ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ

К основным отходам доменного производства кроме шлака относятся колошниковая пыль, скрап и доменный газ.

Колошниковая пыль это преимущественно железорудная пыль (35 50% железа), выносимая через колошник доменной печи под воздействием дутья. Вынос колошниковой пыли колеблется в зависимости от условий работы печи в пределах 20 120 кг на 1 т чугуна. Система очистки доменного газа улавливает до 95% колошниковой пыли, которая направляется на агломерацию.

Доменный скрап представляет собой по составу чугун, оставшийся в желобах, ковшах, а также его мелкие частицы, теряемые при разливке. Количество доменного скрапа составляет 1,5 3,5% от массы жидкого чугуна. Среднее содержание железа в скрапе 85%.

Доменный шлак это сплав алюмосиликатов, который содержит небольшое количество железа в виде корольков и не полностью восстановленных оксидов. В металлургии он повторно не используется, но является первоклассным сырьем для строительной индустрии.

Создание безотходного металлургического производства невозможно без максимального использования вторичных энергетических ресурсов. В доменном производстве это тепло отходящих газов, шлака, систем охлаждения, а также кинетическая энергия отходящих газов.

К отходам сталеплавильного производства относятся в первую очередь стальной скрап, литники, недоливки, брак и шлак, получаемые при разливе стали в формы. Все виды отходов, кроме шлака, имеют высокий процент железа и используются в доменном производстве. Сталеплавильные шлаки имеют более высокое содержание железа (до 27% по оксиду), чем доменные, но из-за трудностей его извлечения в металлургии не используются. Применение этих шлаков для производства строительных материалов также затруднено из-за непостоянства состава и свойств.

Значительное количество различных отходов образуется в прокатном производстве: металлоотходы, тепло отходящих газов и испарительного охлаждения, окалина, сварочный шлак и др. Сварочный шлак (металл, окисленный во время нагрева) из-за его засоренности повторно используется лишь частично в доменной шихте. Окалина идет на агломерацию или в доменные печи.

Металлургические шлаки являются вторым продуктом металлургического производства как по ценности, так и по объему выпуска. Важность их для народного хозяйства связана не только с ценными физико-химическими свойствами, но и с огромными масштабами производства, сравнимыми с потребностью в строительных материалах. Существенное значение имеет и благоприятная география размещения металлургических заводов, которые, как правило, являются основой развития экономического района и центрами концентрации строительных мощностей. Основное количество шлаков (до 60%) производится в южных районах Европейской части страны, затем следуют Урал (27%), центр Европейской части (7%) и Сибирь (5%).

Основной задачей в области использования металлургических шлаков является полная их переработка и, как результат, организация безотвальной работы металлургического предприятия. Наиболее широко при этом используется грануляция как наиболее простой, дешевый, универсальный и производительный способ переработки шлаков.

В настоящее время в основном перерабатываются все шлаки текущего выхода и интенсивно разрабатываются шлаковые отвалы. С учетом отвальных шлаков уровень шлакопереработки составляет около 120 130% к объему шлаков текущего выхода. Из общего количества перерабатываемых шлаков 32% выпускается в виде гранулированного шлака, 37% в виде шлаковой пемзы, 28% - в виде шлакового щебня, 3% в виде шлаковаты. Полностью используются шлаки на Новолипецком комбинате и на ряде других. В настоящее время нет ни одного доменного цеха без установки по переработке шлаков.

Графитсодержащие отходы металлургического производства включают три основных компонента: чугунный скрап, графитовую пыль (спель) и шлак. Все они в настоящее время находят применение как в черной металлургии, так и в других отраслях народного хозяйства.

Основным условием образования и выделения графитсодержащих отходов является понижение температуры жидкого чугуна и, как следствие, растворимости углерода в нем. Чешуйки графита, всплывая в жидком чугуне, захватывают с собой частицы металла и шлака и образуют графитовую спель. При интенсивной работе доменных печей в настоящее время существенно возросло содержание углерода в чугуне (за счет роста температуры выпуска чугуна) и, соответственно, выделение его в виде графитовых отходов. Содержание углерода в передельных чугунах составляет в среднем 4,1%, в литейных 3,5%, в ферросилиции 1,5 2,0%. Графитсодержащие отходы образуются на всех стадиях цикла прохождения жидкого чугуна по мере его охлаждения, располагаясь над его зеркалом в чугуновозном ковше.

В целом на металлургических заводах образуется ежегодно более 3 млн тонн графитсодержащих отходов, включающих около 800 тыс. тонн чугунного скрапа и почти 200 тыс. тонн графита.

Графитовая спель, содержащая в среднем 60% углерода, до 15% кремния и другие элементы, представляет собой ценное комплексное сырье в первую очередь для производства графита. При этом графитовая продукция получается более высокого качества и по более простой технологии, чем из природных графитовых руд. Шлаковая составляющая графитсодержащих отходов находит применение в дорожном и строительном производстве.

В числе отходов в черной металлургии видное место занимает металлургический оксид железа, который стал находить применение лишь в самое последнее время. Он является ценным и дефицитным сырьем для производства ферритов и постоянных магнитов, синтетических железно-окисных пигментов, железного порошка, для литейного производства и др. Основным промышленным способом получения оксида железа является термическое разложение железного купороса.

Перспективной сырьевой базой для развития побочных производств на заводах черной металлургии является технологический унос (возгоны) доменных и мартеновских печей. Так, тонкий и средний унос, формирующийся главным образом в зоне основных реакций, часто является богатым полиметаллическим, графитовым или другим концентратом (тонкий унос доменных печей содержит до 10% Zn и РЬ); унос мартеновских печей и конвертеров представляет собой практически чистый оксид железа сурик.