Металлургическая переработка отходов производства и потребления

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АГМК – Алмалыкский горно-металлургический комбинат. АЗ – аффинажные заводы.

АНГ – аммонийнатриевый гексанитрит.

АННС – аммонийнонатриевые нитритные соли. АРС – алюминиевая раскислительная смесь. ГМК – горно-металлургический комбинат.

ДМ – драгоценные металлы.

ДСП – дуговая сталеплавильная печь.

ЗВБМ – завод вторичных благородных металлов. ИЯФ – Институт ядерной физики.

КПРП – короткопламенная роторная печь. КФП – кислородно-факельная плавка. ЛШС – легированные шихтовые слитки. МГД – магнитно-гидродинамический. МОФ – медная обогатительная фабрика. МПГ – металлы платиновой группы. МПЗ – медеплавильный завод.

МСБ – минерально-сырьевая база. НГ – натрия гексанитрородиат.

НГМК – Навоийский горно-металлургический комбинат. НПФ – научно-производственная фирма.

ОП – отражательная плавка.

ПДК – предельно допустимая концентрация. ПЖВ – плавка в жидкой ванне.

ПТМ – палладиотиомочевинный комплекс. СВТ – средства вычислительной техники. СОЖ – смазочно-охлаждающая жидкость. ТБФ – трибутилфосфат.

ХИА – хлориридат аммония. ХПА – тетрааминохлорид паладия. ХПЗ – хлорпалладозамин.

ЦАЗиС – цех аффинажа золота и серебра.

ЦАМ – сплав цинка с алюминием, медью и магнием. ЦЗ – цинковый завод.

ЭПГ – элементы платиновой группы. ЭСП – электронные спектры поглощения.

10

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВТОРИЧНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. РЕСУРСЫ ВТОРИЧНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ФОНД И КРУГООБОРОТ МЕТАЛЛА

1.1. Современное состояние вторичной металлургии

По сравнению с добычей, обогащением и металлургической переработкой рудного сырья производство цветных и черных металлов из лома и отходов имеет целый ряд преимуществ. Основными из них являются: низкие удельные капитальные вложения; высокая технологичность переработки, особенность качественного вторичного сырья; значительно меньший расход энергии (удельные энергетические затраты при производстве из руд алюминия, никеля, меди, цинка и свинца соответственно в 19,5; 9,3; 6,2; 3,6 и 2,3 раза больше, чем при производстве этих металлов из лома и отходов); снижение потребления невозобновляющихся ресурсов минерального сырья; уменьшение загрязнения окружающей среды [2].

В общем объеме производства и потребления цветных металлов доля металлов и сплавов, получаемых из вторичного сырья, значительна. В табл. 1.1 приведены данные о динамике производства цветных металлов из первичного (рудного) и вторичного (лом и отходы) сырья в некоторых странах.

11

Окончание табл. 1.1

За последние годы объем производства основных цветных металлов в некоторых странах увеличился в 2,2 раза и достиг 35 млн т. Более быстрыми темпами развивалось производство цветных металлов из вторичного сырья, которое за первое двадцатилетие XXI века возросло в 2,3 раза.

Доля вторичных цветных металлов в общем производстве цветных металлов составляет около 30 %.

В высокоразвитых странах этот показатель составляет, %:

По производству цветных металлов из вторичного сырья ведущее положение занимают США, которые производят около половины всей меди и алюминия, получаемых из лома и отходов (табл. 1.1).

12

Все предприятия по производственной структуре делятся на три основные группы:

1)металлургические заводы;

2)производственные объединения и производственно-заготови- тельные управления с металлургическим производством;

3)производственно-заготовительные управления без металлургического производства.

Металлургические заводы выпускают металлы и сплавы в виде чушек, слитков и полуфабрикатов. Поставщиками сырья для металлургических заводов являются производственно-заготовительные управления и предприятия – ломосдатчики электротехнической, автомобильной, радиотехнической и других отраслей промышленности.

Производственные объединения и производственно-заготовитель- ные управления с металлургическим производством осуществляют заготовку лома и отходов, их первичную обработку и производят сплавы цветных металлов. Они состоят из двух основных подразделений: производственно-заготовительных цехов (баз) с заготовительным аппаратом (уполномоченными) и металлургических цехов.

