Организация безотходной технологии

Важнейшим фактором экономии ресурсов является их вторичное использование. При этом не только сберегаются невосполнимые первичные материалы, но и уменьшается загрязненность окружающей среды.

Вопросы организации малоотходных и безотходных технологических процессов имеют важное значение в ферросплавном производстве, которое сопровождается потерями ведущих элементов и образованием отходов на всех стадиях передела. Особенно велики потери при выплавке марганцевых ферросплавов. Если при выплавке ферросилиция и высокоуглероди­стого феррохрома извлечение ведущего элемента достигает 85-90 %, то при получении силикомарганца и высокоуглеродистого ферромарганца эта величина составляет 75-82 %.

На стадии обогащения марганцевых руд в виде шламов теряется до 25 % марганца, 24-26 % марганца теряется при электро-плавке сплавов марганца. Таким образом, в сталеплавильное производство поступает только 50 % добытого из недр марганца.

Добываемые марганцевые руды обычно содержат 22-28 % марганца. После промывки концентрация марганца возрастает до 32-38 %. Путем магнитной сепарации и других методов обогащения из мытой руды получают концентраты различных сортов.

Предложено несколько способов извлечения марганца из шламов обогащения руд. Так, полиградиентная сепарация шламов позволяет получить концентрат, содержащий 30-35 % марганца и пригодный для выплавки товарных ферросплавов. Среди химических методов извлечения марганца из шламов следует выделить дитионатный. Перспективным представляется гидрометаллургический способ, разработанный НМетАУ. В отличие от дитионатного способа, обеспечивающего доизвлечение марганца из шламов обогащения, этот способ позволяет удалять кремнезем и фосфор из марганцевых концентратов, что резко уменьшает количество отвальных шлаков и потери с ними марганца на стадии электроплавки. Совместное использование химических и гидрометаллургических способов обеспечивает создание сквозной малоотходной технологии в металлургии марганца.

Подготовка марганцевых концентратов к плавке включает их сушку в печах кипящего слоя с последующей агломерацией. Для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца необходим офлюсованный агломерат, для выплавки же силикомарганца – неофлюсованный. Офлюсованный агломерат основностью 1,4-1,6 с добавкой известняка оказался нестойким к влаге воздуха. Этого недостатка лишен агломерат, полученный с использованием железорудного концентрата или отсевов доломита высокотемператур-ного обжига. Применение такого агломерата при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца позволяет снизить расход электроэнергии на 1 тонн сплава, уменьшить расход кокса и увеличить производительность электропечей.

Выплавка силикомарганца по существующей технологии предусматривает использование дефицитного кварцита и обеспечивает переход в сплав 75-82 % марганца, заданного в печь. При брикетировании отвального шлака силикомарганца с газовым углем получают стандартный сплав с более высоким извлечением марганца (на 6-8 %).

Отвальные шлаки производства марганцевых ферросплавов содержат 14-16 % марганца при практическом отсутствии фосфора, тогда как в до­бываемой марганцевой руде концентрация марганца составляет 22-28 % при 0,2-0,3 % фосфора. Практикуемое сейчас использование этих шлаков в основном в строительстве нерационально, их можно более эффективно применять как металлургическое сырье, что будет рассмотрено далее.

Актуальной проблемой является утилизация высококалорийного колошникового газа ферросплавных электропечей. Пока этот газ после очистки используют для отопления котельных или просто сжигают «на свечах». Его целесообразнее применять для нагрева марганецсодержащей шихты в трубчатых вращающихся печах до      800-900 °С. Это позволит сэкономить до 17-23 % электроэнергии и повысить производительность ферросплавных электропечей на 18-20 %.

Кроме шлаков и газов к числу отходов ферросплавного производства относятся шламы, получающиеся в системах мокрой газоочистки (или пыль при сухой газоочистке), а также скрап и некондиционная мелочь, образующиеся при разливке и дроблении готового сплава. Шламы и пыль в окомкованном виде повторно используются в шихте электропечей. Скрап и некондиционная мелочь переплавляются в электропечах вместе с шихтой или задаются при разливке. В последнем случае скрап и мелочь плавятся за счет физического тепла перегретого сплава и практически полностью усваиваются.

В процессе получения марганцевых и кремнистых ферросплавов на ОАО «ЗФЗ» образуются отходы в виде сухой пыли аспирационных газоочисток, отвальные шлаки, скрап разливки, отсевы ферросплавов после фракционирования (таблица 3.1-3.2).

Улавливаемая сухими газоочистками аспирационная пыль, характеризуется мелкодисперсностью, значительной слипаемостью, развитой удельной поверхностью и стабильным химическим составом.

Таблица 3.1 – Химический состав материала

Это позволяет использовать ее как связующее для окомкования коксовой мелочи, образую­щейся на узле подготовки восстановителя.

Металлоконцентрат из текущих отвальных шлаков и скрапов ферросиликомарганца содержит металлической фазы:

- из отвальных шлаков – до 25 %;

- из скрапов – 50-70%.

Металлическая фаза по химическому составу соответствует ферросиликомарганцу марки МнС17.

Отвальный шлак ферросилиция имеет от 10 до 40 % металлической фазы в виде корольков, химический состав которых соответствует ферросилицию, при производстве которого получен отвальный шлак.

Таблица 3.2 – Гранулометрический состав материалов

При выплавке ферросиликомарганца в составе шихты используются окатыши, марганецсодержащий металлоконцентрат и отвальный шлак ферросилиция. Производство ферросиликомарганца с использованием в шихту вторичных материалов осуществляется на печах РКЗ-23 непрерывным процессом с закрытым колошником при вторичном напряжении 165 В. и силе тока 69 кА. На одну тонну выплавляемого сплава, в совокупности с окисным марганцевым сырьем и восстановителем, расходуется, кг:

- окатышей                                                            – 25

- металлоконцентратов на основе отвальных шлаков      – 28

- скрапов                                                                – 180

- отвального шлака ферросилиция                               – 100

Использование указанных вторичных материалов при выплавке ферросиликомарганца марки МнС17Р50 позволяет повысить извлечение марганца на 4 % абс; снизить удельный расход электроэнергии на 5,3 %, марганецсодержащего сырья на 6,5 %, восстановителя на 15,6 %.

Технология получения сплавов ФС45 и ФС65 с использованием вторичных материалов основана на сплавлении шихты из отсевов ферросилиция и металлоконцентрата из отвального шлака ферро-силиция. Процесс периодический, ведется в печах ДСП-1,5 под шлаками основностью до 0,5.