Характеристика электросталеплавильной пыли

Электросталеплавильная пыль является ценным отходом производства из-за содержания цветных металлов и из-за ультрадисперсности частиц (≤1мкм), имеющих магнитные свойства.

Данная пыль образуется при плавке металлов в дуговой сталеплавильной печи и составляет примерно 10-20 кг/т стали. Для предотвращения попадания пыли в окружающую среду применяют различные аппараты для ее очистки. В электросталеплавильном производстве используют в основном сухие методы очистки – рукавные фильтры и электрофильтры. Уловленная пыль содержит ценные компоненты (например, цинк) и может стать сырьем для их последующего извлечения.

Ценность пыли ДСП заключается в том, что она, с одной стороны, содержит ценные компоненты, которые можно извлечь, с другой – представляет собой мелкодисперсный магнитный порошок, который может найти применение в ряде отраслей промышленности.

Свойства электросталеплавильной пыли зависят от механизма ее формирования и во многом определяются воздействием электрических дуг на шихту (ванну). Высокая концентрация энергии, местный перегрев металла до 3000-3500 ⁰С приводят к интенсивному испарению железа и других элементов, особенно легколетучих. В процессе расплавления шихты происходит электрическая эрозия поверхности шихты и интенсивное пылеобразование. Этому способствует также электро- и газодинамические силы, приводящие к разбрызгиванию металла и диспергированию капель в дуге.

Другим фактором пылеобразования является продувка ванны кислородом, при которой в результате интенсивного окисления компонентов шихты (расплава) и местного перегрева металла до 2700-2800 ^оС происходит его интенсивное испарение. Пылеобразованию при этом способствует пневматическое диспергирование, дробление капель жидкого металла в струе кислорода, а также разбрызгивание металла при выходе на поверхность и разрыве пузырей СО.

В зонах электрических дуг пыль образуется в основном при испарении и конденсации частиц. Характер протекания этих процессов оказывает существенное влияние на свойства частиц пыли, их размер, форму, состав.

Высокая концентрация в пыли цинка и железа свидетельствует о том, что эта пыль является ценным продуктом и может быть подвергнута рециклингу с извлечением цветных металлов и возврата оставшейся пыли в производство.

Пыль, содержащую более 12 % Zn, экономически выгодно обработать с целью извлечения цинка. И хотя железо и цинк в пыли могут находиться в сложных соединениях, свойства которых мало изучены, при высокотемпературной восстановительной обработке цветные металлы восстанавливаются и достаточно полно извлекаются. Однако цинк вновь окисляется, и продуктом переработки пыли ДСП чаще всего является сырой оксид цинка. Цветные металлы из оксидов можно получить на предприятиях цветной металлургии.

 

Инжекция пыли в ДСП

Для переработки пылей в ДСП характерно отсутствие стадии подготовки (окускования) пылевидных отходов; значительная экономия электроэнергии за счет компенсации тепла (до 40%) инжекционной установкой; меньший пылевынос (до 1% от массы всей шихты); меньший расход углерода для восстановительных реакций; осуществление более полного контакта мелкодисперсных частиц с расплавом металла благодаря введению пыли через инжекционную установку и заливке в печь уже жидкого чугуна.

Подача углерода в ДСП осуществляется при помощи пневматической системы. Типовой вид данной системы представлен на рис. 3.1.

 

Рисунок 3.1- Типовой вид пневматической системы вдувания углерода

 

В комплексе подачи углерода присутствуют сосуды работающие под давлением. Технические характеристики:

1) объем V = 1,6 м³;

2) рабочее давление Р_раб.= 6 кг/см²;

3) рабочая среда - сжатый воздух;

4) принцип действия – автоматизированный;

5) давление компрессорного воздуха, подаваемое из магистрального

воздухопровода, Р = 6 атм;

6) диапазон расхода углерода – 15-50 кг/мин.

Техническая характеристика вдуваемого углерода представлена в табл. 3.1.

