MOŽNOSTI PYROMETALURGICKÉHO ZPRACOVÁNÍ JEMNOZRNNÝCH HUTNÍCH ODPADŮ (JHO) S OBSAHEM Zn A Pb



Podobné dokumenty
a VŠB TU Ostrava, 17.listopadu 15, Ostrava-Poruba, ČR, a VŠB TU Ostrava, 17.listopadu 15, Ostrava-Poruba, ČR,

THE WASTES FROM PRODUCTS OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC INDUSTRIES AND THEIRS TREATMENT

PRESSURE LEACHING OF FLY ASHES FROM TANDEM FURNACE

BIOLOGICKÉ LOUŽENÍ KAMÍNKU Z VÝROBY OLOVA

SLEDOVÁNÍ AKTIVITY KYSLÍKU PŘI VÝROBĚ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM

KOVOHUTE PRIBRAM NASTUPNICKA, a.s. INTEGRATED RECYCLING OF WASTES CONTAINING HEAVY- AND PRECIOUS- METALS

Možnosti recyklace jemnozrnných hutních odpadů ze starých zátěží. Jiří Botula. Vlastimil Řepka

1. V jakých typech sloučenin se železo v přírodě nachází? 2. Jmenujte příklad jedné železné rudy (název a vzorec):

, Hradec nad Moravicí POLYKOMPONENTNÍ SLITINY HOŘČÍKU MODIFIKOVANÉ SODÍKEM

Briketované ztekucovadlo rafinačních strusek (briketovaná syntetická struska)

NOVÉ VÝROBNÍ TECHNOLOGIE VYBRANÝCH JAKOSTÍ SE ZAMĚŘENÍM NA SNÍŽENÍ VÝROBNÍCH NÁKLADŮ

VLIV KOROZNÍHO PŮSOBENÍ OCELÍ S VYSOKÝM OBSAHEM MANGANU A CHROMU NA ŽÁRUVZDORNOU KERAMIKU. Libor BRAVANSKÝ, Kateřina KADLÍKOVÁ

Analýza vad odlitků víka diferenciálu. Konference studentské tvůrčí činnosti STČ 2008

VLIV VSTUPNÍCH SUROVIN NA KVALITU VYSOKOTEPLOTNÍ KERAMIKY

METALOGRAFIE II. Oceli a litiny

POZNATKY Z PYROMETALURGICKÉHO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ KONEKTORŮ A PLOŠNÝCH DESEK

Kyselina fosforečná Suroviny: Výroba: termický způsob extrakční způsob

ŽELEZO A JEHO SLITINY

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Metalurgie neželezných kovů Slévárenství Část 1 Ing. Vladimír Toman

Recyklace odpadových materiálů

Úřední věstník Evropské unie L 151/9

Recyklace, druhotné zpracování materiálu

Metalurgie železných kovů Výroba surového železa Ing. Vladimír Toman

Výroba surového železa a výroba oceli

ELECTROCHEMICAL HYDRIDING OF MAGNESIUM-BASED ALLOYS

POJIVOVÉ VLASTNOSTI STRUSKY ZE SEKUNDÁRNÍ METALURGIE THE BINDING CHARACTERISTICS OF SLAG FROM SECONDARY METALLURGY

MOŽNOSTI BEZODPADOVÉ VÝROBY OCELI. Abstrakt

Strukturní charakteristiky hořčíkové slitiny AZ91. Structure of Magnesium Alloy AZ91.

VLIV SLOŽENÍ ELEKTRODOVÉ HMOTY NA EXTRAKCI ZINKU Z VYPOTŘEBOVANÝCH Zn/MnO 2 BATERIÍ. JIŘÍ FORMÁNEK a JITKA JANDOVÁ. Experimentální část.

POSTUPY TERMICKÉHO ZPRACOVÁNÍ ODPADŮ S VYUŽITÍM PLAZMOVÉHO ROZKLADU ZA PŘÍTOMNOSTI TAVENINY ŽELEZA Zdeněk Bajger a Zdeněk Bůžek b Jaroslav Kalousek b

REFERENČNÍ MATERIÁLY

ANALYTICKÝ PRŮZKUM / 1 CHEMICKÉ ANALÝZY DROBNÝCH KOVOVÝCH OZDOB Z HROBU KULTURY SE ZVONCOVÝMI POHÁRY Z HODONIC METODOU SEM-EDX

VLIV OBSAHU NIKLU NA VLASTNOSTI LKG PO FERITIZAČNÍM ŽÍHÁNÍ EFFECT OF THE CONTENT OF NICKEL ON DI PROPERTIES AFTER FERRITIZATION ANNEALING

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV


Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Identifikace zkušebního postupu/metody PP (ČSN ISO 9556, ČSN ISO 4935) PP (ČSN EN , ČSN )

NĚKTERÉ ZKUŠENOSTI S MODIFIKACÍ SLITIN Mg. SOME OF OUR EXPERIENCE OF MODIFYING THE Mg ALLOYS. Luděk Ptáček, Ladislav Zemčík

