Эффективная технология ВНИИМТ утилизации и переработки металлургических шламов с высоким содержанием цинка

Актуальность проблемы переработки и утилизации металлургических шламов с высоким содержанием цинка

В настоящее время для крупных металлургических комбинатов актуальной является задача переработки и утилизации металлургических шламов (шламов металлургического производства). На крупны металлургических комбинатах ежегодно образуется около 400 000 тонн пылевых железосодержащих и цинксодержащих отходов, в том числе:

• шлам кислородно-конвертерного цеха (ККЦ);
• пыль дуговых сталеплавильных печей (ДСП) электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ);
• шлам доменного цеха (ДЦ)) на вакуум-фильтрационной установке (ВФУ) и пр.

При этом содержание общего железа в уловленных пылях (шламах) металлургического производства находится в диапазоне 40-60 %, что позволяет их рассматривать как ценное металлургическое сырье.

Содержание цинка в шламах металлургического производства составляет 2-14%, что затрудняет утилизацию металлургических шламов в агломерационном и доменном производстве. Это вызывает необходимость обесцинкования пылей (шламов), имеющих повышенное содержание цинка.

Повышенное содержание цинка в исходном сырье приводит к снижению стойкости футеровки, к образованию настылей в доменной печи и разрушению агломерата, из-за чего резко ухудшаются газодинамические условия доменного процесса и уменьшается производительность доменных печей. При утилизации таких пылей присадкой их в агломерационную шихту происходит накоплениецинка в получаемом агломерате.

Поэтому при подготовке к утилизации шламов кислородно-конвертерного цеха, пыли дуговых сталеплавильных печей электросталеплавильного цеха, шламов доменных газоочисток с повышенным содержанием цинка необходимо предусмотреть его обесцинкование.

Решение

В ОАО «ВНИИМТ» разработана эффективная, экономически целесообразная технология комплексной переработки цинксодержащих шламов металлургического производства. Технология позволяет осуществлять обесцинкивание, переработку и утилизацию железо и цинксодержащих шламов металлургического производства.

Описание технологии

Принципиальная технологическая схема технологии ВНИИМТ для обесцинкования железо- цинксодержащих отходов (цинксодержащих шламов металлургического производства) представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема цепи основных технологических аппаратов для переработки железо-цинксодержащих отходов металлургического производства. Обозначения: 1-колосниковая сушилка, 2-брикетный пресс, 3- смеситель, 4-питатель, 5-бункер, 6-пылевая камера, 7-кулер, 8- циклон, 9-рукавный фильтр, 10-дымосос, 11-труба, 12-сопло вдувания угля, 13- топка с горелкой, 14-барабанный охладитель, 15-магнитный сепаратор, 16-вентилятор, 17-воздушная фурма, 18-вращающаяся печь, 19, 21- барабанная сушилка, 20-дробилка, 22-усреднительный склад, 23- вентилятор

Железо-цинксодержащие металлургические шламы подсушиваются в барабанной сушилке 21 и усредняются на усреднительном складе 22. Усредненные цинксодержащие металлургические шламы подаются в бункер 2 и питателем 4 - в смеситель 3, где смешиваются со связующим. Затем отход брикетируется в брикетном прессе 2  и брикеты подсушиваются на колосниковой сушилке 1.

Сырой уголь подсушивается в барабанной сушилке 19 дробится в дробилке 20 и поступает в бункер 5 и питателем 4 подается для вдувания через сопло 12 во вращающуюся печь 18. Остаточный уголь, отделяется от металлизованных брикетов на магнитном сепараторе 15, поступает в бункер 5 и питателем 4 загружается во вращающуюся печь 18, где производится восстановление оксидов железа до металлического состояния и оксида цинка до металлического цинка, который благодаря высокой температуре возгоняется. Отопление вращающейся печи 18 производится природным газом, сжигаемым в выносной топке 13 с недостатком воздуха. Монооксид углерода, образующийся при восстановлении оксидов железа и цинка, и горючие компоненты неполного сжигания природного газа дожигаются во вращающейся печи 18 за счет воздуха, подаваемого вентиляторами 16 через радиальные воздушные фурмы 17 установленные непосредственно на корпусе вращающейся печи. С целью предотвращения образования спеков во вращающейся печи 18 присосы воздуха, присасываемые через неплотности в разгрузочной головке вращающейся печи 18, вентилятором 23 отсасываются из разгрузочной головки.

