Отходы металлургического производства

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Отходы металлургического производства

Переработка отходов металлургических производств

Природно-ресурсный потенциал России огромен, но не бесконечен. Это делает актуальными вопросы использования ресурсов и сопутствующие им экологические проблемы, возникающие по техногенным причинам. Поэтому так важно решение вопроса о рациональном применении твердых промышленных отходов (ТПО), скапливающихся в процессе металлургического производства, то есть о применении малоотходных технологий в металлургии.

Работа современных предприятий, занятых в металлургической сфере, направлена не только на производство заготовок и изделий из металла, но и на переработку ТПО: любой серьезный металлургический завод имеет в своем распоряжении производственные ресурсы для их переработки.

Переработка вторичного сырья включает в себя два процесса, в равной степени применимых как к черному, так и к цветному металлу: утилизацию и рециклинг.

Утилизация

Процесс утилизации подразумевает переработку ТПО с целью их повторного использования. Утилизация включает в себя резку, сортировку, очистку и обработку отходов, в результате чего получаются имеющие практическую ценность материалы. Примеры утилизации - шлаковая пемза или минеральная вата: будучи продуктами металлургии, они являются не металлом, а силикатными материалами, полученными из отходов производства.

Утилизацию нередко смешивают с уничтожением, но это два разных понятия. При утилизации получается новый продукт (в том числе тепловая энергия), тогда как уничтожению подвергаются абсолютно непригодные к дальнейшему использованию отходы.

Рециклинг

В отличие от утилизации рециклинг - процесс переработки отходов, ставящий результатом их возвращение в производственный цикл. При этом вторсырье используется в производстве по своему прямому назначению. Основными технологиями рециклинга, применимого к металлическому лому и мусору, являются измельчение и переплавка.

Пример рециклинга - переплавка и повторное использование в металлургическом производстве лома черного или цветного металла. Так, полученная в результате рециклинга сталь по своим характеристикам практически не уступает той, которая выработана непосредственно из железной руды, а добавленные в нее присадки еще и способны выделить и усилить необходимые для дальнейшего ее использования в промышленности характеристики. Рециклингу подвергают и бытовой металлический мусор - жестяные банки из-под напитков, металлические крышки от бутылок.

Использование ТПО

Наибольшие возможности для вторичного использования представляют собой куски лома разных категорий и групп. Габаритные куски лома (например, образовавшиеся в процессе строительства коммуникаций) переплавляют для получения металлопроката.

Однако современные технологии переработки ТПО основаны на рациональном использовании даже тех отходов, которые кажутся бесполезными (металлические стружки, железные опилки) и содержат в себе мало металлов (шлаки, шлам).

Мелкие металлические отходы, скрап и высечка

Мелкие металлические отходы и обрезки подвергают рециклингу - брикетируют или дополнительно измельчают, переплавляют и вновь используют в литейном или химическом производстве.

Высечка - отход прессовального производства, представляющий собой перфорированную металлическую ленту или лист, - часто используется и без вторичной переработки. Материал применяется в строительстве как армирующее средство для усиления кирпичной кладки, при закладке фундамента, возведении стен.

Благодаря своим прочностным и эстетическим свойствам высечка разных видов активно используется и как материал заграждений: она заменяет собой сетку-рабицу или применяется как верхняя часть глухих (например, бетонных) заграждений для обеспечения вентиляции огороженной территории.

Шлак в строительстве и металлургии

Шлаками называют побочные продукты или отходы от производства металла. До 80% всех ТПО на металлургическом производстве составляют именно они. По своей структуре шлаки - силикаты с различным процентом содержания железа или другого металла.

В основном шлаки утилизируются. В результате их переработки получается экономичная продукция, востребованная в строительстве:

· гранулированные шлаки - используются при изготовлении портландцемента и шлакоблоков, для заполнения пустот в бетоне;

· щебень - применяется для изготовления бетона, укрепления фундамента и дорожных покрытий;

· шлаковая пемза - служит компонентом в изготовлении шлакобетона для ограждений и несущих конструкций;

· минеральная вата - действует как тепло- и звукоизоляционный материал стен, перекрытий, дверей и т.п.

Доменные шлаки используют и в шлаковом литье. Например, произведенные этим способом металлошлаковые трубы существенно экономят металл, который уходит на строительство трубопровода.

Частично шлак перерабатывается и с целью получения обратного продукта металлургии. Так, из ферросплавных шлаков, благодаря высокому содержанию в них железа, добывают частицы металла с использованием технологий дробления, магнитной сепарации.

