Безотходное производство и экологичные технологии, внедрение которых обеспечивают защиту окружающей среды, — две наиболее важные тенденции в современной металлургии. Вообще, это глобальный тренд — как из мусора сделать полезное сырьё, поэтому по всему миру разрабатывают способы оптимизации технологических процессов и утилизации промышленных отходов. Занимаются этим и в Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ). Тут, в частности, предложили способ переработки побочных продуктов металлургии в полезное сырьё.
Как известно, сталь — один из самых перерабатываемых материалов на планете. Переплавка является частью экономики замкнутого цикла. Причём жизненный цикл чёрных металлов бесконечен: они не теряют ценных свойств и являются возобновляемым природным ресурсом. Но всё это применительно к конечному изделию, а вот что касается выплавки, то здесь ещё много вопросов, связанных с утилизацией. Ведь производство и обработка стали неразрывно связаны с формированием побочных продуктов производства.
Главные задачи при производстве качественной стали — вывести из состава как можно больше ненужных веществ, а также уменьшить концентрацию углерода до необходимых значений
Цинкосодержащая пыль в больших количествах формируется в системе газоочисток при выплавке стали в электродуговых печах (ДСП). Большая её часть состоит из оксидов металлов: железа, цинка, свинца и кадмия. Продукты газоочистки электросталеплавильного производства в виде цинксодержащей пыли в России на сегодняшний день практически не перерабатываются. Большинство металлургических производств данную пыль утилизируют, образовывая отходы. Исходя из общего количества электростали, производимой в России ежегодно, в отвалах теряется примерно от 70 до 150 тысяч тонн цинка в год.
Другой побочный продукт формируется на поверхности металла в виде чешуйчатых частиц разной толщины в прокатном производстве. Окалина неизбежно образуется, когда нагретая почти до 1000 °С заготовка идёт по прокатному стану, контактируя с атмосферным воздухом и кислородом из охлаждающей жидкости. Каждый проход заготовки по вальцам сопровождается отшелушиванием слоя окалины и формированием нового. Всё это необходимо утилизировать. Челябинские учёные нашли новый способ переработки, выгодный для всех — и для бизнеса, и для экологов.
Как сообщает ТАСС со ссылкой на автора исследования, заведующего лабораторией проблем физико-химии и газодинамики ЮУрГУ Юрия Капелюшина, оказалось, что пыль и окалина могут использоваться вновь и стать сырьём для производства стали и чугуна. Обычно они складируются в различных отстойниках и отвалах, а решение учёных позволит превращать отходы в металлизованные брикеты. Из них позже можно будет производить чугун или сталь.
Заведующий лабораторией проблем физико-химии и газодинамики ЮУрГУ Юрий Капелюшин
«В России эти отходы измеряются миллионами тонн и в основном складируются в шламонакопителях, отстойниках и отвалах. Для борьбы с этой проблемой мы прорабатываем комплекс научных решений, направленный на вовлечение этих отходов в переработку. Наш проект позволит получать из них металлизованные брикеты для последующего производства чугуна или стали. Найденное решение способно помочь металлургическим комбинатам страны, которые занимаются выплавкой чугуна или стали, а также прокатным цехам», — рассказал автор исследования, заведующий лабораторией проблем физико-химии и газодинамики ЮУрГУ Юрий Капелюшин.
Уральский учёный пришёл к выводу, что вопрос переработки цинкосодержащей пыли и замасленной окалины отходов решается с помощью предварительной специальной подготовки ипрессования кусков материала. Однако каждый из побочных продуктов нужно рассматривать отдельно. Утилизация, к примеру, пыли электродуговых печей помимо брикетирования предполагает удаление хлора. Это позволит снизить риск формирования токсичных веществ (в виде диоксинов и фуранов) при дальнейшем вельцевании, сообщили в пресс-службе вуза. Замасленную окалину необходимо спрессовать таким образом, чтобы входящее в её состав масло не снижало механические характеристики брикетов.
Юрий Капелюшин подчёркивает, что брикеты из обработанной пыли могут быть успешно использованы для производства чугуна или стали. Переработка замасленной окалины в виде брикетов в доменных печах также представляется экономически выгодным решением. Окалина является богатым источником оксида железа, что позволяет частично заменить руду в процессе выплавки. Более того, содержащееся в окалине масло может служить дополнительным топливом, снижая расход кокса.
«Исследование находится на начальном этапе. Выявлены основные причины накопления техногенных отходов на предприятиях страны. Они связаны с наличием хлора в пыли дуговых сталеплавильных печей и содержании масла в замасленной окалине, — уточняет Юрий Капелюшин. — Проработан потенциальный комплекс научных решений. Он позволит получить ценные сведения для вовлечения отходов в переработку».
Отметим, что сейчас на производствах чёрной металлургии нет единого способа утилизации, каждый применяют свои технологии. Существует множество подходов различной степени эффективности. Например, по утверждению НЛМК, на предприятии перерабатывают более 99% отходов.
Егор Петров
