Главная | Обратная связь

Часть II КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ 3 страница

 

Рис. 11.6. Зависимость УЭС термо­брикетов с торфом от температуры: 1 – 70% руды + 30% торфа; 2 – 60% руды + 40% угля; 3 – 60% руды + 50% угля

 

Это подтверждает также предположение, что газы пиролиза и сажистый углерод компенсируют недостаток восстановите­ля – твердого углерода торфа.

Процесс термобрикетирования может быть осуществлен и несколько в ином режиме. Например, мелкозернистую руду или отходы металлургического производства можно использовать в качестве теплоносителя, нагревая их до более высоких темпера­тур (до 500 – 600 °С), а восстановитель – связующее – до более низких (до 90 – 120 °С) с таким расчетом, чтобы температура смешанной шихты соответствовала температуре перехода вос­становителя в пластическое состояние. Температура рудной части шихты для основных видов торфа — восстановителя долж­на составлять примерно 450 – 500°С, для углей – 550 – 600 °С, причем эти температуры зависят от соотношения компонентов в составе шихты и ее гранулометрического состава. В тех слу­чаях, когда необходимо получать термобрикеты повышенной прочности и пористости, может быть рекомендована их термиче­ская обработка, но для каждого вида шихты, составляющей термобрикеты, параметры их обработки должны выбираться экспериментальным путем [17].

Рис. 11.7. Зависимость УЭС термобрикетов с углем от тем­пературы:

1 – 70% руды + 30% угля; 2 – 60% руды + 40% угля; 3 – 50% руды + 50% угля

 

 

Ниже будут рассмотрены существующие способы очистки и утилизации металлургических пылей, принятые в странах мира.

США.Установлено, что содержание цинка в шихте доменных печей не должно превышать 0,165 кг/т чугуна, поэтому в агло­мерационную шихту вводятся только пыли с более низким со­держанием цинка, свинца, никеля, хрома и кадмия.

При среднегодовом объеме выплавки стали примерно в 125 млн. т образуется 14 млн. т (по другим источникам 16 – 17 млн. т) Fe-содержащих пылей и шламов, из которых исполь­зуется лишь не более 55%. Кроме того, образуется 13 млн. т неметаллических пылей, которые почти не используются [20].

В США предложено несколько способов выделения и ути­лизации ценных цветных металлов из металлургических пылей (в первую очередь Zn и РЬ). Один из таких процессов основан на различии в твердости, хрупкости и других свойствах соеди­нений Zn, Pb и Fe. Пыль, выходящая из металлургических пе­чей, осаждается последовательно в электрофильтрах, а затем в скрубберах мокрой очистки и после удаления части влаги – направляется в дробилку, где происходит селективное дробле­ние. Конечный мелкий продукт состоит в основном из соедине­ний Zn и Pb, а более крупный – в основном из Fe₂О₃.

Для разделения материалов по крупности применяют спе­циальные вакуумные сепараторы, в которых осаждаются более мелкие частицы; крупные частицы направляются в фильтр-прес­сы, затем на сушку, агломерацию и возвращаются в металлур­гический передел. Осевшие частицы цветных металлов из сепа­раторов направляются в систему обработки сточных вод и после отделения жидкой фазы – на повторное использование.

Фирма «Бетлехем Стил Корпорэйшн» внедрила процесс ути­лизации пылей, содержащих железо и минимальное количество примесей цветных металлов с присадкой примерно 8% связан­ной извести и оксида магния. Мелкие пылеватые частицы по­ступают в окомкователь, где к ним добавляют влагу в количест­ве, обеспечивающем полную гидратацию извести и оксида маг­ния. Время окатывания 8 мин; влажность окатышей 7 – 12%. Прочные окатыши направляются для повторного использования в сталеплавильные агрегаты. На рис. П-8 представлена схема этого процесса. Окомкователь закреплен на основании 3. Главная составная часть его – диск 2 – вращается от приво­да 4 по направлению движения часовой стрелки.

Пыль подается транспортером 5 в нижнюю часть окомкователя – на диск 2. При вращении диска «зародыши» окатышей и пескомковавшаяся пыль обрызгивается водой до достижения влажности 7 – 12% из форсунок 7 и образует комки, в которых гидратирует известь и оксид магния, являющиеся комбинированными связующими. Готовые окатыши сбрасываются па транспортер 6 и транспортируются потребителю.

