Металлургическая переработка отходов производства и потребления

Сырьевые ресурсы вторичных цветных металлов делят также на товарные и оборотные. Товарные – часть общих ресурсов вторичных цветных металлов, которая продается специализированной организацией по сбору лома и отходов в системе Вторцветмета предприятиям – потребителям лома и отходов металлов. К оборотным вторичным металлам относят металлоотходы, предназначенные для использования в качестве металлургического сырья при выплавке металлов или их сплавов на том же предприятии, где они образовались (рис. 1.2).

В зависимости от происхождения лом состоит из деталей машин, приспособлений, двигателей, приборов, деталей самолетов, кабелей, отработанных аккумуляторов, бытовых и других изделий. Состав лома весьма разнообразен и представлен в виде отливок, поковок, штамповки, конструкционных узлов, изготовленных из листов, труб, прутков, поковок, профилированного проката.

Как правило, в состав лома входят детали, изготовленные из различных цветных металлов, а также содержащие приделки из неметаллических материалов и черных металлов в виде заплавленных, запрессованных или механически соединенных деталей. Всевозможные механические включения из черных металлов и неметаллических материалов в виде приделок или свободных деталей, не соединенных с ломом или отходами, а также влага, масло, земля, пыль, краска, изолирующие и упаковочные материалы характеризуют засоренность лома и отходов.

Вторичное сырье подразделяется на амортизационный и бытовой лом, производственные отходы. С целью более рационального ис-

20

пользования вторичного сырья в народном хозяйстве в Республике Беларусь установлен государственный стандарт ГОСТ 1639-78 «Лом

иотходы цветных металлов и сплавов. Общие технические условия». Аналогичный нормативный документ (ГОСТ 1639-2009) действует в России, Узбекистане и некоторых других странах. В стандарте дана характеристика сырья и указаны технические требования (качество, физические признаки, химический состав, габариты, засоренность) лома и отходов цветных металлов и сплавов, в соответствии с которыми должна осуществляться их заготовка и поставка потребителям.

Лом и отходы цветных металлов и сплавов подразделяют по физическим признакам на классы, по химическому составу – на группы и марки, по показателям качества – на сорта. Отличительная особенность отдельных классов следующая: класс А – лом и кусковые отходы; класс Б – стружка; класс В – порошкообразные отходы вольфрама, кобальта, молибдена, их сплавов и химических соединений; класс АК – отходы белой жести и лом луженой тары; класс АЛ – лом и отходы свинцовых аккумуляторов и др.

Каждый вторичный металл делится на различное число групп. Так, медь и сплавы на медной основе разделены на 13 групп, алюминий – на 10 групп, а цинк и цинковые сплавы – на 3. Число групп является характеристикой степени разнообразия сплавов, получаемых на основе данного металла.

Кпервой группе относятся чистые металлы, к последующим – их сплавы. К последней группе каждого класса отнесены низкокачественные смешанные лом и отходы. Например, в первую группу лома и отходов алюминия включены лом и отходы нелегированного алюминия, во вторую группу – лом и отходы деформируемых сплавов с низким содержанием магния, в третью – лом и отходы деформируемых сплавов с повышенным содержанием магния, в четвертую – сплавы литейные с низким содержанием меди, в пятую – лом

иотходы литейных сплавов с высоким содержанием меди и т. д.; в последнюю, десятую, группу – низкокачественные лом и отходы на основе алюминия.

Лом и отходы разделяют по сортам с учетом содержания в них металла, степени разделки, габаритов, массы, засоренности. К первому сорту относят лом и отходы, которые могут быть подвергнуты металлургической переработке без специальной обработки. Вторичное сырье первого сорта имеет высокое содержание металла, опре-

21

деленную массу и габарит; не допускается загрязнение его другими металлами и сплавами. Для медного сырья первого сорта засоренность неметаллическими материалами не должна превышать 3 %, масса отдельных кусков должна быть не более 100 кг.

Для лома и отходов второго сорта допустима более высокая засоренность. Так, лом и отходы меди и медных сплавов второго сорта могут иметь засоренность неметаллическими материалами, черными и другими цветными металлами до 10 %. Лом и отходы цветных металлов третьего сорта характеризуются наличием приделок из черных металлов, высокой засоренностью. Они требуют первичной обработки. Низкокачественные лом и отходы не отвечают требованиям сортов основных групп, они в значительной степени засорены черными и другими цветными металлами. Это сырье смешанное, требующее сортировки и разделки. Стандарт регламентирует массу и габаритные размеры заготавливаемых и поставляемых Вторцветметом лома и отходов цветных металлов и сплавов. Масса пакетов, связок и бухт для лома и отходов всех групп (или марок) и сортов (обрезь труб, лент, высечка из листов, проволока, проводники тока) не должна превышать 150 кг для алюминия и его сплавов

и250 кг для других металлов и сплавов. Максимальная масса лома

икусковых отходов для всех цветных металлов и сплавов составляет 100 кг, а их размеры должны быть не более 600 600 1500 мм. Размеры отдельных кусков низкокачественного лома и прочих отходов не должны превышать 1000 1000 2000 мм. По соглашению

спотребителем допускается сдача лома и отходов, превышающих указанные размеры и массу.

