FI58349C - Foerfarande foer behandling av metallhaltiga stoft och avfall fraon metallurgisk industri - Google Patents

Description

VirSL'^a Γβ1 KUULUTUSJULKAISU CÖ7/Q

^ t11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 5 0 3 4 9 C Fa tentti myönnetly 12 01 1001

Patent meddelat ^ T ^ (51) Kv.lk.3/h*.a3 C 22 B 7/00 SUOMI —FINLAND (21) Nw«tt»»tk*mu·—PatanCMaekring 7Ö1035 (22) Hakwnitpllvl—Aiweknlngid«g 0U.0U.j6 (23) AlkuplM—GIW|h«*dt| 0U.0U.j6 (41) Tullut JulklMksi — BIMt offwftllg 05.10. J9

Patentti· {a rekisterihallitut /44} NlhtiMUttlpMon |s kuuLJulloliun pvm. —

Patent- och registerttyralten ' AmMcm utk|d odi utUkrMtwi pubUcund 30.09.80 (32)(33)(31) P)nrde*ty *tuolk*ui—Begird prlorlttt (jl) Outokumpu Oy, Outokumpu, FI; Töölönkatu U, 00100 Helsinki 10, Suomi-Finland(FI) (J2) Frans Heikki Tuovinen, Ulvila, Matti Olavi Vattulainen, Kiviranta,

Heikki Pellervo Saari, Pori, Arimo Rainer Kortehisto, Pori, Suomi-Finland(Fl) (jU) Berggren Oy Ab (5U) Menetelmä metallurgisessa teollisuudessa syntyvien metallipitoisten pölyjen ja jätteiden käsittelemiseksi - Förfarande för behandling av metallhaltiga stoft och avfall fr In metallurgisk industri Tämä keksintö kohdistuu menetelmään metallurgisessa teollisuudessa ja erityisesti jaloterästeollisuudessa syntyvien metallipitoisten pölyjen ja jätteiden käsittelemiseksi.

Jaloterästeollisuudessa syntyy suuria määriä erilaisia jätteitä, jotka sisältävät huomattavia määriä rautaa, kromia, nikkeliä, molybdeeniä, sinkkiä ja lyijyä sekä metalleina, oksideina että hydroksideina. Jätteet muodostuvat hienojakoisista pölyistä, kosteista sakoista tai öljypitoisesta hiontavillasta.

Jaloterästeollisuuden happopeittauksesta saatu liuenneita raskasmetalleja sisältävä neutralointijäte on suotopuristettu sakka, joka sisältää kromi-, nikkeli-, rauta- ja molybdeenihydroksideja, kal-siumfluoridia, erilaisia sulfaatteja sekä noin 50 paino-% vettä. Tällaisen jätteen varastointi muodostaa kuitenkin potentiaalisen ympäristövaaran, sillä metallihydroksidit, erityisesti kromi- ja nikkelihydroksidit, muuttuvat liukoisiksi, mikäli jätteen pH laskee happamelle puolelle. Kuivattua neutralointijätettä on myös, sen sisältämän kalsiumfluoridin johdosta, koemielessä käytetty fluksaus-aineena valokaariuunissa tai AOD-konvertterissa.

2 58349

Jaloterästeollisuuden sulaton valokaariuunista ja AOD-konvertteris-ta saaduista kaasuista erotetaan suotimilla kuivaa pölyä, jossa kromi esiintyy kuudenarvoisena muodostaen kromaatteja. Pölyn varastointi on hankalaa sillä se sisältää ympäristölle vaarallista kuudenarvoista kromia, lyijyä ja sinkkiä. Pölyä on koemielessä syötetty uudelleensulatukseen.

Öljyistä hiontavillaa syntyy jaloteräsnauhojen pinnankorjaushionnan yhteydessä. Normaalisti hiontavillan jäähdytysöljypitoisuus on n.

10-15 %. Villan metallinen osa vastaa lähes täysin alkuperäistä hiottavaa materiaalia.

Hiontavillaa varastoidaan joko sellaisenaan kaatopaikalle tai poltetaan. Villaa on myös yritetty lisätä suoraan valokaariuuniin. Tällöin on kuitenkin hankaluutena ollut savukaasujen määrän ja lämpötilan voimakas nousu öljyn palamisen vuoksi. Tämä ja kaasujen mukana kulkeutuvat krakkautuneet öljytuotteet ovat aiheuttaneet runsaasti käyttöhäiriöitä savukaasujen puhdistuslaitteissa. Villaa on myös briketoitu sekä erikseen että yhdessä muiden terästehtaan kuivien metallipitoisten jätteiden kanssa. Briketit voidaan edelleen lisätä valokaariuuniin tai AOD-konvertteriin. Ennen uudelleen-sulatusta voidaan hiontavillan sisältämä öljy myös uuttaa pois ja villa lisätään sellaisenaan sulatukseen.