Обратный продукт получают и из шлаков цветных металлов, но технология добычи из них частиц металлов пока недостаточно совершенна и потому не получила распространения.

Шлам: возможности переработки

Шламом называют отходы разработки горной породы или производственного процесса в виде пыли, грязи, мелкого порошка, осадка. В металлургии шлам образуется в результате газоочистки доменных и мартеновский печей, конвертеров, задействованных в производстве стали и чугуна.

В процессе плавки на каждую тонну стали приходится примерно 12-24 кг шлама, который может использоваться в металлургии. Малоотходные технологии подразумевают извлечение из него металлических частиц и их «спекание», то есть получение агломерата, который может затем применяться в агломерационной шихте при выплавке чугуна.

В промышленности находит применение и использование шлама некоторых цветных металлов. Так красный бокситный шлам, отход производства алюминия, используют в производстве цементов, шлакового щебня, дорожных покрытий.

Проблема малоотходных технологий пока стоит остро. Крупное металлургическое предприятие в среднем перерабатывает за год 1 млн тонн сырья. Это означает, что каждые сутки к отходам металлургического производства прибавляется 500 тонн одних только шлаков, не говоря о шламе, золе, вредных веществах типа диоксида серы, оксида азота. Сбрасывание отходов в отвалы и шламохранилища экономически невыгодно, чревато истощением природных ресурсов и загрязнением окружающей среды. Поэтому все большее распространение получают крупные производственные базы по получению и переработке металлов, а также освоению скапливающихся ТПО.

Свой вклад в экономику и экологию вносят и небольшие базы приема металлолома, которые занимаются сортировкой и утилизацией лома черных и цветных металлов разных категорий, включая мелкий лом - металлические отходы, пригодные для брикетирования. Отходы сортируют, очищают, при необходимости измельчают и сдают на металлургические предприятия или цементные заводы, а вредные отходы транспортируют на специальные полигоны, где уничтожают.

металлургический литейный золошлаковый утилизация рециклинг

Отходы литейного производства

Литейное производство характеризуется наличием токсичных воздушных выбросов, сточных вод и твердых отходов.

Острой проблемой в литейном производстве считается неудовлетворительное состояние воздушной среды. Химизация литейного производства, способствуя созданию прогрессивной технологии, одновременно ставит задачи по оздоровлению воздушной среды. Наибольшее количество пыли выделяется от оборудования для выбивки форм и стержней. Для очистки выбросов пыли применяют циклоны разных типов, полые скрубберы и циклоны-промыватели. Эффективность очистки в этих аппаратах находится в пределах 20-95%. Применение в литейном производстве синтетических связующих особенно остро ставит проблему очистки воздушных выбросов от токсичных веществ, главным образом от органических соединений фенола, формальдегида, оксидов углерода, бензола и др. Для обезвреживания органических паров литейного производства применяют различные способы: термическое сжигание, каталитическое дожигание, адсорбцию активированным углем, окисление озоном, биоочистку и др.

Источником сточных вод в литейных цехах служат, главным образом, установки гидравлической и электрогидравлической очистки литья, мокрой очистки воздуха, гидрогенерации отработанных формовочных смесей. Огромное экономическое значение для народного хозяйства имеет утилизация сточных вод и шлама. Количество сточных вод можно значительно снизить путем применения оборотного водоснабжения.

Твердые отходы литейного производства, поступающего в отвалы, представляют собой в основном отработанные литейные, пески. Незначительную часть (менее 10%) составляют металлические отходы, керамика, бракованные стержни и формы, огнеупоры, бумажный и древесный мусор.

Основным направлением уменьшения количества твердых отходов в отвалы следует считать регенерацию отработанных литейных песков. Использование регенератора обеспечивает снижение расхода свежих песков, а также связующих и катализаторов. Разработанные технологические процессы регенерации позволяют регенерировать песок с хорошим качеством и высоким выходом целевого продукта.

При отсутствии регенерации отработанные формовочные смеси, а также шлаки необходимо использовать в других отраслях промышленности: отработанные пески - в дорожном строительстве в качестве балластного материала для выравнивания рельефа и устройства насыпей; отработанные песчано-смоляные смеси - для изготовления холодного и горячего асфальтобетонов; мелкую фракцию отработанных формовочных смесей - для производства стройматериалов: цемента, кирпича, облицовочных плиток; отработанные жидкостекольные смеси - сырье для строительных цементных растворов и бетона; шлак литейного производства - для дорожного строительства в качестве щебня; мелкая фракция - в качестве удобрения.

