авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Кандидат химических наук инновационные технологии систем производственного водоснабжения заводов черной металлургии

-- [ Страница 4 ] --

Утилизация железосодержащих высокодисперсных обезвоженных осадков путем переплава в металлургических агрегатах требует предварительного окускования с получением окатышей или брикетов. При разработке технологии окускования ОМО базовым принят метод холодного окомкования. Выбор метода связан с относительной простотой, экологичностью, энергетической эффективностью, а также получением высококачественной продукции – безобжиговых окатышей. Он предусматривает ввод в дисперсные отходы вяжущих добавок (шлакопортландцементы, известь, металлургические шлаки и др.), механическую активацию, окомкование, последующее гидратационное упрочнение в среде со 100%-ной или близкой к ней влажностью при температурах, верхний предел которых не превышает 1000С (пропарка), и послегидратационное доупрочнение - сушка в естественных условиях в течение нескольких суток при температуре 15 250С или при 200 3000С в течение от нескольких минут до нескольких часов. При творческом участии автора данной работы и разработчиков метода окомкования он модифицирован в комплексную технологию утилизации ОМО (рис.17) путем органического включения стадии обезвоживания, разработки непрерывного шахтного агрегата для пропарки окатышей и других новых технических решений.

 Технологическая схема-20 Рис.17. Технологическая схема подготовки ОМО к утилизации

ОМО I из сгустите­ля 1 и раствор реагента (коагулянта, флокулянта) II подают в смеситель 2. Скоагулированный осадок фильтруют на фильтре Лн через предваритель­ный намывной слой ФВВ, подаваемого через лоток на фильтр 3 в виде суспензии ХII. Смесь обезвоженного осадка и ФВВ III, а также измельченный известняк ХIII подают в печь 4. Обожженный материал V из печи направляют в бункер 5, откуда его, молотый ваграночный шлак VI и негашеную известь VII дозируют в смеситель 6, увлажняя смесь водой VIII. Смесь IX поступает в стержневую мельницу 7 для механи­ческой активации, а из нее - на чашевый гранулятор 8, где полу­чают окатыши-сырцы X. Их упрочнение производят тепловлажностной обработкой в пропарочном агрегате 9 при температуре 7090°С в те­чение 812 ч. Готовые окатыши XI подают в бункер 10, откуда отгружают в железнодорожные вагоны. Часть обожженного материала V подают в бак-мешалку 11. В нее также дозируют порошкообразную сорбционную добавку ХIV и воду VIII. По­лученную суспензию фильтровального вспомогательного вещества ХII насосом 12 перекачивают на ленточный фильтр 3, где при ее филь­тровании образуется намывной слой. Фильтрат XIII, получаемый при фильтровании суспензии ФВВ и ОМО, поступа­ет в вакуумную систему установки. При использовании в описанной схеме ФВВ - измельченного до удельной поверхности 450 м2/кг ваграночного шлака, он используется дважды: как сорбционная добавка при очистке фильтрата от масел и как вяжущее (вместе с известью) для упрочнения окатышей. Дымовые газы из печи 4 поступают в котел-утилизатор тепла 13, после чего проходят газоочистку 14. Химический состав окатышей:

Feобщ; FeO; Fe2O3; CaO; MgO; SiO2; Al2O3; S; C; ППП
53,3; 16,4; 8,8; 1,4; 8,7; 3,6; 0,29; 1,05; 0,96; 2,54

Прочность пропаренных окатышей (диаметр 12 14 мм) превышает 700 Н, а после 7 суток последующего хранения – более 1000 Н, что позволяет утилизировать их в составе шихты доменных печей или электросталеплавильных агрегатов.

В Главе 7 приведена технико-экономическая и экологическая оценка некоторых из выполненных автором разработок.

1.1. В предложениях по созданию бессточной СПВ Челябинского трубопрокатного завода Научно-проектная фирма «ЭКО-ПРОЕКТ» с применением технологической модели определила производительность общезаводской установки для обратноосмотического обессоливания сточных вод, равную 30 м3/ч, за счет реально осуществимого и приемлемого по затратам изменения схемы технологических сетей предприятия. При этом солевой состав воды во всех подсистемах СПВ будет соответствовать техническим и экологическим требованиям.

В альтернативном предложении другой фирмы намечено поставить заводу оборудование для установки обессоливания производительностью 300 м3/ч, исходя из сохранения существующей схемы потоков. В случае принятия данного варианта, не обоснованного расчетом солевого состава воды, возрастут капитальные (порядка 100 млн.руб.) и эксплуатационные (порядка 10 млн.руб.) затраты.

