valorificarea Șlamului feros În industria ...h d - 4 9 - s t u d , „ 4 9 d e a n i d e î n v ă...

H D - 4 9 - S T U D , „ 4 9 d e a n i d e î n v ă ţ ă m â n t s u p e r i o r h u n e d o r e a n ”

VALORIFICAREA ȘLAMULUI FEROS ÎN INDUSTRIA SIDERURGICĂ

DRD.ING. LUPU OANA, DASCALESCU CAMELIA

PROF.DR.ING. SOCALICI ANA

UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIŞOARA, FACULTATEA DE INGINERIE HUNEDOARA

REZUMAT

Lucrarea prezintă cercetările experimentale efectuate în fază de laborator cu privire la procesarea șlamurilor feroase prin brichetare/peletizare/aglomerare cu obținerea de produse, utilizabile ca materie primă la elaborarea oțelului în cuptorul cu arc electric. Pentru aplicarea conceptelor de dezvoltare durabilă trebuie să se stabilească un echilibru între volumul de materii prime folosite și volumul de deșeuri ce pot fi valorificate, cu efecte pozitive asupra reducerii gradului de poluare. Este necesară acordarea unei atenții deosebite tehnologiilor de procesare a deșeurilor valorificabile, rezultate pe fluxurile curente de fabricație respectiv a celor depozitate.

CUVINTE CHEIE: deșeuri, șlam, valorificare, subproduse, siderurgie.

1. INTRODUCERE Strategia de dezvoltare a industriei metalurgice, pe plan mondial, constă în dezvoltarea

tehnologiilor performante în scopul reducerii emisiilor respectiv creșterea randamentelor de recuperare și reciclare a subproduselor [1]. Principalele subproduse solide rezultate la elaborarea oțelului este zgura, praf de electrofiltru și șlamurile (nămolurile).

În fig.1 se prezintă coprodusele rezultate la elaborarea oțelului prin procedeele utilizate pe plan mondial [2]:

- Fluxul tehnologic care utilizează ca și agregat de elaborare cuptorul cu arc electric (aproximativ 200kg subproduse/t oțel);

- Fluxul tehnologic care utilizează ca și agregat de elaborare convertizorul cu oxigen (aproximativ 400kg subproduse/t oțel).

Fig.1. Deșeuri (subproduse) rezultate la elaborarea oțelului [2]


Fig.2 prezintă exemple de aplicații ale subproduselor din industria oțelului [2].

Fig. 2 Aplicații ale subproduselor din industria oțelului [2]

Conceptul ecologic aplicat ingineriei metalurgice implică dezvoltarea acelor fluxuri

tehnologice de producţie cu buclă închisă în care nici o resursă nu este eliminată, toate materialele sunt reutilizate continuu, nici un deşeu periculos sau alt produs nu este evacuat în mediu. Permanent se încearcă identificarea şi implementarea metodelor celor mai eficiente pentru reţinerea tuturor surselor posibile cu conţinut de fier în interiorul ciclului producţie-


utilizare-reciclare în scopul protejării resurselor naturale, a reducerii costurilor şi impactului deşeurilor eliminate asupra mediului [1].

2. EXPERIMENTĂRI ÎN FAZA DE LABORATOR Experimentările în fază de laborator efectuate cu privire la procesarea șlamului feros

s-au efectuat în laboratorul de Baza energetică și de materii prime a Facultății de Inginerie Hunedoara, în colaborare cu cadrele didactice de la Departamentul de Inginerie și Management în cadrul unui Contract de cercetare-dezvoltare-inovare nr. BC 13/2018, Director proiect Ardelean Marius, Beneficiar Johnson Solution SRL Deva [3]

Pentru cercetările experimentale s-a utilizat un șlam feros (10.02.12 – deșeuri de la epurarea apelor de răcire) rezultat de la o uzină de producere a pulberilor metalice. [4]. Apele uzate tehnologice provenite de la pulverizarea oțelului, în cadrul uzinei, sunt recirculate (gradul de recirculare este de 94,7 %). Diferența de 5,3% o reprezintă pierderi prin evaporare. Apele de proces sunt trecute prin:

- 2 hidrocicloane care separa pulberea de fier de apa de proces; - 2 bazine de limpezire cu funcționare alternativă, cu rol de decantare a pulberilor fine

de fier din apa de proces care reintră în circuitul procesului tehnologic; - 1 decantor centrifugal orizontal cu rol de accelerare a procesului de deshidratare a

pulberii de fier până la umiditatea de max. 10%. Recircularea apei se realizează în gospodăria de apă a uzinei. La limpezirea apei uzate

în bazine rezultă pulberi de fier (șlam feros – cod 10.02.12) care sunt stocate temporar în cadrul secției în containere metalice [4].

S-au prelevat probe din șlamul feros rezultat în cadrul societății (fig.3). S-a determinat compoziția chimică (tab.1) pentru probele prelevate a șlamului feros utilizat în cadrul testărilor de laborator.

Fig. 3. Probă șlam feros, cod deșeu 10.02.12

Tab. 1. Compoziția chimică a șlamului feros

Compoziția chimică, [%] ASTM E 1479/2016 Al Cd Cu Cr Mg Mn Ni Pb Fe Sn Sb Zn Alte el

0,003 0,003 0,70 0,54 0,003 0,079 0,046 0,008 84,40 0,016 0,003 0,003 14,196

Pentru determinarea claselor granulometrice probele de șlam au fost supuse operației

de clasare granulometrică. Principiul clasării și instalația de laborator utilizată este prezentată în fig.4 și componența granulometrică rezultată pentru probele analizate în fig.5. Din analiza


caracteristicilor calitative a șlamului feros analizat (compoziție chimică, granulometrică) se observă un conținut de fier a acestuia de peste 80% iar granulația șlamului în proporție de 78% este mai mare 0,25mm.

Fig. 4. Instalaţia pentru clasarea șlamului feros

Fig. 5. Componența granulometrică a șlamului feros

Analizând compoziția chimică și componența granulometrică a deșeului feros pulverulent, acesta poate fi procesat prin tehnologii clasice, și anume [5-7]: brichetare, peletizare sau aglomerare. În lucrare se prezintă rezultatele obținute utilizând ca variante de procesare brichetarea/peletizarea/aglomerarea.

Șlamul feros a fost procesate conform fluxului tehnologic prezentat în fig.6, utilizând o serie de utilaje şi instalaţii aflate în dotarea laboratoarului. Au fost astfel utilizate o instalaţie de clasare vibratoare de laborator, o balanţă analitică tehnică Sartorius, o tobă de omogenizare, instalaţia experimentală de laborator pentru brichetarea deşeurilor, cuptor cu bare de silită pentru durificare şi o maşină de încercări la compresiune (pentru determinarea rezistenţei la fisurare şi respectiv sfărâmare), instalația de peletizare tip taler și instalația de


aglomerare. Aspecte din timpul experimentărilor precum şi subprodusele (brichete obţinute sunt prezentate în fig.7.

Au fost procesate prin brichetare un nr. de 10 rețete. Materia primă utilizată este șlamul feros.Ca și liant s-a utilizat bentonita, zgura de LF și ciment. Brichetele care au in componență bentonită și zgură LF au fost durificate în cuptor la temperatura de 1100grC iar cele cu ciment s-au durificat la rece. Pentru determinarea caracteristicilor calitative, au fost determinate rezistenţele la fisurare şi respectiv sfărâmare, fiind totodată calculat intervalul de sfărâmare a brichetelor experimentale. S-au obținut valori medii de 0,27kN/cm2 pentru rezistenţa la fisurare, 0,31kN/cm2 pentru rezistenţa la sfărâmare respectiv 0,04 kN/cm2 pentru intervalul de sfărâmare. Brichetele experimentale obținute au un conținut de fier de circa 60%Fe. Brichetele experimentale obținute sunt destinate utilizării ca și materie primă la elaborarea oțelului în cuptoarele electrice cu arc.

