Получение товарной продукции из металлургических и угольных шламов днепродзержинских техногенных месторождений

УДК 669.015.8 + 662.654.1	ПОЛУЧЕНИЕ ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ ИЗ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ И УГОЛЬНЫХ ШЛАМОВ ДНЕПРОДЗЕРЖИНСКИХ ТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
,
«Экология-Днепр-2000», Днепродзержинск
ТОВ НВП “Екологія-Дніпро-2000” провело оцінку запасів вугле - та залізовміщуючих шламів в шламонакопичувачах (техногенних родовищах) м. Дніпродзержинська. Розроблено технічні умови на концентрат залізовміщуючий (двох марок) і вугільну фракцію дрібнодисперсну (трьох марок). Проведені роботи по кваліфікованій утилізації шламів.
«Экология-Днепр-2000» провело оценку запасов угле - и железосодержащих шламов в шламонакопителях (техногенных месторождениях) г. Днепродзержинска. Разработаны технические условия на концентрат железосодержащий (двух марок) и угольную фракцию мелкодисперсную (трех марок). Проведены работы по квалифицированной утилизации шламов.

Введение. К началу третьего тысячелетия масса накопившихся в Украине отходов превысила 25 млрд. тонн, причем 90% из них – отходы промышленного производства. Днепропетровская область, занимая 5,3% территории Украины, располагает 45% общеукраинских токсичных и около 28% промышленных отходов [1]. Днепродзержинск – один из наиболее неблагополучных в экологическом отношении городов Украины. В черте города расположено несколько потенциально опасных хранилищ радиоактивных отходов, а содержание токсичных элементов в почве города превышает фоновое по кадмию – в 2 раза, свинцу – в 4,5 раза, цинку – в 6 раз и фторидам – в 3,5 раза [1].

В Днепродзержинске складирование в течение десятилетий железосодержащих шламов (отходов деятельности металлургический комбинат»), а также углесодержащих шламов (отходов флотации обогатительной фабрики коксохимзавод») привело к образованию в шламонакопителях трех техногенных месторождений – железо - и углесодержащего, а также высокозольного углесодержащего, общей площадью 52,5 Га.

Цель работы. Предприятие «Экология-Днепр-2000» как одно из ведущих предприятий региона по переработке промышленных отходов (лицензия г. на геологическое изучение и научно-промышленную разработку шламонакопите

© , , 2003

лей) поставило задачу квалифицированно утилизировать железо - и углесодержащие шламы

с целью последующей рекультивации грунта вышеуказанных техногенных месторождений.

Переработка железосодержащего шлама. Техногенное месторождение железосодержащих шламов в шламонакопителе имеет площадь 28,9 Га при запасах шлама – около 2,6 млн. тонн. Шлам представляет собой многолетнее накопление таких отходов деятельности металлургического комбината как пыль аэрационных установок агломерационного производства, продукты гидросмыва вагоноопрокидывателей с остатками железной руды, железорудного концентрата и доломитизированного известняка, а также колошниковая пыль доменных печей и скрубберов тонкой очистки. Усредненный состав железосодержащего шлама по некоторым компонентам (% мас.): Feобщ -32,0; SiO2 - 29,5; Al2O3 - 1,2; CaO - 6,2; MgO - 1,9.

Железосодержащий шлам из-за высокого содержания мелких фракций (0,025 - 0,05 мм) и значительной доли нерудных компонентов (в основном, SiO2) не может напрямую идти в металлургический передел, однако после обогащения пригоден для последующей агломерации и использования в доменном производстве. Предприятием разработаны технические условия (ТУ У 13.1-30299063-003-2001) на концентрат железосодержащий (КЖС), предназначенный для получения железорудного концентрата для доменного производства [2].

Основные физико-химические показатели концентрата КЖС двух марок в соответствии с

ТУ У 13.1-30299063-003-2001 приведены в таблице 1.

Эффективная удельная активность природных радионуклидов в железосодержащем шламе составляет 16 - 198 Бк/кг при норме не более 370 Бк/кг, что позволяет использовать концентрат КЖС в промышленности без ограничений.

С 2002 года более 50 тыс. т добытого концентрата КЖС отправлено потребителям, где на его основе получен железорудный концентрат с содержанием железа более 64% и SiO2 – до 8% . Намечена наработка больших объемов концентрата с целью определения экономической эффективности и целесообразности применения такого продукта в аглошихте вместо основного железорудного сырья.

Таблица 1. Физико-химические показатели концентрата

железосодержащего КЖС

Наименование показателя	Норма	Метод испытаний
КЖС-1	КЖС-2
Массовая доля железа (общего), %, не менее	40,0	60,0	ГОСТ 23581.18
Массовая доля влаги, %, не более	14,0	14,0	ДСТУ 3201
Отклонение от базового значения массовой доли железа, % абс.	1,0	1,0	ДСТУ 3197

В настоящее время «Экология-Днепр-2000» проводит работу по патентованию оригинального способа обогащения железосодержащего шлама.

Переработка углесодержащего шлама. Общая площадь, занимаемая углесодержащими шламами в Днепродзержинске, составляет 23,6 Га при запасах шлама 2,2 млн т.

Техногенное месторождение низкозольных углесодержащих шламов в шламонакопителе имеет площадь 17,8 Га при запасах шлама около 2 млн т.

Коллегией ГКУ Украины (протокол г.) запасы углесодержащих шламов данного месторождения отнесены к классу под кодом 111 в соответствии с классификацией запасов и ресурсов полезных ископаемых государственного фонда недр Украины. Шлам представляет собой отходы флотации обогатительной фабрики коксохимзавод» и имеет следующий элементный состав органической части (% мас.): C - 82,0; О - 10,0; H - 5,5; S - 0,8; N - 1,3.

