Здавалка
Главная | Обратная связь

Часть II КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ 1 страница



 

Задача комплексного использования сырья в черной металлур­гии – это рациональная полнота извлечения основного и со­путствующих элементов в экономически оправданных преде­лах, утилизация отходов добычи, обогащения и металлургиче­ских переделов без нанесения экологического урона окружающей среде. Черная металлургия оказывает значитель­ное влияние не только на загрязнение окружающей среды, но является земле- и водоемкой отраслью народного хозяйства.

В настоящее время технология извлечения ценных попут­ных компонентов из железных руд разработана почти для всех крупных комплексных месторождений, однако на большинстве из них полезные компоненты не извлекаются и сбрасываются в отвалы вместе с породами вскрыши и хвостами обогащения.

Использование первичного железа в производстве лишь не­многим превышает 41% добытого количества, а с учетом воз­вращаемой части потерь в производстве 56,3%.

Усложнение горно-геологических условий добычи и недос­татки технической, технологической оснащенности обогатитель­ных фабрик приводят к увеличению потерь железа при добыче и уменьшению его извлечения при обогащении. Утилизация же отходов всех процессов переработки руд осуществляется недо­статочно, хотя по данным Минстройматериалов СССР, при­мерно 60 – 70% вскрышных пород и отходов обогащения прин­ципиально пригодны для производства различных строймате­риалов. Не решена полностью также проблема переработки отходов различных металлургических переделов. В настоящее время в СССР утилизируется около 80% железорудных отхо­дов металлургического передела. Однако, если переработка доменных шлаков составляет 82 – 84%, то сталеплавильных – всего 20 – 30%, а железосодержащих шламов – немногим более 50%. Отвалы различных отходов занимают огромные площади сельскохозяйственных угодий, ухудшают экологию и обходятся государству в десятки миллионов рублей. Так, по данным академика Б. Н. Ласкорина и др., только транспор­тирование шлаков черной металлургии в отвалы и их содер­жание обходится ежегодно в 10 млн. руб.

 

11.1. ХАРАКТЕРИСТИКА РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ И ОТХОДОВ

 

К рудам черных металлов относятся железные, марганцевые и хромовые. Среднее относительное содержание железа в земной коре – 4,2%, марган­ца – 0,1%, хрома – 0,035%. Крупные месторождения железных руд расположены практически на всей территории СССР (КМА, Кривбасс, Казахстан, Урал и т. д.).

По химическому и минералогическому составам железные руды подраз­деляются на четыре типа: бурый (Fe203*nH20), красный (Fe2О3), магнитный (Fe3O4), шпатовый – сидерит (FeC03) – железняки. Бурые железняки – обычно это сравнительно бедные руды (≈30—50% Fe), содержащие глинис­тую или кремнистоглинистую пустую породу, загрязненные фосфором, серой, иногда мышьяком, часто – с примесями хрома, марганца, никеля, ванадия. Обычно, перед использованием такие руды должны подвергаться обогаще­нию.

Красный железняк (гематит) обычно представлен богатыми рудами (50 –65% Fe) с небольшим содержанием в пустой породе серы и фосфора. При более низком содержании железа (≈35%) и высоком (до 60%) кремнезема они называются железистыми кварцитами и должны быть подвергнуты глу­бокому обогащению.

Магнитный железняк (магнетит) характеризуется относительно высоким содержанием железа (до 59%), но и значительным – вредных примесей, осо­бенно серы и фосфора. Разновидностью магнетита являются титаномагнетиты, содержащие магнетит и ильменит (FeO*Ti02).

Шпатовый железняк (сидерит) характеризуется низким содержанием железа (≈ 30—40%) с песчано-глинистой пустой породой.

Марганцевые руды. Марганец способствует снижению концентрации серы в металле и вводится в сталь как раскислитель и легирующая добавка. В за­висимости от типа марганецсодержащего минерала марганцевые руды де­лятся на окисные—марганец в виде оксидов: пиролюзита (МnO2), браунита (Мп2O3), псиломелана (RMnO2*MnO*nH20), гаусманита (Мn3O4) и манга­нита (Мn2O32O); карбонатные — марганец в виде минерала родохрозита (МnСO3); силикатные – содержащие родонит (MnSiO3); окисленные — про­дукт окисления марганцевых карбонатных и силикатных руд. Содержание марганца в минералах находится в пределах от 41,9 до 72,1%, а в добы­ваемых рудах — обычно не превышает 45%.

