Оптимизация управления твердыми отходами на сталелитейных заводах: устойчивое восстановление и экономические выгоды

Управление твердыми отходами на сталелитейном заводе

Стальная промышленность в целом производит большие количества твердых отходов при обработке материалов через свои различные процессы. Эти твердые отходы содержат много ценных продуктов, которые могут быть повторно использованы, если их восстановить экономически. Мировая стальная промышленность уже приняла ряд инновационных мер и продолжает принимать дальнейшие для 100% использования этих отходов с конечной целью улучшения операционной эффективности и экономики сталелитейной промышленности. Эти меры не только снижают стоимость утилизации отходов и загрязнение окружающей среды, но также обеспечивают значительное количество железной руды и флюсовых материалов, а также выгоды по расходу топлива для существующих процессов, тем самым сохраняя соответствующие количества сырья.

Стальная промышленность является как капиталоемкой, так и энергозатратной, и ее объемы производства очень высоки. Процессные цепочки внутри отрасли длинны. Применяется множество различных технологий, и отрасль оказывает значительное влияние на окружающую среду. Одной из главных проблем мировой сталелитейной промышленности является утилизация отходов, генерируемых на различных этапах обработки. Из-за естественного стремления к рентабельности существует растущая тенденция внедрения таких технологий восстановления отходов, которые превращают отходы в богатство, тем самым обрабатывая отходы как сопутствующие продукты. Это привело к цели разработки технологий нулевых отходов. Технологии, разработанные для экономического превращения отходов сталелитейных заводов в богатство, также предоставляют новые бизнес-возможности для потенциальных предпринимателей.

Принципы 3R в сталелитейной промышленности

По данным Всемирной стальной ассоциации (WSA), мировая сталелитейная промышленность применяет принципы уменьшения, повторного использования и переработки (3 «R») множеством способов для улучшения устойчивости отрасли. Благодаря этому отрасль драматически снизила потребность в сырье. В 1970–1980-х годах современные сталелитейные заводы нуждались в среднем 1,44 тонны сырья для производства 1 тонны стали. С инвестициями в исследования, технологическими улучшениями и хорошим планированием сталелитейная промышленность сегодня использует только 1,15 тонны исходных материалов для производства 1 тонны стали, что означает снижение на 21%.

В наши дни существует много пересечений в интерпретации слов «твердые отходы» и «сопутствующие продукты». Фактически некоторые твердые отходы в сталелитейной промышленности являются существенными сопутствующими продуктами, генерируемыми в ходе различных процессов обработки материалов в процессах производства железа и стали. Например, до последнего десятилетия шлак, пыль и ил, генерируемые сталелитейной промышленностью, назывались твердыми отходами, но теперь этот термин был заменен на сопутствующий продукт для этих материалов. Благодаря интенсивному повторному использованию отходов некоторые твердые отходы теперь все чаще называются «сопутствующими продуктами».

По данным WSA, восстановленные сопутствующие продукты (термин, используемый как взаимозаменяемый с побочными продуктами) могут быть переработаны в процессе сталелитья или проданы для использования другими отраслями. Использование сопутствующих продуктов поддерживает устойчивость сталелитейной промышленности. Это предотвращает захоронение отходов на полигонах, снижает выбросы CO₂ и помогает сохранять природные ресурсы. Продажа сопутствующих продуктов также экономически устойчива. Она генерирует доходы для сталепроизводителей и формирует базу lukrative мировой отрасли. Некоторые сталепроизводители сообщают о коэффициенте использования и переработки сопутствующих продуктов до 99%. Основные сопутствующие продукты от производства железа и черновой стали — это шлаки, пыли, лом и ила.

Утилизация твердых отходов, генерируемых процессами сталелитейной промышленности, является главной проблемой. Поэтому философия Уменьшения, Повторного использования и Переработки (3 R) и эффективное управление отходами должны быть приняты сталелитейной промышленностью.

Основные твердые отходы/сопутствующие продукты в процессах производства стали

Коксование

Основные твердые отходы, генерируемые при производстве металлургического кокса: угольная пыль, коксовая пыль, смоляной ил и кислотный ил. Угольная пыль перерабатывается обратно через угольную смесь. Угольная пыль также может быть переработана вместе с коксовой пылью путем добавления их в синтерную зарядку. Смоляной ил добавляется в угольную смесь для улучшения ее плотности. Кислотный ил должен быть нейтрализован перед утилизацией.

