СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ Российский патент 2013 года по МПК F23G7/00 C21B5/02 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа, например доменной.

Известен способ сжигания жидких галогенсодержащих отходов, включающий приготовление смеси отходов со щелочным реагентом, подачу смеси в распыленном состоянии в циклонную печь в закрученный поток продуктов сгорания дополнительного топлива и введение на границе факелов потока распыленных капель воды (авт. свид. СССР №1707433, МПК F23G 7/04, опубл. 23.01.1992).

Недостатком способа является необходимость применения специального оборудования для предварительной подготовки отходов и их сжигания, высокие энергетические затраты, а также выделение в атмосферу вредных примесей в виде свободного хлора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является, принятый за прототип, способ сжигания хлорорганических отходов, включающий их подачу в фурменную зону доменной печи на смешение с дутьем в соотношении не более 3 г отходов на 1 м³ дутья, термическое разложение отходов в фурменной зоне в окислительной атмосфере при температуре 1700-1900°C с образованием углекислого газа и хлористого водорода и последующим прохождением продуктов разложения через шихтовые материалы (патент РФ №2119125, МПК F23G 7/04, опубл. 20.09.1998).

Недостатком способа является повышенное содержание токсичных хлорсодержащих веществ в составе доменных газов, выходящих из доменной печи. В фурменной зоне печи при температуре 1700-1900 С происходит полное разложение хлорорганических соединений и окисление углерода до углекислого газа и образование хлористого водорода, при этом последний, поднимаясь с доменными газами и проходя через шихтовый материал, вступает в реакцию с восстановленным железом и щелочными металлами и их оксидами, находящимися в шихте, образуя летучие хлориды металлов, которые выносятся из доменной печи отходящими газами или удаляются со шлаками. Однако в составе шихтовых материалов, необходимых для производства чугуна, содержится недостаточно соединений, которые связывают хлоробразующиеся летучие продукты разложения в нетоксичные безвредные вещества, таким образом, отходящие из доменной печи газы содержат остатки продуктов разложения хлорорганических отходов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание экологически эффективного способа утилизации хлорорганических отходов в печи шахтного типа, например доменной, при реализации которого отходящие газы не содержат токсических продуктов разложения хлорорганических соединений.

Указанный результат достигается тем, что в способе утилизации хлорорганических отходов, включающем их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы, согласно изобретению в исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м². При этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция, такие как известняк, силикат кальция, доломит.

Установлено, что введение в исходную шихту хлорсвязующих добавок в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна позволяет связать хлористый водород и хлор настолько, чтобы их содержание на выходе не превышало предельно допустимых концентраций (ПДК) рабочей зоны. Образовавшиеся при разложении хлорорганических отходов нетоксичные соли переходят в шлаковый расплав. Использование в качестве хлорсвязующих добавок - соединений кальция, таких как известняк, силикат кальция или доломит не нарушает сам процесс получения чугуна и обеспечивает полную утилизацию хлорорганических отходов на основе полихлорированных бифенилов. При этом необходимо поддерживать вязкость шлакового расплава в пределах 0,2-0,5 Нс/м². Введение большего количества хлорсвязующих добавок приведет:

1) к увеличению вязкости шлакового расплава. Нормальный шлак должен свободно вытекать через шлаковые фурмы, а также через чугунную летку вместе с чугуном. Вязкость шлака при 1500°C должна оставаться в пределах 0,2-0,5 Н·с/м². При превышении значений 0,5 Н·с/м² образуется чрезмерно густой шлак, который препятствует нормальной фильтрации чугуна в металлоприемник, загромождает горн, резко ухудшает ход печи;

2) к дополнительному расходу кокса, и соответственно к увеличению затрат на производство чугуна.

При вводе меньшего количества добавок не происходит достаточного связывания хлора в нетоксичные соли и отходящие из печи шахтного типа газы содержат токсичные соединения, содержание которых превышает ПДК рабочей зоны.

Пример. Способ проверен в лабораторных условиях на установке, моделирующей процесс выплавки чугуна в печи шахтного типа (печь Таммана), с использованием материалов, представляющих собой смесь: 45 мас.% окатышей Качканарского ГОКа и 55 мас.% агломерата Качканарского ГОКа. Показатели и условия плавки в печи Таммана соответствовали показателям и условиям, необходимым, для получения одной тонны чугуна в доменной печи: расход кокса - 440 кг, расход дутья 1262 м³, масса шихтовых материалов - 1413 кг, хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг, температура колошникового газа - 300°C, температура фурменного очага - 1988°C, количество подаваемых на утилизацию хлорорганических отходов, таких как «Совол» или «Арохлор 1221», - 1 кг., при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м². Установлено, что концентрация хлористого водорода и хлора в отходящих газах печи Таммана не превышала предельно допустимых концентраций - для хлористого водорода - 5,0 мг/м³, для хлора - 1,0 мг/м³. Результаты по осуществлению предлагаемого и известного способов приведены в таблице.

Таблица Способ Утилизируемая техническая смесь Добавка к шихте Вязкость шлака, Нс/м² Масса добавки, кг Концентрация в газовой фазе, мг/м³ HCl Cl₂ прототип Совол - 0,310 - 5,11 0,201 предлагаемый Совол CaCO₃ 0,480 20 5,04 0,196   Совол CaCO₃ 0,507 50 3,61 0,184   Совол CaO·SiO₂ 0,260 75 3,70 0,195   Совол CaMg(CO₃)₂ 0,497 50 3,88 0,200   Арохлор 1221 CaCO₃ 0,507 50 2,72 0,126

Предлагаемый способ позволяет эффективно производить утилизацию хлорорганических отходов в печах шахтного типа, обеспечивая отсутствие выбросов в атмосферу токсичных соединений без значительных капитальных вложений.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа. Способ утилизации хлорорганических отходов включает их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы. В исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м², при этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция. В качестве хлорсвязующих добавок используют известняк, силикат кальция или доломит. Изобретение позволяет повысить эффективность способа утилизации отходов и снизить токсичность выбросов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ утилизации хлорорганических отходов, включающий их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы, отличающийся тем, что в исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 т выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Н·с/м², при этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсвязующих добавок используют известняк.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсвязующих добавок используют силикат кальция.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсвязующих добавок используют доломит.