Пыль и твердые отходы: обработка и повторное использование

8.9.2 Предварительная обработка для внешнего повторного использования твердых отходов

Чтобы получить разрешение на вторичное использование твердых отходов, возможно понадобиться предварительная обработка материала. В таблице 8.67 представлены требования к обработке для различных твердых отходов (исключая песок) и возможные ограничения на их повторное использование.

Что касается шлака из вагранки, то физическая форма, и, следовательно, до некоторой степени возможность его повторного использования, зависят от типа используемой процедуры скачивания шлака. При сухом скачивании шлака, то есть при заливке шлака в чашеобразные формы для охлаждения и затвердевания, образуется кристаллический непористый минерал. Что касается технологических аспектов, то этот шлак подобен шлаку из печей с дутьем. При влажном скачивании шлака, благодаря его охлаждению водяной форсункой, образуется гранулированный шлак.

Таблица 8.67- Необходимая обработка и возможные ограничения для внешнего использования твердых остатков [46]

Тип отходов	Обработка	Ограничения
Охлажденный воздухом шлак из вагранки	Измельчение	- образование стекловидной пыли - требования к обработке, обусловленные стекловидной природой
Закаленный в воде шлак из вагранки	Нет	- образование стекловидной пыли - требования к обработке, обусловленные стекловидной природой
Шлак после индукционной плавки	Измельчение	- образование стекловидной пыли - требования к обработке, обусловленные стекловидной природой - недостаток данных о составе сточных вод
Шлак EAF	Измельчение	- образование стекловидной пыли - требования к обработке, обусловленные стекловидной природой - недостаток данных о составе сточных вод
Шлак после десульфуризации	Удаление металлических и других грубых частиц	- требования к обработке, CaC2 требует осторожной обработки, чтобы избежать травм - сток - могут быть отходы особого состава
Пыль и осадки	Прессовка осадка, сушка и грануляция, необходимые для большинства приложений	- требования по безопасности для некоторых видов пыли - проблемы, связанные с транспортировкой пыли - высокий щелочной потенциал, обусловленный природой продукта и большой площадью поверхности

Экологические эффекты от внедрения метода

При внешнем использовании отходы могут служить вторичным материалом для строительства и могут заменить первичные природные материалы. Такая рециркуляция приводит к уменьшению количества отходов, требующих утилизации.

Предварительная обработка требует дополнительной энергии и может способствовать образованию выбросов пыли.

Эта технология используется на новых и существующих установках, если имеется соответствующий местный рынок для сбыта отходов.

В таблице 8.68 представлен обзор способов внешнего применения различных твердых отходов.
Таблица 8.68 - Обзор способов внешнего использования твердых отходов литейного завода (по состоянию на 1999 г.) [46], [7]

ОБЗОР МЕТОДОВ ПОВТОРНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ПЕСОК

ШЛАКИ

ДРУГИЕ

Сырая формовочная смесь

Алкалинофеноловый

Фенолуретановый

Фурфурановый

С покрытием из смолы

Жидкое стекло

Вагранка с воздушным охлаждением

Вагранка для закалки с воде

Индукционная

Электродуговая печь

Десульфуризация

Покрытие для литья по выплавляемым моделям

Пыль и шлаки

Использование в строительстве

Асфальт

х

х

+

+

+

О

х

Балласт

+

+

Изготовление блоков

+

х

+

+

х

+

х

Изготовление кирпича

х

х

+

+

+

+

+

Цемент

х

х

+

х

х

Грубая засыпка

х

х

х

х

Бетон

х

+

+

+

Мелкая засыпка

х

х

+

+

+

+

Пенобетон и т.д.