Вторичное сырье цветных металлов иногда содержит взрывоопасные предметы: баллоны, резервуары, сосуды, трубы, ранее взорванные металлсодержащие массивы, военный лом. Для исключения несчастных случаев и аварий лом и отходы в обязательном порядке неоднократно подвергают проверке на взрывобезопасность. Проверка лома и отходов для обнаружения и удаления из них взрывоопасных предметов и легковоспламеняющихся веществ называется пиротехническим контролем. Его проводят под руководством

ипри участии пиротехника. Контроль вторичного сырья цветных металлов на взрывобезопасность должен осуществляться на всех стадиях: при заготовке, транспортировке, первичной обработке, металлургической переработке. Непроверенные лом и отходы счита-

22

ются взрывоопасными, их недопустимо смешивать с металлоломом, прошедшим контрольную проверку. На проверенный и обезвреженный лом оформляют удостоверение о взрывобезопасности.

Каждая партия лома и отходов цветных металлов и сплавов сопровождается паспортом, удостоверяющим их соответствие требованиям стандарта. В паспорте указывают наименование лома и отходов, их класс, группу, марку сплава, сорт, засоренность, металлургический выход; для нестандартных марок сплавов приводят химический состав.

1.3. Лом и отходы железа и его сплавов. Основные термины и определения

В 2019 году Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации принят ГОСТ 2787-2019 «Металлы черные вторичные. Общие технические условия», который действует в Узбекистане, России, Армении и Кыргызстане. В Республике Беларусь принят аналогичный нормативный документ – СТБ 2026-2010.

Основные термины и определения по СТБ 2026-2010 «Металлы черные вторичные. Общие технические условия» и ГОСТ 16482-70 «Металлы черные вторичные. Термины и определения».

Металлический лом (амортизационный металлолом) – метал-

лические изделия или металлические части изделий, зданий и сооружений, пришедшие в негодность и утратившие эксплуатационную ценность.

Металлические отходы – отходы, образующиеся в процессе производства и потребления металлов, а также возникающий при этом неисправимый брак.

Мелкофракционные металлоотходы – металлические отходы,

образующиеся при абразивной, электрофизической и электрохимической обработке металлоизделий.

Металлическая стружка – металлические отходы, образующиеся при обработке металлических изделий на металлообрабатывающих станках.

Скрап – зашлакованные отходы черных металлов, образующиеся при выпуске, транспортировании и разливке чугуна и стали.

Деловые металлоотходы – металлические отходы, используемые для изготовления изделий или в строительстве.

23

Вторичные черные металлы – лом и отходы черных металлов, а также продукция их переработки, используемые в качестве металлургического сырья при выплавке чугуна и стали или для других целей.

Стальные лом и отходы – вторичные черные металлы, содержащие до 2 % углерода.

Пр и м е ч а н и е. Указанная граница содержания углерода относится только к углеродистой стали; при легировании эта граница смещается.

Чугунные лом и отходы – вторичные черные металлы, содержащие более 2 % углерода.

Пр и м е ч а н и е. При легировании чугуна эта граница смещается. Доменный присад – вторичные черные металлы, состоящие из

проржавленных и подвергшихся длительному температурному или кислотному воздействию кусков спекшейся стальной и чугунной стружки и чугунного скрапа, используемые как металлодобавки в доменных печах.

Углеродистые вторичные черные металлы – вторичные чер-

ные металлы, не содержащие легирующих элементов.

Легированные вторичные черные металлы – вторичные чер-

ные металлы, содержащие легирующие элементы.

П р и м е ч а н и е. В стальных ломе и отходах элемент считается легирующим, если его массовая доля в процентах составляет не менее: хром – 1,0 (в сочетании с другими элементами – 0,4); никель – 0,3; медь – 0,4; кремний – 2,0; марганец – 3,0; вольфрам – 0,3; молибден – 0,15; ванадий – 0,3; алюминий – 0,10; титан – 0,2; ниобий – 0,1; бор –

0,005; азот – 0,05; свинец – 0,05; фосфор – 0,040.

