CC BY
46
ЭКОЛОГИЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
УДК 669.054.83
Черчинцев В.Д., Валеев В.Х., СомоваЮ.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАМАСЛЕННЫХ ШЛАМОВ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Производсвенно-хозяйственная деятельность современного горно-металлургического комплекса сопровождается интенсивным загрязнением окружающей среды и ее трансформацией техногенезом. Это характерно без исключения для всех предприятий металлургической отрасли Южного Урала.
В процессе переработки железорудного сырья на всех переделах образуется значительное количество железосодержащих отходов в виде пыл ей и шламов горно-обогатительного произв о дс тв а, газ оочис шых сооружений и сточных вод агломерационных фабрик, доменных и сталеплавильных цехов, цехов прокатного производства. Выход данного вида отходов составляет около 1% от массы сырья и полуфабрикатов, заданных в переработку, или 7-8% конечного объема производства металлургических предприятий.
В Челябинской области на начало 2000 г. накоплено более 4 млрд тпромышленных отходов и их количество постоянно возрастает. В большей мере это касается предприятий горно-металлургического комплекса, где образуется наибольшее количество отходов (более 60%).
Одной из проблем предприятий черной металлургии является переработка замасленной окалины и замасленных шламов донных отложений.
Цель данной работы -изучение состава и свойств замасленных шламов донных отложений Левобережного отстойника промлив-невых стоков Магнитогорского водохранилища.
Материал и методы
Для исследования состава и свойств замасленных шламов донных отложений было отобрано пять объединенных проб:
- проба № 1 - складированная шламовая карта № 1 в районе Северного перехода (рис. 1, а);
- проба № 2 - складированная шламовая карта № 2 в районе Северного перехода (рис. 1, б);
- проба № 3 - действующая карта № 3 в районе Центрального перехода (рис. 2, а);
- проба № 4 - складированная шламовая карта № 4 в районе 7 проходной (рис. 2, б);
- проба № 5 - складированная шламовая карта № 5 в районе 7 проходной.
Взвешивание проб производилось с использованием весов «CAS» Dl-150 и «CAS» MWII-300. Сушка проб производилась с использованием сушильного шкафа fflC-80-01 с температурой 200°С.
Для деления проб на равновеликие по массе и равноценные по содержанию части производилось при помощи желобкового сократителя СЖ-15.
Гранулометрический состав шламов исследовался методом ситового анализа. Для этой цели использовался ситовый анализатор АСВ-200 с набором сиг с
а б
Рис. 2. Карта № 3 текущего хранения шламов (а) и складированная шламовая карта № 4 (б)
сетками, имеющими размеры сторон ячейки в свету: 1,0; 0,45; 0,2; 0,1; 071, 0,063 и 0,045 мм. Сиговый анализ проводился методом сухого рассева в течение 15 мин, масса пробы составляла не менее 60 г.
Химико-минералогический состав проб проводился титриметрическим бихроматным, титриметри-ческим йодометрическим, фотометрическим, кулонометрическим и рентгеноспектральным методами.
Рентгенофазовый анализ исходных и конечных продуктов производили методами оптической микроскопии и рентгенофазового анализа.
Содержание нефтепродуктов осуществлялось анализатором АН-2.
Исследование магнитного состава шламов проводилось на пробах крупностью класса > 0,45 мм с целью влияния величины напряженности магнитного поля на результаты извлечения железа в магнитный продукт на трубчатом анализаторе 25-СЭ.
Результаты и обсуждение
Химический состав шламов. Основные параметры химического состава шламов приведены в табл. 1.
По химическому составу замасленные шламы донных отложений близки к замасленным шламам вторич-ных отстойников прокатного производства, что позволяет считать их ценным техногенным сырьем. Содержание железа в них колеблется в пределах 38,45-62,6%, что значительно превосходит традиционное металлургическое сырье - сырье, окатыши и т.п.
Однако прямая утилизация их в аглодоменном и сталеплавильном производстве затруднена в связи с повышенным содержанием масла (до 4,1%), что связано с неизбежным нарушением норм пожарной без -
Таблица 1
Химический состав шламов, % (по массе)
Компоненты Номер пробы
1 2 3 4 5
РЄмєт - 0,23 0,13 0,07 -
Ре 38,45 31,9 47,2 58,75 62,6
Рей 9,51 11,37 10,98 38,4 41,8
РЄ203 44,4 33,0 55,6 41,5 43,2
Сай 7,24 14,3 5,88 2,78 2,26
Мд0 0,87 1,57 1,69 0,43 0,64
АІ2О3 4,29 7,02 4,38 2,74 2,01
БІ02 9,32 11,57 9,72 5,28 3,44
С 21,15 10,0 9,60 6,65 4,9
Р 0,027 0,072 0,028 0,017 0,010
Б 0,175 0,620 0,420 0,090 0,084
Нефтепродукты 2,1 1,9 1,5 4,1 3,9
ИМПП 24,0 19,2 11,5 5,20 3,12
опасности, возможностью выхода из строя обслуживающих эти производства устройств и непредсказуемых нарушений хода установленного технологического процесса.
При этом утилизация в агломерационном производстве неизбежно будет сопровождается выбросами в атмосферу сильнейших токсинов - диоксинов и фу-ранов, а это вызывает необходимость применения на аглофабриках дорогостоящих систем газоочистки или специальных технологий, препятствующих их образованию.
