БРИКЕТУВАННЯ ВіДХОДіВ ВИРОБНИЦТВА ФЕРОСИЛіЦіЮ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

У статт1 наведет результати анализу х1м1чного { гранулометричного складу пилу (речовин у виглядг суспендованих твердих части-нок), що утворюеться при виплавщ феросилцю в печах постшного струму методом електрош-лакового переплаву. У дослгдно-промислових умовах дослгджено можливгсть та визначено оптимально умови брикетування пилу з метою подальшого його використання у виробництв1 феросилцю

Ключовг слова: вгдходи, пил, феросилщш, спо-лучна речовина, брикетування, мщтсть, тч

постшного струму

□-□

В статье приведены результаты анализа химического и гранулометрического состава пыли (веществ в виде твердых взвешенных частиц), образующейся при выплавке ферросилиция в печах постоянного тока методом электрошлакового переплава. В опытно-промышленных условиях исследована возможность и определены оптимальные условия брикетирования пыли с целью дальнейшего её использования в производстве ферросилиция

Ключевые слова: отходы, пыль, ферросилиций, связующее вещество, брикетирование, прочность, печь постоянного тока -□ □-

УДК 504: 622.788: 669.168

БРИКЕТУВАННЯ В1ДХОД1В ВИРОБНИЦТВА ФЕРОСИЛ1Ц1Ю

Т. Ф. Жуковський

Кандидат техычних наук, доцент Завщувач * E-mail: gtf@niiep.kharkov.ua Контактний тел.: +38 (057) 702-15-81 О. Л. Проценко Астрант

Молодший науковий ствроб^ник* E-mail: Elana_eco88@mail.ru Контактний тел.: +38 (057) 702-15-81 *Лабораторт аналiзу стану пов^ряного басейну, розробки нормативно правовоТ документацп та повЬряохоронних заходiв УкраТнський науково-дослщний шститут еколопчних проблем вул. Ленша, 6, м. Хармв, УкраТна, 61166

1. Вступ

Сталий розвиток промисловост потребуе розробки високоефективних технологш отримання яюсно! продукцц i забезпечення еколопчно! безпеки технолопчних процесш.

У кiнцi XX - на початку XXI столггтя в Укра!ш високоякiсний феросилiцiй (FeSi) i3 низьким вмiстом шюдливих компонентов (фосфору, сiрки, вуглецю) почали виплавляти в печах постшного струму методом електрошлакового переплаву на Стахановськш виробничш дiльницi товариства i3 обмеженою вiдповiдальнiстю фiрма „Еколопчна шшдатива" (СВД ТОВ фiрма „ЕК1НА").

СВД ТОВ фiрма „ЕК1НА" спецiалiзуеться на переробщ вiдходiв (шлакiв) феросплавного виробницт-ва iз отриманням високоякiсного феросилщш марок ФС25, ФС45 та ФС65 [1].

2. Аналiз л^ературних даних та постановка проблеми

Процес повернення у металургшний передш вiдходiв (пилу, шлаюв та шламiв) для пщприемств i3 виробництва феросплавiв в Укра!ш i3 кожним роком стае все бшьш актуальним. Ефективне використання вiдходiв шдвищуе економiчнi показники виробництва, одночасно покращуючи екологiчний стан довкiлля у промислових регюнах.

Аналiз ситуацп iз накопиченням та переробкою вiдходiв металургшних п1дприемств в Укра'1ш показуе, що на бшьшосп шдприемств галузi спостертаеться рiст утилiзащí вiдходiв виробництва. Найбшьший ступiнь утилiзащí твердих вiдходiв - 73 % досягнуто у феро-сплавному виробництвi [2]. Це зумовлюеться високою цiннiстю феросплавних вiдходiв за хiмiчним складом (у них мктяться Ni, Сг, V, Si та ряд шших компонентiв), а також можливютю повторного '1х використання у технолопчному процесi.

При виплавцi феросилщш на СВД ТОВ фiрма „ЕЮНА" у печах пост1йного струму типу АК 217 М-1 та М-2 за допомогою асшрацшно! системи та димо-сосу частина димових газов через трубу викидаеться в атмосферне повиря. Унаслщок малих швидкостей пилогазового потоку i значно'1 висоти димово'1 труби (Н=85 м) частина асшрацшного пилу (речовин у виглядi суспендованих твердих частинок) оадае на дт труби.

