Меню Рубрики

Установки для производства из шлаков

Установки для производства из шлаков

• Металлургический шлак представляет собой продукт высокотемпературного взаимодействия руды, пустой породы рудных материалов, металлургических флюсов и золы топлива в процессе выплавки металлов из руд.

• Состав шлака зависит от содержания в руде этих компонентов, вида выплавляемого металла и особенностей металлургического процесса. Металлургические шлаки подразделяют на шлаки черной и цветной металлургии.

Значительная часть промышленных отходов в России приходится на металлургические шлаки. Наиболее эффективный способ утилизации металлургических шлаков — их вторичное использование. Переработка металлургических шлаков, не требует затрат на буровзрывные работы и транспортировку, а получаемый в результате щебень заменяет природный щебень и часто более выгоден для строительства дорог.

Металлургический шлак представляет собой продукт высокотемпературного взаимодействия руды, пустой породы рудных материалов, металлургических флюсов и золы топлива в процессе выплавки металлов из руд. Состав шлака зависит от содержания в руде этих компонентов, вида выплавляемого металла и особенностей металлургического процесса. Металлургические шлаки подразделяют на шлаки черной и цветной металлургии.

Уже более 10 лет специалисты производят по требованию заказчика «под ключ» мини-линии переработки шлаков металлургических производств до 50 тонн/час. С 2013 года были проведены ряд исследований и целый комплекс разработок нового более производительного оборудования до 500 тонн/час – сегодня это новые комплексы RESOLINE.

На первом этапе шлак попадает в инерционный грохот (поз. 2), где впоследствии происходит разделение шлака на различные фракции. Далее, с помощью барабанных магнитных сепараторов серии БСМК (поз. 4) и СМБМ (поз. 5) из потока шлака извлекается черный металл. Управление всеми агрегатами осуществляется из центра управления линией (поз. 3).

Выделение цветного металла возможно 3 методами — методом ручной сортировки, с помощью вихретокового магнитного сепаратора серии СМВТ или с помощью индукционного магнитного сепаратора.

Пример исполнения линии*

1. Бункер с вибропитателем;

4. Магнитный сепаратор серии БСМК;

5. Барабанный магнитный сепаратор серии СМБМ.

*Комплектация линии подбирается под индивидуального заказчика

Установка по переработке отходов металлургических производств

Главным недостатком промышленных отходов металлургических предприятий является их мелкофракционный состав, вследствие чего их проблематично напрямую использовать в плавке. Главным же достоинством этих материалов является их химический состав, близкий к химическому составу компонентной шихты конкретного металлургического агрегата. Следовательно, основную техническую задачу по утилизации металлургических отходов можно сформулировать следующим образом: существующие мелкие отходы укрупнить до размера куска в 40-60 мм и получить в процессе плавки окускованных материалов качественный продукт.

Большинство технологий окускования мелкофракционных материалов заимствованы из стройиндустрии, а именно, производства мелкоштучных строительных материалов. Параллельно с этим начали развиваться и технологии брикетирования промышленных отходов. Однако предложения фирм–разработчиков технологий окускования ограничивались поставками технологического оборудования для брикетирования на металлургические предприятия, не давая гарантий по качеству брикетов и качеству выплавляемого на основе брикетов металлопродукта. Поэтому необходимы комплексы переработки отходов металлургических производств. Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к установкам по переработке отходов металлургического производства и может быть использовано, как в металлургических переделах, а также для производства шлака в строительстве.

Компания RESOLINE предлагает комплексное решение для переработки отходов металлургических производств. Мы проектируем и производим установки по переработки отходов металлургических производств с нуля, подход к каждому клиенту индивидуально.

Пример получаемых материалов

Применение вторичных материалов:

• Вторичные металлы пригодны для переплавки, с последующим использованием в составе первично выплавляемых сталей и сплавов.

• Вторично переработанные шлаки используют в производстве термозита или шлаковой пемзы. Изделия, полученные из металлургических шлаков, получаются дешевыми и прочными, по сравнению с изделиями, изготовленными из природного сырья.

• Щебень – широко используется в строительстве дорог и различных сооружений.

