Промышленные отходы в килородно-конвертерном цехе
Содержание
Анализ технологии конвертерного
производства
Источник образования отходов
конвертерного производства
Вывод
Приложение 1 «Паспорт опасного отхода»
Приложение 2 «Расчет класса опасности
отхода»
Список использованной литературы
Анализ технологии конвертерного производства
ПЛАВКА В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ С ВЕРХНЕЙ ПРОДУВКОЙ
1. Технология плавки
Шихтовка плавки и организация загрузки. Шихтовку, т.е. определение расхода на плавку чугуна и лома, шлакообразу-ющих, ферросплавов и других материалов, в современных цехах проводят с помощью ЭВМ (АСУТП) на основании вводимых в нее данных о составе чугуна и других шихтовых материалов, температуре чугуна, параметрах выплавляемой стали и некоторых других. При этом расход лома, являющегося охладителем плавки, определяют на основании расчета теплового баланса плавки, увеличивая или уменьшая расход так, чтобы обеспечивалась заданная температура металла в конце продувки, а расход извести — так, чтобы обеспечивалась требуемая основность шлака (2.7—3,6).
Лом загружают в конвертер совками объемом 20—110 м3; их заполняют ломом в шихтовом отделении цеха и доставляют к конвертерам рельсовыми тележками. Загрузку ведут (рис. 92, а) через отверстие горловины конвертера, опрокидывая совок 3 с помощью полупортальной машины 2, либо мостового крана, либо напольной (перемешающейся по рабочей площадке цеха) машины. Конвертер при загрузке наклонен примерно на 45° с тем, чтобы загружаемые куски лома скользили по футеровке, а не падали бы сверху, разрушая ее.
Жидкий чугун заливают (рис. 92, б) в наклоненный конвертер через отверстие горловины с помощью мостового крана 4 из заливочного ковша 5, который обычно вмещает всю порцию заливаемого чугуна (до 300 т и более). Заливочные ковши с чугуном доставляют к конвертерам из миксерного или переливного отделений.
Для загрузки сыпучих шлакообразуюших материалов конвертер оборудован индивидуальной автоматизированной системой. Из расположенных над конвертером расходных бункеров, где хранится запас материалов, их с помощью электровибрационных питателей и весовых дозаторов выдают в промежуточный бункер б, а из него материалы по наклонной течке (трубе) 7 ссыпаются в конвертер через горловину. При этом система обеспечивает загрузку сыпучих без остановки продувки по программе, которая разработана заранее или задается оператором из пульта управления конвертером.
Периоды плавки
Плавка в кислородном
- Загрузка лома. Стальной лом в количестве до 25—27 % от массы металлической шихты (при использовании специальных технологических приемов и в большем количестве) загружают в наклоненный конвертер (рис. 92,в) совками. Объем совков достигает 110 м3, его рассчитывают так, чтобы загрузка обеспечивалась одним-двумя совками, поскольку при большем числе возрастает длительность загрузки и плавки в целом. Загрузка длится 2—4 мин. Иногда с целью ускорения шлакообразования после загрузки лома или перед ней в конвертер вводят часть расходуемой на плавку извести.
- Заливка чугуна. Жидкий чугун при температуре от 1300 до 1450 °С заливают (рис. 92, б) в наклоненный конвертер одним ковшом в течение 2-3 мин.
- Продувка. После заливки чугуна конвертер поворачивают в вертикальное рабочее положение, вводят сверху фурму и включают подачу кислорода, начиная продувку (рис. 92, в). Фурму в начале продувки для ускорения шлакообразования устанавливают в повышенном положении (на расстоянии до 4,8 м от уровня ванны в спокойном состоянии), а через 2—4 мин ее опускают до оптимального уровня (1,0—2,5 м в зависимости от вместимости конвертера и особенностей технологии).
В течение первой трети длительности продувки в конвертер двумя—тремя порциями загружают известь; вместе с первой порцией извести, вводимой после начала продувки, дают плавиковый шпат и иногда другие флюсы (железную руду, окатыши, боксит и др.). Расход извести рассчитывают так, чтобы шлак получался с основностью от 2,7 до 3,6; обычно расход составляет 6—8 % от массы стали.
Продувка до получения заданного содержания углерода в металле длится 12—18 мин; она тем больше, чем меньше принятая в том или ином цехе интенсивность подачи кислорода в пределах 2,5—5 м3/(т • мин).