Металлизованные брикеты в смеси с остаточным углем выгружаются из вращающейся печи 18 и охлаждаются в барабанном охладителе 14. Охлажденная смесь на магнитном сепараторе 15 разделяется на металлизованные брикеты и остаточный уголь, который далее из бункера 5 питателем 4 подается во вращающуюся печь 18. Металлизованные брикеты предназначаются для использования в доменной печи и поэтому имеют оптимальную степень металлизации – 60-80 %.

Газы, уходящие из вращающейся печи 18 на первой стадии очищаются от пыли в пылевой камере 6, охлаждаются в кулере 7 и в циклоне 8, в который подается водо-воздушная смесь. Тонкая пылеочистка уходящих газов производится в рукавном фильтре 9. Далее уходящие газы дымососом 10 сбрасываются в дымовую трубу 11.

С целью уменьшения капитальных затрат ОАО «ВНИИМТ» имеет возможность переоборудовать имеющиеся у Заказчика вращающиеся печи для переработки и утилизации металлургических шламов с высоким содержанием цинка

Выполняемые ОАО «ВНИИМТ» работы

1. Проведение лабораторных исследований по утилизации различных цинксодержащих металлургических шламов для условий Заказчика, включая:

·         определение физико-химических свойств различных железо- цинксодержащих металлургических шламов (химический и гранулометрический составы, плотность, насыпной вес, угол естественного откоса и др.)

·         определение форм связи цинка с минеральными составляющими в различных железо- цинксодержащих отходах

·         разработка технологии брикетирования смеси железо-цинксодержащих отходов с определением оптимального состава брикетов и характеристик брикетов по прочности и размерам и подсушки брикетов.

·         выбор типа твердого восстановителя для металлизации брикетов и разработка технологии подготовки твердого восстановителя

·         лабораторные исследования кинетики металлизации брикетов и возгонки цинка и оптимальных параметров металлизации брикетов и возгонки цинка

2. Разработка технологического задания (технологии) обесцинкования металлургических шламов, включая следующие этапы:

·         расчетная и конструктивная разработка узлов вращающейся печи (радиальные воздушные сопла, система отсоса присосов воздуха из разгрузочной головки, КИП, системы отопления, дожигания горючих компонентов в уходящих газах);

·         разработка технологии улавливания возгонов цинка из газов, уходящих из вращающейся печи;

·         разработка и расчет оптимальной системы охлаждения металлизованных брикетов;

·         оазработка общей технологической схемы и расчет аппаратов участка по переработке железо-цинксодержащих отходов.

3. Разработка ТЭО и основных технических решений, включая перевооружение имающихся вращающихся печей. Выбор оптимального варианта технологии утилизации шламов металлургического производства из обесцинкованных пылей и шламов, включая:

·         объемно-планировочные и конструктивные решения;

·         спецификация оборудования;

·         разработка исходных данных на обеспечение объектов комплекса ресурсами;

·         разработка исходных данных на планирование экологических мероприятий;

·         разработка исходных данных для определения экономической эффективности мероприятий по переработке железо-цинксодержащих отходов.

4. Разработка проекта и рабочей документации.

5. Изготовление нестандартного оборудования (горелочные устройства, фурмы и прочее) для модернизации имеющейся или изготовления новой вращающейся печи.

6. Поставка оборудования.

7. Авторский надзор за выполнением строительства.

8. Пуско-наладочные работы с отработкой технологических режимов работы технологии утилизации железо- цинксодержащих шламов металлургического производства и вывод технологии на проектные показатели.

Ключевые слова: утилизация цинксодержащих металлургических шламов, переработка металлургических шламов, утилизация и переработка шламов металлургического производства, утилизация цинксодержащих металлургических шламов, обесцинкивание, обесцинкование, переработка цинкосодержащих шламов.

Контактная информация

ОАО «Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники» (ОАО «ВНИИМТ»)

620137,  Российская Федерация, г. Екатеринбург,  ул. Студенческая, д. 16

Генеральный директор

Зайнуллин Лик Анварович

Тел.  +7 (343) 374-03-80

Email: aup@vniimt.ru

www.vniimt.ru

Скачать в PDF