В настоящее время пыль, образующаяся на металлургических предприятиях, практически не подвергается рециклингу. Многомиллионные объемы этих отходов размещаются на хранение, что создает значительную экологическую нагрузку.
Ирина Медведева
Иллюстрация: ООО «Деловой квартал — ЧБ»
Специалисты Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ),представили технологию, дающую возможность анализировать химическую структуру материала и устанавливать концентрацию в нем заданных элементов. Эта технология открывает путь к обработке пыли от электродуговых сталеплавильных агрегатов, сообщает CHEL.DK.RU.
Отходы металлургической промышленности
Сталь, как известно, является одним из наиболее рециклируемых материалов в мире. Повторная плавка выступает элементом циклической экономики. Жизненный цикл черных металлов можно считать неограниченным: они сохраняют свои ключевые качества и представляют собой воспроизводимый природный ресурс. Однако в области самой выплавки остаются нерешенные проблемы с обработкой побочных продуктов, неизбежно возникающих при изготовлении и обработке стали.
Ключевые цели в производстве высококачественной стали — удаление максимального количества примесей и снижение содержания углерода до требуемых показателей. Значительные объемы пыли, содержащей цинк, образуются в системах газоочистки при плавке стали в электродуговых печах (ДСП). Основная ее часть представлена оксидами металлов: железа, цинка, свинца и кадмия. На сегодня в России продукты газоочистки электросталеплавильного производства, а именно цинксодержащая пыль, почти не вовлекаются в повторное использование.
Большинство металлургических предприятий осуществляют утилизацию данной пыли, формируя отвалы. По сведениям портала PROMETALL, с учетом общего объема электростали, выпускаемой в России ежегодно, в этих отвалах теряется приблизительно от 70 до 150 тысяч тонн цинка в год.
Другой побочный продукт — окалина — возникает на поверхности металла в виде чешуйчатых частиц различной толщины в прокатном производстве. Окалина неизбежно образуется, когда нагретая почти до 1000 °С заготовка проходит через прокатный стан, взаимодействуя с атмосферным воздухом и кислородом из охлаждающей жидкости. Каждый проход заготовки между валцами сопровождается отделением слоя окалины и формированием нового. Все это требует утилизации.
Специалисты из Челябинска предложили новый способ переработки, экономически целесообразный для бизнеса и положительный для экологии.
Юрий Капелюшин, заведующий лабораторией проблем физико-химии и газодинамики ЮУрГУ . Источник фото: Пресс-служба ЮУрГУ
Опасные отходы или сырьевой потенциал?
Как сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу ЮУрГУ, обнаружено, что пыль и окалина могут быть повторно использованы и служить сырьем для производства стали и чугуна.
В настоящее время они обычно размещаются в различных отстойниках и отвалах, а решение ученых позволит трансформировать отходы в металлизованные брикеты, которые в дальнейшем могут применяться для получения чугуна или стали.
«В России объем этих отходов составляет миллионы тонн, и они преимущественно складируются в шламонакопителях, отстойниках и отвалах. Для решения этой проблемы мы разрабатываем комплекс научных подходов, направленных на вовлечение этих отходов в переработку. Наш проект позволит получать из них металлизованные брикеты для последующего производства чугуна или стали. Это решение может помочь металлургическим комбинатам страны, занимающимся выплавкой чугуна или стали, а также прокатным цехам», — отметил автор исследования заведующий лабораторией проблем физико-химии и газодинамики ЮУрГУ Юрий Капелюшин.
Уральский ученый установил, что вопрос переработки цинкосодержащей пыли и замасленной окалины решается посредством специальной предварительной подготовки и прессования материала.
Электродуговая печь. Источник: bigenc.ru
Проблема — в разнородности составов отходов
Однако, каждый из побочных продуктов требует индивидуального рассмотрения. Утилизация, например, пыли электродуговых печей помимо брикетирования предполагает удаление хлора. Это позволит снизить риск образования токсичных веществ (диоксинов и фуранов) при последующем вельцевании ( извлечении металлов), как сообщили в пресс-службе вуза.
Замасленную окалину необходимо прессовать так, чтобы содержащееся в ней масло не уменьшало механические свойства брикетов. Юрий Капелюшин указывает, что брикеты из обработанной пыли могут эффективно применяться для производства чугуна или стали.
Переработка замасленной окалины в виде брикетов в доменных печах также является экономически перспективным решением. Окалина служит богатым источником оксида железа, что дает возможность частично заместить руду в процессе плавки. Кроме того, масло, присутствующее в окалине, может выступать дополнительным топливом, сокращая расход кокса.
Стоит отметить, что в настоящее время на предприятиях черной металлургии отсутствует единая методика утилизации, каждое применяет собственные технологии. Существует множество подходов разной степени эффективности.
Подбор технологии с помощью ИИ
Предложенный метод позволяет оперативно установить фазовый состав — конкретные соединения, формирующие материал. Существующие способы требуют применения сложного оборудования и дают существенные погрешности.
Ученые разрешили эту проблему. По известному элементному составу с помощью математической модели вычисляется наиболее вероятное сочетание соединений в материале. Программа автоматически выбирает такой вариант, при котором расчетные данные максимально соответствуют экспериментальным. Таким образом, задача возврата ценных компонентов в производственный цикл существенно упрощается.
Ранее журнал «Химагрегаты» писал, что, к сожалению, российская черная металлургия второй год подряд показывает признаки рецессии. Объемы произведенной продукции падают, цены на нее не растут, несмотря на высокую инфляцию в стране.