АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Состояние вопроса о переработки отходов на различных
металлургических предприятиях в России и за рубежом 10
1.2 Классификация сталеплавильных отходов 15
1.3 Современные способы переработки сталеплавильных отходов 22
1.3.1 Первичная переработка
1.3.2 Вторичная переработка
1.3.3 Способы жидкофазного восстановления
ПЕРЕРАБОТКИ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ
2.1 Общая характеристика восстановительных процессов 37
2.2 Предлагаемая схема процессов восстановления 38
2.3 Реализация схемы в лабораторных условиях 40
2.4 Реализация схемы в промышленных масштабах 69
3 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ГРАЖДАНСКАЯ
ОБОРОНА 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84
ПРИЛОЖЕНИЯ
Металлургия это крайне важная отрасль. Большинство металлургических предприятий являются градообразующими и обеспечивают занятость сотням тысяч людей. Так же металлургия считается одной из основных отраслей народного хозяйства, которая обеспечивает многие другие отрасли промышленности необходимым сырьем. Черные и цветные металлы остаются все так же необходимы. Все больше усовершенствуются технологии производства металла, что повышает потребительский спрос, но и соответственно увеличивает себестоимость продукции.
В металлургической промышленности неизбежно образуется большое количество техногенных отходов. При производстве черных металлов основной объем (свыше 80 %) техногенных образований составляют шлаковые отвалы. Находясь в городской черте, вблизи металлургических заводов, техногенные отходы изменяют ландшафт и отчуждают земельные угодья, негативно воздействуют на окружающую природную среду, ухудшают экологическую обстановку.
При рациональном использовании отходов металлургического производства, можно не только улучшить экологическое состояние, но и получать хорошую прибыль. В шлаковых отвалах содержится немало полезных компонентов, в их числе 60..80 % шлака, 10..20 % скрапа (магнитного и немагнитного металлического продукта), 10..15 % лома огнеупоров и до 10% производственного мусора. Исходя из этого вполне разумно использовать эти отходы в роле вторичного сырья, путем их переработки.
Существует многообразие различных технологий переработки отвальных шлаков для получения компонентов. На многих металлургических комбинатах возвратные отходы превращают в обогащенный шлак, путем сухой магнитной сепарации продуктов дробления шлака. Правда железа в таком обогащенном шлаке немного, примерно 40 килограмм получается из тонны шлака.
Практически все виды продукции при переработке отвальных шлаков находят применение в различных отраслях производства и успешно конкурируют с природными материалами. Массовыми видами являются щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси для дорожного строительства, оборотный и магнитный продукты и металлоконцентрат для доменного, сталеплавильного и литейного производств, удобрения и мелиоранты для сельского хозяйства. В меньших объемах из отвальных шлаков производятся абразивные материалы для струйной обработки поверхностей, зернистые материалы для фильтров и защитных покрытий для мягких кровельных материалов, наполнители и пигменты для шпатлевок, красок, мастик и линолеума.
Одной из актуальных проблем в металлургии является переработка отвальных шлаков и извлечение из них металлических компонентов с последующим использованием их в качестве вторичного сырья. Существует несколько основных моментов, которые отражает эта проблема. Во-первых, металл, извлеченный из металлического шлака, значительно дешевле металла,
извлеченного из руды в результате целого ряда технологических переделов. Во- вторых, после извлечения металлов из шлака последний может быть полезно утилизирован. Наконец, полезная переработка шлаковых отвалов дает возможность освободить территорию, занимаемую отвалами, или по крайней мере не расширять ее до неопределенных пределов, т.е. улучшает и экологическую обстановку в отвальной зоне и вокруг нее.
Полное извлечение металла возможно посредством его переработки в агрегате с восстановительной атмосферой. Таким агрегатом может быть электропечь или другой металлургический агрегат с восстановительной атмосферой.
Целью выпускной квалификационной работы является, разработка технологической линии комплексной переработки сталеплавильных шлаков. Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:
1. Анализ состояния вопроса об использовании переработки отходов на различных предприятиях.
2. Анализ существующих способов, методов и схем переработки отходов сталеплавильного производства.
3. Выбор схемы для переработки отвальных шлаков.
4. Разработка технологической линии комплексной переработки отвальных шлаков в лабораторных и промышленных условиях.
Результат данной работы - это опробование двухстадийной технологии по переработки сталеплавильных шлаков в лабораторных условиях и представление возможного варианта в промышленных масштабах. Использование предложенной варианта переработки шлака позволит предприятию полностью перерабатывать шлак. Это приведет к тому, что предприятие, использовав энергию шлака непосредственно в производстве, будет экономить дорогостоящие ресурсы, а также избавит предприятие от проблемы складирования шлаков в отвалы.
Переработка шлаков сталеплавильного производства становиться все более актуальной темой исследования для нашего времени. Много статей в популярных специализированных журналах, таких как «Сталь», «Металлург», «Электрометаллургия», посвящено данной теме. В них публикуют свои разработки и исследования о переработки шлаков ведущие предприятия черной металлургии.
В выпускной квалификационной работе была разработана технология переработки шлаков сталеплавильного производства. Для выполнения эксперимента было сделано следующее:
1. В ходе работы были рассмотрены и изучены способы переработки и утилизации отходов сталеплавильного производства, в том числе сталеплавильных шлаков.
2. Проведён комплексный анализ отвальных шлаков ОАО «ЗМЗ», который включает в себя проведение химического и фазового анализа.
3. В лабораторных условиях разработана и опробована схема двухстадийного восстановления металла из сталеплавильных шлаков по схеме «восстановление - плавление.
4. Проведено твёрдофазного восстановления и обогащения шлаков при температуре 900, 1200 °C. Установлено, что в результате восстановительных процессов происходит увеличение металлической составляющей, что подтверждено результатами химического анализа.
5. Проведено жидкофазное восстановление образцов шлака, ранее восстановленных твёрдофазным методом. Получен железоуглеродистый расплав, содержащий Сг, Ni, Mn, V, Ti и другие элементы, соответствующие по своему составу высокоуглеродистому легированному чугуну. Выход годного металла составляет 35 - 55 % от исходного шлака.
6. Предложена схема комплексной переработки отвальных шлаков сталеплавильного производства, для реализации которой предлагается использовать агрегаты:
- шаровая мельница
- установка для магнитной сепарации
- печь для твердофазного восстановления
- установка для разделения немагнитной составляющей по плотности
- установка пирометаллургического восстановления шлаков сталеплавильного производства