Производственно-заготовительные управления без металлургического производства осуществляют заготовку, первичную обработку

иотгрузку лома и отходов цветных металлов. Данные управления включают производственные (производственно-заготовительные) цехи, базы и площадки. При размещении и определении мощности цехов, баз и площадок необходимо учитывать реальные ресурсы лома и отходов, наличие рабочей силы, обеспечение рациональных транспортных грузопотоков.

В цехах и на площадках осуществляют первичную обработку лома и отходов цветных металлов, которая включает следующие основные операции: разделку, сортировку, резку, пакетирование, дробление лома, обработку стружки (грохочение, сушка, дробление, магнитная сепарация, брикетирование), пиротехнический контроль

иобезвреживание взрывоопасного лома. Отдельные управления и объединения имеют цеха и участки по производству олова из отходов и лома консервных банок, обрезков луженой жести.

Лом и отходы цветных металлов и сплавов образуются во всех отраслях народного хозяйства. Основная масса предприятий-ломо- сдатчиков (около 92 %) сдает не более 10 т отходов в год. Крупных ломосдатчиков, у которых ежегодно образуется свыше 200 т товар-

13

ного лома и отходов, насчитывается около 1500, и они сдают 67 % товарного лома и отходов [2].

Основными поставщиками лома и отходов сплавов на медной основе являются предприятия следующих отраслей промышленности: электротехнической (16,2 %), автомобильной (7,2 %), черной металлургии (6,4 %), железнодорожного транспорта (4,9 %), цветной металлургии и судостроительной промышленности (по 3,9 %).

Цинковый лом и отходы образуются на предприятиях черной металлургии (28,2 %), цветной металлургии (14,7 %), автомобильной (7,7 %) и электротехнической промышленности (3,7 %).

Крупные поставщики вторичного свинецсодержащего сырья – предприятия Министерства путей сообщения (13,2 %) и электротехнической промышленности (9,5 %). Основные источники образования отходов цветных металлов – выплавка металлов и сплавов (шлаки, съемы, сплески, сора и др.); производство проката (обрезь, опилки, окалина, обдирочная стружка); литейное производство (литники, съемы, шлаки, сплески, выпоры); производство кабельной продукции (обрезки проволоки, путанка); химическое производство (отработанные катализаторы, шламы); нанесение защитных покрытий металлов (угар, зола, шламы); механическая обработка полуфабрикатов (высечка, обрезь, стружка, опилки); изготовление и ремонт твердосплавного инструмента (пылевидные и кусковые материалы).

1.2. Источники образования, классификация и характеристика вторичного сырья

Помимо первичных металлов, получаемых из минерального сырья, большое значение в народном хозяйстве имеют вторичные металлы и сплавы (сталь, латунь, бронза, баббиты и т. д.). Их роль и значение растет по мере развития промышленности, в то время как удельный вес первичных металлов в общем объеме производства металлов непрерывно падает вследствие истощения запасов. В настоящее время, например, 25–40 % цветных металлов (алюминий, медь, свинец, олово) получают из вторичного сырья. В ряде стран, в которых месторождений некоторых металлов нет (железные руды), таких как Япония или Узбекистан, все сырье вторичное (Бекабадский металлургический комбинат).

14

В перспективе в новом столетии до 90–95 % большинства металлов будут получать из вторичного сырья (остаток – так называемые безвозвратные потери в металлургии и механической обработке). Вторичную металлургию можно также назвать металлургией сокращенного производственного цикла: из отработанных деталей машин получают сразу сплавы металлов, минуя дорогостоящие операции разделения на исходные компоненты (рис. 1.1). Сырьем в производстве вторичных металлов служит амортизационный лом (изделия, которые отслужили свой срок) и различные отходы (бракованные детали или изделия, отходы при механической обработке, литье, прокатке на различных станах, в металлургических переделах).