Наиболее крупные месторождения СССР (Чиатурское, Никопольское, По­луночное, Большетокмакское) – осадочного морского происхождения; наи­более распространены в СССР карбонатные и смешанные руды (≈ 70%). Все добываемые, руды подвергаются обогащению.

За рубежом крупные месторождения марганцевых руд имеются в Австра­лии, ЮАР, Бразилии, Габоне, Гане, Индии и ряде других стран.

Хромовые руды. Хром является одним из важнейших легирующих метал­лов. Черная металлургия потребляет примерно 60% всего добываемого хрома. Основными хромосодержащими минералами являются хромшпинелиды (Хромиты), которые образуют несколько разновидностей: собственно хро­мит— FeCr2O4, магнохромит—(Mg, Fe)Cr2O4, алюмохромит — Fe(Cr, A1)2O4, хромпикотит – (Mg, Fe) • (Cr, Al)2O4. В этих рудах содержится 33 – 46,5% хрома. Все потребности отечественной черной металлургии в хромовом сырье покрываются рудами Донского месторождения. Крупные запасы хромовых руд имеются в ЮАР, Зимбабве, на Филиппинах, в Бразилии, Турции и других странах.

При добыче, обогащении и переработке руд (концентратов) черных металлов образуется огромное количество отходов, от­личающихся большим разнообразием физико-химических и других свойств. В природе нет мономинерального сырья и же­лезные руды большинства месторождении, как упоминалось выше, содержат промышленные количества таких ценных ком­понентов как ванадий, титан, кобальт, никель, цинк, медь, ред­кие металлы и др. В процессе обогащения этих руд или в про­цессах их обработки часто целесообразно выделять эти ценные

компоненты в отдельный концентрат или извлекать их в спе­циальные шлаки, которые могут быть использованы, например, в производстве ферросплавов.

При обогащении и металлургической переработке железных и марганцевых руд образуется большое количество отходов (хвосты, шламы, шлаки, металлургические пыли и др.), кото­рые при соответствующей обработке могут быть превращены в товарный продукт.

По имеющимся в СССР и за рубежом технико-экономичес­ким данным высокий уровень концентрации и комбинирования производства за счет создания совмещенных предприятий для переработки попутно добываемых полезных ископаемых, вскрышных пород и отходов обогащения в единый технологи­ческий комплекс не только способствует увеличению выпуска валовой продукции, но и резко повышает рентабельность пред­приятий.

В мировой практике железные руды добываются преиму­щественно (>80%) открытым способом, причем непрерывный рост добычи (в 1985 г. — >1,5 млрд. т) связан с увеличением объема вскрышных пород. Если объемы выплавки стали за по­следнее десятилетие (1976 – 86 гг.) изменяются в сравнительно небольшом диапазоне (примерно 670 – 750 млн. т), то объемы обогащения железных и марганцевых руд непрерывно возрас­тают, что объясняется ухудшением качества добываемых руд. В СССР – более 80% железорудного сырья подвергают обога­щению.

В породах вскрыши, относящихся к категории нерудных по­лезных ископаемых, встречаются разнообразные материалы, которые представляют собой сырье для различных отраслей промышленности (сланцы, кварциты, суглинки, глины, извест­няки, гранаты, гнейсы и др.), некондиционные бурые железня­ки, железистые кварциты (Fe<10%) и др. Состав отходов обо­гащения зависит от различных факторов и в первую очередь от состава исходных руд и способа их обогащения. Данные по ряду отечественных и зарубежных рудных обогатительных фабрик показывают, что химический состав шламов изменяет­ся примерно в следующем диапазоне (в %): Fe(общ) – 10 – 12; СаО – 1 – 3,5; SiО2 – 50 – 65; А1203 – 0,5 – 3; МnО – 0,05 – 0,3; S03 – 0,1 и т. д.

