Таблица 2 - Характеристика основных веществ, выделяющихся в атмосферу, при добыче и
переработке нефти и газа
Вещество
(газ, пар)
Санитарные концентрации, мг/м
3
смертельная
ПДК в атмосфере
рабочей
зоны
(класс
опасности)
населенных
пунктов
Метан
Этан
Пропан
Бутан
Газовый конденсат
NO
2
CO
CO
2
SO
2
CH
3
OH
H
2
S
NH
3
Сажа
SO
3
235000
125000
86000
62000
50000
1200
12500
410000
1460
6000
4620
700
5000
20
300 (4)
300 (4)
300 (4)
100 (4)
300 (4)
5 (2)
20 (4)
78500 (4)
10 (3)
5 (3)
10 (2)
20 (4)
4 (4)
1 (2)
200
200
200
200
5
0,005
3
9800
0,05
1
0,008
0,2
0,15
-
Газовая продукция и серные отходы по качеству отвечают мировым требованиям. В 2006 г.
ТШО реализовало 918 тысяч тонн серы. В настоящий момент около 75% от общего объема
вырабатываемой ТШО серы реализуется на рынках, при этом в ближайшие годы объем сбыта серы
планируется увеличить. Не менее важной задачей также является очистка газов от двуокиси серы.
Общее количество серы, которое выбрасывается в нашей стране в атмосферу, только в виде сернистого
газа, составляет около 16 млн.т в год, т.е. можно было бы из этого количества серы производить до 40
млн.тонн серной кислоты.
Ежегодно в атмосферу из заводских труб и энергетических установок выбрасывается несколько
миллиардов кубометров углекислого газа при разумном подходе. Этот газ может быть использован для
получения эффективных углесодержащих удобрений. В настоящее время ядовитые газы губят
растительность, крайне вредно действуют на здоровье людей и животных, разрушают металлические
сооружения оборудования.
В настоящем Правительство Республики Казахстан поставило перед ТШО задачу ликвидировать
накопившиеся объемы сырья. Так как Тенгизская сера, имеющая наивысшую в мире степень чистоты -
99,99%, является вполне конкурентоспособным продуктом. В свяи с этим ТШО, изучив требования
потенциальных потребителей, вложило значительные средства – свыше $ 100 млн. на сооружение
установок по выпуску гранулированной и чешуированной серы. Гранулированная ориентирована на
рынок стран Средиземноморья, чешуированная – на рынок Китайской Народной Республики. В
последнее время ТШО реализует весь ассортимент серы: жидкую, перевозимую в железнодорожных
цистернах, гранулированную и чешуированную, транспортируемую в пластиковых мешках, комовую
252
(дробленную), перевозка которой осуществляется в специальных железнодорожных вагонах по
технологии, исключающей образование взрывоопасной серной пыли. Сегодняшние производственные
мощности ТШО по грануляции серы (свыше 800 тыс.тонн) уже позволяют предприятию
перерабатывать в товарную продукцию весь годовой объем ее выпуска. Для завода второго поколения,
а с его вводом в эксплуатацию мощности ТШО увеличатся до 24-25 млн.тонн нефти в год,
сооружаются новые установки грануляции. По прогнозам отдела маркетинга и транспортировки СП
«Тенгиз-Шевройл», при существующем уровне переработки серы и сохранении благоприятной
ситуации на рынке потребления в течение 15-20 лет складированные запасы элементарной серы на
Тенгизе (с учетом возрастающего объема добычи нефти) могут быть ликвидированы. В число
основных потребителей этого вида продукции кроме КНР с его гигантскими потребностями
определяющими устойчиво возрастающую перспективу поставок серы, входят Тунис, Израиль,
Марокко и другие государства Средиземноморья, а также Российская Федерация и отчасти Казахстан,
покупающие главным образом жидкую и комовую серу.
Как следует из анализа литературных и производственных данных в будущем во многих странах
мира предполагается резкий рост потребности различных отраслей народного хозяйства в
элементарной сере. Это относится и к нашей республике, где ожидается развитие химического
производства минеральных удобрений и других препаратов [7].