По способу фирмы «Карад, Инкорпорейтед» сухую мелкую пыль увлажняют до 8 – 16%, добавляют гидравлический цемент (4 – 15%) и агломерируют; готовый агломерат – направляют в доменные печи. Фирма «Пенсильвания Инженеринг Корпо­рейшн» предлагает подавать газы с пылью, отходящие из печей рафинирования сталей, в газоочистительную систему, в которой пыль улавливается мокрым способом и собирается в виде сус­пензии. Суспензию сушат и подают в накопитель, из которого пневматическим транспортером она подается к печи для рафи­нирования стали и через фурмы – в расплавленный металл.

Утилизация пылей с высоким содержанием железа позволя­ет увеличить выход стали в печи для рафинирования и значи­тельно снизить загрязнение окружающей среды. По мнению фирмы, этот метод пригоден для конвертеров или печей любого типа, в которых имеется возможность инжектирования порошко­образного материала [10].

Существуют и другие варианты использования очищенных пылей для производства агломерата, окатышей и брикетов, по­лученных «холодным» процессом.

Для очистки пылей от цинка и свинца используется восста­новительный обжиг обычно окускованных пылей, возгонка их с последующим улавливанием конденсата, магнитная сепарация или флотация, сочетание нескольких обогатительных процессов и др.

Существуют аналогичные схемы и для переработки шламов, в которых предусматривается его предварительная подсушка, окускование и восстановительный обжиг (1050 – 1200 °С) в печах различной конструкции. Отмечается, что если содержа­ние цинка и свинца сравнительно невелико, но их извлечение связано с большими затратами, целесообразно эти пыли и шламы сбрасывать в отвалы.

 

Рис. 11.8. Технологическая схема окомковывания пылей:

1 – окомкователь; 2 – диск окомкователя; 3 – основание; 4 – привод окомкователя; 5 –транспортер для пыли; 6 – транспортер готовых окатышей; 7 – форсунки; 8 – рудная пыль.

 

Фирмой «Бетлехем Стил Корпорейшн» разработан процесс извлечения оксидов железа из пылей и шламов и удаления из них оксидов цинка и свинца. Процесс заключается в восстанови­тельном обжиге пылей во вращающихся печах при нагревании до 1200—1480°С. При этом оксиды железа и магния и известь спекаются, образуя агломерат. Оксиды цинка и свинца восста­навливаются углем и возгоняются, а затем утилизируются из возгонов. При этом из пылей удаляется и часть серы. Эта же фирма предложила флотационный процесс выделения Fe-co-держащих материалов из пылей. Оседающие во флотомашинах Fe-содержашие материалы используются для производства окатышей.

Для удаления оксида цинка из колошниковой пыли ее сме­шивают с отработанным травильным раствором. При этом большая часть ZnO растворяется, превращаясь в хлорид и суль­фат цинка. Нерастворимый осадок оксида железа и менее 0,5% (масс.) ZnO затем используют в шихте для окускования.

Предварительное окомкование очищенной конвертерной пы­ли используется на предприятии фирмы «Бетлехем Стил». Осо­бенность производства окатышей заключается в их самоупроч­нении в естественных условиях за счет значительного количе­ства в них оксида кальция. Окатыши используются в аглошихте. Проводятся исследования по производству безобжиговых окатышей из конвертерных шламов металлургического завода фирмы «Кайзер стил» с низким содержанием цинка (Fe₂О₃ — 90%, ZnO — следы и др.). В качестве связующего используют измельченный клинкер и портландцемент.

Аналогичные исследования с конвертерными и мартеновски­ми пылями проводит фирма «Инленд»; при этом окатыши упрочнялись обжигом. Отмечается, что для производства обож­женных окатышей можно использовать пыли и шламы, содер­жащие большое количество примесей цветных металлов. Для более полного их удаления необходимо вводить такие добавки, которые переводят эти металлы в соединения, возгоняющиеся при обжиге [21]. Шламы, образующиеся при осаждении в от­стойниках для сточных вод пылей от прокатных станов, имеют влажность 20 – 30%, содержание смазок 2 – 3%. Содержание железа в шламах составляет 60 – 70%, поэтому целесообразно применять его в качестве вторичного железосодержащего сырья.

