030,636,398,67 11.04.20085,881,671,544,79,4940,17,351,732,45180,0720,61,050,528,3310,7 14.04.20085,531,561,7841,810,939,58,837,62,310,150,0970,320,710,575,097,02 15.04.20085,381,691,6640,71138,78,6412,62,030,150,130,370,640,594,688,06 16.04.20085,471,711,5140,310,637,98,1711,32,120,150,120,260,720,524,658,39 17.04.20085,721,683,2540,69,4538,98,8102,280,150,110,310,750,634,438,82 18.04.20085,371,711,5240,69,6934,78,0512,12,030,140,140,390,70,544,669,44 21.04.20085,331,591,9142,411,140,27,817,632,370,150,10,220,710,575,328,19 23.04.20085,461,521,8342,410,439,88,796,472,380,150,0980,450,820,875,268,19 24.04.20086,281,54,238,314,24210,84,052,90,170,50,760,941,684,376,19 25.04.20086,311,443,9340,913,142,710,23,492,760,180,550,450,951,364,128,03Пыль c К.О. ЦНРС4,950,84-60,214,253,14,914,071,090,120,0541,360,340,210,405,0
ЕТ31209.04.20083,740,823,9749,412,147,912,38,750,470,070,110,270,580,410,362,82 10.04.20084,30,416,2239,225,953,710,91,40,590,040,0410,310,560,5413,36 11.04.20082,180,297,6141,727,35811,11,80,580,020,0390,180,510,421,35 14.04.20082,440,398,139,428,157,510,64,640,670,030,0420,180,590,530,78 15.04.20082,670,428,0137,928,456,610,84,810,660,030,0450,20,580,520,95 16.04.20082,550,316,7343,428,459,28,272,110,50,030,040,190,570,520,97 17.04.20082,550,295,4544,327,457,710,61,030,550,020,0280,220,630,480,660,8 18.04.20083,810,375,135,13153,713,51,260,520,030,0270,210,580,411,13 21.04.20082,950,296,5741,828,457,910,71,250,620,020,0380,0940,490,30,77 23.04.20081,990,257,4240,331,4609,282,410,660,030,0490,150,50,450,54 24.04.20082,630,36,16412755,811,22,260,560,030,180,220,510,750,820,58 25.04.20082,010,37,8445,627,160,89,482,290,680,030,340,20,540,860,61 Пыль с К.О. ЦНРС2,760,61-34,034,050,222,51,640,460,0360,0361,230,550,240,057- ДатаSiO2Al2O3FeметFe2O3FeOFeобщCaOMgOMnOTiO2PSK2ONa2O Zn ЕТ 9107.04.20080,930,840,6874,47,5858,64,760,270,180,020,040,290,380,080,12 09.04.20082,851,334,3259,913,656,85,260,860,270,050,0330,340,390,390,11 10.04.20081,711,123,6953,99,6548,911,21,520,350,090,0370,640,550,740,21 11.04.20082,081,131,9254,57,1645,68,929,280,250,0360,0270,730,380,490,22 14.04.20081,190,72,46748,69614,611,080,20,020,0370,510,270,450,14 15.04.20081,310,912,3167,79,1156,77,191,530,230,030,0380,650,340,490,13 16.04.20081,330,872,2266,98,8855,96,941,60,250,030,040,580,340,420,15 17.04.20082,421,121,8953,412,348,810,72,10,310,040,0340,620,310,490,12 18.04.20081,731,042,7961,18,8652,47,931,650,260,030,0340,670,320,390,12 21.04.20081,450,952,6863,18,8553,77,51,670,240,030,0380,470,30,420,14 23.04.20081,420,862,5663,69,2854,37,851,410,230,030,0370,710,370,570,12 24.04.20081,130,522,2171,89,659,95,911,710,130,020,220,490,180,460,1 25.04.20080,930,492,4772,98,6760,25,81,710,120,020,310,570,180,70,1
