2.8 Болат балқыту өндірісінің қождары және оларады утилизациялау
2.8. 1. Болатбалқыту қождарының түрлері және оларды қолданудың негізгі тәсілдері
Болатбалқыту қождары болат өндірісінің түрлері бойынша класификацияланады (мартендік, конвертірлі және элетроболатбалқыту ) , сонымен қатар балқыту периодымен (біріншілік және соңғы) . Елімізде болат балқыту өндірісіндегі ең көп жинақталған қождың мөлшері мартендік болып табылады. Оларды біріншілік ( агрегатты шойынға бергеннен кейінгі балқыту процесінде жүктелінетін ) және соңғы , балқыту аяқталғаннан кейін пештен шығарылатын . мартен қождарының шығу үлесі орта есеппен 180 кг/ т болатты құрайды . Біріншілік және соңғы қождардың салыстырмалы миөлешері мартендік пештке берілетін шойынның массасына және түріне тәуелді және айтарлықтай үлкен аралықта ауытқиды ( сәйкесінше 50-70 және 30-50% ) . Біріншілік мартендік қождар 1-2 аралығындағы төменгі негізділікті( CaO+MgO) /( SiO2+Al2O3) құрайды ( соңғы қождардың негізділігі 2-4құрайды ). Сонымен қатар, біріншілік қождарда көп мөлшерде темір (27%дейін ) және фосфор оксиді ( 3,5% дейін) бар . «Азовсталь » комбинатындағы біріншілік қож құрамындағы фосфор оксидінің мөлешері 18% дейін жетеді .
Конвердір қождарының шығу үлесі 150 кг /т болат құрайды . Олар мартендік қождардан Ca, Mg, Fe оксидтерінің жоғары мөлшерімен және салыстырмалы жоғары негізділігімен ерекшелінеді. Конвертірлік қождардың шығу үлесі мен құрамы бойынша өзара айырмашылығы аз . НижнеТагильск және Череповецск комбинаттарының конвертірлік қождарын ерекшелеп айтуңа болады . Соңғы қождың шығу үлесі 97 кг /т болат құрайды . НТМК дағы ванадий құрамды шойынды қайта өңдеу кезінде қождың екі түрі пайда болады : ванадилі (ванадидің мқлшері 9% дейін жетеді ) , ванадиді алуға қажетті жартылай шикізат , және конвертірлік болат өндірісінде алынатын «болат» . Бұл қождың шығуы улкен емес және болаттың шығымынан 5-7% құрайды. Череповецск металлургиялық комбинатының конвертірлік қождары темір оксидінің жоғары мөлшерімен ерекщеленеді, себебі комбинат төменгі марганецті шойынды қайта өңдейді.
Электроболатбалқымасының қождары , мартендік және конвертірлік қождармен салысчтырғанда аз пайда болады . Мартендік секілді , олар біріншілік және соңғы болып бөлінеді , сәйкесінше шығу үлесі орта есеппен 6-8 % тең . Бірішілік электроболатбалқымасы және мартендік қождар өзара химиялық құрамы бойынша ұқсас , ал соңғы қождар кальций оксидінің жоғары мөлешрімен және темір оксидінің төменгі концентрациясымен ерекшелінеді . Оттекті – конвертірлі , электроболатбалқымасы және мартендік соңғы қождарджың құрамы бір бірінен негізгі элементтердің мөлшерімен біршама ерекшеленеді .
Орта есеппен болатбалқымасы қождарында 20-30% темір , сонымен қатар 10-15% металды темір бар . Қож құрамында кездесетін металдық темір қайта өңдеуді қиындатады , сондықтан мұндай қожды тартуға қуатты ұсақтау құрылғысы қажет . Алайда 25-75 мм дейін ұнтақтау кезінде , одан 15% дейін металл қождан бөлініп шығады . Ол қожды тартуға және металды шығарып алуға кеткен эккономикалық шығынды ақтайды . Кейбір жағдайларда болатбалқыту өндірісінің қождарын қолдану әлдеқайда тиімді . (сурет 23)
Егер де қож құрамында жеткілікті мөлшерде темір және марганец оксидтерінің жоғары мөлшері болса , қож аглодоменді өндірісте флюс ретінде қолданылады .