Такие шламы могут использоваться только после удаления смазки. Удаляют ее промывкой химическими реагентами или обычным выжиганием. Химический метод удаления смазки не всегда эффективен, а эксплуатация печей обжига связана с вы­сокими эксплуатационными расходами. Кроме того, при обжиге (700 – 800°С) происходит агломерация, т. е. укрупнение шла-мов. В соответствии с данными исследований (Пат. США 4091545, 30/V—78), влажность шламов доводят примерно до 1 – 10% путем сушки при 140—150°С, а затем их обрабатыва­ют в потоке горячих газов от агломашин на обогреваемом гро­хоте. В результате большая часть смазки удаляется за счет испарения. Дегидратированный и дегазированный шлам, а так­же мелкие частицы агломерата смешивают в смесителе, направ­ляют на грануляцию и добавляют в агломерационную шихту. Рассматриваются методы брикетирования металлургических пылей, шламов и использование брикетов в различных метал­лургических процессах. В конце 70-х годов количество Fe- и углеродсодержащих отходов составили в США около 6 млн. т в год.

Процесс «Ferro-Carb», разработанный в США, обеспечивает, по мнению металлургических фирм, утилизацию всех Fe- и С-содержащих пылей, очищенных от цинка, путем изготовления брикетов для доменного производства. Такой способ утилизации обеспечивает сохранность окружающей среды. Процесс состоит из четырех основных стадий: сухое смешивание Fe- и углерод­содержащих пылей практически в любом соотношении, нагрев шихты с введением расплавленного (или нагретого) связующего и перемешивание, брикетирование, нагрев брикетов в окисли­тельной среде. Пыли, шламы и другие отходы должны иметь крупность не более 4,76 мм при содержании влаги не выше 8%; допустимое содержание смазочных материалов (прокатная ока­лина, шлам) не выше 6%. В том случае, если в шихте (на конт­рольном грохоте) появляются более крупные материалы, их доизмельчают, а более влажные (>8%) – подсушивают.

Содержание Fe- и углеродсодержащих отходов в шихте мо­жет изменяться в широких пределах в зависимости от их нали­чия па предприятии или требований к качеству брикетов. Ших­та с углеводородным связующим брикетируется на вальцовых прессах обычного типа (Р = 30 – 40 МПа) или, при меньшем расходе связующих, под более высоким давлением (до 80 – 90 МПа). Сырые брикеты, выходящие из пресса, имеют меха­ническую прочность 35—45 кг на 1 брикет (Rсж). Они подвер­гаются термической обработке в окислительной среде для де­гидратации и полимеризации связующего. Прочность охлажден­ных брикетов после такой обработки составляла от 86 до 500 кг на 1 брикет и зависела от состава шихты, расхода связующего и продолжительности термообработки (крупность исходной шихты 3,36 мм).

Готовые брикеты устойчивы при хранении на открытом воз­духе, обладают удовлетворительной водо- и термостойкостью, механической прочностью, стойкостью при тепловом ударе (погружение в расплавленный чугун с температурой выше 1500°С), хорошей восстановимостью (94,7 – 99% по сравнению с 42 – 66,4% для обожженных окатышей – по Линдеру). По мнению фирмы-производителя этот метод связан со значительно мень­шими капитальными и эксплуатационными расходами по срав­нению с другими способами получения окускованного сырья [22].

Более половины мощностей для прямого получения железа приходится на процесс «Мидрекс», в котором осуществляется непрерывный процесс производства губчатого железа в реакто­рах шахтного типа или противоточных шахтных печах с восста­новлением железорудных материалов конвертированным при­родным газом (800°С). При этом выход мелочи (– 3 мм) со­ставлял примерно 4%, а количество пылей, улавливаемых в. самом процессе, около 3%. Таким образом, к 1990 г. только в этом процессе ожидается получение более 1,2 млн. т металлизованной мелочи и пыли в год, большая часть которой с целью повторного использования должна брикетироваться. Объясня­ется это тем, что металлизованная мелочь (степень металлиза­ции около 92,5%) состоит из относительно крупных частиц, что предопределяет целесообразность ее брикетирования.

В фирме «Мидрекс» была разработана промышленная тех­нология холодного брикетирования металлизованной мелочи и пыли с комбинированным связующим. Эта технология позволи­ла при минимальном снижении степени металлизации получить брикеты с высокими физико-механическими свойствами. Отли­чаясь большой механической прочностью, они характеризова­лись небольшими потерями при транспортировании и высокой водоустойчивостью, позволяющей хранить их в открытых склад­ских помещениях. Кроме того, разработанное связующее не вносило в состав брикетов вредных примесей. Брикеты почти не склонны к вторичному окислению, в результате которого сте­пень металлизации может снизиться до значения, при котором металлизованный продукт обесценится. Физические и химиче­ские свойства брикетированного металлизованного материала приближаются к свойствам компактного металла.

