Разработка технологии использования, без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве
|
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Анализ научно-технической литературы по теме: переработка отходов металлургического производства
1,2 Состав и природа металлургических шлаков 15
1.3 Физические свойства шлаков 18
1.4 Минералогический состав шлаков 20
1.5 Металлическая фаза шлаках 22
1.б Современные способы переработки сталеплавильных шлаков 23
1.6.1 Первичная переработка 23
1.6.2 Вторичная переработка 2 5
1.6.3 Водная грануляция 33
1.6.4 Переработка отвальных шлаков 35
1.6.5 Способы жидкофазного восстановления 38
2. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ 42
СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ
2.1 Концепция комплексной переработки шлака 42
2.1 Общая характеристика восстановительных процессов 42
2.1.2 Предлагаемая схема процессов восстановления 43
2.1.3 Реализация схемы в лабораторных условиях 44
2.1.4 Реализация схемы в промышленных масштабах 53
2.2 Разработка технологии использования, без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 63
3.1 Смета затрат на проведение НИР 63
3.2 Расчет затрат на материалы 64
3.3 Расчет энергетических затрат 65
3.4 Расчет затрат на амортизационные отчисления 65
3.5 Расходы на научно-техническую информацию 66
3.6 Расчет суммарных затрат на выполнение работы 66
3.7 Сетевое планирование (Сетевой график квалификационной работы) 67
3.7.1 Исходные данные 67
3.7.2 Краткая характеристика работ 6 8
4. Безопасность жизнедеятельности и гражданская оборона
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1 Анализ научно-технической литературы по теме: переработка отходов металлургического производства
1,2 Состав и природа металлургических шлаков 15
1.3 Физические свойства шлаков 18
1.4 Минералогический состав шлаков 20
1.5 Металлическая фаза шлаках 22
1.б Современные способы переработки сталеплавильных шлаков 23
1.6.1 Первичная переработка 23
1.6.2 Вторичная переработка 2 5
1.6.3 Водная грануляция 33
1.6.4 Переработка отвальных шлаков 35
1.6.5 Способы жидкофазного восстановления 38
2. РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ 42
СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ШЛАКОВ
2.1 Концепция комплексной переработки шлака 42
2.1 Общая характеристика восстановительных процессов 42
2.1.2 Предлагаемая схема процессов восстановления 43
2.1.3 Реализация схемы в лабораторных условиях 44
2.1.4 Реализация схемы в промышленных масштабах 53
2.2 Разработка технологии использования, без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 63
3.1 Смета затрат на проведение НИР 63
3.2 Расчет затрат на материалы 64
3.3 Расчет энергетических затрат 65
3.4 Расчет затрат на амортизационные отчисления 65
3.5 Расходы на научно-техническую информацию 66
3.6 Расчет суммарных затрат на выполнение работы 66
3.7 Сетевое планирование (Сетевой график квалификационной работы) 67
3.7.1 Исходные данные 67
3.7.2 Краткая характеристика работ 6 8
4. Безопасность жизнедеятельности и гражданская оборона
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
Производство черных и цветных металлов сопровождается получением большого количества отходов, значительная часть которых до сих пор не используется, складируется в отвалах, хранилищах, отстойниках. К числу таких отходов относятся металлургические шлаки, шламы, пыли, замасленная окалина.
Шлак неизбежно образуется в процессе выплавки стали. Он выполняет различные функции - поглощения и связывания нежелательных примесей и неметаллических включений, защиты поверхности расплава металла от чрезмерных потерь тепла излучением, а также специальные функции. Например, в дуговых печах и ковшах- печах он улучшает подвод энергии и защищает стенки печей от теплового воздействия.
Шлаковые отвалы, находясь в городской черте, вблизи металлургических заводов, изменяют ландшафт и отчуждают земельные угодья, негативно воздействуют на окружающую природную среду, ухудшают экологическую обстановку. Проблема защиты окружающей среды - одна из важнейших задач современности. Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет глобальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических, правовых и международных аспектов проблемы применительно не только к конкретному производственному циклу, но и в масштабах регионов, стран и всего мира.
Основу безотходной технологии составляют разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов, исключающих любые виды отходов, различных бессточных технологических схем и водооборотных циклов на базе эффективных методов очистки, а также широкое использование отходов в качестве вторичного сырья.
Особое значение комплексное использование сырья имеет для такой материалоемкой отрасли промышленности, как черная металлургия. Практически все виды продукции при переработке отвальных шлаков находят применение в различных отраслях производства и успешно конкурируют с природными материалами.