В чугунных ломе и отходах элемент считается легирующим, если его массовая доля в процентах составляет не менее: кремний – 3,0; марганец – 1,0; фосфор для фосфористых чугунов – 1,5.

Габаритные вторичные черные металлы – вторичные черные металлы, линейные габариты которых соответствуют требованиям для шихтовых материалов плавильных агрегатов.

Негабаритные вторичные черные металлы – вторичные чер-

ные металлы, линейные габариты которых превышают размеры, требуемые для шихтовых материалов плавильных агрегатов.

Кусковые вторичные черные металлы – вторичные черные металлы, состоящие из амортизационного лома и нестружкообразных отходов черных металлов.

24

Пр и м е ч а н и е. К кусковым металлоотходам не относятся мелкофракционные и пылевидные отходы, а также окалина и сварочный шлак.

Смешанные вторичные черные металлы – вторичные черные металлы, неоднородные по показателям качества или химическому составу, установленным стандартами или техническими условиями.

Налет ржавчины – местная коррозия металла в виде отдельных пятен или участков на поверхности металла, удаляемая с помощью растворителя.

Проржавленный металл – металл, имеющий на поверхности слой ржавчины, который отслаивается при ударном воздействии на него.

Проржавленная (ржавая) стружка – стружка, имеющая сплош-

ную коррозию или рассыпающаяся при ударном воздействии на нее. Окалина – продукт окисления, образующийся на поверхности ста-

лей и некоторых других сплавов при кристаллизации отливок при их нагреве на воздухе или в других средах, содержащих кислород.

Пр и м е ч а н и е. Окалина состоит из оксидов металла.

Пиротехнический контроль металлолома и металлоотходов –

контроль металлического лома и металлических отходов с целью обнаружения и удаления из них взрывоопасных предметов и легковоспламеняющихся веществ.

Легковоспламеняющиеся вещества – вещества, способные вос-

пламеняться от кратковременного (до 30 с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.).

Переработка вторичных черных металлов – приведение вто-

ричных черных металлов в состояние, соответствующее требованиям для шихты металлургических печей.

Взрывное дробление металлолома – дробление металлическо-

го лома с помощью взрывчатых веществ.

Резка стального лома – переработка стального лома с целью разделения его на части.

Дробление вторичных черных металлов – переработка лома и отходов черных металлов с целью увеличения их насыпной плотности путем механического измельчения.

Копровое дробление металлолома – дробление металлического лома действием падающего груза специальной формы.

25

Обезжиривание металлической стружки – обработка металли-

ческой стружки с целью удаления жира и эмульсии с ее поверхности.

Пакеты из легковесных стальных лома и отходов – пакеты,

полученные в результате механического уплотнения легковесных стальных лома и отходов до плотности не более 4500 кг/м3.

Пр и м е ч а н и е. Нижний предел плотности пакетов регламентируется действующим стандартом на лом и отходы черных металлов.

Брикеты из металлической стружки – брикеты, полученные

врезультате механического уплотнения металлической стружки до плотности свыше 4500 кг/м3.

Засоренность – наличие примесей в ломе и отходах черных металлов.

Безвредные примеси – примеси, наличие которых в ограниченном количестве не влияет отрицательно на качество выплавляемого металла и безопасность плавки.

Пр и м е ч а н и е. К безвредным примесям относятся дерево, ветошь, бумага, влага, земля, песок и другие аналогичные примеси.

Вредные примеси – примеси, наличие которых отрицательно влияет на качество выплавляемого металла и безопасность плавки.

Пр и м е ч а н и е. К вредным примесям относятся: цветные металлы, материалы, содержащие серу и фосфор, резина, пластмасса, поролон, пенопласт, битум, а также горючие и легковоспламеняющиеся вещества.

Трудноотделимые примеси – примеси, которые невозможно отделить без применения специальных технологий (специального оборудования и инструмента).

Нерассортированный металлолом – металлолом, не разделен-

ный по одному или нескольким классификационным признакам (класс, группа, категория, вид).

Сортировка вторичных черных металлов – разделение сме-

шанных вторичных черных металлов по показателям качества или химическому составу с выделением лома и отходов для дальнейшей переработки и отбор из них цветного, взрывоопасного лома и неметаллических примесей.

Магнитная сепарация вторичных черных металлов – сорти-

ровка металлических лома и отходов с целью извлечения из них черных металлов при помощи магнитного устройства.

26

Шихтовые вторичные черные металлы – вторичные черные металлы, не требующие переработки и используемые в качестве металлической шихты при выплавке чугуна и стали или производстве ферросплавов.