х

х

+

Изоляционная/минеральная/стекло-вата

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Производство легких материалов для засыпки

+

Производство строительного раствора

+

Дорожное строительство

х

+

+

х

х

х

х

х

Кровельная картон

х

Повторное использование на другом литейном заводе

В качестве добавки свежей формовочной смеси

х

Использование для укрепления грунта

Искусственные верхние слои почвы

х

+

+

х

+

+

Декоративное грунтовое покрытие

+

+

Грунтовое покрытие в конюшнях

+

Наполнитель для удобрений

х

Утилизация мусора

х

х

+

+

Покрытие при закапывании мусора

х

х

+

х

х

х

Утилизация - футеровка

х

х

Модификатор/присадка улучшающая качество грунта

+

+

+

+

+

+

+

+

+

Разное

Абразивный материал/струйная очистка

х

+

х

+

Абсорбенты

+

Производство цемента из шлака печи с наддувом

+

+

Химические/промышленное применение

+

Заменитель гашеной извести

+

+

Флюсы для плавки

+

+

+

+

Стеклование отходов

+

+

+

+

+

x Успешные проекты повторного использования в Великобритании + Повторное использование, которое доказанное в теории, но реальные проекты в настоящее время в Великобритании отсутствуют O Не подходит для повторного использования без предварительной подготовки

Экономические показатели

Затраты, связанные с повторным использованием, обусловлены главным образом обработкой и транспортировкой отходов, но они могут быть снижены, принимая во внимание доходы, полученные от продажи материалов. Однако, доходы могут быть достаточно низкими или близкими к нулю, если затраты на обычную механическую обработку находятся в диапазоне 8 ЕВРО /тонну.

Чем дальше требуется транспортировать материалы, тем больше увеличиваются затраты. Чтобы оценить экономическую эффективность повторного использования, необходимо учитывать затраты на утилизацию отходов. Они отличаются в различных областях и зависят от типа отходов.

Движущая сила внедрения

Законодательство стимулирует переработку минеральных отходов, частично путем установления высокой платы за утилизацию, способствующей уменьшению их количества.

Имеется информация о нескольких вариантах повторного использования песка и шлака по всей Европе, например в Финляндии, Нидерландах, Бельгии, Германии, Великобритании

[46]

8.9.3 Минимизация процесса образования шлака

Описание

Образование шлака может быть минимизировано, используя при работе следующие меры:

- использование чистого лома

- использование более низкой температуры металла

- предотвращение перегрева (временного повышения температуры)

- устранение длительных периодов выдержки расплавленного металла в плавильной печи

- создание соответствующих флюсов

- соответствующее использование/выбор огнеупорной футеровки

- применение водяного охлаждения стенок печи, чтобы избежать использования огнеупорной футеровки.

Экологические эффекты от внедрения метода

Минимизация образования остатков и снижение выбросов окружающую среду.

Воздействие на различные среды

Данные методы минимизации не дают никаких побочных эффектов.

Что касается переплавки чистого лома, то это обсуждается в разделе 8.1.8.

Применимость

Эта технология используется на всех новых и существующих установках. Возможность использования чистых отходов обсуждалась в разделе 8.1.8.

Экономические показатели

Эта технология не требует никаких капиталовложений, так как это касается рабочих мер.

Движущая сила внедрения

Высокая стоимость утилизации отходов.

Примеры заводов

Эта технология является частью существующих рабочих процедур большинства европейских литейных заводов.

Справочная литература

[70]

8.9.4 Вагранка

8.9.4.1 Сбор и переработка отходов кокса

Описание

Обработка, транспортировка и загрузка кокса приводят к образованию отходов кокса. Для сбора и переработки этих материалов могут быть предприняты специальные меры, например, сборники, расположенные под конвейерными лентами или в местах загрузки.

Собранный материал может быть переработан и возвращен в процесс путем его добавления в вагранку или при его использовании для рекарбюризации.

Экологические эффекты от внедрения метода

Минимизация образования отходов.

Воздействие на различные среды

Воздействие на различные среды не наблюдаются.

Применимость

Эта технология используется на всех новых и существующих установках.

Движущая сила внедрения

Высокая оплата за утилизацию твердых отходов.

Примеры заводов

Известно о применении этой технологии на нескольких литейных заводах в Европе.