Шлаки в доменной печи образуются за счет пустой породы рудной части шихты, флюсов и золы кокса. Химический состав доменных шлаков зависит от состава исходной руды и оборот­ных продуктов (колошниковая пыль, окалина, пиритные огарки и др.), вида применяемого, топлива и выплавляемого чугуна. Шлакообразование, состав и консистенция образующихся шла­ков оказывают решающее влияние на состав выплавляемого чугуна. В состав доменных шлаков входят оксиды СаО, SiO2, FeO, MgO, A1203, сульфиды CaS, MnS, FeS, соединения фосфора, иногда и ТiO2, причем преобладают оксиды CaO, SiO2 и Аl2O3.

По химическому составу доменные шлаки делятся на ос­новные, нейтральные и кислые. К основным относятся шлаки с модулем основности , равном или большем единицы, к кислым — меньше единицы. Средний удельный вы­ход шлаков составляет примерно 320 – 800 кг/т чугуна, а ко­личество чугуна, теряемого со шлаком, – 1 – 4% от массы шла­ка. В отвалы ежегодно сливается более 80 млн. т шлаков чер­ной металлургии, из которых около 45 млн. т (по другим данным – около 50 млн. т) составляют доменные шлаки.

Примерный химический состав доменных шлаков следующий (в %): SiO2 –30 – 40; CaO – 30 – 50; А1203 – 4 – 20; МnО – 0,5 – 2; FeO – 0,1 – 2; SO3 – 0,4 – 2,5 и т. д.

Сталеплавильные процессы различаются технологическими условиями, методами ведения плавок и типами плавильных пе­чей. Важнейшими в настоящее время являются основной мар­теновский скрап — и скрап-рудные процессы (около 40% от общего производства), кислородно-конвертерный (≈ 40%) и выплавка стали в дуговых и индукционных печах. В связи с этим шлаки сталеплавильных производств заметно отличают­ся по химическому составу и также могут быть основными или кислыми.

Кислые шлаки имеют основность (CaO/SiO2) меньше едини­цы, а основные – в пределах 1,3 – 3 и выше. Основные шлаки позволяют удалять из металла вредные примеси – серу, фос­фор, поэтому основной сталеплавильный процесс получил наи­большее распространение. В среднем выход сталеплавильных шлаков составляет 150 – 160 кг/т стали. При средней ежегод­ной выплавке стали в СССР 170 млн. т примерный выход ста­леплавильных шлаков составит около 25,5 – 27 млн. т, в том числе примерно 10 – 12 млн. т мартеновских и столько же кон­верторных.

Основные сталеплавильные шлаки имеют следующий хими­ческий состав (в %): при выплавке низкоуглеродистых марок стали — (СаО + МnО + MgO) – 60% и [SiO2 + P2O5 + Fe(общ)] –30 – 32%, а при выплавке углеродистых – соот­ветственно примерно 65 и 35%.

Среднее содержание железа в мартеновских шлаках – 8 – 20%, в конверторных – 2 – 13%, электросталеплавильных– 8 – 17%.

В процессе выплавки ферросплавов образуется большой объем шлаков (более 5 млн. т/год), химический состав кото­рых также зависит от состава исходного сырья. Максимальное количество шлаков (>90% выхода всех шлаков плавки фер­росплавов) образуется при выплавке хромовых и марганцевых ферросплавов. В то же время, основные потери, например марганца, в производстве ферросплавов связаны с недостаточным восстановлением его в процессе плавки и потерями при выпуске и разливке, причем 30% всех потерь составляют корольки ме­талла, попавшие в шлак [1].

Обычно, при выплавке марганцевых и хромовых сплавов шлаки содержат 20 – 40% SiО2, до 30% A12О3, CaO, FeO, С, Р и др. Марганцевые шлаки содержат 40 – 66% МnО, а хромо­вые < 8% Сr2O3.

