Рециклинг отходов при выплавке стали в конвертерах

 

Рисунок 6 – Схема переработки конвертерной пыли в вихревом потоке

 

Частицы такого сырья представляют собой глобулы из множества первичных частиц. Размеры глобул 20-60 мкм, то есть в вихревом потоке они должны обладать значительными инерционными силами. В то же время эти образования относительно рыхлые, и скорость их химического и теплового взаимодействия с газом в значительной мере будет определяться размерами первичных частиц. Разогрев и восстановление оксидов таких частиц, их испарение и сублимация при температуре кипения металла и выше должны происходить за доли секунды, то есть процесс очистки пыли от цинка может быть завершен во взвешенном состоянии. Очищенные от цинка глобулы различных оксидов и восстановленных металлов достигают откосов циклонной камеры, плавятся в восстановительной атмосфере и стекают в ванну. Характерная особенность представленной схемы переработки конвертерной пыли (рисунок 7) связана с применением взвеси пыли в природном газе, что обеспечивает нагрев пыли в восстановительной атмосфере, подавление высокотемпературного сажеобразования и глубокую утилизацию теплоты отработанных газов.

 

1 - транспортер; 2 - бункер  с желобом; 3 - барабан; 4 - жаровая  труба; 5 - брикетировочный пресс; 6 - горелка; ДС - дробленая стружка; ПС - продукты сгорания

 

Рисунок 7 – Барабанная печь для безокислительного нагрева стружки и выжигания масла

 

4. Использование конвертерного газа

 

После охлаждения и очистки конвертерный газ может быть использован для следующих целей: в качестве топлива (котлы, промышленные печи), химического сырья, для подогрева шихтовых материалов конвертерной плавки, а также как восстановитель железорудного сырья. Применение конвертерного газа в качестве топлива является одним из резервов экономии топливно-энергетических ресурсов. Однако такое его применение затруднено по следующим причинам: непостоянство выхода конвертерного газа как по времени, так и по количеству; резкие колебания состава газа в разных периодах плавки; возможность подсосов в газоотводящий тракт воздуха, что может привести к образованию газокислородной смеси и взрыву у потребляющих агрегатов.

Система улавливания конвертерного газа и использования его в качестве топлива наиболее распространена в Японии, где ею оборудованы около 70% работающих конвертеров; это число предполагается увеличить до 87%. Для компенсации неравномерного выхода и усреднения состава газа применяют газгольдеры [6].

Схемы улавливания отличаются в основном количеством эксгаустеров, замыкающих газовый тракт (один или два аппарата), и типом газгольдеров (мокрых или сухих). Недостаток обоих типов газгольдеров - ограниченная скорость выдачи газа потребителю. Газгольдеры имеют большие габаритные размеры, и предприятия не всегда имеют достаточные производственные площади для их установки. Затраты на сооружение и эксплуатацию установок по охлаждению и очистке газов до принятых норм весьма значительны. Их можно снизить, возвращая улавливаемую железосодержащую пыль в производство (на аглофабрику), а газы использовать как топливо для других целей. Возможность применения конвертерного газа для восстановления железорудного сырья обусловлена его высоким обновленным потенциалом. Это создает предпосылки к разработке эффективной схемы использования газа, включающей получение металлизированного продукта и последующее применение его в конвертерной плавке.

На рисунке 8 представлена принципиальная схема использования конвертерного газа в качестве восстановителя.

1 - конвертер; 2 - ОКГ; 3 - газоочистка, 4 - обводный газоход; 5 - бункер; 6 - восстановительный  аппарат; 7- бункер-накопитель; 8 - питатель; 9-дозатор; 10 - шибер; 11 - течь; 12 - каплеотделитель; 13 - нагнетатель; 14 – свеча

 

Рисунок 8 – Принципиальная схема использования конвертерного газа в качестве восстановителя

 

За счет создаваемого нагнетателем разрежения конвертерный газ отбирается из газохода ОКГ при температуре 950-1050 °С и через обводной газоход направляется в восстановительный аппарат; затем проходит через слой железорудных окатышей, нагревает их до 750-850 °С и восстанавливает до степени металлизации 95%.

Отработанный газ с температурой 550-650°С и содержанием СО около 35 % поступает в газоочистку, размещенную в обводном газоходе за восстановительным аппаратом, в каплеотделитель, а затем нагнетателем подается на свечу. Остаток СО, образующийся при восстановлении оксидов железа до железа металлического, дожигается на свече. Из восстановительного аппарата сырье выгружается периодически во время продувки конвертера или в межпродувочный период в промежуточную футерованную емкость, расположенную перед дозатором. Перед очередной плавкой порция горячих металлизированных окатышей загружается в конвертер. Использование конвертерного газа для восстановления железа из железорудных окатышей, минуя доменный процесс, дает экономию дефицитных и дорогостоящих восстановителей. По сравнению с использованием лома применение металлизированных окатышей обеспечивает более чистое железо и упрощает транспортировку и загрузку материала в конвертер. Однако для этого необходимы дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты в цехе, объем которых определяет уровень экономической эффективности системы.

Разработаны также системы технологического использования конвертерного газа для обжига известняка и подогрева металлолома.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Проблемы рециркуляции материальных отходов конвертерного производства в первую очередь связаны с переработкой шлаков, шламов и пылей газоочисток и подготовкой для плавки металлургического лома, стружки и других вторичных черных металлов. Конвертерный шлак находит применение в дорожном строительстве, в сельском хозяйстве (известкование кислых почв), в т.ч. возвращается в доменное и агломерационное производство. В отличие от шлаковой продукции подготовленные для утилизации шламы, пыли и лом поступают почти целиком в металлургический передел. Главными направлениями подготовки металлического лома являются фрагментирование, удаление цветных металлов, подогрев и пакетирование легковесного лома, брикетирование стружки и удаление масел. Наиболее важной проблемой в обработке скрапа является рафинирование. Шлам является прекрасным минеральным связующим для аглошихты. Он обеспечивает хорошую слипаемость аглошихты и повышает пористость агломерата.

Существенным недостатком кислородно-конвертерного производст-ва стали является интенсивное газовыделение, сопровождающее процесс кислородной продувки. Конвертерные газы являются вторичными энергетическими ресурсами: улавливание газов после охлаждения и очистки позволяет использовать их как топливо в энергетических агрегатах или как восстановитель в технологическом процессе.

Для разработки оптимальных эколого-экономических вариантов рециклинга технологических материалов требуется детальный анализ и количественный расчёт всего потока материалов от стадии добычи железной руды и коксующихся углей до получения остальной заготовки.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1) Использование вторичных  ресурсов из отходов металлургии  – неотложная задача России [Электронный  ресурс] http://worldofeconomy.ru Дата обращения: 14.01.2013

2) Амелин  Д. Киотский протокол и Черная металлургия. Черные  металлы, май 2007 (перевод с немецкого) – 44 с.

          3) Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. – М.: Экономика, 1986. – 229 с.

4) Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. – М.: Экономика, 1986. – 344 с.

5) Система переработки вторичных ресурсов производства конвертерного шлака  [Электронный ресурс] http://kb-sirius.com: Дата обращения: 14.01.2013

6) Бойченко Б.М., Конвертерное производство стали [Текст] / Б.М Бойченко, В.Б. Охотский,– Днепропетровск:  2006. – 454 с.

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Технологические схемы производства стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологические схемы производства стали