Сжигание топлива в обрабатывающей промышленности (стр. 24 )

Категория источника	SNAP-код	Доля в суммарных выбросах [%]
SO2	NOx	НMЛOC	CH4	CO	СО2	N2O	NH3
Вторичное производство цинка	030308	-	-	-	-	0	-	-	-

0 = данные о выбросах имеются, но их величина ниже допустимого предела округления (0,1%)

- = нет данных о выбросах

Маловероятно, что вторичное производство цинка будет серьезным источником элегаза (гексафторида серы, SF6), фторуглеводородов (ГФУ) или перфторуглеродов (ПФУ), (ETC/AEM-CITEPA-RISOE 1997).

3 ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

3.1 Описание

Под заводом по вторичному производству цинка подразумевают любой завод или фабрику, на котором перерабатывается цинкосодержащий скрап или цинкосодержащие материалы, отличные от цинковых концентратов (руд), извлекаемых из месторождений (Barbour и др., 1978 г.).

Процесс восстановления цинка состоит из трех операций, выполняемых со скрапом, а именно, из предварительной обработки, плавления и рафинирование (очистка). Скрап (металлический лом) доставляется на установку по производству вторичного цинка в форме слитков, отбракованного литья, отжигов и другого смешанного металлического лома, содержащего цинк. (US EPA, 1995 г.).

Предварительная обработка скрапа включает сортировку, очистку, дробление и просеивание, а также выпотевание и выщелачивание. Сортировка цинкового скрапа осуществляется вручную согласо требованиям по содержанию цинка и любым последующим требованиям технологического процесса. При очистке удаляются все инородные вещества для улучшения качества продукции и эффективности производства. Дробление облегчает процесс отделения цинка от загрязняющих веществ. Просеивание и пневмоклассификация концентрируется цинковый металл для дальнейшей обработки. Выщелачивание раствором карбоната натрия превращает окалину и шлак в оксид цинка, из воторого можно получить цинк путем восстановления. (US EPA, 1995 г.).

Чистый цинковый скрап плавится в котле, тигеле, отражательной и электрической индукционной печах. Для улавливания примесей из расплавленого цинка в этих печах применяется флюс. Благодаря перемешиванию флюс и примеси всплывают на поверхность расплава, в то время как окалина и дросс удаляются с поверхности. Оставшийся расплавленный цинк можно разлить в формы или передать для рафинирования в расплавленном состоянии. (US EPA, 1995 г.).

Процессы рафинирования удаляют другие примеси из скрапа чистого цинкового сплава, а также из цинка, выпаренного на стадии плавления в ретортной печи. Расплавленный цинк нагревается до испарения. Цинковый пар конденсируется и восстанавливается в различных формах, в зависимости от температуры, времени восстановления, наличия или отсутствия кислорода, а также оборудования, применяемого во время конденсации цинкового пара. После процесса рафинирования получают следующие готовые изделия: цинковые слитки, цинковая пыль, оксид цинка и цинковые сплавы. (US EPA, 1995 г.).

Обычно, процессы, применяемые для обработки вторичного цинка, можно различить по типу используемого сырья. (Rentz и др., 1996 г.):

Очень бедные окисные остатки и окисная пыль, например, от производства стали, обрабатываются во вращающихся печах (печи Waelz), производящих окислы металлов в более концентрированной форме. Эти концентрированные оксиды (оксиды Waelz) обрабатываются вместе с окисными рудами в певичных термических плавильнях цинка, а именно, в стандартных плавильных печах, применяемых для объединенного производства свинца и цинка. В этом случае, трудно точно разделить первичное и вторичное производство цинка, а также производство цинка и свинца.

Перед плавлением металлическая продукция подвергается дроблению и просеивается для отделения металлических гранул от оксидов. После этого металлическая продукция плавится в плавильных печах, в основном, индукционного типа или муфельных печах. В заключении, расплавленный цинк отливается и частично рафинируется до цинка высокой частоты в дистиляционных колоннах.

В ретортах Нью-Джерси можно обработать большое количество различных окисных вторичных материалов одновременно с металлическими материалами. Для подготовки загрузки оксиды смешиваются с битуминозным или газовым углем, брикетированным и закоксованным. Брикеты вместе с металлическими материалами загружаются в реторты. Пары цинка реторт конденсируются через конденсацию брызг.

3.2 Определения

Вторичное производство цинка Производство цинка из материалов, отличных от руды.

Другие определения описаны в разделах 3.1 и 3.3.