Hiontavillasta koituvat ympäristöhaitat johtuvat lähinnä villasta varastoinnin yhteydessä ympäristöön joutuvasta öljystä.

Lisäksi syntyy jaloterästeollisuudessa erilaisia oksidijätteitä, kuten kuulapuhalluspölyä, jotka ovat inerttejä eivätkä normaalisti aiheuta mitään ympäristöhaittoja.

Jätteiden hyödyntämiseksi on olemassa useita menetelmiä, joissa jätteet pelkistetään sähkö- tai rumpu-uunissa, yleensä pölyt ja hion-tavilla joko sellaisenaan tai pelletoituna ja kosteat sakat kuivattuna. Menetelmien haittoina ovat pölyämisestä aiheutuvat työhygieeniset ja ympäristöongelmat, joissa kuudenarvoinen kromi näyttelee suurta osaa, suuret investointi- ja käyttökustannukset sekä se, että menetelmillä ei voida käsitellä kaikkia eri jätteitä samanaikaisesti.

3 58349

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kaikki jätteet lietetään veteen tai peittaushappolietteeseen, tarvittaessa nostetaan lietteen pH yli 7 liuoksessa olevien raskasmetallien saostamiseksi, minkä jälkeen lietteestä poistetaan vesi esim. suotopuristimessa, niin että lopputulokseksi saadaan kappalemainen jäte, joka voidaan turvallisesti viedä kaatopaikalle tai varastoida halutun ajan mahdollista jatkokäsittelyä varten jätteessä olevien arvometallien ottamiseksi talteen. Tällä menetelmällä voidaan kaikki jätteet käsitellä yhdessä. Se ei myöskään aiheuta työhygienisiä eikä ympäristöongelmia, koska pö-lyämishaittoja ei ole ja kuudenarvoinen kromi pelkistyy prosessissa kolmenarvoiseksi. Etuina ovat lisäksi pienet investointi- ja käyttökustannukset ja varsin korkea metallien talteensaanti. Myös sinkki ja lyijy saadaan erikseen hyödynnetyksi ja pois kierrosta. Liettämällä jätteet veteen tai peittaushappolietteeseen ja suodattamalla vesi pois saadaan lisäksi aikaan homogeeninen kakku ja lietteeseen on helppo lisätä ja tasaisesti sekoittaa erilaisia lisäaineita tarpeen mukaan. Liettämiseen voidaan edullisesti käyttää erilaisia tehtaalta tulevia jätevesiä.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, joka esittää keksinnön mukaisen menetelmän soveltamiseksi tarkoitettua prosessikaaviota.

Keksinnön mukainen prosessi muodostuu seuraavista yksikköprosesseista: kuivien pölyjen 1 sekoittaminen neutralointilietteeseen 2, paine- tai tyhjösuodatus 3, kuivaus-esikuumennus 4, jossa käytetään hyväksi sulatuskaasuja ja pelkistävä sulatus 5. Prosessikaavio on esitetty kuvassa.

Kaikki varastoidut kuivat jätteet 1 sekoitetaan neutralointilietteeseen sekoittimessa 2, niin että pH on yli 7 ja edullisesti n.

9-10 ja suodatetaan paine- tai tyhjösuodattimessa 3. Liuos 9 palautetaan takaisin liettoon 2. Liettämisen yhteydessä lisätään kalkkia ja Fe-sulfaattia, joilla yhdessä neutralointilaitoksen sakan kanssa säädetään suodatetun kakun suodattavuus- ja lujuus-

ft O I

ominaisuuksia. Samalla Cr pelkistyy Cr :ksi. Myös osa tai koko määrä pelkistimestä koksi tai hiili voidaan lisätä tässä vaiheessa.

Suodatuksesta 3 saadaan kakkua, jonka kosteus on 15-40 % ja puris- 2 tuslujuus kosteana luokkaa 20-30 kp/cm , joka on riittävä kestä- 4 58349 mään kuivauksen mekaaniset rasitukset. Kuivauksen aikana puristus-lujuus kasvaa. Suotimelta pudotessaan kakku murskautuu sulatukseen sopiviksi kappaleiksi.

Suodatuskakun kappaleet syötetään 10 nauha- tai rumpukuivaimeen 4, jossa kuivaus ja esikuumennus saadaan aikaan polttamalla sulatusuunin pelkistyskaasuja 11. Ulkopuolista energiaa, siis muuta kuin pelkistyskaasujen palamislämpöä, ei tarvita. Savukaasut 12 puhdistetaan ennen savupiippuun johtamista.