На всех предприятиях черной металлургии при работе до­менных, сталеплавильных, ферросплавных печей и агломашин выделяется большое количество пылей. Эти пыли улавливают­ся в системах газоочистки с помощью различных пылеуловите­лей (электростатические сепараторы, мокрые скрубберы, фильт­ры и др.). Из пылей (сухая газоочистка) и шламов (мокрая газоочистка) выделяют значительные количества вторичного железосодержащего сырья. Так, в США при выплавке стали около 125 млн. т/год образуется до 14 млн. т железосодержа­щих пылей, в ФРГ эта величина составляет более 2 млн. т. При выплавке в электропечах малоуглеродистой и нержавею­щей сталей улавливание пылей в фильтрах составляет соот­ветственно 14 и 20 кг/т стали. За период рафинирования плав­ки в конверторах масса улавливаемой пыли изменялась от 8,5 при очистке газа в мокрых скрубберах до 20,5 кг/т выплав­ляемой малоуглеродистой стали при очистке в электростатиче­ских сепараторах [2]. Следует отметить, что пыль, извлекае­мая из систем очистки доменных газов, без предварительной обработки может использоваться в агломерационном процессе, заменяя (100 кг пыли) около 67 кг руды и 40 кг кокса.

Все металлургические пыли весьма существенно отличаются по физико-химическим свойствам и гранулометрическому со­ставу. Ниже приведена примерная характеристика пылей [2]:

Химический состав % Плотность, т/м3
Fe 36,6 – 69 Истинная тонких фракций 4,2 – 5,1
Мn 0,34 – 5 Истинная более крупных (> 15 мкм) 6,3
СаО 0,86 – 6,3 Кажущаяся тонких фракции 1,1 –2,2
Mg 0,08 -1,8 Кажущаяся более крупных 3,5
S 0,02 – 0,73 Гранулометрический состав, % [2]:
Р 0,29 – 0,82 Фракций > 15 мкм 1 – 8
Zn 0,4 –18,3 Фракций > 2 мкм 42 – 80
Рb 0,06 – 2,9 Фракций > 1 мкм 74 – 95
Si 0,19 – 2,03    
С 0,23 – 1,7    

Пыли более широкого диапазона химического состава выде­ляются при выплавке ферросплавов, что вызвано, в первую очередь, резким различием исходного сырья (Fe – Si, Fe – Al, Fe – Cr, Fe – Мn и др.). Так, в г. Тояма (Япония) примерный состав улавливаемых пылей при выплаве высокопроцентного ферросиликохрома шлаковым методом в открытой печи и низ­коуглеродистого феррохрома следующий (%):

Состав Ферросиликохрон Феррохром
Cr 0,7 – 1,56 25 – 30 (Cr2O3)
SiO2 64,8 – 87,4
CaO 0,46 – 1,3
MgO 7,4 – 16,5
FeO 0,5 – 1,1

 

Примерная масса пылей, улавливаемых в доменном и ста­леплавильных процессах, составляет соответственно 2,5 и 1,5т на 100 т произведенного железа и стали.

В работе [3] приводятся обобщенные данные о структуре отходов и потерях железа по основным переделам черной ме­таллургии СССР.

При расчете сквозного извлечения железа его потери на стадиях добыча – подготовка руды к доменной плавке дости­гают 34,9% добытого железа без учета и 32,5% с учетом час­тичного возврата. На последующих стадиях передела: домен­ная плавка – производство проката эти потери составляют со­ответственно 23,5 и 11,2%. Наибольшие потери железа наблюдаются в горно-подготовительных стадиях производства, а возврат потерь здесь составляет лишь 2,4%. Использование первичного железа в производстве равно всего лишь 41,6% от добытого количества, а с учетом возвращаемой части потерь возрастает до 56,3%. Необходимо отметить также, что в насто­ящее время при добыче руды потери железа несколько воз­растают, а извлечение железа при обогащении руд – снижа­ется, что объясняется усложнением горно-геологических усло­вий добычи, недостатками технологии и несовершенством обогатительного оборудования.

В табл. II. 1 приводятся обобщенные данные о структуре усредненных отходов по основным переделам черной металлур­гии CCCP [3].

