Wykład 5
Recykling żelaza i stali
Można wyróżnić 3 typy złomu z przemysłu żelaza i stali:
Własny(układy wlewowe nadlewy itd.) nowy( powstaje w innych zakładach w wyniku procesów metalurgicznych) stary
Postęp technologiczny znacznie ograniczył ilość złomu własnego. Złom nowy powstaje w instalacjach fabrycznych i obejmuje takie operacje jak tłoczenie toczenie obcinanie. Stary złom to samochody mosty budynki itd.
Ważną rzeczą jest aby ten złom posiadał bardzo mało zanieczyszczeń bo przechodzą one do żużla lub do kąpieli metalowej. Metale żelazne poddawane recyklingowi dzielimy na: złom żelazny (stalowy) - odpady zawierające żelazo i produkty pośrednie.
Piece do wytopu surówki i stali:
Wielki piec- piec szybowy wysoki działa podobnie jak żeliwiak
Zasadowy konwektor tlenowy
Elektryczny piec łukowy
W procesie produkcji stali mogą być pewne zanieczyszczenia: AL., Zn MG farby oleje smary płyny chłodzące, czy jakieś materiały wybuchowe radioaktywne czy zamknięte pojemniki itd.,. Zanieczyszczenia takiej jak SN Pb Cu nie są tolerowane i wpływają źle na właściwości stali
Zanieczyszczenia w produkcji stali:
Pierwiastki które mogą być odzyskiwane: Sb Arsen Co Mo Ni
Pierwiastki które mogą przechodzić do stali: Al. Mg Si Ti Cr Mn dla mnie to dziwne
Pierwiastki zanieczyszczające: S H2 O2 P N
Bardzo często występuje połączenie elementów stalowych z elementami plastikowymi lub z innymi tworzywami. I trzeba te elementy rozdzielić za pomocą:
Sortowania ręcznego
Rozdrabniania
Piec do segregacji kroplistej, nagrzewamy do temp 730 C dla stopienia aluminium cynku lub ołowiu, które zbierają się na dnie pieca a inne metale wysokotopliwe w tym Fe pozostają w piecu. Problemem jest to ze Al. Zn lub Pb mogą zawierać Fe i inne niskotopliwe stopy i zanieczyszczenia.
Schreder
Materiały do budowy samochodów [%]
Stal maleje udział 76 68 63
Metale nieżelazne rośnie udział 6 7,5 9,3
Polimery rośnie udział 2 10 13
Pozostałe 16 14,5 14,5
Recykling złomu motoryzacyjnego:
Pierwsza operacją jest usuwanie tych najlżejszych elementów plastiki szkła różnego rodzaju elementy tektury papiery oleje smary płyny i to wszystko idzie a składowisko, potem mamy rozdzielona frakcje ciężką i frakcje metali stopów żelaza, te frakcje rozdziela się metoda separacji magnetycznej, czyli odzyskujemy metale nie żelazne , a stopy żelaza idą do recyklingu głównie do hut, i metale nieżelazne tez idą na recykling , bardzo cennym elementem samochodów są katalizatory które zawierają platynę rod i inne metale szlachetne, i te katalizatory odzyskuje się w pierwszej kolejności, opony wykorzystuje się jako paliwo w cementowaniach lub w wielkich piecach, ze względu na wartość opałową i ze względu na obecność elementów stalowych, bo tam taki korb metalowy jest, taka oponę się rozdrabnia i spala np. w cementowni i mamy źródło ciepła i żelazo które jest potrzebne do produkcji klinkieru portlandzkiego , i to samo w wielkim piecu, i mamy źródło ciepła i żelazo. Odzysk frakcji metalicznej, pierw musimy oddzielić materiały metalowe od tworzyw sztucznych itd., i stosuje się różne metody, separacja magnetyczna , rozdzielanie w ciężkiej cieczy ( lżejsze elementy będą pływać, cięższe będą opadać na dno), metoda prądów wirowych , odcynkowanie w kw. siarkowym lub elektrolicie, za pomocą roztworu alkaicznego, za pomocą pieca łukowego, albo do żeliwiaka i ten cynk w temp 420 topi się i w temp 900 paruje, i w ten sposób zostaje usunięty, i potem się utlenia do tlenku cynku i przechodzi w pył.
Schemat recyklingu żelaza i stali:
Produkcja pierwotna: Albo ruda żelaza( topniki koks kamień wapienny, czyli proces w wielkim piecu) no i z wielkiego pieca surówka może być przekazana do konwektora tlenowego i z konwektora tlenowego następnie w postaci tlenku dalsze przetwarzanie czyli wytłaczanie przewalcowanie odlewanie.
