В начало Написать нам Карта сайта | RSS
Уральский рынок металлов


Предлагаем Вам разместить информацию в бегущую строку - 1000 рублей в месяц - за каждые 10 слов | Ежедневно посетители сайта смогут видеть информацию о Вашем предприятии. | Минимальные затраты - максимальный результат!!!
Новости Журнал О компании Статьи Аналитика Тендеры Рекламодателям Подписчикам Форумы Бизнес-навигатор Карта сайта Мероприятия Вопросы-ответы
В начало // Журнал / Все номера / УРМ №11 (ноябрь 2007) / Отходное сырье " в доходное дело
← оглавление номера

Отраслевая наука:

Отходное сырье " в доходное дело

Ю. Сорокин, Б. Дёмин, А. Грабеклис, А Мясник, Л. Кулезнёва, Л.Манюк, ОАО ?Уральский институт металлов? 

Содержание ведущих элементов в отходах металлургических процессов часто выше, чем в природном сырье. Специалисты ОАО «Уральский институт металлов» (УИМ) провели оценку ресурсов технологических отходов горнорудных и металлургических предприятий России.

Развитие общества сопровождается истощением разрабатываемых природных ресурсов, вовлечением в оборот более бедного сырья. За многовековую историю горно-металлургического производства в отвалах и шламохранилищах скопились миллиарды тонн отходов добычи и обогащения руды, вскрышных пород, бедных руд, использование которых было технологически невозможно или экономически невыгодно в момент их складирования.

Содержание ведущих элементов в отходах металлургических процессов (шлаки, шламы, пыли газоочистки, окалина и др.) часто соизмеримо или даже выше, чем в природном сырье. Например, доля железа общего (Feобщ.) в неиспользуемых пылях и шламах может составлять 30-45%, в шлаках мартеновского и конвертерного производств - до 30% и более (с учетом «корольков» металла), а в окалине - до 72%. Остаточное содержание железа в отходах обогащения железных руд, например, Михайловского ГОКа, превышает 20%. (Для сравнения: в исходной руде Качканарского ГОКа указанный показатель составляет около 16%.) Помимо этого, отходы могут содержать в заметных количествах углерод, марганец, ванадий и другие полезные компоненты.

Учитывая, что техногенные образования располагаются в зоне действующих предприятий в концентрированном виде, имеют практически однородный состав, не требуют вскрышных работ, оснащения транспортными и энергетическими коммуникациями, а также обеспечены трудовыми ресурсами, требуемые затраты на их переработку оказываются значительно ниже, чем при организации эксплуатации нового месторождения.

Специалисты ОАО «Уральский институт металлов» (УИМ) провели оценку ресурсов технологических отходов горнорудных и металлургических предприятий России, рассмотрели перспективы их переработки. Некоторые результаты и рекомендации этой работы представлены ниже.

Горы рукотворные

В 2006 г. Россия произвела 51,7 млн т чугуна, 70,8 млн т стали, 58,2 млн т проката, 7,9 млн т труб. Все переделы производства черных металлов, от добычи руды до готового проката, сопровождаются образованием больших объемов вскрышных пород, некондиционных руд, шлаков, пылей, шламов и др. В целом при выпуске 1 т проката образуется от 17 до 30 т отходов.

Наибольшее количество отходов в черной металлургии дает горно-обогатительное производство. Здесь на тонну исходной руды, в зависимости от содержания оксидов железа в руде и в концентрате, образуется до 7,74 т отходов. Низкий уровень их утилизации привел к образованию значительных по площадям и запасам хранилищ. В отвалах Качканарского ГОКа содержится примерно 775 млн т вскрышных пород, их ежегодный выход составляет около 19 млн т.

Материалы, содержащие железо в пределах 7-12% и выше, должны рассматриваться как «сырье будущего» и складироваться таким образом, чтобы в перспективе их можно было разрабатывать в качестве месторождения.

Ряд месторождений железных руд можно отнести к природнолегированным: помимо железа в них могут содержаться в заметных количествах ванадий, ниобий, редкоземельные металлы, марганец и т.п. Отходы содержат те же ценные компоненты, стоимость которых может существенно превышать стоимость сырья и даже продукции черной металлургии.

