С ОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ Оформила: Мукажанова Ардак Группа: ХТНВ-13-1 р

План: 1. Металлургические шлаки: природа, состав, свойства 1.1. Некоторые особенности металлургического производства жаропрочных сталей и сплавов Физические свойства шлаков 1.4. Способы и оборудование для переработки шлаков. 1.2 Состав и природа металлургических шлаков.

1. Металлургические шлаки: природа, состав, свойства Проблема переработки шлакоотвалов металлургических заводов является одной из наиболее актуальных в металлургии. Расчеты показывают, что на территории Казахстана и стран СНГ запасы шлаковых отвалов достигают сегодня более 500 млн. тонн. Проблеме переработки шлаков всегда уделялось определенное внимание, и одним из инициаторов решения этой проблемы был академик И.Ф. Бардин. Повышение стоимости переработки руд с ценными компонентами, ухудшение их качества, значительный рост капитальных затрат и эксплуатационных расходов на добычу, дробление и извлечение, высокие транспортные расходы - все это вынуждает металлургические предприятия искать более дешевые источники сырья, легирующих компонентов сталей. Одним из источников являются шлаковые отвалы, накопленные металлургическими предприятиями за много лет интенсивного производства. Шлаковые отвалы представляют собой техногенные месторождения смеси металлических и оксидных составляющих, каждая из которых является ценным сырьем.

Комплексная переработка техногенного сырья - отвалов металлургических шлаков - является актуальной не только с экономической, но и с экологической точки зрения. Переработка шлакоотвалов показывает путь решения одной из наиболее важных экологических задач - очистку территорий от крупнотоннажных отходов, какими являются шлаки металлургического производства. Шлаковые отвалы служат источниками пылеобразования, негативно влияют на состояние окружающей среды, загрязняя грунтовые воды и поверхностные источники тяжелыми металлами, занимая значительные земельные территории Некоторые особенности металлургического производства жаропрочных сталей и сплавов.

По происхождению металлическая фаза в шлаках разделяется на экзогенную и эндогенную части. Доля эндогенной металлической фазы составляет минимум % от массы шлака. Размер частиц металлической фазы колеблется от долей миллиметра до мм. Разработана концепция комплексной переработки шлаковых отвалов металлургических заводов, представляющих техногенные месторождения полезных составляющих. Концепция включает оценку запасов техногенного месторождения, выявление количества, формы, размеров, составов и магнитных свойств металлической составляющей, выбор основного оборудования для дробления и размола, обоснование гравитационного способа разделения дробленого шлака на оксидную и металлическую составляющую. 1.2 Состав и природа металлургических шлаков.

Скрап жаропрочных сплавов по содержанию легирующих элементов и некоторым примесям полностью соответствует этим элементам в металле соответствующих сплавов. Отмечено повышенное содержание газов в скрапе и метало концентрате, что приводит к образованию повышенного количества шлака и увеличению длительности плавки. 1. Исследована динамика окисления элементов (титана, алюминия, кремния, хрома и углерода) при переплаве высоколегированного скрапа на железо-никелевой основе с высоким содержанием титана и алюминия(свыше 2%). Показано, что продувка расплава кислородом до содержания углерода менее 0,05% нецелесообразна, поскольку она приводит к повышению угара хрома и металлической шихты. 2. Термодинамические расчеты показали, что в процессе продувки высокохромистых сложнолегированных расплавов с содержанием 30-40% никеля обеспечиваются благоприятные условия для глубокого обезуглероживания при незначительном угаре хрома. Получена хорошая сходимость расчетных и экспериментальных данных.

Рис 1.1. Комплексная переработка отвальных шлаков комбината

Приведенный аналитический разбор позволяет заключить, что шлаки сталеплавильных процессов являются ценными побочными продуктами металлургического производства. Переработка шлаков состоит в отделении металлической фазы для последующего переплава и целесообразного использования оксидной составляющей. 2 Разработка концепции комплексной переработки техногенного сырья - отвалов металлургических шлаков. В аналитическом обзоре (глава 1) показано, что в шлаках всех сталеплавильных процессов неизбежно присутствует металлическая фаза. Первичная переработка сталеплавильных шлаков практически осуществляется на всех металлургических предприятиях и включает в себя транспортировку шлака в шлаковые отделения, окантовку в шлаковые ямы, охлаждение и дробление падающим грузом, извлечение крупных кусков металла и отгрузку нефракционного щебня потребителям Физические свойства шлаков

Известные способы переработки сталеплавильных шлаков могут быть использованы лишь при переработке шлаков при выплавке низколегированных марок сталей, металл из которых извлекается магнитной сепарацией. Для шлаков высоколегированных марок сталей (жаропрочных, нержавеющих и др.) существующие способы извлечения металла неприемлемы, поскольку значительная доля металлической фазы является немагнитной. Для переработки таких шлаков нужны новые подходы, нужна новая концепция. Задачей концепции является разработка технологии переработки отвальных шлаков, повышение степени извлечения металлов ( до 95-97%) при одновременном повышении утилизационной пригодности неметаллической фазы шлаков, возможность извлечения всего ряда находящихся в шлаке металлов, включая немагнитную металлическую составляющую.