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

NOVÉ POZNATKY O STRUKTUŘE TVÁŘENÉ SLITINY AlSi12CuMgNi (AA 4032) Katedra náuky o materiáloch, Slovenská republika

MOŽNOSTI PREDIKCE DOSAŽENÍ POŽADOVANÉ LICÍ TEPLOTY OCELI PRO ZAŘÍZENÍ PLYNULÉHO ODLÉVÁNÍ

ANALYTICKÝ PRŮZKUM / 1 CHEMICKÉ ANALÝZY ZLATÝCH A STŘÍBRNÝCH KELTSKÝCH MINCÍ Z BRATISLAVSKÉHO HRADU METODOU SEM-EDX. ZPRACOVAL Martin Hložek

Výroba surového železa, výroba ocelí, výroba litin

Elektrochemie. 2. Elektrodový potenciál

POSOUZENÍ MOŽNOSTI ZPĚTNÉHO VYUŽITÍ ODPADNÍCH PÁNVOVÝCH STRUSEK V SEKUNDÁRNÍ METALURGII

Prvky 8. B skupiny. FeCoNi. FeCoNi. FeCoNi

OPTIMALIZACE REŽIMU TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ PRO ZVÝŠENÍ MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ SLITINY ALSI9Cu2Mg

MATERIÁLOVÁ PROBLEMATIKA SPALOVEN S VYŠŠÍMI PARAMETRY PÁRY

VLIV TECHNOLOGICKÝCH POCHODŮ NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Slévárenské slitiny. Slévatelnost - schopnost slévárenských slitin vytvářet kvalitní odlitky - přispívá k ní:

VLIV PROVOZNÍCH FAKTORŮ NA OPOTŘEBNÍ VYZDÍVKY LICÍCH PÁNVÍ JANČAR, D., HAŠEK, P.* TVARDEK,P.**

Třecí spoje pro žárově zinkované konstrukce?

TECHNOLOGIE I (slévání a svařování)

OXIDAČNÍ ODOLNOST A TEPELNÁ STABILITA SLITIN Ti-Al-Si VYROBENÝCH REAKTIVNÍ SINTRACÍ


VLIV VYSOKÉHO OBSAHU LEGUJÍCÍCH PŘÍSAD AL A TI NA TECHNOLOGII ZPRACOVÁNÍ OCELOVÉ TAVENINY

KOROZNÍ CHOVÁNÍ Mg SLITIN V PROVZDUŠNĚNÉM FYZIOLOGICKÉM ROZTOKU

APLIKACE NETVAROVÝCH ŽÁROVZDORNÝCH MATERIÁLŮ NA BÁZI UHLÍKU V PODMÍNKÁCH SLÉVÁRNY TAFONCO KOPŘIVNICE. Ladislav KUČERA

VLIV PŘÍDAVNÉHO SPALOVÁNÍ ČISTÍRENSKÉHO KALU S ČERNÝM UHLÍM NA REDISTRIBUCI TĚŽKÝCH KOVŮ V PRODUKTECH SPALOVÁNÍ

Vliv olejů po termické depolymerizaci na kovové konstrukční materiály

MOŽNOSTI VYUŽITÍ STRUSEK PO REDUKCI KOVONOSNÝCH ODPADŮ UTILIZATION POSSIBILITIES OF SLAGS AFTER METALLIC WASTE REDUCTION

VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ NA VLASTNOSTI VYSOCEPEVNÉ NÍZKOLEGOVANÉ OCELI. David Aišman

ASTM A694 F60 - TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI ASTM A694 F60 HEAT TREATMENT AND MECHANICAL PROPERTIES

Výroba surového železa, oceli, litiny

PROBLEMATICKÉ SVAROVÉ SPOJE MODIFIKOVANÝCH ŽÁROPEVNÝCH OCELÍ

Slévárenské slitiny. čisté kovy slitiny. slitiny Fe - litiny, - ocel na odlitky neželezné kovy - slitiny Al; - slitiny Mg; - slitiny Cu; - slitiny Zn.

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

VLIV TECHNOLOGIE ŽÁROVÉHO ZINKOVÁNÍ NA VLASTNOSTI ŽÁROVĚ ZINKOVANÝCH OCELÍ

1H 1s. 8O 1s 2s 2p H O H

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

SLITINY ŽELEZA. Přehled a výroba materiálu

NÁBĚH INTEGROVANÉHO SYSTÉMU SEKUNDÁRNÍ METALURGIE V OCELÁRNĚ VÍTKOVICE STEEL, a.s. OSTRAVA

VLIV CHEMICKÉHO SLOŽENÍ A KINETIKY KRYSTALIZACE NA TVORBU SULFIDICKÝCH VMĚSTKŮ V OCELÍCH

PREPARING OF AL AND SI SURFACE LAYERS ON BEARING STEEL

Vliv energetických paramatrů biomasy při i procesu spalování

POJIVÉ VLASTNOSTI POPÍLKU ZE SPALOVNY KOMUNÁLNÍHO ODPADU BINDING PROPERTIES OF FLY ASH FROM MUNICIPAL SOLID WASTE INCINERATOR