8.9.4.2 Добавление отфильтрованной пыли в вагранку

Описание

Пыль из вагранки, может быть повторно подана обратно в вагранку. Цель этой технология состоит в накоплении цинка в пыли, до уровня, который позволяет производить восстановлением Zn (>18 %).

Рециркуляция пыли может осуществляться путем ее повторной инжекции в сопла или, загружая гранулы пыли через завалочное окно. Оба метода используются в промышленном масштабе. Чтобы показать, что цинк сублимирован и вновь появился в рекуперированной пыли, можно использовать анализ материального баланса. После нескольких циклов пыль достаточно обогащается цинком, чтобы осуществлять процесс восстановления. Восстановление технически возможно при уровне Zn более 18%.

Существует два ограничения на рециркуляцию пыли:

- фактически цинк появляется в форме Zn₂SO₄, содержащий 64% Zn. Это определяет максимальный уровень обогащения

- пыль также обогащается щелочью, которая вызывает прекращение горения в камере для дожигания. Такой же результат можно получить, вводя водяной пар в воздух для горения.

Инжекция в сопла может базироваться на нескольких принципах. Существует пятнадцать (по состоянию на май 2001 г.) европейских литейных заводов, перерабатывающих пыль путем ее инжекции в сопла. Одиннадцать используют технологию дополнительного давления, а четыре используют технологию Вентури. Преимущество технологии Вентури состоит в том, что при ее использовании потребляется меньше инжектируемого воздуха и таким образом зона плавки меньше охлаждается. При использовании обеих этих технологий пыль становится вязкой после нескольких циклов. В случае использования технологии Вентури пыль должна быть смешана с петкоком, чтобы бал возможен его перенос в трубах.

Рециркуляция пыли путем агломерации и загрузки намного меньше распространена, чем инжекция через сопла. Это обусловлено тем, что такой процесс намного сложнее автоматизировать. Кроме того, необходимы хороший контроль и знание процесса гранулирования, чтобы обеспечить гранулам необходимый состав.

Для производства гранул с хорошей консистенцией можно добавить ферросилиций. Чтобы обеспечить хорошую работу процесса в практически использовалась смесь 2/3 FeSi с 1/3 пыли. С другой стороны технология изготовления гранул может использоваться для производства больших количеств. Для вагранок, имеющих большой диаметр, инжекция пыли через сопла в центр горения трудновыполнима, и, поэтому, предпочтительней использование гранул.

Характеристики обеих методик сравниваются в таблице 8.69.

Таблица 8.69 - Свойства инжекционных технологий для рециркуляции пыли в вагранках [102]

Повторное использование мелких фракций, собранных при очистке отходящих газов вагранки	Инжекция через сопла		Введение гранул	Замечания
Влияние отходов
Ограничение на вводимое количество пыли	7 – 8 кг/тонну металла			Проблема прекращения горения
Снижение образовывающегося количества мелких фракций	40 %	50 %		Приблизительно(1)
Увеличение содержания цинка в мелких фракциях	30 %	20 %		Приблизительно(1)
Увеличение количества шлака	?	?
Влияние на работу вагранок
Количество кокса, необходимого для прекращения падения температуры	0,5 – 0,6 %	0,2 – 0,3 %		Приблизительно(1)
Изменения в результатах анализа отходящих газов	Нет	Нет		n.a
Влияние в расплавленный металл
Увеличение содержания металла (Zn, Pb) в чугуне	Ограниченная	Нет		(порядка тысяч)
Влияние на процесс горения	10 - 30 %	Нет		Приблизительно(1)(2)
Эффективность при добавке других продуктов (C, FeSi) с помощью этого же метода	ДА	Нет		n.a
Затраты
Снижение затрат на утилизацию отходов	60 %	50 %		Приблизительно(1)
Операции
Возможность автоматизации процесса	Да	Нет		n.a
Дополнительные проблемы	Нет	Да		Прочность гранул
Реализация технологии
Существующие случаи	Да	Да		Предпочтительно для вагранок большого размера
Новые случаи	Да	Да
(1) Приблизительно, реальное значение зависит от начального содержания окиси цинка в пыли, степени необходимого обогащения для ее повторного использования, и от характеристик вагранки (2) Зависит от количества стали в загрузке вагранки n.a: не применяется

