yandex.metrica
Ферромарганец

Переработка вторичных отходов производства ферромарганца и силикомарганца

При выплавке высокоуглеродистого ферромарганца и силикомарганца образуются отходы в виде шлака, шлама, пыли, а также продукты их переработки, химический и гранулометрический составы.

Ежегодный выход шлаков марганцевых сплавов составляет 1,2-1,5 млн. т, основное количество которых образуется в условиях Никопольского ферросплавного завода. Общая схема переработки шлаков на заводе включает: дробление твердых шлаков с получением кускового шлака различных фракций и шлакового песка; грануляцию жидких шлаков; извлечение из шлаков металлосодержащих включений; переработку шлаков на шлаколитную продукцию.

Для переработки на щебень используются шлаки от выплавки силикомарганца. Шлак из плавильных цехов транспортируют в шлаковых чашах емкостью 11 м3 железнодорожными путями на участок переработки шлаков. Жидкий шлак сливают в шлаковую траншею слоями по 0,1-0,15 м. Затем после охлаждения на воздухе в течение 10-15 мин включают систему гидроорошения на 5-10 мин, повторяя эту операцию через каждые 10-20 мин в течение 1,5-2 ч до следующего слива жидкого шлака. Расход воды на орошение составляет 0,8 м3/т. Застывшие в ковшах корки шлака (гарнисаж) выгружают в специально отведенное место для последующей отдельной переработки.

Шлаковая траншея условно разделена на 3 технологических участка: два из них для поочередного слива жидкого шлака и формирования шлакового «пирога», охлаждения, разработки подачи шлака на дробление. Третий участок траншеи предназначен для приема застывших корок шлака.

Шлаковый «пирог» толщиной 0,8-1,2 м охлаждают до 100-200оС  и разбивают при помощи груза массой 5 т, сбрасываемого электромагнитом мостового крана. Разбитый на куски 0,4х0,4 м и охлажденный в естественных условиях до 50-60оС шлак грейфером мостового крана подают на дробление. Раздробленный в щековой дробилке до фракции 130-150 мм шлак ленточным конвейером подают в сортировочное отделение на грохот первичного рассева по фракциям. Куски шлака размером более 70 мм подают на дробление в конусную дробилку, а затем возвращают на грохот первичного рассева. Шлак крупностью до 70 мм поступает на спаренные грохоты для разделения на фракции: 40-70 мм, 20-40 мм и 0-20 мм. Последний подают на грохот вторичного рассева для получения фракций 10-20 мм, 5-10 мм и 0-5 мм.

Аналогичным образом перерабатывают также на щебень и песок ранее накопленные в отвалах шлаки. Их переработку осуществляют совместно с жидкими шлаками текущего производства, что позволяет получить шлаковую продукцию, соответствующую требованиям действующих технических условий.

Для водной грануляции используется часть шлаков силикомарганца и полностью – шлаки ферромарганца. Известно, что повышенная основность последних приводит к рассыпанию шлака в порошок с размером частиц менее 100 мкм. Быстрое охлаждение – «закалка» шлака при водной грануляции позволяет предотвратить модификационные превращения и сохранить шлак в пригодном для переработки виде.

Грануляцию шлаков силикомарганца и ферромарганца осуществляют гидрожелобным способом. Одновременно могут сливаться в грануляционную установку 2 ковша, время слива одного ковша составляет 7-10 мин, а температура сливаемого шлака – 1250оС. Расход воды на грануляцию составляет 2,5 м3/т граншлака, давление воды 11×105 Па. Влажность получаемых граншлаков силикомарганца – 18-25%, ферромарганца – 8-15%, насыпная масса граншлака силикомарганца 750 кг/м3, ферромарганца – 1230 кг/м3. После грануляции граншлак грейферным краном перегружается в конуса для частичного обезвоживания, а затем осуществляется его отгрузка потребителям.

Основная масса потерь марганца приходится на отвальные шлаки силикомарганца в виде недовосстановленного марганца а также около 5% в виде металлических корольков. В ковшевых остатках (коржах) содержание металлической фазы достигает 10-15% при общем содержании марганца до 20%. Извлечение корольков сплава позволяет повысить сквозное использование марганца на 2-5%.

На НЗФ переработка мелких фракций шлака, в которых в основном сосредотачивается металлофаза, ведется методом пневмосепарации. Сущность метода заключается в разделении материала, находящегося на перфорированной рабочей поверхности сепаратора, под действием восходящего пульсирующего воздушного потока и одновременно механического встряхивания, обеспечивающих разрыхление постели, необходимое для взаимного перемещения зерен. Существенное различие в плотностях частиц силикомарганца (6,2-6,5 г/см3) и шлака (2,7-2,9 г/см3) предопределяет возможность их эффективного разделения.

При пневмосепарации шлака крупностью 0-13 мм степень извлечения из него металла на опытно-промышленной установке составляет 65,6-97,9%, а содержание металла в концентрате 87,1-97,1%. В результате обогащения ковшевых остатков, дробленных до крупности 20 мм, на сепараторе СП-1/2 получен металлоконцентрат, содержащий 70-80% металлической фазы при извлечении металла в металлоконцентрат 80-90%.

