Перспективные технологии переработки металлургической окалины Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

В апатит-титаномагнетитовых рудах обнаружены повышенные содержания благородных металлов — золота 0,6 г/т; серебра 0,3 г/т; палладия до 0,71 г/т; платины 0,035 г/т; и редких элементов — германия 1,64 г/т; теллура 1,8 г/т, технология извлечения и минеральная форма нахождения которых пока не изучены [2; 3].

Как показали лабораторные исследования (технологическая проба № 2) хвосты мокрой магнитной сепарации железных руд Суроямского месторождения могут быть использованы в готовых смесях для покрытия автомобильных дорог.

На сегодняшний день изучение руд Суроямского месторождения проведено на лабораторном уровне, поэтому необходима более углубленная и масштабная отработка технологических схем комплексного использования и металлургического передела рудного сырья [1].

Выход на дневную поверхность месторождения при мощности вскрыша порядка 10 м., благоприятные гидрогеологические условия, значительные размеры рудной залежи, легкая обогатимость руд, являются благоприятными предпосылками для крупномасштабной и экономически эффективной отработки месторождения открытым (карьерным) способом.

Список литературы

1. Жилин И. В. Пути развития железорудной базы Челябинской области / И. В. Жилин, Н. А. Плохих // Вестн. Челяб. гос. ун-та. Экология. Природопользование. 2005. № 1. С. 76-80.

2. Жилин И. В. Аи-Р1;-Рё специализация апатит-титаномагнетитовых руд Суроямского щелочно-ультраосновного массива (западный склон Урала) / И. В. Жилин // Металлогения древних и современных океанов 2006. Условия рудообразования. Ми-асс: ИМин УрО РАН, 2006. С. 214-217.

3. Золоев К. К. Платинометальное оруденение в геологических комплексах Урала. / К. К. Золоев, Ю. А. Волченко, В. А. Коротеев, М. А. Малахов, А. Н. Марди-росьян, В. Н. Хрыпов. Екатеринбург: ИГиГ УрО РАН, УГГА, 2001. 199 с.

4. Плохих Н. А., Петрофизика Суроямского месторождения вкрапленных апатит-титаномагнетитовых руд / Н. А. Плохих, И. В. Жилин, Ю. А. Павленин // Петрофизические исследования: сб. науч. тр. УИФ. Екатеринбург: Наука, 1993. С. 25-43.

И. П. Добровольский, Н. В. Старикова, М. В. Волкова, П. Н. Рымарев

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОКАЛИНЫ

Утилизация и переработка промышленных отходов является одной из основных проблем, которые необходимо решать предприятиям в третьем тысячелетии. Остро эта проблема требует решения предприятиями Челябинской области, накопление отходов на территории которых постоянно возрастает и на начало 2004 г. в области их накоплено более 4 млрд т [1]. В большей мере это касается предприятий черной металлургии, которыми образуется наибольшее количество отходов в области (61 %). Одной из проблем предприятий черной металлургии

является переработка замасленной окалины, не допуская ее накопления на территории предприятий.

Основная часть замасленной окалины образуется в прокатных и трубопрокатных производствах при термообработке металла. Химический состав окалины в основном зависит от условий термообработки и химического состава металла, а количество окалины (толщина пленки) - и от условий термообработки [2]. При высокотемпературном окислении нелегированной стали на ее поверхности образуется три слоя оксидов: наружный слой —Бе203 (гематит); средний слой — Бе304 (магнитит); внутренний слой — БеО (вюстит). Так, при термообработке металла при температуре 1070 0С количество оксидов составит соответственно: 37, 16 и 47 % [3].

При термообработке легированной стали в окалине образуются оксиды легирующих компонентов и основного металла в виде шпинелей (Бе0 • Сг203; N10 • Сг203; N10 • Бе203; Бе281О4), а также оксидов легирующих элементов (Сг203; Сг20; А1203; 8102 и др.) [2].

В цехах для улучшения отделения окалины от металла применяют масла различного состава: автол, АК-10, АК-15, индустриальное масло и т. д. Вместе с окалиной в отстойниках накапливается масло. Количество выделяемой окалины не превышает 75-80 %.основная ее масса выпадает за 30-40 мин. Образующийся шлам крупностью + 0,2 мм и плотностью 2 т/м3 содержит 30 % влаги, 22-30 % масел и 65-72 % железа [4].

Основное направление работ по использованию замасленной окалины заключается в ее повторном использовании в металлургическом процессе. В стране накоплен значительный опыт по использованию замасленной окалины на аглофабриках горных и металлургических предприятий.

Максимально допустимое содержание масла в окалине для применения в агломерате не должно превышать 0,2 %. Снизить количество масла в окалине возможно путем ее прокаливания. Однако это не экономично. Известно применение предварительно измельченной и прокаленной при 800 оС замасленной окалины в мельнице, оборудованной роторным вентилятором, путем ее брикетирования, с добавкой вяжущего (бентонита и извести.), Содержание масла в окалине составляло 1,52-1,72 %. Степень удаления масла составляла 70-84,8 % [4].

Положительные результаты получены и при получении окатышей путем прокаливания шихты, содержащей БеО — 58,82-60,91 %; СаО — 4,1-4,77 %; М§О — 7,91-7,98 %; 8102 — 0,69-0,73 %.