Гранулометрический состав шламов. Результаты ситового анализа шламов представлены в табл. 2. Из
Таблица 2
Результаты ситового анализа проб
Выход Класс крупности, мм
-1,0+0,45 - 0,45+0,2 -0,2+0,1 -0,1+0,071 -0,071+0,063 -0,063+0,045 -0,045
Проба № 1 част- ный г 10,07 38,49 62,80 16,00 13,57 55,36 75,56
% 3,70 14,16 23,11 5,89 4,99 20,36 27,79
I по «+» 3,70 17,86 40,97 46,86 51,85 72,21 100,00
по «-» 100,00 96,30 82,14 59,03 53,14 48,15 27,79
Проба № 2 част- ный г 36,55 25,59 17,53 21,31 7,86 49,09 33,64
% 18,02 13,53 9,27 11,27 4,16 25,96 17,79
I по «+» 18,02 31,55 40,82 52,09 56,25 82,21 100,00
по «-» 100,00 87,98 68,45 59,18 47,91 43,75 17,79
Проба № 3 част- ный г 5,50 10,40 18,38 10,66 9,13 32,09 58,65
% 3,80 7,18 12,69 7,36 6,31 22,16 40,50
I по «+» 3,80 10,98 23,67 31,03 37,34 59,50 100,00
по «-» 100,00 96,20 89,02 76,33 68,97 62,66 40,50
Проба № 4 част- ный г 5,06 26,04 64,13 24,34 14,48 40,06 22,62
% 2,57 13,24 32,59 12,37 7,36 20,36 11,51
I по «+» 2,57 15,81 48,40 60,77 68,13 88,49 100,00
по «-» 100,00 97,43 84,19 51,60 39,23 31,87 11,51
Проба № 5 част- ный г 5,85 19,56 41,27 17,59 15,64 23,82 36,13
% 3,66 12,24 25,82 10,00 9,78 14,90 22,60
I по «+» 3,66 15,90 41,72 52,72 62,50 77,40 100,00
по «-» 100,00 96,34 84,10 58,28 47,28 37,50 22,60
приведенных данных видно, что шламы тонкодис-персные. Более чем на 90% шламы донных отложений представлены классом - 0,45 мм (проба № 2 - более 80%). Доля класса - 0,071 мм составляет от 39,23% в пробе № 4 до 68,97% в пробе № 3. Гранулометрический состав шламов представлен на рис. 3.
Распределение железа по фракциям представлено на рис. 4.
Истинная и насыпная плотности шламов представлены в табл. 3.
Класс крупности, мм
Рис. 3. Гранулометрический состав исследуемых проб
Таблица 3
Истинная и насыпная плотности шламов
Плотность, г/см3 Номер пробы
1 2 3 4 5
Истинная 3,25 3,28 3,17 3,21 3,27
Насыпная 1,15 1,23 1,12 1,63 1,66
80
70
^ 60 со
ф 50 ф
40
ф
і 30 со
Ц 20
Ф
5 10
о
0
0-0,045 0,045-0,063 0,063-0,071
0,2-0,45 0,45-1
Класс крупности, мм
Рис. 4. Распределение железа по фракциям в исследуемых пробах
- 1 ф а-1
о “
О <г> - ^ __г ш ^ =г О ш >< сц _й ей ГП со
Напряженность, к/Ум Рис. 5. Магнитный анализ пробы № 1
т
29
57
139
183
Напряженность, кА/м Рис. 6. Магнитный анализ пробы № 2
СО.
ш
(О
о_
ш
о:
о
ел ІГ
О О) >< 1^
Напряженность, кА/м Рис. 7. Магнитный анализ пробы № 3
о.
Напряженность, кА/м Рис. 8. Магнитный анализ пробы № 4
СО_
Ф
ГО
N
о_
Напряженность, кА/м Рис. 9. Магнитный анализ пробы № 5
0,071 -0,1
0,1-0,2
Магнитный анализ. Результаты влияния величины напряженности магнитного поля на извлечение железа в магнитный продукт представлены на рис. 5-9.
По полученным результатам можно сделать вывод, что замасленные шламы донных отложений возможно разделять магнитным методом. Содержание железа в концентрате при напряженности магнитного поля 88 кА/м составляет до 71,5%, а извлечение железа в концентрат - от 53 до 98%.
Выводы
1. Содержание железа в замасленных шламах донных отложений составляет 38,45-62,6%, что позволяет считать их ценным техногенным сырьем.
2. Замасленные шламы донных отложений можно разделять мокрой магнитной сепарацией с получением кондиционного железосодержащего концентрата.
Список литературы
1. Черчинцев В.Д., Гусев А.М., Дробный О.Ф. Способы и средства снижения технического воздействия агломерационного
производства ОАО «ММК» на экосистему магнитогорского промышленного узла// Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2009. № 2. С. 25-29.
2. Белых В.Т., Немцев В.Н., Маринина А.Г. Интеграция систем управления качеством окружающей среды и промышленной безопасностью, их роль в менеджменте промышленных предприятий // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2004. № 1. С. 58-60.
Bibliography
1. Cherchintsev V.D., Gusev A.M., Drobny O.F.Methods and means of reducing man caused impact of agglomeration production of the OJSC "Magnitogorsk Iron and Steel Works" on ecosystem of Magnitogorsk industrial area // Vestnik MSTU named after G.I. Nosov. 2009. № 2. P. 25-29.
2. Belyh V.T., Nemcev V.N., Marinina A.G. Integration of environment quality control and industrial safety control systems and their role in the management of industrial enterprises // Vestnik MSTU named after. G.I. Nosov. 2004. № 1. P. 58-60.