Переработанные вторичные черные металлы – вторичные чер-

ные металлы, подготовленные для использования в металлургическом производстве.

Вторичный литейный чугун – чугун определенного химического состава, выплавленный из вторичных черных металлов и используемый в качестве шихты в плавильных агрегатах чугунолитейного производства.

1.4.Классификация и обозначение лома

иотходов черных металлов

Металлолом на основе железа классифицируют по СТБ 2026-2010 следующим образом:

а) по содержанию углерода – на классы (стальной и чугунный); б) по наличию легирующих элементов – на категории (углеро-

дистый и легированный); в) по характеристикам и показателям качества – на виды;

г) по содержанию легирующих элементов в легированном металлоломе – на группы.

Каждый вид металлолома характеризуют физическими особенностями, размерами и массой отдельных кусков, степенью засоренности. Каждую группу металлолома характеризуют содержанием легирующих элементов.

Обозначение вида металлолома в зависимости от наименования вида и его характеристики состоит из номера вида, буквенного (при наличии) обозначения категории и качественных характеристик металлолома.

Категория металлолома обозначается буквами:

–А – металлолом углеродистый;

–Б – металлолом легированный.

Качественные характеристики обозначаются буквами:

–К – металлолом с повышенными показателями качества;

–М – металлолом с повышенной засоренностью;

–Н – металлолом нерассортированный;

27

–С – металлолом с пониженными показателями качества;

–ШР – металлолом дробленый (шредерованный). Металлоломом высоколегированной стали и сплавов, который по

химическому составу не отнесен к группам, в соответствии с таблицей 3 СТБ 2026-2010 сдают и поставляют по маркам согласно ТНПА на стали и сплавы.

Пример 1. Условное обозначение металлолома «Пакеты № 1 с повышенными показателями качества», углеродистого: 8АК СТБ 20262010, где 8 – номер вида по таблице 1 СТБ 2026-2010 («Пакеты № 1

сповышенными показателями качества»); А – категория (углеродистый); К – с повышенными показателями качества; СТБ 2026-2010 – нормативный документ.

Пример 2. Условное обозначение металлолома «Брикеты № 1 из стальной стружки с повышенной засоренностью», легированного, группы Б8: 6БМ8 СТБ 2026-2010, где 6 – номер вида лома по таблице 1 СТБ 2026-2010 («Брикеты № 1 из стальной стружки с повышенной засоренностью»); Б – лом легированный; М – металлолом

сповышенной засоренностью; 8 – номер группы по таблице 3; СТБ 2026-2010 – нормативный документ.

Пример 3. Условное обозначение стружки стальной № 2 высоколегированной из стали Р6М5: 15БР6М5 СТБ 2026-2010, где 15 – номер вида по таблице 1 СТБ 2026-2010 («Стружка стальная № 2»); Б – лом легированный; Р6М5 – обозначение марки стали по таблице 4; СТБ 2026-2010 – нормативный документ.

Под подготовкой лома и отходов железа и его сплавов к переработке понимают приведение их в состояние, обеспечивающее последующую эффективную металлургическую переработку. Первичная обработка вторичного сырья цветных металлов предусматривает приведение его к установленным стандартом габаритным размерам и массе, отделение лома черных и цветных металлов, удаление неметаллических включений, влаги, масла и др. Тщательная и качественная подготовка лома и отходов к металлургическому переделу позволяет получить минимальные потери металлов, снизить удельные расходы топлива, электроэнергии, флюсов, эффективно использовать металлургическое оборудование, транспортные средства, повысить производительность труда и качество получаемых металлов и сплавов [4].

Первичную обработку лома и отходов осуществляют в местах их образования, в производственных цехах управлений Вторцветмета,

28

в шихтовых цехах заводов, производящих цветные металлы и сплавы из вторичного сырья. Около половины заготавливаемых лома и отходов цветных металлов проходит первичную обработку в цехах, остальное количество вторичного сырья поступает от ломосдатчиков непосредственно на металлургические заводы.

Обработка лома и отходов включает следующие основные операции: сортировку, разделку, резку, пакетирование, брикетирование, дробление, измельчение, магнитную сепарацию, сушку, обезжиривание и др. Для первичной обработки специфических видов вторичного сырья (аккумуляторы, электродвигатели, проводники тока, жестяной скрап) используют специализированные линии.

Разработана общая технологическая схема первичной обработки лома и отходов металлов (рис. 1.3). Она начинается с поступления их в цех и заканчивается отгрузкой готовой продукции заводампотребителям [2].

Рис. 1.3. Общая технологическая схема первичной обработки лома и отходов металлов

29