Разработка ресурсосберегающей технологии использования металлургических шлаков в каталитических процессах очистки выбросов

• Автор: Медведская, Ольга Олеговна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Металлургические шлаки и их использование
1.1.1 Отвальные шлаки
1.1.2 Передельные шлаки
1.2 Давление на окружающую среду металлургических предприятий
1.3-Каталитические процессы очистки выбросов в металлургии
1.3.1 Общие сведения о теории, катализаторах и каталитических процессах глубокого каталитического окисления
1.3.2 Каталитическая очистка выбросов коксохимического произволства.ЗЗ
1.3.3 Каталитическая очистка выбросов агломерационного производства
1.3.4 Каталитическая очистка выбросов огнеупорного производства
1.4 Выводы и постановка задач исследований
2 МЕТОДИКА ПОСТАНОВКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ШЛАКОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ В КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ ГЛУБОКОГО ОКИСЛЕНИЯ
3.1 Исследование физико-химических свойств шлаков
3.2 Исследование каталитической активности шлаков
3.2.1 Окисление на рядовых отвальных шлаках
3.2.2 Окисление на передельных шлаках
3.3 Каталитическая активность шлаков в процессе глубокого окисления соединений различных типов
Выводы
4 РАЗРАБОТКА КАТАЛИЗАТОРОВ НА ОСНОВЕ ШЛАКОВ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
4.1 Активация каталитического действия шлаков
4.1.1 Активация шлаков методом выщелачивания
4.1.1.1 Исследование дифференцированного растворения шлаков
4.1.1.2 Исследование каталитических свойств выщелоченных шлаков
4.1.2 Активация шлаков методом промотирования оксидами металлов переменной валентности
4.2 Разработка технологии приготовления катализаторов на базе шлаков.черной металлургии
Выводы
5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ШЛАКОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ В ЧЕРНОЙ
МЕТАЛЛУРГИИ
5.1 Каталитическая очистка выбросов смолоперерабатывающего цеха
5.2 Каталитическая очистка выбросов производства электродного пека
5.3 Каталитическая очистка выбросов установки сухого тушения кокса
5.4 Оценка технико-экономических показателей разработанных технологий
Выводы
ВЫВОДЫ
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Металлургия является крупнейшим источником твердых отходов — металлургических шлаков. Годовой выход шлаков чёрной металлургии только в странах СНГ составляет свыше 70 млн.т. Из этого количества используется около 53%, остальное идёт в отвалы; проблема использования данного техногенного сырья назрела в полной мере. В металлургической отрасли промышленности таюке имеет место существенный расход материальных и энергетических ресурсов и высокая степень давления металлургических производств на окружающую среду: содержание газообразных выбросов от общего удельного выброса вредных веществ в металлургических процессах составляет 85,4 %, и практически все они не очищаются; это связано с характерными особенностями газообразных выбросов черной металлургии: запыленностью;
значительными объемами отходящих газов; низкой концентрацией загрязняющих веществ и многообразием их состава. Исследования показали, что такие промышленные выбросы целесообразно обезвреживать каталитическим методом. Проблема очистки выбросов металлургического производства связана с отсутствием дешевых, доступных, термически и механически прочных катализаторов, устойчивых к наличию контактных ядов металлургических выбросов. Таким образом, разработка энерго- и металлосберегающих технологий на основе использования металлургических шлаков в качестве катализаторов очистки выбросов, является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка ресурсосберегающей технологии использования металлургических шлаков в каталитических процессах очистки газообразных выбросов в атмосферу. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
- изучить физико-химические свойства и каталитическую активность металлургических шлаков в реакциях глубокого окисления вредных веществ, характерных для выбросов в атмосферу металлургических предприятий;
- разработать технологические процессы использования металлургических шлаков в качестве катализаторов очистки выбросов;
- оценить эффективность разработанных шлаковых катализаторов.
Научная новизна.

[142-147]. С одной тонны сухой шихты расчетный выход БП в среднем составляет 267,52 г на тонну кокса, в том числе 311,76 г/т БП конденсируется в смоле, 0,0799 г/т конденсируется на коксе и 0,1666 г/т уходит в прямой коксовый газ.
Обезвреживание воздушных выбросов, содержащих смесь органических соединений и СО, осуществляются термическим сжиганием или каталитическим окислением [144, 148-155]. Кроме того, наиболее простым и доступным способом обезвреживания выбросов коксохимического производства является подача их в линию коксового газа и дальнейшее сжигание в коксовой печи или котле электростанции. Однако удалить канцерогенные вещества, в частности БП, термическим окислением при температурах 600-1200°С не удаётся. Наличие БП отмечается в продуктах сгорания даже природного газа. Установлено, что для его полного уничтожения БП необходима температура порядка 1500-1700°С [63, 64], что требует дополнительного расхода топлива и специальных топочных устройств. Недостатком термического обезвреживания отходящих газов является также образование оксидов азота
из От и N2 в процессе горения топлива.
Для обезвреживания выбросов, содержащих органические соединения, наиболее рациональным является метод каталитического окисления, который протекает при сравнительно низких температурах (300-550°С), что более экономично, чем термическое сжигание [148, 151]. Возможно эффективно проводить процесс при малых концентрациях удаляемых примесей, достигать высокую степень обезвреживания - 99-100%. Процесс осуществляется по непрерывной схеме, обеспечивает стабильную очистку в течение длительного времени и может быть полностью автоматизирован.
Проведенные исследования по обезвреживанию выбросов от многоядерных органических соединений при окислении сложных смесей, разработка катализаторов полного окисления; применение приёмов, позволяющих сохранять и восстанавливать активность катализаторов; подбор условий эксплуатации, обеспечивающих устойчивую работу катализаторов, позволили разработать ряд технологических процессов очистки выбросов коксохимического производства методом глубокого каталитического окисления для воздушников технологического оборудования цехов