Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Февраля 2012 в 23:36, реферат
Пыли и шламы металлургических производств перед утилизацией в большинстве случаев специально подготавливаются. Основными методами подготовки являются механическое обезвоживание, смешивание, термическая обработка и окускование. Механические методы окускования позволяют снизить влажность шламов до 15-25 %. Дальнейшее уменьшение влажности шламов достигается либо путем термического обезвоживания (сушкой, сгущение), либо химического. При сгущении шламов стремятся получить не только осадок достаточной плотности, но и возможно более чистый слив, что позволяет использовать последний в оборотном цикле и исключить потери твердого продукта.
ставляет 6 — 8%. Такая величина большей частью не достигается в процессе механического обезвоживания высокодисперсных шламов газоочисток. Например, при использовании фильтр-прессов влажность не опускается ниже 17-20 %. Поэтому для её дальнейшего снижения требуется подвергать шламы термической сушке.
На металлургических предприятиях чаще всего применяется конвективная сушка, в процессе которой со шламом контактирует сушильный агент – обычно топочный газ.
Наиболее распространенным сушильным аппаратом является барабанная сушилка (рис. 13). Она состоит из цилиндрического барабана 4, опирающегося посредством бандажей 3 на ролики 11 и приводимого во вращение электродвигателем через зубчатую передачу 10.
В последние годы разрабатывается иной метод термической сушки шлама, а именно сушка его в кипящем слое при температуре 300 — 350 °С. Предварительные исследования показывают, что по своим технико-экономическим характеристикам последний способ превосходит процесс в барабанных сушилках.
Другим способом обезвоживания шламов является смешивание их с негашеной известью. Процесс связан с обильным выделением тепла при гашении извести влагой шламов, которое приводит к частичному испарению жидкости из шламов. Получающийся в результате этого процесса сыпучий материал, содержащий такие компоненты, как оксиды железа и кальция, является полезным сырьем для агломерационных фабрик.
Смесители применяют в черной металлургии в основном для перемешивания материалов между собой и со связывающими добавками; они разделяются на лопастные и барабанные. Лопастные смесители выполняют в двух модификациях — одно- и двухвальные. Одновальный смеситель состоит из следующих частей: корыта, в которое загружают смешиваемые материалы; расположенного над ним вала с закрепленными на последнем (перпендикулярно его оси) лопастями, которые в процессе работы попеременно погружаются в корыто и перемешивают материалы; приводного механизма вращения вала. Двухвальный смеситель отличается от описанного наличием двух валов с лопастями.
В барабанном смесителе материалы загружают в барабан, в котором параллельно его оси с эксцентриситетом установлен вал с лопастями; перемешивание материалов осуществляют путем одновременного вращения как самого барабана, так и вала с лопастями.
Окомкователи, установки по термоподготовке и брикетированию.
В процессах утилизации пыли готовят два вида окатышей: обожженные и безобжиговые.
При получении обожженных окатышей пыль вначале окомковывают, а затем полученные окатыши сушат и подвергают термической обработке. Процесс окомкования увлажненных пылей основывается на способности их при перекатывании образовывать шаровые либо близ-кие к ним по форме гранулы: имеющиеся в пыли мелкие комочки (зародышевые зерна) при перекатывании обволакиваются новыми слоями (оболочками), и в результате образуются окатыши. Процесс связан с убылью поверхностной энергии насыпной массы в процессе перекатывания. В процессе сушки горячие газы с температурой 250 —400 °С просасывают через слой окатышей. Сырые окатыши содержат внутри в капиллярах воду в свободном виде и адсорбционно связанную, а также воду в составе кристаллогидратов и гидратов. Адсорбци-онно связанная вода полностью удаляется лишь при температуре 103 — 130 °С, вода кристаллогидратов >200 °С. Скорость протекания процесса сушки зависит как от температуры, так и от скорости движения газа-теплоносителя через слой окатышей. При контакте сырого окатыша с горячим газом первый покрывается «паровой рубашкой», которая затрудняет дальнейший их контакт. Чтобы процесс сушки протекал в турбулентном режиме, когда осуществляется интенсивное удаление пара с поверхности материала, требуется наличие высоких скоростей газа в каналах между окатышами. Однако в первую минуту от начала процесса испарения эта скорость ограничена явлением разреза окатышей под воздействием пара, образующегося в капиллярах (избыточное давление пара в них может достигать 26 — 33 кПа). Поэтому скорость газа обычно не должна превышать 10 — 30 м/с, причем эта величина зависит от структуры материала окатышей. Продолжительность процесса сушки, обычно равная 20 — 40 мин и более, для разных видов окатышей различна, причем чем меньше частицы исходной пыли, из которой изготовлены окатыши, а значит, и тоньше капилляры в окатышах, тем длительнее процесс сушки. Как отмечалось, в шихту окатышей зачастую добавляют бентонит, состоящий из очень мелких частиц и благодаря этому повышающий термическую прочность высушенных окатышей; он создает ячеистую структуру, сохраняющуюся при испарении воды. Однако, бентонит повышает концентрацию адсорбционно связанной воды, а с ней и продолжительность процесса сушки. Так, при добавке в шихту 5 % (по массе) бентонита продолжительность конвективной сушки возрастает более чем в 3 раза.
