СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2002 года по МПК C22B1/20 F27B21/06 

Изобретение относится к способу эксплуатации агломерационной установки для уменьшения выброса диоксинов.

Агломерационная установка является промышленной металлургической установкой и служит для того, чтобы окусковывать мелкозернистые или высокодисперсные пылевидные металлические, металлооксидные или металлсульфидные смеси твердых веществ, для того, чтобы они могли применяться для металлургической переработки. Только окускованные смеси твердых веществ могут использоваться в доменной печи.

В агломерационной установке подлежащий спеканию материал или спекаемый материал упрочняется за счет спекания, то есть за счет нагревания вблизи точки плавления при поверхностном размягчении и частичном образовании расплава и шлака. Для этого спекаемый материал, которым в пирометаллургической переработке руды может быть, например, рудная мелочь, пиритный огарок, колошниковая пыль или также высокодисперсная пыль из металлообрабатывающей промышленности, возможно с возвратом, шлакообразующими добавками или смесью твердых топлив, наносят на так называемую агломерационную ленту. Агломерационная лента выполнена, как правило, в виде бесконечной цепи отдельных палет агломашины, причем цепь перемещается через соответствующие направляющие ролики в рабочем направлении агломерационной установки.

В месте загрузки движущиеся палеты агломашины заполняют спекаемым материалом. При этом дно палеты агломашины, выполненное в виде колосниковой решетки, для защиты от просыпания спекаемого материала сначала покрывают уже обожженным возвратом агломерационной установки и затем заполняют возможно смешанным с топливом спекаемым материалом. Заполненные палеты агломашины затем передвигаются вдоль зажигательного горна, причем спекаемый материал или содержащееся в нем топливо воспламеняют на поверхности посредством запального факела. Процесс горения и спекания в отдельных палетах агломашины тогда распространяется автоматически за счет внутреннего горения посредством направляемого через всасывающий вентилятор или воздуходувку воздуха для горения внутрь палеты агломашины, в то время как палеты агломашины транспортируют к месту разгрузки.

Большая часть перерабатываемого в агломерационной установке спекаемого материала представляет собой мелкозернистый или в виде высокодисперсной пыли продукт истирания из процессов спиливания, шлифования или сверления металлообрабатывающей промышленности. Этот продукт истирания, однако, часто невыгодным образом смешан с маслянистыми вспомогательными средствами для сверления, смазочными или охлаждающими средствами, которые содержат в незначительной степени галогенированные углеводороды и ароматические углеводороды. При термических процессах во время процесса спекания в агломерационной установке поэтому возникают также диоксины, которые через отходящий газ могут попадать в окружающую среду. При этом понятие "диоксины" применяется в последующем как сборное понятие для группы циклических галогенированных ароматических простых полиэфиров. К ним относятся, в частности, циклические простые эфиры (фураны), а также циклические простые диэфиры (собственно диоксины). В качестве особенно токсичных представителей обеих групп здесь следует назвать полихлорированные дибензодиоксины (PCDD) и полихлорированные дибензофураны (РСDF).

Из GВ 2155457 А известен способ эксплуатации агломерационной установки, причем для уменьшения содержания углеводородов к спекаемому материалу перед спеканием добавляют катализатор окисления. В качестве компонентов катализатора названы неорганические или органические соединения переходных металлов, как Ni, Сu, Fе, V или Сr.

В европейской патентной заявке ЕР 0645172 А1 предложен диоксинный катализатор на основе благородного металла для обработки отходящих газов.

