- •Рециклинг черных металлов. (Технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов черной металлургии). Черноусов Павел Иванович.
- •Глава 1. Формирование современной методологии оценки эффективности технологий, процессов и продуктов черной металлургии с точки зрения концепции экологически чистого производства (эчп).
- •Глава 2. Глобальные элементопотоки металлов в техносфере.
- •Глава 3. Движение макро- и микроэлементов на современном интегрированном предприятии черной металлургии.
- •1. Формирование современной методологии оценки эффективности технологий, процессов и продуктов черной металлургии с точки зрения концепции экологически чистого производства (эчп)
- •1.1. Устойчивое развитие и экологически чистое производство
- •1.2. Выбросы в окружающую среду
- •1.3. Обращение с отходами, техногенные ресурсы и месторождения.
- •1.4. Концепция общества с оборотным использованием ресурсов
- •1.5. Интегрированная политика производства экопродукта
- •1.6. Экобаланс и анализ жизненного цикла изделия
- •1.7. «Инициатива 3r» и новая парадигма черной металлургии
- •1.8. Понятие и методология анализа техногенного элементопотока металлов.
- •1.9. Выводы.
- •Глава 2. Глобальные элементопотоки в техносфере.
- •2.1. Ноосфера: движение вещества, энергии, информации.
- •2.2. Металлизация биосферы.
- •2.3. Глобальный элементопоток железа.
- •2.4. Глобальный элементопоток хрома.
- •2.5. Глобальный элементопоток марганца.
- •2.6. Элементопоток ванадия в техносфере.
- •2.7. Движение галлия в техногенной среде.
- •2.8. Выводы.
- •Глава 3. Движение макро- и микроэлементов на современном интегрированном предприятии черной металлургии.
- •3.1. Современные схемы утилизации текущих и накопленных отходов на отечественных и зарубежных интегрированных предприятиях.
- •3.2. Макро- и микроэлементы в черной металлургии.
- •3.3. Методика определения параметров элементопотоков для предприятий черной металлургии. Элементопоток железа.
- •3.4. Элементопоток марганца.
- •3.5. Элементопоток галлия в металлургическом цикле интегрированного предприятия (на примере оао «нтмк»).
- •3.6. Баланс углерода и методология оценки энергоэффективности производства черных металлов и выбросов со2.
- •3.7. Оценка возможности энергосбережения при очистке металлургических газов от пыли (на примере доменного газа).
- •Глава 4. Микроэлементы в доменной плавке.
- •4.1. Методология комплексных исследований поведения микроэлементов в сложных металлургических системах на примере доменной плавки.
- •4.2. Принципиальная схема поведения микроэлементов в доменной плавке.
- •4.3. Галлий.
- •4.4. Стронций.
- •4.5. Свинец.
- •4.6. Мышьяк.
- •4.7. Фосфор.
- •4.8. Выводы.
- •Глава 5. Прогноз образования и оценка мощности техногенного месторождения для металлургического региона.
- •5.1. Прогноз образования техногенного месторождения на территории металлургического региона.
- •5.2. Оценка мощности техногенного месторождения для металлургического региона (на примере оао «Северсталь»).
- •Глава 6. Технологические схемы переработки техногенных образований на базе шахтных печей.
- •6.1. Техногенные материалы – перспективное сырьё металлургии ближайшего будущего.
- •6.2. Доменная печь – агрегат XXI века
- •6.3. Печи малого объёма – будущее доменного производства.
- •6.4. Ресурсосберегающая технология утилизации гальваношламов с использованием мдп.
- •6.5. Вагранки и решение проблемы утилизации цинксодержащих металлургических пылей
- •Глава 7. Пирометаллургические способы утилизации отходов энергетической промышленности.
- •7.1. Ванадий в продуктах нефтепереработки и золах тэс.
- •7.2. Технологии извлечения ванадия из техногенного сырья.
- •7.3. Экспериментальные исследования ванадийсодержащих зшо.
- •Глава 8. Вторичные ресурсы нового поколения.
- •8.1. Международный опыт организации авторециклинга.
- •8.2. Современная технологическая схема авторециклинга
- •8.3. Оценка ресурсов авторециклинга в России
- •Глава 9. Прогнозные сценарии развития черной металлургии и рециклинга железа в техносфере.
- •9.1 Развитие моделей, описывающих потребление металлолома в черной металлургии.
- •9.2. Проблема учета в экобалансе стадии рециклинга металлолома.
- •9.3. «Имитационная модель рециклинга» вторичных ресурсов черной металлургии в Обществе рециклинга.
- •9.4. Анализ влияния различных факторов на параметры рециклинга
- •Порядин, а.Ф. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды / а.Ф. Порядин, а.Д. Хованский. М. : Прибой, 1996. 350 с.
- •Никаноров, а.М. Экология / а.М. Никаноров, т.А. Хоружая. М. : Приор, 1999. 304 с.
- •1. Материалы, поступающие со стороны
- •2. Полуфабрикаты (прямое направление технологичного процесса)
- •3. Готовая продукция (на сторону)
- •4. Рециклинг внутрицеховой (в пределах производства или передела)
- •5. Рециклинг внутренний
- •6. Техногенные материалы, подвергаемые рециклингу и «отложенному» рециклингу
- •7. Выбросы в воздушный бассейн
- •Молибден
- •Лантаноиды
- •Бериллий
4.5. Свинец.
