ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗВЕСТИ В МЕТАЛЛУРГИИ

Все металлургические компании мира активно применяют такой материал, как известь в различных производственных процессах.

Конверторное, мартеновское и электросталеплавильное производство, выплавка синтетических шлаков, приготовление рафинирующих смесей, производство особых видов ферросплавов (в т.ч. алюминотермическим способом) и низкоуглеродистого феррохрома, производство высококачественных и рядовых ферросплавов – везде нужна высококачественная и чистая известь.

При выплавке чугуна известняк способствует переводу в жидкий подвижный шлак пустой породы и золы топлива, а также различных вредных для чугуна примесей (главным образом серы).

При выплавке стали мартеновским и томасовским способами известняки содействуют удалению в шлак фосфора и серы. Известняк, применяемый в качестве флюсов в черной металлургии, должен обладать соответствующим химическим составом, а также необходимой механической прочностью и кусковатостью. Он должен содержать максимальное количество углекислого кальция и возможно меньше балластных и вредных примесей.

В конвертерном процессе известь служит для наведения высокоосновного шлака, благодаря которому осуществляется рафинирование жидкой стали (удаление серы, фосфора, неметаллических включений, кислорода и др.). В этой связи к извести предъявляются жесткие требования: высокая степень обжига (СаО + МgО > 92%; ПМПП < 5%), высокая реакционная способность (время гашения менее 3 мин), оптимальная крупность (5…40 мм), минимальное содержание серы (не более 0,06%). Удельный расход извести в конвертерах - 70…80 кг/т стали, а при переделе фосфористых чугунов – до 125 кг/т. Во многих конвертерных цехах используют доломитовую известь с содержанием 35…40% МgО с целью повышения стойкости футеровки. Шлак при этом насыщается МgО и вступает в химическое равновесие с магнезитовой футеровкой. При расходе доломитовой извести 30…35 кг/т стали, стойкость футеровки повышается от 500…800 плавок до 2000…3000 плавок. Мелкофракционная известь (3…20 мм) используется в сталеплавильном производстве для рафинирования стали в ковше.

В электросталеплавильном производстве известь выполняет те же функции, что и в конвертерном. Расход ее - 50…60 кг/т стали. Недостаточный обжиг извести приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

Мартеновское производство является менее требовательным к качеству извести и удельный расход ее ниже (10…20 кг/т).

В ферросплавном производстве известь используется как флюс (производство феррохрома – до 1500 кг/т, ферромарганца – 250 кг/т, феррованадия и др.) и как шихта (силикокальций). Всего в этой подотрасли стран СНГ используется около 700 тыс. т извести ежегодно.

В агломерационном производстве известь выполняет несколько функций:

а) добавка в аглошихту в раздробленном состоянии (менее 3 мм) с целью увеличения производительности агломашин (за счет повышения газопроницаемости слоя и его высоты);

б) обеспечение заданной основности агломерата

в) сушка влажных железосодержащих концентратов и отходов металлургического производства (шлака, окалины) с целью подготовки их к использованию в аглошихте.

Удельный расход извести на аглофабриках колеблется в широких пределах: от 12 до 89 кг/т. На многих предприятиях ощущается острый дефицит агломерационной извести.

Конечной стадией отделки поверхности некоторых видов металлопродукции перед оцинкованием является травление. Остатки кислоты, используемой в травлении, смывают кипящим известковым молоком. Расход гидратной извести составляет до 3 кг/т проката.

Особо следует отметить использование извести в получении золота и серебра из хвостов, образовавшихся после первичной добычи путем промывки золотоносных руд, а также из бедных руд. Технология основана на растворимости их в кислородосодержащем растворе цианистого калия. В зависимости от вида и количества примесей в раствор необходимо периодически вводить свежеобожженную известь для поддержания раствора в рабочем состоянии. Концентрация СаО в растворе составляет около 0,02%.

В Южной Африке ежегодно используют около 300 тыс. т извести для извлечения урана из хвостов золотодобывающей промышленности. Гидратная известь используется также для извлечения кобальта, цинка и меди из растворов.