В течение продувки протекают следующие основные металлургические процессы:
а) окисление составляющих жидкого металла вдуваемым кислородом; окисляется избыточный углерод, а также весь кремний, около 70% марганца и немного (1-2%) железа. Газообразные продукты окисления углерода (СО и немного СОа) удаляются из конвертера через горловину (отходящие конвертерные газы), другие оксиды переходят в шлак;
б) шлакообразование. С первых секунд
продувки начинает
формироваться основной шлак из продуктов
окисления сос
тавляющих металла (Si02, MnO, FeO, Fe203)
и растворяющей
ся в них извести (СаО), а также из оксидов,
вносимых мик-
серным шлаком, ржавчиной стального лома
и растворяющее ~
футеровкой. Основность шлака по ходу
продувки возрастает
по мере растворения извести, достигая
2,7—3,6;
в) дефосфораиця и десульфураиця. В
образующийся основ
ной шлак удаляется часть содержащихся
в шихте вредных
примесей- большая часть (до 90%) фосфора
и немного (до
30%) серы;
г) нагрев металла до требуемой перед
выпуском темпера
туры (1600-1660 °С) за счет тепла, выделяющегося
при про
текании экзотермических реакций окисления
составляющих
жидкого металла;
д) расплавление стального лома за счет
тепла экзотер
мических реакций окисления; обычно оно
заканчивается в
течение первых 2/3 длительности продувки;
е) побочный и нежелательный
процесс испарения железа в
подфурменной зоне из-за высоких здесь
температур (2000—
2600 °С) и унос окисляющихся паров отходящими
из конвер
тера газами (подробнее см. п. 7 § 4), что
вызывает потери
железа и требует очистки конвертерных
газов от пыли.
4. Отбор проб, замер температуры, ожидание анализа, корректировка. Продувку необходимо закончить в тот момент, когда углерод будет окислен до нужного в выплавляемой марке стали содержания; к этому времени металл должен быть нагрет до требуемой температуры, а фосфор и сера удалены до допустимых для данной марки стали пределов.
Момент окончания продувки, примерно соответствующий требуемому содержанию углерода в металле, определяют по количеству израсходованного кислорода, по длительности продувки, по показаниям ЭВМ. Окончив продувку, из конвертера выводят фурму, а конвертер поворачивают в горизонтальное положение. Через горловину конвертера отбирают пробу металла, посылая ее на анализ, и замеряют температуру термопарой погружения. Если по результатам анализа и замера температуры параметры металла соответствуют заданным, плавку выпускают. В случае несоответствия проводят корректирующие операции: при избыточном содержании углерода проводят кратковременную до-дувку для его окисления; при недостаточной температуре делают додувку при повышенном положении фурмы, что вызывает окисление железа с выделением тепла, нагревающего ванну; при излишне высокой температуре в конвертер вводят охладители — легковесный лом, руду, известняк, известь и т.п., делая выдержку после их ввода в течение 3—4 мин. По окончании корректировочных операций плавку выпускают.
На отбор и анализ проб затрачивается 2—3 мин; корректировочные операции вызывают дополнительные простои конвертера и поэтому нежелательны.
5. Выпуск. Металл выпускают в сталеразливочный ковш через летку без шлака; это достигается благодаря тому, что в наклоненном конвертере, (рис. 92, д,) у летки располагается более тяжелый металл, препятствующий попаданию в нее находящегося сверху шлака. Такой выпуск исключает перемешивание металла со шлаком в ковше и переход из шлака в металл фосфора и FeO. Выпуск длится 3-7 мин.
В процессе выпуска в ковш из бункеров 9 вводят ферросплавы для раскисления и легирования. При этом в старых цехах загружают все ферросплавы так, чтобы обеспечивалось раскисление и получение в стали требуемого содержания вводимых элементов (Мп и Si, а в легированных сталях и других элементов). В конце выпуска в ковш попадает немного (1—2 %) шлака, который предохраняет металл от быстрого охлаждения. В новых цехах, где проводят внепечную обработку, в ковш вводят сплавы, содержащие слабоокисляющиеся элементы (Мп, Сг и иногда Si), после чего ковш транспортируют на установку внепечной обработки, где в процессе усредняющей продувки аргоном вводят элементы, обладающие высоким сродством к кислороду (Si, Al, Ti, Ca и др.), что уменьшает их угар. В этом случае в момент слива из конвертера последних порций металла делают "отсечку" шлака, препятствуя попаданию в ковш конвертерного шлака, содержащего фосфор, который может переходить в металл, и оксиды железа, которые будут окислять вводимые в металл в процессе внепечной обработки элементы. В ковше для защиты металла от охлаждения и окисления создают шлаковый пок ров, загружая, например, гранулированный доменный шлак, вермикулит, известь с плавиковым шпатом.
6. Слив шлака (рис. 92, е) в шлаковый ковш (чашу) И ведут через горловину, наклоняя конвертер в противоположную от летки сторону (слив через летку недопустим, так как шлак будет растворять футеровку летки). Слив шлака длится 2-3 мин. Общая продолжительность плавки в 100—350-т конвертерах составляет 40-50 мин.