1нша частина димових газiв (в1д 2-х електропе-чей) за допомогою димососа подаеться на очистку у фiльтрi Немцова. Значна юльюсть (~98 %) речовин у виглядi суспендованих твердих частинок уловлюеться в очисному апаратi, а очищет гази через димову трубу (Н = 70 м) викидаються в атмосферне повиря.

При розвантажент бункерiв та видаленнi пилу iз димових труб, 11 транспортуваннi та збертанш на територп пiдприемства чи у вщвальних полiгонах з'являються неоргашзоваш вториннi джерела пиловидiлення. Поява вторинних пиловидшень при-

©

зводить до попршення умов пращ та забруднення навколишнього природного середовища. Для змен-шення кiлькостi пилових вiдходiв (пилу, уловлено-го в очисних апаратах, та асшрацшного пилу) при виробництвi феросилiцiю необхiдно розробити метод 1х п1дготовки iз необх1дними технолопчними параметрами та екологiчними вимогами для наступного 1х використання у печах постшного струму.

У виробництвi феросплавiв найчастiше використовуеться метод брикетування, як еколопчно чистий та енергетично найменш затратний метод грудкування вiдходiв. Цей метод використовуеться як спомб пщготовки вторинно'1 сировини (вiдходiв) для додавання 11 до шихтових матерiалiв при виплавщ феросплавiв та економп первинно'1 сировини.

Брикетування дрiбнофракцiйних вiдходiв вироб-ництва та використанням брикетiв замкть дорогокош-туючих грудкових матерiалiв е дуже перспективним напрямком дослщжень. У деяких випадках '1х використання може бути технолопчно бiльш ефективним у зв'язку iз п1двищенням швидкосп розчинення брикетiв у р1дкому метал!

В Укра'1ш роботи iз брикетування феросплавних вiдходiв проводилися у лабораторiях 1ЧМ НАНУ, УкрНД1спецсталь, НМетАУ. На основi аналiзу усiх видiв феросплавiв, оцiнки '1х хiмiчного та грануломе-тричного складу, вологостi, запропоно-вано рiзнi варiанти технологи отримання брикепв для використання в шихтi при виплавщ феросплавiв [3, 4].

Проведено експерименти iз брикетування твердих ванадшвмкних вiдходiв iз метою '1х використання у якостi добавки до шихти при виплавцi ферованадiю [5].

У лабораторних умовах виконано дослщження iз виявлення впливу грану-лометричного складу вiдходiв на характер та мщшсть брикет1в при пресуванш вiдсiвiв виробництва FeSi Стахановського заводу феросплавiв [6].

- брикети повинт бути мiцними та не руйнуватися при перевантаженнях та транспортувант;

- мШмальш капiтальнi витрати на виробництво брикепв.

Окремим напрямком досл1джень е вивчення впливу форми та геометричних параметрiв брикетiв на металургшш властивостi шихти.

4. Експериментальнi дат та i'x обробка

Для виконання дослщжень i3 брикетування вщхо-дiв на СВД ТОВ фiрми „ЕЮНА" були вiдiбранi презен-табельнi партп пилу, уловленого у пилогазоочисному апарап (фiльтр Немцова), та аспiрацiйного пилу, який оав на днi димово! труби. Визначено фiзико-механiчнi характеристики та хiмiчний склад пилу.

Досл1дження дисперсного складу пилу виконано методом ситового аналiзу (табл. 1 та 2) i3 використанням набору сит фiрми Ivancice (Чехословаччина).

Визначення дшсно! щiльностi досл1джуваних зраз-кiв проводилося методом пдростатичного зважування в гам. Встановлено, що дiйсна щiльнiсть частинок скла-дае: пилу газоочистки - 2,1 г/см3, пилу, вдабраного у димовш трубi, - 2,85 г/см3.