Захоронение твердых отходов литейного производства целесообразно проводить в овраги, отработанные карьеры и шахты.

Литейные сплавы

В современной технике используют литые детали из очень многих сплавов. В настоящее время в СССР доля стального литья в общем балансе отливок составляет примерно 23%, чугунного - 72%. Отливки из сплавов цветных металлов около 5%.

Чугун и литейные бронзы являются «традиционными» литейными сплавами, применяемыми с давних времен. Они не обладают достаточной пластичностью для обработки давлением, изделия из них получают литьем. Вместе с тем для получения отливок широко используют и деформируемые сплавы, например, стали. Возможность использования сплава для получения отливок определяется его литейными свойствами.

Отходы черной металлургии

Отходы металлургического производства являются наиболее интенсивными источниками загрязнения экологического окружения. Поэтому весь шлак, который остаётся после переработки на заводах, подлежит обязательной утилизации.

Необходимость утилизации

В России наблюдается проблема нехватки оборудования для работы в металлургической отрасли. Наиболее остро проблема ощущается, когда стоит вопрос утилизации отходов. Перерабатывается совсем небольшая часть шлака, порядка тридцати процентов. Всё остальное закапывают под землю или оставляют на хранение на складах. Территории, которые отводятся под хранение отходов металлургии, занимают около 1500 квадратных километров.

Если происходит такая бессмысленная утилизация отходов, то она негативно отражается на окружающей среде. Страдает почва, водоёмы, атмосфера, поскольку элементы тяжёлых металлических отходов проникают и в землю, и в воду, и испаряющиеся газы улетучиваются в воздух.

Токсические отбросы являются очень ядовитыми и наносят ущерб всему живому, что находится в ближайших 200 километрах. Поэтому хозяйственная деятельность не проводится в этом радиусе.

Разновидности шлакового продукта

В металлургической промышленности выделяют два продукта, оставшихся после переработки металла - это шлаки и зола. Среди отходов данного типа выделяются два основных: это остатки чёрной и цветной металлургии.

Отходы черной металлургии

В каждой стране, где развита металлургическая промышленность, имеются свалки, на которых хранятся, негативно воздействующие на окружающую среду остатки производства. Среди них остатки черной металлургии, к которым относятся:

Шлаки - это остатки сырья, которые остались после переработки на производстве. Среди отходов есть такие, которые представляют ценность: титан, ванадий. Эти средства используют для изготовления строительных материалов.

Керамическая труба, лом - такие отбросы проходят очищение и далее используются для изготовления других предметов.

Окалины - это оксидовая смесь, которая образуется путём окисления. Окалины проходят переработку в цехах металлургических заводов, поскольку в них высокий процент железа.

Шлам - это вид отхода, который образуется посредством деятельности на горнодобывающем участке. Получает шлам, когда происходит процесс промывания руды. Внешне они похожи на порошок, ил, стружку металла. Шламы перерабатывают в удобрения, которые применяются в сельском и лесном хозяйствах.

Если отбросы черной металлургии проходят вторичную переработку, то их токсическое воздействие на окружающую среду снижается.

Отходы цветной металлургии

Остатки цветной металлургии являются наиболее опасными для всего живого. Частички металлов имеют свойство скапливаться в организме человека и в последствии приводят к различным заболеваниям, мутациям и изменениям в ДНК. Не исключается и летальный исход.

Существует три типа опасности, которую представляют цветные металлы:

Первый тип - это металлы, которые представляют наибольшую опасность. Малейшая доза, которая попала в организм человека, в 99,9% случаев приводит к гибели. К таким металлам относят мышьяк, ртуть, цинк.

Второй тип - это цветная металлургия, которая опасна на среднем уровне. Токсические элементы нарушают нервную, мышечную, кровеносную или пищеварительную систему. Следует избегать контакта с никелем, кобальтом, хромом.

Третий тип - это низкий уровень опасности. Если небольшое количество элементов попадает в организм, угрозы для жизни нет. А увеличение может привести к отравлению. Один из таких металлов - это марганец.

Цветные отбросы, которые наиболее часто можно встретить, - это железо, кремний, цинк.

Шлаковые отбросы при выплавке чугуна и стали

Остатки, которые встречаются после выплавки чугуна, подразделяются на несколько разновидностей:

· доменные - мусор, образующийся после работы с чугуном, который бывает литейный, специальный и предельный;

· сталеплавильные - к этой категории относится мусор, появившийся после выплавки стали.