Источник образования
отходов конвертерного
Характеристика газопылевых выбросов
Во избежание выбросов вредных веществ в атмосферу в виде бурого дыма за конвертером сооружают сложный и дорогой газоотводящий тракт, включающий установки для охлаждения конвертерных газов с использованием их тепла, газоочистные и дымососные установки, дымовую трубу.
Выход конвертерных газов имеет циклический характер (рис. 27.1, а) и определяется в первую очередь скоростью выгорания углерода и условиями продувки.
Рис, 27.1. Изменение количества и запыленности конвертерных газов по ходу плавки: 1/ — объем газов при работе на руде; 2 — то же, на скрапе (10—25%); 3 — температура газа
Химический состав конвертерных газов колеблется обычно в следующих пределах, %: 85—90 СО; 8—14 С02; 1,5—3,5 02; 0,5—2,5 N2. Температура конвертерных газов на выходе из горловины конвертера по мере проведения кислородной продувки повышается от 1250—1300 °С в начале продувки до 1600— 1700 °С в середине и конце ее.
С газами из конвертера выносится мелкодисперсная пыль, количество которой резко увеличивается с ростом интенсивности продувки. По периодам плавки выброс пыли распределяется неравномерно (рис. 27.1, в). Максимальные значения запыленности отмечаются в момент подачи сыпучих (указаны стрелками).С конвертерными газами уносится до 14 % серы, содержащейся в шихте; из них 13 % содержится в пыли и 1 % в газовой фазе. Оксидов азота в конвертере практически не образуется. Однако при дожигании СО в котле-охладителе выход оксидов азота составляет примерно 100 мг/м3, или 50 г/т стали. Оксиды азота образуются также при дожигании конвертерного газа на свече в количестве 30 г/т стали.
Химический состав пыли, %: 60—70 железа и его оксидов; 5—17 извести; 0,7—3 кремния и некоторые другие компоненты. Химический состав пыли мало зависит от интенсивности продувки, но значительно изменяется по периодам плавки.
По дисперсному составу пыль можно разделить на две фракции: высокодисперсную, образующуюся из окисленного железа (<3 мкм), и более крупную, образующуюся в результате уноса частиц шлака и сыпучих (>3 мкм).
Миксерный шлак и отходы производства
Вместе с чугуном при его заливке в конвертер поступает немного (до 1 % от массы чугуна) шлака, имеющегося в заливочном ковше. Этот шлак часто называют миксерным; он формируется из попадающего в миксер доменного шлака и растворяющейся в нем футеровки миксера и чугуновозных ковшей. Шлак содержит, %: 35-55 Si02, 20-35 СаО, 3— 15MgO, 1-6 FeO, 2-10 MnO, 4-8 А1203 и до 2 % серы, а после десульфурации в ковше до 4 % серы.
Поскольку шлак содержит много серы, необходимо исключить его попадание в конвертер. В связи с этим во многих цехах организовано скачивание шлака из заливочных ковшей перед сливом из них чугуна в конвертер.
В последние годы расширяется использование в конвертерном производстве отходов ряда металлургических производств.
В частности, с целью ускорения шлакообразования и уменьшения расхода плавикового шпата применяют вводимые в конвертер в начале продувки шлаки производства силикомар-ганца, которые наряду с обычными составляющими конвертерных шлаков содержат 16—19 % МпО; шлаки от производства силумина, содержащие Si02, А12Оэ, SiC и металлические A1 и Si; твердый конвертерный шлак предыдущих плавок и другие.
Анализ ресурсосбережения и усовершенствования технологии утилизации вторичных ресурсов конвертерного производства стали на металлургических предприятиях
Одним из путей снижения материалоемкости продукции и экономии сырьевых ресурсов является повышение уровня использования отходов производства, которые неизбежно образуются как в сфере материального производства, так и в сфере потребления. Производственный опыт показывает, что использование отходов конвертерного производства технически осуществимо и экономически выгодно.
В настоящее время
основным методом
Для утилизации на
аглофабрике конвертерный шлам
должен быть предварительно
Иногда конвертерный
шлам на аглофабриках
Для возвращения шлама
газоочисток в конвертер
Окускование шлама для
конвертерного производства
Предполагаемый объем
Другим способом утилизации
железосодержащих пылей и
Пульпу и обезвоженный
шлам могут использовать
Одним из перспективных
методов подготовки шламов к
утилизации является сушка
В последнее время
в связи с интенсификацией
кислородно-конвертерного
Подготовку конвертерных
шламов к утилизации в
Конвертерные шлаки, из которых даже сравнительно полно извлечен металл, содержат ряд ценных элементов. Их весьма рационально использовать в металлургии, например в аглодоменном и литейном производстве, в качестве флюса вместо известняка.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом конвертерные шлаки перерабатывают преимущественно в твердом состоянии. Их дробят, подвергают грубому отбору металла, иногда вторично дробят и сепарируют. Широко опробованного и внедренного в производство способа переработки конвертерных шлаков в жидком состоянии до сих пор нет. Только на отдельных заводах испытывают полупромышленные или промышленные грануляционные установки.
