Главная | Обратная связь

Часть II КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА РУД ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ 5 страница

Сырые окатыши из гранулятора классифицируются на роли­ковых грохотах с отверстиями 8 мм. Подрешетный продукт (менее 8 мм) является циркуляционной нагрузкой и направляется в смеситель шихты. Окатыши, представляющие собой надрешетный продукт (более 8 мм), подсушиваются в течение нескольких минут на конвейерной сушилке от 5 – 6 до 3 – 4% влаги. При этом прочность окатышей при раздавливании возрастает с 0,02 – 0,04 до 0,08 – 1,2 кН/окатыш.

Нагретые и подсушенные окатыши поступают в цилиндриче­ские емкости, а из них – на автоклавную обработку, которая осуществляется при давлении пара 1,6 – 1,7 МПа и температуре 200 – 205 ⁰С. Процесс автоклавной обработки состоит из двух последовательных циклов, включающих подъем температуры до необходимого уровня, а затем ее снижение. Благодаря тому, что в автоклавы поступают нагретые при сушке окатыши, эко­номится значительное количество тепла и сокращается весь цикл гидротермальной обработки. После автоклавирования ока­тыши приобретают хорошие физико-механические и металлур­гические свойства. Особенно необходимо отметить их хорошую восстановимость, так как в процессе гидротермальной обработ­ки в них не образуется трудновосстановимых стекловидных ми­нералов. Скорость восстановления этих окатышей (до степени восстановления 50%) часто более чем вдвое выше, чем у обож­женных окатышей аналогичного состава. Схема цепи аппаратов представлена на рис. 11.18.

 

Рис. 11.18. Схема цепи аппаратов фабрики для производства, окатышей:

1 – бункера; 2 – тарельчатые питатели; 3 – мазутные горелки; 4 – стержневая мельни­ца; 5 – шаровая мельница; 6 – пылеуловитель; 7 – промежуточный бункер; 8 – бункера для связующего; 9 – смеситель; 10 – тарельчатые грануляторы; 11 – роликовый грохот; 12 – ленточная сушилка; 13 – парогенератор; 14 – емкость для автоклавирования; 15 – автоклавы; 16 – бункера готовых окатышей.

 

Готовые холодные окатыши (диаметр 12 мм) характеризуют­ся высоким сопротивлением сжатию (1,2 кН/окатыш); барабан­ная проба по выходу класса + 6,3 мм – 92%. Отмечается, что производство автоклавных окатышей с утилизацией части от­ходов требует меньших капитальных вложений по сравнению с производством обожженных окатышей и они обладают луч­шими металлургическими свойствами. Отмечается также, что в шихту этих окатышей вводят небольшие количества коксовой мелочи, особенно при утилизации отходов и производстве неко­торых ферросплавов (хромовых, марганцевых и др.). В отдель­ных случаях целесообразно повышать давление (до 2,0 – 2,2 МПа) и температуру (210 – 220 °С) в автоклаве, изменять состав связующего, размеры окатышей и т. д. [27].

В ряде стран проводятся исследования, строятся опытные и промышленные установки по брикетированию различных ме­таллургических отходов (Венесуэла, Канада, Бразилия и др.). В основном эти работы повторяют описанный выше процесс горячего брикетирования Fe-содержащих отходов без связую­щих материалов.

 

11.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШЛАКОВ

 

Повышение эффективности металлургического производства связано с воспроизводством железа и других металлов из раз­личных отходов металлургического передела (шлаки, пыли, шламы и др.). В процессе доменной плавки железных руд с коксом и флюсами многие сопутствующие элементы переходят в чугун, а при получении стали – окисляются и переходят в сталеплавильные шлаки, из которых извлекаются ванадий, ти­тан, ниобий и другие ценные минералы. Некоторые железные руды содержат в своем составе редкие элементы; они при до­менной плавке переходят в шлаки, из которых частично могут извлекаться.

Как упоминалось выше, по химическому составу доменные шлаки делятся на основные, нейтральные и кислые. Основные шлаки отличаются высоким содержанием оксида кальция (46 – 50%) и сравнительно невысоким – глинозема (до 10%), а кис­лые – сравнительно низким – оксида кальция (35 – 42%) и бо­лее высоким – глинозема (до 15%).

