Рециклинг и вторичная металлургия свинца

 

Свинец и его соединения находят широкое применение в машиностроении, энергетике, химической, автомобильной, оборонной промышленности, а также других отраслях. В настоящее время мировое производство свинца достигло уровня 6,5 млн. тонн в год. Основной областью потребления свинца является производство современных свинцово-кислотных аккумуляторов. Это объясняется не только постоянно улучшающимися эксплуатационными характеристиками батарей, но и возможностью малоотходной, экологичной переработки отслуживших батарей различных типов и других видов вторичного свинцового сырья (кабельной оболочки, баббитов, отходов проката и т.д.), успешно реализуемой во всех экономически развитых и в большинстве развивающихся стран, позволяющей организовать значительный возврат (рециклинг) свинца в производство новой товарной продукции. В европейских странах, в США, Японии, Южной Корее и других экономически развитых странах сбор аккумуляторного лома доведен до 95-98%.

Свинец производят как из рудного сырья, так и из вторичных ресурсов. В настоящее время рециклинг цветных и черных металлов является не только разумным, но и экономически, экологически, производственно необходимым. Чем больше возвращается в производство металла из вторичного сырья, тем меньше его берется из недр. Для свинца это особенно актуально из-за того, что монометаллических руд свинца практически нет, а при переработке полиметаллического сырья выделение качественных свинцовых концентратов является процессом технологически трудоемким и дорогостоящим. Более высокая концентрация свинца в ломе и его относительно низкая стоимость определяют экономичность переработки вторичного сырья. Сегодня из вторсырья производится около 60% потребляемого свинца.

Для производства одной тонны свинца из вторичного сырья требуется полторы-две тонны исходной шихты (включая флюсы и восстановитель), при этом образуется не более одной тонны отходов (шлаков, неперерабатываемых пластиков). В то же время, для производства одной тонны свинца из рудного сырья требуется извлечь из недр и переработать на переделе обогащения 50,0-80,0 т руды и выбросить в отвал почти такое же количество хвостов, а в металлургическом переделе за счет применения флюсов дополнительно получить еще более трех тонн шлаков. Тем самым, малоэффективно используются не только природные ресурсы, но и земля для хранения отвалов (которая со временем потребует затрат на рекультивацию).

Основным видом сырья для производства вторичного свинца являются отработавшие свинцово-кислотные аккумуляторы. Разделанный аккумуляторный лом, освобожденный от электролита и органики, представляет собой исходное сырье для производства вторичного свинца. При этом металлическая фракция (свинцово-сурьмянистый сплав (до 5-6% сурьмы)) содержит около 90-92% свинца, паста состоит из оксидов 25-30%, сульфатов 50-60% и сульфидов свинца 7-10%, влажность пасты 3-10%. Общее содержание свинца в пасте 65-70%.

Для получения свинца и его сплавов из смешанного вторсырья – аккумуляторного лома, в котором свинец содержится как в металлическом виде, так и в оксидах, сульфатах, сульфидах и других соединениях, в мировой практике используются в основном пирометаллургические методы.

Наиболее распространенным способом переработки разделанного аккумуляторного лома, является его переплавка во вращающихся (роторных) печах.

Обращение свинца в процессе производственно-хозяйственной деятельности - аккумуляторные батареи

 

4. Рециклинг упаковки: особенности, технологии, оборудование, вторичные выбросы.

 

Все системы сбора отходов металлической упаковки для её дальнейшей переработки адаптированы к местным условиям и включают в себя комбинации схем сбора отходов упаковок из различных материалов, отдельного сбора металлических упаковок и общего сбора.

На заводах по сжиганию отходов в центрах по переработке и сортировке отходов процесс автоматического отделения металлических упаковок обеспечивается применением электромагнитов.

Острейшей проблемой во многих странах мира остаётся вопрос отделения отходов пластмасс от общего объёма твёрдых бытовых отходов (ТБО). В 1998 г. лишь 10 % отходов пластиковой упаковки удавалось перерабатывать. Сейчас системы переработки пластмасс, выделенных из ТБО, постоянно совершенствуются. Но технологии, как считают специалисты, это ещё не всё. Необходимо улучшить все звенья в цепочке рециклинга.

Для идентификации, сортировки и отделения используются ИК-датчики, оптическая и электронная аппаратура, роботы, лазерные технологии, рентгеновское излучение, отражение, флюоресценция и другие современные технологии. Чистота рециклинга может достигать 99 %.

Наиболее успешно во всём мире идёт рециклинг ПЭТ (полиэтилентерефталат)- и ПЭНД (полиэтилен низкого давления)-бутылок, поскольку специалисты научились быстро выделять их из отходов путём сканирования инфракрасными и рентгеновскими лучами при прохождении по скоростному конвейеру.