Горнодобывающая промышленность является наиболее ка­питалоемкой отраслью. На добычу минерального сырья и топ­лива приходится около 25% основных производственных фон­дов, а на 1 руб. затрат производится приблизительно в 2— 3 раза меньше продукции, чем в перерабатывающей промыш­ленности. Этот разрыв может быть значительно уменьшен при комплексной переработке сырья, к которой следует отнести и операцию по доизвлечению железа из различных отходов. Уве­личение же содержания железа в рудной шихте для доменного процесса на 2% позволяет уменьшить расход кокса примерно на 5—6%; флюсов — на 10—12% и выход шлака на 12—13%. При этом производительность доменных печей возрастет при­мерно на 5%.

 

Таблица II. 1. Структура усредненных отходов (% от общего объема операций)

Предел Общие усредненные отходы В том числе
Безвозвратные потери Используемые отходы, %
Добыча руды 4,5 4,5
Подготовка руды 27,5 26,1 1,4
Окускование руды 6,0 3,0 3,0
Доменная плавка 7,2 4,5 2,7
Выплавка стали 12,5 9,5 3,0
Производство проката 21,3 3,6 17,7

 

 

11.2. ПЕРЕРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ СОПУТСТВУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ОТХОДОВ

 

11.2.1. Вмещающие породы

 

Основным способом добычи железных руд является открытый (>80%), причем рост глубины карьеров сопровождается по­стоянным увеличением добываемой попутно пустой породы.

В работе [4] дается подробный анализ геологических усло­вий залегания и состава вмещающих, боковых вскрышных по­род, отходов обогащения и возможные пути их использования (ГОКи УССР).

Сопутствующие породные полезные ископаемые весьма раз­нообразны и насчитывают более 10 видов сырья. Большую группу сопутствующих пород составляют нерудные материалы, пригодные для производства строительного и дорожного щебня. В состав этих материалов входят сланцы и безрудные квар­циты, некондиционные железистые кварциты, амфиболиты, гра­ниты, мигматиты и гнейсы. Уникальными являются тальковые сланцы в сопутствующих породах Ингулецкого месторождения, представляющие собой ценное сырье для производства дустов, ситаллов и вяжущих.

Лессовидные суглинки и красно-бурые глины, встречающие­ся на всех месторождениях железных руд Украины, представ­ляют собой ценные породы для рекультивации земель и явля­ются сырьем для производства кирпича и черепицы местного значения. В породах вскрыши встречаются и спондиловые мер­гельные глины — сырье для цементной промышленности и др. Сводные данные комплексного использования пород вскрыши железорудных месторождений УССР приводятся в табл. II.2.

Примером безотходной технологии может служить Лебединское железорудное месторождение, содержащее богатые

 

Таблица 11.2. Возможные пути утилизации вскрышных пород Украины [4]

Горно–обогатительный комбинат Вскрышные породы Пути возможного использования
Южный Сланцы, безрудные кварциты Дорожно-строительный щебень
Суглинки, красно-бурые глины Производство кирпича, рекультивация земель
Новокриворожский Сланцы, безрудные кварциты Дорожно-строительный щебень
Лессовидные суглинки, красно-бурые и бентонито-подобные глины Формовочные земли, буровые растворы, производство кирпича, рекультивация земель
Центральный Сланцы, безрудные кварциты Щебень
Вспучивающие сланцы Керамзит
Лессовидные суглинки, красно-бурые глины Рекультивация земель, строительство дамб, плотин, производство глиняного кирпича
Северный То же То же
Некондиционные и безрудные кварциты, сланцы Щебень
Ингулецкий Граниты, мигматиты, амфиболиты, безрудные кварциты, сланцы Щебень
Амфиболиты Каменное литье
Тальковые сланцы Ситаллы, шлакоситаллы, дусты, цементы
Полтавский Амфоболиты, плагнограниты, кристаллические сланцы, безрудные кварциты, мигматиты Дорожный и строительный щебень
Суглинки, спондиловые мергельные глины Кирпичное и цементное сырье
Амфоболиты Каменное литье

 

Fe-руды, неокисленные железистые кварциты и различные по­роды вскрыши, (глина, мел, кристаллические сланцы и др.). Мел пород вскрыши может быть использован для известкова­ния кислых почв и в качестве наполнителя при производстве красок; кристаллические сланцы – для производства щебня; пески – для производства формовочных песков и т. д. Породы вскрыши Костомушского месторождения (Карелия) могут при­меняться в производстве фаянса и технической керамики, эма­лей, цветного стекла и т. д. Кроме того, породы вскрыши дру­гих Fe-рудных месторождений частично или полностью могут быть использованы в качестве закладочного материала, при строительстве дорог и дамб, кварцевые пески – для стекольной промышленности и строительства, мергельные породы – для производства извести и цемента, нерудные глины – для про­изводства керамзитового гравия и т. д.