В цветной металлургии известняк используется в качестве флюса и подсобного технологического сырья, а также в процессах цианирования и флотации руд. Единых требований к известнякам, используемым в цветной металлургии, не существует.

В производстве алюминия известняк служит одним из компонентов шихты при получении глинозема путем спекания. Согласно действующим техническим условиям для этой цели может быть использован известняк, содержащий не менее 52% CaO, не более 1,5% MgO, 3,0% SiО2 и 1,5% Аl2O3+Fе2O3. В известняках, применяемых в качестве флюсов при производстве олова, свинца и никеля, содержание CaO должно быть не ниже 50%, a MgO не более 2,5%. В известняках для производства меди содержание CaO может снижаться до 48%, а в известняках для плавки сурьмяных руд — до 45 %.

Кроме классического использования различных типов извести в технологии производства собственного продукта, ведущие металлургические компании мира используют гашеную известь собственного производства для многочисленных экологических целей и задач:

  • высокоэффективная сероочистка

  • высокоэффективная и качественная исходящих кислотных газов

  • очистка окислов продуктов и кислотных почв

  • высококачественная водоочистка

  • безопасная утилизация отходов

  • укрепление почв и дорог

Металлургические компании постоянно увеличивают объемы потребления извести и повышаются требования к ней. Эта тенденция побуждает металлургов включать известковые производства в структуру своих предприятий. Однако нередко выясняется, используемое оборудование требует постоянного восстановительного ремонта, применяемые технологии оказываются устаревшими, энергетические и топливные затраты неоправданно велики, а качество получаемого продукта оставляет желать лучшего. В результате вместо решения проблемы руководство предприятия получает еще одну головную боль.
Очевидный выход из этой ситуации – прежде всего, изучить мировую практику с точки зрения НДТ, которая свидетельствует, что компании, работающие в этой сфере, направляют значительные инвестиции на разработку новейших технологий производства извести и конструкций печей, занимаются созданием полностью автоматизированных систем управления и контроля процессами. Благодаря этому значительно повышается качество конечных продуктов, снижаются затраты на их производство и уменьшается воздействие процесса на окружающую среду.
Признанный мировой лидер в данной области – компания CIMPROGETTI, благодаря своим компетенциям, непрерывным инновациям, приверженности внедрению лучших практик и освоению всех доступных знаний, достигла уровня НДТ и обеспечивает их постоянное развитие.
Критериями для определения Наилучшей Доступной Технологии являются:
1) наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду;
2) экономическая эффективность ее внедрения и эксплуатации;
3) применение ресурсосберегающих и энергосберегающих методов;
4) период внедрения технологии;
5) промышленное внедрение технологии на двух и более объектах.
Рассмотрим оборудование, разработанное и производимое компанией CIMPROGETTI, на соответствие этим критериям.
1. Анализ показывает, что оборудование CIMPROGETTI имеет наименьший уровень негативного воздействия на окружающую среду и соответствует всем существующим экологическим нормам. При его проектировании и запуске в эксплуатацию компания всегда подходит к выполнению природоохранных требований и норм более строго, чем это предписано. 
2. Экономическая эффективность от внедрения оборудования CIMPROGETTI достигается благодаря значительному снижению потребления энергоресурсов, высокому качеству получаемой извести, совершенству технологии и гарантии на оборудование. Автоматизированная система контроля и управления всеми процессами и параметрами исключает аварийность, предупреждая возникновение критических ситуаций, и как следствие, минимизирует затраты на техобслуживание и ремонты.
3. Широкий диапазон используемых типов сырья и фракций материалов (известняка, доломита) дает возможность оптимальной настройки производительности. Важно отметить также низкий расход энергоресурсов и универсальность используемого топлива.
4. Период внедрения технологии с момента принятия решения о ее закупке до запуска нового производства – минимальный. Большинство видов материалов и оборудования заказчик может приобрести на локальном рынке при условии соблюдения требований детального инжиниринга от CIMPROGETTI.
5. Практика промышленного внедрения технологии производства извести от CIMPROGETTI охватывает более 400 объектов по всему миру.