Produkcja wtórna: np. złomowanie samochodów, czyli oddzielanie części metalowych stopów żelaza od innych, i stopy żelaza po oddzieleniu są wprowadzane do elektrycznego pieca łukowego i dalsza przeróbka, natomiast jeżeli złom jest galwanizowany, to trzeba to warstwę cynku lub cyny usunąć i następnie wprowadza się el odcynkowany i od cynowany złom ro elektrycznego pieca łukowego. W procesie wielkiego pieca jaki w procesie konwektorowym powstaje żużel który albo się odpowiednio przerabia albo jako odpad wywozi na składowisko. Powstają również pyły które są zawracane i wzbogacane( pyły cynku) lub na składowisko.
Odzysk proszku żelaza ze złomu
Złompiec elektryczny łukowyatomizer( rozpyla ciekła stal na takie kropelki i one krzepną)suszarkapiec do redukcji( bo może dojść do utlenienia proszku w wyniku obecności powietrza, jest piec który prowadzi proces redukcji w wyniku wygrzewania tego proszku) kraszer( młynek do kruszenia )separator magnetyczny klasyfikator kontrola jakości
Recykling żużla pyłów i dymów z metalurgii żelaza i stali.
Żużle pyły i dymy powstają prawie we wszystkich procesach metalurgicznych. Są one bardzo niekorzystne. Im damy czystszy złom to mniej żużla mamy . Żużel składa się z składników żużlotwórczych i zanieczyszczeń, piasek, materiały ogniotrwałe, wyłożenie ogniotrwałe które się zużywa. W dymach mogą znajdować się pewne cząstki stałe które można wychwycić w instalacji odpylającej. Podstawowym zadaniem żużla jest rafinacja ciekłej kąpieli
Klasyfikacja żużli:
Stalownicze pochodzące z procesów produkcji stali i żelaza
Z metali nieżelaznych
Z procesów spalania
Żużle stalownicze:
Konwektorowe- ( VOD, AOD) powstające w wyniku produkcji stali w konwertorach tlenowych
Z elektrycznego pieca łukowego( żużle z tego pieca po pewnym czasie się rozkładają, ich głównym składnikiem są krzemiany wapnia i one po pewnym czasie ulegają rozpadowi, to jest wada bo taki żużel np. nie nadaje się do produkcji dróg, mogą zawierać szkodliwe substancje, które mogą się wymywać)
Z odsiarczania surówki
Z obróbki stali w kadzi
Żużel wielkopiecowy- krzemiany glino krzemiany wapniowo glinowe siarka, na jedna tonę surówki w procesie wielkopiecowym powstaje 200 kg żużla.
Ten żużel głównie do produkcji cementu i klinkieru, po odpowiednim przygotowaniu( granulacji) praktycznie w całości jest wykorzystywany.
W wielkim piecu mamy układ: koks topniki kamień wapienny, i wsad metalowy (spiek rudy w postaci granul+ złom stalowy), w wyniku procesu redukcji mamy surówkę i produkty uboczne tlenki węgla i żużel. Surówkę przetwarzamy w konwertorze tlenowym, i tu jest też żużel.
W zależności od tego jaki mamy żużel możemy go :
Chłodzić powietrzem , wodą możemy go granulować( na mokro lub sucho), tworzyć pelety z tego żużla, ważne jest żeby on był granulowany, bo to potem jest tylko utrudnienie.. Możemy spienić żużel przed dodanie pary wodnej lub powietrza , i mamy ciekły żużel w postaci piany i przez to jest lżejszy.
Właściwości fizyczne żużli
2,2- 2,5 gram/cm3 żużle schłodzony na powietrzu ma największą twardość,
Żużel z wielkiego pieca ma inny skład niż z konwentora, nie wiem dokładnie co powiedział i do czego wiec nie pisałem.
Wykorzystywanie żużli:
Z procesu wielko piecowego powstaje ok 20 % żużla i stosuje się go do produkcji cementu i w drogownictwie. Żużel z konwektora zasadowego tlenowego ok 12-14% to odzyskujemy z niego metal, a reszta żużla jest zawracana do procesu wielkopiecowego jako materiał żużla twórczy, i w drogownictwie. Żużle z elektrycznych pieców łukowych 4- do 10 % też można odzyskać z nich żelazo, jako wypełniacz terenów,