Основная доля загрязнений атмосферного воздуха в черной металлургии приходится на агломерационное производство.
Источниками загрязнений воздушного бассейна являются агломерационные ленты, барабанные и чашевые охладители агломерата, обжиговые печи, узлы пересыпки, транспортировки, сортировки агломерата и компонентов, входящих в состав шихты для приготовления агломерата (руды, кокса, коксика, известняка и других материалов). Пылевыделение происходит на агломерационных машинах, в охладителях агломерата, аспирационных системах дробилок, грохотов и бункерах погрузки агломерата. Суммарное выделение пыли составляет более 11 кг на 1 т агломерата.
Сверху агломерационная лента имеет укрытие. После розжига шихты сквозь нее просасывают воздух, насыщающийся соединениями углерода, серы и другими веществами, образовавшимися при взаимодействии кислорода воздуха с раскаленной шихтой. Газ увлекает с собой также большое количество пыли — до 2-6г/м3, в состав которой входят: до
26% FeO; до 65% Fe2О3; до 3% СаО.
Пройдя сквозь слой шихты, газ поступает через вакуум-камерыв коллектор, имеющийся под агломерационной машиной по всей ее длине. Часть пыли осаждается в этом коллекторе. Так как степень очистки газа от пыли в нем недостаточна, газ подвергается дальнейшей очистке, а затем выбрасывается в атмосферу через высокую трубу для рассеивания не уловленных примесей.
В агломерационном производстве подвергаются очистке:
-газыагломерационных машин (в них содержится до 7 кг пылевых выбросов на 1 т агломерата);
-выбросыохладителей агломерата и возврата (в газах после барабанных охладителей содержится до 1,2 кг пылевых выбросов на 1 т агломерата);
-выбросыобжиговых печей; вентиляционные выбросы дробилок измельчения, грохотов, бункерных устройств, транспортеров.
Существующие схемы очистки агломерационных газов от пыли показаны на рисунке 29. Наиболее эффективна очистка агломерационных газов в батарейных циклонах с последующей очисткой в центробежных скрубберах, трубах Вентури, циклонах и блоке из низконапорных труб Вентури, а также в электрофильтрах.
Недостатком мокрых пылеуловителей является необходимость создания водношламового хозяйства, трудность утилизации уловленной в виде шлама пыли. В связи с этим наиболее целесообразно применение сухих горизонтальных электрофильтров, степень очистки газов в которых высокая: остаточная запыленность газов 0,1 г/м3.
Батарейные циклоны для очистки газов от агломерационных машин недостаточно эффективны: степень очистки от пыли в них составляет 60-70%.Следует отметить, что в случае применения батарейных циклонов сильно изнашиваются циклонные элементы, роторы эксгаустеров(из-завысокой запыленности очищаемых газов), отмечаются большие подсосы воздуха.
В агломерационный газ переходит более 90% серы в виде диоксида, концентрация которого в зависимости от содержания серы в шихте колеблется в пределах 0,1 ÷ 25 г/м3. Для улавливания серы из отходящих газов при спекании высокосернистых руд за агломерационной машиной располагают сероулавливающие установки. Они состоят из дымососа, полого скруббера, циркуляционного сборника, в который подается свежая известняковая суспензия, циркуляционных насосов, фильтров для отделения от суспензии твердых включений. Основной аппарат системы сероулавливания – полый скруббер,
редставляющий собой вертикальную башню диаметром 6,3 м и высотой 20 м. Эффективность очистки газов от диоксида серы составляет 85-90%.
а - в батарейном циклоне; б - в мокром прутковом центробежном скруббере; в - в батарейном циклоне и центробежном скруббере; г - в циклоне и электрофильтре; д - в батарейном циклоне и электрофильтре; е - в электрофильтре;
1-агломерационнаямашина;2-коллектор;3-батарейныйциклон;4-дымосос;5-дымоваятруба;6-центробежныйскруббер;7-циклон;8-электрофильтр
Рисунок 29 - Схемы очистки газов, отходящих от агломерационных машин
Разработаны схемы обеспыливания агломерационного газа с одновременной очисткой от диоксида серы и утилизацией уловленной пыли, из которой предварительно десорбируется уловленный диоксид серы путем нагрева.