Экологические эффекты от внедрения метода

Основным преимуществом является уменьшение количества пыли, выходящей из завода, для утилизации или восстановления. Литейный завод обычно отправляет небольшое количество пыли, но с более высоким содержанием металлов. Это позволяет осуществлять восстановление Zn из пыли вагранки. Эта технология способствует обогащению Zn в пыли вагранки, в то время как большая доля Pb остается в чугуне. Если Zn эффективно восстанавливается из пыли, то эта технология позволяет уменьшить количество тяжелых металлов в конечной пыли, требующей утилизации, а так же и количество самой пыли. С другой стороны, увеличивается количество шлака.

Воздействие на различные среды

Обе технологии требуют дополнительного расхода энергии, например, кокса, требуемого для плавки металла. Имеется информация об увеличении количества используемого кокса на 0,15 – 0,25 кг кокса на кг пыли, при эффективности печи, равной 40 %.

Кроме того, инжекция холодной пыли в горячую зону плавки способствует снижению температуры пламени, которая, соответственно, должна быть восстановлена путем введения дополнительного кислорода. Общее количество образовавшегося шлака также увеличится.

Попадание вязкой пыли в некоторые внутренние части системы вызовет среднесрочное падение эффективности и возможно операционные проблемы. Их количественная оценка не определена.

Эксплуатационные данные

Данные, полученные в результате анализа входных и отходящих потоков французских вагранок, определяют материальный баланс, представленный на рисунках 8.33 и 8.38. Вклад каждого потока в циркуляцию Zn указан вместе с уровнем цинка (как масса и %). Процентные данные представляют собой средние значения за указанный период измерений.

Рисунок 8.33 - Распределение цинка при инжекции через сопла, после 20-ти дневного периода [73]


Рисунок 8.34 - Распределение цинка при рециркуляции через шихту, после загрузки в течение 11 дней [73]
Данные, полученные в результате анализа входных и отходящих потоков, не позволяют получить картину баланса цинка. Они указывают, что значительная часть цинка (20 % при инжекции через сопла, 10 % при загрузке гранул) остается и накапливается в системе. При рециркуляции, пыль получает вязкость и осаждается в камере для дожигания, теплообменнике и на фильтрах. Поэтому, процесс рециркуляции требует увеличения затрат на очистку и приводит к увеличению материала, требующего утилизации на этой стадии очистки.

Рециркуляция пыли из вагранки (при годовом производстве чугуна: 30000 тонн) на голландском чугунолитейном заводе способствовала снижению количество пыли на 156 т ежегодно, без существенного влияния на экологические и строительные качества шлака.

Применимость

Восстановление технически возможно, при концентрациях Zn, выше 18%. Для вагранок, использующих богатую цинком шихту, уровни цинка в пыли превышают 20 %, без рециркуляции. Для восстановления затрат необходимо минимальное содержание цинка, равное 40%.

Такими установками для рециркуляции пыли могут быть оборудованы новые и существующие вагранки с непрерывным рабочим циклом.

Экономические показатели

Восстановление технически возможно при уровнях концентрации цинка, выше 18%. Есть сведения о доходности процесса рециркуляции и восстановления цинка при уровне концентрации цинка более 40 %.

На основе практических результатов, полученных на двух литейных заводах во Франции, были рассчитаны дополнительные эксплуатационные затраты. Инжекция через сопла требует дополнительных эксплуатационных затрат 0,35 ЕВРО/тонну литейного чугуна; введение гранул -0,90 ЕВРО/тонну литейного чугуна. Эти расчеты не учитывают дополнительных затрат на удаление шлака или техническое обслуживание и ремонты.