Выход шлаков черной металлургии в 1984 г. составил около 80 млн. т, в том числе – около 52 млн. т доменных, 25 – стале­плавильных и 3 – ферросплавных. Из общего количества пере­рабатывается 61% шлаков, из них около 82% доменных, больше 19% сталеплавильных и порядка 38% ферросплавных. (По дру­гим данным соответственно 84,32 и 56%.) Из этого количества шлаков произведено (млн. т): 27,8 гранулированного шлака, 1,8 – пемзы, 15,3 – строительного щебня, 1,3 – удобрений, 2,1 – оборотного продукта для металлургии и других видов шлаковой продукции (минеральная вата, литые изделия, высокоглинозе­мистый клинкер). Так, при выплавке чугуна шлаки добавляют в шихту доменных печей и в аглошихту взамен сырого извест­няка, железных и марганцевых руд. Удельный расход конвер­терного шлака в шихте доменных печей достигал 60 кг/т чугуна и в аглошихте – 22 кг/т агломерата [28]. Опыт работы предприя­тий черной металлургии показывает, что замена известняка и частично агломерата конвертерным шлаком снижает себестои­мость чугуна, повышает производительность агломашин, улуч­шает качество агломерата и т. д.

Из части мартеновского шлака на ЧМК извлекается более 15 тыс. т железа и поставляется доменному цеху полупродукт (46 – 50% Fe) в количестве 34 тыс. т (1981 г.). Добавление этого шлака в агломерационную шихту позволяет увеличить производительность агломашин (на 3,7%) и улучшить качество агломерата.

Доменный шлак на комбинате перерабатывают в отделении грануляции с получением пемзы. В состав обычного шлака вхо­дит дикальциевый силикат в форме (2CaO*Si0₂), одно- и дикальциевые ферриты (CaO*Fe₂О₃ и 2СаО*Fe₂О₃) и небольшие количества вьюстита (FeO). Часть конвертерных шлаков используют в качестве флюса взамен известняка при спекании агломерата, однако они отличаются невысокой пористостью (21,4 – 33%) и неустойчивой структурой. Для улучшения физи­ческих свойств шлака его подвергали обработке замасленной окалиной с водой (60 л на 1 т шлакового расплава). В резуль­тате получают шлак с улучшенными физическими свойствами и резко возросшей пористостью (46 –50%) [16].

Разработана технология передела фосфористого чугуна в конвертерах с использованием шлаков в качестве удобрении. По химическому составу фосфорсодержащие шлаки можно рас­сматривать как комплексные удобрения, содержащие фосфор, кальций, магний, марганец, ванадий, хром, серу при незначи­тельном содержании нежелательных элементов (свинец, цинк, мышьяк, олово, натрий). Средний состав этих шлаков (%): SiO₂ – 11,3 – 18,9; СаО(общ) – 47,25 – 51,7; СаО(своб) – 0,42 – 4,07; MgO – 1,2 – 3,5; Fe (общ) – 9,8 – 13,1; Р₂O₅ (общ) – 8,7 – 11,8; Р₂O₅ (раст) – 0,95 – 10,85; МnО – 4,15 – 7,9.

Было установлено, что важное значение имеет вязкость шлаков, причем на уменьшение вязкости оказывает влияние снижение концентрации MgO в шлаке при одновременном уве­личении концентрации FeO и МпО. Обширная концентрацион­ная область, в которой шлаки имеют низкую вязкость и тем­пературу начала кристаллизации (1295°С), создают предпо­сылки для дефосфорации металла и получения шлаков с высоким содержанием Р₂O₅. Такие шлаки образуются при ос­тавлении в конвертере шлаков предыдущей плавки.

Для выявления эффективности применения фосфатшлаков в сельском хозяйстве были проведены вегетационные испытания на кислых и на нейтральных каштановых почвах. В обоих слу­чаях урожайность культур повышалась даже при сравнении с введением суперфосфата в качестве удобрения [29].

