Комплексное использование металлургических шлаков в дорожном строительстве

В период проведения опытно-промышленных работ по ГВГ на нашем предприятии было выплавлено 230 тыс. т чугуна, расход сухого скипового кокса удалось снизить до 360 кг/т чугуна. В последующем без госфинансирования это направление было заброшено, а оборудование демонтировано. В то же время западные металлургические концерны, такие как ARCELOR, CORUS, TISSEN и по сей день ведут разработки в этом направлении.Применение технологии доменной плавки с использованием ГВГ кроме уменьшения выбросов СО2 позволит значительно сократить расход доменного кокса, и как следствие, снизить техногенную нагрузку на недра при добыче и обогащении коксующегося угля.Такого рода технологии безусловно надо развивать и на российских метзаводах, но поскольку при их внедрении решаются народнохозяйственные задачи, металлурги (как на Западе) вправе рассчитывать на государственную поддержку при реализации такого рода программ. К сожалению, в настоящее время государство практически полностью устранилось от проблем в металлургии, хотя эта отрасль является второй после топливно-энергетического комплекса по наполнению федерального бюджета и одной из ведущих по внесению вклада в валютные поступления страны.

От работы металлургических предприятий во многом зависит социально - экономическое развитие как страны в целом, так и отдельных регионов. Кроме того, продукция российской металлургии по-прежнему остается одной из крупнейших составляющих мирового рынка металлопродукции.Не смотря на это, сейчас металлурги остались один на один со своими проблемами - отсутствует не только госфинансирование важнейших направлений развития отрасли, но и развалена отраслевая наука.В такой обстановке только крупные металлургические корпорации могут позволить себе содержать подразделения “R&D”.

Возвращаясь к теме семинара, хотелось бы остановиться на том, как на ТЧМ решены задачи по переработке одного из основных продуктов доменной плавки - шлака.

При производстве чугуна на предприятии образуется более 1 млн.т. в год шлаковой продукции (табл.1), которая перерабатывается с получением дешевых и качественных строительных материалов. Вся шлаковая продукция производится в соответствии с нормативной документацией и имеет сертификаты соответствий в Системе сертификации ГОСТ Р.Было время, когда шлаковые поля разрастались из года в год за счет прилегающих к заводу земель. Внедрение технологии комплексной переработки шлаков остановило этот saгубительный процесс. Доменный шлак нашел свое применение в различных сферах стройиндустрии.

Основными характеристиками шлаков, определяющими возможность их применения в строительной индустрии являются зерновой состав, прочность, морозостойкость, устойчивость структуры, водопоглащение, истираемость, активность.

Часть огненно-жидкого шлака перерабатывается на установке придоменной грануляции шлака (УПГШ), которая введена в эксплуатацию в 1994г, имеет производительность 1600 т/сутки и позволяет перерабатывать весь шлак с наиболее мощной доменной печи № 3.Гранулированный шлак находит широкое применение в качестве мелкого заполнителя в производстве строительного кирпича, в бетонах и асфальтобетонных смесях, а также в дорожном строительстве. Особая область применения этого шлака - производство цементов в соответствии с ГОСТ 3476-74 «Шлаки доменные и электрофосфорные гранулированные для производства цементов». Для использования его в цементах органом по сертификации строительных материалов «ЦЕМИСКОН» (г.Москва) выдан сертификат соответствия.

Основная часть огненно-жидкого шлака сливается в забой и поступает на переработку для производства щебня и шлакового песка. Переработка доменного шлака производится на 3-х передвижных дробильно-сортировочных установках (ПДСУ). Шлак с повышенным содержанием металла сливается в специальный забой и перерабатывается на установках магнитной сепарации (УМС).

Из выделенной железосодержащей фракции при рассеве получается металлоконцентрат фракций: МК10 (0-10мм); МК50 (10-50мм), МК250 (50-250мм) и дробленый чугун со шлакообразующими добавками (250-800мм). Металлоконцентрат фракции МК10 применяется в качестве компонента шихты в агломерационном производстве и в составе металлургических брикетов, фракций МК50, МК250 и дробленый чугун - в шихте доменного производства. Содержание железа в металлодобавке составляет от 60 до 95%.На ПДСУ доменный шлак перерабатывается на следующие строительные материалы:-щебень фракционного состава: 5-20мм, 20-40мм, 10-40мм, 40-70мм,-песок шлаковый 0-5мм; -щебеночно-песчаную смесь 0-10мм.

Номенклатура строительных изделий включает плиты бетонные тротуарные. Они выпускаются по ТУ14-127-324-2003 различной конфигурации: квадратные, фигурные, декоративные с широкой гаммой цветов в зависимости от требований потребителя, что не создает никаких ограничений при их применении по стилю.

