Способ утилизации хлорорганических отходов
Владельцы патента RU 2502922:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) (RU)
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа. Способ утилизации хлорорганических отходов включает их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы. В исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м2, при этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция. В качестве хлорсвязующих добавок используют известняк, силикат кальция или доломит. Изобретение позволяет повысить эффективность способа утилизации отходов и снизить токсичность выбросов. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к переработке промышленных хлорсодержащих отходов на основе полихлорированных бифенилов, и может быть использовано для утилизации этих отходов в печи шахтного типа, например доменной.
Известен способ сжигания жидких галогенсодержащих отходов, включающий приготовление смеси отходов со щелочным реагентом, подачу смеси в распыленном состоянии в циклонную печь в закрученный поток продуктов сгорания дополнительного топлива и введение на границе факелов потока распыленных капель воды (авт. свид. СССР №1707433, МПК F23G 7/04, опубл. 23.01.1992).
Недостатком способа является необходимость применения специального оборудования для предварительной подготовки отходов и их сжигания, высокие энергетические затраты, а также выделение в атмосферу вредных примесей в виде свободного хлора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является, принятый за прототип, способ сжигания хлорорганических отходов, включающий их подачу в фурменную зону доменной печи на смешение с дутьем в соотношении не более 3 г отходов на 1 м3 дутья, термическое разложение отходов в фурменной зоне в окислительной атмосфере при температуре 1700-1900°C с образованием углекислого газа и хлористого водорода и последующим прохождением продуктов разложения через шихтовые материалы (патент РФ №2119125, МПК F23G 7/04, опубл. 20.09.1998).
Недостатком способа является повышенное содержание токсичных хлорсодержащих веществ в составе доменных газов, выходящих из доменной печи. В фурменной зоне печи при температуре 1700-1900 С происходит полное разложение хлорорганических соединений и окисление углерода до углекислого газа и образование хлористого водорода, при этом последний, поднимаясь с доменными газами и проходя через шихтовый материал, вступает в реакцию с восстановленным железом и щелочными металлами и их оксидами, находящимися в шихте, образуя летучие хлориды металлов, которые выносятся из доменной печи отходящими газами или удаляются со шлаками. Однако в составе шихтовых материалов, необходимых для производства чугуна, содержится недостаточно соединений, которые связывают хлоробразующиеся летучие продукты разложения в нетоксичные безвредные вещества, таким образом, отходящие из доменной печи газы содержат остатки продуктов разложения хлорорганических отходов.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание экологически эффективного способа утилизации хлорорганических отходов в печи шахтного типа, например доменной, при реализации которого отходящие газы не содержат токсических продуктов разложения хлорорганических соединений.
Указанный результат достигается тем, что в способе утилизации хлорорганических отходов, включающем их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы, согласно изобретению в исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м2. При этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция, такие как известняк, силикат кальция, доломит.
Установлено, что введение в исходную шихту хлорсвязующих добавок в количестве 50-75 кг на 1 тонну выплавляемого чугуна позволяет связать хлористый водород и хлор настолько, чтобы их содержание на выходе не превышало предельно допустимых концентраций (ПДК) рабочей зоны. Образовавшиеся при разложении хлорорганических отходов нетоксичные соли переходят в шлаковый расплав. Использование в качестве хлорсвязующих добавок - соединений кальция, таких как известняк, силикат кальция или доломит не нарушает сам процесс получения чугуна и обеспечивает полную утилизацию хлорорганических отходов на основе полихлорированных бифенилов. При этом необходимо поддерживать вязкость шлакового расплава в пределах 0,2-0,5 Нс/м2. Введение большего количества хлорсвязующих добавок приведет:
1) к увеличению вязкости шлакового расплава. Нормальный шлак должен свободно вытекать через шлаковые фурмы, а также через чугунную летку вместе с чугуном. Вязкость шлака при 1500°C должна оставаться в пределах 0,2-0,5 Н·с/м2. При превышении значений 0,5 Н·с/м2 образуется чрезмерно густой шлак, который препятствует нормальной фильтрации чугуна в металлоприемник, загромождает горн, резко ухудшает ход печи;
2) к дополнительному расходу кокса, и соответственно к увеличению затрат на производство чугуна.
При вводе меньшего количества добавок не происходит достаточного связывания хлора в нетоксичные соли и отходящие из печи шахтного типа газы содержат токсичные соединения, содержание которых превышает ПДК рабочей зоны.
Пример. Способ проверен в лабораторных условиях на установке, моделирующей процесс выплавки чугуна в печи шахтного типа (печь Таммана), с использованием материалов, представляющих собой смесь: 45 мас.% окатышей Качканарского ГОКа и 55 мас.% агломерата Качканарского ГОКа. Показатели и условия плавки в печи Таммана соответствовали показателям и условиям, необходимым, для получения одной тонны чугуна в доменной печи: расход кокса - 440 кг, расход дутья 1262 м3, масса шихтовых материалов - 1413 кг, хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг, температура колошникового газа - 300°C, температура фурменного очага - 1988°C, количество подаваемых на утилизацию хлорорганических отходов, таких как «Совол» или «Арохлор 1221», - 1 кг., при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Нс/м2. Установлено, что концентрация хлористого водорода и хлора в отходящих газах печи Таммана не превышала предельно допустимых концентраций - для хлористого водорода - 5,0 мг/м3, для хлора - 1,0 мг/м3. Результаты по осуществлению предлагаемого и известного способов приведены в таблице.
| Таблица | ||||||
| Способ | Утилизируемая техническая смесь | Добавка к шихте | Вязкость шлака, Нс/м2 | Масса добавки, кг | Концентрация в газовой фазе, мг/м3 | |
| HCl | Cl2 | |||||
| прототип | Совол | - | 0,310 | - | 5,11 | 0,201 |
| предлагаемый | Совол | CaCO3 | 0,480 | 20 | 5,04 | 0,196 |
| Совол | CaCO3 | 0,507 | 50 | 3,61 | 0,184 | |
| Совол | CaO·SiO2 | 0,260 | 75 | 3,70 | 0,195 | |
| Совол | CaMg(CO3)2 | 0,497 | 50 | 3,88 | 0,200 | |
| Арохлор 1221 | CaCO3 | 0,507 | 50 | 2,72 | 0,126 |
Предлагаемый способ позволяет эффективно производить утилизацию хлорорганических отходов в печах шахтного типа, обеспечивая отсутствие выбросов в атмосферу токсичных соединений без значительных капитальных вложений.
1. Способ утилизации хлорорганических отходов, включающий их подачу потоком дутья в зону горения печи шахтного типа и термическое разложение с последующим прохождением через шихтовые материалы, отличающийся тем, что в исходную шихту дополнительно вводят хлорсвязующие добавки в количестве 50-75 кг на 1 т выплавляемого чугуна при поддержании вязкости шлакового расплава 0,2-0,5 Н·с/м2, при этом в качестве хлорсвязующих добавок используют соединения кальция.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсвязующих добавок используют известняк.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсвязующих добавок используют силикат кальция.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсвязующих добавок используют доломит.