3.3 Технологии

Печь для выпотевания (барабанная, отражательная или муфельная печь) медленно нагревает скрап, содержащий цинк и другие металлы примерно до 364°C. Этой температуры достаточно для расплавления, но это значение ниже точки плавления оставшихся металлов. Расплавленный цинк собирается на дне печи и, затем, собиратся. Оставшийся металлический скрап охлаждается и удаляется для продажи на другие предприятия по вторичному производсту. (US EPA, 1995 г.).

Более сложный процесс плавления включает помещение скрапа в ковш и повышение температуры в ванне с расплавленной солью до тщательно контролируемой отметки. При этом жидкий металл отделяется от соли и опускается вниз, и остаются твердые неокисленные металлы. При повышении температуры до определенных значений, соответствующих точкам плавления присутствующих металлов или сплавов, можно получить расплавленные металлы с минимальным количеством примесей (Barbour и др., 1978 г.).

Для производства цинка в ретортах Нью-Джерси на участке складирования подбирается сырье, содержащее цинк. Для некоторого сырья осуществляется подготовка загрузки, включая раздробление, просеивание и магнитную сепарацию, чтобы получить металлическую и окисную фракцию. Более того, для некоторого сырья необходимо проведение дехлорирования. Окисное сырье, такое как пыль и цинковые шлаки, смешиваются с битуминозным углем. Следовательно, смесь, содержащая примерно 40% цинка, брикетируется вместе со связующем веществом, коксуется при температуре около 800°C в автогенной печи коксования и затем загружается в реторты Нью-Джерси вместе с небольшим количеством чистых металлических материалов. Путем нагрева природным газом и CO, содержащихся в отходящих газах, в ретортах достигается температура примерно 1100°C для восстановления и выпаривания цинка. Следовательно, выпаренный цинк осаждается в брызго-конденсаторах и передается на литейный цех через раздаточную печь. Здесь так называемый отсортированный цинк разливается в слитки. Остатки из реторт обрабатываются в плавильном циклоне для получения смешанных свинцово-цинковых оксидов и шлака. На рисунке 3.1 представлена схема вторичного производства цинка при помощи реторт Нью-Джерси. Определяются потенциальные источники выбросов макрочастиц и тяжелых металлов. Происходит плавление металлических фракций от подготовки загрузки вместе с другими металлическими материалами, таким как гальванический дросс, цинковый скрап, а также лигатурный скрап. Затем цинковое сырье поступает в ликвационную печь, где на первой фазе рафинирования достигается содержание цинка от 97,5 до 98%. Расплавленный и рафинированный цинк также разливается в слитки (Rentz и др., 1996 г.).

Сырьем для печей Waelz является, в основном, пыль и шлам от электрических дуговых печей, применяемых в сталелитейной промышленности, наряду с другими вторичными материалами, содержащими цинк и свинец. Для передачи и загрузки пылевидные вторичные материалы обычно гранулируются в сталеплавильном цехе.

После смешивания, гранулы, содержащие цинк и свинец, кокс, в качестве восстановителя, и флюс загружаются через загрузочный шлюз наверху слегка наклонной вращательной печи. Вращение и наклон приводят к наложению поступательного и вращательного движения загруженного сырья. В противоточном направлении к загрузке воздух, в качестве рабочего газа, подается на выходном отверстии печи. При температуре около 1200°C и времени удержания примерно 4 часа цинк и свинец восстанавливаются и выпаривается. Металлические пары повторно окисляются в газонаполненном пространстве и удаляются через загрузочное отверстие вместе с отходящим газом. В очистном устройстве окислы металлов вновь собираются, и, образуется, в качестве фильтровального порошка, так называемый оксид Waelz с содержанием цинка примерно 55% и содержанием свинца примерно 10%. Затем, оксид Waelz загружается в стандартную плавильную печь, которая применяется для объединенного плавления первичного цинка/свинца. Шлак из печи Waelz охлаждается и гранулируется в водяной бане. Дополнительная нефть, в качестве топлива, необходима только при запуске печи, а во время станционарной работы сжигание металлических паров и угарного газа покрывает потребность в энергии для данного процесса (Rentz и др., 1996 г.). Схема процесса Waelz представлена на рис. 3.2.

Иногда вторичный цинк направляется на очистку вместе с первичным материалом. Применяются различные пирометаллургические технологии очистки в зависимости от состава сырья и спецификации продукта. Термическая очистка цинка посредством фракционно перегонки можно осуществить ректификационных колоннах при температуре примерно 950°C (Rentz и др., 1996 г.).

Рисунок 3.1: Вторичное производство цинка при помощи реторт Нью-Джерси с потенциальными источниками выбросов тяжелых металлов (Rentz и др., 1996 г.)

Рисунок 3.2: Печь Waelz с установками для снижения выбросов (Rentz и др., 1995 г.)

3.4 Выбросы