При производстве марганцевых ферросплавов на Никополь­ском заводе ежегодный выход отвальных шлаков составляет около 1,4 млн. т. Шлаки ферромарганца, содержащие 12% Мn, 34% СаО, 35% SiO₂ и другие компоненты, гранулируются и применяются в производстве марганцевого агломерата (22%). Последний отгружают как марганцевое сырье предприятиям черной металлургии (38%) и используют для строительных целей (40%). Отвальные шлаки силикомарганца (Мn – 11%, SiO₂ – 50%, СаО – 15%, MgO – 5%) отгружают металлургам (25%); их перерабатывают на щебень и гранулированный шлак для строительной индустрии (70%), используют при выплавке марганцевых ферросплавов (5%). Вовлечение в производство отсевов шлакопереработки (25 тыс. т) позволяет заменить эквивалентное по марганцу количество стандартного сырья [30].

Изучалась возможность восстановления марганца из отваль­ных шлаков производства силикомарганца путем электроплавки. В опытных плавках был использован дробленый шлак про­изводства силикомарганца (SiO₂ – 48 – 52%, МnО – 17 – 20%; СаО – 10 – 15%; А1₂O₃ – 5 – 10% и др.); плавка проводилась в электропечах на 100 – 200 т. Качество металла полностью соответствовало всем требованиям и практически не отличалось от металла обычной выплавки. В результате внедрения этого процесса удалось снизить расход ферромарганца и плавикового шпата [31].

 

Таблица 11.5. Основной химический состав шлаков Челябинского электрометаллургического комбината [(% (масс.)]

Сплав	SiO2	CaO	Al2O3	MgO	FeO
Ферросилиций	36,8	19,2	23,5	1,5	4,8
Ферросиликохром	31,2	16,2	21,6	1,7	3,1
Феррохром углеродистый	35,7	1,7	14,8	38,1	1,5
Феррохром низкоуглеродистый	26,1	50,8	4,5	11,9	1,0
Силикокальций	25,7	61,8	3,7	2,1	0,7
Ферровольфрам	52,5	13,9	8,4	0,7	8,8
Ферромолибден	72,8	7,6	7,3	0,9	10,6

 

Рассматривалась также возможность утилизации различных шлаков, химический состав которых приведен в табл. 11.5.

Так, удалось полностью утилизировать шлаки от производ­ства ферросилиция и ферросиликохрома, причем первые содер­жат 20 – 70% восстановленного кремния и 40 – 45% диоксида кремния и весьма эффективно используются в цветной метал­лургии, при производстве литья и т. д. Использование на Серовском ферросплавном заводе этих шлаков при выплавке углеродистого феррохрома позволило получить на 1 т исполь­зуемого шлака экономию 654 кг кокса и 4,15 ГДж электроэнер­гии, а применение их для раскисления стали в ПО «Вторчермет» (Челябинск) дало экономический эффект, равный 49,4 руб. на 1 т используемого шлака.

Шлаки производства ферросиликохрома (до 30% восстанов­ленного хрома и до 50% восстановленного кремния) полностью утилизируются при выплавке высокоуглеродистого передельно­го феррохрома, что позволяет повысить сквозное извлечение хрома и снизить расход восстановителя.

Наиболее сложной является проблема полной утилизации самораспадающихся известковых шлаков от флюсового произ­водства низкоуглеродистого феррохрома. Эта задача решается путем сепарации шлака с получением различных его фракций. Мелкая фракция (— 0,4 мм) является весьма ценным продуктом н широко применяется для известкования кислых почв. Так, в Свердловской области внесение шлакового порошка позволило повысить урожайность (в пересчете на зерно) на 2,9 ц на каж­дый гектар.

Эффективно применение шлакового порошка в литейном производстве и при изготовлении тарного (бутылочного) стекла. Экономический эффект при производстве литья составляет 6 руб/т литья, при производстве стекла – 100 руб/т использо­ванного шлака при цене шлакового порошка – 4,5 руб/т. На ос­нове таких шлаков организовано производство облицовочной плитки. Эффективно применение этих шлаков при производстве силикатного кирпича, стеновых блоков и др.

При сепарации шлаков ежемесячно извлекается около 5,5 тыс. т металла, переплавка которого позволяет увеличить выпуск товарного феррохрома на 5,1 –5,3 тыс. т [32]. Проведе­ны успешные исследования по использованию в качестве высо­коглиноземистой составляющей шихты при выплавке известково-глиноземистого сталерафинировочного шлака частично довосстановленного отвального шлака алюмотермического производства ферротитана. Полупродукт из шлака после час­тичного довосстановления ,Al₂O₃ – 69 – 74%, СаО – 15 – 20%, TiO₂ – 5,8% и т. д.) отличается повышенным содержанием окислов титана (максимально допустимое – 3%).