Литература
1.
Жанбуршин Е.Т. Экологическая оценка влияния загрязнителей комплекса на природную среду (на
примере Мангистауской области) дисс. ...канд.техн.наук. –Тараз, 2005. -140с.
2.
Айдосов Г.А. Модельная оценка влияния нефтегазовых производств Западного Казахстана на
окружающую среду с учетом аварийной ситуации: дисс. ...канд.техн.наук. –Тараз, 2008. –345с.
3.
Голуб А.А., Роганков М.П., Сафонов Г.В. Мировой опыт решения проблемы сокрашения выбросов
парниковых газов // Экология в энергетике – 2005: труды ІІ-межд. научно-практ. конф.–М: МЭИ,
2005. – С.75-78.
4.
Кожагельды Б.Ж. Влияние отходов нефтегазовой промышленности //YII Международные
Байконуровские чтения: сб. Материалов. –Жезказган, 2007. – С.60 - 62.
5.
Кожагельды Б.Ж., Есимбаев О.Ж. Проблемы утилизации серы в нефтегазовой промышленности
//Актуальные проблемы экологии, строительства и водного хозяйства: матер.межд. научно-
практ.конф. – Тараз, 2007. – С.18-20.
6.
Акбасова.А.Д., Саинова Г.А. Почвеведение: уч.пособие. -Алматы: Бастау, 2006. –170с
7.
Сулейменов Ж.Т., Сахы М., Кожагельды Б.Ж. Комплексное решение экологических проблем
Каспийского шельфа //Актуальные проблемы экологии
: матер.межд. научно-практ.конф.//Вестн.
ТарГУ. – Тараз, 2007. –№ 4. – С.14-17.
УДК 666.940
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ СЫРЬЕВЫЕ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ
КАРБИДНОГО И ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Таймасов Б.Т., Альжанова А.Ж., Сулеймбек Г.А.
ЮКГУ им. М.Ауэзова, Шымкент, Казахстан
Түйін
Карбид, домна және фосфор ӛндірісінің кӛптоннажды қалдықтарының химия-минералды құрамы
зерттелінді. Карбид ұнтағынан және түйіршіктелген домна және фосфор шлактары негізінде цемент
клинкерін алу үшін шикізат қоспалардың ресурс және энергия үнемдегіш құрамын алу мүмкіндігі
анықталынған. Қалдықтарды қолданғанда бір тонна клинкерге шикізаттың меншікті шығыны 110-170
кг-ға тӛмендейді, дайындалған шикізат шихтаны қыздыру кезіндегі жоғалулар мәні 4 - 9 % тӛмендейді,
қуйдіру үрдісінде жылулық шығын тӛмендейді. Түрлі ӛндірістердің тастанды қалдықтарын толық
кешенді пайдалану мүмкіндігін тудырады, атмосфераға СО
2
және NО
Х
тастандылары азаяды, қоршаған
ортаның ластануы тӛмендейді.
Summary
The chemical and mineralogical structure of a large-tonnage waste of a karbidny, domain and phosphoric
production is studied. It is established opportunity receiving resource-and energy saving structures of raw mixes
for receiving a cement klinker on the basis of a karbidny lime and the granulated domain and phosphoric slags.
When using a waste the specific expense of raw materials on ton of a klinker decreases on 110-170 kg, for 4-9 % the
size of losses decreases developed raw shiht, thermal costs of roasting process decrease. Possibility of complete
253
complex utilization of a waste of various production is created, CO
2
and NOx emissions the atmosphere decrease,
environmental pollution decreases.
Портландцемент является основой современного индустриального строительства. Основной
тенденцией технического развития цементной промышленности является строительство новых
автоматизированных технологических линий сухого способа с запечными теплообменниками и
реакторами-декарбонизаторами. Печные системы с реакторами-декарбонизаторами имеют низкий
расход топлива и высокую производительность, технологические процессы полностью
механизированы и автоматизированы. Происходит увеличение единичных мощностей основного
технологического оборудования и интенсификация систем дробления, гомогенизации и помола сырья
и цемента. Возрастает роль рационального использования и всемерной экономии топливно-
энергетических ресурсов, природных сырьевых материалов, утилизации многотоннажных
промышленных отходов.