Karta předmětu prezenční studium

TÜV NORD Czech, s.r.o. Laboratoře a zkušebny Brno Olomoucká 7/9, Brno

Nová tavící technologie firmy Consarc -vakuum CAP - ve vakuu nebo v ochranné atmosféře

Činnost klastru ENVICRACK v oblasti energetického využití odpadu

Jitka Malcharcziková a Miroslav Kursa b Josef Pešička c

HODNOCENÍ ROZDÍLNÝCH REŽIMŮ PŘI PROCESU SPALOVÁNÍ

Závěry technicko-ekonomické analýzy výroby tekutého kovu v podmínkách slévárny DSB EURO, s.r.o., Blansko první část

VÝVOJ NOVÉ TECHNOLOGIE NA BÁZI TAVNE-REDUKCNE- OXIDACNÍHO PROCESU DEVELOPMENT OF NEW TECHNOLOGY ON THE BASIS OF SMELTING- REDUCTION- OXIDATION

STUDIUM VLASTNOSTÍ BEZOLOVNATÝCH PÁJEK PRO VYSOKOTEPLOTNÍ APLIKACE STUDY OF PROPERTIES OF LEAD-FREE SOLDERS FOR HIGH-TEMPERATURE APPLICATION

Skupina oborů: Hornictví a hornická geologie, hutnictví a slévárenství (kód: 21) Týká se povolání: Kvalifikační úroveň NSK - EQF: 3

Zpráva o analýze. Černý Kmječ MikroAnalytika, Čelákovice J. Zacha 786/11, Čelákovice. Jan Turský ( jantursky@seznam.

MDT : : : Říjen 1995

VLIV EXPERIMENTÁLNÍCH PODMÍNEK NA ZÍSKÁVANÉ HODNOTY TEPELNÝCH EFEKTŮ A TEPLOT FÁZOVÝCH PŘEMĚN ČISTÉHO ŽELEZA A OCELI METODOU DTA

INTERAKCE PRVKŮ V TERNÁRNÍM SYSTÉMU WOLFRAM - MOLYBDEN - RHENIUM INTERACTIONS OF ELEMENTS IN THE TERNARY SYSTEM TUNGSTEN- MOLYBDENUM-RHENIUM

vlastností odlitků, zvláště pak na únavovou životnost. Jejich vliv Cena opravných prací těchto vad (připečeniny, zapečeniny) je

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Galvanické články TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

TABULKA Kolik zařízení spadá do níže uvedených kategorií? Poznámka: Kategorie podle Přílohy č. 1 zákona o integrované prevenci

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

VLIV CHEMICKÉHO SLOŽENÍ KERAMICKÝCH FILTRŮ S PŘÍMÝMI OTVORY NA MIKROČISTOTU FILTROVANÉ OCELI

Termochemie se zabývá tepelným zabarvením chemických reakcí Vychází z 1. termodynamického zákona. U změna vnitřní energie Q teplo W práce

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti. Číslo přílohy: VY_52_INOVACE_CH9.

Tab. 1 Označení pro typ tavidla podle charakteristické chemické složky

Skupina oborů: Hornictví a hornická geologie, hutnictví a slévárenství (kód: 21) Týká se povolání: Kvalifikační úroveň NSK - EQF: 3

Transkript:

