Файл: Федерaльнoгo гocудaрcтвеннoгo aвтoнoмнoгo oбрaзoвaтельнoгo учреждения выcшегo oбрaзoвaния Нaциoнaльный иccледoвaтельcкий технoлoгичеcкий универcитет миcиC.docx

МИНИCТЕРCТВO НAУКИ И ВЫCШЕГO OБРAЗOВAНИЯ РOCCИЙCКOЙ ФЕДЕРAЦИИ

ВЫКCУНCКИЙ ФИЛИAЛ

ФЕДЕРAЛЬНOГO ГOCУДAРCТВЕННOГO AВТOНOМНOГO OБРAЗOВAТЕЛЬНOГO УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫCШЕГO OБРAЗOВAНИЯ

«Нaциoнaльный иccледoвaтельcкий технoлoгичеcкий универcитет «МИCиC»

(Выкcунcкий филиaл НИТУ «МИCиC»)

КAФЕДРA		Электрoметaллургия
НAПРAВЛЕНИЕ		22.03.02
ПРOФИЛЬ		Метaллургия

Дoмaшнее зaдaние №1
пo диcциплине

Ресурсосбережение

нa тему Технология переработки металлургических отходов, на примере процесса ArcFumec

Cтудент группы

ММТ-21OчЗ

________

A.Н. Харитонов

aббревиaтурa

пoдпиcь

И.O. Фaмилия

Oценкa c учетoм зaщиты _____________________ ____________

oценкa дaтa

Препoдaвaтель

Aлпатова

пoдпиcь

И.O. Фaмилия

Выкca 2022

---

Oглaвление

Введение.

Одним из путей снижения материалоемкости продукции и экономии сырьевых ресурсов является вовлечение в производство вторичных материальных ресурсов (ВМР) — отходов, которые образуются как в сфере материального производства, так и в сфере потребления.

При плавке металлошихты содержащей оцинкованную сталь в электродуговых печах пыль системы газоочистки содержит значительное количество оксида цинка и других более сложных соединений, содержащих цинк. В настоящее время при плавке стали в высокомощных печах содержание соединений цинка в пыли в пересчете на цинк составляет в среднем от 10 до 15 % цинка, что позволяет рассматривать такую пыль как один из источников получения цинка. Основными составляющими пыли электроплавки являются соединения железа, образующиеся при испарении и окислении железа в зоне горения электрических дуг и в результате интенсивной продувки ванны кислородом, а также оксид кальция в результате пылеобразования при подаче извести и диоксид кремния из загрязненной металлошихты и диспергирования шлака при кипении ванны (и другие соединения пропорционально составу шлака), а также ряд их более сложных соединений.

Учитывая, что мелкодисперсная пыль представляет опасность для окружающей среды, актуальным является поиск путей ее полезного использования вместо обезвреживания и захоронения на полигонах.

Перспективным направлением является использование плазменного нагрева для извлечения из пыли легко испаряющихся компонентов. Плазменные технологии достаточно гибки к изменениям параметров процесса и характеризуются надежнымии управляемыми энергетическими параметрами. Преимуществом плазменной технологии является также возможность исключения стадии предварительного окускования пыли. После извлечения цветных компонентов обработанную пыль можно вернуть обратно, в металлургический цикл.

Основной проблемой большинства технологий является необходимость переработки относительно небольших объемов пыли, образующейся на отдельном предприятии. С другой стороны, хорошо известно, что удельные капиталовложения увеличиваются при уменьшении производительности оборудования, а кроме того при уменьшении производительности увеличиваются удельные энергозатраты. Перевозка пыли из разных мест на перерабатывающий завод большой производительности экономически нецелесообразна, так как сопряжена с высокими транспортными и организационными расходами. Как результат эффективные в одних странах технологии (особенно при высоких требованиях к охране окружающей среды и значительных объемах отходов) могут быть не окупаемыми в других странах.

---

Примером плазменного способа переработки железосодержащих отходов является процесс шведского разработчика: ArcFumec.

Цель рaбoты: рaccмoтреть и oпиcaть технологию переработки металлургических отходов, на примере процесса ArcFumec.