Синтерирование

Твердые отходы, генерируемые при синтерировании: пыли и илы. Пыли генерируются на этажах синтерного станка, циклонах и ЭОГ (электрофильтре). Ил генерируется на кларификаторе водоочистной установки. Эти пыли и илы богаты железом (Fe) и содержат хорошее количество кальция (CaO), магнезии (MgO) и углерода (C). Эти материалы очень хороши для переработки обратно в синтерирование. Эти материалы либо смешиваются с мелкими фракциями железной руды, либо брикетируются для переработки.

Пеллетный цех

Основные твердые отходы, генерируемые в пеллетном цехе: пыли и недокалиброванные зеленые пеллеты. Оба перерабатываются обратно в пеллетную зарядку.

Доменное производство железа

Твердые отходы, генерируемые в процессе доменного производства железа: пыли, пересып с бункеров на складском доме, засор распечатки литейного дома, мусор литейного дома, доменный шлак, дымовая пыль, пыль/ил ГОК (газоочистного цикла), огнеупорные отходы, череп горячего металла (HM).

Пыли и пересыпы перерабатываются обратно в синтерирование. Засоры распечатки либо продаются как железный лом для переплавки, либо перерабатываются в сталеплавильном цехе. Мусор литейного дома утилизируется как наполнитель для полигонов.

Большая часть жидкого доменного шлака гранулируется и продается цементным заводам для производства шлакового цемента. Небольшое количество доменного шлака воздухоохлаждается. Воздухоохлажденный доменный шлак либо утилизируется на полигонах, либо используется в дорожных ремонтах на территории сталелитейного завода. В любом случае железное загрязнение шлака отделяется и продается для переплавки.

Дымовая пыль и сухая пыль ГОК (в случае сухой газоочистки) перерабатываются в синтерирование. Мокрый ил ГОК (в случае мокрой газоочистки) из кларификатора сушится и либо смешивается с мелкими фракциями железной руды на сырьевой базе, либо брикетируется и перерабатывается в синтерирование.

Огнеупорные отходы из цеха ремонта ковшей продаются и используются огнеупорным производителем в производстве мастик. Череп HM ковша разбивается либо отбрасыванием груза, либо лансированием и разбитый череп продается как железный лом или используется в сталеплавильном цехе.

Производство железа прямым восстановлением

В процессе производства железа прямым восстановлением основные твердые отходы: кокс (в случае заводов, использующих угольную технологию), пыли (как угольные, так и железные), недокалиброванное DPR (прямо восстановленное железо) и отбраковка DPR. Кокс используется в собственной ТЭЦ как топливо для котла. Угольные и железные пыли используются в синтерных заводах. Угольная пыль также может использоваться в котле. Железная пыль также может продаваться цементным заводам. Недокалиброванное DPR брикетируется и используется вместе с DPR в сталеплавильном цехе. Отбраковка DPR перерабатывается обратно в процесс.

Чугунная отливка

При чугунной отливке горячего металла образуются отходы: засор формы, засор распечатки и извековый ил. Засоры формы и распечатки продаются как железный лом после обработки. Извековый ил используется для нейтрализации.

Конвертерное сталелитие (BOF)

Основные отходы в конвертерном сталеливании: конвертерный шлак, лом, отходы огнеупоров, конвертерный мусор и ил ГОК. За исключением ила ГОК, все остальные отходы обычно генерируются в смешанном состоянии, что означает, что при генерации один отход загрязняется другим. Следовательно, сортировка является очень важным этапом для переработки отходов в сталеливании.

Мокрый ил ГОК из кларификатора сушится и либо смешивается с мелкими фракциями железной руды на сырьевой базе, либо брикетируется и перерабатывается в синтерирование.

Конвертерный шлак после удаления лома перерабатывается в синтерную смесь как замена известняку. Конвертерный шлак также используется в дорожных ремонтах, для балласта железнодорожного пути и как почвенный кондиционер.

Лом, удаленный из конвертерного шлака, а также из мусора, перерабатывается обратно в конвертер для охлаждения. Стальной лом также генерируется при пробитии ковша или конвертера, хотя это явление очень редко.