Шлаки первой разновидности образуются вместе с чугуном, когда происходит плавка шихты. Она состоит из таких компонентов, как топливо, флюс и руда. К флюсу обычно относят известняк.

Шлак, который является не таким плотным, как металл, во время обработки всплывает над ним. Посредством такого процесса происходит отделение мусора от чугуна. Остатки, являющиеся продуктом переработки, из специального устройства выходят через специальное отверстие, а металл - через нижнее. Пройдя вторичную обработку, остаток оседает, а после того, как сливается чугун, вновь отправляется на переработку. Конечная цель вторичной переработки сырья - выделения металлических частичек из вторичного сырья.

Стойкие и распадающиеся материалы

Ещё один процесс, который происходит на металлургическом производстве, это остывание остатков. После того, как порода остынет, происходит образование камневидных, гранулированных и стекловидных пород.

Устойчивость тоже является фактором, который характеризирует шлак. Противоположностью нераспадающихся пород являются:

1. Силикатные, которые после утилизации распадается и превращаются в порошок, похожий на муку.

2. Известковые - они самопроизвольно распадаются на отдельные кусочки твёрдого материала.

3. Железистые. После переработки и воздействия на них влаги происходит растрескивание продукта.

4. Марганцевые, процесс распада которых происходит после контактирования с влажной средой.

Вторичные продукты, которые получаются после переработки устойчивых металлов, используют для изготовления щебня.

Утилизация шлаков

Отбросы иногда представляют ценность, и просто выбросить их на свалку нельзя. Отвальные шлаки, которые образуются путём слива отходов, тоже пользуются популярностью. Вторичные продукты - это кусковые породы, их утилизация условна. Куски выдерживаются некоторое время на свежем воздухе, и происходит природная переработка и сортировка пригодного для дальнейшего использования материала от шлаков, которые распадаются. А в дальнейшем эти продукты используют для изготовления различных материалов.

Область использования и стандартизация

Металлургический шлак используют для изготовления цемента. Ещё одно направление, где могут использовать чёрные металлы - это минеральная вата. Чтобы её изготовить применяют металлургический щебень. Шлаковой пемзой заполняют бетонные смеси.

Металлургические отходы успешно используются в дорожном строительстве. Для этой сферы создают щебенку из металлургического шлака. Чтобы щебень стал прочным, его укрепляют физико-механическими свойствами.

Хотя при строительстве дорог необходим щебень разной плотности. Верхний слой асфальта более крепкий, а нижние уровни менее прочные.

Технология приготовления:

Металлургический шлак производят на Урале, в НИИ чёрной металлургии.

Технология состоит из следующих этапов:

1. Жидкий мусор сливается в ямы для шлака.

2. Выполняется полив материала, который находится в отходах.

3. Порядка восьми часов происходит кристаллизация.

4. Массу, которая застыла, разрабатывают экскаватором.

5. Шлак сортируют на равные части, если необходимо, происходит дробление.

Образование и использование золошлаковых отходов

Наиболее яркий пример образования золошлаковых отходов - это теплоэлектростанции. Сырьё на таких предприятих - уголь. Во время горения отделяются частички золы, которые выходят наружу вместе с дымом. Пар и дым - становятся органикой, а минералы после сгорания топлива превращаются в золу и шлаковый мусор. Зольные остатки оседают в осадок и формирует куски. Эта зола перемешивается со шлаком, и образуется золошлаковый отход.

После утилизации золошлаковых отходов изготавливаются следующие продукты:

1. Бетон.

2. Строительные составы.

3. Цемент.

4. Керамзит.

5. Керамический кирпич.

Стоимость отходов. Чтобы узнать стоимость шлаковых отходов, можно воспользоваться двумя способами.

Первый - это обращение к территориальному сборнику цен. Но есть один нюанс, такая база может на момент покупки или продажи устареть. Поэтому не всегда данный способ станет актуальным.

А второй вариант, это в интернете, поиске найти объявление, в котором покупают шлак. В среднем цена варьируется от 300 до 1300 рублей за одну тонну. Стоимость зависит от размера шлака, который предназначен для продажи.

Заключение

Утилизация черных и цветных продуктов металлургической промышленности является актуальной проблемой. Это необходимо делать, чтобы снизить негативное воздействие токсических отходов на окружающую среду. Утилизация происходит разными способами, и в зависимости от того, какой продукт будет изготовлен после переработки, технология отличается.

Размещено на allbest.ru