Утилизация отходов горно-промышленного комплекса в производстве огнеупорных материалов

• Автор: Пронякин, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 220 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОТХОДОВ И СОВРЕМЕННЫЙ УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕУПОРОВ
1.1. Состояние использования промышленных минеральных отходов, минерально-сырьевая база огнеупорного сырья Кузбасса

1.2. Современный уровень развития производства огнеупоров

1.3. Состояние вопроса производства кварцитовых огнеупоров

1.4. Состояние вопроса использования огнеупоров в футеровке металлургических агрегатов

1.4.1. Коксохимическое производство

1.4.2. Доменное производство

1.4.3. Сталеплавильное производство

1.4.4. Прокатное производство

1.5. Состояние вопроса производства жидкого стекла

ВЫВОДЫ
2. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ, МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, РЕСУРСОВ СЫРЬЯ И МАТЕРИАЛОВ
2.1. Методика постановки исследований
2.1.1.Методика исследования сырья, материалов, готовой продукции
2.1.2. Методика постановки эксперимента, экспериментальное оборудование
2.2. Исследование свойств сырья и материалов
ВЫВОДЫ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА БЕЗОБЖИГОВЫХ КВАРЦИТОВЫХ ОГНЕУПОРОВ
3.1. Технология производства силиката натрия - связующего кварцитовых огнеупоров

3.2. Рецептура и технология изготовления огнеупоров
3.3. Влияние свойств заполнителей на качество огнеупоров
ВЫВОДЫ
4. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ФУТЕРОВОК МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ
4.1. В футеровке нагревательных колодцев
4.2. В сталеразливочном ковше конвертерного производства
4.3. В футеровке желобов доменной печи
4.4. В печах ферросплавного производства
4.5. Исследование и испытание технического жидкого стекла из отходов ферросилиция в литейном производстве
4.6. Исследование твердофазных процессов взаимодействия кремнеземаметалл а-шлака
4.6.1. Изменения минералов кремнезема в процессе эксплуатации огнеупоров в металлургических агрегатах
4.6.2. Минералообразование в огнеупорах при их эксплуатации
4.6.3. Огнеупоры после службы
ВЫВОДЫ
5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА И ЕГО ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
5.1. Технологическая схема производства кварцитовых огнеупорных изделий
5.2. Технико-экономическая оценка производства
5.3. Экологическая оценка производства
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность проблемы. К середине XX века объём промышленных выбросов стал соизмерим с масштабами природных процессов, существенно возросло химическое и физическое загрязнение биосферы. В связи с этим была разработана и принята практически всеми странами мира «концепция устойчивого развития», которая предусматривает обеспечение достойного уровня жизни нынешнего поколения без ущерба для будущих поколений. Основой данной концепции является ресурсосберегающий подход к развитию экономики, в том числе, сбережение энергии и материалов. Перспективным источником промышленного сырья становятся техногенные отходы, образование которых, например, в России составляет около 7 млрд. тонн в год.
Существующие горно-добывающие, обогатительные и горно-металлургические производства в настоящее время имеют довольно низкий уровень использования минеральных отходов, что главным образом объясняется слабой изученностью свойств и отсутствием современных технологий их утилизации. В частности, одним из возможных направлений повторного вовлечения в промышленное производство указанных отходов является разработка технологий получения огнеупорных материалов. Наиболее актуальна эта проблема для крупных промышленных регионов, к которым относится Кузбасс, что обусловлено, во-первых, наличием предприятий металлургии, машиностроения и стекловаренной промышленности, использующих большие объемы огнеупорных изделий, во-вторых, необходимостью завоза этих материалов в большом количестве из других регионов, что отрицательно сказывается на экономических показателях предприятий, и, в-третьих, нестабильным качеством привозных огнеупоров. Известны ресурсосберегающие технологии утилизации отходов рудообогатительных фабрик, гидравлической добычи угля, отходов огнеупоров с получением строительных материалов, огнеупорных порошков, что не решает проблемы производства огнеупоров для высоко-температурных агрегатов.

Ковш предназначен для приема металла из сталеплавильного агрегата, транспортировки его к месту разливки и обеспечения регулируемого выпуска стали в изложницы или промежуточный ковш МНЛЗ. Кроме того, разливочные ковши все чаще используют для проведения технологических операций внепечного рафинирования стали [127]. Интенсификация процесса выплавки стали в конвертерах, увеличение в сортаменте доли низколегированных и легированных сталей, перенос доводки металла из конвертера в сталеразливочный ковш создают жесткие условия для службы огнеупорной футеровки в ковшах [129].
Увеличение износа элементов футеровки сталеразливочных ковшей происходит по ряду причин, главная из которых - высокая температура металла на выпуске, коррозионное воздействие шлака, эрозия футеровки движущейся газообразной жидкой и твердой фазами при внепечной обработке стали [130].
Повышение стойкости футеровки достигается применением более износостойких огнеупорных изделий и материалов. Для достижения равномерного износа футеровки сталеразливочных ковшей предлагаются комбинированные схемы кладки рабочего слоя [131].
В 2001 году российское производство стали составило 58969,6 тыс. тонн, производство литой заготовки, получаемой на МНЛЗ составило 30001,2 тыс. тонн [132]. Из этого следует, что на металлургических предприятиях России около 50% выплавляемой стали разливают в слитки. Стойкость футеровки ковшей в основном определяется способом разливки стали, временем пребывания металла и шлака в ковше, их температурой, а также интенсивным перемешиванием металла в ковше тем или иным способом, типом примененных раскислителей и других добавок, предусмотренных технологическим процессом [133].
Температура и время пребывания стали в ковше однозначно влияют на стойкость футеровки ковша - чем больше температура и время пребывания стали в ковше, тем выше степень износа ковшовых огнеупоров. Температура