Fig.6. Procesarea șlamului feros


Figura 7. Aspecte din timpul experimentărilor de laborator

Prin peletizare s-au experimentat 5 rețete iar ca și liant s-a utilizat 5-10% bentonită respectiv 5-10% zgură de LF. Peletele experimentale au fost supuse durificării în cuptor la o temperatură de 1100grC. Din fiecare lot de pelete au fost alese pelete cu diametrul 12-15 mm pentru care s-a determinat rezistenţa la compresiune. Determinarea rezistenţei la compresiune pentru peletele crude şi arse confirmă faptul că asemenea deşeuri pot fi valorificate prin peletizare iar peletele obținute au rezistența necasară (157-178daN/peleta) pentru manipulare și transport la agentul economic pentru încărcarea în cuptoarele de elaborare a oțelului.

Pentru aglomerare șlamul feros a fost supus operației de micropeletizare. Acestea s-au amestecat cu cocs mărunt formând șarja de aglomerare. S-au experimentat două șarje. La aglomeratul experiental s-au determinat caracteristicile calitative. Conținutul de fier determinat este de 54-62%. Rezistența aglomeratului 22%.

3. REZULTATE FINALE ȘI CONCLUZII Experimentările în fază de laborator efectuate cu privire la posibilitățile de valorificare

a șlamului feros au condus la obținerea de produse experimentale – brichete/pelete/aglomerat, utilizabile ca și materie primă în industria siderurgică în sectorul de elaborare a oțelului.

Șlamul feros se poate valorifica în practica curentă, în industria siderurgică, trebuie stabilite celor mai performante procedee, tehnologii de valorificare, atât din punct de vedere economic cât şi ecologic. Preocuparea faţă de respectarea cerinţelor legislative privind protecţia mediului şi necesitatea armonizării proceselor cu cerinţele progresului economic, gestionării raţionale a resurselor materiale şi energetice, trebuie să conducă la valorificarea deşeurilor prin tehnologii, care să ofere atât din punct de vedere economic cât şi ecologic, soluţia optimă.

Subprodusele rezultate (aglomerat, pelete, brichete) fabricate din șlamul feros sunt supuse operaţiilor de manipulare şi transport (uneori la distanţe foarte mari de locul de fabricare). În aceste condiţii, se impune ca aceste subproduse să aibă o rezistenţă la fisurare şi strivire suficient de mare pentru a nu se degrada în timpul unor astfel de operaţii. Valorile obținute pentru subprodusele experimentale confirmă faptul că acestea au rezistența necesară pentru manipulare și transport la agentul economic pentru încărcarea în cuptoarele de elaborare a oțelului.

4. BIBLIOGRAFIE

[1] https://www.sustainableinsteel.eu/p/531/production_routes_for_steel.html [2] https://www.worldsteel.org/en/dam/jcr:2941f748-b906-4952-8b11-03ffee835b39/Co-

products_position_paper_vfinal.pdf [3] Project no. BC 13/2018, Procesarea deșeurilor feroase pulverulente și mărunte, Director proiect Ardelean,

M., Beneficiar Johnson Solution SRL Deva


[4] http://apmgl-old.anpm.ro/files/ARPM%20Galati/AIM/Emise/rev.3-30.03.2005-SCHOEGANAESCORPORATIONEUROPESABuzau.pdf

[5] Lupu, O., L. Zgripcea, A. Socalici, E. Ardelean, Recovery and valorification of iron from industrial waste, 7th International Conference on Advanced Materials and Structures AMS18, 28-31 Martie 2018, Timișoara, România

[6] Lupu, O., Zgripcea, L., Socalici, A., Popa E., Hărău C., Pulverous ferrous waste processing by agglomeration, International Conference on Applied Sciences ICAS May 2018 Banja Luka, Boznia Herzegovina, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 477, 012007, 2018

[7] Lupu O, Pulverous Ferrous Waste Processing By Pelletization, ACTA TECHNICA CORVINIENSIS – Bulletin of Engineering, 11(1), 2019, pp.39-42.

valorificarea Șlamului feros În industria ...h d - 4 9 - s t u d , „ 4 9 d e a n i d e î n v ă...

Documents