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 226 MOŽNOSTI PYROMETALURGICKÉHO ZPRACOVÁNÍ JEMNOZRNNÝCH HUTNÍCH ODPADŮ (JHO) S OBSAHEM Zn A Pb Kursa M. 1, Burkovič R. 1,Kursová M. 2, Imriš I. 3 1 VŠB TU Ostrava, 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba, ČR, e-mail: miroslav.kursa@vsb.cz, rostislav.burkovic@vsb.cz 2 VÚHŽ a.s., 739 51 Dobrá 240, ČR, e-mail: kursova@vuhz.cz 3 TU Košice, Vysokoškolská 4, 040 00 Košice, SR, e-mail: ivan.imris@tuke.sk POSSIBILITIES OF PYROMETALLURGICAL PROCESSING OF FINE-GRAIN METALLURGICAL WASTES (FGMW) CONTAINING Zn AND Pb Kursa M. 1, Burkovič R. 1,Kursová M. 2, Imriš I. 3 1 Technical University of Mining and Metallurgy in Ostrava, (VŠB TU Ostrava), 17.listopadu 15, CZ 708 33 Ostrava-Poruba, Czech Republic, e-mail: miroslav.kursa@vsb.cz, rostislav.burkovic@vsb.cz 2 VÚHŽ a.s., CZ 739 51 Dobrá 240, Czech Republic, e-mail: kursova@vuhz.cz 3 Technical University Košice, Vysokoškolská 4, SK 040 00 Košice, Slovak Republic, e-mail: ivan.imris@tuke.sk Abstract The paper characterises behaviour of metals with low boiling point from the viewpoint of their transition to fly dust at processing of FGMW in various types of furnace units. Fly dusts entrapped in scrubbers were analysed from the viewpoints of granulometry and chemical composition. The paper comprises also results of global and spot analyses of chemical composition performed with use of EDX analysis on scanning electron microscope. Powder X-ray diffraction was applied on selected fractions in order to determine type of present phases. Authors describe results obtained at annealing and melting tests with the given kind of fly dust. They discuss also thermodynamics of origin and conditions of processes at processing of wastes in cupola furnaces from the viewpoint of metals with low boiling point and their transition into fly dusts. There is also described the assumed process of movement of these metals in individual thermal sections of cupola furnace. The concluding part outlines selection of suitable units for industrial solution of FGMW processing. Key words: fine-graid metallurgical wastes, furnace unit, zink, chemical analysis, scan analysis, annealing, Abstrakt V příspěvku je charakterizováno chování kovů s nízkým bodem varu z pohledu jejich přechodu do úletů při přepracování JHO v různých typech pecních agregátů.. Byly provedeny rozbory úletů zachycených na odlučovačích, a to z hlediska granulometrického a chemického složení. Součástí příspěvku jsou i provedené plošné a bodové rozbory chemického složení pomocí EDX analýzy na rastrovacím elektronovém mikroskopu. U vybraných frakcí byla provedena prášková rentgenová difraktografie ke stanovení druhu přítomných fází. Jsou popisovány výsledky docílené při žíhacích a tavících zkouškách s daným druhem úletu. Dále je diskutována termodynamika vzniku a podmínky procesu při přepracování odpadů v kuplovnách

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 227 z pohledu kovů s nízkým bodem varu a jejich přechod do úletů. Současně je uveden předpokládaný proces pohybu těchto kovů v jednotlivých tepelných úsecích kuplové pece. V závěru je nastíněn výběr vhodných agregátů pro průmyslové řešení zpracování JHO. 1. Úvod Hutnictví železa přináší s sebou mimo výroby potřebného železa a slitin železa i problém související s produkcí úletů a prachu, které jsou zachycovány jak cestou suchou v různých typech filtrů a odlučovacích zařízení, tak cestou mokrou, kdy vznikají kaly. které jsou Úlety, mimo mechanicky stržené železo, oxidy železa a složek tvořící strusku, obsahují kovy s nízkým bodem varu. Tyto úlety jsou ve velké míře v současné době skládkovány, což mimo ztrát kovů má vliv i na životní prostředí, při čemž např. v Japonsku jsou tyto úlety skládkovat legislativně zakázány. V tab. 1 jsou uvedeny jednotlivé technologie zpracování železa resp.slitin železa a produkce úletů, v tab. 2 je uvedeno charakteristické chemické složení jednotlivých typů úletů z pohledu obsahu kovů. Hodnoty obsahů Fe a Zn u kuplových pecí souvisí s experimentálními zkouškami se vsázkou tvořenou briketami s ocelárenskými úlety a kaly. Table 1 Amounts of fly dusts typical for given technology [1] Zdroj Typ Množství Zpracování aglomerace vysoká pec vysoká pec BOS BOS EAF EAF EAF válcovna válcovna ESP úlet úlet kal hrubý úlet jemný úlet úlet (nad 30%Zn) úlet stř.bohatý na Zn úlet chudý na Zn hrubé okuje jemné okuje 2 kg/t aglomerátu 8-12 kg/t surového Fe 4-6 kg/t surového Fe 3-4 kg/t tekuté oceli 12 kg/t tekuté oceli 10-15 kg/t tekutá ocel 10-15 kg/t tekutá ocel 10-15 kg/t tekutá ocel 40 kg/t válcov.oceli 3-4 kg/t válc.oceli rec. aglomerace rec.aglomerace, rec.aglomerace, výroba zinku Table 2 Approximate chemical composition of selected kinds of fly dusts Druh úletu * Obsah Fe propočten z obsahu FeO a Fe 2O 3. Obsah Fe (hm.%) Obsah Zn (hm.%) Obsah Pb (hm.%) Obsah Cd hm.%) VP výhoz[2] 38,8 0,03 0,01 0,0004 VP kal[2] 35,3 0,52 0,16 0,015 Hrubé kaly KKO[2] 82,1 0,73 0,02 0,0006 Jemné kaly KKO[2] 63,0 0,38 0,06 0,0015 Odprašky SM pece[2] 17,5 14,5 2,63 0,18 Ocelárenské kaly tandem.pece[2] 54,7 * 11,57 2,21 0,043 Kuplová pec Skuhrov-cyklon[1] 12,7 3,12 0,32 0,005 Kuplová pec Skuhrov-filtr[1] 7,83 17,5 2,23 0,047 Kuplová pec Turnov[1] 11,3 1,6 0,18 <0,01 EAF úlety[3] 31 24 1,7 - Obsahy kovů s nízkým bodem varu se významně mění v závislostech na podílu pozinkovaného šrotu ve vsázce.