источник

Производство строительных материалов из металлургических шлаков

Производство цемента. Цементная промышленность исполь­зует шлак как активную минеральную добавку при производстве шлакопортландцемента — вяжущего вещества, твердеющего в воде и на воздухе. Шлакопортландцемент получают путем измельчения клинкера (обожженной до спекания смеси известняка и глины), доменного гранулированного шлака и гипса (CaSC>4 • 2Н2О).

Активные вещества, содержащиеся в шлаке, улучшают техни­ческие свойства цемента, повышают его качество и прочность из­готовленных из него строительных конструкций. Это позволяет со­кратить расход шлакопортландцемента на 5% по сравнению с пор­тландцементом при производстве бетона класса В-25, из которого делается до 80% всех сборных железобетонных конструкций.

Использование доменных шлаков при производстве шлакопорт­ландцемента позволяет заменить глину, снизить в 1,2 — 1,6 раза расход известняка, увеличить объем производства цемента в 1,5 — 2 раза, снизить расход энергии на 40%, улучшить экологические характеристики в регионе.

Читайте также:  Установка и настройка зеркала

Объемы использования доменных шлаков цементной промыш­ленностью настолько велики, что их не хватает и проводятся рабо­ты по вовлечению в производство других металлургических шла­ков (конвертерных, ферросплавных, мартеновских и др.).

При изготовлении цемента используют шлаки в гранулирован­ном виде. В настоящее время грануляционные установки имеются на всех металлургических заводах.

Производство гранулированных шлаков. Грануляция шлаков — процесс производства стеклообразных гранул из жидкого шлака путем резкого его охлаждения водой, паром, воздухом или другим газом. Размер получаемых гранул 1-5 мм.

Для последующего использования важны такие свойства грану­лированных шлаков, как гидравлическая активность, способность к измельчению, влажность, гранулометрический состав.

Грануляция шлака производится либо у плавильного агрегата, либо на отдельно стоящих установках с транспортировкой к ним шлакового расплава в ковшах. Основная масса шлаковых распла­вов пока перерабатывается во внепечных гидрожелобах, бассейно­вых и барабанных установках. Дробление шлака в этих установках производится водяной или водовоздушной струей. Установки по­требляют большое количество воды, которая после использования нуждается в очистке.

В технологическом процессе в результате контакта воды с рас­плавленным шлаком образуется большое количество паро-газовой смеси, оказывающей неблагоприятное влияние на окружающую среду.

При бассейновом способе гранулирования шлака на качество гранул влияют режим охлаждения расплава, объем и температура

Рис. 10.2. Схема припечной гранулирующей установки шлака:

1 — вытяжная труба; 2 — скруббер; 3 — защитный экран; 4 — Скиммерная доска; 5 — решетка; 6 — гранулятор; 7 — шлако­вый желоб; 8 — водовод подпиточной воды; 9 — мостовой кран; 10 — насос; 11 — камера оборотной воды; 12 — бункер- отстойник; 13 — окно; 14 — эрлифт; 15 — насос подачи воды на взмучивание; 16

карусельный фильтр; 17 — промежуточный бункер; 18 — питатель; 19 — конвейер

Более прогрессивна припечная бесковшовая технология грану­лирования шлака (рис. 10.2). При этом способе жидкий шлак из доменной печи по желобу 7 стекает в гранулятор б, состоящий из короткого лотка и гидронасадки, где струями воды дробится на ча­стицы. Гранулы поступают в бункер-отстойник 12, откуда насоса­ми (эрлифтом 14) перекачиваются в обезвоживатели. Обезвожива­ние осуществляется в специальных бункерах, оборудованных
фильтрующими решетками 5, или в карусельных фильтрах 16, Снабженных коробками с перфорированными откидными крышка­ми. При вращении обезвоживателя каждая коробка проходит ста­дии заполнения пульпой, фильтрации воды через отверстия в дни­ще и разгрузки обезвоженного шлака в бункер 17. Установка гер­метична, паро-газовая смесь улавливается, очищается в скруббере 2 и удаляется в вытяжную трубу 1, а вода возвращается для по­вторного использования.