В разработанном процессе холодного брикетирования фир­мы «Мидрекс» связующее вещество содержит 20 – 40% смолы и 15 – 30% гашеной извести в виде порошка крупностью менее 0,149 мм, 15 – 20% жидкого силиката натрия и до 50% воды. Оптимальный состав связующего, при котором брикеты облада­ют наиболее высокими механическими свойствами: 15 – 20% смолы, 15 – 20% гашеной извести, 30 – 35% жидкого силиката натрия, 30 – 35% воды. Наиболее экономичное производство брикетов при их кондиционной прочности обеспечивается при применении связующего следующего состава: 3 – 5% смолы, 30 – 35% гашеной извести, 15 – 20% жидкого силиката натрия и до 50% воды. Вместо гашеной извести может быть исполь­зована влажная прокатная окалина.

 

 

Рис. 11. 9. Технологическая схема стандартной установки «Мидрексх» :

1 – бункер металлизованной мелочи; 2 – бункер твердого связующего; 3 – конвейер ре­циркуляции мелочи; 4 – ковшовый элеватор; 5 – смесительные бегуны; 6 – дозирующий насос; 7 – емкость жидкого связующего; 8 – вальцовый пресс; 9 – контейнер для хра­нения брикетов.

 

Схема стандартной установки фирмы «Мидрекс» показана на рис. 11.9.

Рис. 11.10. Технологическая схема с брикетированием мелочи.

Технологическая схема процесса «Мидрекс» для брикетиро­вания металлизованной мелочи показана на рис. 11.10. Брикеты на основе комбинированного связующего успешно применяют в различных металлургических переделах.

Первая крупная промышленная установка по этой техноло­гии была пущена в эксплуатацию в 1975 г. на металлургическом заводе в Джорджтауне (США).

В США разработано еще несколько процессов прямого полу­чения железа (ФИОР, Шипли, Эссо-Литл, RN и др.), причем часть мелкого губчатого железа в этих процессах утилизируется путем брикетирования. Фирма «Юнайтед Стейтс Стил» совмест­но с другими фирмами разработала процесс горячего брикети­рования различных Fe-содержаших отходов и мелких руд. Про­цесс заключается в нагреве Fe-содержащего сырья до 816 – 1038°С и брикетировании его в горячем состоянии в вальцовых прессах закрытого типа. При оптимальном составе шихты (главным образом, по крупности) и правильном выборе пара­метров процесса получаемые брикеты обладают высокими фи­зико-механическими свойствами (водо- и атмосфероустойчивость, механическая прочность и др.), а после охлаждения почти не разрушаются при транспортировании.

Первые установки по горячему брикетированию Fe-содержащих отходов появились в США в конце 50-х годов. Их произ­водительность составляла 5 т/ч брикетов. В 1966 г. на одном из заводов фирмы «Грей айрон фаундри» была пущена в эксплуа­тацию установка производительностью 30 т/ч. Аналогичная установка для утилизации Fe-содержащих пылей и шламов ра­ботает с 1966 г. на заводе фирмы «Доминион фаундри энд стил». На этой установке нагрев шихты, состоящей из домен­ной пыли, прокатной окалины и тонкоизмельченного металличе­ского лома, осуществляют в печах кипящего слоя до 800 – 1000°С. Образующуюся массу в горячем состоянии брикетируют па вальцевых прессах (размеры брикетов — от 25 x 38 x18 до 37x118 x 43 мм).

Фирма «Дофаска» предложила вводить в состав Fe-содержа­щих отходов перед брикетированием определенное количество восстановителя или колошниковой пыли, содержащей углерод, для более быстрого восстановления этого сырья при последую­щем переделе. Кроме того, введение углерода в той или иной форме позволило снизить температуру нагрева шихты для по­лучения равнопрочных брикетов по сравнению с использованием в шихте только Fe-содержащих материалов. По методу этой фирмы уже работает несколько промышленных установок про­изводительностью 5 т/ч [17].

Промышленная установка большой производительности (65 тыс. т в год) по брикетированию Fe-содержащих отходов эксплуатируется на заводе фирмы «Люкене стил» в г. Котсвиллс. Брикеты используются в дуговых электропечах.