Возрастает конкуренция на рынке цемента. В последнее пятилетие на территории постсоветских
Республик построены и введены в эксплуатацию ряд цементных заводов. Так в Республике Казахстан
в 2009 году запущены 2 небольших завода с шахтными печами, в 2010 году вступили в строй 2
крупных цементных завода сухого способа с циклонными теплообменниками и реакторами-
декарбонизаторами мощностью по 1 – 1,1 млн. т (ТОО «Стандарт Цемент» в г.Шымкенте и АО
«JAMBYLCEMENT» француской фирмы Vicat в пос. Мынарал Жамбылской обл.), завершается
строительство еще четырех заводов в разных регионах Республики, на юге Киргизии построен завод
сухого способа. Несколько цементных заводов сухого способа производства построены и запущены в
России. Ввиду низкого расхода топлива и высокой производительности продукция заводов сухого
способа по себестоимости значительно ниже, чем у заводов мокрого способа.
Происходит постоянное подорожание топливно-энергетических ресурсов, железно - дорожных
тарифов, стоимости добавок, вспомогательных материалов, что заставляет старые предприятия
мокрого способа производства изыскивать пути снижения расхода топлива на обжиг клинкера, расхода
электроэнергии, оптимизации технологических процессов производства и за счет этого снижения
себестоимости продукции.
Одним из путей выживания и стабильной работы старых предприятий мокрого способа
производства является выпуск портландцемента по ресурсосберегающим и энергосберегающим
технологиям с использованием побочных техногенных продуктов собственного и других отраслей
промышленности, что должно обеспечить получение конечной продукции с достаточно низкой
себестоимостью, обеспечивающей хорошую конкурентоспособность цемента на рынке.
Объектами исследований были карбидная известь-пушонка - побочный продукт карбидно-
ацетиленового производства Темиртауского электро - металлургического комбината, гранулированный
доменный шлак АО «Арселор Миттал Темиртау» и электротермофосфорный шлак Ново-
Джамбулского фосфорного завода г.Тараз.
Ужесточение требований по снижению уровня загрязнения окружающей среды требуют
разработки эффективных способов переработки имеющихся крупнотоннажных отходов различных
отраслей промышленности в полезную продукцию.
Исследована возможность получения сырьевых смесей с полной или частичной заменой
природного сырья техногенными продуктами. Карбонатный компонент заменялся карбидной
известью-пушонкой. Гранулированный доменный и фосфорный шлак частично заменяли
карбонатный и полностью глинистый компонент сырьевой смеси, золошлаковые отходы – глинистый
компонент и корректирующую добавку.
Химический состав исходных материалов приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Химический состав сырьевых материалов и отходов промышленности
Сырьевые
материалы
Химический состав, мас. %
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
MgO
SO
3
P
2
O
5
Проч п.п.п
Карбидная
известь
4,15
0,97
0,96
67,64
0,88
0,56
-
0,49
24,35
100
Фосфорный
шлак
38,88
1,22
0,96
45,37
3,80
0,28
1,8
4,6
-
96,91
Доменный шлак 39,6
13,48
1,54
41,55
5,11
-
-
-
-
101,3
Золошлаковые
отходы
51,97
26,42
13,78
1,35
0,73
0,22
0,3
-
-
94,77
Известняк
4,73
0,51
0,28
52,78
0,50
0,21
-
-
41,06 100,1
Суглинки
55,64
12,32
4,92
9,80
2,45
0,30
-
-
11,85 97,28
254
В карбидной извести кристаллы гидрата окиси кальция представлены в виде пластинок
размером до 0,2 мм, тогда как в обычной пушонке они имеют сферическую форму и размеры 0,5 - 1
мм в поперечнике. Содержание активных СаО и MgO в карбидной извести в зависимости от
продолжительности пребывания ее на воздухе вследствие частичной карбонизации может находиться в
пределах 60-65 %, количество карбоната 20-25 %. Сравнительно большие потери при прокаливании
карбидной извести объясняются содержанием в ней органических примесей и кальцита.
