Проблемы переработки и утилизации многотоннажных отходов алюминиевой промышленности и пути их решения (обзор).. Статья 1. А. В. Троицкий Проблемы переработки и утилизации многотоннажных отходов алюминиевой промышленности и пути их решения (обзор)
 Скачать 145.44 Kb.
|
|
Процесс Corex. Разработан фирмами «Korf Engineering GmbH», Германия, и «Voest Alpine Industrieanlagenbau AG» (VAI), Австрия. Первые опыты по реализации процесса провели на заводе Badische Stahlwerke AG, Германия, в 1977 году. Детальное освоение технологии прошло в период 1981-1987 годов га пилотной установке мощностью 70 тыс.т чугуна в год в г. Келе, Германия. К настоящему времени процессом Corex произведено более 6 млн.т чугуна. Действующие компании Corex: ЮАР, - 0,65 млн.т/год; Индия, - 0,8 млн.т/год; Ю.Корея, - 0,8 млн.т/год. Восстановителем и источником тепла является уголь. Имеется два реактора: нижний плавильный реактор, который является также регенератором восстановительного газа, и верхний восстановительный реактор – шахтная печь, в которой получают губчатое железо. Продуктом является чугун следующего состава: до 4 % С, 0,4 – 2,5 % Si, 0,02 – 0,10 % S. Содержание фосфора зависит от состава угля и железорудного сырья. Температура жидкого чугуна и шлака 1450 -1550 ˚С. Удельная потребность в кислороде и угле составляет соответственно 500 -600 м3/т и 950 – 1050 кг/т чугуна. Избыточный газ после шахтной печи с теплотворной способностью 6,7 – 8,0 МДж/нм3 может использоваться для собственных нужд завода. Существуют концептуальные схемы использования модуля Corex в комбинации с тепловой электростанцией, работающей на отходящем газе шахтного реактора и в комбинации с модулем Midrex. Количество вырабатываемой электроэнергии превышает потребность в ней процесса Corex. Помимо недостатков, присущих всем многостадийным процессам, недостатком технологии Corex является также необходимость окускования железорудного сырья, и, как следствие, невозможность перерабатывать пылевидные металлургические отходы. Процесс Dios. Процесс Dios разработан в Японии Федерацией чугуна и стали и Центром использования угля при поддержке Министерства внешней торговли и промышленности. Предварительные исследования (1988 – 1991 гг.) вели на 100-тонном реакторе жидкофазного восстановления на заводе фирмы Nippon Steel Corp. Впервые был реализован на полупромышленной установке с номинальной мощностью 180 тыс.т чугуна в год в 1993 году на заводе Кэйхин фирмы «NKK» (Япония). Процесс трехстадийный. Смесь мелкой руды (<8 мм) и возврата пыли подогревается до 600 ˚С в реакторе псевдосжиженного слоя, далее поступает в реактор предварительного восстановления (степень восстановления 27 - 30 % при температуре 780 ˚С). Окончательное восстановление осуществляется в реакторе жидкофазного восстановления под давлением 2·105 Па. В шлаковой ванне выделяют две зоны: вспененного шлака в верхней части ванны и плотного шлака над ванной металла. В период испытаний распределение температуры по зонам было следующим: в ванне металла и слое «плотного» шлака около 1500 ˚С, во вспененном шлаке 1600 – 1650˚С, в надслоевом пространстве 1700 – 1900 ˚С. Продуктом является чугун следующего состава: 3,0 – 3,5 %С, < 0,05 % Si, 0,05 – 0,10 % Mn, < 0,05 % S, 0,05 – 0,10 % P. Расход угля зависит от производительности и составляет 800 – 1800 кг/т. По данным разработчиков капитальные затраты на строительство завода Dios производительностью 6000 т чугуна в сутки на 35 % меньше капитальных затрат на строительство доменного цеха аналогичной производительности. Себестоимость чугуна Dios на 19 % меньше себестоимости доменного чугуна, потребление энергии ниже на 4 %, выбросы СО2 на 5 %, чем при доменном производстве. Процесс Hismelt. В процессе Hismelt (Австралия) восстановление железа осущестHismelt (Австралия) восстановление железа осущест (Австралия) восстановление железа осуществляется преимущественно углеродом, растворенным в чугуне. Сложности заключаются в обеспечении опережающего науглераживания чугуна и стойкости футеровки. Процесс может быть осуществлен по одно- или двухстадийной схеме. В зависимости от вида используемых материалов производительность опытного агрегата составляет 50000-100000 т/год. За период работы пилотной установки Hismelt было выплавлено 22100 т чугуна при использовании угля с содержанием углерода от 50 до 73,2 %, золы от 4,8 до 12,0 % и летучих от 9,8 до 38,5 %, а также коксовой мелочи. В качестве железорудных материалов использовали: мелкую руду с содержанием железа 61 % и мелкую фосфористую руду с содержанием 62,4 % Fe и 0,12 % P, сталеплавильные шламы (53,3 % Fe, 10 %C) и губчатое железо (90,5 % Fe, 84,2 % - степень металлизации). Типичный состав получаемого чугуна, %: 4,1 – 4,5 С; 0,02 – 0,06 Mn; 0,02 – 0,04 P; 0,05 – 0,15 S. Температура чугуна 1400 – 1500 ˚С. Производительность агрегата можно варьировать в пределах 100 – 450 %, изменяя долю металлизованной шихты и степень обогащения дутья кислородом. Процесс Ромелт. Разработан в Московском государственном институте сталей и сплавов (МИСиС) под руководством профессора В.