Технологические параметры процесса припечной грануляции шлака приведены ниже:

Температура шлака, °С. 1480-1620

Рис. 10.3. Схема контактной грануля­ции шлака

Насыпная масса гранул, т/м3 . . . 0,9-1,2

Описанные способы грануляции шлака создают ряд экологиче­ских проблем в связи с содержанием в газовых выбросах токсич­ных газов и пыли, а в оборотной воде — извести, тиосульфатов и аммиака. Сброс такой воды в водоемы недопустим. Поэтому все установки гранулирования шлаков должны иметь в своем составе системы очистки воды и газов, что, естественно, удорожает сто­имость готовой продукции.

В этом смысле более экологически чистой является контактная технология грануляции шлака (рис. 10.3). По этой технологии рас­плавленный шлак из шлакоприемника 1 по летке 2 перетекает в ванну 3, где налипает на барабан 4, наружная поверхность которо­го выполнена из змеевика 5, охлаждаемого водой. В зависимости от скорости вращения барабана толщина корки налипшего шлака составляет 2-15 мм. Шлак в ванне поддерживается в расплавлен­ном состоянии за счет подогрева нагревателем 6, а налипшая от- вержденная корка срезается шлакоснимателем 7, и получен­ные гранулы сбрасываются в бункер. Вода в змеевике превра­щается в пар, тепло которого мо­жет быть утилизировано.

Одним из способов утилиза­ции шлаков является производ­ство шлакобетона — легкого бе­тона, в котором в качестве об­легченного заполнителя исполь­
зован шлак. Причем вместо песка применяется мелкий гранулиро­ванный шлак, а в качестве крупного заполнителя (щебня) — куско­вой топливный шлак. Шлак для изготовления армированного шла­кобетона не должен содержать в больших количествах соединения серы (не более 3%) и частицы»несгоревшего угля (не более 3%), так как при более высоком их содержании происходит коррозия стальной арматуры и снижение прочностных свойств конструкций.

Объемная плотность шлакобетона составляет 1400 — 1600 кг/м, прочность при сжатии — до 10 МПа. Его используют в строительст­ве для изготовления легких перекрытий, строительных блоков и камня, используемых для кладки стен.

Читайте также:  Установка зубных имплантов при беременности

Производство пемзы из доменных шлаков. При производстве легких бетонов и конструкций, а также теплоизоляционных засы­пок используют термозит (шлаковую пемзу) — искусственный по­ристый заполнитель, получаемый вспучиванием расплавов метал­лургических шлаков при их быстром охлаждении ограниченным количеством воды с последующей кристаллизацией и отжимом об­разующейся пористой массы. Средняя плотность термозитного пес­ка не превышает 1200 кг/м3. Термозитный щебень выпускается трех марок — с плотностью 400; 600 и 800 кг/м.

Использование термозита в качестве заполнителя для изготов­ления легких бетонов и теплоизоляционных строительных матери­алов позволяет снизить массу ограждающих конструкций зданий по сравнению с кирпичными на 10 — 15% и расход цемента на 15-20%.

Большинство свойств термозита зависит от его структуры. При содержании в нем 40-60% (масс.) микрокристаллических образо­ваний достигаются максимальные прочностные свойства материа­ла. Чем больше размер пор, тем ниже прочность термозита и боль­ше расход цемента при изготовлении бетонов с его применением.

Образование пор в расплавленном шлаке является следствием выделения газов при взаимодействии с водой сульфидов металлов, находящихся в шлаке. Химическая реакция протекает в два этапа:

MeS + Н20 = MeО + H2S и 2H2S + 302 = 2Н20 + 2S02, где Me Са, Mg, Mn, Fe.

Вода, помимо участия в реакции газообразования, выполняет роль охлаждающего агента и повышает вязкость шлака и его спо­собность удерживать газы. Поэтому для правильной организации процесса необходим хороший контакт воды со шлаком.

Качество получающейся пемзы оценивается ее пористостью, от которой зависят прочность, морозостойкость, теплопроводность, жаростойкость и другие свойства. Пористость шлака определяется по формуле:

Где V„.— пористость шлака, %; рк — плотность пемзы в куске, г/смЗ; рш — плотность исходного шлака в куске, см3.