Для превращения отходов термопластов в сырьё, пригодное для последующей переработки в изделия, необходима его предварительная обработка. Однородные отходы – главным образом, измельчение и грануляция. А смешанные отходы включает следующие этапы: сортировка (грубая) и идентификация (для смешанных отходов), измельчение, разделение.

Традиционное оборудование при рециклинге отходов – это шнековые и дисково-шнековые машины, агломераторы. Стадии предварительной подготовки: сбор, классификация, дробление, отмывка, сушка, измельчение. Вторичное использование материалов способствует обеспечению сырьевыми ресурсами на национальном и международном уровне. Помимо экономической выгоды рециклинг отходов также вносит вклад в сохранение окружающей среды: снижаются выбросы диоксида углерода.

 

3. Эконометрические модели использования вторичных ресурсов черных металлов. Управление производственным и глобальным рециклингом.

 

В промышленно развитых странах успешно используется и продолжает активно развиваться методика расчета затрат различных ресурсов на технологические процессы.

«Анализ жизненного цикла» заключается в количественной оценке использованных для производства продукции энергии и материалов, а также выбросов в окружающую среду. Стадии жизненного цикла:

1. Получение сырья: добыча источника энергии и его переработка в энергию; добыча сырья; транспортировка сырья и энергии.

2. Производство продукции: подготовка сырья; изготовление продукции; производство попутной продукции; производственный рециклинг; упаковка; транспортировка продукции.

3. Использование продукции.

4. Глобальный рециклинг.

Повышение степени рециклинга при производстве стальных изделий признается важнейшим вкладом в ресурсосбережение и охрану окружающей среды в рамках международных тенденций построения общества с оборотным использованием ресурсов.

При составлении экобалансов изделий из металлов, или включающих металлы, необходимо учитывать такие факторы, как «скрытый материалопоток» и «диффузивные металлы». Отмечается проблема количественного определения параметров материалопотока на стадиях потребления, утилизации, переработки.

Разработанные системы управления движением вторичных железосодержащих материалов использовали терминологию потока железа, а не металлургических материалов. Говориться о «целевой области» степени извлечения железа из ресурсов всех видов, включая производственный и глобальный рециклинг железосодержащих материалов.

Лом амортизационный (производственный рециклинг) потребляется примерно в объеме 190 млн тонн, лом оборотный (глобальный рециклинг) потребляется примерно в объеме 105 млн тонн (по статистическим данными потенциальных источниках образования амортизационного лома 15-, 25- и 35-летней давности, подходящий набор данных анализировался и сравнивался с фактическим потреблением скрапа).

 

2. Роль технологии окускования (агломерационного производства и брикетирования) в организации производственного рециклинга на предприятиях черной и цветной металлургии

 

Утилизация пыли и шламов производится преимущественно на крупных металлургических предприятиях в агломерационном производстве. Для вторичного использования в металлургии применимы только предварительно специально подготовленные данные отходы. Основная технологическая сложность в переработке шламов – обезвоживание их до влажности 10-12%. В то же время на машиностроительных, сталеплавильных и сталепрокатных предприятиях неполного цикла шламы преимущественно идут в отвалы. В связи с этим актуальным становится развитие компактных производств малой и средней мощности по переработке сухой пыли и шламов во вторичное сырье в виде брикетов, отвечающих требованиям современных металлургических процессов.

В большинстве случаев богатое железосодержащее сырье представляет собой тонкодисперсные концентраты и ведение металлургических процессов в печах требует их окускования для обеспечения достаточной газопроницаемости. Традиционной шихтой для таких переделов является агломерат, окатыши, железо прямого восстановления, чушковый чугун, металлолом, ферромарганец, ферросилиций и т.д., а также минеральное сырье в качестве флюсующих добавок.

С одной стороны: переработка и утилизация отходов, использование их в виде относительно дешевого сырья для металлургического производства дадут значительное снижение затрат на шихту, повышение качества и конкурентоспособности, а главное, снижение себестоимости готовой продукции.

С другой стороны: решение экологической проблемы очистки целых регионов, где скопились огромные техногенные месторождения отходов, а так же утилизации текущих накоплений отходов от вышеперечисленных производств.

В результате многолетней работы создан металлургический брикет с использованием нетрадиционного связующего и углеродистого наполнителя для всех видов металлургических переделов, т.е. принципиально новая композиционная шихта, применение которой в металлургии способно вернуть отходы промышленности в металлургический передел в виде железо-углеродо-содержащих брикетов, как сырья с достаточно высокой рентабельностью.