Отходы, не содержащие в значительных количествах железа и других ценных ингредиентов, могут быть использованы в других отраслях. Для переработки отходов добычи традиционно применяются процессы дробления и сортировки. Основные направления использования полученных продуктов - закладка горных выработок и производство строительных материалов. В частности, скальные вскрышные породы используют как сырье для получения щебня, а глинистые - в производстве керамики.

Удельный выход доменных шлаков в среднем по отрасли колеблется от 312 до 540 кг/т чугуна с содержанием металлических включений - 2,5-3,3%. Наиболее востребованной составляющей в них является металлическая фаза в виде донышек, скардовин. Переработка доменных шлаков ведется в расплавленном состоянии (шлаки текущего производства) и твердом (шлаки текущего производства и отвальные). При переработке доменных шлаков извлекается не более 65% металлопродукта с различной степенью зашлакованности. Остаются нерешенными вопросы защиты окружающей среды при переработке шлаковых расплавов.

Удельный выход сталеплавильных шлаков, в зависимости от вида производства, изменяется от 125 до 200 кг/т для мартеновского, от 160 до 185 кг/т для конвертерного и от 95 до 203 кг/т для электросталеплавильного. Содержание в них металлического железа достигает 20-22% и в среднем составляет 10-12%. Сегодня отечественные предприятия при переработке сталеплавильных шлаков извлекают до 75% металлопродукта в виде металлических включений различной степени зашлакованности. Сталеплавильные шлаки перерабатывают преимущественно в твердом состоянии с получением фракционированного щебня, песка и щебеночно-песчаных смесей для дорожного строительства. Как недостаток в технологии переработки сталеплавильных шлаков следует отметить отсутствие специального оборудования, способного с высокой степенью надежности перерабатывать высокоабразивные прометалленные материалы.

Удельный выход ферросплавных шлаков в зависимости от вида производства изменяется в широких пределах: от 1,2 т/т при производстве доменного ферромарганца до 2,8-3,2 т/т при производстве рафинированного феррохрома. Содержание металлических включений в ферросплавных шлаках колеблется от долей процента до 8-12%. Шлаки от производства рафинированного феррохрома, феррованадия и силикокальция подвержены силикатному распаду и при охлаждении превращаются в порошок с содержанием пылевидных частиц крупностью менее 160 мкм - до 75-90%. Это накладывает дополнительные требования при обращении с распадающимися шлаками. Переработка ферросплавных шлаков направлена на извлечение ценных сплавов и получение из минеральной составляющей товарной продукции для стройиндустрии, промышленного и сельского хозяйства. Как недостаток следует отметить отсутствие технологических проработок и специализированного оборудования для разработки многокомпонентных отвалов ферросплавного производства, обеспечивающих эффективную переработку и защиту окружающей среды.

С повышением требований к защите окружающей среды возросли объемы выхода мелкозернистых и тонкодисперсных отходов производства в виде пыли и шламов газоочистных аппаратов. Так, удельный выход колошниковой пыли достигает 38 кг/т чугуна, выход пыли газоочисток от подбункерных помещений и литейных дворов доменных цехов возрос до 11,5 кг/т чугуна. В сталеплавильном производстве улавливание пыли колеблется от 2,5 до 32 кг/т стали. При мокром пылеулавливании в сталеплавильном производстве удельный выход шлама составляет 10-30 кг/т стали. Сокращение природных рудных запасов и в то же время высокое содержание металлического и оксидного железа в мелкозернистых и тонкодисперсных отходах металлургического производства заставляют искать новые подходы к утилизации. Применяется рециклинг пыли, когда основная масса ее используется в виде железосодержащей добавки в аглодоменном производстве, появляются технологические решения по брикетированию пыли и окускованию шламов сталеплавильного производства с получением магнезиальных, железо- и известьсодержащих флюсов. Увеличение в электросталеплавильном производстве цинксодержащих ломов привело к резкому повышению содержания оксида цинка в пылях газоочистки.

Возрастают объемы образования окалины прокатных цехов. Удельный выход сухой окалины колеблется от 16,0 до 61,3 кг/т проката, замасленной - от 0,3 до 12,1 кг/т. Ограниченное применение находит замасленная окалина. Повышенный класс ее опасности накладывает дополнительные требования к хранению и утилизации. Традиционно сухую окалину используют в аглодоменном производстве. Новые технологии позволяют использовать замасленную окалину в композициях с мелкозернистыми и тонкодисперсными железосодержащими металлургическими отходами в доменном, сталеплавильном и ферро­сплавном производствах.