По сравнению с другими промышленными установками по производству металла и металлообработке агломерационные установки представляют собой один из самых больших источников для выброса диоксинов. Так в отходящем газе агломерационной установки были найдены значения диоксина до 60 нг ТЭ/м³ (ТЭ - токсический эквивалент). Для удержания количества диоксинов, отдаваемого агломерационной установкой в окружающую среду, ниже предписанного законом граничного значения (в настоящее время 0,1 нг ТЭ/м³), из публикации В. Вайсс "Уменьшение выбросов PCDD/PCDF в железорудной агломерационной установке", доклады Союза немецких инженеров Nr. 1298 (1996), стр. 249 и т.д. является известным добавлять к отходящему газу агломерационной установки для поглощения диоксина в качестве добавки смесь из гидроксида кальция Са(ОН)₂ и угля (в виде горнового кокса или активированного угля) и снова извлекать частично насыщенную диоксинами добавку из отходящего газа посредством тканевого фильтра и снова подводить ее к отходящему газу. Далее из публикации Г. Майер-Щвиннинг и др. "Малоотходные технологии для очистки отходящего газа для РСDD/F", доклады Союза немецких инженеров Nr. 1298 (1996), стр. 191 и т. д. является известным использование цеолитов в качестве поглотителей диоксина в отходящем газе агломерационной установки.

Насыщенные диоксином поглотители должны, однако, невыгодным образом захороняться на отвальных площадках, что вызывает значительные расходы и скрывает в себе опасность для окружающей среды.

Задачей изобретения поэтому является уменьшение выделения диоксинов при эксплуатации агломерационной установки, без появления дополнительной опасности для окружающей среды.

Задача согласно изобретению решается за счет того, что при эксплуатации названной вначале агломерационной установки для уменьшения содержания диоксина в отходящем газе к спекаемому материалу перед спеканием добавляют для разложения диоксинов каталитически активный материал в мелкозернистой форме или в виде пыли и спекают вместе со спекаемым материалом.

Изобретение при этом исходит из соображения, что добавленный к спекаемому материалу посторонний материал, как загрязнения, подмешанные атакующие добавки (силикаты) или вспомогательные добавки для горения (например, кокс) во время процесса спекания в агломерационной установке связываются в возникающий агломерат спекаемого материала. Связанный посторонний материал тогда попадает вместе со спекаемым материалом для переплава в доменный процесс и не оказывает там никакого отрицательного влияния на шлакообразование. Наоборот, посторонний материал даже нерастворимо связывается в возникающие в доменных печах шлаки.

Хотя, как правило, вследствие низких температур отходящего газа, меньше 200^oС, каталитическое уменьшение содержания диоксинов в отходящем газе агломерационной установки не может быть произведено, можно достигнуть каталитического устранения диоксинов за счет добавки каталитически активного материала к спекаемому материалу. Во-первых, введенный таким образом материал не оказывает никакого отрицательного влияния на процесс спекания и на последующий процесс переплава спеченного материала. Во-вторых, за счет введенного каталитически активного материала уже в месте возникновения диоксинов, то есть во время процесса горения в спекаемом материале может быть достигнуто, что содержание возникших диоксинов эффективно снижается и что одновременно предотвращается новое образование диоксинов.

Так как в агломерационной установке воздух для сжигания засасывается или продувается через спекаемый материал, возникающие при горении газообразные продукты сгорания или отходящий газ должен неизбежно протекать вдоль подмешанных к спекаемому материалу каталитически активных частиц. Таким образом, за счет добавленного к спекаемому материалу каталитически активного материала мелкозернистого или в виде высокодисперсной пыли можно достигать эффективного уменьшения содержания диоксинов в протекающем отходящем газе. В качестве каталитически активного материала для разложения диоксинов можно добавлять к спекаемому материалу в виде высокодисперсной пыли натрий, калий, магний, кальций, барий, цинк, никель, свинец, титан, медь, железо, алюминий, платину, ванадий, вольфрам, молибден, рений или хром в отдельности или в комбинации. Точно также пригодными для каталитического разложения диоксинов являются также оксиды, соли или силикаты названных элементов по отдельности или в их смеси при господствующих в спекаемом материале во время процесса спекания условиях и температурах между 150 и 1200^oС.