Свинец попадает в доменную печь в составе содержащих свинец железорудных материалов и при переплавке, главным образом, отходов сернокислотного производства. Согласно общепринятым представлениям /311, 348, 349/, обладая очень низкой температурой плавления (327 С), в доменной печи свинец находится в сильно перегретом состоянии и очень подвижен. Он активно проникает в мельчайшие поры и зазоры в кладке лещади и горна и разрушает ее. Содержание свинца в чугуне и шлаке может составлять соответственно 0,09 и 0,04 % (масс.). Из-за высокой плотности жидкого свинца (по сравнению с чугуном) и слабой его растворимости в чугуне он располагается на лещади доменной печи под слоем металла.
На Кремиковском металлургическом комбинате в Болгарии, где проплавлялись полиметаллические руды, восстановленный свинец распределялся следующим образом /311, 348, 349/:
выпускался через специальную летку ниже уровня на 3,5 м чугунной летки - 50 – 55 %;
выносился газом и улавливался в газоочистке - 7 – 8 %;
выносился из печи с чугуном - 12 – 15 %.
Характерные балансы свинца для ОАО «Северсталь, ОАО «Тулачермет» и «EKO-Stahl» приведены в таблице 71.
Таблица 71. Характерные балансы свинца при выплавке передельного чугуна, г/т чугуна
Статья баланса |
Предприятие |
||
«Северсталь» |
«Тулачермет» |
ЕКО-Stahl |
|
Приход в доменные печи: |
|
|
|
с железорудной частью |
10 |
45 |
20 |
с коксом |
нет |
30 |
1 |
в том числе с ОЧК |
- |
25 |
- |
Приход итого, г/ т чугуна |
10 |
75 |
21 |
Переходит в ходе доменной плавки |
|
|
|
в чугун |
3 |
45 |
10 |
в шлак |
1 |
5 |
нет |
в доменный шлам |
4 |
10 |
5 |
ККДШ |
50 |
60 |
50 |
Невязка* |
2 (20 %) |
15 (20 %) |
5 (25 %) |
*- переходит в кладку, накапливается в виде настылей, самостоятельной фазы в горне печи, в циркуляционном контуре; не улавливается в процессе газоочистки.
Выполненные термодинамические расчеты, результаты статистических и балансовых исследований позволяют предположить следующую схему фазовых превращений свинца в доменном процессе (Приложение «Схема элементопотока свинца в доменной плавке»). Свинец поступает в доменную печь главным образом в составе соединений с серой, в виде PbS или PbSO4. В случае поступления свинца в составе оксида его восстановление оксидом углерода до Pb имеет место уже при температурах 400 – 7000 С:
PbO + CO = Pbж + CO2
При этих же температурах происходит частичное связывание свинца в устойчивые силикаты, восстановление сульфида свинца металлическим железом и конденсация возгона свинца, образовавшегося в нижних высокотемпературных зонах печи:
2 PbO + SiO2 = Pb SiO4
PbS + Fe = Pbж + FeS
Pbгаз → Pbж
В итоге небольшая часть свинца в составе Pb SiO4 выносится из доменной печи со шлаком. Уже в шахте доменной печи в значительном количестве образуется жидкий свинец, часть которого располагается в трещинах и порах частиц железорудных материалов и блокирует диффузионные пути восстановительного газа внутрь частиц. Некоторая часть свинца проникает в поры футеровки печи и образует настыли.
PbSO4 активно восстанавливается в температурном интервале 650 - 9000 С по реакциям:
PbSO4 + 4С = PbS + 4СО
PbSO4 + PbS = 2Pb + 2SO2
PbS, опускающийся с шихтой в зону с температурой 1000 - 12000 С, восстанавливается углеродом кокса в присутствии CaO и металлического железа по суммарной реакции:
PbS + C + CaO = CaS + CO + [Pb]Fe
При этих же температурах, 1000 - 12000 С получает развитие реакция:
Pbгаз + Sгаз = PbS
PbS активно конденсируется в верхней части заплечиков. Конденсированный PbS реагирует с углеродом кокса в присутствии CaO и железа, и таким образом, возникает контур циркуляции: Pbж → Pbгаз → PbS → Pbж.
Свинец, опускающийся вместе с шихтовыми материалами, возгоняется в нижней части заплечиков. Мелко распределённый свинцовый туман поднимается вместе с шахтным газом, чтобы снова принять участие в кругообороте. Опыты в экспериментальной печи показывали обогащение свинцом высокодисперсной пыли шахтного газа при температуре 10000 С /311/. Таким образом формируется второй контур циркуляции: Pbж → Pbгаз → Pbж.
В горне доменной печи, где температура достигает значений более 15000 С и свинец нерастворим в железе, имеет место активное испарение и улетучивание свинца. Вместе с тем, вследствие высокой удельной массы и большой подвижности, часть свинца собирается на лещади, откуда легко проникает в швы кладки /311, 348, 349/.