Зависимость между плотностью пемзы в куске и насыпной плотностью выражается уравнением:

Где К — коэффициент, обычно составляющий 1,6 — 2,5; рн — на­сыпная плотность пемзы.

Существуют различные способы получения пемзы, из которых наиболее распространенным до недавнего времени был бассейно­вый, при котором шлак с температурой 1260 — 1320 °С обрабаты­вается в ваннах-бассейнах водой под давлением 0,08 — 0,1 МПа.

Вспучивание поступающего в бассейн шлака происходит в те­чение 2 — 3 мин за счет воздействия воды, подаваемой в бассейн под давлением через отверстия в его днище. Кристаллизация и формирование пемзы продолжаются 6-8 мин.

Расход воды составляет 0,2 — 0,4 м /т шлака. После вспучива­ния получившуюся массу охлаждают в течение 3 — 5 ч до 100 — 150 °С на промежуточном складе, затем дробят на валковых дро­билках и сортируют на грохотах.

Более прогрессивным является барабанный припечной способ получения пемзы (рис. 10.4).

Шлак из ковша У сливается по наклонному желобу 2 в прием­ную ванну 3, где предварительно вспучивается под действием струй воды, выходящей из гидронасадки под давлением до 0,8 МПа. Затем вспучившаяся пластичная масса по направляюще­му лотку 5 подается на лопастной барабан 6, на наружной поверх­ности которого имеются перфорированные полые ребра. Вода, по­даваемая внутрь барабана, за счет его вращения отбрасывается на цилиндрическую поверхность и через отверстия в ребрах разбивает шлак на гранулы. Получаемая гранулированная пемза имеет раз­меры 8 — 16 мм и насыпную плотность 650 — 850 кг/м.

Несмотря на более высокий расход воды по сравнению с бас­сейновым способом, эта технология более экологична и эффектив­на, так как этот способ отличается небольшим выделением серни­стых газов благодаря сравнительно короткому контакту горячих шлаков с водой.

Производство щебня из доменного шлака. До 20% образую­щихся доменных шлаков перерабатывается в щебень, который ис­пользуется для устройства оснований всех видов дорог. Нулевую фракцию размером до 5 мм, которую называют шлаковой мело­чью, обладающую вяжущими свойствами, используют при изготов­лении монолитных шлакобетонных оснований.

Требования, предъявляемые к щебню, определяются областями его применения. Одним из важных показателей является морозо­стойкость щебня, за которую принимается количество циклов за­мерзания и оттаивания, выдерживаемых насыщенным водой щеб­нем без изменения прочности. Существующие марки щебня имеют морозостойкость 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300, т. е. выдерживают количество циклов замораживания-размораживания (М3.р), равное номеру марки. Для производства бетонов используют щебень с М3 = 300. Формирование необходимой структуры щебня достига­ется регулированием скоростей слива и охлаждения расплавленно­го шлака. Получению кристаллической структуры способствует медленное охлаждение шлака.

Наиболее распространенным является траншейный способ про­изводства щебня, при котором шлак сливается в траншеи около доменных печей. Технологическая схема производства щебня из доменного шлака показана на рис. 10.5.

Читайте также:  Установка гбо на мерседес gl 550

Оптимальная толщина слоя шлака при сливе его в траншею со­ставляет 100 — 200 мм. Обычно площадь траншей составляет на отечественных металлургических заводах 3-10 тыс. м.

Рис. 10.4. Технологическая схема получения пемзы с применением лопаст­ного барабана:

1 — ковш со шлаком; 2 — наклонный желоб; 3 — приемная ванна; 4 — экран;

5 — направляющий лоток; 6 — лопастной барабан; 7 — грейферный кран

В траншею сливают 25 — 40 партий шлака с интервалом 20 — 30 мин. После этого шлак медленно, в течение 3-4 сут, охлажда­ется, а затем застывший слой разрабатывается экскаватором и вы-

Возится на дробление. Толщина слоя остывшего шлака составляет 4 — 5 м (высота реза экскаватора).