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 228 2. Chování Zn a Pb při tavení litiny v kuplovně Jedním ze způsobů zpracování ocelárenských úletů je proces tavné redukce v kuplovně při výrobě litiny. Podmínkou je, aby se zinek, olovo a kadmium odstranily z pracovního prostoru kuplovny v podobě kovových par spolu s odcházejícími technologickými plyny a zachytily se po kondenzaci jako Zn-Pb-Cd koncentrát, který by byl vhodnou surovinou na výrobu těchto kovů. V další části příspěvku jsou diskutovány některé termodynamické aspekty odpařování výše uvedených neželezných kovů a výsledky při experimentálním přetavování úletů v kuplovně. 2.1 Termodynamika procesu odpařování neželezných kovů Ocelárenské úlety jsou tvořeny zejména oxidy kovů jež můžeme z hlediska výroby železa a oceli rozdělit do následujících skupin a) cenné,užitné složky. Fe,Mn, Cr, C b) struskotvorné,hlušinové přísady CaO, MgO, Al 2 O 3, SiO 2 c) nežádoucí, doprovodné prvky Zn, Pb, Cd, Cu, S, Cl, F Majoritní prvek železo se nachází v úletech ve formě FeO a Fe 2 O 3, nežádoucí složky pak ve formě jednoduchých oxidů ZnO, PbO a CdO nebo ve formě komplexního oxidu ZnO.Fe 2 O 3..V práci (4) je uvedena možnost vzniku fluoridů (FeF 3, ZnF 2, PbF 2 ) a chloridů (ZnCl 2, PbCl 2 ), které zjistili při zpracování úletů EAF. Při tavné redukci ocelárenský úletů bude docházet k vyredukování oxidů železa, zinku, kadmia a olova uhlíkem z koksu nebo oxidem uhelnatým, který v reakční zóně pece bude vznikat podle reakcí : C(s) + O 2 (g) = CO 2 (g) (1) CO 2 (g) + C(s) = 2CO(g) (2) Pokud zanedbáme minoritní prvky a struskotvorné složky, pak děje probíhající při tavné redukci úletů můžeme popsat jako soustavu Fe-Zn-Pb-Cd-C-O v níž jsou kovy jak v pevném stavu (vsázka), v tekutém stavu ( litina,struska) a plynném stavu (spaliny).uhlík jako nositel redukce, kyslík je hlavní složkou plynné fáze. Na základě změn standartních molárních Gibbsových energií v závislosti na teplotě pro reakce probíhajících mezi oxidy kovů a oxidem uhelnatým [1] byl vypočten a sestrojen diagram znázorňující oblasti stability fází v soustavě Fe-Zn-Pb-Cd-C-O v souřadnicích p CO2 /p CO - 1000/T, který je uveden na obr.1 (aktivity složek kondenzované fáze se rovnají 1). Z diagramu vyplývá, že oblast tavení litiny, kde je vysoký parciální tlak CO a teplota cca 1500 C bude docházet nejen k tavení litiny, ale i k redukci oxidů kovů nacházejících se ve zpracovávané vsázce. Za předpokladu, že redukce kovových oxidů probíhá nepřímo pomocí CO, který vzniká oxidací uhlíku, a ne přímo pevným uhlíkem, je možno konstatovat, že redukce oxidu kademnatého a olovnatého na kovové kadmium a olovo proběhne v celém studovaném rozmezí teplot. Naproti tomu redukce oxidu zinku probíhá při poměru p CO2 /p CO nižším než 0,04 a teplotě 1180 K. Neželezné kovy se v těchto podmínkách budou po vyredukování nacházet v plynné formě a budou odcházet s technologickými plyny, zatímco železo s nízkým tlakem nasycených par zůstane v tekuté fázi. Spaliny, které se v redukční zóně kuplové pece nasytí parami zinku, olova a kadmia stoupají šachtou pece, v které ohřívají vsázku. Při snížení teploty spalin na kychtě dojde k ustálení podmínek, které jsou na obr. 1 vyznačené jako Teplota kychty. V této oblasti se nachází Pb a Cd ve stabilní kovové formě a proto tyto kovy budou spolu se spalinami odcházet z kuplové pece ve formě kovových par přesto, že v důsledku teplotní změny tlaku