Механобрчерметом разработан способ извлечения металлической фазы из отвальных шлаков методом гидроотсадки, основанный на разделении металла и шлака по плотности в пульсирующем водном потоке. результаты полупромышленных и промышленных испытаний показали, что извлечение металла в металлоконцентрат составляет около 90%. Поэтому данный метод также может быть применен для выделения металлофазы.

Одним из эффективных направлений использования шлаков от выплавки силикомарганца является получение из них шлаколитной продукции. Закристаллизованные шлаки обладают рядом положительных эксплутационных свойств: износостойкостью, термостойкостью, кислотостойкостью. Шлакокаменное литье по своим прочностным свойствам соответствуют бетону марки 550-700, может работать при температурах до 900оС, в качестве литых изделий заменяет металл, огнеупорные материалы, бетон, увеличивая срок службы оборудования в 1,5-6 раз.

Отлитые на участке изделия прошли широкие промышленные испытания в условиях абразивного изнашивания и воздействия повышенных температур. Хорошо зарекомендовали себя циклоны для очистки газов, футерованные слоем шлакокаменного литья, а также защищенные слоем шлака желоба гидросмыва продуктов газоочистки. Шлакокаменное литье также широко используется для защиты от абразивного изнашивания бункеров и перегрузочных узлов тракта подачи аглошихты.

В плавильных цехах шлакокаменное литье применяется в виде крупногабаритных плит на печных бункерах плавильных печей, что сокращает трудозатраты на их ремонт. Замена футеровки из жаростойкого бетона крупногабаритными плитами на стенках леточных камер исключает настылеобразование от летящих на стенки брызг металла и шлака, что также увеличивает межремонтный срок эксплуатации разливочных камер.

Изделия из огненно-жидких шлаков от производства силикомарганца, кроме высоких эксплуатационных характеристик по своим декоративным свойствам могут конкурировать с гранитом, мрамором и даже малахитом.

Разработана технология выплавки силикомарганца из агломерата, полученного с применением шлакового песка, металлоконцентрата и шламов газоочистки в количестве до 10%. Использование отходов производства в качестве вторичного сырья позволяет повысить извлечение марганца на 1,5-2%, увеличить производительность до 5% и снизить до 10% расход электроэнергии. Реализована технология брикетирования металлоотходов фракционирования сплавов, образующихся при получении товарных фракций.

Металлоконцентрат и шлаки могут также с успехом использоваться в доменном и сталеплавильном производствах с целью утилизации находящегося в них марганца.

Однако шлаки силикомарганца представляют собой комплексное сырье, в котором содержится до 50% SiO2 и до 20% MnO, а также как отмечалось ранее, металлическая фаза, представленная силикомарганцем. Поэтому наиболее целесообразно реализовать технологию, позволяющую использовать одновременно и оксидную и металлическую составляющие шлака.

Предложена, разработана и прошла промышленную проверку технология использования шлака силикомарганца взамен кварцита, части марганцевого сырья и коксика, сущность которой состоит в следующем. Силикомарганец, в объеме 30% от общего производства, выплавляется по существующей на заводе технологии. Образующийся при этом шлак, после грануляции его жидкой части и дробления ковшевых остатков, используется для производства шлакоугольных брикетов. Остальной объем силикомарганца (70%) выплавляется по новой технологии с использованием шлакоугольных брикетов взамен кварцита, части марганцевого сырья и кокса. По проектируемому варианту предусмотрено строительство брикетной фабрики для производства шлакоугольных брикетов. В состав брикетной фабрики входят следующие технологические объекты: склады шлака, газового угля, сульфит-спиртовой барды, готовых брикетов; отделения подготовки шлака и угля и брикетирования; перегрузочные узлы и галереи.

Образующийся при производстве силикомарганца по базовой технологии передельный шлак гранулируется в действующем отделении грануляции, железнодорожным транспортом подается в открытый склад шлака проектируемой брикетной фабрики и ленточными конвейерами – в отделение подготовки материалов, где он сушится до влажности 0,5-1%, а затем с помощью дозатора направляется одновременно с газовым углем для смешивания и совместного измельчения до фракции 0-2 мм в роторную шаровую мельницу. На брикетированный пресс смесь подается непрерывным смесителем шнекового типа, обогреваемым паром, куда добавляется в определенной пропорции связка – сульфит-спиртовая барда. Сырые брикеты подвергаются рассеву на грохоте: фракция менее 20 мм возвращается в смеситель, а более 20 мм элеватором подается на сушку в ленточных сушилах. Рассев сухих брикетов позволяет отделить фракцию менее 20 мм и возвратить ее на стадию совместного измельчения шлака и угля, а готовые брикеты направить в цех шихтовых бункеров, откуда они по действующему тракту через центральный распределительный пункт распределяются по печам для выплавки силикомарганца по проектируемой технологии. Образующийся при этом отвальный шлак вывозится в действующее отделение шлакопереработки, где перерабатывается на шлаковый щебень и шлаколитые изделия.

Данная технология позволяет полностью использовать металлическую часть отвального шлака, увеличить сквозное извлечение марганца на 6-8% и кремния на 20-25%, заменить до 50% кварцита и снизить на 20-30% расход коксика.