Переработка отходов горнодобывающей промышленности (отходы углеобогащения, вскрышные и попутноизвлекаемые породы), черной металлургии и тепловых электростанций

Переработка отходов углеобогащения. Отходы углеобогащения используют в качестве топливной и отощающей добавки (10-15 %) к шихте для производства кирпича из глины. Перспективно их использование и в качестве основного сырья для формования изделий пустотелой строительной керамики.

Анализ химического состава технологических отходов 80 углеобогатительных фабрик основных угольных бассейнов СССР показал достаточно стабильное содержание в них А1₂0₃ и Si0₂ что позволяет использовать их как сырье для производства керамических изделий. После дробления и помола глинистая составляющая отходов углеобогащения высвобождается и отходы приобретают способность образовывать с водой пластичную массу, из которой может быть сформован кирпич-сырец, превосходящий по некоторым свойствам аналогичные изделия из обычной глины. Производство глиняного (красного) кирпича заключается в обжиге формованной глиняной массы, в которую добавляют опилки, некоторые органические отходы, просеянный уголь в качестве топливного (выгорающего) компонента. Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения деформации и трещин изготовляемых керамических изделий в жирные пластические глины вводят природные (кварцевые пески) или искусственные (дегидратированная глина, шамот) отощающие материалы. Обжиг изделий из таких отходов обычно проводят в условиях, обеспечивающих завершение процесса выгорания углерода к моменту начала интенсивного спекания черепка.

Производство аглопорита. Уголь, содержащийся в отходах углеобогащения, может быть использован как топливо при их термической переработке (в смеси с глинистыми породами) в кирпич, керамику и в другие строительные материалы. Таким способом получают аглопорит -- искусственный легкий пористый заполнитель для бетонов.

Технология производства аглопорита может быть различной, в том числе методом агломерации гранулированной шихты из глинистых пород или отходов добычи, обогащения и сжигания углей с последующим дроблением получающегося в результате спекания "коржа" и выделением при рассеве требуемых фракций заполнителя. Аналогично можно перерабатывать отходы обогащения горючих сланцев.

Производство диоксида серы. Обогащение углей с целью уменьшения содержания серы сопровождается образованием углистого колчедана, содержащего 42-46 % серы и 5-8 % углерода.

Углистый колчедан является потенциальным сырьем для производства серной кислоты, однако непосредственная его переработка в S0₂ путем обжига приводит к получению низкоконцентрированных газов.

В промышленной практике нашел использование способ производства S0₂ путем термической переработки флотационного колчедана совместно с сульфатами железа, являющимися отходами процессов травления металлов в черной металлургии и метизной промышленности, при получении пигментного NO₂. Целесообразно в этом процессе флотационный колчедан заменить на углистый.

Обжиговые газы, максимальная концентрация S0₂ в которых не превышает 18,3 %, направляют в промывное отделение сернокислотного производства.

Переработка и использование сопутствующих пород. Вскрышные и попутно извлекаемые породы при добыче полезных ископаемых содержат разнообразные компоненты, являющиеся ценным сырьем для промышленности строительных материалов. Так, мел может быть использован для производства белого цемента и воздушной строительной извести, а также в производстве минеральной ваты, стекла и резиновых изделий. Глинистые сланцы являются хорошим сырьем для производства портландцемента. Из песчаных пород можно производить тарное стекло, а песчано-глинистые породы можно использовать в производстве кирпича. На основе таких отходов можно получать заполнители для бетонов, штукатурные и кладочные растворы. Основой для производства почти всех известных видов строительных материалов могут служить горелые породы -- пустые породы, сопровождающие залежи каменных углей, обожженные при подземных пожарах (они получаюгся и при самовозгорании терриконов). Ряд горнорудных отходов можно использовать в качестве удобрений в сельском хозяйстве.

Вскрышные породы как сырье для производства керамзита. Среди попутно извлекаемых и вскрышных пород значительное место занимают пластичные глины. Такие глины являются хорошим сырьем для производства керамзита, служащего искусственным пористым наполнителем для легких бетонов и хорошим теплозвукоизоляци-онным материалом.

Обычно керамзит получают путем обжига легкоплавких (<1350 °С) глинистых пород с добавками порообразующих материалов. В большинстве случаев керамзит получают в виде гравия с размером зерен 5-40 мм или щебня. Плотность керамзитового гравия составляет 150-800 кг/м³.

Типовая технологическая схема производства керамзита показана на рис. 1. Исходное глинистое сырье после переработки в камневыделительных вальцах, глиномешалке с фильтрующей головкой и вальцах тонкого помола подают в башни-силосы для гомогенизации, откуда усредненнаягаиномасса поступает в формующий агрегат.

Отформованные сырцовые гранулы вводят в двухбарабанную вращающуюся печь, разделенную перегрузочной камерой. В первой части печи происходит подсушка сырцовых гранул, во второй -- их обжиг.

Для опудривания отформованных гранул с целью предотвращения их спекания предусмотрено специальное устройство для введения в зону вспучивания печи огнеупорного порошка. Контроль и корректировка процесса обжига обеспечиваются при помощи измерителя насыпной плотности керамзита, установленного между откатной головкой печи и холодильником. Вспученные зерна керамзитового гравия по выходе из печи охлаждают и рассеивают на фракции.