СТОКИ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Вода используется для охлаждения отдельных элементов оборудования, фурм, установок непрерывной разливки стали, обеспечения работы КУ, хоз. бытовых нужд.
Кроме хоз. бытовых нужд остальные места использования воды могут быть переведены на замкнутый цикл.
При замкнутом цикле принимается, чтго расход свежей воды составляет 1.5.% от всей оборотной воды.
В нашем конвертерном пр-ве охлаждение и КУ работают на технической воде в замкнутом цикле. Объем потребляемой воды примерно10% от суммарного объема, остальные 90% поступают на обеспечение работы газоочистки.
Стоки газоочистки – основные стоки конвертерного производства. Как и стоки любого сталеплавильного производства они плохо очищаются. Мелкая сталеплавильная пыль плохо осаждается. Шлам конвертерных цехов годами стоит не осветляясь ( в виде пульпы).Мал и слой отстоянной воды. Поэтом использование инерционных способов отстоя шлама не дает возможности металлургическим предприятиям работать на замкнутой системе очистки газов.
На наших металлургических предприятиях работают в открытых системах водоснабжения газоочисток (прямоточной). Каждый раз на газоочистку подают чистую воду (1,2-1.5 л на 1 т газа). Длительное время на Западе использовали мокрую газоочистку и имели подобные проблемы. В настоящее время используется сухой способ очистки газов в ЭФ. В случае использования скруббера жидкий шлам сгущается в гидроциклоне, что повышает время сгущения шлама на порядок.
Такая система позволяет работать на замкнутом водоснабжении. При этом эксплуатация ЭФ для очистки КГ отличается низкими энергозатратами, но высокими капитальными затратами, которые могут быть окупаться путем экономии энергии и воды.
Лучше всего перерабатывать брикеты в вагранках. Длительная работа вагранок с добавками брикетов дает возможность повышать содержание цинка до 30 %. Полученный в результате шлам передается на предприятия цветной металлургии в качестве сырья. Это самая эффективная переработка. На наших предприятиях конвертерные и мартеновские шламы не используются.
Количество сточных вод от газоочистки одного 100—130т конвертера составляет 200 - 300 м3/ч, а 250—300т конвертора — 2000 м3/ч. Конверторный цех состоит из 2—3 агрегатов. Поэтому количество сточных вод от газоочисток современного конверторного цеха достигает 4000—6000 м3/ч.
На тех заводах, где величина продувки систем оборотного водоснабжения сравнительно невелика, общее солесодержание оборотной воды достигает 5 г/л. Химический со став воды на ряде заводов свидетельствует о необходимости ведения стабилизационной обработки с целью предотвраще ния плотных солевых (преимущественно карбонатных) отло жений. Методы предотвращения солевых отложений изложены.
Исследования показали, что нет прямой зависимости скорости коррозии как от величины общего солесодержания, так и от концентрации отдельных компонентов. Однако установлено, что наличие сульфатов способствует торможению процесса коррозии. Таким образом, для практически замкнутых оборотных систем водоснабжения величина концентрации хлоридов и сульфатов в рассматриваемых пределах не должна нормироваться как с точки зрения процессов коррозии, так и образования солевых отложений.
Процесс осаждения взвешенных веществ сточных вод газоочисток конверторов характеризуется кривыми, приведенными на рис. 1. Высота слоя отстаивания 180 мм.
В настоящее время очистка сточных вод газоочисток конверторов осуществляется, как правило, в радиальных отстойниках с удельной гидравлической нагрузкой до 1 м3/(м2*ч).
Проведенные во ВНИПИ - черметэиергоочистке работы по зволяют рекомендовать для очистки этих сточных вод открытые гидроциклоны диаметром 6—8 м с нагрузкой до 14 м3/(ма-ч) при коагуляции, флокуляторы диаметром 12 м с нагрузкой до 7—8 м3/(м2 • ч) или отстойники с камерой флокуляции с нагрузкой до 5 м3/(м2-ч).
Для газоочисток конверторных цехов со 100—1,30-т агрегатами и расходом сточных вод 500—900 м3/ч рекомендуется применять открытые гидроциклоны, а для большегрузных конверторов, работающих по режиму отвода газов без дожигания СО — отстойники с камерой флокуляции.
Рис. 1. Кинетика осаждения взвеси в сточных водах газоочисток конверторов при начальной концентрации, г/л: 1 — 14; 2 — 3,7; 3 — 1,6; 4 — 0,8
При выборе схемы очистных сооружений следует учитывать, что в связи с интенсификацией процесса выплавки стали в результате увеличенной продувки ванн кислородом из конверторов вы носится значительное количество частиц пыли весьма крупных размеров (более 500 мкм). И поэтому в системе необходимо предусматривать предварительное улавливание крупных частиц из сточных вод перед их поступлением на основные очистные сооружения.