ДатаSiO2Al2O3FeметFe2O3FeOFeобщCaOMgOMnOTiO2PSK2ONa2O Zn скруббер09.04.20085,941,2536,25,2511,548,828,73,980,440,470,0520,240,390,480,1 10.04.20083,360,7821,4 39,648,124,33,140,850,250,0530,210,570,590,46 11.04.20083,620,5546,80,7721,764,216,14,450,440,060,0560,0830,10,20,16 14.04.20085,441,0412,614,621,939,829,49,460,750,110,090,140,180,170,26 15.04.20088,030,9417,910,925,645,421,313,40,610,090,0710,320,430,240,3 16.04.20086,610,67277,424,651,318,610,70,510,080,070,0840,110,20,31 17.04.20087,211,0515,59,827,743,926,14,760,650,090,0550,140,150,220,14 18.04.20086,530,61484,79247014,10,470,460,060,0560,140,090,130,15 21.04.20081,480,3127,9173466,214,50,240,210,020,040,0880,120,110,5 23.04.200810,51,2817,57,6122,540,322,62,5911,80,130,110,0970,150,230,2 24.04.20085,62116,914,330,950,919,42,60,830,090,260,150,150,560,19 25.04.20089,020,9313,722,521,245,928,90,991,130,180,550,160,090,790,24
наимен.SiO2Al2O3СаОMgOFeFeOFe2O3MnOPSO3TiO2ZnK2ONa2OпппГарнисаж ДП№3 7,051,356,020,9010,614,8-0,200,0082,030,060,3615,73,0048,5
размернаимен.SiO2Al2O3СаОMgOFeобFeметFeOFe2O3MnOPTiO2ZnпппK2ONa2O0,1 <(не маг.)9,800,8311,200,8545,20,293,4860,40,080,0110,040,0212,900,120,060,1 <(маг)8,930,748,790,6950,60,3810,560,10,070,0100,040,028,890,120,070,1-0,2(не маг.)10,01,2914,01,2632,40,152,6043,20,200,0110,120,0626,900,210,100,1-0,2(маг)10,601,089,440,8346,50,3212,152,60,110,0120,070,0312,200,240,210,2-0,315(не маг.)10,201,2213,201,1934,10,232,7845,30,190,0100,120,0225,500,220,100,2-0,315(маг)9,701,029,500,8049,00,5313,354,60,110,0220,070,0310,600,210,14 0,315 >(не маг.)8,931,8411,500,7425,00,234,730,20,240,0130,120,0341,00,510,24 0,315 >(маг)10,01,419,840,7742,00,5613,044,80,140,0110,060,0419,300,330,13
Огнеупорная лаборатория хим. анализ пыли
№ пробыCSiO2Al2O3СаОMgOFeобFeOFe2O3MnOPSTiO2ZnK2ONa2Oпппдв №177 Ф-я 1,0 7,348,29 1,0012,5 1,50 45,9 5,18 59,0 0,42 0,030 0,279 0,05 0,120,11 0,10 11,0 0,05 №178 Ф-я 0,5 36,5 6,71 1,65 9,24 1,04 25,0 4,04 30,0 0,08 0,031 0,621 0,08 0,160,20 0,13 42,9 0,01 №179 Ф-я 0,4 43,9 6,67 1,79 11,1 1,15 18,5 3,58 21,8 0,06 0,028 0,799 0,08 0,20 0,24 0,10 51,5 0,01 №180 Ф-я 0,2 38,3 7,35 1,80 14,1 1,99 19,6 3,32 23,5 0,07 0,029 0,850 0,08 0,21 0,26 0,15 45,0 0,01 №181 Ф-я 0,16 24,1 8,02 1,49 16,4 3,02 27,6 4,27 33,3 0,08 0,028 0,708 0,07 0,22 0,22 0,14 30,8 0,01
Таблица 2.5 - Результаты магнитной сепарации
№ммm пробыm магнитного мат., Грm не магнитного мат.,гр% м.м.% не м.м.1<0,1700520180722820,1-0,2700330370475330,2-0,3151000420580425840,3153001451554852
Рассев пыли
№ ситОстаток %Проход %1,00,7199,290,54,494,890,42,1492,750,240,8351,920,1612,7439,18
Рассев конвертерной пыли
ЕТ-31
№ ситОстаток %Проход %31,09911,697,40,511,785,70,47,278,50,31513,764,80,227,037,80,167,730,10,0823,07,1
ЕТ-312
№ ситОстаток %Проход %13,097,00,53,094,00,41,592,50,3153,089,50,25534,50,168,526,00,0818,08,0ЕТ-32
№ ситОстаток %Проход %12,597,50,57,090,50,43,087,50,3157,580,00,243,037,00,1620,017,00,0812,05,0
Данные по образованию пыли на газоочистках ККЦ
Вывоз пыли конвертерного производства осуществляется в бетоновозах на участок шламоотстойника.