Жоғарыфосфорлы қождар суперфосфатты сәтті алмастырады және ауылшаруашылығында кеңінен қолданылады. Бұндай қождар өте бағалы болғандықтан , жоғарыфосфорлы қожды қайта өңдеудің технологиясын ,бір уақытта таза фосфорлы болат алуға және фосфорға бай қож алуға негіздеген . Мысалы , фосфорлы шойынды оттегі ағынына ұнтақ тәрізді әкті үрлеп қайта өңдеу кезінде ,үрлеуден 15-16 мин кейін қождың ауысуы және секруі жүреді . Операцияны тоқтаратар алдында қождың секіруін қож құрамында мүмкіндігінше көп фосфор болуы қадағаланады . Қождағы фосфордың мөлшерін жоғарылату үшін , футеровканы жеп қоймайтын негізді қожды және фосфорды металлдан максималды бөліп алу үшін , үрлеу кезінде ваннаға әктің керекті мөлшерін енгізеді.
Жоғары негізді қождар ауыл шаруышылығында топырақты әктеу үшін қолданылады.
Ванадий құрамды кенді қайта өңдеу кезінде , технологияның бір элементі болып конвертірге қысқа уақыт аралығында шойынды үрлеу болып табылады . Ванадийдің оттегімен химиялық туыстығы жоғары және кремнимен , титанмен, марганецпен бірге үрлеудің басында тотығады . Бұндай шойындарды мысалы , ЧусМУЗ және НТМК қайта өңдейді . Осылайша , үрлеудің ең алғашқы сатыларында 16-18% V2O5 құрамды қож алынады . Бұл қожды сорып алады және феррованадий өндірісі үшін ферроқорытпа зауыттарына жібереді немесе болатты легірлеу үшін таза күйінде қолданады (әк конвертірге жүктелмегендіктен , ванадийлі қожда фосфор және күкірт өте аз мөлшерде болады ).
Марганецтің көп мөлшері бар шойынды қайта былқыту кезінде пайда болатын жоғарымарганецті қождар , болаттағы марганец мөлшерін жоғарылататын қоспа ретінде қолданылады.
Жоғарынегізді соңғы қождар қайта қолданылады. Мысалы, контертір өндірісің қождарында 50-60% CaO , 13-150% SiO , 8-6 % SiO, 4-10 % MgO болады. Бұл қождарда балқыту кезінде қожданып үлгермеген белгілі бір мөлшерде әк болады . 25 кг/т*болат мөлшердегі бұндай қожды қайта қолдану кезінде әктің шығыны 60тан 50кг/т*болат дейін төмендейді , қожтүзілу жақсарады , металдың дефосфорация дәрежесі жоғарылайды .
Қождар әр түрлі бұйымдарды алуға қолданылуы мүмкін (тас құю деп аталды ).
Болатбалқыма қождары үлкен масштабта жол құрылысында қолданылады .Жол құрылысында қолданылатын және қождардан алынатын шақпатастарға деген сұраныс , арнайы ГОСТ стандарттарда тағайындалған . Алайда қожда қалған қожданып болмаған CaO ауа ылғалымен әрекеттесуі мүмкін . Бұндай жағдайда матердың қасиеті мен тығыздығы өзгереді және жол төсемелерінде жарықтар пайда болады . Сонымен қатар, негізгі қождаржың ыдырауы 675 С температурадағы силикаттардың салқындауы кезінде беттадан гамма –көлемнің ұлғаю модификациясына негізделген . Таза ортосиликат кальцийі 2CaO*SiO2 теориялық тұрғыдан 65% CaO және 35% SiO2 тұрады. Бірақ шынайы қождардың құрамы екі кальцийлі силикат құрамынан айрықша , және шынайы қождардың ыдырау температурасы 675 С дан әлдеқайда төмен . Осыған орай ыдырау ұзақ уақыт жүреді .