Рис. 1.1. Ресурсы и сырье для металлургической переработки

В зависимости от области использования металлов и сплавов амортизационный лом может быть промышленным, транспортным, сельскохозяйственным, бытовым и военным. Он образуется в результате износа машин, оборудования, отдельных металлических конструкций и деталей, которые заменяют при капитальном или текущем ремонте, а также в результате износа инструмента, в быту (крышки при консервировании, консервные банки и т. д.) [3].

15

Количество амортизационного лома определяется следующими факторами:

1)объемом металлического фонда, который образуется в результате потребления цветных металлов за многие годы;

2)продолжительностью службы металла в изделиях, деталях, конструкциях;

3)величиной потерь цветных металлов от коррозии, истирания, угара.

Различают физический и моральный износ. Под физическим износом понимают непригодность детали в результате поломки, абразива, коррозии, изменения размеров и т. д. Под моральным износом подразумевается невозможность использования годной детали в установке (машине), эксплуатация которой стала экономически нецелесообразной. Количество образующегося лома тем больше, чем больше металлургического фонда металлов в стране, т. е. количества металлов, вложенных к настоящему времени в народное хозяйство с учетом безвозвратных потерь в результате коррозии, угара, испарения и т. д.

На образование лома существенное влияние оказывает структура потребления цветных металлов, а также изменения в номенклатуре выпускаемой продукции. Так, повышение качества металлов и сплавов, нанесение на них защитных покрытий увеличивают срок службы машин, узлов, строительных конструкций, следовательно, уменьшают выход амортизационного лома. Вместе с тем высокие темпы научно-технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства, ускоряющие моральный износ оборудования, увеличивают выход амортизационного лома [2].

Срок службы изделий и деталей, изготовленных с использованием цветных металлов, может изменяться в широких пределах. Ниже дан средний срок службы (в годах) некоторых машин и оборудования, установленный по величине амортизации на полное восстановление:

1)электровозы – 25–42;

2)котельные установки – 30;

3)электродвигатели мощностью 100 кВт – 26;

4)металлорежущие станки – 15–25;

5)грузовые и легковые автомобили – 7–8;

6)тракторы – 8–12.

16

Отдельные детали и предметы, по зарубежным данным, имеют следующий срок службы (в годах):

1)латунный радиатор автомобиля – 10;

2)технические конструкции из латуни – 25;

3)цинковый прокат в машиностроении – 12;

4)белая жесть – 1–2;

5)свинцовые аккумуляторы:

–пусковые – 3–5;

–тяговые – 5;

6)оболочка кабеля – 40;

7)свинцовые трубы – 50;

8)припои – 10;

9)предметы домашнего обихода – 20.

Средний срок службы деталей и изделий из металла составляет 20 лет, после чего они переходят в амортизационный лом.

В результате коррозии, угара, истирания и других причин безвозвратные потери цветных металлов составляют приблизительно 25 % от общего количества металла, выбывающего из фонда страны в результате амортизации.

Количество амортизационного лома можно определить по формуле:

Q = 0,75 [Q' – (q + q')],

где Q – количество амортизационного лома; Q' – количество потребляемого металла; q – количество отходов;

q' – новое пополнение фонда металлов;

0,75 – коэффициент возврата металла в виде амортизационного лома, выбывающего из фонда.

Металл, полученный из руд, поступает в переработку в виде чушек. На рис. 1.2 можно увидеть, как осуществляется кругооборот металла.

При изготовлении изделий чушки расплавляют, готовят сплавы нужного состава и получают отливки. Во вторичной металлургии получают сплавы сразу, зачастую с добавкой лигатуры до получения сплава нужного состава.

17

Средние показатели, характеризующие продолжительность кругооборота металла и его выход в лом по основным группам стальных металлоизделий, приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Средние показатели, характеризующие продолжительность кругооборота металла

Структуру сырьевых ресурсов вторичных цветных металлов определяет соотношение лома и отходов, которое существенно различается по отдельным металлам в связи с особенностями использования их в народном хозяйстве. В среднем доля отходов в общих сырьевых ресурсах составляет 57 %, а доля амортизационного лома – 43 %. Hижe приведен удельный вес отходов и лома в сырьевых ресурсах ведущих металлов и сплавов (табл. 1.3).

19