Карбидная известь имеет влажность ~ 8 %, объемная масса в рыхлом состоянии составляет -0,49
т/м
3
, в уплотненном -0,83 т/м
3
, удельная поверхность составляет 2100 см
2
/г, при легком растирании
до 95 % порошка проходит через сито №008.
Карбидная известь - пушонка представляет собой порошок голубоватого цвета с запахом
аммиака [1]. Содержит основные оксиды СаО, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, SiO
2
и до 1,5% карбида, который
удаляется методом тепловой обработки (выжиганием). Полуторные оксиды (Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
)
составляют 1,5 – 3 %, включения железа в виде ферросиликатов – 0,5 %.
Доменный и электротермофосфорный гранулированные шлаки удовлетворяют требованиям
ГОСТ 3476-74 [2].
Нами проведены исследования по получению низко - и высокоосновных сырьевых смесей для
приготовления клинкеров на основе карбидной извести, доменных и фосфорных шлаков. Выполнены
расчеты 2-х компонентных сырьевых смесей "карбидная известь + фосфошлак", "карбидная известь +
доменный шлак", "карбидная известь + суглинки ПО "Карагандацемент" с коэффициентом
насыщения (КН) 0,7; 0,8; 0,9; 0,95 и 0,99 таблица 2 .
В двухкомпонентных сырьевых смесях из карбидной извести и суглинков в исследованных
интервалах КН получаются приемлемые значения силикатного и глиноземистого модулей, которые
находятся в пределах n = 2,95 - 3,02; р = 1,95 - 2,08. Спекаемость этих клинкеров будет хорошая.
В сырьевых смесях из карбидной извести-пушонки и доменного шлака силикатный модуль
составляет 2,5 - 2,6, глиноземный повышенный - 4,9 - 5,4. В смесях с фосфорным шлаком содержание
Al
2
O
3
и Fe
2
O
3
низкое, составляет около 1%. Вследствие этого силикатный модуль высокий - 9 - 12.
Нами также разработаны ресурсосберегающие малоэнергоѐмкие составы сырьевых смесей, где
природное сырье полностью заменяется техногенными продуктами – карбидной известью-пушонкой,
доменными и фосфорными шлаками, золошлаковыми отходами.
В разработанной нами трехкомпонентной сырьевой смеси золошлаковые отходы вносят
значительное количество оксидов алюминия и железа, что облегчает процесс обжига клинкера,
приводит к образованию 22-25% минералов-плавней – трехкальциевого алюмината С
3
А и
четырехкальциевого алюмоферрита C
4
AF. Использование золошлаков позволяет исключить из состава
сырьевой смеси корректирующую железосодержащую добавку – пиритные огарки, которые являются
дефицитными и недоступными для цементных заводов.
Составы сырьевых смесей рассчитывали для получения клинкеров от КН=0,67 до КН=0,99,
силикатный модуль составлял от 1,7 до 2,5, глиноземный – от 1,65 до 4,89 таблицы 3,4 .
Расчеты показывают, что в сырьевых смесях «карбидная известь+фосфошлак+золошлаки»
введение 10-20% золошлаков обеспечивает сырьевую смесь необходимым количеством оксидов
железа. Содержание C
4
AF в клинкерах составляет 10-14%, С
3
А 7-13% таблица 3 .