Стандартный высокоглиноземистый полупродукт, добавляе­мый в шихту для выплавки синтетического шлака, полностью заменяли частично довосстановленным ферротитановым шла­ком, что существенно не повлияло на качество и свойства ме­талла. Экономический эффект составил около 1,2 руб/т стали, рафинированной синтетическим шлаком. Разработана и прове­рена в промышленных условиях технология выплавки стали (60СГХФА) в дуговых печах с применением для легирования ванадиевого конвертерного шлака вместо феррованадия. В ре­зультате расход феррованадия сократился на 3,8 кг, а марган­цевых ферросплавов – на 0,8 – 1 кг на 1 г стали.

Для повышения эффективности применения доменных шла­ков в строительстве разработана и внедрена технология их об­работки порошкообразными реагентами (Р₃O₅, Сr₂O₃) в шлако­вом ковше. При этом получены шлаковые материалы с улуч­шенными прочностными и огнеупорными свойствами, нашедшие применение в качестве заполнителя при изготовлении легких и жаропрочных бетонов [13]. Разработана также технология вы­плавки силикомарганца с применением брикетов из отвального шлака (Мn – 15,8 – 17,1%, SiO₂ – 49,7 – 50,7%, А1₂O₃ – 8 – 9,7%, СаО – 10,3 – 10,7% и др.), образующегося при производ­стве силикомарганца, вместо кварцита, малофосфористого шла­ка и флюса. Установлено, что такая технология позволяет сократить расход кварцита и малофосфористого шлака в 2 раза и вывести из состава шихты доломит. Извлечение марганца при этом увеличивается на 4 – 6% (Днепропетровский металлурги­ческий институт).

Представляет интерес использование различных шлаков в качестве вяжущего для закладки. Так, проведены исследования по применению электросталеплавильных шлаков в качестве вя­жущего для твердеющей закладки при добыче руд. Установле­но, что степень твердения оказывает значительное влияние на прочность закладки, особенно в смесях с окислительными шла­ками без активизатора (портландцемента). В частности, при увеличении срока твердения с 28 до 90 и 180 сут прочность закладки возрастает более чем в 20 раз. Добавка активизато­ра способствует росту прочности закладки, особенно после 28 сут твердения [16].

Как отмечалось выше, наибольшее количество шлаков обра­зуется в доменном производстве. Основным способом их пере­работки является получение гранулометрического шлака для замены дорогого и дефицитного клинкера при производстве портландцемента (до 15%) и шлакопортландцемента (21 – 60%). Считается, что наиболее прогрессивной является так называемая полусухая грануляция. На таких установках пере­рабатывается большая часть (>75%) шлака, направляемого па грануляцию. Из установок полусухой грануляции наиболее эффективны гидрожелобные, отличающиеся высокой произво­дительностью; они надежны в эксплуатации и просты по конст­рукции.

Гидрожелобная установка состоит из приемной ванны, в ко­торую сливают расплавленный шлак, и наклонного грануляци­онного желоба. В верхнюю часть ванны под давлением до 0,8 – 1 МПа подводится вода (обычно с помощью гидромонито­ра с соплом). Шлаковый расплав из ванны попадает в грану­ляционный желоб, где подхватывается сильными струями воды, охлаждается, разбиваясь на гранулы, и отгружается потребите­лю. Эти установки успешно работают на многих металлургиче­ских предприятиях нашей страны.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают при совместном тонком измельчении специального портландцементного клинкера, гипса й не более 15% доменных гранулирован­ных шлаков. По своим свойствам БТЦ отличается от обычного прежде всего интенсивным твердением в течение первых трех суток (60 – 70% прочности). В дальнейшем интенсивность на­растания прочности замедляется и через 28 сут и более проч­ностные показатели БТЦ становятся аналогичными обычным высококачественным портландцементам.

