технологии переработки вторичного алюминия

Высокоэффективные технологии переработки вторичного алюминия
С.Л. Кузовников – коммерческий директор ОАО «Линде Уралтехгаз»
Н.М. Ткачук – технический директор ОАО «Линде Уралтехгаз»
Д.Д. Лащенко – руководитель направления металлургии ОАО «Линде
Уралтехгаз»
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрен вопрос переработки вторичного алюминия в
роторной
наклонной
печи.
Приведены
технические
характеристики
оборудования. Показано возможное расположение кислородно-топливных
горелок и форсунок
WASTOX® на примере роторной наклонной и
короткобарабанной печи.
Приведено сравнение доли летучих органических
соединений в отходящих газах при различных технологиях сжигания топлива.
The question of recycling of secondary Al alloys in the universal rotary tilt
furnace (URTF) is described in the article. The article shows technical
characteristics of the equipment and placement of oxy-fuel burner and WASTOX®
system in universal rotary tilt furnace (URTF) and short rotary furnace.
In the
article we can see comparison of the share of volatile organic compounds in the
exhaust gases at different combustion technologies.
Ключевые
слова:
переработка
вторичного
алюминия,
наклонная печь, кислородная форсунка, высокий
высокая
производительность,
использование
роторная
выход годного,
сырья
загрязненого
неметаллическими примесями, снижение энергетических затрат, низкий
уровень выбросов в окружающую среду, снижение затрат на утилизацию
отходов.
В настоящее время в связи с резким развитием технического прогресса
образуется огромное количество вторичного сырья цветных металлов, в
частности, алюминия. Сегодня алюминий является наиболее технологичным
металлом для вторичной переработки. Алюминий может быть переработан
снова и снова без потери его физических и механических свойств. В индустрии
вторичной переработки алюминиевых отходов работают сотни заводов и
тысячи дилеров по всему миру. Главным потребителем вторичного алюминия
является автомобильная промышленность. Сегодня 60 процентов алюминия,
используемого в автомобилях, представляет собой вторичные алюминиевые
сплавы. Ожидается, что в ближайшие годы доля вторичных алюминиевых
сплавов будет неуклонно расти. По прогнозам аналитиков, в будущем,
вторичный алюминий будет составлять 90 процентов от алюминия,
используемого в автомобильной промышленности.
В последнее время
наблюдается тенденция роста потребления вторичных алюминиевых сплавов и
внутри нашей страны. Крупнейшие потребители сплавов активно внедряют в
свое производство вторичные сплавы, заменяя ими более дорогостоящие
первичные.
Одним из высокотехнологичных решений по переработке вторичного
алюминия является универсальная роторная наклонная печь (URTF). Данная
печь была разработана при сотрудничестве Linde AG, Hertwich Engineering
GmbH и Corus Aluminium Voerde GmbH (рис. 1-2). Для нагрева печи и
плавления металла используется кислородно-топливная горелка OXYFUEL. В
позиции А рис. 1 производится загрузка и плавление металла. В позиции Б
рис. 1 производится слив металла (наклон оси печи к горизонту ~ 30º). Отходы
производства удаляются из печи при наклоне оси печи к горизонту ~ 45º
(позиция В, рис. 1). Универсальная роторная наклонная печь обладает
существенным преимуществом перед традиционными роторными солевыми
печами. Способность печи к наклону сокращает производственные циклы,
экономя ценное время, которое обычно тратится на загрузку, выпуск
алюминия и очистку. Для лучшего дожигания отходящих газов используемые
кислородно-топливные
горелки
могут
быть
дополнены
кислородными
форсунками WASTOX®.
На основании многолетнего опыта эксплуатации данного оборудования
можно выделить следующие преимущества его использования:

высокий выход годного металла;

высокая производительность;

возможность
использования
загрязненого
неметаллическими
примесями дешевого сырья;

снижение энергетических затрат;

низкий уровень выбросов в окружающую среду;

снижение затрат на утилизацию отходов.
А
В
Рис.
1.
Универсальная
роторная
наклонная печь (URTF): А – положение
печи для загрузки и
плавления
металла; Б - наклон печи для слива
металла; В – наклон печи для удаления
отходов производства.
Б
Технические характеристики печи URTF представлены в табл. 1.
Таблица 1. Технические характеристики универсальной роторной
печи URTF
Наименование характеристики
Значение
3
Объем печи, м
3-12
Масса загрузки, т
5-20
Производительность, т/ч
2-6
Мощность горелок, МВт
1-5
Скорость вращения, об/мин
0,6-8,0
Время одного цикла, ч
2-3
Рис. 2. Универсальная роторная наклонная печь (URTF) на заводе Stena
Aluminium AB, Швеция
Кислородная форсунка работает в тандеме с кислородной горелкой,
обеспечивая полное дожигание отходящих газов и органических соединений в
камере печи. Система WASTOX® не только удерживает уровни выбросов ниже
требований нормативной документации, но и, дожигая нежелательные
загрязняющие вещества, снижает
эксплуатационные затраты на топливо.
На рис. 3 представлена схема возможного расположения кислородной
форсунки WASTOX® совместно с кислородно-топливной горелкой OXYFUEL
на примере короткобарабанной печи.
Сравнивая производительность
короткобарабанной печи при различном расположении кислородной форсунки
и кислородно-топливной горелки (поз. А и Б рис. 3) можно заключить, что
при расположении кислородной форсунки и кислородно-топливной горелки
со стороны вытяжной вентиляции
эффективнее. Это связано
(поз. Б рис. 3) печь будет работать на 20%
с увеличением времени нахождения продуктов
сгорания в камере печи. Продукты сгорания в данном случае движутся по Uобразной траектории, что приводит к лучшему переносу тепла и повышению
производительности печи.
КИСЛОРОДНАЯ
ГОРЕЛКА
WASTOX
WASTOX
O2
O2
O2
O2
ТОПЛИВО
ТОПЛИВО
КИСЛОРОДНАЯ
ГОРЕЛКА
А
Б
Концентрация СО2, СО и О2 в
дымовых газах, %
Рис. 3. Принципиальная схема расположения кислородной форсунки
WASTOX® и кислородно-топливной горелки OXYFUEL: А – горелка
расположена со стороны загрузочной двери, Б – горелка расположена со
стороны вытяжной вентиляции (рекомендуется).
Время
Рис. 4. Изменение концентрации СО2, СО и О2 в дымовых газах при
пуске кислородной форсунки
На рис. 4 представлено изменение концентрации СО2, СО и О2 в дымовых
газах при
пуске кислородной форсунки. Из рис. 4 видно, что в печи
происходит снижение
концентрации СО без увеличения концентрации
кислорода.
В табл. 2 представлено сравнение доли летучих органических соединений
в отходящих печных газах в роторной солевой печи при плавке алюминия при
использовании горелок различного типа.
Таблица 2. Наличие доли летучих органических соединений в отходящих
печных газах от типа применяемой горелки
Тип горелки
Воздушно-топливная
Кислородно-топливная
Кислородно-топливная & WASTOX®
Доля
летучих
органических
соединений в отходящих печных
газах, %
20-50
0,5-1,0
<0,1
Из таблицы видно, что наименьшая доля летучих органических
соединений
соответствует
технологии
с
использованием
кислородно-
топливных горелок и кислородной форсунки WASTOX®.
Следует отметить, что кислородно-топливные горелки OXYFUEL и
систему
WASTOX® возможно использовать во многих типах печей. Эти
системы просты в установке, не требует высоких затрат при модернизации
оборудования и на эксплуатационное обслуживание.