В качестве особенно эффективно действующего каталитически активного материала для разложения диоксинов можно добавлять также материал состава диоксид титана, триоксид вольфрама и/или пентоксид ванадия. Подобный материал является известным в качестве высокоэффективного диоксинного катализатора для очистки отходящих газов установок для сжигания. Дополнительно подобный материал может содержать также добавки оксида молибдена.

Так как подмешанный каталитически активный материал во время процесса спекания включается в агломерат спекаемого материала и в последующем процессе переплава в доменной печи нерастворимо связывается в возникающие шлаки, для удаления диоксина к спекаемому материалу можно добавлять также летучую золу из установок для сжигания бытовых и промышленных отходов. Эта летучая зола содержится в больших количествах в отходящем газе подобных установок для сжигания и извлекается из отходящего газа с помощью электрофильтров. Подобная летучая зола является пригодной в качестве каталитически активного материала для снижения содержания диоксинов, так как летучая зола содержит в качестве примесей названные каталитически активные элементы или соединения. К тому же таким образом можно безопасно утилизовать летучую золу, которая до сих пор должна была захороняться на отвальных площадках со значительными расходами. Дело в том, что возможно содержащиеся компоненты тяжелых металлов нерастворимо связываются в возникающие в доменном процессе шлаки. Подобные шлаки в форме гранулята являются к тому же пользующимся спросом в строительной промышленности наполнительным материалом.

Выгодным образом также отработанные диоксинные катализаторы можно добавлять в качестве каталитически активного материала в тонко размолотом виде к спекаемому материалу. В качестве отработанных диоксинных катализаторов при этом можно рассматривать такие диоксинные катализаторы, которые используются для очистки отходящего газа в установках для сжигания или в двигателях внутреннего сгорания и вследствие увеличивающихся отложений или вследствие израсходования каталитически активного материала стали непригодными для применения там. Если подобные тонко размолотые диоксинные катализаторы примешивают к спекаемому материалу, то, во-первых, эффективно используется их еще имеющаяся остаточная активность и, во-вторых, составные части катализатора вероятно вместе с другими прилипшими к катализатору материалами сначала нерастворимо связываются в агломерат спеченного материала и затем в возникающие в последующем доменном процессе шлаки. Частично вероятно вредные, прилипшие к отработанному диоксинному катализатору материалы термически разлагаются за счет высоких температур во время процесса спекания. Устранение отработанных диоксинных катализаторов за счет их применения в качестве каталитически активного материала в спекаемом материале представляет собой поэтому надежный и выгодный путь устранения.

В качестве каталитически активного материала к спекаемому материалу можно, конечно, добавлять тонко размолотый остаток или отход продукта из процесса изготовления диоксинных катализаторов. Таким образом, можно применять даже еще эффективно с использованием его каталитической активности остаточный материал, до сих пор рассматриваемый, как бесполезный.

Чтобы не оказывать отрицательного влияния на процесс ошлаковывания за счет включенного в агломерат спеченного материала каталитически активного постороннего материала, является выгодным, если весовое соотношение между каталитически активным материалом и спекаемым материалом составляет между 1: 30 и 1:1, предпочтительно между 1:20 и 1:5. В пределах указанного весового соотношения не нарушается ни температурный режим в доменной печи, ни особенности текучести или затвердевания возникающего шлака.

В случае очень мелкозернистого или высокодисперсного спекаемого материала является предпочтительным, что каталитически активный материал тщательно перемешивают со спекаемым материалом. За счет этого гарантирован надежный контакт возникающего отходящего газа с введенным каталитически активным материалом. Однако, возможно также, в частности, в случае сравнительно грубого спекаемого материала добавлять каталитически активный материал к спекаемому материалу в палетах агломашины попеременно в виде слоев.

