Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0049

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0049
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка научных и технических решений по реализации инновационной технологии Ромелт для ликвидации железосодержащих техногенных отходов горных, обогатительных и металлургических предприятий, переработки неиспользуемых бедных железных руд
Докладчик
Валавин Валерий Сергеевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка и экспериментальная реализация способов утилизации отходов, образующихся при добыче и переработке твёрдого минерального сырья всех видов – рудного, нерудного, угольного – из отвалов, хвосто- и шламохранилищ с получением востребованных товарных продуктов в виде строительных материалов, или дополнительного количества металлов, или специальных видов топлива, что обеспечит также снижение экологической нагрузки на окружающую среду на территориях, прилегающих к горным и обогатительным предприятиям различных отраслей.
Исследование и разработка комплекса научно-технических и технологических решений, направленных на реализацию технологии Ромелт для утилизации железосодержащих отходов и переработки неиспользуемых бедных железных руд, с получением чугуна и шлаков для строительной промышленности.
Актуальность и новизна исследования
Разработка нового способа реализации технологии Ромелт применительно к переработке многокомпонентных железосодержащих отходов и неиспользуемых железных руд позволит эффективно вовлечь в производство складируемые отходы и забалансовые руды, улучшить экологическую обстановку в регионах, уменьшить площадь, занятую отходами.
Впервые разработана новая технологическая схема по использованию двухпечной установки Ромелт для получения чугуна из бедных высокоокисленных железных руд. В первой печи осуществляется подготовка высокожелезистого расплава шлака и перевод оксида железа в двухвалентное состояние. Во второй печи проводится восстановление оксидов железа и получение жидкого чугуна. Исследованиями показана возможность и целесообразность использования нового двухванного агрегата Ромелт при переработке высокоокисленных железных руд.
На основе проведенных расчетов и экспериментов подано заявление на выдачу патента на изобретение «Способ управления процессом жидкофазного восстановления Ромелт для переработки железосодержащих материалов высокой степени окисленности». Вторая заявка находится в стадии подготовки.
Начаты экспериментальные исследования по переработке бедной железной руды на пилотном комплексе Ромелт. В соответствии с разработанным регламентом, на двух кампаниях опробована работа нестандартного агрегата плавления чугуна для проведения горячего старта печи Ромелт. Проведены опытные плавки и определены химические составы продуктов. Даны новые рекомендации по изменению регламента работы комплекса Ромелт.
Описание исследования

На данном этапе проведения ПНИ закончены экспериментальные исследования по переработке железосодержащих отходов и бедных железных руд, с применением различных углей на базе технологии Ромелт для получения чугуна и шлака для строительной промышленности. В качестве исходных материалов были выбраны отходы горно-обогатительного комбинат, в том числе отвалы Камыш-Бурунского ГОКа и Верхне-Чурбашского хвостохранилища, и лимонитовая бурожелезняковая железная руда. Для повышения содержания железа и улучшения показателей технологии, отвалы ГОКа предварительно обогащались различными способами магнитной сепарации.

Были подобраны составы шихтовых материалов, выбраны угли и проведены эксперименты на образце установки. Получены образцы металла и шлака, проведен их химический анализ, что позволило установить взаимное влияние отдельных примесей на параметры получения продуктов. Выбраны оптимальные условия переработки материалов различного вида.

Разработана новая технологическая схема по использованию двухпечной установки Ромелт для получения чугуна из бедных высокоокисленных железных руд. В первой печи осуществляется подготовка высокожелезистого расплава шлака и перевод оксида железа в двухвалентное состояние. Во второй печи проводится восстановление оксидов железа и получение жидкого чугуна. Вычислены технологические показатели процесса и проведена корректировка технологического регламента переработки железосодержащих материалов в печи Ромелт.

В соответствии с требованиями ЕСТД, разработаны технические условия на продукты утилизации железосодержащих отходов и неиспользуемых бедных железных руд: передельный чугун Ромелт и шлак Ромелт для строительной промышленности. Приведены пределы химического состава материалов, их свойства, особенности, правила хранения и транспортировки и иные требования. Из чугуна может выплавляться сталь в кислородном конвертере или электропечи, шлаки Ромелт могут быть использованы в цементной промышленности или в строительстве.

Проведена количественная оценка экологической эффективности от внедрения разработанного способа утилизации железосодержащих отходов и неиспользуемых бедных железных руд в печи Ромелт. Так как отвалы горнодобывающих и горно-обогатительных комбинатов являются наиболее массовым видом отходов, их переработка и вовлечение в производство приводят к значительному эколого-экономическому эффекту. На примере отходов Камыш-Бурунского ГОКа рассчитан ущерб, причиненный почвам, а также возможный предотвращенный эколого-экономического ущерб при использовании технологии Ромелт.

