6.3 Утилизация отходов

Технологии обработки металлов характеризуются значительным количеством твердых токсичных отходов, выбросов в атмосферу и сточных вод, часть из которых перерабатывается и в определенной степени утилизируется. К ним относятся горелые земли (отработанные формовочные смеси) и ваграночные шлаки литейного производства, окалина и шламы, осадки и растворы травильных отделений прокатных цехов и некоторые другие материалы.

Большую часть отработанных формовочных смесей регенерируют, не подлежащие регенерации горелые земли используют в составе портландцементных вяжущих, для получения шлакоблоков, при изготовлении сборного железобетона, кирпичей и т.д.

Сфера утилизации ваграночных шлаков также связана с производством вяжущих и строительных материалов. Шлаковые вяжущие на основе ваграночного шлака пригодны для получения предварительно напряженных плит перекрытий, дорожных плит, наружной отделки стеновых панелей. Крупные фракции шлака могут быть использованы в дорожном строительстве в качестве щебня, а мелкие – как удобрение.

При обработке металлов давлением в прокатных цехах образуется значительное (до 35 кг на 1 т металла) количество окалины, которая перерабатывается в сталеплавильном и агломерационном переделах.

Вопросы для самопроверки

1. Что подразумевается под технологией металлов?

2. Чем объясняются достоинства применения литейных изделий?

3. Какие процессы включает литейный передел?

4. Охарактеризуйте технологические свойства металлов и сплавов, применяемых для получения отливок.

5. Каков состав шихты для получения чугунных отливок?

6. Из каких элементов состоит литейная форма? Укажите их назначение.

7. Назовите наиболее крупные источники пыле- и газовыделения в литейных цехах.

8. Охарактеризуйте основные способы обработки металлов давлением.

9. Укажите основные способы прокатки. В чем состоит ее сущность?

10. Укажите основные типы прокатных станов.

11. Охарактеризуйте основные источники выбросов и отходов в прокатных цехах.

12. Где и как утилизируют отходы литейного и прокатного производств.

7 Технология неорганических вяжущих веществ

7.1 Портландцемент

Портландцемент относится к вяжущим, иономинеральная дисперсная фаза которых взаимодействует с водой, т.е. является гидравлически твердеющей композицией. Портландцемент – это продукт тонкого измельчения клинкера, получаемого смешением сырьевой смеси определенного химического состава, содержание основных оксидов, входящих в состав которого составляет, %

CaO	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	Na2O3
64–67	21–25	4–8	2–4	0.5–0.7	0.5–1.0

Оксиды при обжиге образуют ряд минералов, основными из которых являются алит С₃S (*42–60%), трехкальциевый алюминат С₃А (5–14%), белит (15–35 %).

Портландцемент, вырабатываемый в России, делится на марки (400, 500, 550, 600). Числа в данном случае характеризуют минимальный предел прочности при сжатии (6 кг/см²) стандартных образцов (1 часть портландцемента и 3 части песка), испытанных после 28 дней хранения во влажной атмосфере.

Шлакопортландцемент (ШПЦ) является продуктом совместного или раздельного помола портландцементного клинкера, гранулированного доменного шлака и гипса. Применение доменного шлака увеличивает примерно на 15% производительность обжиговых печей, снижает на 10–15% расход топлива при обжиге клинкера, ШПЦ на 40–50% дешевле портландцемента, который выпускают марок 300–400.

Производство портландцемента включает процессы: добычу сырья и доставку его на завод; приготовление сырьевой смеси; обжиг смеси на клинкер; измельчение клинкера совместно с гипсом или с другими добавками для получения товарного цемента.

Сырьевыми материалами для производства клинкера служат, %: 70–75 известняка, 20–25 глины, 3–5 гипсосодержащих добавок (огарков, железных руд, пылей и шлаков черной металлургии). На 1 т цемента требуется примерно 1,6 т первичного сырья.

Компоненты сырья подвергаются дроблению, а затем совместному помолу с выдачей сырьевой смеси, которую обжигают во вращающихся печах непрерывного действия (рисунок 7.1), диаметр которых достигает 7 м, длина – 230 м, частота вращения 0,5–2 об/мин, угол наклона к горизонту – 3–4°. Печи работают в противоточном режиме, т.е. сырье подается в их верхнюю (приподнятую) часть, а топочные газы движутся им навстречу. Отопление производят, как правило, газообразным топливом. Сырьевая смесь при вращении барабана продвигается вдоль него и комкуется в куски диаметром 20–40 мм. По мере продвижения она последовательно попадает в зоны испарения влаги и кальцинации (температура 900–1200°С), в которой разлагаются гидраты, карбонаты и достигают зоны спекания (1300–1450°С), где реализуются процессы образования основных минералов клинкера.

Рисунок 7.1 – Схема обжига клинкера во вращающейся печи

Пройдя зону высоких температур клинкер поступает в холодильник колосниковой конструкции, в котором охлаждается до 30–50°С воздухом, просасываемым через слой материала толщиной 200–250 мм, откуда поступает на измельчение.

Производство цемента относиться к числу крупных загрязнителей окружающей среды. Только выбросы аэрозолей при подготовке сырьевой смеси составляют до 45 кг/т шихты. При обжиге клинкера образуется до 110 кг пылей на 1т. готовой продукции. Для улавливания пыли используют обычно тканевые фильтры или горизонтальные электрофильтры.