Соответствующая агломерационная установка содержит емкость спекаемого материала, подвод для спекаемого материала от емкости спекаемого материала к месту загрузки, транспортирующее устройство для перемещения спекаемого материала от места загрузки вдоль участка спекания к месту разгрузки, в котором спеченный материал извлекается, и расположенный в месте загрузки зажигательный горн для воспламенения спекаемого материала. Далее предусмотрены расходная емкость для каталитически активного для разложения диоксинов материала в мелкозернистой форме или в форме высокодисперсной пыли и подводящая линия для каталитически активного материала от расходной емкости к месту загрузки, и подводящая линия содержит устройство для дозированного введения каталитически активного материала.

Каталитически активный материал при этом хранят в расходной емкости и при необходимости через подводящую линию подмешивают или подводят в заданном количестве в спекаемый материал в месте загрузки агломерационной установки.

При этом каталитически активный материал можно смешивать со спекаемым материалом до наполнения палет агломашины в случае, если подводящая линия для каталитически активного материала входит в подводящую линию спекаемого материала перед местом загрузки. Смешивание спекаемого материала и каталитически активного материала можно при этом производить за счет завихрения.

При соответствующем выполнении, однако, также хорошо возможно попеременное введение спекаемого материала и каталитически активного материала так, что в отдельных палетах агломашины получается слоистое накопление.

Однако, точно также хорошо можно располагать подводящую линию для каталитически активного материала в отдельном вводном отверстии рядом с местом загрузки для спекаемого материала.

Каталитически активный материал в мелкозернистой форме или в форме высокодисперсной пыли можно дозировать с помощью воздуходувки.

Изобретение поясняется ниже более подробно с помощью примера выполнения согласно чертежу, на котором показана агломерационная установка металлургической техники, которую используют для окускования металлической высокодисперсной пыли или мелких руд металла.

Агломерационная установка охватывает при этом механическую цепную колосниковую решетку или агломерационную ленту 2, которая проходит через два направляющих ролика 4, 5. Бесконечная агломерационная лента 2 транспортирует при этом вдоль участка спекания 7 в направлении стрелки 8 подлежащий спеканию или спекаемый материал 10. Спекаемый материал 10 для этого соответственно заполняют в месте загрузки 12 в передвигающиеся внизу палеты агломашины 14 агломерационной ленты 2, а в конце процесса извлекают в месте разгрузки 16 агломерационной установки. Каждая отдельная палета агломашины 14 имеет при этом дно, выполненное для воздухопроницаемости в виде колосниковой решетки.

За счет запального факела на зажигательном горне 18 возможно смешанный с топливом спекаемый материал 10 воспламеняется на поверхности в проезжающей палете агломашины 14. За счет введенного воздуха процесс горения и спекания тогда автоматически распространяется за счет внутреннего горения вдоль участка спекания 7 внутрь спекаемого материала 10. Спеченный материал в конце участка спекания 7 направляют через дробилку с зубчатыми валками 20, при этом дробят на удобные для использования куски и, наконец, через место разгрузки 16 извлекают из агломерационной установки. Улавливаемую с помощью сита 21 тонкую пыль можно снова возвращать в агломерационную установку через место загрузки 12.

Для подвода воздуха для горения в передвигающиеся вдоль участка спекания 7 палеты агломашины 14 вдоль участка спекания 7 или вдоль агломерационной ленты 2 предусмотрен ряд вытяжных линий 22. Через эти вытяжные линии 22 отходящий газ 24 течет в общую линию отходящего газа 26. Для создания необходимого разряжения в вытяжных линиях 22 на линии отходящего газа 26 расположен всасывающий вентилятор 28. Выход этого всасывающего вентилятора 28 впадает в дымовую трубу 30, причем отходящий газ 24 попадает в окружающую среду.