Первичная газоочистка:
Первичная газоочистка:
первичная газоочистка крупной пыли ЕТ 312 (скруббер) для первичной очистки отходящих газов из конвертера. Ёмкость бункера пыли 70 м3.
Ориентировочный химсостав пыли: 15-30%СаС), 5%Si02, 40-50%Fеобщ, 20-40%Feмет, 20-25%FeO, 10-15%Fe203, 0,2%Zn.Образование пыли: март - 330 м3, квартал - 420 м3. Удельное образование пыли при плотности 3,5 т/м3 составляет 9,9 кг/т.
первичная газоочистка ЕТ 312 (электрофильтр) для очистки отходящих газов из конвертера. Ёмкость бункера пыли 100 м3.Ориентировочный химсостав пыли: 12%СаО, 2,5%Si02, 60%Feобщ, 7- 10%Feмет, 25-30%FeO, 40%Fe203, 0,2%Zn.Образование пыли: март - 1160 м3 , квартал - 2140 м3 . Удельное образование пыли при плотности 3,5 кг/м3 составляет 34,7 кг/т.
) газоочистка перелива и десульфурации чугуна ЕТ 91 для улавливания пыли образующейся в процессе перелива чугуна из передвижного миксера и внедоменной десульфурации чугуна. Ёмкость бункера пыли 30 м Ориентировочный химсостав пыли: l%Ca0, l,5%Si02, 60-65%Feобщ, l,5%Feмет, 12%FeO, 70-80%Fe203, 0,2%Zn.Образование пыли: март - 66 м3 , квартал - 72 м3 . Удельное образование пыли при плотности 3,5 кг/м3 составляет 2,0 кг/т.
)газоочистка склада сыпучих ЕТ 72 для улавливания пыли образующейся при выгрузке сыпучих материалов в отделении сыпучих и ферросплавов. Емкость бункера пыли 30 м3 .Ориентировочный химсостав пыли: 50-80%СаО, 4-12%Si02, 1- 10%Fеобщ, l,0-4,0%Feмет, 0,4-4,0%FeO, до 4,0%Fe203, 0,01-0,06%Zn.Образование пыли: март - 340 м3, квартал - 375 м3. Удельное образование пыли при плотности 0,5 кг/м3 составляет 1,5 кг/т.
)газоочистка бункеров сыпучих ET 71 в конвертерном отделении. Емкость бункера 2,5 м3 Ориентировочный химсостав пыли: 50-80%СаО, 4-12%Si02, 1- 10%Feобщ, l,0-4,0%Feмет, 0,4-4,0%FeO, до 4,0%Fe203, 0,01-0,06%Zn.Образование пыли: март - 155 м3, квартал - 181 м3. Удельное образование пыли при плотности 0,5 кг/м3 составляет 0,7 кг/т.
)газоочистка участка комплексной доводки стали (УКП). Емкость бункера 80 м3.Ориентировочный химсостав пыли: 20-25%СаО, 6-7%Si02, 10%Feобщ. 0,l-0,3%Feмет, 0,5%FeO, 13-15%Fe203, l-l,5%Zn, 8-11 %(Na20+K20).
Образование пыли: март - 170 м3, квартал - 595 м3. Удельное образование пыли при плотности 0,5 кг/м3 составляет 1,0 кг/т.
Итого образование пыли со всех газоочисток ККЦ составляет 50,5 кг/т стали. Узел грохочения. Образование отсевов извести - 24 кг/т.