Esikuumennettu materiaali 13 sekä lisäkoksi ja mahdollisesti tarvittavat lisäaineet syötetään sähköuuniin 5, jossa tapahtuu pelkistyminen, sulaminen ja C0-kaasun muodostus. Saadaan metalliseosta 6, joka sisältää arvometalleja, ja kuonaa 7, jotka otetaan jaksot-tain ulos sekä pölypitoisia savukaasuja 14. Raudan, kromin, nikkelin ja molybdeenin saannit metalliseokseen 6 ovat 85-95 %. Sinkistä ja lyijystä siirtyy pölyihin 94-98 %.

Pölypitoiset savukaasut 14 puhdistetaan ja CO-pitoinen kaasu 11 puhalletaan kuivausrummulle 4 polttoon. Erotettu pöly 8, jossa on korkea sinkki- ja lyijypitoisuus, menee jatkokäsittelyyn.

Edellä selostetulla jätteiden käsittelyprosessilla voidaan yhdistää kaikkien jaloterästehtaan toimintaan liittyvien arvometalleja sisältävien jätteiden käsittely ja saavuttaa lisäksi varsin korkea metallien talteensaanti. Lisäksi on pilot-mittakaavaisten koeajojen perusteella voitu todeta, ettei käsittelystä ole ympäristöhaittoja, koska käsittelyn yhteydessä kuudenarvoinen kromi pelkistetään kolmenarvoiseksi ja öljyt sitoutuvat jätteisiin. Käsittelyn etuna on se, että prosessista saadaan kaatopaikalle kelpaäva saastut-tamaton jäte tai helposti varastoitava ja kaikki jätteet sisältävä välituote, suodinsakka, josta uudelleensulatuksen yhteydessä saadaan raaka-aineeksi kelpaava Fe-Cr-Ni-Mo-metalliseos, hyödynnettäväksi kelpaava runsaasti sinkkiä ja lyijyä sisältävä pöly sekä dumpattava hylkykuona.

Prosessi on halpa sekä käyttökustannuksiltaan että investoinniltaan. Prosessilla voidaan välttää työhygieniset ja ympäristöongelmat, koska pölyt lietetään ja kuudenarvoinen kromi pelkistetään kolmenarvoiseksi. Jätteet voidaan esikäsitellä jo kullakin terästehtaalla tai kerätä yhteen keskuskäsittelylaitokseen.

s 58349

Edellä on selostettu keksintöä terästeollisuuden pölyjen käsittelyssä. Keksintö soveltuu yhtä hyvin myös muunlaisten metallurgisten pölyjen käsittelyyn.

Esimerkki 1470 kg jäteseosta, joka sisälsi peittaushappolietettä, kuulapu-halluspölyä, AOD-konvertterin kaasunpuhdistuspölyä ja hiontavillaa, 50 kg kalkkia, 20 kg ferrosulfaattia ja 80 kg koksipölyä lietet-tiin 2 veteen, jolloin pH-arvoksi tuli n. 10, ja suodatettiin 3, jolloin saatiin 1640 kg kakkua, jonka kosteus oli 30 % ja joka kuivattiin ja esikuumennettiin rumpu-uunissa 4. Kuivatun tuotteen 3 3 lämpötila oli 350OC. CO-kaasua kului 180 m ja polttoilmaa 430 m .

Kuivattu tuote ja 80 kg koksia sulatettiin valokaariuunissa 5.

Saatiin metalliseosta 340 kg, kuonaa 340 kg ja pölyjä 170 kg, joiden analyysit olivat seuraavat:

Metalliseos Kuona Pölyt

Fe 72,3 3,5 0,9

Cr 13,5 2,3 0,4

Ni 10,1 0,6 0,1

Zn 0,03 0,03 6,2

Pb 0,06 0,06 3,5

Mo 1,2 0,06

Si02 10,0 6,0

CaF2 41,8 35,8

CaO 32,2 21,2

Metalliseoksen lämpötila oli 1550°C, kuonan 1600°C ja poistokaasujen 1300°C. Sähköenergiaa kului 900 kWh. Metallit jakautuivat metalliseokseen, kuonaan ja pölyihin seuraavasti:

Fe Cr Ni Zn Pb Mo

Metalliseos % 95,0 85,0 94,2 0,9 3,1 95,5

Kuona % 4,5 13,7 4,9 0,9 3,1 45,5 Pölyt % 0,5 1,3 0,8 98,2 93,8 4.

On selvää, että suodatettu kakku voidaan dumpata, mikäli sen jatkokäsittely ei ole kannattavaa. Jäte ei saastuta ympäristöä ja voidaan siten turvallisesti viedä kaatopaikalle. Haluttaessa voidaan tällainen jäte jatkokäsitellä millä tahansa tunnetulla tavalla siinä olevien arvometallien ottamiseksi talteen.