Переработка металлургических шлаков, в отличие от добычи руды из горных пород, не требует затрат на буровзрывные работы и транспортировку, а получаемый в результате щебень заменяет природный щебень и иногда более выгоден для строительства дорог. Например, в Пермской области львиную долю природного щебня уже заменили щебнем из шлака Череповецкого комбината. В Свердловской области дорожникам рекомендовано применение щебня из металлургического шлака. Про-веденные Омским СоюздорНИИ исследования также подтверждают, что применение щебня шлакового происхождения фракций до 70 мм в основании дорог позволяет получать монолитное долговечное полотно. Ряд крупных металлургических комбинатов уже имеют определенный опыт переработки шлаков. Стимулом служит как ужесточение законодательной базы в части хранения отходов, так и экономический фактор. Большинство комбинатов сегодня вынуждено работать на руде с содержанием металла порядка 18%, в то время, когда в скопившихся на их территории шлаковых отвалах содержание металла доходит до 15%. По оценкам самих металлургов, вовлечение в производство вторичного металла, хранящегося на шлаковых отвалах, позволяет им только на собственном сырье проработать до года.
Металлургические шлаки содержат ряд компонентов, которые могут быть эффективно использоваться повторно.
В настоящее время металлургические шлаки и продукты их переработки используются в металлургии:
1) Железофлюс в агломерационном, доменном и сталеплавильном производствах.
2) Гранулированный шлак и щебень из доменного шлака в качестве компонента шихты доменных печей при капитальных ремонтах.
3) Молотый гранулированный шлак при производстве экзотермических шлакообразующих смесей.
4) Шлаковое и шлакокаменное литье для футеровки шламопроводов.
5) Флюсующие добавки при производстве железосодержащих и углесодержащих брикетов.
Также шлаки используются в дорожном строительстве, гидротехническом, производстве строительных материалов, в том числе облицовочных плит и тюбингов при строительстве метро, сельском хозяйстве, кораблестроении, коммунальном и газовом хозяйствах, атомной энергетике, химической промышленности, медицине и других отраслях промышленности.
Одной из задач разработки заводских отвалов является максимально полное из-влечение металлоотходов с целью использования их как оборотного лома в металлургическом производстве. Наряду с включениями черных металлов в отвалах практический интерес представляют вторичные огнеупоры, цветные металлы, сплавы и собственно шлак. Поэтому возникает необходимость организовать переработку всех составляющих отвалов и придать им вид в соответствии с требованиями к качеству вторичного сырья, предусмотренными ГОСТами, техническими условиями и другими нормативами.
Целью данной работы является разработка технологии использования, без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве, для достижения которой необходимо решить следующие задачи:
1) Анализ существующих способов рециклинга отходов сталеплавильного производства.
2) Проведение эксперимента без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве.
3) Вывести закономерности полученных результатов при опытных данных.
4) Предоставление технологии переработки.
Шлак неизбежно образуется в процессе выплавки стали. Он выполняет различные функции - поглощения и связывания нежелательных примесей и неметаллических включений, защиты поверхности расплава металла от чрезмерных потерь тепла излучением, а также специальные функции. Например, в дуговых печах и ковшах- печах он улучшает подвод энергии и защищает стенки печей от теплового воздействия.
Шлаковые отвалы, находясь в городской черте, вблизи металлургических заводов, изменяют ландшафт и отчуждают земельные угодья, негативно воздействуют на окружающую природную среду, ухудшают экологическую обстановку. Проблема защиты окружающей среды - одна из важнейших задач современности. Проблема охраны окружающей среды является комплексной проблемой и имеет глобальный характер. Дальнейшее развитие человечества невозможно без комплексного учета социальных, экологических, технических, экономических, правовых и международных аспектов проблемы применительно не только к конкретному производственному циклу, но и в масштабах регионов, стран и всего мира.
Основу безотходной технологии составляют разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов, исключающих любые виды отходов, различных бессточных технологических схем и водооборотных циклов на базе эффективных методов очистки, а также широкое использование отходов в качестве вторичного сырья.
Особое значение комплексное использование сырья имеет для такой материалоемкой отрасли промышленности, как черная металлургия. Практически все виды продукции при переработке отвальных шлаков находят применение в различных отраслях производства и успешно конкурируют с природными материалами.