В случае инжекции по технологии Вентури, получены следующие данные. С немецкого завода в цех переработки за 5-летний период может быть передано в среднем 7,5 кг цинковой пыли на тонну расплавленного чугуна. Затраты на утилизацию, таким образом, снизились на 1,97 ЕВРО/тонну жидкого чугуна. Кроме того, 20 % кокса можно заменить петкоком. Это позволило снизить затраты на топливо на 15 %, что соответствует уменьшению затрат на 2.56 ЕВРО/тонну жидкого чугуна. В этих расчетах не учитываются дополнительные затраты на удаление шлака или техническое обслуживание и ремонты.

Движущая сила внедрения

Высокая стоимость утилизации пыли из печей.

Примеры заводов

Venturi (NPT):

Pont-a-Mousson, Brebach (F) Positive Pressure (VELCO):

John Deere, Mannheim (D)

Справочная литература

[102], [13], [9], [73], [118], [119], [7]

8.9.5 EAF

8.9.5.1 Рециркуляция отфильтрованной пыли и шлака (при плавке в EAF)

Описание

Сухая собранная пыль из печи, при определенных обстоятельствах, может повторно подаваться в печь. Пыль предпочтительно должна быть подготовлена, например, путем грануляции или брикетирование, так как это уменьшит количество пыли. Идея состоит в восстановлении металлической фракции пыли и сжигании неорганической в шлак. Обычно, пыль добавляется в начале каждого цикла плавки.

Как и в случае использования вагранок, для EAF, в некоторых случаях, когда имеется значительное количество Zn в используемом ломе, рециркуляция может привести к накапливанию Zn в пыли печи до уровня, когда возможно ее использование в цинковой промышленности для восстановления Zn, если это экономически обосновано (до 30 - 40 %).

Экологические эффекты от внедрения метода

Основное преимущество этой технологии состоит в уменьшение количества пыли, отправляемой литейным заводом на утилизацию или восстановление. Произведенная пыль содержит более высокую концентрацию металлов. Это позволяет осуществлять восстановление Zn из пыли EAF. Данная технология приводит к накоплению цинка в пыли вагранки, в то время как большая часть Pb остается в чугуне. Если цинк эффективно рекуперируется из пыли, то эта технология позволяет снизить в конечной пыли количество тяжелых металлов, требующих утилизации, а так же количество самой пыли. С другой стороны, количество произведенного шлака, увеличивается.

Воздействие на различные среды

Переработка пыли может уменьшить эффективность печи и повысить потребление электроэнергии (приблизительно на 20 - 30 кВтч/тонну). Эта технология приводит к увеличенному образованию шлака.

Эксплуатационные данные

Эксплуатационные данные, полученные с завода по производству стали, использующему печи EAF, показывают, что завод, который повторно использует 75% пыли EAF, при первоначальном выходе 20 – 22 кг/т, таким образом, должен позаботиться только о приблизительно 50 % пыли, со средним содержанием цинка 35 %.

Применимость

Эта технология обычно используется для переработки пыли с высоким содержанием металла. Ее реальная Применимость зависит от многих факторов, которые могут отличаться для различных заводов.

Экономические показатели

Эта технология не требует дополнительных инвестиций.

Движущая сила внедрения

Высокая стоимость утилизации для пыли из печей.

Примеры заводов

Эта технология используется на нескольких европейских литейных заводах.

Справочная литература

[1], [38]

8.9.5.2 Рециркуляция шлака и отходов при производстве Al

Описание

Возможности рециркуляции зависят от продукта и образовавшихся отходов. Металлические опилки являются наиболее подходящим продуктом для внутренней переплавки, в то время как другие отходы (содержащие слишком много других металлов) обычно продаются для производства вторичного алюминия.

Экологические эффекты от внедрения метода

Минимизация производства отходов.

Воздействие на различные среды

Воздействие на различные среды не наблюдаются.

Применимость

Эта технология относится к новым и существующим установкам.

Движущая сила внедрения

Высокая стоимость утилизации твердых отходов.

Примеры заводов

Эта технология обычно используется на алюминиевых литейных заводах.

Справочная литература

[3]

жүктеу/скачать 9.9 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: