Болатты балыту кезінде шлам мен шады деу

ДБП-да пайда болатын шлам мен шаны млшері, оларды химиялы тйіршік лшемді рамы бірінші ретте балытылатын болатты маркасымен, бастапы металл шихтаны рамымен жне олданылатын газ тазарту слбасымен аныталады. Ша мен шламды перспективалы деу тсілдері домна мен болат балыту ндірісндегі шихтада пайдалануа жарамды шикізатты бір мезгілде алу кезіндегі тсіт металды тиімді блінуін амтамасыз ететін тотысыздандыру процестерін олдануа негізделген.

рамында темір бар ша мен шламны пайда болуы мн олданылуы арасындаы диспопорция баса тепе-те жадайларда оларда мырыш, орасын жне сілтілік металл сияты зиянды оспаларды жоары млшерімен байланысады. Сондытан оларды олдану процесінен брын осы оспаларды жою кезеі трады. Тсті жне сілтілік металл алдытарын гидрометаллургиялы немесе пирометаллургиялы тсілмен, сонымен атар оларды сйы ваннада балыту жне тотысыздану жолымен алады. Шламды жне шады олдану мселесі сонымен атар оларды химиялы жне тйіршік лшеміді рамыны трасыздыымен крделенеді.

ДБП-да болатты балыту кезінде пайда болатын ша негізінде 5 мкм-ден аз жа фракциямен берілген. Барлы ша мен шламды шартты трде ш категорияа блуге болады: 1- тсті (Zn, Pb),сілтілік (Na, K) жне оспаланан (Cr, Mo, Ni) элементтеріні минимум млшері болатын шлам мен ша; 2-оспаланан элементтер- марганец,хром,никель,молибден жне т.б. млшері; 3-тсті жне сілтілік металл- мырыш,орасын,кадмий,натрий,калий млшері кп болатын шлам мен ша.

Бірінші топтаы шлам шихталы материал ретінде агломерат пен шекемтас ндірісінде олданылады. рамында темір бар шикізатты деуді алдысыз технологиясын ру кезінде шламны сусыздандыру дегейімен аныталатын сусымалылыын ескереді. Бл шлам мен шады олдануды кеінен тараан тсілі-шойын мен болатты балыту кезінде шихта рамында рі арай олдана отырып, оларды шекемдеу немесе брикеттеу тсілімен кесектендіру.Бдан баса, бл алдытарды химиялы ндірісте темір коксты алу шін; мырыш пен орасынны жеіл шыш тсті металын алдын-ала алу шін; рылысты ажеттіліктер шін олдану зерттелуде.

Бірінші категориялы шлам мен шады пайдаа асыруды аса дамыан ндірістік тсілі-оларды темір рудалы концентратпен бірге оспада агломерациялау. рамында темір бар ша мен шламды айнымалы пештерде 1050ºС температурада деу металдану дегейі 90-95 % дейін мырыш пен орасын бар материа алуа ммкіндік береді. оюландырышта араластыратын, содан кейін шыарылатын газбен ратылатын, саталатын жне кесектенетін шлам мен шады бірге олануа болады. Дайын шекемтастар оттекті- конвертерлік балытуда суытыш етінде олданылады.

Ша трізді алдытарда баалы элементтерді болуы жаа технологиялы шешімдер жасауда ажет етіледі жне оларды алуа рентабельді етеді.

Екінші категориялы шлам мен шады олдануды ндірісте игерілген тсілі – сйкес оспаланан болаты балыту кезінде рі арай олданумен оларды алдын-ала брикеттеу немесе шекемдеу.

12,6-17,4 % млшерде жоары оспаланан болатты балытуды ша мен шламды илекті от абыршапен (35-17,4 %), аргонды- оттекті рлеуден кейінгі шамен (9.5-13 %), ыспалаушы шамен (28-39.1 %), саталан тотысыздандырыш кокспен (8,5-10 %) жне бетонды байламмен (1-2 %) араластырады, 110-130ºС температура кезінде 8 саат клемінде шекемдейді жне ратады.рамында 42,5 % Fe; 9.6% Cr; 4.0% Ni жне 0.7 % Mo болатын, металды шихтаны массасынан 16% млшердегі алынан шекемтастар коррозияа тзімді болатты балыту кезінде олданылады. оспаланан элементтерді алу дегейі 90%-ды райды.

рамында жеіл щыш тсті жне сілтілік металл болатын шінші категориялы ша мен шламды деу аса крделі. Барлы элементтерді толы олдануы шін наты кезеде жеке элементтерді алумен бірнеше бірізді технологиялы процестерді йымдастыру керек.

азіргі тада рамында жеіл шыш тсті металл болатын ша мен шламды деуді бірнеше тсілі бар, оларды шартты трде екі топа блуге болады: пирометаллургиялы жіне гидрометаллургиялы. Гидрометаллургиялы процестер металды одан рі электролиттік блінуімен мырыш пен орасынды ерітіндіге айналдыруа негізделген. Біра пирометаллургиялы кеінен тарады. Бл процесті йымдастыру принципі шаны рамынан орасын мен мырышты сілтілік металдарыны, ыздыру кезінде трлі парциаль ысыма негізделген біртіндеп блінуінен трады.

 

ара металлургиядаы шадар

 

ара металлургияда ша темір оксиді,кремний,кальций,магний жне силикаттар жне ферриттер трінде болады.Шламдар рамы бойынша шаа сас,біра рамында суы кп боландытан,ылал тазалау процесінен теді.

рамында мырышы кп алдытар(шлак,ша,шлам) жне ломдар орытпалар ндірісінде шихтаа материал ретінде жне жоары сапалы материал алуда,химия нерксібінде бояу алу масатында олданылады.

алдытарда крделі химиялы немесе затты рамында(металл,оксид,сульфид,хлорид,химиялы осылыстар,т.б.) кездессе арнайы деу тсілін ажет етеді.

Ірі шадар (блшектер лшемі бірнеше онды микрон) негізінде делетін материалдарды механикалы жоалу есебінен тзіледі, сондытан олар здеріні рамы бойынша бастапы шикізата жаын боландытан процесті басына айта жіберіледі. Металдар немесе оларды осылыстарыны буларыны конденсациялау есебінен тзілген са шадар (блшектер лшемі бірнеше микрон немесе одан да тмен) кейбір тсті жне сирек кездесетін металдармен анарлым байытылан.

са шадар негізінен шыш металдардан – орасын жне мырыштан ралады. Сонымен атар, оларда кадмий, индий, таллий, селен, теллур сияты баалы компоненттер концентрленеді. Сондай-а шадара мышьяк, хлор жне фтор кіріп, оны рі арай айта делуін біршама иындатады.

Шадара ту дрежесі мен мндаы тсті жне сирек металдарды концентрациясы оларды шикізаттаы млшерімен, металлургиялы процестерді технологиялы режимімен, осы кезде тзілетін химиялы осылыстарды асиеттерімен, шастау жйесіні конструкциясымен аныталады. Компоненттерді шырынды шадара ту есебінен жне са шадарды шыуы салыстырмалы аз болуыны арасында олардаы сирек жне кейбір тсті металдар, толы бліп алмаанны зінде де, концентрата араанда ондаан есе жне кенге араанда 100-200 есе арты болады.

Ірі шадар шады камераларда, циклондарда жне ра электрсзгіштерде сталады. Аса майда блшекті шадар бл рылылармен сталмай, бір атар жадайларда газдармен бірге атмосфераа шыарылады. те майда шадарды сталуын пульпа трінде газдарды сулы діспен тазартуа арналан рылыларда (скрубберлер, кбікті аппараттар, сулы электрсзгіштер) жзеге асырады. Бл пульпаны ойылтаннан кейін рамында бір атар нды компоненттері бар шлам алынады.

Шадарды затты рамы да те крделі болып табылады, олардаы металдарды негізгі блігі тотытар, сульфидтер, сульфаттар, арсенаттар, хлоридтер, селенидтер жне баса осылыстар трінде кездеседі.

ндірістік циклда шадарды кп реттік айналуы (оборот) бір жаынан рамындаы тсті жне сирек металдарды жинаталуына, ал екіншіден, айналымны рбір циклінда металдарды жаа осымша жоалуына (механикалы жоалулар, шлактармен, газдармен, оай шатын осылыстарды толассыз сталу есебінен) кеп соады.

Шадарды айналымы тек сирек жне тсті металдарды жоалуына кеп сопайды, сонымен атар негізгі компоненттерді бліп алу технологиясын иындатады жне оны крсеткіштерін тмендетеді.

Сонымен, шадарды айта процеске айтару ажетсіз салдара келеді. Біра сол уаытта ша рамындаы мышьяк, хлор жне фторды жоары млшері олардан мырыш пен кадмийді бліп алуын тмендетеді, ал кейбір жадайларда сирек металдарды бліп алуын тіпті ммкін емес ылады. Сондытан шадарды деуді технологиялы слбалары тек нды компоненттерді бліп алуды ана емес, сонымен атар процестен мышьяк, хлор жне фтор шыаруды амтамасыздандыру керек.

 

Шады бліп алу.Ша стау аппараттары

Кез-келген металлургиялы процессте белгілі бір трде ша тзіледі.оршаан ортаны орау масатында жне алдысыз технологияны дамыту шін тзілген шады стап, утилизация жасау керек.

Ша стауды екі трі бар: ра жне ылал ша стау болып блінеді.

Жа дисперсті шадарды бліп алуда ра жне сйы ша аулау олданылады. Нтижесінде ша мен шламды алып деу, ммкіндігіне ие боламыз.

ара металлургияда шанны тзілуіне, себеп болатын негізгі дереккздер болып технологиялы аппараттар болып табылады(агломерациялы машина, домна пеші,болат балытушы пештер т.б.)

Ша стау процестеріне арнайы ша стаушы аппараттар олданылады: Гравитациялы сеперация-шатндырушы камераларда шананы ірі бліктерін тндыруда олданылады.Ауырлы кшіні серімен, ша газды аынмен тндырылып алынады. Аппаратты тмен німділігіне байланысты, тазалауды бірінші кезеінде, бл аппараттар сирек олданылады. Соны серінен, ша тндырушы аппараттарды тазалауы 40-50%-тен аспайды.

Инерциялы сеперация-лшенген атты оспаларды алуда олданылады. Бл процессті тиімділігі 20мкм-ден аса шады стауа ммкіндік береді.

 

Ортадан тепкіш сеперация - ра тазалау дісінде кп таралан аппараттар ортадан тепкіш ша стаыштар (циклондар,батереялы циклондар,ротоциклондар,т.б.) айтады.

Бл ондырыларда ша стау жйесі газды аынны айналмалы озалыс жйесіне негізделген. Центрден тепкіш кште гравитация кп боландытан, центрден тепкіш аппараттарында ша стау нерлым тез жне баса да ша стау аппараттарына араанда німділігі мыты болады.

Соы уаыттарда айналмалы ша стаыштар (ротоциклондар)кп олданылуда. Бл ондыры сонымен атар, вентилятор мен ша стаыш рлін атарады. Ротоциклондар экономикалы трыдан жне німділігі жоары жне тазалауды жоары дісін амтамасыз етеді.

ра тазалау аппараттарды басымдылыына жоары температураларда газды пайдалану ммкіндігі жне газды пайдалану ммкіндігі жне газды німдерді ра кйде бліп алуын жатызуа болады. ра тазалауды басты басымдылыы- суды олдануды ажет етпейді. Соны нтижесінде процесс арапайым трде жзеге асып, экономикалы трыдан арзан болады. ра тазалау аппараттарыны басты кемшілігі-майда дисперсті шады тазалау ммкін емес.

 

Мырышты ара металлургияда ша алдытарынан бліп алу

 

ара металлургияда, домна жне болат балыту ндірістерінде алдытар ша жне шлам трінде жиналады.Шаны рамында мырыш,орасын,магний,марганец т.б. тсті металлдар оспасы кездеседі. Ша жне шламды айналмалы материал ретінде олданса, мырыш концентрациясы кбейеді.Бл з кезегінде шойын мен болат алу технологиясын иындатып жібереді. ара металлургиялы ндірістерде ша мен шламны млшері 15-25%-ке дейін жетеді.Сондытан, шаны рамынан мырыш немесе баса тсті металлдарды бліп алуда нды шикізат ретінде пайдаланылады

 

Ша мен шламды вельцтеу

 

ара металлургияда ша мен шламды деу вельц процесіні кмегімен жзеге асады. Бл процесс АШ,Германия,Жапонияда т.б елдерде кеінен таралан. Домна шаы мен конвертер шаы, темір концентраттарымен осылып, оспа тзіп грануляция процесі жреді. Соны нтижесінде алынан оспалар, 4-8мм болатын тйіршіктер вельцтеуге шырайды. Тотысыздандырып кйдіру, диаметрі 3,2-3,5 м, зындыы-52 м, айналу жылдамдыы-10 айн/клем, німділігі тулігіне 160-200 т тйіршік,коксты

Шыыны тулігіне 200-300 кг/т тйіршік болатын пештерде жргізіледі.

Шихта тйіршік пен коксикті оспасы ретінде шамамен 3 сааттай пеште трады. Вельцтеу кезінде тзілген жентектер магнитті сеперациядан кейін коксиктер мен клді жою шін домна ндірісінде олданады. Блінген газдар суытушы тік абыра тседі,сосын циклондардан,ра электрофильтр,скрубберден тратын тазалау жйесінен теді.Тазаланан газдар атмосфераа жіберіліп,хлорлы айдау гидрометаллургиялы деуге жіберіледі. Хлорлы айдауда мырышты 87%-ке дейін бліп алуа болады.ра ша аулау жйесінде сталан хлоридтер мен бастапы шикізат кестеде крсетілген.

 

Кесте 2- Ша мен хлоридтерді рамы

 

рамы Zn Pb Fe Cl F
Бастапы ша   24,1 2,6 29,1 4,5 0,30
Хлоридтер: Пештен шыанда 34,3 11,4 6,2 8,4 0,39
Суытушы бырда 48,8 10,1 2,9 10,2 0,26
Циклондарда 58,6 4,7 1,5 11,1 0,26
ра электрофильтрде 62,4 2,4 1,2 11,3 0,66
             

 

Германияны ндіріс орындарында вельцтеу 1050ºС температура аралыында жреді.Домна жне болат балыту ндірісінен алынан шадар тйіршіктелінеді. Металл жентектерін рамындаы ккірттіне байланысты домна,конвертер жне электрбалыту ндірістерінде олданады.Шихтаны жентекті рамына кіруі, домна пешіні німділігін арттырады жне коксты шыынын азайтады.

Газды тазалау рдісінде сталан хлорлы айдауды орташа рамы (Zn 35%,Pb 10.4%,Feжалпы, C 8.7% ) гидрометаллургиялы деуге жіберіледі.

ара металлургияда алдытарды вельцтеу сапалы мырышты бліп алуа жне темір жентектерін алуды амтамасыз етеді.Біра вельцтеуді кемшілігі лкен шыынды ажет етеді жне хлоридтерді мырыштан бліп алуа тседі.

 

 

Шады плазмацинк процесі арылы деу

 

Бл процесс “SCF Steel” швед фирмасында жасалан. Негізінде процесс кокспен толтырылан шахта пешінде жзеге асады. Пешті жмыс кеістігіні тменгі жаында рамында тсті металл жне таскмір шадары бар металлургиялы оспалар арнайы ондырылармен ндіріледі. Плазмалы отты пеште 3500ºС дейін ызан оспаларды табии газбен жібереді.

Жоары температура процессі жне тотысыздандырыш орта жоары бу ысымы бар, металл оксидтері мен хлорды айдауды толы амтамасыз етуге ммкіндік береді. Кйдірілген ша блшектерін жне металл буыны газын ткізуші фильтр рлін атарады.Газ бу конденсациясынан кейін,металлды бліп алу табии газбен бірге шады ауамен рлеу шін олданады. Бастапыда алымдар Плазмацинк процесіні тиімділігін зерттеу шін алымдар ндірістік тжірбие сынаын жргізді. Тжірбие бойынша жылына 20000 т, 4500 т темір жне 22000 т шана алынан темір, оан сйкесінше

пайызды рамы ( Zn 22%; Pb 5%; Fe 26%) болатын ондырыларда сына жргізілді. Крсетілген металлдарда коксты шыыны 0,023-0,285 т аралыында болды. Электр энергиясыны шыыны металлды физикалы асиетіне байланысты 684,4-3300 кВт*са аралыында болады.Зерттеу бойынша ондырыны шыыныны зіндік нын теу мерзімі 3 жыл. Бл процессті ара жне тсті металлургияда рамында мырышы бар ша алдытарын пирометаллургиялы жолмен деуге болады. Бл діс мырышы бар алдытарды вельцтеуден грі лдеайда тиімдірек. йткені, коксты шыыны аз жне газды аз шыуы,тазалауа кететін капитальды жне эксплуатациялы шыындарды аз болуы, жоары сапалы мырыш алу ммкіндігі т.б.