Интенсивность процесса сушки окатышей в слое падает в направлении движения газового потока вследствие понижения его температуры. При этом окатыши, расположенные внутри и в конце слоя, могут не высушиваться, а наоборот, переувлажняются, поглощая влагу, выделившуюся в предыдущих горизонтах. Для устранения этого явления и связанного с ним расплющивания переувлажненных окатышей газ-теплоноситель обычно на первом этапе (в течение 60 — 70% продолжительности процесса) продувают через слой снизу вверх, а в оставшийся период — в обратную сторону; при таком способе ведения процесса повышается также прочность сухих окатышей. Заметим, что в процессе сушки, во-первых, происходит уменьшение объема окатышей на 1 — 3%, во-вторых, содержащееся в них железо доокисляется: магнетит переходит в гематит. Этот процесс начинается при температуре выше 200 °С и за время сушки высушивается третья часть массы окатышей. Такой переход положительно сказывается на последующем обжиге, так как при замене магнетита гематитом повышается скорость спекания материала окатышей. Добавим, что сухие безобжиговые окатыши должны выдерживать пять сбрасываний с высоты 20 см и раздавливающее усилие в 136 Н, а окатыши, предназначенные для последующей термической обработки, 36 Н.
Упрочнение окатышей продолжается и в процессе обжига, который осуществляют при температуре 1200—1300 °С. Получающиеся при этом окатыши выдерживают усилие на сжатие, равное 2 — 3,5 кН.
Окомкование влажной пыли производят в барабанных или чашевых окомкователях. Если шихта нестабильна по составу и влажности, то предпочтение отдают первым. В барабанном окомкователе шихта движется под воздействием силы тяжести вдоль оси барабана (цилиндра) от одного его конца к другому, что обеспечивается наклоном оси барабана к горизонтали, равным 4 — 6°. Перекатывание материала по цилиндру происходит за счет его вращения; угловая скорость обычно равна 7 — 11 об/мин.
Чашевые окомкователи имеют форму чаши, ось которой наклонена к вертикали на 40 — 60 град. Диаметр чаши обычно равен 5 — 6, высота борта (цилиндра) 0,8 м. Чаша вращается вокруг своей оси с угловой скоростью 6 — 8 об/мин. При этом материал пересыпается по цилиндру и днищу чаши, в результате чего формируются окатыши.
Термообработку окатышей преимущественно осуществляют на конвейерных обжиговых машинах, а также в шахтных печах и в комбинированных установках, где сочетаются движущаяся колошниковая решетка, трубчатая печь и кольцевой охладитель.
Конвейерная обжиговая машина содержит обжиговые тележки, на которые загружают окатыши, привод и рельсовый путь для движения тележек, разгрузочное устройство, газовоздушные камеры и укрытие. Обработка сырых окатышей производится продуктами сжигания топлива — природного газа или мазута (удельный расход тепла 10 — 50 — 1260 МДж/т), охлаждение — атмосферным воздухом. Скорость движения обжиговых тележек регулируется в зависимости от материала окатышей и их влажности от 0,5 до 6,7 м/мин.
В некоторых случаях из пыли изготавливают брикеты путем ее прессования. Брикетирование — это процесс прессования рыхлых и пылевидных материалов в куски — брикеты, одинаковые по размерам, массе и форме. Измельченную руду, увлажненную до 8—10% или с добавкой различных вяжущих веществ, прессуют в брикеты, которые затем сушат и спекают. Способ брикетирования обладает рядом недостатков, основными из которых являются низкая производительность установок для брикетирования и пониженное содержание железа в брикетах в результате добавок к руде связующих компонентов.
Процесс ведут как без применения связующих, так и с их использованием. В качестве добавок служат: сульфитно-спиртовая барда, известь, жидкое стекло, цементит, каменноугольные пеки и смолы (отходы коксохимического производства). При брикетировании без добавок шихту нагревают до 450 — 550 °С и прессуют в горячем состоянии, при наличии добавок нагрев не производят. В качестве прессового оборудования используют различные установки: валковые, рычажные и другие прессы.
Валковый пресс состоит из питателя и двух параллельно расположенных валков, на которые надеты ячеистые бандажи. При вращении валков с противоположно направленными угловыми скоростями в ячейках из поступающего сверху материала формируются брикеты. В рычажном прессе брикет формуют в полости между двумя подвижными поршнями.
Существуют наиболее перспективные аппараты подготовки шламов к утилизации. К группе аппаратов по обезвоживанию шламов относятся разработанные в нашей стране радиальные отстойники с камерой флокуляции, а также открытые гидроциклоны. При обработке сточных вод положительно зарекомендовали себя также процессы тонкослойного отстаивания, магнитной и электрической коагуляции и т. д. К усовершенствованной смесительной технике следует отнести противоточные смесители интенсивного действия, обеспечивающие высокую эффективность смешивания; они удобны в обслуживании и к ним легок доступ в процессе ремонтов. Более интенсивное перемешивание позволяет уменьшить массу добавки связующего — бентонита, жидкого стекла, извести, целлюлозной связки, отходов коксохимического производства и пр. Перспективным является также применение дозирующих конвейерных весов непрерывного действия в сочетании с вычислительной техникой.
Следует также подчеркнуть, что исследования, косвенно связанные с вопросами утилизации шламов, а именно исследования в области стабилизации оборотной воды, направлены на ликвидацию отложений в водопроводах и на борьбу с их коррозией: перспективным в этом отношении является применение синтезированных высокомолекулярных соединений, позволяющих вести процесс стабилизации состава воды путем использования небольших доз реактивов в автоматическом режиме их подачи.
Список литературы:
1. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии: Учебное пособие для вузов/Черепанов К.А., Черныш Г.И..- М.:Металлургия, 1994.224 с.
2. Утилизация пылей и шламов в черной металлургии. Толочко А.И., Славин В.И. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990.-152 с.