Қожды шақпатастардың ыдырауға қарсы құрылымдық беріктілігін алдын – ала бағалайтын стандарттар, және де бұл құбылысты жоюға арналған бірқатар тәсілдер бар . Мысалы ,қождағы еркін оксидтің гидратациясын тоқтату үшін сұйық қожға оттегілі газды үрлеу . Отеттіні беру кезінде қожда болатын еківалентті темір Fe 2+ үш валеттілікке дейін тотығады Fe 3+ және CaO мен ауада ыдырамайтын феритті калций түзілгенше әрекеттеседі. Қожды жабық ыдыста 2-3 сағат бойы бумен өңдейтін әдісте қолданылады . Мұндай жолмен өңделген қож құрыслыста қолданылуы мүмкін .Көп жағдайда қожды құрылыс материлы ретінде қолдану оның үйінділерде ұсталуының алдын алады , содан кейін металдан бөліп алу үшін ұнтақтау және магнитті сепарация .
Ресейде және шетелде жүргізілген бақылаулар, болат балқыту қождары бетондағы және темірбетондағы гранитті шақпатастарды толықтай алмастыра алатынын көрсетт і.
Металлургиялық өндірістер (НЛМК, ЧерМК, «Азовсталь» , Мк им. Ильича және т.б. ) қатарында қожды 100 % өңдейтін құрылғы жұмыс істейді . Сонымен бірге шақпатастардың біршама мөлшері , қожды ұн , қождыфосфат және металл алынады.
2006 жылы НЛМК да жылына 700 мың доменді қож өндіретін ұнтақтау-сұрыптау кешені құрылды . Ол фракционды шақпатастардың өндірісінің көлемін 40% дейін ұлғайтты . Кешеннің құрамына кіретін ұсақтау машинасы қожды белгілі мөлшерге дейін ұнтақтайды . Дайын өнімді тұтынушыларға тиеу агрегаттарды қосымша тасымалдаусыз жүргізіледі.
ЧерМк заводында өндірістік қалдықтарды утилизациялауда үйіндісіз схемаға көшу жолға қойылған . Финляндиядағы SKJ компаниясымен құрылған және 1998 жылы эксплуатацияға жіберілген ұсақтау- сұрыптау «Геркулес» құрылғысында үш жыл ішінде 5 млн тонна өндірістік қалдықтар қайта өңделді .
«геркулес» құрылғысында доменді және болатбалқыма өндірісіне 283 мын тонна металлқұрамды қож (легірленген және даттанбайтын лом , скраб )бөліп алынды. 36 мың тонна отқатөзімді лом утелизацияланды . Сонымен қатар , қайта өңдеу кезінде қалып қойған «бос жыныс» територияны қоршайтын дуалды өндірістің құрылысында қолданылады.
Алайда елімізде қожды утилизациялау мәселесі толықтай шешілмеген (көптеген құрылыстық дайындамалар шешілу үстінде жатыр). Қождан абразивти материал алу, сұйық болатбалқыма қождарын құрғақ және ылғал түйіршіктеу технологиясы дайындалуда .Әсіресе құрғақ түйіршіктеуді ұйымдастыру өзекті . Ол кезде екі мәселе шешіледі : сулы бассейін қорғау жеңілдетіледі және қыздырылған ауа алынады . Сонымен бірге , шойынды балқыту кезінде және агломерат өндірісінде конвертірлі қожды қолдану мүмкіндігі ұлғаяды . Қожды қолдану шихтадағы агломераттың жартысын , марганец кенін және шикі әкті алмастыруға мүмкіндік береді , және аглошихта арзандайды , агломашина өнімділігі жоғарылайды және агломерат беріктілігі ұлғаяды .