Фирма «Крупп» (ФРГ) по соглашению с фирмой «Хеккет Энджиниринг» (США) эксплуатирует промышленное предприя­тие (400 тыс. т в год) по брикетированию различных рудных отходов – от мелочи рудных окатышей до высоковлажных шламов мокрой газоочистки. Металлизованные брикеты из отходов используются в сталеплавильном и литейном производствах. Технологическая схема предприятия приведена на рис. 11.11. Имеются и другие установки и небольшие промышленные объ­екты для утилизации и брикетирования различных металлурги­ческих отходов [18].

Применяемые в качестве флюса в металлургии мягкие кар­бонатные породы при обжиге образуют более 30% мелкой фрак­ции (менее 10 мкм). Использование такого материала в сталеплавильном производстве невозможно без его утилизации процессом брикетирования. Отмечается, что особенно важно соблюдение требований к качеству извести для кислородно–конвертерного производства (химический состав, активность и т.д.), причем важнейшую роль играет гранулометрический состав. В США для обжига известняка применяют главным образом вращающиеся противоточные печи производительностью до 1000 т/сут. Такие печи обеспечивают равномерный обжиг из­вестняка, при этом известь содержит минимальное количество примесей.

 

 

Рис. 11-11. Технологиче­ская схема промышлен­ного предприятия по утилизации отходов:

1 – склад пыли и шлама; 2 – загрузочные бункера; 3 – бункера пыли с высоким содержанием цинка; 4 – бун­кера пыли со средним содер­жанием цинка; 5 – бункера пыли с низким содержанием цинка; 6, 12, 15 – пылеуло­вители; 7 – барабанная су­шилка; 8 – ленточные весы; 9 – барабан для смешивания и увлажнения пыли; 10 – окомкователи; 11 – конвей­ерная сушилка; 13 – конвей­ер; 14 – бункер для пыли оксида цинка; 16 – радиаци­онный охладитель; 17 – бун­кер окатышей; 18 – бункер возврата: 19 – бункер доло­мита; 20 – бункер кокса; 21 – приемный бункер кокса; 22 – приемный бункер доло­мита; 23 – обжиговая вра­щающаяся печь; 24 – бара­банный охладитель сырья; 25 – брикетная установка; 26 – грохот; 27 – весы; 28 – циклон.

 

В настоящее время в США работает более 60 промышлен­ных установок по брикетированию мелких фракций активной извести в холодном и горячем состояниях. На этих установках используются шесть различных технологий, из которых наи­больший интерес представляют две. Так, по холодной технологической схеме производства кусковую известь охлажда­ют после обжига и подвергают грохочению. Надрешетный про­дукт является готовой продукцией, а подрешетный – брикети­руется. Брикеты и просыпь вторично подвергается грохочению, а выделенная мелочь возвращается на брикетирование.

По другой схеме горячая свежеобожженная известь из об­жиговой печи поступает сразу на брикетирование. В США на всех установках для брикетирования известковой мелочи ис­пользуют валковые брикетные прессы фирмы «Комарек – Грейвз», производительностью 5 –7 т/ч (размер брикетов 29х19х13 мм). Известковые брикеты вместе с кусковой из­вестью используются в качестве флюса в металлургии и произ­водстве стекла [23].

ФРГ. Большая часть улавливаемых в газоочистных устрой­ствах пылей и шламов (более 1 млн. т в год, 60%) черной металлургии используется в составе агломерационной шихты. Трудности утилизации всех пылей и шламов объясняются не только наличием в них цинка и свинца, но и необходимостью дорогостоящей сушки шламов. По результатам исследований сделан вывод о необходимости удаления и утилизации цинка, свинца и щелочных металлов в том случае, если, например, цинка содержится в пылях более 1 – 3%.

Многие фирмы ФРГ (Лурги, Крупп, Хутт и др.) разработали и внедрили различные процессы очистки, утилизации и использования как очищенных пылей, так и выделенных цветных ме­таллов, в частности выщелачиванием в различных средах. Вы­щелачивание холодной водой позволило перевести в раствор 80 – 85% сульфатов, 99% Na, 89% К, 70% Zn. Оксиды свинца нерастворимы в воде, поэтому этот метод может быть применен только в том случае, если в состав пылей практически не вхо­дит свинец.