Цвет металлургии

На производство одной тонны цветного металла требуется гораздо большее количество рудно-минерального сырья, чем в черной металлургии. По алюминию расход составляет 5,1-5,2 т бокситов и 8,6 т нефелинов, по меди - в среднем 79 т при переработке медно-цинковых руд и порядка 73 т при переработке медно-никелевых руд, по никелю в среднем - 116-117 т (из окисленных руд) и до 100 т сульфидных руд, по цинку - ~80,6 т (медно-цинковые руды) и ~38 т (свинцово-цинковые руды); по свинцу из свинцово-цинковых руд - ~43,4 т; по олову - 46,3 т при переработке достаточно богатых коренных руд, 316,7 т при переработке бедных руд и 372 т при переработке отвалов руд и хвостов обогащения; по вольфраму - расход руды на производство концентратов, содержащих 60% триоксида вольфрама, составляет 31,6 и 55,1 т на основных предприятиях; по молибдену - в среднем ~3,5 тыс. т на тонну молибдена в конечной металлургической продукции; по редкоземельным элементам - может превысить 10 тыс. т.

В связи с этим образуется большое количество отходов производства. Например, на одну тонну товарных руд приходится до 10-200 т вскрышных и вмещающих пород, концентратов - 1-97 т хвостов обогащения, первичных тяжелых металлов - до 150 т шлаков, алюминия - ~2,8 т отходов (бокситных шламов). Суммарный объем накопления вскрышных и вмещающих пород оценивается в 5,7 млрд куб.м.

В отвалах горно-обогатительных предприятий России складировано более 400 млн т некондиционных и забалансовых руд и около 1700 млн т хвостов обогащения, являющихся потенциальным сырьем для извлечения цветных, редких и благородных металлов, серы, а также для производства нерудных строительных материалов и другой продукции производственно-технического назначения.

Выход шлаков в цветной металлургии многократно превышает их выход в черной металлургии. В отвалах накоплено порядка 8,5-8,6 млрд т отходов прошлого периода при годовом образовании около 218 млн т. В то же время сегодня степень использования отходов текущего производства по цветной металлургии не превышает ~24% от годового образования, а по ряду видов отходов - значительно ниже. Например, переработка фосфогипса - не превышает 10%, а фторгипс практически не находит применения.

В настоящее время доминирующая часть техногенного сырья потребляется без предварительного извлечения из него цветных металлов. Это в первую очередь относится к вскрышным и вмещающим породам, идущим в строительную отрасль. Объемы отгрузки такого сырья могут быть увеличены до ~80 млн т в год, исходя из потребностей конкретных регионов для решения задач дорожного и жилищного строительства. При этом дополнительная экономия природного сырья в строительном комплексе составит примерно 38 млн т. Таким же образом могут более полно использоваться некоторые виды забалансовых и некондиционных руд. Возможный годовой объем использования таких руд - порядка 40 млн т.

Из техногенных отходов предприятий цветной металлургии в большинстве случаев необходимо предварительно доизвлекать цветные металлы и другие ценные компоненты. В первую очередь это относится к техногенным отходам медных предприятий Уральского региона. Степень использования хвостов обогащения составляет 25% от годового образования, шлаков от плавки на черновую медь - превышает годовое образование. В накопленных хвостах обогащения руд этих предприятий содержится ~780 тыс. т меди, 1,2 млн т цинка, в шлаках медеплавильных производств - соответственно 640 тыс. т меди и ~2,3 млн т цинка. Шлаки наиболее перспективны с этой точки зрения.

Из хвостов обогащения наиболее перспективны пиритные, которых накоплено ~90 млн т. При организации их переработки в объеме 10 млн т в год (в дополнение к имеющимся объемам переработки) может быть получено ~18 тыс. т черновой меди и в итоге сэкономлено ~1,43 млн т медно-цинковой руды. В этом случае в течение примерно десяти лет все накопленные отходы могут быть использованы. В основе технологии переработки - дофлотация хвостов. При полной переработке лишь текущих хвостов дополнительно может быть получено ~5,4 тыс. т меди, количество сэкономленного рудного сырья оценивается в 430 тыс. т.

