Ресурсосберегающие технологии в силикатном производстве

Известь потребляется различными отраслями промышленности, и поэтому к ее качеству предъявляются разнообразные требования.

В сталеплавильном производстве применяется известь с очень низкой реакционной активностью (мертвообожженная), которая не взаимодействует с влагой воздуха и не содержит гидрата окиси кальция, в результате разложения которого в сталеплавильных печах выделяется водород. В мартеновском производстве используется и слабообожженная известь (недопал) ввиду того, что выделяющаяся в ванне двуокись углерода способствует лучшему перемешиванию расплава. Для электрометаллургических процессов требуется известь с очень низким содержанием остаточной СО₂, что способствует снижению расхода электроэнергии в электродуговых печах.
Получение продукта с заданными свойствами, отвечающего требованиям различных отраслей народного хозяйства, требует разработки соответствующих технологических режимов и конструкций печей.

Производство флюсов является одной из наиболее масштабных и острых проблем черной металлургии в особенности при производстве особо чистых сталей. Одновременно существуствует проблема рационального использования минералов, важнейшими из которых являются металлургические или флюсовые известняки. Несмотря на распространенность известняков в природе, запасы флюсовых известняков ограничены.

В процессе производства извести неизбежно образуются побочные продукты и отходы, которые, с одной стороны, составляют крупные потери минерального сырья и, с другой, наносят огромный ущерб окружающей среде. При добыче и переработке известкового сырья образуется значительное количество мелких фракций. Крупность известняка в процессе производства извести зависит от типа применяемого обжигового агрегата. В настоящее время используют печи для производства кусковой извести. Мелкую фракцию отправляют в отвалы, что оказывает отрицательное влияние на состояние окружающей среды и снижает выход известняка.

Разработка технологических методов для внедрения в условиях производства извести. Использование этих методов позволит предприятию организовать более эффективное производство извести, обеспечив минимальное негативное воздействие производства на окружающую среду, позволит снизить возможные экологические платежи за выбросы, снизит себестоимость продукции за счет снижения энергозатрат и уменьшения экологических выплат.

Схема производства извести

Природный мел с природной влажностью 25% и суммарным содержанием карбонатов кальция и магния 92-97% добывается открытым способом и автотранспортом доставляется на основное производство. Основное производство состоит из стадий:

1. Участок приема природного мела и приготовление мелового шлама;

2. Участок хранения запаса готового шлама;

3. Печное отделение;

4. Подъемно-транспортная система готовой продукции;

5. Силосный склад готовой продукции;

6. Отделение обеспыливания отходящих газов;

7. Вспомогательные производства.

Рисунок 1 — Схема производства извести

Природный мел с автотранспорта разгружается в приемный карман глиноболтушки, туда же подается вода в необходимых количествах. При работе глиноболтушки куски мела с помощью перемешивающего устройства измельчаются, переходят во взвешенное состояние, в глиноболтушке получается меловой шлам. имеющий сметанообразную консистенцию. Для придания шламу необходимой подвижности в него добавляется пластификатор. Готовый шлам самотеком поступает в промежуточный сборник шлама, представляющий собой железобетонную емкость. По мере накопления, шлам из промежуточного сборника откачивается одним из насосов в вертикальный шламбассейн.

Готовый шлам во время нахождения в промежуточном сборнике шлама и горизонтальном шламбассейне перемешивается с помощью подачи сжатого воздуха через барботеры. Участок хранения запаса готового шлама состоит из двух железобетонных шламбассейнов и насосной шлама. Печное отделение включает в себя:

- печь обжига;

-барабанный холодильник.
Печь работает по принципу противотока. С «холодного» конца печи подается сырье в виде шлама, на «горячем» конце печи производится сжигание природного газа. По мере продвижения материала по печи с «холодного» конца к «горячему», он проходит четыре зоны:

• Зона сушки — здесь происходит испарение влаги из шлама, поступает в зону шлам с влажностью — 40-42%, в конце зоны мел с влажностью 5-12%;

• Зона нагрева — здесь происходит нагрев материала до температуры реакции термической диссоциации;

• Зона диссоциации — здесь происходит превращение мела в известь при температурах 1150-1350°С;

• Зона охлаждения — здесь известь охлаждается потоком холодного воздуха. Далее известь с температурой 600-800 °С поступает в холодильник барабанного типа, где охлаждается до 100°С.

С холодильника известь системой конвейеров направляется на склад готовой продукции. На всех узлах пересылок извести предусмотрен отсос воздуха для снижения запыленности в воздухе рабочей зоны, с последующей его очисткой в системах аспирации. Конечный реверсивный ленточный конвейер позволяет распределять известь по силосам в зависимости от качества извести.