1.2. Технологическая модель СПВ использована предприятием «Экохим» при разработке Программы поэтапного создания бессточной СПВ НЛМК. Определяющим критерием являлось допустимое содержание солей в воде всех подсистем. Структура СПВ, разработанная в 6 вариантах, содержала до 40 расчетных узлов. Разница в стоимости реализации по разным вариантам имеет порядок многих сотен миллионов рублей при отклонении от среднего по затратам около 30%. Использование модели позволило установить наиболее экономичный вариант модернизации структуры СПВ НЛМК. Схема-граф по выбранному варианту V приведена на рис. 18. Завершается последний этап реконструкции СПВ. Фактические солевые балансы с достаточной для практики точностью на всех этапах реализации соответствуют расчетным.

Рис. 18. Расчетная схема-граф СПВ НЛМК (V вариант)

2.1.В таблице 1 сопоставлены новые, повышенные требования к качеству оборотной воды для основных металлургических агрегатов и результаты ее очистки на аппаратах ОФ.

Табл.1.Требования к качеству оборотной воды и результаты очистки на ОФ

Наименование водопотребляющего агрегата По нормативному документу Минчермета СССР По техническим требованиям VAI-Siеmens, Danieli, SMS Demag, УЗТМ и др. По 1-ступенчатой технологии очистки на ОФ
При обработке флокулянтами Без реагентной обработки Примеры объектов
ВВ НП ВВ НП ВВ НП ВВ НП
ГДП 300 100; 150 < 70 - < 140 - ГДП №4 и №5 Енакиевского МЗ, Украина
МНЛЗ 30-40 10-20 20 1; 1,5; 5 < 10 < 1 < 20 < 5 МНЛЗ№3 и № 4 Челябинского МК
АГПМ 50-150 35-60 10; 20; 30; 50 1,5; 5; 8; 10 < 10 < 1 < 50 < 2 Стан 150/250 НСММЗ
УГСО 20-50 50-60 10; 30 5; 8 < 10 < 1 < 30 < 8 Магнитогорский МК
АТОП 50-60 10 10; 20 1; 2 - - < 10 < 1 Термоотдел ТЭСЦ-4 Выксунского МЗ
АГПТ 50-150 35-60 50 8 < 12 < 1 - - Стан горячей прокатки труб ТПЦ-1 СеверскогоТЗ*
АГПТ (при наличии фосфатной смазки) 50-150 35-60 60 15 < 20 < 3 - - Непрерывный стан горячей прокатки труб Первоуральского Новотрубного завода*
Колесопрокатный стан (при наличии графитной смазки) 50 35 - - < 6 < 1 - - Колесопрокатный цех НТМК*
Вакууматоры сталеплавильных цехов - - 30 - < 20 - - - Вакууматор ККЦ-1 НТМК*

Обозначения в таблице: ВВ и НП содержание взвешенных веществ и нефтепродуктов, мг/дм3; * опытно-промышленные установки ОФ.

Из таблицы 1 следует, что получаемое качество очищенной воды (при расчетных удельных гидравлических нагрузках) соответствует современным и перспективным техническим требованиям. Это позволяет применить отстойники-флокуляторы на внецеховых очистных сооружениях всех металлургических агрегатов в качестве единственной ступени очистки (примеры рис.19, 23).

Рис.19. Березовский ЭМЗ. «Грязный» оборотный цикл АГПМ и МНЛЗ с ОФ диаметром 10 м

2.2. С целью подтверждения новизны и эффективности ОФ в сравнении с аналогами предложен безразмерный критерий эффективности Кe, отражающий в комплексе качественный параметр остаточное содержание удаляемого из воды компонента, С, мг/дм3, и количественный параметр удельную гидравлическую нагрузку по объему qv = Q / V м3/(м3·ч), или ч-1. Методической основой разработки Кe является способ построения обобщенного параметра оптимизации (отклика) при поиске оптимальных условий, когда множество частных откликов имеет свой физический смысл и размерность (Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука. - 1976, 280 с). Критерий предлагается применять при сравнении группы аппаратов с номерами i, работающих в технологии очистки воды одного вида с близкими свойствами (рис.20 и 21).