На комбинате ОАО “Мечел” ежегодно образуется ~40 тыс. т. замасленной окалины цехов прокатного производства, извлекаемой из вторичных отстойников цеха водоснабжения замасленная окалина содержит влаги 50-70 %, масла 5,417 %, твердой фазы в масле — до 30,8 %, поэтому в «чистом виде» не может использоваться в качестве оборотного продукта в плавильных агрегатах комбината и в настоящее время размещается в отвал. В то же время замасленная окалина содержит до 65 % оксидов железа и может быть использована как рудное сырье для доменного и сталеплавильных цехов. Масла, входящие в состав отходов, испаряются в интервале температур от 70 до 450 °С , температура воспламенения основной их массы колеблется от 560 до 600 °С .

Технология, разработанная ИТЦ (ЦЛК) комбината предусматривает химикомеханическую очистку от масел обезжиривающими реагентами, в качестве которых используется отработанное жидкое стекло (отходы производства сталеплавильных и кузнечно-прессового цехов).

В последние годы ОАО «Первоуральским новотрубным заводом» и ОАО «РОСНИТИ» проведена уникальная работа по созданию технологии утилизации и переработки замасленной окалины. Опытная партия брикетов из указанной замасленной окалины, содержащая Бе — 67,8-69,2 %; 81О2 — 5,5-6,5 % и небольшие примеси оксидов кальция, магния и других металлов, а также Р — 0,05-0,53 % и Б — 0,055-0,6 %, была испытана в КГЦ ОАО «Мечел». В результате испытаний получены следующая характеристика брикетов:

- прочность при раздавливании - 1345-1665 кг/брикет;

- истираемость (в течение 8 мин.) в барабане — 9 %;

- прочность по барабану — 90 %;

- прочность после прокаливания при 1000 оС — 605 кг/брикет;

- прочность после прокаливания при 750 оС — 900 кг/брикет.

Получены положительные результаты в проведении плавки с применением указанных брикетов.

В настоящее время в ОАО «ЧТПЗ» также остро стоит вопрос по переработке отходов замасленной окалины, представляющего собой мелкодисперсный шлам с размером частиц 0,05-0,3 мм, в оболочке которых находится минеральное масло. Такой шлам образуется в процессе производства труб и относится к III классу опасности. Шлам представляет собой ценное сырье, так как имеет высокое содержание общего железа (60-90 %). Состав замасленной окалины (шлама) приведен в таблице 1.

Таблица 1

Состав замасленной окалины (шлама), %

Составляющее Окалина Влага Масла

Содержание, % 65-80 5-5 15-20

В таблице 2 приведены объемы образования отходов замасленной окалины (шлама) в период с 2000 г. по 2004 г. включительно.

Таблица 2

Объёмы образования отходов замасленной окалины (шлама) в период с 2000 г. по

2004 г. включительно

Год Объем образования замасленной окалины (шлама), т/год Общее количество размещенной замасленной окалины (шлама) в шламовой карте, т

2000 3200 215127,12

2001 2600 217727,00

2002 3480 221207,12

2003 3100 224307,12

2004 1160 225467,12

Разрабатывается проект переработки замасленной окалины (шлама), для реализации которого необходимо строительство специального участка по производству брикетов.

Схема производства брикетов из замасленной окалины (шлама) представлена ниже на рисунке.

Замасленная окалина (шлам)

Кокс (мелочь)

Известь

Жидкое

стекло

Сушильный

барабан

Дробилка

С 1.1 К

е О

с н

и Б

т е

е е

л I»

ь

Пресс

Технологическая схема производства брикетов

При производстве брикетов из окалины шихтовые материалы (окалина, кокс, известь) из бункеров дозируются в смеситель в следующих пропорциях:

- окалина (чистая) — 72 %;

- коксик — 20 %;

- известь — 5 %;

- жидкое стекло — 3 %.

Брикеты, изготовленные в опытном порядке, содержали около 40 % мелочи. Химический состав брикетов приведен ниже, %:

С — 13,3; БеО — 52,4; СаО — 5,85; 8І02 — 2,3; АІ2О3 — 1,6; МпО — 0,31; БОз — 0,18 (Б — 0,072); Р2О5 — 0,07 (Р — 0,03).

При опытной плавке в составе шихты передельный чугун в количестве 7 т был заменен 15,6 т брикетов. Химический состав выплавленной стали соответствует требованиям ГОСТ 1О5О-88.

Таким образом внедрение предложенной схемы переработки замасленной окалины (шлама) позволит не только улучшить экологическую обстановку на шлакоотвале ОАО "ЧТПЗ", но и получить значительный экономический эффект.

Список литературы

1. Добровольский И. П. Переработка и утилизация промышленных отходов Челябинской области / И. П. Добровольский, И. Я. Чернявский, А. Н. Абызов, Ю. Е. Козлов. Челябинск, 2000. 256 с.

2. Кирилов Ю. А. Влияние структуры и свойств окалины на качество поверхности при горячей обработке металла давлением / Ю. А. Кирилов, Л. Х. Дмитриев, Э. Ю. Колпишон, В. В. Лебедев // Металловедение и термич. обработка металлов. 2000. № 7. С. 36-38.

3. Малышев С. Н. Комплексный доклад о состоянии окружающей среды Челябинской области в 2004 году / С. Н. Малышев, О. А. Черноволова, Н. Т. Шеремет. // Гл. упр. природ. ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Челяб. обл. Челябинск; 2005. 222 с.

4. Мовчан В. П. Промышленные испытания технологии производства железорудных окатышей с добавлением замасленной окалины прокатных цехов / В. П. Мовчан, Н. Д. Ванюкова, Д. А. Ковалев // Горный журн. 2001. № 9. С. 68-70.