 

Шады гидросеперациялау

 

Бл діс жапонды “Rasa Coorperation Construction and Engineering” компаниясында жасалан. Процесс домна балыту жне конвертер пештерінде ,майда ша блшектерін деу кезінде, мырыш буыны конденсация былысына негізделген.

Домна жне конвертер шаы классификациясында, шады майда фракцияа блу арылы, мырыша бай нім алуа болады.

Шойын мен болатты балытуда тзілген шадарды сйы газ тазалау жйесінде стайды. Пульпаны тазалау жйесінен ойылтыша жіберіп, жоары абатты скрубберге айтарады,ал тменгі абатты екі сатылы классификацияа баыттайды. Ша оспалары рамы бойынша (домна-30%, конвертер-30%,агломерация-23%, темір кендерініні шаы-23% , темір кендеріні шаы-17%) деуді ажет етеді.Классификацияны рамында атты бастапы 35% болатын пульпада жне пульпаны тыыздыы 3200 кг/см3 болатын гидроциклондарда ткізеді. Классификацияда 1-ші жне 2 ші сатыда німділігі-85%. Классификацияда рамында мырышы кп ша мен шламды бастапы шаа араанда кп бледі.

Мырышты шламды бліп алу 80-90% ,бл німді гидрометаллургиялы деуге жібереді.Шады агломерацияа жіберіп, сосын домналы балытуа жібереді.

Гидравликалы классификация дісі ара металлургияда оршаан ортаны

орауды, шады вельцтеу арылы деуге араанда эксплуатациялы жне капитальды шыыны аз.Бл діс Жапонияны бес ірі металлургиялы ндірістерінде жне 20-дан астам елдерде патентелген.

Сонымен атар Германия, АШ, Голландия,Франция жне Канада да кеінен пайдаланылады.

 

Ша мен шламды гидрометаллургиялы деу

 

Домна ндірісінде ша мен ратылан шлам сілтілі шаймалаумен немесе сілтілі ерітінді электролизі арылы деледі.

Ша мен шламды 55-70ºС температура кезінде NaOH сілтілі ерітіндіде шаймалайды. Пульпа фильтрация мен ойылтуа шырайды. рамында Fe-25% жне C-15% кек агломерациядан кейін домналы балытуа жіберіледі.Ерітінді электролизде ерімейтін анода тседі.Жоары тыызды кезінде токты тыыздыы (1350 А/м2) катодта мырыш трінде нтаты блінуін амтамасыз етеді. делген электролитке NaOH осыланнан кейін шады шаймалайды. Мырышты шанан бліп аланда мырыш 94%-ке дейін жетеді.Бл дісті тиімсіздігі-электроэнергия жне каустикалы соданы шыыны кп болады. 1 т німге, 1 т каустикалы сода кетеді.

Домна шаын мырыш тотыы трінде бліп алу технологиясы ОПИ-да жасалынды. Домна шаын шаймалау (рамы:ZnO-13.81%,Fe3O4-4.41%,Fe2O3-25.06,SiO2-8.87%,CaO-6.06%,MgO-2,15%,C-27%) cілтілі-мырышты ерітіндіні айналымы жзеге асыру шін 1 тонна шаа 3-3,2м3 аралыында ерітінді шыыны кетеді. Ерітіндіні рамында 250-270 г/л ,Na2O жне 55-65г/л ZnO болады. Шады шаймалау 98-100ºС температура аралыында кезінде 4-5 саат бойы жргізеді.

Шаймалауды соында пульпаны Na2O-100-110 г/л жне ZnO-44-48 г/л боланша араластырып фильтрлейді. Кекті конденсатпен шайып,шайылан суды пульпаны араластыру шін олданылады.Мырышты ерітіндіде мырыш тотыын бліп алады.Бл процесс 4-6 саат аралыында жріп теді.Нтижесінде 50%-ке жуы ерітінді блініп алынады.Алынан мырыш тотыын ойылтып, сосын шаяды.Процесс кезінде NaOH шыынын ерітндіні айналымына кіргізіп толтырады.Бл технологияда мырышты шанан бліп алу жеткіліксіз,рі тиімсіз болады.Сонымен атар каустикалы соданы шыыны да кп.