Кe i = Кс i Кq i ; Кс i = с Сmin / Ci ; Кq i = q q v i /q v max, (11, 12, 13)

где c и q - весовые коэффициенты; Cmin - минимальное содержание компонента в очищенной воде внутри группы аппаратов; Сi - то же для аппарата с номером i; q v max - максимальная удельная нагрузка; qv,i - же для аппарата с номером i. Учитывая высокую значимость параметров С и q принимаем, что 1, 2 = 1. Тогда Кс i, Кq i, Ке i 1.

Рис. 20. Критерий эффективности при очистке оборотной воды ГДП Рис. 21. Критерий эффективности при очистке оборотной воды АГПМ
Реагентная обработка: 1 – Енакиевский МЗ, ОФ диаметром ()10м, qv = 3,06 ч-1, катионный флокулянт, доза (D) = 0,5 мг/дм3; 2 – то же, qv = 2,02; 3 – радиальный отстойник с камерой флокуляции (ОКФ), 30, данные по нормативному документу (HД), Fe2(SO4)3 + ПАА, D = 30 + 1; 4 – гидроциклон-флокулятор, 12, по НД, Fe2(SO4)3 + ПАА, D = 30 + 1. Безреагентный режим: 5 – Енакиевский МЗ, ОФ, 10, qv = 3,06; 6 – то же, qv = 2,02; 7 – ОКФ, 30, по HД; 8 – Запорожсталь, ГФ, 12; 9 – радиальный отстойник (лит. данные) Реагентная обработка: 1 – НСММЗ, ОФ, = 10, Praestol 650, D = 0,2; 2 – двухступенчатая технология, ф. PSE (Германия), катионный флокулянт (КФ); 3 - двухступенчатая технология, ф. Simem (Италия), КФ; 4 – ОКФ, 30, данные по HД, Al2(SO4)3 + ПАА, D = 7,5 +1,5. Безреагентный режим: 5 – НСММЗ, ОФ, 10; 6 – ОКФ, по HД; 7 – Никопольский Южнотрубный завод, радиальный отстойник; 8 – гидроциклон безнапорный с диафрагмой, по НД; 9 – НЛМК, горизонтальный отстойник стана «2000»

Из рисунков следует, что технологические параметры аппаратов ОФ являются наиболее высокими в сравнении с отечественными и зарубежными аналогами.

3.1.Технико-экономические показатели процессов механического обезвоживания ОМО, образующихся в оборотных циклах МНЛЗ и АГПМ, на разработанном вакуум-фильтре и на фильтр-прессах приведены в таблице 2.

Табл.2. Характеристика процессов и оборудования для обезвоживания ОМО

Параметры и оборудование Вакуум-фильтрование на фильтре Лн Фильтр-прессование, ф. «Курита», Япония Фильтр –прессование, ф. «Дегремон», Франция
Тип фильтра ленточный фильтр-пресс фильтр-пресс
Характер процесса непрерывный цикличный цикличный
Удельная производительность по безводному веществу, кг/(м2ч) 3090 9,214,5 1520
Влажность продукта, % 1725 17,530,4 15
Разность давлений, МПа:
  • фильтрования
0,030,05 0,8 1,5
  • просушки воздухом
0,030,05 - -
  • отжима диафрагмой
отсутствует до 1,5 -
Длительность операций, мин:
  • фильтрования
16 3560 -
  • просушки
12 - -
  • отжима
отсутствует до 20 -
  • намыва слоя фильтровального вещества и разгрузки осадка
0,51,5 3135 -
Вид фильтровального вещества для получения предварительного намывного слоя отходы металлургии и дешевые материалы специальные вещества-сорбенты специальные вещества-сорбенты.

Разработанный процесс имеет существенные преимущества в сравнении с аналогами. Начато строительство установок на ПНТЗ и СТЗ.

3.2. Процесс гравитационного обезвоживания осадков оборотных вод металлургических агрегатов на ОКУД (рис.22) также имеет принципиально лучшие технико-экономические показатели в сравнении с технологиями, основанными на использовании центрифуг и фильтр-прессов. При этом уменьшаются капитальные затраты ориентировочно в 1,52 раза, в т.ч. по оборудованию – на два порядка величин, практически отсутствуют затраты на эксплуатацию и ремонты оборудования. Исключается потребление энергии, кроме необходимой для погрузки обезвоженного осадка в транспорт.

Рис.22. НСММЗ. Участок обезвоживания ОМО: 1 аппараты ОКУД; 2 обезвоженный осадок в вагонах


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.