Переработка металлургических шлаков, в отличие от добычи руды из горных пород, не требует затрат на буровзрывные работы и транспортировку, а получаемый в результате щебень заменяет природный щебень и иногда более выгоден для строительства дорог. Например, в Пермской области львиную долю природного щебня уже заменили щебнем из шлака Череповецкого комбината. В Свердловской области дорожникам рекомендовано применение щебня из металлургического шлака. Про-веденные Омским СоюздорНИИ исследования также подтверждают, что применение щебня шлакового происхождения фракций до 70 мм в основании дорог позволяет получать монолитное долговечное полотно. Ряд крупных металлургических комбинатов уже имеют определенный опыт переработки шлаков. Стимулом служит как ужесточение законодательной базы в части хранения отходов, так и экономический фактор. Большинство комбинатов сегодня вынуждено работать на руде с содержанием металла порядка 18%, в то время, когда в скопившихся на их территории шлаковых отвалах содержание металла доходит до 15%. По оценкам самих металлургов, вовлечение в производство вторичного металла, хранящегося на шлаковых отвалах, позволяет им только на собственном сырье проработать до года.
Металлургические шлаки содержат ряд компонентов, которые могут быть эффективно использоваться повторно.
В настоящее время металлургические шлаки и продукты их переработки используются в металлургии:
1) Железофлюс в агломерационном, доменном и сталеплавильном производствах.
2) Гранулированный шлак и щебень из доменного шлака в качестве компонента шихты доменных печей при капитальных ремонтах.
3) Молотый гранулированный шлак при производстве экзотермических шлакообразующих смесей.
4) Шлаковое и шлакокаменное литье для футеровки шламопроводов.
5) Флюсующие добавки при производстве железосодержащих и углесодержащих брикетов.
Также шлаки используются в дорожном строительстве, гидротехническом, производстве строительных материалов, в том числе облицовочных плит и тюбингов при строительстве метро, сельском хозяйстве, кораблестроении, коммунальном и газовом хозяйствах, атомной энергетике, химической промышленности, медицине и других отраслях промышленности.
Одной из задач разработки заводских отвалов является максимально полное из-влечение металлоотходов с целью использования их как оборотного лома в металлургическом производстве. Наряду с включениями черных металлов в отвалах практический интерес представляют вторичные огнеупоры, цветные металлы, сплавы и собственно шлак. Поэтому возникает необходимость организовать переработку всех составляющих отвалов и придать им вид в соответствии с требованиями к качеству вторичного сырья, предусмотренными ГОСТами, техническими условиями и другими нормативами.
Целью данной работы является разработка технологии использования, без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве, для достижения которой необходимо решить следующие задачи:
1) Анализ существующих способов рециклинга отходов сталеплавильного производства.
2) Проведение эксперимента без предварительного восстановления, металлической составляющей шлаковых отвалов при сталеплавильном производстве.
3) Вывести закономерности полученных результатов при опытных данных.
4) Предоставление технологии переработки.
В ходе выпускной квалификационной работы можно сделать следующие выводы:
1. Повышение стоимости сырья, энергоносителей, транспортных тарифов, необходимость решения экологических проблем (очистка территорий от крупнотоннажных отходов) определяют актуальность комплексной безотходной переработки шлака.
2. Концепция комплексной переработки шлаковых отвалов включает оценку запасов техногенного месторождения, выявления количества, формы, размеров, составов и магнитных свойств металлической составляющей, выбор основного оборудования для дробления и размола, обоснование гравитационного способа разделения дробленого шлака на магнитную и немагнитную составляющую, использование магнитной составляющей для производства паспортной рафинированной шихтовой заготовки, а немагнитной для других отраслей промышленности.
3. Предложена технология извлечения металлической составляющей в частности и легирующих элементов, прежде всего окислов хрома, и оптимальное решение их использования при производстве сталей и сплавов.
1. Повышение стоимости сырья, энергоносителей, транспортных тарифов, необходимость решения экологических проблем (очистка территорий от крупнотоннажных отходов) определяют актуальность комплексной безотходной переработки шлака.
2. Концепция комплексной переработки шлаковых отвалов включает оценку запасов техногенного месторождения, выявления количества, формы, размеров, составов и магнитных свойств металлической составляющей, выбор основного оборудования для дробления и размола, обоснование гравитационного способа разделения дробленого шлака на магнитную и немагнитную составляющую, использование магнитной составляющей для производства паспортной рафинированной шихтовой заготовки, а немагнитной для других отраслей промышленности.
3. Предложена технология извлечения металлической составляющей в частности и легирующих элементов, прежде всего окислов хрома, и оптимальное решение их использования при производстве сталей и сплавов.