Серии опытов с выщелачиванием водными растворами раз­личных кислот (серная, азотная, уксусная и др.) показали, что водные растворы серной кислоты способны растворять практи­чески весь цинк колошниковой пыли, но только при определен­ном его содержании (около 120 г/л). При меньшем содержании снижается растворение цинка и активизируется нежелательное растворение железа.

Водный раствор азотной кислоты (20%) обладает способ­ностью растворять Zn, Pb, щелочные соединения, но и железо­содержащие минералы. Водный раствор уксусной кислоты (250 г/л) переводит в раствор 75% Zn, 90% Pb и легко регене­рируется. Отмечается, что большие перспективы имеет двух­ступенчатый процесс выщелачивания, в котором на первом эта­пе водным раствором уксусной кислоты экстрагируется свинец, а на втором – водой выщелачивается цинк [24].

Фирмой Крупп разработан и внедрен в производство процесс утилизации металлургических пылей и шламов, при котором обеспечивается удаление из них большой части цинка и свинца, окускование и металлизация очищенного продукта. В этом про­цессе шламы газоочистки (W = 13%) поступают в мельницу-сушилку, где они подвергаются сушке (до W ~ 2%) и доизмельчаются. Окомкование сухой шихты проводится в тарель­чатых грануляторах без добавления связующих материалов.

Сырые окатыши, полученные, например, из пылей и шламов сталеплавильных агрегатов, содержат различное количество цинка (3 – 12%) и свинца (0,3 –2%). Эти окатыши вместе с твердым восстановителем (обычно бой буроугольных брикетов) загружаются во вращающуюся трубчатую печь, где при 1050°С протекает восстановление. Для улучшения структуры и качест­ва сырых окатышей иногда в состав шихты вводят более круп­нозернистые Fe-содержащие материалы, например, прокатную окалину или мелочь губчатого железа.

Особенность вращающейся печи в том, что по всей длине ее кожуха обычно устанавливают вентиляторы, обеспечивающие подачу в осевую зону воздуха для дожигания газообразных продуктов восстановления. Губчатое железо непрерывно выгру­жается из печи вместе с остатками восстановителя и угольной золой, охлаждается, рассеивается и подвергается магнитной се­парации для отделения губчатого железа.

Большая часть цинка, свинца и щелочных металлов возгоня­ется в печи при восстановлении окатышей, возгоны обычно улавливаются в электрофильтрах, утилизируются и направля­ются потребителю – на предприятия цветной металлургии. Степень удаления цинка и свинца в этом процессе может достигать 99%, а в уловленных возгонах их содержание состав­ляет около 45%. Упрочненные при обжиге металлизированные окатыши содержат примерно 70% железа при степени метал­лизации 92 – 95%. Они используются для выплавки чугуна и частично – стали (рис. 11.12). Этот процесс осуществлен и на более крупных промышленных агрегатах. Фирма «Лурги» со­вместно с другими с 1975 г. проводила промышленные экспери­менты на этих и на вращающихся трубчатых печах длиной 41 м. В последних испытаниях шихта состояла из 12% доменного шлама, 64% конвертерного шлама и 24% конвертерной пыли. Наибольшее содержание Zn (17,3%), Pb (12,2%), S (4,'8%) и С (24,7%) было в доменном шламе, а щелочей (3,5%) – в конвертерной пыли. К такой трехкомпонентной шихте добав­ляли газовый или бурый уголь и после тщательного перемешивания смесь подвергали гранулированию (диаметр гранулятора 3,15 м).

 

 

Рис. 11.12. Технологическая схема установки для переработки пылей:

1 – 4 – бункера: 1 – пыли и шламов; 2 – десульфуратора; 3 – восстановителя; 4 – воз­вратного топлива; 5 – смеситель; 6 – окомкователь; 7 – конвейерная машина для сушки и подогрева окатышей; 8 –горелка; 9 – вращающаяся печь; 10 – камера дожигания от­ходящих газов и осаждения крупных фракций пыли; 11 –башенный охладитель; 12 – электрофильтр; 13 – дымовая труба; 14 – барабанный охладитель; 15 – грохот; 16 – маг­нитный сепаратор.

Готовые сырые гранулы вместе с буроугольным полукоксом подавались во вращающуюся печь, обогреваемую мазутом, где гранулы восстанавливались (до 1200°С). Весь продукт из печи выгружали в бассейн с водой для охлаждения. Средняя степень металлизации составляла 97,5%; содержание Zn в губчатом железе – 0,06 – 0,09%, Рb – 0,1 – 0,16%. Степень возгонки (уда­ление из исходного продукта) составляла: (в % ): Zn – 97, Рb – 94, S – 30, Na₂O – 18, К₂0 – 34.