Шлакопортландцементом называют гидравлическое вяжу­щее, получаемое путем тонкого измельчения портландцемент ко­го клинкера вместе с гранулированным доменным или электротермофосфорным шлаком, а также дигидратом гипса. Содержа­ние шлаков в шлакопортландцементе должно составлять от 21 до 60% (масс), а в марке 300 – допускается от 60 до 80%. Гипс, вводимый в шихту, регулирует сроки схватывания и является активизатором твердения шлака. При изготовлении шлакопортландцемента гранулированный шлак предварительно сушат (до 1 – 2% влажности), а затем с клинкером и гипсом дозируют, измельчают и т. д.

Процессы твердения шлакопортландцемента более сложные, чем обычного портландцемента, так как в реакции с водой участвуют оба его компонента – клинкер и гранулированный доменный шлак. В затвердевшем шлакопортландцементе преоб­ладают низкоосновные гидросиликаты кальция, образующиеся в высокодисперсном гелевидном состоянии.

Портландцемент и шлакопортландцемент широко применяют в производстве сборных бетонных и железобетонных конструк­ций и изделий, при гидротехническом и речном строительстве и др.

С применением доменных шлаков изготавливают и ряд вя­жущих веществ (известково-шлаковое, шлаковые вяжущие для бетонов, шлакощелочные вяжущие и др.). Так, например, сульфатношлаковый цемент – гидравлическое вяжущее вещество – изготавливают путем помола гранулированного доменного шлака и гипса или ангидрита с небольшими добавками щелоч­ного активизатора его твердения. При этом расходуется 80 – 85% шлаков и 10 – 15% ангидрита.

Одним из наиболее ценных строительных материалов, полу­чаемых из доменных шлаков, является шлаковая пемза, пред­ставляющая собой легкий пористый заполнитель. Существует несколько способов получения шлаковой пемзы. Одним из наи­более прогрессивных является гидроэкранный, основанный на обработке расплава шлака струями воды, подаваемой через гидромониторную насадку со скоростью 17 – 20 м/с под давле­нием 0,6 – 0,8 МПа.

Проводилось большое число промышленных исследований в области наиболее рациональных путей утилизации всех видов шлаков для «собственного» потребления, в строительстве и сельском хозяйстве. Так, по данным Довгопола В. И. и Ягудина А. И. [28], в дорожном строительстве УССР ежегодно ис­пользуется примерно 3 млн. м3 доменных и сталеплавильных шлаков, в РСФСР – 5 млн. м³. Для переработки шлаков ис­пользуют серийные передвижные дробильно-сортировочные установки, дополнительно оснащенные магнитносепарационным оборудованием для извлечения металла.

Разработаны три варианта аналогичных типовых установок для переработки отвальных шлаков производительностью 500, 1000 и 1500 тыс. т шлака в год для производства щебня и с из­влечением металла до 5% от массы шлака.

Увеличена выработка шлаковой и шлакоизвестковой муки из конвертерных шлаков (до 250 тыс. т в год на Новолипецком металлургическом комбинате), из фосфошлаков (100 тыс. т на Карагандинском металлургическом комбинате) и т. д. Подсчитано, что от переработки шлаков черная металлургия получила в 1984 г. 90 млн. руб. прибыли. По данным УралНИИчермета. эффект от переработки 1 т шлака составляет в среднем (руб.): доменного – 1,1. сталеплавильного – 5,4, ферросплавного – 3,2, а вывоз шлаков в отвалы и их содержание дают убыток – 1 руб/т. Однако при использовании некоторых шлаков (напри­мер, от производства силико- и ферромарганца) для выплавки чугуна на большинстве предприятий УССР и Грузии наблюда­ется повышенный расход кокса, известняка, увеличивается вы­ход доменного шлака, повышается себестоимость выплавки чу­гуна (33].

В практике черной металлургии за рубежом рациональным методом переработки и использования шлаков уделяется также большое внимание. Это обусловлено теми же причинами, что и в СССР (получение дополнительных сырьевых ресурсов, удоб­рений для сельского хозяйства, освобождение значительных земельных угодий для сельского хозяйства, улучшение экологи­ческих условий и повышение рентабельности предприятий). В настоящее время, например, доменные шлаки в Великобрита­нии, Канаде, Люксембурге и ФРГ утилизируются на 100 %, в США – на 95%. во Франции и Японии – на 90% и т. д.

Ниже приводятся данные о путях переработки и использо­вания шлаков в ряде наиболее развитых стран за рубежом (табл. 11.6).