Таким образом, карбидная известь и гранулированные фосфорные или доменные шлаки, а также
золошлаковые отходы позволяют получить безизвестняковые сырьевые смеси. Устраняется
необходимость добычи, дробления и складирования известняка, добычи и размучивания глинистого
компонента. Пониженное содержание в сырьевой смеси карбоната кальция уменьшает расход тепла на
эндотермический процесс диссоциации СаСО
3
. Замена глины непластичными шлаками и карбидной
известью при мокром способе производства приводит к снижению влажности сырьевого шлама на 5 -
10%, что уменьшает объем выбрасываемых в атмосферу дымовых газов, облегчает их очистку,
способствует оздоровлению атмосферы и снижению расхода топлива на высушивание шлама. Кроме
того, фосфорные шлаки интенсифицируют процессы клинкерообразования, ускоряют спекание
клинкера, снижают расход топлива. Это позволяет разработать безкарьерную технологию
производства портландцемента.
Литература
1
ГОСТ 3476-74. Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для
производства цементов. Технические условия. – Введ. 1975-01-01. – М.: Госстандарт СССР: Изд-
во стандартов, 1974. – 8 с.
2
ТУ 301-06-16-90 Карбидная известь. Технические условия. Введ. 1991-01-01. – М.: Госстандарт
СССР: Изд-во стандартов, 1990. – 8 с.
255
Таблица 2 - Химический состав двухкомпонентных сырьевых смесей на основе отходов промышленности и удельный расход сырья
№
пп
Состав сырьевой
смеси, %
Удельный
расход сырья,
т/ т клинкера
КН
Модули
Химический состав сырьевых смесей, %
п
р
карбид
ная
извест
ь
суглинк
и
карб
идна
я
извес
ть
суглинк
и
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
MgO
SO
3
проч.
п.п.п.
1
2
3
4
5
67,81
70,82
73,40
74,57
75,44
32,19
29,18
26,60
25,43
24,56
0,85
0,89
0,93
0,95
0,96
0,40
0,37
0,34
0,32
0,31
0,70
0,80
0,90
0,95
0,99
0,70
0,80
0,90
0,95
0,99
2,08
2,02
2,00
1,99
1,95
20,72
19,28
17,85
17,24
16,78
4,62
4,31
3,99
3,85
3,75
2,24
2,13
2,02
1,97
1,94
49,02
50,63
52,25
52,93
53,44
1,39
1,34
1,29
1,28
1,26
0,48
0,49
0,49
0,50
0,49
1,26
1,17
1,09
1,06
1,05
20,32
20,67
21,02
21,16
21,28
доменны
й шлак
доменны
й шлак
6
7
8
9
10
50,22
55,04
59,15
61,00
62,38
49,78
44,96
40,85
39,00
37,62
0,57
0,64
0,69
0,72
0,74
0,57
0,52
0,48
0,46
0,44
0,70
0,80
0,90
0,95
0,99
2,58
2,51
2,56
2,55
2,55
5,74
5,38
5,05
4,90
4,80
21,54
19,88
18,42
17,78
17,27
7,12
6,59
6,01
5,78
5,67
1,24
1,21
1,19
1,18
1,18
54,39
55,83
56,76
57,26
57,84
2,95
2,77
2,59
2,51
2,47
0,28
0,31
0,34
0,34
0,35
0,25
0,27
0,29
0,30
0,03
12,23
13,40
14,40
14,85
15,19
фосфош
лак
фосфош
лак
11
12
13
14
15
36,55
43,85
49,87
52,49
54,44
63,45
56,15
50,13
47,51
45,56
0,40
0,49
0,57
0,60
0,63
0,70
0,63
0,57
0,54
0,52
0,70
0,80
0,90
0,95
0,99
12,6
11,37
10,03
9,60
9,29
1,17
1,17
1,14
1,13
1,13
26,19
23,87
21,56
20,65
19,97
1,12
1,10
1,09
1,09
1,09
0,96
0,96
0,96
0,96
0,96
53,51
55,00
56,47
57,06
57,69
2,74
2,54
2,34
2,27
2,21
0,38
0,40
0,43
0,47
0,43
6,20
5,60
5,01
4,77
4,33
8,90
10,52
12,14
12,78
13,31
256
Таблица 3 - Составы трехкомпонентных сырьевых смесей и удельный расход техногенного сырья
№
Состав сырьевой смеси, %
Удельный расход сырья,
т/т клинкера
КН
Модули
Химический состав сырьевой смеси, %
карбидная
известь
фосф
о-
шлак
золо-
шлак
карбидн
ая
известь
фосфо-
шлак
золо-
шлак
п
p
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
п.п.п.
