Способ утилизации хлорорганических отходов

Способ утилизации хлорорганических отходов

Реферат

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.