Хранящийся в емкости спекаемого материала 32 спекаемый материал 10 попадает через подающую линию 34 в выполненное в виде воронки место загрузки 12 и через него в передвигающиеся под ним отдельные палеты агломашины 14. Кроме того, агломерационной установке придана в соответствие расходная емкость 36, в которой хранится мелкозернистый, для разложения диоксинов каталитически активный материал 38. Каталитически активным материалом 38 при этом является тонко размолотый, отработанный диоксинный катализатор на основе диоксида титана и триоксида вольфрама с примесями пентоксида ванадия и триоксида молибдена. Применяемыми диоксинными катализаторами при этом являются отработанные диоксинные катализаторы, которые используются для очистки отходящего газа в канале отходящего газа установки для сжигания, такой как, например, электростанция на ископаемом топливе, тепловая электростанция на промышленных и бытовых отходах или установка для сжигания отходов. Само собой разумеется в качестве каталитически активного материала к спекаемому материалу можно добавлять в тонко размолотой форме также диоксинные катализаторы из совсем других областей применения.

Даже отработанные DеNOх-катализаторы для очистки от азота отходящих газов установки для сжигания вследствие их состава, сходного по сравнению с диоксинными катализаторами, являются пригодными в качестве подобного каталитически активного материала.

Каталитически активный материал 38 направляется через подающую линию 40 к месту загрузки 12 и попадает через него вместе со спекаемым материалом 10 в передвигающиеся под ним палеты агломашины 14.

Дозирование подводимого каталитически активного материала 38 в настоящем случае производят с помощью воздуходувки 42, которая транспортирует мелкозернистый каталитически активный материал 38 через подающую линию 40. Как подающая линия 40, так и подающая линия 34 входят непосредственно рядом друг с другом в место загрузки 12, выполненное в виде воронки. Смешивание каталитически активного материала 38 со спекаемым материалом 10 происходит через место загрузки 12.

Изобретение относится к эксплуатации агломерационной установки. Способ включает добавление к спекаемому материалу каталитически активного материала и спекание вместе с ним. Каталитически активный материал добавляют к спекаемому материалу в мелкозернистой форме или в виде пыли. В качестве каталитически активного материала добавляют Na, K, Mg, Ca, Ba, Zn, Ni, Pb, Ti, Cu, Fe, Al, Pt, V, W, Mo, Rh или Cr, или оксид, или соль, или силикат этих элементов в отдельности или в смеси, диоксид титана, триоксид вольфрама и/или пентоксид ванадия, летучую золу из установок для сжигания бытовых и промышленных отходов, тонко размолотый отработанный диоксинный катализатор, тонко размолотый остаток или отход продукта из процесса изготовления диоксинных катализаторов. Весовое соотношение между каталитически активным материалом и спекаемым материалом составляет между 1:30 и 1:1, предпочтительно между 1:20 и 1:5. Каталитически активный материал тщательно перемешивают со спекаемым материалом или добавляют к спекаемому материалу попеременно в виде слоев. Изобретение позволяет уменьшить содержание диоксинов в отходящем газе. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ эксплуатации агломерационной установки, включающий добавление к спекаемому материалу каталитически активного материала и спекание вместе с ним, отличающийся тем, что каталитически активный материал добавляют к спекаемому материалу в мелкозернистой форме или в виде пыли. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве каталитически активного материала добавляют Nа, К, Mg, Са, Ва, Zn, Ni, Рb, Тi, Сu, Fе, Аl, Рt, V, W, Мо, Rh или Сr, или оксид, или соль, или силикат этих элементов в отдельности или в смеси. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве каталитически активного материала добавляют диоксид титана, триоксид вольфрама и/или пентоксид ванадия. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве каталитически активного материала добавляют летучую золу из установок для сжигания бытовых и промышленных отходов. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве каталитически активного материала добавляют тонко размолотый отработанный диоксинный катализатор. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве каталитически активного материала добавляют тонко размолотый остаток или отход продукта из процесса изготовления диоксинных катализаторов. 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что весовое соотношение между каталитически активным материалом и спекаемым материалом составляет между 1: 30 и 1: 1, предпочтительно, между 1: 20 и 1: 5. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что каталитически активный материал тщательно перемешивают со спекаемым материалом. 9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что каталитически активный материал добавляют к спекаемому материалу попеременно в виде слоев.