Отходящие газы удаляются с «холодного» конца печи проходят двухступенчатую очистку. Первоначально дымовые газы проходят предварительную, грубую очистку в пылевых камерах, затем окончательную в электрофильтрах. Степень очистки 99, 9%. Очищенные отходящие газы дымососом выбрасываются в дымовую трубу. Уловленная в процессе очистки дымовых газов пыль, содержащая 30—40% извести и 60—70% мела, собирается системой конвейеров в бункер.

Использование отходов производства извести в аглодоменном производстве

Разработаны различные варианты и технологические схемы подготовки и утилизации вторичных материальных и энергетических ресурсов при производстве извести. Использование отходов производства извести в аглодоменном производстве. Для снижения влажности аглошихты используют основное количество сухих железосодержащих отходов комбината и известковую пыль газоочистки печей кипящего слоя. Существенный недостаток печи кипящего слоя — значительный (40-45 %) пылеунос мелких фракций материала из печи. Улавливаемую системой газоочистки известковую пыль (крупностью 0-1 мм) выгружают из бункера в цементовоз и доставляют на аглопроизводство. Часть ее используют при подготовке замасленной окалины, а основную массу закачивают в бункера извести шихтового отделения аглофабрики и дозируют в шихту (рис.2).

1 — автотранспорт для извести; 2 — магистраль сжатого воздуха; 3 — отводы сжатого воздуха; 4 — пневмотранспорт извести; 5 — бункера извести шихтового отделения; 6 — пылеуловители; 7 — конвейер шихты; 8 — приемный бункер; 9 — ленточный конвейер; 10 — склад, подготовки замасленной окалины; 11— штабель смеси окалины с известью; 12 — железнодорожный вагон; 13 — вагоноопрокидыватель; 14 — штабель рудной смеси; 15 — бункера рудной смеси шихтового отделения

Рисунок 2 — Схема использования извести на аглопроизводстве:

а — известковой пыли на аглофабрике;

б — отсевов извести на аглофабрике;

в — известковой пыли при подготовке замасленной окалины.

Анализ возможных схем перевода производства извести на новые энергосберегающие технологии позволяет рекомендовать использование в качестве сырья природного мела влажностью 23-28% без добавления влаги при приготовлении шлама, перевод вращающихся печей на сухую технологию, позволяющую уменьшить удельный расход топлива с 270—310 до 210—220 килограммов на одну тонну извести, или в среднем на 25%.

Энергосберегающая технология производства извести из тонкомолотого известняка

При добыче и переработке известкового сырья образуется значительное количество мелких фракций. Крупность известняка в процессе производства извести зависит от типа применяемого обжигового агрегата. В настоящее время используют печи для производства кусковой извести. Мелкую фракцию отправляют в отвалы. В то же время при производстве железорудных окатышей в технологии внепечной обработки чугуна и стали применяют мелкодисперсную известь с размером частиц менее 100 мкм, которую получают путем помола кусковой извести в мельничных агрегатах. При этом необходимо использовать дезагрегирующие добавки, что снижает качество извести и повышает ее себестоимость. Кроме того, процесс помола сопряжен с проблемами экологического характера. Таким образом, производство извести из мелких фракций известняка целесообразно как с экологической, так и с экономической точки зрения.

Технология получения извести из брикетированной меловой крошки

Цели технологии:

- Получение качественной извести из меловой крошки, образующейся при добыче кускового мела.

-Утилизация отходов добывающей промышленности.

- Экономия первичного сырья.

Наиболее эффективным направлением использования меловой крошки, образующейся при добыче мела и идущей в отвал, является производство извести. Оно может быть налажено практически на том же оборудовании, что и производство обычной извести. Основным методом окускования меловой крошки перед обжигом является брикетирование. В качестве связующего лучшие характеристики обнаруживает жидкое стекло. Возможно также использование некоторых солей. Органические связующие менее предпочтительны, т.к. содержат серу или пиролизуются при обжиге, в результате чего брикеты могут преждевременно разрушаться. Использование в качестве связующего отсева извести и известковой пыли, образующихся при обжиге меловых брикетов, объясняется необходимостью их утилизации в собственном производстве, а также их более низкой стоимостью по сравнению с жидким стеклом. Схема технологии представелена на рисунке 3. Эта технология обеспечивает максимальную степень утилизации вторичных ресурсов в производстве флюсов в сравнении с известными аналогами. Обеспечивает стабильно высокое качество и низкую стоимость продукта.

Были выделены основные существующие альтернативные варианты производства извести из переработанных отходов:

-Энергосберегающая скоростная технология производства высококачественной порошковой извести;

-Энергосберегающая технология производства извести из тонкомолотого известняка;

-Технология получения извести из брикетированной меловой крошки.

Предложенные технологии позволяют:

-вовлечь в оборот значительное количество отходов;

-высвободить огромные площади, занятые под складирование этих отходов;

-улучшить экологическое состояние прилегающих территорий;

-повысить эффективность металлургического производства;

-получить значительный экономический эффект.

Рисунок 3 — Технология производства извести из меловой крошки