Рис. 10.5. Технологическая схема производства щебня из доменного шлака:

I — самоходный копер; 2 — шлаковозный ковш; 3 — грейферный кран; 4 — при­емный бункер; 5 — пластинчатый питатель; 6 — щековая дробилка; 7 — ротор­ная дробилка; 8 — ленточный конвейер; 9 — электромагнитный шкив; 10 — гро­хот; 11 — промежуточный склад; 12 — склад готовой продукции; 13 — погрузоч­ный бункер; 14 — подвесной электромагнит

Для дробления шлака используют щековые, конусные, валко­вые, роторные и другие дробилки. Наиболее широко применяются щековые дробилки производительностью 300 — 400 кг/ч. Степень дробления определяется отношением максимального размера куска до и после дробления, а эффективность дробления — массой дроб­леного шлака на единицу мощности дробилки (кг/кВт).

После дробления измельченный шлак сортируют на грохотах. Сортированный по фракциям щебень транспортируется с помощью ленточных конвейеров на склад готовой продукции.

Производство минераловатных изделий. Металлургические шлаки являются отличным сырьем для производства минеральной ваты. Вата состоит из минеральных волокон диаметром до 7 мкм и длиной 2-10 мм. Высокая пористость минеральной ваты, ее хи­мическая природа обеспечивают ценные эксплуатационные свой­ства: термо-, водо-, морозостойкость. При объемной массе 50 — 300 кг/м коэффициент ее теплопроводности составляет 0,125 — 0,209 кДж/(м-ч-°С).

Основным сырьем для производства минеральной ваты служат кислые доменные шлаки, богатые кремнеземом и глиноземом, а также ваграночные и мартеновские шлаки. Принцип производства ваты основан на разбивании струи расплава на элементарные струйки и последующей их вытяжке.

Наиболее рационально получать минеральную вату из первич­ного расплава шлака без его повторного переплава, который требу-

Расплавленный шлак из ковша 1 по сливному желобу 2 стекает в ванну-печь 3, где подогревается до 1400 — 1450 °С, перетекает в печь-питатель 4 и через летку 5 подается в центрифугу 6 для рас­пыления и перемешивания со связующим, поступающим из емко­сти 12. Далее в камере 7 происходит образование сырого минера — ловатного ковра, который подается в камеру полимеризации 8 и далее на охлаждение в камеру 9. Высушенное и охлажденное по­лотно нарезается на необходимые габариты с помощью ножей 10. Полученные минераловатные плиты укладываются на поддоны 11.

В зависимости от свойств шлака в печь 3 могут добавляться подкисляющие добавки для достижения необходимого соотношения кремнезема и глинозема с оксидами кальция и магния, которое должно составлять 1,2-1,5 (степень кислотности). В качестве до­бавок используют бой стекла, базальт, горелую землю и др.

Образование волокон происходит за счет воздействия центро­бежных сил на струю расплава шлака. Наибольшая скорость рас­пыления струи достигается при одновременном действии центро­бежных сил и потока перегретого до 400 °С пара при его расходе 1,2 — 1,4 т/т ваты.

В камере волокноосаждения, представляющей собой закрытый металлический короб, волокна осаждаются на сетчатый транспор­тер и уплотняются с помощью прижимного барабана для придания полотну равномерной толщины и плотности.

Ет дополнительного расхода энергии. Схема производства мине­ральной ваты из расплава шлака показана на рис. 10.6.

Рис. 10.6. Схема производства минеральной ваты: 1 — шлаковоз; 2 — сливной желоб; 3 — ванна-печь; 4 — печь-питатель; 5 — летка; 6 — центрифуга; 7 — камера волокноосаждения; 8 — камера полимеризации; 9 — ка­мера охлаждения; 10 — ножи поперечной и продольной резки; 11 — поддоны для упаковки; 12 — емкость для полимерного связующего; 13 — эксгаустер подачи тепло­носителя; 14 — вентилятор

В качестве связующего используется термореактивная фенол — формальдегидная смола, которая полимеризуется при 160 — 200°С.

Эта смола является токсичным продуктом вследствие содержания в ней свободного фенола, поэтому целесообразна замена ее другими материалами.

Промышленность выпускает плиты с различными плотностью укладки волокна и содержанием фенолформальдегидной смолы (табл. 10.1).

Таблица 10.1 Характеристики минераловатных плит различных типов

источник