Из конвертерного мусора удаляются лом и огнеупорные отходы, баланс используется для заполнения полигонов.

Огнеупорные отходы обычно двух типов. Первый тип — из изношенной конвертерной облицовки, в основном состоит из магнезий-углеродистых огнеупоров. Большинство этих огнеупоров, не загрязненных, используются в конвертере для заплатки дна. Второй тип — ковшовые огнеупорные отходы. Если эти отходы основные, они обрабатываются аналогично конвертерным огнеупорным отходам. В случае, если они алюминистые, огнеупорный отход используется для производства мастик.

Электросталелитие

Основные отходы в электросталеливании: пыль ГОК ДЭП (дуговая электропечь), шлак, лом и огнеупорные отходы. Магнезий-углеродистые огнеупорные отходы используются как шлакообразуватель в ДЭП.

Шлак ДЭП из-за своей высокой кристалличности и высокого железного содержания в настоящее время не имеет хорошо установленного метода для потенциальной переработки. Основность шлака (BI) обычно между 1,2–1,8, что попадает в группу низкого гидравлического меर्वinite. Также индекс размолоспособности, который является мерой энергии, необходимой для размола определенного материала до заданного размера, высок из-за высокого содержания оксида железа. Это делает дальнейший размол и обработку шлака ДЭП энергозатратным. Шлак использовался как эффективный заполнитель для дорожного строительства. Витрифицированные керамические плитки также были разработаны из шлака ДЭП.

Непрерывная литья

Основные отходы, генерируемые в процессе непрерывной литья: шкала НЛЗ, огнеупорные отходы, лом, шлак и мусор. Здесь также отходы генерируются в смешанном состоянии и сортировка нужна как первый этап для разделения разных типов отходов.

Шкала НЛЗ перерабатывается в синтерный завод. Лом перерабатывается в сталелитие. Остальные отходы используются как наполнитель полигонов.

Прокатные станы

Основные твердые отходы, генерируемые на прокатных станах: калибр прокатного стана, огнеупорные отходы от нагревательной печи и лом.

Калибр прокатного стана перерабатывается в синтерный завод. Лом перерабатывается в сталеплавильный цех. Огнеупорные отходы в зависимости от состояния либо идут на производство мастик, либо утилизируются.

Известочное сжигание

Твердые отходы, генерируемые на сжигальном заводе: пересып известняка и доломита, известная пыль и известная мелкая фракция. Известная пыль и мелкая фракция брикетируются и перерабатываются либо в синтерный завод, либо в сталеплавильный цех. Пересып известняка и доломита перерабатывается в синтерный завод.

ТЭЦ

Основные твердые отходы, генерируемые на ТЭЦ: зола и шлак. Зола используется в цементном производстве. В некоторых заводах зола отправляется в зольный полигон. Зола, восстановленная из зольного полигона, используется для повышения высоты дамбы зольного полигона.

Управление твердыми отходами

Управление твердыми отходами состоит из генерации, предотвращения, характеристики, мониторинга, обработки, обращения, повторного использования и остаточной утилизации. Требуется новое отношение сотрудников и управления. Традиционное мышление возлагает всю ответственность на нескольких экспертов, ответственных за это. Новый фокус — сделать управление отходами ответственностью каждого сотрудника. Важность управления твердыми отходами — это то, чему должны научиться производственные менеджеры и рабочие. Для эффективного управления твердыми отходами их участие и сотрудничество критичны.

Также обязательство управления необходимо и жизненно важно для успешной программы управления отходами. Управление может продемонстрировать свою приверженность, обучая сотрудников техникам управления отходами, поощряя предложения сотрудников, предоставляя ресурсы для деятельности 3R и измеряя и контролируя генерацию и переработку отходов.

Конечная цель управления должна быть нулевые твердые отходы от завода. Для этого следование и непрерывные улучшения критичны. Измерение и отчетность о сокращении отходов и достижении целей по экономии затрат также полезны для улучшения рабочих результатов и устойчивого развития сталелитейного завода.

3 «R» управления твердыми отходами показаны на рис. 1.

Рис. 1 3 «R» управления твердыми отходами