Начаты экспериментальные исследования по переработке бедной железной руды на пилотном комплексе Ромелт. В соответствии с разработанным регламентом, на двух кампаниях опробована работа печи плавления чугуна для проведения горячего старта печи Ромелт. Проведены пилотные плавки и определены химические составы продуктов. Установлено полное окисление металлических примесей и значительное – углерода. Выявлен также угар железа и частичный перевод его в шлак. Нас основе термодинамической модели взаимодействия компонентов чугуна с газовой фазой, содержащей окислительные компоненты, даны рекомендации по изменению регламента работы комплекса Ромелт с целью предотвращения обезуглероживания продукта.

Проведены расчеты необходимого количества и геометрических размеров углеродистого материала. Проведены холодные испытания работы оборудования завода Ромелт по переработке бедной железной руды и осуществлена подготовка к проведению горячих испытаний работы оборудования.

 

Результаты исследования

Проведены экспериментальные исследования по переработке железосодержащих отходов (отвалы горно-обогатительного комбината) и бедных железных руд (лимонит) на экспериментальном образце установки, наработаны экспериментальные образцы чугуна и шлака и проведено их исследование. Проведена корректировка технологического регламента в части переработки бедных железных руд, для чего применена двухпечная установка Ромелт. Разработаны технические условия на чугун Ромелт и шлак Ромелт. Показана экологическая эффективность от внедрения технологии на примере переработки отходов Камыш-Бурунского ГОКа. Проведены экспериментальные исследования на пилотном комплексе Ромелт, связанные с подготовкой к горячему пуску. Проведены испытания печи плавления чугуна, подготовлены изменения в технологический регламент ее работы.

Установлено, что магнитное обогащение верхних слоев Верхне-Чурбашского хвостохранилища позволяет повысить содержание железа до 20–21%, глубинных слоев ‑ до 58% железа и около 2% фосфора. При обогащении отмучиванием с обработкой суспензии ультразвуком частотой 22–27 кГц отвалов Камыш-Бурунского ГОКа можно выделить железосодержащий концентрат с содержанием железа 58–59%. Побочный продукт может быть использован в качестве минерального железоокисного пигмента (охры, умбры, мумии).

Разработана новая технологическая схема по использованию двухпечной установки Ромелт для получения чугуна из бедных высокоокисленных железных руд. Проведенная количественная оценка экологической эффективности от внедрения разработанного способа утилизации железосодержащих отходов и неиспользуемых бедных железных руд на примере отходов Камыш-Бурунского ГОКа показала, что сумма предотвращенного эколого-экономического ущерба при использовании технологии Ромелт, составит около 5,5 млрд.

Среди наиболее известных зарубежных альтернативных технологий жидкофазного восстановления можно выделить процессы HIsmelt (компания Voest-Alpine), AusIron (компания Outotek), Finex (компании Siemens VAI и POSCO). Авторы этих технологий пока не в полной мере оценивают перспективы подобных процессов для утилизации отходов, но разворачивают широкие рекламные кампании по продвижению своих процессов, которые используют нетрадиционные пути получения чугуна и позволяют перерабатывать мелкодисперсные материалы.

Несмотря на то, что за рубежом вопросам утилизации техногенных отходов уделяется большое внимание, надежные промышленные технологии их переработки отсутствуют. В некоторых странах мира разрабатываются процессы, которые позволяют частично перерабатывать определенные виды отходов, в основном с предварительным брикетированием (например, OXYCUP, Германия), но общее решение вопроса пока не найдено.

 

Практическая значимость исследования
Назначение результатов данного проекта прежде всего относится к развитии экологической металлургии. Областями перспективного применения являются предприятия черной и цветной металлургии, горно-обогатительные комбинаты, посреднические компании, занимающиеся управлением отходами предприятий и рекультивацией шламонакопителей, отраслевые металлургические научные и проектные институты, мини-заводы с объемом производства до 1 млн. тонн чугуна в год.
Отходы горнодобывающих и горно-обогатительных комбинатов являются наиболее массовыми отходами в Российской Федерации. Количество отходов ежегодно возрастает, что связано с вовлечением в производство менее богатых руд. Внедрение результатов проекта позволит усовершенствовать и модернизировать технологию Ромелт для переработки железосодержащих отходов и ранее неиспользуемых бедных железных руд. Утилизация текущих и накопленных железосодержащих отходов горно-обогатительных и металлургических комбинатов позволяет улучшить экологическую обстановку в регионах размещения этих предприятий и высвободить заброшенные территории.
Так в частности, на примере Верхне-Чурбашского и Нижне-Чурбашского хвостохранилищ (Крым) рассчитан ущерб, причиненный почвам. Суммарный экологический вред от заброшенной территории ГОКа оценивается в 467 млрд. руб. Сумма предотвращенного эколого-экономического ущерба при использовании технологии Ромелт, составит около 5,5 млрд. руб. Вывоз и утилизация отходов потребует организации отдельного полигона, затраты на который составят порядка 84 млрд. руб. По сравнению с этим, затраты на строительство завода Ромелт в размере 13 млрд. руб. на 2 млн тонн чугуна в год является экономически привлекательным.
Постер

Poster.ppt