Япония. В стране образуется доменного шлака в среднем около 300 кг/т чугуна и сталеплавильных шлаков примерно 130 кг/т стали, причем преимущественно конвертерных. В по­следние годы количество перерабатываемых шлаков в Японии заметно возросло в основном за счет конвертерных шлаков, что связано с увеличением производства конвертерной стали и де­фицитом каменных строительных материалов.

В 1983 – 84 гг. резко возросло количество шлаков для про­изводства цемента (43%) и снизилось – для строительства дорог (38%). Доля шлака, продаваемого, в основном строитель­ным фирмам, возросла с 30% в 1981 г. до 42% в 1983 г.

При переработке конвертерного шлака обычно предусмат­ривается извлечение металла и его возврат в производство. Не­магнитная часть шлака используется для производства щебня и удобрений для сельского хозяйства. Например, по данным фирмы «Кобэ Сейкодзе», которая создала технологию полной утилизации конвертерных шлаков, из каждой тонны шлаков можно получить 720 кг цемента, 30 кг заменителя железистого песка, 50 кг марганцевой руды, 10 кг оксида ванадия, 107 кг удобрений, 165 кг стали. Фирма считает, что более широкому использованию сталеплавильных шлаков препятствует непосто­янство их химического состава и свойств в зависимости от марки выплавляемой стали, условий ведения плавки, а также их на­бухания и разрушения под действием влаги.

Склонность к набуханию и разрушению у шлаков зависит от содержания в них свободного CaO, FeO и МnО, причем если суммарное содержание двух последних оксидов выше 10%, то шлаки становятся устойчивыми к разрушению даже при вы­соком содержании в них СаО. Кроме того, высокое содержание СаО в шлаке мешает его использованию для производства щебня.

Снижение содержания свободной СаО в конвертерном шлаке достигается уменьшением его основности, введением до­менного шлака, богатого Si02, продувкой его кислородом, до­бавкой кварцевого песка, А1₂O₃, Fe₂O₃ и др. При этом до 10%

 

Таблица 11.6. Использование шлаков

Страна	Примерный выход шлаков, млн. т/год	Утилизировано, %, доменных/ сталеплавильных	Использование шлаков
Всего	Доменных	Сталеплавильных
Япония	>40	28 –30	>8 – 10	>90/80	Строительные материалы (щебень, цемент, бетон и др.), дорожное строительство, стекольное производство, удобрения и др.
ФРГ	15 – 16,5	11 – 11,8	≈4	100/>90	Строительные материалы (щебень, цемент, шлаковата, пемза, газобетон и др.), удобрения и др.
США	≈27	≈20	>6	95/>70	Строительные материалы (щебень, цемент, пемза, и др.), тарное стекло, покрытие дорог, удобрения и др.
Франция	>16	≈14	2,3	>90/н.с.	Строительные материалы (щебень, пемза, наполнители бетона и др.), покрытие дорог, литейное производство, удобрения и др.
Англия	>13	≈10 – 11	>2	100/≈90	Дорожное, аэродромное и промышленное строительство – щебень (>70 %), шлаковая пемза, бетоны, шлакоситалл, шлаковата и др.
ЧССР	≈8	>5	2,5	>90/≈50	Строительные материалы (цемент, пемза, шлаковата, шлакоситалл и др.), ж.д. и гидротехническое строительство (>90% доменных шлаков) удобрения и др.

 

 

Свободного СаО перехо­дит в связанное состояние с образованием ди-
кальциевого феррита (2CaO*Fe₂О₃). Содержание свободного СаО снижается в шлаках и после охлаждения, клас­сификации по крупности и выдержки в отвалах в течение нескольких ме­сяцев.

Эта же фирма выпус­кает ферритовый цемент, получаемый при спека­нии шихты, состоящей из доменных и сталепла­вильных шлаков, причем качество цемента регулируется режи­мом спекания и соотношением шлаков в шихте. Наличие в шла­ках различных фаз, способных самостоятельно твердеть (алюмоферриты кальция, основное шлаковое стекло и др.), создает предпосылки к использованию этих вяжущих при обычных тем­пературах или при автоклавной пропарке при невысоких тем­пературах (90—100°С). Если в состав смеси шлаков войдут менее активные компоненты, то требуемый эффект твердения может быть достигнут при более высоких параметрах автоклав­ной обработки (Р = 0,8 – 1,5 МПа, Т = 174 –200°С).