В результате промышленных опытов этими же фирмами была создана промышленная установка для переработки 400 тыс. т/год Fe-содержащих отходов (по сухому исходному материалу). Возможен вариант, в котором продукт из печи, после охлаждения, рассеивают и подвергают магнитной сепара­ции для отделения Fe-содержащего материала. Восстановлен­ный продукт (около 80% фракции размером 6,35 мм) добавля­ют в аглошихту или брикетируют со связующим (обычно, сульфитным щелоком), а брикеты (160 кг/т чугуна) используют в доменных печах.

Фирма «Лурги» разработала и внедрила аналогичный про­цесс утилизации металлургических пылей и шламов, в котором также предусматривается сушка, измельчение и окомкование шихты (конвертерная пыль, доменный шлам и др.) с добавле­нием присадки – связующего бентонита [0,5% (масс.)]. Восста­новление упрочненных окатышей проводят в печах, аналогич­ных печам в процессе «Круппа», но оборудованных газовыми горелками, что обеспечивает стабильный температурный режим на уровне 1200°С.

Обычный размер печей: длина 70 м, диаметр 6 м. В качестве восстановителя, загружаемого в печь вместе с окатышами, ис­пользуется в основном газовый уголь. В процессе восстановле­ния удаляется примерно 90% цинка и практически весь свинец, которые затем утилизируются и используются на предприятиях цветной металлургии. Степень металлизации окатышей – около 95%; они используются для выплавки чугуна или стали. По мнению фирмы, этот процесс, включающий стадии сушки и упрочнения сырых окатышей перед восстановлением, будет значительно эффективней при загрузке сырых окатышей не­посредственно в печь [21].

Фирма «Hoesch» разработала и внедрила совершенно иной процесс переработки и утилизации пылей из электрофильтров металлургических печей. Пыль из электрофильтров непрерывно подается в бассейн с водой, куда вводится и NaOH, дозируе­мый таким образом, чтобы рН составляла 9,3 – 9,8. В этих условиях растворимые соли Zn и Рb переходят в нерастворимые соединения. Полученная гомогенная суспензия перекачивается в смеситель, разбавляется водой (1:2) и ее рН доводится до 8,7 – 9,0 введением дополнительного NaOH. После осветления (30 – 60 мин) и обезвоживания шлама в фильтр-прессе образу­ется кек (W – 40%), в котором содержится 25 – 35% Zn и 8 – 12% РЬ, используемый на заводе цветной металлургии [25].

Большое внимание уделяется утилизации Fe-содержащих пылей и шламов методом брикетирования. Одно из первых предприятий по утилизации металлургических отходов (колош­никовая пыль) было пущено в ФРГ еще в начале 60-х годов. Это предприятие производительностью 200 т брикетов в сутки, работает с применением связующего (50%-ные сульфитные ще­лока) и вальцовых прессов (10—15 т/ч), рис. П-13. Брикеты из колошниковой пыли (около 50%) и других Fe-содержащих от­ходов и 10% связующих — щелоков для упрочнения подвергают обжигу при 600—900 °С в атмосфере СО : СОг = 3 : 1. Готовые брикеты, обладающие высокими физико-механическими свойст­вами (сопротивление сжатию более 25 кН/см2), используются для выплавки чугуна.

 

Рис. 11.13. Технологическая схема брикетирования колошниковой пыли: 1 – конвейер; 2 – питатель; 3 – пылеуловитель; 4 – скребковый конвейер; 5 – циклон; 6 – конусный затвор; 7 – пылеуловитель; 8 – элеватор; 9 – загрузочный бункер; 10 – тарельчатый питатель; 11 – смеситель; 12 – вальцовый пресс; 13 – охладительный кон­вейер; 14 – весы; 15 – бункер для брикетов; 16 – емкость для щелока; 17 – насос; 18 – дозировочная емкость для щелока.

 

Фирма «Аугуст Тиссен — Хютте» предложила и реализовала в промышленном масштабе метод брикетирования Fe-содержа­щих отходов (колошниковая, конвертерная пыль и др.) в смеси с угольной пылью и связующими. Если эти отходы содержат незначительные количества Zn, Pb и щелочей, то брикеты ис­пользуют в металлургическом переделе, восполняя запасы Fe-содержащего сырья.