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 229 nasycených par se může část Pb a Cd par zkondenzovat na chladnějších částech vsázky. Jinak se bude chovat zinek, který je při těchto podmínkách stabilní ve formě ZnO. To znamená, že v této části kuplové pece bude docházet k reoxidaci par Zn dle reakce: Zn (g) + CO 2(g) = ZnO (s) + CO (g) (3) Fig.1 Phase stability area in the Fe-Zn-Pb-Cd-C-O system Fig.2 Zinc recyclation in the cupola furnace Pevný oxid zinečnatý se bude zachytávat na částicích vsázky, z kterých se jemné částice mohou dostat do úletů, ale hlavní část vsázky se zachyceným oxidem zinečnatým bude klesat do oblasti redukční zóny kuplové pece, kde se oxid zinečnatý opět vyredukuje a jeho páry se budou na kychtě opět reoxidovat. Tímto způsobem bude docházet k recirkulaci a zvyšovaní zinku v kuplové peci tak, jak je graficky naznačeno na obr. 2. Při tavné redukci ocelárenských úletů a kalů v kuplové peci se při vhodných podmínkách tavení oxidy kovů vyredukují a přerozdělí tak, že železo se zkoncentruje v litině, zinek, olovo a kadmium se zkoncentrují v úletech jako Zn-Pb-Cd koncentrát, vhodný na další zpracování v zinko-olovářské huti. 3. Přepracování úletů v kuplovnách Byla provedena celá řada zkoušek s úlety, které byly vsazeny do kuplových pecí a do pecí rotačních zpracovávajících litinu. Z granulometrických výsledků vyplývá, že do jemných frakcí se koncentruje převážná část úletů, z chemických analýz vyplývá, že k rozdělení zinku do jemnějších frakcí nedochází ve zřetelném měřítku. Z výsledků byly pro další zkoumání zvoleny úlety slévárny Skuhrov. 3.1 Rozbor úletů po přepracování v kuplovně slévárny Skuhrov Po provedených experimentální přetavbách byly pro rozbor zvoleny úlety ze studenovětrné kuplovny Skuhrov, které obsahovaly poměrně vysoký obsah zinku. Vzorek SSJ

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 230 byl pudrové koexistence, těžce sítovatelný. Vzhledem k tomu, že pod 0,5 mm se granulometricky nacházelo cca 80 % úletu a chemický rozbor ukazoval na zvyšující se obsah zinku při nižší granulometrii bylo provedeno nové granulometrické třídění na sítech 0,04; 0,08; 0,125; 0,25 a 0,5 mm. Po tomto třídění nedošlo k výraznému nabohacení zinku do některé z frakcí. Obsah zinku se pohyboval v rozmezí 11,4 20,5 %. 3.2 Fázová analýza K indetifikace jednotlivých fází byla použita metoda XRD a to u vzorků SSJ 025 a SSJ 0125. V tab. 3 jsou uvedeny získané resp.identifikované fáze. Table 3 XRD phase analysis results Identifikovaná fáze SSJ 025 SSJ 0125 ZnCO 3 ano ano Pb 2ZnSi 2O 7 ano ne ZnO ano ano MnFe 2O 4 ano ne SiO 2 ano ne Zn 2SiO 4 ne ano Fe 2O 3 ne ano 3.3 Analýza na skenovém mikroskopu Vybrané vzorky byly analyzovány na elektronovém skenovacím mikroskopu (SEM) firmy Philips XL 30. Byly provedeny jak plošné analýzy, tak bodové analýzy vybraných objektů. Pro znázornění je uveden skenový obrázek vzorku SSJ 0125. Z obr. 3 vyplývá, že v dané frakci úletů z filtru slévárny Skuhrov se vyskytují jak zrna ostrohranná, tak zrna oblá, při čemž se zde vyskytují i zrna mnohem menší granulometrie, které přilnuly adhezními silami k větším zrnům a při další manipulaci (přípravě vzorku) došlo k jejich oddělení od větších zrn. Pro detailnější analýzu daného vzorku bylo provedeno vytipování charakteristických zrn a provedena bodová analýza daných zrn (tab. 4). Jednotlivé body byly voleny dle světlosti s přibližně stejnou velikostí a tvarem zrn. Table 4 Mass content of selected elements (%) on choosen grains of the SSJ 0125 fraction Prvek Bod 1 Bod 2 Bod 3 Bod 4 Wt % Wt % Wt % Wt % C K 4.13 5.14 2.67 75.54 O K 21.13 17.03 7.80 7.37 SiK 67.40 11.69 8.60 1.24 PbM 1.15 10.51 11.34 8.94 FeK 0.69 4,71 5.74 1.27 ZnK 2.21 39.51 55.42 1.01 Bod 1 na zrnu dané granulometrické třídy je barvy šedé a v podstatě dle rozboru představuje oxid křemíku resp. sloučeniny na bázi křemíku. Bod 2 je barvy bílé s jemně našedlým nádechem a představuje oxidy zinku,olova, křemíku a železa resp. kombinaci těchto oxidů. Bod 3 je bílé barvy, patrně se jedná o oxidy zinku, olova a železa a napařený zinek na daném zrnu. Bod 4 představuje uhlík s oxidy neželezných kovů a železa.

