Промышленные отходы цветной металлургии и их переработка

Промышленные отходы цветной металлургии наиболее опасны, так как создают угрозу загрязнения тяжёлыми металлами. Эти отходы наиболее токсичны. Тяжёлые металлы обладают способностью накапливаться в организме, что впоследствии приводит к возникновению заболеваний, мутации генов и т.д. Если содержание тяжёлых металлов в атмосфере, воде или почве района превышает предельно допустимые концентрации, здоровью его жителей угрожает опасность.

Таблица 2. ПДК тяжёлых металлов

Металл	Воздух	Вода, применяемая в хозяйстве	Почва
Свинец	0,003 мг/куб.м	0,03 мг/л	6,0 мг/кг
Кадмий	0,003 мг/куб.м	0,001 мг/л	2,0 мг/кг
Медь	0,001 мг/куб.м	1,0 мг/л	3,0 мг/кг
Цинк	0,050 мг/куб.м	1,0 мг/л	23,0 мг/кг
Ртуть	0,003 мг/куб.м	0,0005 мг/л	Не допустима

Тяжёлые металлы разнятся по степени опасности для здоровья человека. Выделяют три класса:

1. к первому относятся наиболее токсичные металлы: мышьяк, ртуть, свинец и цинк;

2. ко второму – кобальт, никель, молибден, хром;

3. к третьему – ванадий, марганец.

Классификация твердых отходов черной металлургии, их характеристики

Классификация отходов производства возможна по различным признакам, среди которых основными можно считать следующие:
а)по отраслям промышленности - черная и цветная металлургия, рудо - и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т. д. ;
б)по фазовому составу - твердые (пыли, шламы, шлаки), жидкие(растворы, эмульсии, суспензии), газообразные (оксиды углерода, азота, соединение серы и др.);
в)по производственным циклам - при добыче сырья (вскрышные и овальные породы), при обогащении (хвосты, шламы, сливы), в пирометаллургии (шлаки, шламы, пыли, газы), в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы).
На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун - сталь - прокат) твердые отходы могут быть двух видов - пыли и шлаки. Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли отходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являются железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности.
При работе основных металлургических агрегатов образуется большее количество тонкодисперсной пыли, состоящей из оксидов различных элементов. Последняя улавливается газоочистными сооружениями и затем либо подается в шлам накопитель, либо направляется на последующую переработку (в основном как компонент аглошихты).
Шламы можно разделить на:

1)шламы агломерационных фабрик;

2) шламы доменного производства:

а)газоочисток доменных печей;

б)под бункерных помещений доменных печей;

3)шламы газоочисток мартеновских печей;

4)шламы газоочисток конвертеров;

5)шламы газоочисток электросталеплавильных печей.
По содержанию железа их подразделяют следующим образом:
а)богатые (55 - 67%) - пыль и шлам газоочисток мартеновских печей и конвертеров;
б)относительно богатые (40 - 55%) - шламы и пыли аглодоменного производства;
в)бедные (30 - 40%) - шлам и пыль газоочисток электросталеплавильного производства.
Основными характеристиками шламов являются химический и гранулометрический состав, однако при подготовке шламов к утилизации необходимо знать параметры, как плотность, влажность, удельный выход и др. Следует отметить, что пыли (шламы) металлургических предприятий по химическому (и отчасти по гранулометрическому) составу отличаются друг от друга, поэтому эти характеристики представлены далее в усредненном виде.
Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая колошниковая, пыль, которая возвращается в аглопроизводство как компонент шихты.

Химический состав шламов по основным компонентам, %:

Feобщ 30 - 50; CaO 5.0 - 8.5; SiO2 6.0 - 12; Al2O3 1.2 - 3.0; MgO 1.5 - 2.0; P 0.015-0.05;Sобщ 0.2-0.9; Cобщ 2.5-30.0;Zn 0.05-5.3.
Плотность их колеблется в пределах 2. 7 - 3. 8 г/см , удельный выход в среднем составляет 2. 750. 84%. Коэффициент использования этих шламов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно - от 0. 1 до 0. 8. Это довольно тонкодисперсный материал: фракции >0. 063 мм до 10 - 13%, 0. 016 - 0. 032 мм от 16 до 50% и < 0. 008 мм от 10 до 18%. В настоящее время эти шламы используются как добывка к агломерационной шихте. Сравнительно низкий уровень их использования объясняется относительно невысокой долей железа в них (Feобщ<50%), а также повышенным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинкования шламов.
Шламы под бункерных помещений доменных печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик в них имеются почти все компоненты аглошихты, % :

Feобщ 33 - 35; SiO2 7 - 11; Al2O3 1 - 3; CaO 8 - 28; MgO 1 - 3; MnO 0. 1 - 1.5; P2O5 0.01 - 0.2; Sобщ 0.15 - 0.40; Cобщ< 15.0; Zn 0.0 - 0.02.
Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу являются материалами средней крупности (частиц размером 0. 1 - 0. 063 мм 20 - 40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах3. 5 - 4. 5 г/см . Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.

4 Расчеты

Расчет количества газообразных загрязняющих веществ, выделяющихся в воздушный бассейн при электрохимической и химической обработке металлов, осуществляется (в общем случае) по формуле:

GЗВ = 10-3·УЗВ·Fв·К1·К2·К3·К4·К5(г/с), (4.1)

Где УЗВ- величина удельного выделения (удельный показатель) k-го ЗВ, выделяющегося с единицы поверхности гальванической ванны, мг/(с·м2)

Fв - площадь зеркала ванны, м2;

К1- коэффициент укрытия ванны. При наличии в составе раствора поверхностно-активных веществ (ПАВ) К1= 0,5; при отсутствии ПАВ К1= 1;

К2- К5 - коэффициенты (см. Примечания 1 - 4 к данному подразделу).

4.1 Количество паров органических растворителей, выделяющихся при обезжиривании изделий, определяется по формуле:

GЗВ = 10-3·УЗВ·Fв·К3·К6·К7, (4.2)

Где УЗВ - величина удельного выделения загрязняющего вещества с единицы поверхности ванны в процессе обезжиривания, мг/(с·м2)при скорости воздушного потока в помещении 0 м/с и температуре 20 °С

Fв - площадь зеркала ванны, м2;

К3- коэффициент заполнения объема ванны (см. Примечание 2);

К6- коэффициент, зависящий от площади испарения (табл. 4.5);

К7- коэффициент, зависящий от скорости и температуры воздушного потока над поверхностью испарения (табл. 4.6)

4.2 Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых из воздуховода (без очистки) в виде аэрозолей, определяется по формуле:

GЗВ = 10-3·УЗВ·Fв·К1·К2·К3·К4·К5·К8(г/с), (4.3)

ГдеК8- коэффициент, учитывающий снижение относительного содержания аэрозолей в удаляемом воздухе по пути его движения. Он определяется отношением количества аэрозолей в расчетном сечении воздуховода к количеству аэрозоля, выделяющегося с зеркала раствора данной ванны. Коэффициент К8определяется из графика на рис. 1.

Эмпирическая формула для расчета коэффициента К8:

Где l- длина воздуховода в метрах

Промышленные отходы цветной металлургии и их переработка - student2.ru