Основанная на этом принципе система очистки агломерационных газов включает: дробление и размол известняка в шаровых мельницах мокрого помола и приготовлениеводно-известняковойсуспензии. Суспензию мелкой фракции известняка подают на циркуляционный сборник, а с крупными частицами и кусками известняка и продуктов его реакции с диоксидом серы - в сборник для уменьшения пересыщенности ее солями кальция путем нагрева при перемешивании и подщелачивании. После отстаивания и фильтрации (нафильтр-прессе)пастообразный, продукт подсушивают и складируют, а затем отправляют потребителям. Такой процесс является практически безотходным, так как позволяет использовать образующийся шлам в сельском хозяйстве (для удобрения бедных серой или раскисления почв). Осветленную воду из сгустителя и фильтрат изфильтр-прессаиспользуют при приготовлении свежей известняковой суспензии. При этом газы, отводимые от головной и хвостовой частей агломашины, должны очищаться от пыли сухими методами с применением электрических или тканевых фильтров с каталитическим окислением оксида углерода, для чего используется палладийсодержащий катализатор.
Разрабатывается схема комплексной очистки агломерационных газов, согласно которой газы из центральных вакуум-камерочищаются от SO2 и пыли в полых скрубберах, а газы из первых и последнихвакуум-камерподвергаются очистке от пыли и каталитическому окислению, после чего оба потока смешиваются. Схема комплексной очистки агломерационных газов от пыли и оксида углерода сухим способом и от SO2 абсорбцией представлена на рисунке 30.
1-агломерационнаялента;2-вакуум-камеры;3-газовыйколлектор;4-циклондля грубой очистки от пыли;5-электрофильтр;6-дымосос;7-укрытие;8-аппаратс контактными блоками;9-полыйскруббер;10-коллекторыс оросительными форсунками; 11каплеуловитель;12-сборникпоглотителя;13-циркуляционныйнасос;14-сборникотработанного поглотителя
Рисунок 30 - Схема комплексной очистки агломерационных газов
На изменение выделения SO2 по длине агломерационной машины и связывание серы в шихте можно влиять путем добавки флюсующих присадок - извести, марганцевой руды, оксида магния, т.е. путем повышения основности шихты. Таким образом, можно уменьшить до минимума количество вредных выделений и валовые выбросы газов, поступающих на химическую очистку.
Существенными источниками пыли и вредных газов на аглофабриках являютсядробильно-сортировочноеи транспортное оборудование главного корпуса и отделений подготовки шихты. Для предотвращения загрязнения воздуха рабочих зон все это оборудование имеет специальные укрытия, из которых производится отсос воздуха. Это называется аспирационной вентиляцией. Аспирационный воздух от мест загрузки шихты в окомкователь, дробилки, грохота, пересыпки агломерата на конвейер, укрытия хвостовой и головной части линейного охладителя смешивается в общем коллекторе и подвергается очистке в вертикальных электрофильтрах. Установка электрофильтров на агломерационных машинах приводит к снижению запыленности до 80 мг/м3. Визвестково-обжигательномцехе снижение выбросов достигается в результате применения двухступенчатой очистки выбросов от пыли: в циклонах и электрофильтрах. Уловленная пыль передается с помощью пневмотранспортера на переработку.
На агломерационных фабриках предусматривается пылеподавление на первичных и усреднительных складах гидрообеспыливанием. Процесс гидрообеспыливания материалов при их разгрузке осуществляется с изолированного поста управления вагоноопрокидывателем. Пылеподавление на автодорогах и территории аглофабрик осуществляется поливом дорог и территории, устройством газонов и посадкой зеленых насаждений.
При транспортировке агломерат крошится. Для придания ему прочности измельченную руду подвергают окомкованию, для чего её увлажняют, смешивают со связующим материалом и получают шарики-окатыши.После обжига они являются отличным сырьем для доменных и сталеплавильных печей, используются в процессе прямого восстановления железа. Их можно подвергать металлизации (увеличение степени металлизации шихты на 1% приводит к снижению расхода кокса, а следовательно, и уменьшению пыле- и газовыбросов).
1-коллекторгрязного газа;2-пылеуловительгрубой очистки;3-электрофильтры;4- коллектор чистого газа;5-эксгаустер;6-дымоваятруба;I-V- секции
Рисунок 31 - Схема установки электрофильтров для очистки отходящих газов машин обжига окатышей
Процесс обжига окатышей сопровождается значительным выделением пыли и газов. С 1м2 площади обжиговой машины выделяется до 100м3 запыленных газов в минуту. Основная масса пыли находится в коллекторе неочищенного газа: на выходе из него газы содержат пыли4-5г/м3, что соответствует 13 кг/т окатышей. Для очистки газов обжиговой машины применяются различные аппараты и системы (рисунок 31): батарейные циклоны, сухие пластинчатые горизонтальные электрофильтры, низконапорные трубы Вентури и центробежный скруббер, сухие центробежные циклоны.
Газы аспирационных систем от мест транспортировки шихты, подготовки к окомкованию, складированию, погрузки очищаются от пыли в циклонах, рукавных фильтрах, мокрых пылеуловителях.