Балқыған қождың және оның құраушыларының (ең биринши , темір және кальций оксидтері ) жылуын технологиялық мақсатта тікелей болатбалқыту агрегаттарында қолдану мүмкіндігі зерттелуде .
Сондай-ақ, қожды бумен жабық ыдыстарда 2-3 сағат ішінде өңдеу қабылданган. Осылайша өңделген қож құрылыста пайдаланылуы мүмкін .
Ресей мен шетелде жүргізілген зерттеулер көрсеткендей,қиыршық тас ерітетін қож гранитті қиыршық тасты бетон және темір бетонның толыққанды орнын ауыстыра алады.
100%-дық қождардыда қайта өңдеу үшін бірқатар металлургиялық кәсіпорындар құрылды .Бұл ретте саны елеулі қиыршық тас,қож, ұн,фосфатшлак және металл алынуы мүмкін.
2006 жылы ұсақтау-сұрыптау кешенді өнімділігі 700 мың тонна домна қождар шығаратын, сортталған қиыршық тас көлемі өндірісін 40% - ға улкейтуге мүмкіндік беретін НМЛК салынды.Кешеннің құрамына кіретін уатқыш машина қождың қажетті фракцияларына дейін ұсактайды. Дайын өнімді тұтынушыларға жөнелту агрегаттан қосымша тасымалдаусыз тікелей жүргізіледі.
ЧерМК-қа өнеркәсіптік қалдықтарды кәдеге жарату схемасына көшу міндеті қойылган.Осының негізінде құрылған "Геркулес" SKJ-компаниясы (Финляндия) пайдалануға 1998 жылы берілді жане ол үш шағын жылда 5 млн т өндірістік қалдықтар өңделді.
"Геркулес"-те домна және болат балқыту өндірісінде 283 мың тонна металлкұрамды шихта шығарылды,36 мың тонна отқа төзімді металл сынықтары пайдаға жарады . Сонымен қатар, қайта өңдеу процесінде қалған "бос жыныс"ішінара жыл сайын көгалданатын кәсіпорындардың территорияларын қоршайтын құрылыста қолданылады.
Алайда, әлі тұтастай алғанда ел бойынша қождарды кәдеге жарату проблемалары толық шешілген жоқ. Қождардан жемір материалдар, құрғақ және ылғалды түйіршікті сұйық болат балқыту кождарын алу әдістері аркылы технологиялар Әзірленуде. Әсіресе құрғақ түйіршіктеу кезінде бір мезгілде екі міндет шешіледі: су бассейнін қорғау жеңілдетіледі жане қыздырылған ауа алынады. Сонымен қатар,конвертерлік қождарды шойын мен болат балқыту кезінде және агломерат өндірісінде пайдалану кеңейіп жатыр. Қождарды қолдану шихтадағы агломерат бөлігі,шикі әктас және марганец кенін,агломашинаның өнімділігінің артуына және агломерат беріктігінің артуына мүмкіндік береді.
Балқытылған қож және оны құрайтын технологиялық максаттағы болат балқыту агрегаттарының пайдалану мүмкіндігі зерттелуде.
НТМК-да конвертерде екі нұсқадагы алдыңғы балқыту кезіндегі соңғы қождың колданылу технологиясы сәтті шықты. Бірінші нұсқада конвертерде қалдырылған балқытудан шығарғаннан кейін қож әкті белсенді емес жай-күйге келтіреді. Бұл ретте әк балқыту қалдырылған қождың санына байланысты жалпы шығыны азаюда. Сонымен катар,шпаттың шығыны да азаюда. Екінші нұсқада конвертерде қалдырылған қож футеровканың тозуының азаюына ықпал етті. Осы операциялар өтетін уақыт шығыны қож түзілу процесінің орнын басады,сондықтан жалпы балқыту циклі жоғарыламады. Екі нұскада да қож қалдыру жылулық баланс операциясын жақсартады.