Исходя из этого на ТЧМ еще 3 года назад большая часть возвращенного из отстойников аглодоменного шлама грузилась в ж/д вагоны и транспортировалась на цементные заводы в качестве добавки к портландцементу.Безусловно, те средства, которые удавалось получить от цементников за такую продукцию, с трудом окупали затраты на ее разработку и погрузку, а также на эксплуатацию шламового хозяйства. И это при том, что сам по себе шлам может служить полноценным заменителем некоторой части железорудной шихты при производстве агломерата (таблица 2).Химический состав шлама и железорудного концентрата

Из таблицы видно, что содержание полезных компонентов Fe, CaO, MgO в шламе (с учетом С) близко к содержанию этих компонентов в первородной шихте. Исходя из этого, в ТЧМ на протяжении ряда лет проводилась большая работа по подготовке и использованию шлама при производстве агломерата. Были подобраны соответствующие составы шихты, технологические регламенты, внедрен ряд новшеств на уровне изобретений и NOW-HOW.В результате с 2004 года средний расход аглодоменного шлама в аглошихте составляет 55кг/т агломерата при сохранении необходимых свойств агломерата заданного химического состава.

Однако, как отмечалось ранее, традиционная схема переработки шлама весьма трудоемка и затратна. С целью улучшения качества шлама, пригодного для аглопроизводства, УКР ГНТЦ «Энергосталь»(г. Харьков, Украина) была спроектирована и построена установка обезвоживания шлама (УОШ) от газоочисток доменных печей.

Установка пущена в эксплуатацию в октябре 2005г., но она уже доказала свою эффективность. За этот период среднемесячное производство шлама с УОШ составило 10000 т, а его средняя влажность - 11% - вплотную приблизилась к влажности железорудного концентрата (10%). Столь низкое содержание влаги в шламе с УОШ позволило отказаться от подсушивания известкованием перед его включением в состав аглошихты.

При сравнении химических составов шламов с установки обезвоживания и со шламонакопителей (см. таблицу 2) видно, что шлам с УОШ характеризуется более высоким содержанием полезных компонентов и значительно меньшим содержанием вредных примесей. Кроме того шламу с УОШ присуща завидная стабильность всех параметров в отличие от шламов со шламонакопителей (при осаждении последнего в прудах-отстойниках происходит его сегрегация и содержание компонентов сильно колеблется по площади и глубине залегания). В настоящее время весь шлам с установки обезвоживания идет на агломерацию.

Пыль колошниковая и от установок аспирации.

Колошниковая пыль - давно известный металлургам материал и как вторичное сырье применяется с появлением процессов окускования, брикетирования, агломерации, производства окатышей и гранул.Ценность этого материала обусловлена близостью его химического состава составу доменной шихты, но по причине высокого содержания углерода и дисперсности он плохо окомковывается, что до поры до времени сдерживало его применение при производстве агломерата. В настоящее время металлургами в той или иной степени решены проблемы использования колошниковой пыли в составе аглошихты, хотя некоторые специалисты считают, что по указанным выше причинам значительная часть пыли не попадает в состав аглоспека, уносится с аглогазами и опять переходит в шлам.Специалистам ТЧМ удалось решить проблему окомкования таких мелкодисперсных материалов, как шлам и колошниковая пыль, применив при подготовке аглошихты к спеканию комплекс технологических мероприятий, включающий использование обоженной извести, специального диспергатора, регулирование температуры и влажности шихты.В настоящее время в составе аглошихты доля вторичных продуктов - шлама и колошниковой пыли установок аспирации - составляет 80 - 100 кг/т агломерата.

Простой расчет, а также практика ТЧМ (попытки использования шламов до 150 кг/т агломерата) показывают, что дальнейшее увеличение количества побочных продуктов в аглошихте без надлежащей технологической подготовки приводит к резкому снижению его производства, а также уменьшению прочности агломерата и, как следствие, увеличению в нем количества мелочи и повышенному пылевыделению на перегрузках.С целью решения этой проблемы в ТЧМ совместно с «ЭКОМАШГЕО» разработана и внедряется технология производства виброформованных металлургических брикетов, или по принятой ныне на Западе терминологии - «холодного агломерата».

Современные предприятия черной металлургии имеют возможность перерабатывать в собственном производстве значительную часть своих отходов (точнее - побочных). Как известно, специфические особенности технологических процессов (высокие температуры и эффективность тепломассообмена, окислительно - восстановительный потенциал и т. д.) обеспечивают новые возможности ресурсосбережения. Большинство образующихся побочных продуктов может возвращаться в технологический процесс через агломерационное и доменное производство, и доля утилизации вторичных ресурсов может достигнуть 95-98%.

В совокупности со стратегией снижения объемов образующихся выбросов и сбросов, такой подход позволит обеспечить экономию первородного сырья и топлива, и улучшить экологическую обстановку вокруг металлургических предприятий

Размещено на Allbest.ru