Производство попутных строительных материалов, в основ­ном щебня, позволяет повысить экономическую эффективность обогатительных комбинатов. Так, в Криворожье 1 м3 щебня обходится потребителю около 6 руб. (в отдельных районах 12 – 15 руб.), в то время как его себестоимость при использовании пород вскрыши составляет всего 1,9 руб. От реализации фрак­ционированного строительного песка комбинат может ежегод­но получать более 0,5 млн. руб. прибыли.

Необходимо отметить, что в СССР и во многих других гор­нодобывающих странах мира скопились огромные запасы от­ходов. Только на Кольском полуострове во вскрышные отвалы ежегодно поступает до 170 млн. т породы, а на Урале – толь­ко вскрышных пород железорудных месторождений – более 160 млн. т ежегодно. По различным оценкам примерно 67% вскрышных пород железорудных месторождений СССР пригод­ны для производства различных строительных материалов, причем наибольшая доля приходится на щебень (30%), цемент (24%) и керамические стеновые материалы (16%) [5].

В аналогичном положении и некоторые другие ГОКи в СССР и за рубежом, не внедрившие мало- или безотходную технологию с утилизацией пород вскрыши. В то же время на некоторых горнообогатительных предприятиях в СССР и за рубежом уже накоплен опыт промышленного использования пород вскрыши для производства строительных материалов, например, керамзитовый в г. Рудный и камнедробильный заво­ды, на отвальных породах Оленегорска работает завод по про­изводству щебня, на вскрышных породах КМА (мел, глина Стойлинского рудника, алюминосная добавка – сланцы Лебе­динского рудника) – Старооскольский цементный завод и др.

Скапливающиеся отвалы вскрышных пород не только ока­зывают отрицательное влияние на экономику, но и связаны с отчуждением крупных земельных угодий, что наносит боль­шой урон сельскохозяйственному производству. Так, на Урале площади нарушенных земель составляют более 40 тыс. га, а затраты на рекультивацию 1 га составляют для условий Урала и Сибири примерно 3 тыс. руб.

 

11.2.2. Доизвлечение железа

 

Экономичность утилизации вскрышных пород, производства из них продукции с одновременным доизвлечением ценных и по­путных материалов определяется составом вскрышных пород, концентрацией в рудах сопутствующих элементов, технологи­ческой возможностью их доизвлечения и потребностью региона в данной дополнительной продукции.

Как отмечалось, железорудные месторождения часто содер­жат промышленные количества никеля, меди, цинка, ванадия,

титана и др. По ориентировочным подсчетам установлено, что при переработке железных руд мировые потери составляют (в тыс. т в год): меди – 600, свинца – 300, цинка – 500 и др. В связи с отработкой все более бедных руд эти потери на всех стадиях подготовки руды непрерывно возрастают, а в перера­ботку часто вовлекаются забалансовые руды и отходы обога­щения. Так, по данным Фрайбергской Горной Академии (ГДР) за счет переработки вторичного металлургического сырья по­крывается 12% потребности страны, причем в производстве стали – 67%, меди – 44%, свинца – 88%, алюминия – 43%.

Подробный анализ доизвлечения железа и извлечения цвет­ных металлов из железных руд и отходов приведены в работе [5]. По имеющимся данным, среднее извлечение железа при обогащении составляет около 75,5%, тогда как 62,8 – 93,4% сла­бомагнитных минералов железа уходит в хвосты.

Для доизвлечения железа применяют различные процессы обогащения (обратная флотация хвостов, прямая флотация ру­ды, сухая магнитная сепарация, магнитно-флотационный спо­соб и др.). В настоящее время технология обогащения окис­ленных руд освоена только на Центральных горнообогатитель­ных комбинатах, в отвалах же скопились сотни миллионов тонн этого ценного сырья.