Таблица 3.1 Техническая характеристика вдуваемого углерода

Крупность	Плотность	Потребление		Объем
мм	кг/м^3	кг/т	т/на плавку	м^3/на плавку
0-5	1000	6	0,5	0,5

 

Процесс инжекции сталеплавильной пыли организуется аналогично процессу Карбофер и осуществляется в две стадии.

Первая стадия – приготовление смеси полупродуктов, которая пригодна для вдувания в ДСП.

Вторая стадия – вдувание смеси в печь.

Доля каждого компонента смеси в каждом случае будет зависеть от рабочих режимов.

При помощи системы пневмотранспорта смесь типа Карбофер транспортируется к инжекционной установке, а затем подается в печь. Вдувание смеси осуществляется в шлаковую ванну до выпуска плавки.

 

Брикетирование пылевыноса

В качестве экономически эффективного и экологически безопасного способа утилизации предлагается использовать брикетирование. Брикетирование – процесс получения кусков (брикетов) с добавкой и без добавки связующих веществ с последующим прессованием смеси в брикеты нужных размера и формы.

 Брикетирование обеспечивает возможность утилизации мелкодисперсных отходов производства, рост производительности металлургических агрегатов, расширение сырьевой базы металлургии. Себестоимость производства брикетов ниже, чем агломерата или окатышей с обжигом. Брикеты эффективно перерабатываются в сталеплавильном производстве, заменяя шлакообразующие материалы, металлолом, раскисляющие и легирующие добавки. В настоящее время в мире разработаны и запатентованы сотни вариантов технологических схем переработки железосодержащих материалов и оборудования для получения брикетов.

К несомненным преимуществам брикета против агломерата и окатышей можно отнести следующее:

Ø брикеты имеют правильную одинаковую заданную форму и вес, в заданном объеме содержат больше металла, обладают более высокой прочностью и лучшей транспортабельностью;

Ø обладают более высоким удельным весом;

Ø экологическая безопасность брикетов (безотходность, отсутствие высоких температур при изготовлении);

Ø возможность применения в брикете в любом соотношении углеродосодержащего наполнителя для активизации процессов в металлургической печи (карбюризатор, восстановитель, энергоноситель);

Ø возможность использования всех видов тонкодисперсных железо-флюсо-лигиро-углеродо-содержащих отходов металлургического передела.

В качестве параметров, обеспечивающих надлежащее качество брикетов, приняты предел прочности, плотность и пористость брикета.

Общие требования к брикетам для электроплавки:

1) при высоких температурах брикеты не должны разрушаться до начала плавления;

2) сопротивление сжатию не менее 25кг/см², максимум 75кг/см²;

3) прочность при сбрасывании не должна превышать 5%;

4) сопротивление истиранию не менее 80%;

5) восстановимость брикетов;

6) пористость;

7) связующие вещества, которые должны обеспечивать вышеуказанные параметры при минимальном их количестве и не вносить изменения в химсостав шихты.

Только брикетирование, из-за особенности своего технологического цикла, способно вернуть отходы в металлургический передел, с достаточно высокой рентабельностью, улучшить экологию.

Металлургические брикеты - композиционный шихтовый материал для сталеплавильного производства, имеющий ряд принципиальных отличий от традиционных видов металлошихты. Одно из них - возможность изменять химический и фракционный состав, что позволяет говорить об уникальности и значимости материала данного класса для металлургии стали.

Эта способность обуславливает технологичность применения этого материала в качестве составной части металлошихты при выплавке стали в электродуговых печах.

По сути своей железосодержащие брикеты предназначены заменить чугун или лом. В процессе нагрева и расплавления брикетов в сталеплавильной печи железо восстанавливается из оксидов и расплав науглероживается до необходимой концентрации. Поэтому расширение применения металлургических брикетов, частично заменяющих шихтовые материалы, весьма актуально.

Так как по проекту брикеты будут загружаться в ДСП с ломом, то необходимо получать брикеты повышенной прочности и пористости, т.е. должно осуществляться горячее брикетирование.