Таблиця 1

Дисперсний склад проб пилу, який ociB на дж димовоТ труби

Розм1р частинок, мм < 0,63 0,63 -0,4 0,4 -0,2 0,2 -0,16 0,16 -0,1 0,1 -0,08 0,08 -0,063 0,063 -0,045 > 0,045

Вм1ст, %

1 0,52 1,86 64,20 20,50 10,74 0,90 0,85 0,24 0,19

2 0,34 2,55 60,75 22,58 11,50 0,85 0,74 0,35 0,34

3 0,43 1,99 63,28 21,09 10,83 0,97 0,83 0,29 0,29

3. Мета i завдання дослiджень

Таблиця 2

Дисперсний склад проб пилу, уловленого пилогазоочисною установкою

Метою роботи е формування оптимального хiмiчного та гра-нулометричного складу пилових вiдходiв феросплавного вироб-ництва та експериментальне виз-начення умов, при яких можливе ефективне '1х брикетування, що вщповщатиме вимогам та буде на-давати можливiсть використання брикепв (грудкова-ного матерiалу) при виплавщ FeSi у печах постшного струму методом електрошлакового переплаву.

При розробщ технолог!' виробництва брикетiв прюритетними були наступнi завдання:

- визначення компонентного складу брикепв;

- отримання дослщно-промислово! партп брикетiв заданими властивостями зпдно вимогами конкретного замовника (запропонована УкрНД1ЕП технологш дозволяе отримати брикети заданими геометрични-ми розмiрами, х!м!чним складом та Ф!зичними власти-востями);

Розм1р частинок, мм < 2 2 -0,63 0,63 -0,4 0,4 -0,2 0,2 -0,16 0,16 -0,1 0,1 -0,08 0,08 -0,063 0,063 -0,045 > 0,045

Вм1ст, %

1 5,21 9,53 16,70 17,29 15,80 17,28 8,19 4,93 4,17 0,90

2 4,86 10,53 17,20 17,60 14,78 18,53 7,45 4,30 3,94 0,81

3 6,00 8,42 15,74 17,13 16,35 16,87 9,65 4,43 4,46 0,95

Як видно iз табл. 1, основна маса пилу, який ос щае на дт димово! труби, - це фракщя менше 1 мм. Середнш медiанний розмiр частинок цього пилу 0,4 - 0,2 мм.

Середнш медiанний розмiр частинок, що утворю-ються при виплавцi феросилiцiю в печах постшного струму, та уловлених у фшмр Немцова, коливаеться в межах 0,1 - 0,63 мм.

1з даних табл. 1 та 2 слщуе, що гранулометрич-ний склад зразюв пилу, !х середнiй дiаметр частинок iстотно не вiдрiзняються. Загалом фракщя 0 - 1 мм обох матерiалiв за вщношенням дрiбнодисперсних ча-

стинок задовольняе вимоги до проведення ефективно-го ущольнення при пресуваннi.

На спектрометрi ТОВ «Елватех» спектральним методом визначили вмют компонент1в у пробах пилу (табл. 3).

Таблиця 3

Хiмiчний склад проб пилу

Вмют, % Назва компоненту

AI2O3 Si+SiO2 P S K2O CaO MnO2 Fe+Fe2O3 CoO

1 0,05 55,85 0,08 0,06 0,38 15,16 0,10 28,30 0,02

2 0,05 56,01 0,07 0,06 0,38 15,31 0,03 28,06 0,03

3 0,05 56,36 0,08 0,07 0,37 14,30 0,10 28,65 0,02

кетування пилових в1дход1в виробництва феросилщш та випробування брикет1в на мщтсть приведена на рис. 1.

У лабораторних умовах проби пилу феросилщш волопстю 1,0^2,5 % зм1шували 1з сполучною добавкою та пресували на ручному пдравл1чному прес1 при тиску 0,8^15,0 МПа. Унасл1док чого отримано брикети цилшдрично! форми розм1рами: висота 50 мм, д1аметр 30 мм. Характеристика шихтових матер1ал1в 1 результати експериментальних дослщжень брике-тування пилових в1дход1в виробництва феросил1ц1ю представлен! в табл. 4.

Порiвняльний аналiз вмiсту основних компонентiв пилу (Si+SiO2, Ca, Fe+Fe2O3) та елементiв шихтових матерiалiв, якi використовувалися при виробництвi FeSi за iснуючою технологiею, показав '1х незначну в1д-мiннiсть, що вказуе на можливiсть його використання у шихт при виплавцi феросилщш тсля попередньо'1 подготовки (отримання грудкованого матерiалу).

Для оцiнки можливостi промислового виробництва брикепв iз пилу, що утворюеться при виплавцi феросилщш в печах постiйного струму, на заводi iз виробництва брикепв для металургшно! промисловостi ТОВ «Конкрет» (м. Днiпродзержинськ) були проведенi ла-бораторнi та дослiдно-промисловi до-слщження умов '1х отримання. ДослЬ дження полягали у виборi сполучно'1 добавки, вивчент та визначеннi фЬ зико-мехатчних властивостей ших-ти, визначеннi оптимальних техно-логiчних параметрiв 11 брикетування, отримання дослщно! партй брикетiв та оцшки '1х мщносто

Однiею Оз визначальних умов створення ефективно'1 технологи брикетування пилових вщходОв виробництва FeSi е правильний вибОр спо-лучно1 речовини, яка повинна мати висою в'яжучО властивосп, мкстити мШмальну кшьюсть шюдливих речо-вин (С, S та Р) та вщповщати вимогам щодо властивостей брикепв, яю вико-ристовуються при виплавщ феросилЬ цш У лабораторних умовах в якосп сполучних добавок до пилу були ви-користаш гашене вапно Ca(OH)2 та порошкоподОбна оргашчна сполучна добавка (ОСД), що е вщходом борош-номельного виробництва.

Експериментальш дослщження у промислових умовах проводили на брикетной установщ, яка включала змшувальний апарат, двохвалковий прес, дозуючий пристрш, сушильний апарат. Визначення щшьносп бри-кепв здшснювали на лабораторному прем (ПСУ-250) при тиску пресуван-ня 8,0^15 МПа.

Принципова технолопчна схема експериментальних дослщжень бри-

Рис. 1. Принципова технолопчна схема лабораторних та дослщно-промислових дослiджень процесу брикетування пилу виробництва FeSi та випробування брикелв на мщ-нiсть

Таблиця 4

Характеристика шихти та результати експериментальних досжджень брикетування пилових вiдходiв виробництва феросилщ^

№ проби Матер1ал, Сполучна Юльюсть сполучно! Насипна щ1ль-шсть вихщного пилу FeSi, г/см3 Тиск пре-сування, МПа

пил FeSi, % речовина речовини, %

1 2 3 4 5 6

1 Пилов1 вщходи FeSi: проба №1* - 47,5; проба №2** - 47,5 Гашене вапно Ca(OH)2 5,0 2,55 5,0

2 Проба №1 - 45,0 Проба №2 - 45,0 Гашене вапно Ca(OH)2 10,0 2,65 5,0

3 Проба №1 - 47,5 Проба №2 - 47,5 Гашене вапно Ca(OH)2 5,0 2,55 15,0

4 Проба №1 - 45,0 Проба №2 - 45,0 Гашене вапно Ca(OH)2 10,0 2,65 15,0

5 Проба №1 - 49,5 Проба №2 - 49,5 ОСД*** 1,0 2,45 2,5

6 Проба №1 - 49,0 Проба №2 - 49,0 ОСД 2,0 2,45 2,5

7 Проба №1 - 49,25 Проба №2 - 49,25 ОСД 1,5 2,40 5,0

8 Проба №1 - 49,25 Проба №2 - 49,25 ОСД 1,5 2,40 5,0

9 Проба №1 - 48,25 Проба №2 - 48,25 ОСД 3,5 2,38 10,0

10 Проба №1 - 48,25 Проба №2 - 48,25 ОСД 3,5 2,38 10,0

*

пил, уловлений у пилогазоочиснш установщ, - проба №1; ** - пил, вiдiбраний на дш димовог труби, - проба №2; *** - порошкоподiбна оргашчна сполучна добавка - ОСД.

Проведено дослщження щшьносп отриманих бри-кет1в на скидання 1з висоти 2 м на чугунну плиту (вихщ класу - 5 мм) та на лабораторному преа ПСУ-250 при тиску до 250 кг/см2.

Кшьшсть пилу (- 5 мм) у загальнш маа скинутих брикет1в FeSi при використанш у якост1 сполучно! доб авки гашеного вапна склала 12,8 %, а на оргашчнш сполучнш - 4,6 %. Таким чином, можна констатувати, що щшьшсть брикет1в на оргашчнш сполучнш добавщ ютотно вище, шж на гашеному вапш.

Кр1м того, при пресуванш пилу FeSi 1з ОСД завдя-ки Ii еластичност1 при стисканш на ПСУ-250 брикети не розсипалися, а лише частково деформувалися, i практично не руйнувалися при падшш на цементну чи чугунну плиту.

Взагал1, враховуючи висою щшьшсш властивост1 брикет1в на оргашчнш сполучнш добавщ, нижч1 показ-ники пресування при !х отриманш, пор1вняно 1з спо-лучною добавкою - Ca(OH)2, застосування ОСД е пер-спективним та технолопчно обгрунтованим. На основ1 результат1в лабораторних дослщжень оптимальними при пресуванш пилу FeSi фракц ii - 1 мм можна вважати 2,5 ■ 3,5 % ОСД вщ загально! маси шихти.

На ТОВ „Конкрет" на двохвалковому преа проведет дослщно-промислов1 випробування 1з брике-тування пилу FeSi фракцп 1 мм, волопстю ~1,5% при тиску пресування 2,5 ■ 15,0 МПа. В якост сполучно! речовини була використана оргашчна сполучна добавка, що е вщходом борошномельного виробництва. Отримано близько 300 кг брикет1в „пельменопод1бно!" форми (рис. 2). Результати дослщжень брикет1в, ви-готовлених на промисловому преа, тдтвердили даш лабораторних дослщжень.

Рис. 2. Брикети, отримаш при брикетуванш пилу FeSi на двохвалковому преа

6. Висновки

Проведено експериментальш дослщження i3 бри-кетування пилу, який утворюеться при виробництвi FeSi. Встановлено, що при певних умовах i3 пилу можна отримати мщш брикети розмiром 30x50 мм. До цих умов вщносяться: тиск пресу 5-10 МПа,

гранулометричний склад пилу 0-1 мм, волопсть -1,0+2,5 %, використання оргашчно! сполучно! добавки.

Шсля терм1чно! обробки та дослщжень брикет1в на мщшсть при тиску 8,0+15,0 МПа, встановлено, що вони задовольняють вимоги, як1 пред'являються до шихтових матер1ал1в, що використовуються при ви-плавщ феросилщда в печах постшного струму методом електрошлакового переплаву.

На завод1 1з виробництва брикет1в для металургш-но! промисловост ТОВ «Конкрет» отримано дослщ-но-промислову партда брикет1в (близько 300 кг). За результатами дослщжень запропонована принципова технолопчна схема отримання брикет1в 1з шихти (пил + сполучна речовина). Розроблений метод пщготовки пилу для електровиплавки дозволить забезпечити пщ-вищення техшко-економ1чних показниюв переробки вторинно! сировини та зменшити забруднення навко-лишнього середовища на пщприемствах 1з виробництва феросилщда в печах постшного струму.

Л1тература

1. Пат. №66958 Украши, МПК С22С33/04, С22С38/02. Споаб виробництва феросилщю з шихти, що м!стить вщходи виробництва феросплавiв / С.Л. Борисен-ко, О.С. Борисенко, П.П. Говорунов, С.Ю. Коро-стильов, Б.1. Шукстульський; заявник та власник -С.Л. Борисенко. № 2004020952; заявл. 10.02.2004; опубл. 15.06.2004, Бюл. № 6.

2. Каненко, Г. М. Утилизация вторичных ресурсов предприятий черной металлургии [Текст] / Г. М. Каненко, А. Г. Злобин, В. В. Алхасова // Экология и промышленность. -2005. - №4 (5). - С. 26-28.

3. Бабакин, В. Н. Брикетирование отходов ферроплавного производства [Текст] / В. Н. Бабакин, А Я. Еремин // Черная металлургия. Бюл. ин-та „Черметинформация". - 2006. -№3. - С. 57-61.

4. Моделирование технологий брикетирования отходов ферросплавного производства. Сообщение 1 [Текст] / Б.Р. Маймур, В.А. Носков, В.И. Петренко и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2007. - №4. - С. 112-117.

5. Жуковский, Т.Ф. Исследование способа подготовки твердых отходов энергетических установок для извлечения соединений ванадия [Текст]/ Т.Ф. Жуковский, С.А. Гринь // Вестник НТУ «ХПИ» - 2001. - Вып. 23. - С. 57-61.

6. Исследование физико-механических свойств мелкофракционных промышленных отходов, определяющих их поведение при брикетировании [Текст] / Носков В.А., Маймур Б.Н., Петренко В.И., Лебедь А.Т // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1998. - № 4. - С. 104-107.

Abstract

The article discusses the application of the method of briquetting as a method of preparation of ferroalloy production wastes for the melting, applying obtained pellets as a charge or additives to charge of the DC smelter. The main objective of the research is to develop the chemical and granulometric compositions of the wastes from production of ferrosilicon and to determine experimentally the optimum process parameters, which allow effective briquetting that will meet the requirements, when using briquettes, while smelting ferrosilicon by the method of

electroslag remelting in DC smelters.

The use of modern means, while determining the basic physical and chemical characteristics of wastes from the production of FeSi (chemical and granulometric composition, humidity, bulk density, flowability, etc.) allowed the formation of charge composition (wastes + bonding materials) to conduct research on its briquetting.

The experimental studies on wastes briquetting from the production of ferrosilicon with bonding materials were conducted. The compressible materials included dust from the smelting of ferrosilicon in furnaces of battery type, dust, caught in dust and gas cleaning units, and an organic additive. Pellets were obtained; their mechanical strength was determined.

The suggested method of obtaining the waste briquettes and their use while smelting FeSi will increase economic indicators of production and at the same time will improve the environmental situation in the area where an enterprise is located.

Keywords: wastes, dust, ferrosilicon, bonding material, briquetting, strength, DC smelter

-□ □-

Об'ектами розгляду в статт1 е дв{ модифгкацИ вгдмовостшког системи для джерел безперебйного електроживлення з конфигурациями N+М)) та 2х^+М), для передбачено профглактичне техшчне обслуговування. Подан надштсш модели для обох конфигураций в1 дмовостшких систем джерел безперебшного електроживлення, як дозволяють дослгдити залежтсть гх надшностг в1д периодичности профглактичного техшчного обслуговування

Ключовг слова: джерело безперебшного електроживлення, техшчне обслуговування, змшане резервування, вгдмовостшка система, надштсне проектування

□-□

Объектами рассмотрения в статье являются две модификации отказоустойчивой системы для источников бесперебойного электропитания с конфигурациями N+М)) и 2х^+М), для которых предусмотрено профилактическое техническое обслуживание. Представлены надежностные модели для обеих конфигураций отказоустойчивых систем источников бесперебойного электропитания, которые позволяют исследовать зависимость их надежности от периодичности профилактического технического обслуживания

Ключевые слова: источник бесперебойного электропитания, техническое обслуживание, смешанное резервирование, отказоустойчивая система, надежностное проектирование

-□ □-

УДК 621.311.68

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПРОФ1ЛАКТИЧНОГО ТЕХН1ЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ НА НАД1ЙН1СТЬ В1ДМОВОСТ1ЙКОГО ДЖЕРЕЛА БЕЗПЕРЕБШНОГО ЕЛЕКТРОЖИВЛЕННЯ

Б. А. М а н д з i й

Доктор техшчних наук, професор* E-mail: bmandziy@polynet.lviv.ua Б. Ю. Вол оч i й Доктор техшчних наук, професор* Контактний тел.: 063-758-91-84 E-mail: bvolochiy@ukr.net Л. Д. Озiрковський Кандидат техшчних наук, доцент* Контактний тел.: 067-673-34-45 E-mail: l.ozirkovsky@gmail.com Д. С. Кузнецов Астрант*

Контактний тел.: 063-167-35-23 E-mail: 111dk111@mail.ru I. В. Кулик

Асистент*

Контактний тел.: 098-919-47-70 E-mail: kulyk.iw@gmail.com *Кафедра теоретично? радютехшки та радювимнрювання Нацюнальний Ушверситет <^bBiBCb^ Пол^ехшка» вул. С. Бандери, 12, м. Львiв, УкраТна, 79000