В СССР и за рубежом проводятся исследования в области химической переработки окисленных железных руд. По данным Ждановского металлургического института, потери металлур­гического сырья от неполного использования только шламов составляют (тыс. т в год): 3300 – железной руды, 107 – мар­ганцевой руды, 1000 – известняка и 380 – твердого топлива для агломерации. Неполное использование шламов уменьшает содержание железа в доменной шихте, снижает производитель­ность доменных печей и увеличивает расход кокса [5]. Только с доменными шлаками в США теряется до 0,9% производимого чугуна, что составляет примерно до 900 тысяч т/год. По раз­личным данным, потребление стали в мире к 2000 г при сред­негодовом росте 3 – 4% составит 1,7 – 1,9 млрд. т. Доля конвер­терного передела достигнет 60 – 92%. По экономическим оцен­кам, 1 т отходов стали, пущенная в оборот, может заменить 2 т железной руды, 600 кг кокса и 350 кг флюсов.

В отличие от шлаков доменных печей шлак кислородных конвертеров не представляет большой ценности и его повтор­ное использование в доменных печах весьма ограничено из-за значительного содержания вредных примесей. В то же время сравнительно высокое содержание в нем железа (до 13 – 15%) обусловливает необходимость его выделения и использования. В настоящее время из шлаков металлургических производств ежегодно извлекается 1,7 – 2 млн. т железа.

 

11.2.3. Извлечение попутных металлов

 

Современная техника и технология позволяют извлекать из же­лезных руд ряд ценных сопутствующих металлов. Разработано, опробовано и внедрено много способов извлечения различных металлов из железных руд. Большая часть способов основана на выделении сопутствующих компонентов в отдельный кон­центрат при обогащении. Так, при обогащении железных руд Ковдорского месторождения в хвосты ежегодно переходило бо­лее миллиона тонн апатита и баддаленита. Апатит является сырьем для производства фосфорных удобрений, а баддалит — ценный огнеупорный материал. В 70-х годах была введена в эксплуатацию промышленная фабрика по переработке хвос­тов — для производства апатитового концентрата и отделе­ние — для получения баддалитового концентрата. На Соколовско-Сарбайском комбинате в это же время введен в эксплуата­цию опытно-промышленный цех по переработке хвостов мокрой магнитной сепарации для извлечения цветных металлов. Комп­лексная переработка качканарских железных руд (Fe – до 17%) не только обеспечила рентабельное производство сырья из бедных руд, но и позволила получать ванадий. Здесь же при обогащении титаномагнетитов извлекается не только железо, но ванадий и титан.

Большие работы по попутному извлечению металлов из железных руд, хвостов обогащения и рудных отвалов проводят­ся и за рубежом. Комплексная переработка сульфидно-магнетитовых руд осуществляется на предприятиях «Гроссмайнз» (США). Эта руда (Fe(общ) = 41,5 – 44,5%) обогащается с по­лучением железорудного (Fe(общ) = 67 – 68%) и пиритного концентратов; из последнего получают медь и серную кисло­ту. В ФРГ достигнуты успехи в области извлечения из желез­ных руд кобальта и меди, большая часть которых содержится в пирите. В исходной железной руде (Fe – 57%) содержится 0,05% меди и 0,02% кобальта; при обогащении этой руды в сочетании с металлургической обработкой металлы выделя­ются в виде самостоятельных продуктов [7].

В Японии фирмами «Ниссен сэйко» и «Ниппон дзюкагаку коге» разработан и внедрен способ извлечения металлов (Fe, Cr, Ni) из пыли, окалины и шламов, количество которых до­стигает 60 кг/т коррозионностойкой стали. Организация этого процесса извлечения связана с определенными сложностями вследствие тонкой дисперсности пылей из систем газоочистки и шламов, образующихся при переработке отработанных тра­вильных растворов и промывочных сточных вод. Кроме того, шламы содержат большое количество влаги, а отходы при выплавке различных сталей имеют широкий диапазон химиче­ского состава и содержат вредные примеси (Zn, S и др.).







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.