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 231 Fig.3 Choosen grains for SEM analysis SSJ 0125 foundry Skuhrov filter 4. Žíhací zkoušky s úlety Do laboratoře experimentální metalurgie úseku č. 8., VÚHŽ a.s. Dobrá Divize Laboratoře a zkušebny byly dodány vzorky jemnozrnných materiálů z pokusných taveb, jež proběhly na kuplových pecích. Ze zkoušek uvádíme výsledky ze slévárny Skuhrov a to hrubé frakce a frakce jemné. SSH - 0,8 kg Slévárna Skuhrov, hrubá frakce - cyklon SSJ 1,8 kg Slévárna Skuhrov, jemná frakce - filtr 4.1 Postup experimentálních prací 1. Žíhání v oxidační atmosféře (vzduch), se stanovením termogravimetrických křivek. Výchozí navážky vzorků byly 1g, žíhací teploty se zvyšovaly po 100 o C v celkovém teplotním rozsahu 200 1000 o C, s výdrží na teplotě 20 minut. 2. Žíhání v oxidační atmosféře (vzduch) při 1000 o C, výdrž na teplotě 30 minut. 3. Žíhání v inertní atmosféře argonu při 1000 o C, s výdrží na této teplotě po dobu 40 min. Pro úplné odstranění kyslíku a zajištění redukčních podmínek byl argon veden předlohou s rozžhaveným grafitem. 4. Chemické analýzy potřebné pro bilanční výpočty: Stanovení obsahu C a S u vzorků ve výchozím stavu a po žíhání v argonu, stanovení obsahu Zn v zachycených úletech a zbytku po žíhání, stanovení obsahu chloridů u výchozích vzorků. Energiově disperzní mikroanalýza fází nerozpuštěných při loužení žíhacího zbytku v HCl. 5. Bilanční vyhodnocení provedených experimentů. 6. Výše uvedené postupy pokusného žíhání vzorků úletů, chemické analýzy a zpracování získaných výsledků bylo stejným způsobem provedeno u všech dodaných vzorků. 4.2 Výsledky experimentů rozborů vzorků žíhaných v oxidační a inertní atmosféře Pro srovnání vlivu oxidačních a inertních podmínek byly všechny vzorky žíhány shodně při teplotě 1000 o C po dobu 30-40 minut, a to na vzduchu a v prostředí argonu, který byl před vstupem do žíhací pece veden přes rozžhavený grafit. Srovnání hmotnostních úbytků vzorků při teplotě žíhání 1000 o C v různých atmosférách umožňuje tabulka 5. Z výsledků

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 232 žíhacích zkoušek v oxidační atmosféře (vzduch) vyplývá, že u vzorku SSH 0,8 dochází k výrazným hmotnostním ztrátám v oblasti teplot 500 až 700 o C, s maximem při teplotě 600 o respektive 700 o C. Vzorek SSJ má poněkud odlišný charakter, pásmo hmotnostních změn se posouvá k nižším teplotám (400 o C), s maximální žíhací ztrátou již při 500 o C. V případě vzorku SSJ, který se vyznačuje vyšším obsahem Zn zřejmě dochází při teplotách nad 800 C k oxidaci kovové složky projevující se relativním nárůstem hmotnosti (obr.4). Table 5 Sample mass fall at maximum temperature of annealing in oxidative and inert atmosphere podmínky žíhání SSH 0,8 SSJ 1,8 hmotnostní úbytek po žíhání [%] vzduch, 1000 C, 30 min. 57,1 30,5 vzduch, postupný nárůst teploty až na 1000 C 30,43 26,24 argon, 1000 C, 40 min 6,07 22,9 5. Technologie ROMELT Na světě byla vyvinuta celá řada technologií na zpracování různých druhů odpadů s obsahem železa a některých neželezných kovů, zejména zinku a olova. Jednou z možných technologií zpracování jemnozrnných hutních odpadů se zvýšeným podílem těžkých neželezných kovů je technologie ROMELT, která byla vyvinuta v Rusku na Moskevském institutu stali a splavov pod vedením V. A. Romenceva. Fig.4 Sample SSH 0,8, SSJ - cumulative mass faling at annealing with gradually arising of temperature at air Fig.5 The principál scheme of ROMELT furnace