проч.
1
62,70
16,86
20,41
0,740
0,199
0,241
0,80
2,0
1,73
20,53
6,50
3,76
50,56
15,27
3,38
2
65,52
15,57
18,91
0,780
0,185
0,225
0,85
2,0
1,71
19,30
6,09
3,56
51,83
15,95
3,27
3
63,80
16,37
19,83
0,755
0,194
0,235
0,90
2,0
1,72
20,05
6,34
3,68
51,06
15,54
3,33
4
57,46
25,96
16,59
0,668
0,302
0,193
0,80
2,5
1,70
21,85
5,50
3,24
51,20
13,99
4,22
5
60,77
23,99
15,24
0,713
0,282
0,179
0,85
2,5
1,68
20,46
5,13
3,05
52,51
14,80
4,05
6
58,75
25,19
16,06
0,686
0,294
0,187
0,90
2,5
1,69
21,31
5,36
3,17
51,71
14,31
4,14
7
59,36
28,79
11,85
0,694
0,337
0,139
0,80
3,0
1,63
20,48
4,03
2,59
53,76
14,45
4,49
8
63,06
26,31
10,64
0,745
0,311
0,126
0,90
3,0
1,61
18,97
3,90
2,43
55,08
15,35
4,27
Таблица 4 - Результаты расчетов трехкомпонентных сырьевых смесей из техногенных продуктов
Состав сырьевой смеси,
%
Удельный расход
сырья, т/т
КН
Модули
Химический состав сырьевой смеси, %
карбид
ная
извест
ь
доме
нный
шлак
золо-
шлак
карб
идна
я
извес
ть
доме
ный
шлак
золо-
шлак
п
P
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO
п.п.п.
проч.
1
65,0
17,73
17,28
0,772
0,211
0,205
0,7
1,7
2,28
19,08
7,8
3,43
51,45
15,83
2,42
2
60,9
29,33
9,77
0,715
0,344
0,115
0,75
2,0
2,936
19,33
7,2
2,46
53,35
14,84
2,82
3
68,17
15,86
15,97
0,817
0,190
0,191
0,8
1,7
2,23
17,76
7,21
3,24
52,82
16,60
2,37
4
62,72
27,93
9,35
0,740
0,330
0,110
0,8
2,0
2,89
18,63
6,92
2,40
54,00
15,27
2,79
5
55,84
43,14
1,02
0,646
0,499
0,012
0,8
2,5
4,89
19,73
6,55
1,34
55,48
13,60
3,29
6
64,41
26,93
8,97
0,764
0,316
0,106
0,85
2,0
2,85
17,98
6,65
2,34
54,6
15,68
2,72
7
57,88
41,2
0,98
0,672
0,480
0,011
0,85
2,5
4,77
19,01
6,29
1,32
56,06
14,09
3,23
8
70,94
14,23
14,83
0,858
0,172
0,179
0,9
1,7
2,18
16,62
6,7
3,07
54,01
17,27
2,33
9
65,98
25,41
8,61
0,786
0,303
0,103
0,9
2,0
2,81
17,38
6,41
2,28
55,16
16,07
2,7
10
56,77
39,4
0,82
0,70
0,461
0,010
0,9
2,5
4,67
18,33
6,04
1,29
56,61
14,56
3,18
11
72,2
13,49
14,31
0,876
0,164
0,174
0,95
1,7
2,16
16,1
6,47
3,0
54,55
17,58
2,3
12
67,45
24,28
8,27
0,807
0,291
0,099
0,95
2,0
2,77
16,81
6,18
2,23
55,69
16,42
2,67
257
УДК 666.940
Достарыңызбен бөлісу: |