Усредненный технический анализ необогащенного углесодержащего шлама: влага -1,6 % мас.; зольность - 44,7 % мас.; общая сера - 2,0 % мас.; выход летучих веществ (сухое беззольное топливо) - 37,2 %; теплотворная способность - 18,23 МДж/кг; плотность - 1,8 г/см3. Минеральные примеси в шламе составляют 22 - 24 % мас. и представлены в основном глинистыми материалами (11 - 17 %) и кварцем (4 - 9 %).

Техногенное месторождение высокозольных угольных шламов имеет площадь 12 Га, из которых 5,8 Га пригодны для разработки и имеют запасы шлама 232 тыс т. Высокозольный угольный шлам используется в настоящее время в цементном производстве как сырьевой компонент при получении клинкера.

Усредненный технический анализ сырого высокозольного угольного шлама (% мас.): влага - 11,6 - 34,7; зольность - 49 - 67; общая сера - 0,93 - 1,8; выход летучих веществ - 31,4 - 38,2.

Эффективная удельная активность углесодержащего шлама составляет 92 - 175 Бк/кг, что ниже допустимой величины 370 Бк/кг и позволяет использовать шлам в промышленности без ограничений.

Предприятием разработаны технические условия (ТУ У 10.1-30299063-002-2001 с изменениями № 1) на угольную фракцию мелкодисперсную (УФМ) трех марок: УФМ-1 – для коксохимии и коксового производства в качестве присадки к коксовой шихте, УФМ-2 – в качестве топлива для энергетики и УФМ-3 – для строительной индустрии [3]. Основные физико-химические показатели фракции УФМ разных марок в соответствии с ТУ У 10.1-30299063-002-2001 с изменениями №1 приведены в таблице 2.

С 2002 года предприятием «Экология-Днепр-2000» добыто и отправлено потребителям более 7 тыс. т высокозольной фракции УФМ-3. Известно, что при получении клинкера в производстве портландцемента стоимость топлива составляет более четверти себестоимости готового цемента [4]. Поэтому использование угольных шламов в качестве сырьевого компонента клинкерного производства позволяет не только снизить расход топлива за счет наличия в шламе мелкодисперсного угля, но и скорректировать химический состав сырья за счет присутствия в шламе оксидов кремния, алюминия и железа.

Таблица 2. Основные физико-химические показатели угольной фракции УФМ разных марок

Наименование показателя	Норма для марок
УФМ-1	УФМ-2	УФМ-3
Крупность 0- 3 мм, %, Не менее	90	90	90
Зольность, % мас.	не более 8,0	не более 15,0	не менее 50,0
Общая влага, % мас., Не более	10,0*	12,0**	12,0**
Выход летучих веществ, % мас.	30,0-40,0	30,0-40,0	не менее 15,0
Низшая теплота сгорания, ккал/кг	не менее 4200	не менее 4200	2500-3500

Примечание: * - в период с 15 марта по 15 ноября допускается содержание общей влаги не более 12,0 % мас.; ** - в период с 15 марта по 15 ноября допускается содержание общей влаги не более 17,0 % мас.

В настоящее время предприятие проводит работу по подбору оборудования углеобогащения методом гравитации и флотации с целью получения промышленных партий фракций УФМ-1 и УФМ-2.

Учитывая то, что углесодержащий шлам помимо углерода содержит оксиды кремния и железа, а также глинозём, он представляет собой ценное комплексное сырьё для получения кремнистых сплавов в ферросплавном производстве [5]. При этом углерод, кремнезём и оксиды железа могут служить эквивалентным заменителем кокса, кварцита и стальной

стружки при выплавке ферросплавов. В настоящее время НПП «Экология-Днепр-2000» проводит технико-экономическую оценку целесообразности использования угольных шламов в ферросплавном производстве.

Выводы. Анализ химического и фракционного состава шламов позволил выбрать направления их квалифицированной утилизации. Разработаны технические условия на концентрат железосодержащий (двух марок) и угольную фракцию мелкодисперсную (трех марок). С 2002 года потребителям отправлено более 57 тыс. тонн товарной продукции.

Перечень ссылок

1. Экологические основы природопользования / Под ред. . – Днепропетровск: ИППЭ НАН Украины, 1998. – 258 с.

2. , , Григорьев концентрат из шлама металлургических предприятий // Тезисы докладов 4-й Всеукраинской науч.-методической конф. “Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення єкологічно чистих технологій”. - Днепродзержинск, 2002. – С.126.

3. , , Гусев энергетической и технологической угольной фракции из лежалых отходов флотации // Тезисы докладов 4-й Всеукраинской науч.-методической конф. “Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення єкологічно чистих технологій”. - Днепродзержинск, – С.127.

4. , Баженов материалы.- М.: Стройиздат, 1986. – 161 с.

5. , , Ушурбакиев ферросилиция и шлаков с заданными свойствами на основе минеральной части экибастузских углей // Комплексное использование минерального сырья. – 1990. - № 11. – С.61-63.

T. G. Ivashchenko, V. N. Filin	PRODUCTION OF GOODS FROM METALLURGICAL AND COAL ENRICHMENT TAILS OF DNEPRODZERZHINSK TECHNOGENOUS DEPOSITS
Scientific production company “Ecology-Dnepr-2000”, Ltd., Dneprodzerzhinsk
"Ecology - Dnepr 2000" research-and-production enterprise Ltd, has made an estimation of stocks a coal - and iron-containing tailings in storage (in man-caused deposits) of city Dneprodzerzhinsk. The specifications on a concentrate iron-containing (two marks) and coal fraction fine-dyspersated (three marks) are developed. The qualified works for utilization of tailings are made.

Поступила в редколлегию 15 октября 2003 г.

Представлено членом редколлегии канд. техн. наук