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 233 1 probublávána zóna strusky, 2 zásobník tekutého kovu, 3 zásobník tekuté strusky, 4 vyzdívka, 5 struskový a kovový přepad, 6 zavážecí otvor, 7 odtah plynů, 8 dolní trysky, 9 horní trysky, 10 zóna uklidněné strusky, 11 zóna kovu, 12 vodou chlazené panely Principiální schéma peci ROMELT je na obr.5. Do lázně roztavené strusky se přes boční trysky, které se nacházejí pod vrstvou strusky, fouká směs kyslíku a vzduchu s obsahem kyslíků 40-100 %. Struska je tak probublávána touto směsí plynů. Vsázka obsahující železo ve formě oxidů padá do této strusky obsahující uhlík (ve formě uhlí), železo se rozpouští v této strusce a následně se oxidy železa z této strusky redukují na kovové železo. Toto železo se nauhličuje a v podobě kapek kovu v důsledku své vysoké hustoty klesá do dolní části pece. Tímto způsobem se v peci vytvářejí tři vrstvy tavenin: kov na dně pece, vrstva stabilní strusky a vrstva probublávané strusky (reakční zóna). 5.1 Zpracování kalů a úletů z aglomerace, výroby surového železa a oceli Z hlediska obsahu těkavých neželezných kovů v úletech dochází k jejich významnému nakoncentrování. Z výchozího obsahu ZnO ve vsázce ve výši 0,62 % došlo ke zvýšení obsahu ZnO v úletech na cca 13 %. Při zvýšených obsazích ZnO ve vsázce dojde rovněž k odpovídajícímu zvýšení v úletech a zejména pak v úletech z filtrů. Uvádíme příklad zpracování směsi vysokopecních a konvertorových úletů následujícího složení (hmot. %):51-56 Fe celk. ; 3 Fe kov. ; 30-43 FeO; 26-37 Fe 2 O 3 ; 4-5 SiO 2 ; 1-1,5 Al 2 O 3 ; 8-10 CaO; 1,2-2,2 MgO; 0,1-0,4 MnO; 0,07 TiO 2 ; 0,1 K 2 O; 0,1-0,3 Na 2 O; 1,6-2,5 ZnO; 0,4 PbO; 0,04 Cu 2 O; 0,1-0,4 S; 0,2 P 2 O 5 ; 0,003 As 2 O 3 ; C; 10 g/t Ag. Z původního obsahu Zn 1,6-2,5 hmot. % došlo k navýšení na 28,7 hmot. % úletu zachycených na filtrech za kotlem. Při vyšších obsazích zinku ve zpracovávaném materiálu se dá očekávat příslušný nárůst zinku i v těchto úletech. V tomto případě je zcela reálné očekávat nabohacení nad 30 hmot. % Zn, což by vytvořilo předpoklady pro prodej těchto úletu výrobcům Zn. Table 6 Fly dusts composition složka úlet na výstupu z pece za Venturiho tryskou (skruber) Fe (celk) 36, 30 22,70 SiO 2 5,07 4,40 Al 2O 3 3,08 0,76 CaO 4,95 3,80 Zn 12,46 28,70 Pb 3,18 6,60 S 1,20 4,94 C 11,60 4,00 6. Závěr Předložený příspěvek se zabývá rozborem úletů vznikajících při technologických procesech spojených z výrobou ocelí na různých pecních agregátech. Tyto úlety jsou z hlediska obsahů neželezných kovů jejich významným zdrojem a jejich největším problémem je zabezpečení převodu do formy zvládnutelné technologie. Prvá části příspěvku je zaměřena na termodynamiku procesu odpařování neželezných kovů při přepracování úletů v kuplových

Acta Metallurgica Slovaca, 12, 2006, (226-234) 234 pecích. Pro detailní rozbor úletů byl zvolen úlet Slévárny Skuhrov vzhledem k nejvyššímu obsahu zinku v daném vzorku. Byla provedena identifikace jednotlivých fází a následně provedena skenová plošné a bodové analýza. Experimenty prováděné v oxidačních podmínkách (vzduch) byly vyhodnoceny z termogravimetrického hlediska, v případě žíhání v inertním prostředí bylo sledováno rovněž chemické složení vstupních vzorků a produktů žíhání. Z dosažených výsledků vyplývá, že nabohacení úletů o neželezné kovy je z hlediska jejich dalšího zpracování nedostatečné. Zvolené technologie přepracování nezajišťují v daném provedení požadovanou koncentraci, která by u Zn měla dosahovat 25-30 hm. %. Poděkování Příspěvek vznikl za finanční podpory MPO při řešení projektu FF-P2/021 Komplexní ekologizace hutních výrob Literatura [1] Kursa M., Imriš I., Leško J., Burkovič R., Kulveitová H.: Využití neželezných kovů získaných při integrovaném zpracování odpadů s obsahem Fe,Zn a C, Název projektu : Komplexní ekologizace hutních výrob, event.č. FF-P2/021, Roční zpráva 2004 VŠB TU Ostrava [2] Botula J.: Dekontaminace jemnozrných hutních odpadů pomocí hydrocyklonů, doktorská disertační práce, VŠB Ostrava, 2001 [3] Azakami T., Sugimoto H., Kojima S.: Direct Production of Metallic Zinc from EAF Dust, Metallurgical and Materials Processing: Principles and Technologies, Yazawa International Symposium, 2003, 721 729 p. [4] Kursa M., Burkovič R., Drápala J. : Využití neželezných kovů získaných při integrovaném zpracování odpadů s obsahem Fe, Zn a C, Název projektu : Komplexní ekologizace hutních výrob, event.č. FF-P2/021, Závěrečná zpráva o řešení projektu v programu Progres v roce 2005, VŠB-TU Ostrava, prosinec 2005