А. Роменца. Одностадийный процесс жидкофазного восстановления неподготовленных железосодержащих материалов с использованием в качестве восстановителя энергетических углей. осуществляется в плавильно-восстановительной печи прямоугольного сечения, работающей с небольшим разрежением в рабочем пространстве, исключающим выбросы газов в атмосферу. Процесс отрабатывался на пилотной установке с площадью пода 20 м2. За период с 1985 по 1998 год было проведено более 40 кампаний, во время которых выплавлено более 40000т чугуна. Использовали различные природные и техногенные железорудные материалы, в качестве топлива – различные энергетические угли с широким диапазоном летучих и золы. Получаемый чугун по содержанию углерода и серы аналогичен доменному, но практически не содержит кремния и других трудновосстановимых элементов. Плавки на пилотной установке показали широкие возможности процесса Ромелт по утилизации металлургических и других отходов [15]. Выводы: - достигнутый уровень науки и техники делает возможным создание технологии и оборудования для переработки шламов алюминиевой промышленности с получением готового продукта в виде чугуна или стали на основе способов жидкофазного восстановления железа; - попутное обогащение шлаков по содержанию Al2O3 позволит повторно использовать их в глиноземном производстве или и в строительной отрасли. Список литературы 1. Галушко А.М., Королев С.П., Трибушевский В.Л., Михайловский В.М. и др. Некоторые особенности технологии и организации рециклинга алюминия и его сплавов. Литье и металлургия. Белорусский национальный технический университет. №1-2, 2010 г., стр. 122-127. 2. Петлин И.В., Лесникова М.С. Пути переработки и утилизациии фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности. Известия высших учебных заведений. серия: химия и химическая технология. Ивановский государственный химико-технологический университет (Иваново). №4, 2017 г., стр. 108-113. 3. Новиков Е. П., Агеев Е. В., Сытченко А. Д. К вопросу о переработке алюминиевых отходов электроэрозионным диспергированием. Современные материалы, техника и технологии. Закрытое акционерное общество "Университетская книга" (Курск). №1, 2015 г., стр. 169-172. 4. Аверьянов Д. О., Дергилев А. С., Москвин И. В. О возможности переработки отходов алюминиевого производства флотационным способом. Сборник материалов Международной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Проспект Свободный-2016», посвящённой Году образования в Содружестве Независимых Государств. Красноярск, Сибирский федеральный университет, 15-25 апреля 2016 г. Стр 4-6. 5. Трибушевский Л.В., Немененок Б.М., Румянцева Г.А., Горбель И.А. Комплексная переработка отходов алюминия - способ решения экологических и экономических вопросов. Вопросы экологии и экономики в литейном производстве. Минск. Стр. 146-151 6. Головных Н. В. Упрочнение технологических материалов и рециклинг отходов футеровки электролизеров алюминиевого производства. Экология промышленного производства. Научно-технический центр оборонного комплекса "Компас" (Москва). №4. 2010 г. Стр. 47-52. 7. Сомов В.В., Немчинова Н.В., Пьявкина А. А. О способах утилизации отработанной футеровки электролизеров алюминиевого производства // Вестник ИрГТУ. 2015. №5 (100). Стр 155-161. 8. Раджабов Ш. Х., Рузиев Дж Р., Бобоев Х. Э., Азизов Б. С., Сафиев Х. Кинетика процесса сернокислотного разложения твёрдых фторсодержащих отходов производства алюминия // ДАН РТ. 2013. №1. Стр .44-47. 9. Сафиев Х., Кабиров Ш. О., Азизов Б. С., Мирпочаев Х. А., Рузиев Дж Р., Бобоев Х. Э., Раджабов Ш. Х., Технология получения криолита и фторида алюминия из глинозём-, фторсодержащих отходов производства алюминия // ДАН РТ. 2011. №10proizvodstva-alyuminiya (дата обращения: 13.12.2019). // ДАН РТ. 2011. №10. Стр 845-850. 10. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Гавриленко А.А., Тимкина Е.В., Якушевич П.А. Производство фторида кальция из твердых и жидких отходов процесса получения алюминия. Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2015. Т. 8. № 4. С. 468-474. 11. Баранов А.Н., Якушевич П.А. Технология брикетирования фторуглеродсродержащих отходов производства алюминия. Академический журнал Западной Сибири. 2014. Т. 10. № 3 (52). С. 128-130. 12. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Блашков А.А., Пентюхин С.И. Переработка твердых фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства. Системы. Методы. Технологии. 2011. № 2 (10). С. 113-115. 13. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В. Экологическая и экономическая эффективность переработки растворов газоочистки и фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия. Экология и промышленность России. 2011. № 8. С. 28-31. 14. Якушевич П.А., Немчинова Н.В., Гавриленко Л.В. Изучение технологических параметров получения углеродсодержащего продукта из техногенного сырья ОАО «Русал Братск». Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. № 8 (115). С. 161-168. 15. Лихолобов Е.Ю., Быков П.О. Переработка шламов глиноземного производства АО «АК». Наука и техника Казахстана. 2010. № 2. С. 38-42. |