1. Процесс ArcFumec.

Процесс ArcFume применяется в Норвегии в городе Хёйангер для восстановления оксида цинка из пыли и перерабатывает 50 000 т пыли в год. Использование данной технологии осложняется жесткими требованиями, предъявляемыми к качеству сырья: химический состав, размер частиц, содержание влаги.

Пыль смешивается с восстановителем (углем, угольной пылью, коксом), полученная смесь подается в печь. Оксид цинка восстанавливается до газообразного металлического цинка и покидает рабочее пространство печи с восстановительным газом. Газовая смесь сжигается с помощью примеси сжатого воздуха непосредственно над шлаковой ванной. Пар цинка преобразуется в ZnO, а CO и H2 окисляются в CO2 и пар. Мелкие частицы оксида цинка переносятся отходящим газом через систему охлаждения газа и собираются в рукавный фильтр. Оксид железа восстанавливается до FeO, который образует шлак, содержащий в основном оксид железа, диоксид кремния и известь.

Компания Tetronics (Великобритания) имеет опыт переработки цинксодержащих пылей в плазменно-дуговой печи типа электросталеплавильной с центральным вращающимся наклонным плазмотроном (катодом) и ванной (анодом). Данная технология является одностадийным процессом с одним или несколькими электродами, печью постоянного тока и с атмосферой аргона.



Рисунок 1.1. Схема технологии процесса «ArcFumec»


В качестве шихтовых материалов (не требующих окускования) загружают пылевидные отходы, флюс, кокс. Восстановление происходит при температуре 1500–1550ºС. Разложение органических и неорганических соединений происходит при температуре 1500ºС (для большей части реактора) и около 10 000 ºС (для ядра плазменной дуги). Конечные продукты: чугун, шлак и сырой оксид цинка.

Плазменные установки компании Tetronics эксплуатируются в Японии, Великобритании, Италии, Германии и Корее.

---

Вывод.

Описанный подход к перераобтке пылей электродуговой плавки черной металлургии является сложным процессом, являющийся источником тяжелых металлов и железа.

Пыль электросталеплавильного производства характеризуется многокомпонентным элементным и фазовым составом. Высокое содержание в пылях ценных компонентов – цинка и железа – превращают техногенный материал металлургического производства в ценное сырье для их извлечения в отдельные товарные продукты.

Пыли ЭДП разными странами рассматриваются как опасные отходы, поэтому на территории Европы и Северной Америки их захоронение остается под запретом или ограничивается, что требует значительных финансовых вложений. Поэтому выбор технологии переработки должен основываться на экономических преимуществах, а также исключении ущерба окружающей среды.

Плюсами процесса ArcFumec являются:

– минимальное воздействие на окружающую среду;

– простота управления и обслуживания;

– относительно низкие капитальные затраты и эксплуатационные расходы;

– универсальность, технология может перерабатывать широкий спектр отходов и др.

Cпиcoк иcпoльзуемoй литерaтуры

1. 
   Аксельрод Л.М., Мальцев В.А., Меламуд С.Г., Баранов А.П., Экологические и иные проблемы переработки цинксодержащих пылей дуговых сталеплавильных печей. Черная металлургия, 2012, №7 (1351), с.91-96.
   
2. 
   Алпатова А.А., Симонян Л.М., Исакова Н.Ш., Изучение процесса пылеобразования при дуговом нагреве оцинкованной стали. Известия высших учебных заведений. Черная металлургия, Том: 59, № 5, с.293-299.
   
3. 
   Симонян Л.М., Алпатова А.А., Прогнозирование поведения цинка и свинца при выплавке электростали. Металлург, 2016, № 7, с. 36-37.
   
4. 
   Топоркова Ю.И., Блудова Д., Мамяченков С.В., Анисимова О.С. Обзор методов переработки пылей электродуговой плавки // iPlytech Journal. 2021 T. 25. №5 с. 643-680.
   
5. 
   Алпатова, А. А. Исследование процессов пылеобразования при дуговом нагреве металла и свойств пыли с целью ее утилизации : дисс. на соис. уч. степ. канд. тех. наук. — М. : НИТУ МИСИС, 2016.
   

---