Современное оборудование, выпускаемое компанией CIMPROGETTI, представлено довольно широким ассортиментом продукции.
Семейство двухшахтных регенеративных печей обжига извести TSR состоит из двух основных групп:
– группа печей с классическим «прямым переходным каналом», характеризующаяся наличием одного канала между шахтами, представлена печами серии Flex Reversy® с полигональным поперечным сечением, которая представляет собой дальнейшее развитие классической серии Twin-D®. В этой серии применено немало уникальных конструктивных решений, которые обеспечили ей превосходные эксплуатационные характеристики. Эта модель зарекомендовала себя оптимальной при уровне производительность от 100 до 600 т извести в сутки;
– группа с «радиальным переходным каналом» (радиальные каналами вокруг шахт, которые затем соединяются в центральной части) представлена печами серии Vanguard® с конструкцией круглого поперечного сечения, которая является последним достижением в своей области и лучшей моделью среди печей TSR с производительностью до 800 т извести в сутки.
Процессы регенеративного обжига для существующих установок проходят постоянное совершенствование и доработку с применением современных компьютерных и математических симуляций, а также трехмерного (3D) моделирования. Подбираются наиболее совершенные и практичные формы, размеры, типы и форма огнеупоров. Получены специальные патенты на разработанные в компании системы загрузки сырья, систему энергоэффективного сжигания топлива, решения по сокращению выбросов и систему выгрузки готовой продукции, обеспечивающие максимальную энергоэффективности и отсутствие потерь в процессе непрерывной работы.
Спроектирована и реализовала на каждом из объектов, а также регулярно развивается и обновляется собственная система управления CIM-LPCS®, которая контролирует все параметры и данные, предотвращает возможные проблемы, следит за корректностью работы и параметрами производства.
Трехступенчатые гидратационные установки семейства CIM-Hydrax® , воплотившие в себе самые последние достижения в технологии гидратации извести, были разработаны в компании CIMPROGETTI для решения специальных производственных задач по получению высококачественной гашеной извести (пушонки) с контролируемой влажностью и тониной продукта. Предусмотрена возможность, позволяющая строго контролировать производственный процесс и обеспечить необходимые условия его протекания. Каждая ступень имеет горизонтальные вращающиеся валы со специально разработанными высокоэффективными лопатками для непрерывного перемешивания реакционной извести с водой. В различных ступенях гидраторов применяются различные конструкции лопаток, обеспечивающие оптимальное согласование конкретных эксплуатационных характеристик ступеней.
В основу конструктивных решений гидраторов положены следующие принципы:
– компактная установка, способная преобразовывать заданное сырье в высококачественную готовую продукцию в непрерывном режиме работы;
– прочная, простая в эксплуатации конструкция, требующая минимального обслуживания;
– высокая гибкость с точки зрения регулировки диапазона нагрузок;
– широкий диапазон допустимого качества сырья;
– широкий ассортимент реализуемой готовой продукции;
– возможность автоматического управления, не требующего присутствия человека;
– эксклюзивный дизайн.
Работа всех установок, производимых компанией CIMPROGETTI, поддерживается при помощи системы управления процессами и параметрами. Специальное программное обеспечение позволяет обеспечить безостановочную работу производственной линии и предотвратить потенциальные проблемы, связанные с регулированием, контролем и отслеживанием данных, сохраняя при этом удобные для пользователя характеристики.
Для гарантированного обеспечения строгих природоохранных требований по выбросам специалистами CIMPROGETTI был разработан и обязательно используется на всех установках рукавный фильтр, основанный на проверенных временем решениях импульсно-струйной очистки с добавлением собственных ноу-хау. Устройство представляет собой самую передовую систему контроля загрязнения окружающей среды и обеспечивает соблюдение самых строгих стандартов качества воздуха.
Таким образом, по совокупности инноваций, регулярного усовершенствования, сравнений государственных требований к НДТ и реальными (лучшими) характеристиками на производстве, оборудование, производимое компанией CIMPROGETTI, может быть по праву рекомендовано как наилучшая доступная технология в производстве извести.