По происхождению металлическую фазу в шлакоотвале можно разделить на следующие группы: экзогенную и эндогенную. К экзогенной группе относятся: 1. Остатки металла, сливаемые из ковша в шлаковни совместно с шлаком после разливки. 2. Металл, сливаемый в шлаковни при аварийной разливке (накрытие стопора, холодный металл и т.п.). 3. Перелив металла через носок при выпуске при перегрузе печи. 4. Механический захват металла скребком при скачивании шлака или сход части металла при чрезмерном наклоне печи в сторону рабочего окна. Эндогенная металлическая фаза - это затвердевшие капли металла (корольки), попавшие в шлак в период выплавки и выпуска металла из печи в ковш. Это также капли, попавшие в шлак при внепечной обработке металла аргоном в ковше.

Эксперименты по изучению металлической фазы в шлаках дуговых электропечей проводили в металлургических заводах при выплавке конструкционных и коррозионностойких сталей. Шлак в различные периоды плавки отбирали из печи пробной ложкой и сливали на чистую холодную плиту. Шлак после остывания размалывали в ступке и просеивали через сито с ячейками 1x1 мм. Из мелкой и крупной фракции отмагничивали металлическую фазу. Характерным оказалось то, что в магнитную фракцию под действием постоянного магнита захватывается значительная часть немагнитного материала. Отмагниченную фракцию рассматривали под оптическим микроскопом фирмы Zeiss при увеличении 16-40, а мелкую магнитную фракцию -дополнительно под электронным растровым микроскопом Stereoscan Оказалось, что независимо от периода плавки металлическая фаза всех шлаков была представлена набором частиц различной формы. В мелкой фракции это мелкие шарики диаметром менее 1 мм. В крупной фракции (остаток после отсева мелкой) металлическая фаза представлена сферами диаметром мм, полусферами и частицами пластинчатой формы при длине осей мм Способы и оборудование для переработки шлаков

Сталь разливали непрерывно в заготовки квадратного или прямоугольного сечения. Непосредственно перед разливкой сталь продували в ковше аргоном в течение 3-8 мин для достижения необходимой начальной температуры разливки. Шлак, отобранный после разливки, также содержал металлическую фазу. Она представлена, как правило, частицами пластинчатой нерегулярной формы. Таким образом, во всех пробах шлака, отобранных из печи или ковша, содержится в том или ином количестве металлическая фаза. Ее доля составляет минимум 1 - 5% от массы шлака. Размер частиц металлической фазы колеблется от долей миллиметра до мм. Основная масса частиц имела размер 1-5 мм. Скачивание шлака сопровождается механическим захватом металла и способствует заметному возрастанию доли металлической фазы в шлаке. Продувка металла кислородом приводит к увеличению количества металлической фазы в шлаке. Продолжительная выдержка металла без продувки кислородом, особенно при отключенной печи, формирование шлака, обладающего свойством само рассыпаться, приводит к снижению доли металлической фазы в шлаке.

На основе проведенного анализа запасов шлака, результатов опытного дробления шлака и переплава скрапа была разработана концепция для комплексной глубокой переработки шлаковых отвалов Концепция включает четыре основных этапа: 1. Предварительную выборку крупного металлического скрапа непосредственно на площадке перед дроблением; 2. Дробление шлака на трех последовательных дробилках. Первая щековая дробилка дробит на куски размером не более 150 мм. Вторая щековая дробилка дробит на куски размером не более 60 мм. Затем конусная дробилка дробит материал на куски размером не более 30 мм. После каждого процесса дробления идет выборка металлического скрапа. За конусной дробилкой производится рассеивание шлака по четырем фракциям: 0-5 мм, 5-10 мм, мм и свыше 28 мм. Из шлака свыше 28 мм также производится выборка скрапа. После выборки скрапа шлак фракции свыше 28 мм и фракции мм по возвратному конвейеру вновь подается на конусную дробилку для повторного дробления. В результате окончательным продуктом дробления становится шлак фракций 0-5 ми 5-10 мм. 3. Направление шлака фракций мм и мм на участок пневматической гравитационной сепарации. В процессе сепарации происходит отделение металлической составляющей от шлаковой.

Список литературы 1. Клюев М.М. «Плазменно-дуговой переплав». М. Металлургия, 1980, 256 с. 2. Морозов Е.И., Засецкий П.А., Горин В.А. и другие. «Влияние электрических параметров на качество структуры слитков вакуумно-дугового переплава». В сб.: «Вакуумная дуговая плавка металлов и сплавов». М. Металлургия, 1964, вып.2, с Дзугутов М.Я. «Пластическая деформация высоколегированных сталей и сплавов». М. Металлургия, 1979, 192 с. 4. Дакуарт К., Хойл Д. «Электрошлаковый переплав». Пер. с англ. М. Металлургия, 1973, 192 с. 5. Урам З.С. «Получение отливок в вакууме». В сб. «Вакуумная металлургия». Пер. с англ. М. Металлургия, 1973, с Бояршинов В.А. и др. «Рафинирующие переплавы стали и сплавов в вакууме». М. Металлургия, 1979, 304 с. 7. Голиков А.И. «Перспектива развития черной металлургии: Тезисы докладов на XIV сессии научного совета по проблеме «Новые процессы получения и обработки металлических материалов»». Институт электросварки им. Е.О. Патона. Киев, Metal Bull, 1971, Na 5622, 11 Aug 6, p