Открытый гидроциклон. Для очистки сточных вод газоочисток конверторных цехов применен открытый гидроциклон (см. рис. 2), а также гидроциклон с устройством для циркуляции осадка(рис. 3).
рис. 2. Гидроциклон с устройством для циркуляции осадка:
1 – корпус; 2 – завихритель; 3 - устройств для подъема осадка
рис. 3 Распределение тангенциальных скоростей в гидроциклоне
Открытые гидроциклоны по принципу работы существенно от-личаются от напорных. Ввиду малых скоростей движения воды и больших размеров аппарата центробежные силы играют незначительную роль в процессе осветления. Во многих случаях открытые гидроциклоны работает подобно вертикальным отстойникам.
Основным фактором способствующим задерживанию взвеси, является коагуляции частиц в условиях вращательно-поступательного движения. Как показали эксперименты, выпадение взвешенных веществ из сточных вод происходит быстрее при медленном вращении отстаиваемой жидкости. Кроме того, вращательное движение способствует снижению турбулентности и уменьшению переноса частиц из нижних слоев в верхние. В связи с этим открытый гидроциклон более эффективный, чем близкий к нему по конструкции вертикальный отстойник.
|
В нижней части открытого гидроциклона происходит быстрое укрупнение частиц за счет кинетической и градиентной коагуляции. Однако размеры их малы. По мере перемещения вверх градиенты скоростей уменьшаются и происходит дальнейшее укрупнение частиц. Одновременно расширяется поток воды (рис. 4) и уменьшаются вертикальные скорости, что препятствует выносу взвеси и приводит к осветлению воды. Расширение потока способствует наличие диафрагмы в верхней части гидроциклона. Восходящий поток воды можно условно разбить на основной |
(между лучами у0 и у1) и присоединенный (между лучами у1 и у2). Основной поток поступает на перелив, а присоединенный возвращается в нижнюю часть гидроциклона. Более крупные хлопья взвеси, поступающие в нижнюю часть гидроциклона с присоединенным потоком являются центрами коагуляции для более мелких частиц, что также способствует осветлению воды.
|
рис. 4. Схема движения потоков в откытом гидоцикорне без диафрагмы (а) и с диафагмой (б) 1 - присоединенного, 2 - основного; 3 - попутного |
Эффективность осветления воды в открытом гидроциклоне возрастает с увеличением диаметра аппарата (рис. 5).
Рис. 5. Зависимость концентрации взвеси в осветленной воде от удельной гидравлической нагрузки для гидроциклона пи коагуляции(а) и без нее (б):
1, 2 - с плоской диафрагмой, диаметр соответственно 1250 и 2500 мм; 3 - с конической диафрагмой, диаметр 1250 мм; 4, 5, 6 - для гидроциклона диаметром соответственно 500, 1250 и 2500 мм.
Неорганические коагулянты (сернокислый алюминий А12(SO4)3, железный купорос FeSO4*H2O, хлорное железо FеС13, бентонит и др.) гидролизуются в воде с образованием хлопьев гидроокисей, которые в процессе осаждения сорбируют тонкодисперсные загрязнения, включая коллоидные, чем ускоряется процесс осветления. Таким образом, коагулянты — вещества, введение которых в жидкость, вызывает слипание и выпадение в осадок мелких частиц.
Флокулянты (полиакриламид, активированная кремниевая кислота) способствуют образованию более крупных и прочных хлопьев либо интенсифицируют процесс самокоагуляции частиц (объединение коллоидных частиц в рыхлые хлопьевидные агрегаты). Применение реагентной обработки позволяет достичь эффективности улавливания (к.п.д.)= 99,5% . Однако такая обработка существенно осложняет эксплуатацию очистных сооружений и поэтому целесообразна лишь в тех случаях, когда к очистке предъявляются повышенные требования — при сбросе очищенных стоков в водоемы и направлении их в системы чистой охлаждающей воды.
ОТХОДЫ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
К отходам конвертерного производства относятся шлам . Помимо проблем с его сгущение, есть проблемы, связанные с тем, что он содержит большое количество цинка. В случае утилизации в агломерационном производстве цинк возгоняется в верхние горизонты доменной печи, , оседая на колошниках и коадке, ухудшает газопроницаемость и разрушает кладку.
Операции по переработке конвертерного шлама включают стадии:
- сгущение шлама в гидроциклоне;
- отжим шлама на ленточном фильтре;
- брикетирование на специальных устройствах;
- переработка брикетов в сталеплавильных печах.