В зависимости от времени пребывания в чашах (с момента наполнения до кантовки) и объема их шлак может поступать на переработку в жидком или в твердом состоянии. Показано, что даже спустя 2 ч после наполнения до 80% расплава в чаше остается в жидком состоянии.
Из сталеплавильных шлаков
для использования в качестве
оборотного продукта в
Основность конечного
конвертерного шлака находится
на уровне 2,8 – 3,5, а содержание
СаО в известняке и в
Как показывают
Если учесть еще и
то, что известняк природный
Переработка конвертерного шлака текущего производства производится на стационарном участке шлакопереработки с использованием способа термодробления. Предусмотрена раздельная переработка жидкого шлака и ковшевых остатков. К технологии первичной переработки конвертерных шлаков на стационарном участке относится:
- транспортировка шлака на
- слив шлака в ямы-траншеи;
- передвижение шлаковозов в секцию для выбивки ковшевых остатков и выбивка последних;
- термодробление и охлаждение шлака водой;
- разработка остывшего шлака экскаватором;
- извлечение крупногабаритного скрапа;
- транспортировка остывшего
На стационарный участок
шлакопереработки направляется
жидкий шлак только из конверте
Технология термодробления
включает послойную заливку
Термодробленный конвертерный
шлак может использоваться в
шихте доменных печей и
Отгружается потребителям термодробленый шлак, по химическому составу должен иметь СаО не менее 45 %, SiO2 не более 20 %, Feобщ не менее 10 %, влажность не более 7 %. Содержание посторонних примесей не должно превышать 5 %.
Опыт работы Енакиевского
металлургического завода
Вывод: Таким образом, с экономической и экологической точек зрения использование высокоэффективных газоочистных систем с организацией полной и комплексной утилизацией отходов позволит увеличить технико-экономические показатели производства стали и значительно снизить уровень загрязнения окружающей среды. Использование конвертерного шлака взамен известняка в металлургическом переделе очень выгодно, так как позволит снизить расход природных шихтовых материалов и кокса, а также сократить выбросы углекислого газа и пыли.Комплексный подход к решению экологических проблем конвертерного производства позволит существенно улучшить экологическую обстановку на металлургических комбинатах страны.
Список использованной литературы
Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух, СПб, НИИ Атмосфера, 2000 г. с учетом дополнений 2002 г.;
Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементорганических соединений. СПб, АНО НПО "Мир и семья", 2002 г.; Справочник химика, Л., Химия, 1971 год;
Обобщенный перечень ПДК вредных веществ в воде водных объектов, используемых в рыбохозяйственных целях. В кн.: Контроль химических и биологических параметров ОС. П./ред. Л.К. Исаева, СПб, 1998 год;
ГН 2.1.5.689-98. (ГН 2.1.5.690-98) ПДК (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования , М., Минздрав России, 1998 г.; ГН 2.1.5.963а-00 Дополнение к ГН 2.1.5.690-98;
Контроль химических и биологических параметров ОС. п./ред. Л.К. Исаева, СПб, 1998 год; ГН 2.1.7.020-94. ОДК тяжелых металлов и мышьяка в почвах (дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91);
Старк С.Б. Пылеулавливание и очистка газов в металлургии - М.: Металлургия, 1977. - 328 с.;
Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия - Учебник для вузов. - 6-изд., перераб. и доп. - М.: Академкнига, 2005. - 768 с.

- Промышленные отходы и способы их утилизации
- Промышленные перевороты
- Промышленные печи. Печи для термической обработки
- Промышленные предприятия как источник загрязнения атмосферы. Кислотные дожди
- Промышленные процессы с использованием иммобилизованных ферментов и клеток
- Промышленные районы города
- Промышленные регионы Белоруссии
- Промышленные здания ГТЭС
- Промышленные и народные промыслы Дивеевского района
- Промышленные источники химического загрязнения биосферы
- Промышленные катастрофы в мире XXI века, связанные с загрязнением окружающей среды
- Промышленные кластеры как прибор инновационного и инвестиционного развития малых и средних предприятий
- Промышленные локальные сети, Ethernet TCP/IP (IP)
- Промышленные обогреватели ( тепловые пушки )