Способ переработки металлургических шлаков Советский патент 1979 года по МПК C04B5/00 C21B3/08 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ИШАКОВ

Изббретение относится к перерабоke шлаков в металлургическом производстве.

Известны спсЬсобы первичной перерботки (например, грануляции) металлургических шлаков путем обработки шлакового расплава водой, последующей сепарации твердой фазы (продукт талакопереработки) от воды, а вода повторно используется для переработки шлакового расплава l.

Недостатком этих способов является то, что из продуктов шлакопереработки при их хранении в атмосферу выделяется сероводород, являющийся весьма токсичным веществом, предельно допустимая максимально разовая концентрация которого в воздухе населенных пунктов составляет О,008 мг/м. Поскольку выделение сероводорода из влажных продуктов первичной переработки шлака происходит в приземном слое воздуха, то концентрация HjS во многих случаях превышает допустимые санитарные . Кроме того, большие количества сероводорода выделяются в атмосферу с парогазовой смесью, образующейся при переработке шлакового расплава.

Последний недостаток в некоторой степени устранен в способе припечной.грануляции доменных шлаков , при котором парогазовую смесь пропускают через полый скруббер, где орошают циркулирующей жидкостью, содержащей известь Са(ОН)2 . При этом из парогазовой смеси отмывается сероводород, переходящий в ви0де сульфида и гидросульфида кальция в состав гранулированного шлаКа 2.

Недостатком этого способа является то, что в результате улавливания сернистых соединений из парога5зовой смеси снижается водородный показатель (рН) и щелочность циркулирующей жидкости, что ухудшает поглотительную способность жидкости. Кроме того, продукт переработки

0 расплава - гранулированный шлак обогащается сульфидом и гидросульфидом кальция,что увеличивает количество сероводорода, выделяющегося в атмосферу при хранении влаж5ного шлака или при увлажнении (например, атмосферными осадками) сухого продукта по следующим реакциям

CaS + 2Н2О--Са(ОН) + HgSI

0

Ca(H5)j+ HjO-«-Ca(OH)j +

.3

Рапновосие привеленнр Х реакций постоянно сдвинуто вправо в реэуль тате нейтрализации Са(ОН)2 углекислотой, содержащейся в воздухе. Наиболее близким по технической

сущности к изобретению является способ переработки металлургических шлаков путем обработки шлакового .расплава водой, продувки водно-шлаковой смеси, отходящей при обрабэтке парогазовой смесью, и последующей сепарации твердых продуктов от воды с возвращением отделенной воды на повторное исползование 3 .

. Однако при этом способе может быть достигнуто только предотвращение выделения сероводорода в атмосферу .с парогазовой смесью. Выделение сероводорода в атмосферу из продуктов шлакопереработки при этом не предотвращается по той причине, что сульфид кальция полностью и без превращения в другие химические соединения остается в составе переработанного шлака, что объясняется отсутствием кислорода в парогазовой смеси, которой продувают водно-шлаковую пульпу, и замкнутостью цикла по воде в системе грануляции, в связи с чем устанавливается равновесное состояние реакции гидролиза CaS с образованием Са(Н5)2 Са(ОН)2.

После выгрузки шлака из емкости-гранулятора - это равновесие сразу же нарушается, поскольку Са(ОН)2 , содержащийся в граншлаке, нейтрализуется углекислотой воздуха, в связи с чем во влажном (остаточная влажность шлака или влага атмосферных осадков) граншлаке равновесие реакции гид.: ролиза CaS сдвигается в сторону образования сероводорода.

Целью изобретения является снижение выделения сернистых соединений в атмосферу.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки металлургических шлаков путем обработки шлакового расплава водой, продувки водно-шлаковой смеси и последующей сепарации твердых продуктов от воды с .возвращением отделенной воды .на повторное использование, продувку водно-шлаковой смеси осуществляют при температуре 50-90с струями воздуха со скоростью 0,3-1 в расчете на 1 смеси при высоте его 1-2 м.

В результате продувки водношлаковой ПУЛЬПЫ, имеющей температуру 50-90 С, воздухом происходит окисление раствореннбго в воде гиросульфида кальция с образованием

/B

тиосульфата кальция (СаВуО : Ca(HS)2 + ЛОз--CaSgOj

Ь°

В результате уменьшения концентрации гидросульфида кальция Са(Н5), в воде повышается растворимость сульфида кальция по реакции, равновесие которой сдвинуто вправо:

2Са5 + (HS)2 +Са(ОН)2

Образующийся гидросульфид также окисляется кислородом продуваемого воздуха, а в циркулирующей воде возрастает концентрация щелочи Са(ОН)2 , что повьйаает ее водородный показатель (рН) и поглотительную емкость по отношению к соеди- нениям серы, улавливаемым из отходящей парогазовой смеси. Образующаяся при гидролизе известь частично нейтрализуется углекислотой, содержащейся в воздухе, продуваемом через слой водно-шлаковой пульпы. Однако сравнительно простые эксперменты показали, что при скорости подачи воздуха на продувку в пределах 0,3-1 нм в минуту в расчете на 1 м горизонтального сечения емкости при высоте барботируемого слоя жидкости соответственно 2-1 м (за вычетом высоты слоя пены), при гидролизе Са5 образуется значительн больше Са(ОН)2 , 4ем нейтрализуется углекислотой продуваемого воздуха (при содержании частиц шлака 100150 г в литре пульпы).

При скорости подачи воздуха менее 0,3 .м пульпа перемешивается слабо, что ухудшает степень десульфурации шлака.. При общепринятом весовом соотношении воды и перерабатываемого шлака в пределах вода-шлак- 6-10 увеличение расхода воздуха свыше 1 нмVмин м 2 незначительно увеличивает количество кислорода, растворяющегося в воде и принимающего участие в реакции окисления гидросульфида кальция. Поэтому увеличение расхода воздуха более 1 нм /мин-м можно считать нецелесообразным. Высота слоя жидкости (без учета слоя пены) должна составлять примерно 1-2 метра, в зависимости от расхода воздуха (увеличиваясь при уменьшении расхода воздуха). При этом обеспечивается поверхность контакта газовой и жидкой фаз. Достаточная, чтобы не. лимитировать скорость диффузии кислорода из воздуха в жидкость, а также создается достаточное время пребывания водно-шлаковой пульпы в продуваемом слое (не менее 5-10 мин).

Тиосульфат кальция, накапливающийся в циркулирующей жидкости, постепенно разлагается в присутствии окислителей с образованием элементарной серы и сульфата кальция.