На рис. 11.19 приведена схема промышленной установки пол­ной утилизации шлаков. Горячий шлак (≈1300°C) сливают в два грануляционных агрегата 1, где под действием сильных водяных струй он гранулируется и охлаждается. Пульпа из грануляторов 1, содержащая 12% твердых частиц, подается шламовыми насосами 2 для первичного обезвоживания на гро­хот 3. Твердые частицы пульпы, представляющие собой надрещетный продукт, поступают в промежуточный бункер 4, а за­тем на вторичное обезвоживание — на сетчатый конвейер 5. Гранулированный шлак (W = 9%) поступает на грохот 6, где разделяется на фракции + 15 и –15 мм. Крупная фракция поступает, на склад 7, мелкая — в бункер 8 с питателями 9. За­тем шлак дробят в шаровой или стержневой мельницах 10 и загружают в бункера 11.

 

Рис. 11.19. Технологическая схема полной утилизации шла­ков:

1 – грануляторы; 2 – шламовые на­сосы; 3, 6 – грохоты; 4 – промежу­точный бункер; 5 – сетчатый кон­вейер; 7 — склад; 8. И— бункер: 9 – питатели; 10 – стержневая (ша­ровая) мельница; 12 – отстойник: 13 – резервуар технической воды; 14 – струйные насосы.

 

 

Пульпа из-под грохота 3 подается в отстойник 12, а шлам, содержащий 30% твердых частиц, перекачивается в промежу­точный бункер 4. Вода из отстойника 12 поступает в резервуар 13 технической воды и струйными насосами 14 вновь подается в грануляционное отделение.

Производительность этой первой промышленной установки 25 тыс. т/мес (по шлаку), давление воды на грануляционной установке – 166,7 кПа, продолжительность грануляции шлака из одного ковша – около 15 мин.

В конце 70-х годов были построены еще две аналогичные установки для утилизации доменных шлаков производитель­ностью 50 и 80 тыс. т/мес [34].

Многие фирмы проводят исследования по разработке наи­более эффективных путей грануляции шлаков. Так, в отличие от водной грануляции фирмы «Кобэ Кейкодзе» фирмой «Ниппон Кокан» и др. разработана и эксплуатируется установка воз­душной грануляции шлаков [35]. В 1979 г. была пущена подобная установка для грануляции шлаков, получаемых при выплавке Fe – Ni, а в 1981 г. – для утилизации конвертерных шлаков.

Принцип работы установок почти аналогичен. Шлаки посту­пают в специальные желоба, куда противотоком направляются струи воздуха, распыляющие шлак на мелкие гранулы, обычно диаметром до 5 мм. Тепло гранул утилизируется во вращаю­щихся трубчатых теплообменниках и используется для различ­ных целей, в том числе и для сушки исходной руды. Гранули­рованный шлак классифицируют на классы + 3 и – 3 мм, при­чем подрешетный продукт является товарным и отгружается потребителю. Надрешетный продукт практически не использу­ется, так как содержит повышенное количество свободного СаО, доломитизированный известняк и другие нерасплавляющиеся включения, ухудшающие качество гранул.

В табл. II.7 приводятся некоторые технические данные этих установок.

 

Таблица 11.7. Технические характеристики установок

Характеристика	Установки
утилизации конвертерного шлака	утилизации шлака выплавки
Производительность (по шлаку), т/ч
Скорость воздуха при грануляции шлака, м/с не более
Расход воздуха, тыс. м3/ч (м3/т шлака):
на грануляцию	56,7	170—350
на охлаждение гранул
Температура гранул, °С:
поступающих в теплообменник	1050—1100	1050—1100
выходящих из теплообменника	~290
Выход годного гранулированного шлака, %		–

 

Несколько иной способ грануляции шлаков предложен фир­мой «Сумитомо Метал» (Япония).

Жидкий доменный шлак подается на вращающуюся с опре­деленной скоростью плиту, где образуются небольшие гранулы диаметром 5 мм, которые затем охлаждаются от 1350 до 850°С. Они затвердевают и являются товарным продуктом. По мнению фирмы, разработанный метод сухой грануляции обеспечивает низкий расход энергии, небольшие потери тепла и высокий по­казатель использования шлака.