При организации переработки шлаков в объеме 10 млн т (плюсом к имеющимся объемам переработки) дополнительно может быть получено ~42 тыс. т черновой меди и сэкономлено ~3,3 млн т медно-цинковой руды. Кроме общеизвестной флотации, разработана новая технология фирмы Ural Process Engineering Ltd. Особенности технологии не раскрываются, однако, как отмечалось, из шлаков могут быть получены магнетито-гематит, кремнезем, медь, золото, серебро, цинковый купорос, металлический свинец. Совместно с медеплавильными шлаками возможна переработка медьсодержащих пылей и шламов.

В производстве никеля наиболее перспективный вид техногенного сырья - пирротиновые концентраты. Текущие концентраты перерабатывают в полном объеме, а при ежегодной переработке лежалых концентратов в объеме, например, 2 млн т (из ~19 млн т лежалых) дополнительно может быть получено 30,3 тыс. т никеля и ~10,1 тыс. т меди (при этой оценке использованы показатели переработки текущих концентратов по автоклавной технологии). Экономия сульфидных медно-никелевых руд Норильского региона оценивается в 2,3 млн т. Следует подчеркнуть, что лежалые пирротиновые концентраты можно рассматривать как резервный сырьевой источник ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».

В Уральском регионе представляется целесообразным увеличение объемов утилизации шлаков никелевых предприятий, которые в большинстве случаев напрямую (без доизвлечения) используются в дорожном строительстве и для производства различных видов продукции производственно-технического назначения. При увеличении объемов утилизации никелевых шлаков на 10 млн т экономия сырья в строительном комплексе составит ~11 млн т.

Суммарный объем накоплений клинкера от переработки шлаков и кеков свинцово-цинкового производства оценивается в 2,05 млн т. В нем содержится 66,4 тыс. т меди; 22,8 тыс. т цинка; 6,5 тыс. т свинца. В настоящее время клинкер активно перерабатывают для доизвлечения цветных металлов, а отход от этой переработки используют в производстве цементов, клинкерблоков, других строительных материалов. Организация переработки накопленного клинкера в объеме 1 млн т в год обеспечит выпуск ~7,8 тыс. т цинка, а также 22,6 тыс. т меди и 2 тыс. т свинца. В результате минимальная экономия, например, медно-цинковых руд составит около ~630 тыс. т.

До сих пор не найдено технологически и экономически приемлемой технологии комплексной переработки бокситовых шламов, из которых можно было бы извлекать дефицитные редкоземельные элементы и производить концентраты железа и алюминия для получения черных металлов и алюминия, а также хвостов обогащения молибденсодержащих для получения крайне дефицитного рения, вольфрамовых руд и отходов ферросплавного производства.

Для увеличения объемов переработки техногенного сырья на горно-металлургических предприятиях Свердловской области необходимы:

- проведение геолого-химических исследований техногенных объектов с оценкой возможностей подготовки этих объектов к использованию;

- оценка возможностей организации дофлотации дополнительных объемов сырья (хвостов и шлаков) на существующих мощностях обогатительных фабрик Уральского региона, с учетом планов их расширения;

- разработка и внедрение технологических решений предварительного удаления цинка и свинца из пылей и шламов, что позволит полностью возвращать их в металлургический передел;

- совершенствование существующих и разработка новых решений по переработке техногенных отходов с максимальным извлечением ведущих компонентов и оптимальным использованием минеральной составляющей;

- развитие экономических рычагов воздействия на предприятия в сфере использования техногенного сырья путем резкого увеличения платы за размещение твердых отходов, снижения налогов в период освоения технологий переработки отходов и при увеличении объемов их переработки;

- разработка законодательных актов, запрещающих открытие новых карьеров по добыче природных стройматериалов в регионах расположения техногенных образований, из которых возможно получение аналогичной продукции.

Журнал

   
Ваше имя:  
Пароль:     
  запомнить меня
  Регистрация  Забыли пароль?

Бизнес-навигатор

   Меткомплекс
   Наука и образование
   Органы власти
   Отраслевые союзы
   Смежные отрасли


Атомстрой комплекс
ЛитМаш
ЗаводЭкоТехнологий
 
Отраслевая наука 


 
        ООО «УралИнфо»
   Телефон/факс: (343) 350 71 71
   г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58, офис 601        
            urm@urm.ru
пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
«РЎСѓРјРјР° технологий» «Сумма технологий»
продвижение сайта