2. Пиролиз (термическое разложение) органических отходов без доступа кислорода – образующий CO и H2;
3. Восстановление железа из его оксидов в шлаке с использованием образовавшихся восстановительных газов (CO и H2).
Таким образом, конвертерный шлак используется как:
– источник тепла для пиролиза,
– источник оксидов металлов (преимущественно оксидов железа – Fe2O3, FeO),
– реакционная среда для обратимого восстановления железа.
Технология
Подготовка настила из органических отходов (древесина, текстиль, бумага, отходы пищевого производства и т.п.) толщиной не менее 30-50 см на выбранном участке шлакослива;
Настил закрепляется механически к основанию для предотвращения смещения или всплытия при заливке;
На настил выливается горячий жидкий шлак (T 1500 C), который полностью покрывает органику, создавая аэробарьер;
Под действием температуры шлака происходит сгорание связующих и бескислородный пиролиз органики с генерацией CO + H2;
Образующиеся восстановители диффундируют в толщу шлака и восстанавливают оксиды железа (Fe2O3, FeO) с образованием металлического железа (Fe);
После охлаждения шлак отправляется на магнитную сепарацию, где дополнительно извлекается не только исходное металлoизнесённое железо, но и вновь восстановленное.
Рис. № 5. Схема реализации способа восстановления металлов из оксидов сталеплавильного шлака с одновременной утилизацией органических отходов остаточной энергией шлака после разливки стали.
Примерные расчёты
Из 1 м3 органических твёрдых отходов (древесины) образуется 60 м3 восстановительного газа (в т.ч. CO 30-50%).
На восстановление 1 кг Fe2O3 требуется 0,42 м3 CO.
Для получения 10 кг железа необходимо 6,3 м3 CO.
Следовательно, 1 м3 древесины способен восстановить 15 кг чистого железа.
150 кг шлака содержит (в среднем) 15 кг оксидов железа при должном контакте с пиролизными газами (вариант 1:1 настил / шлак по массе / объёму) могут быть полностью восстановлены.
Преимущества способа
Исключение безвозвратных потерь железа в шлаке – увеличение выхода металлического железа.
Одновременная утилизация органических твёрдых отходов, не требующая отдельного пиролизного, плазменного или печного оборудования.
Полная энергонезависимость – процесс идёт за счёт остаточного тепла шлака.
Экологическая безопасность – закрытый бескислородный режим, отсутствие выбросов.
Универсальность – метод применим для любой органики: древесные отходы, биомусор, ткани, макулатура, торф, полиэтиленовые материалы при соответствующей температуре.
Основные условия
– Достаточная толщина органического слоя (обеспечивает объем пиролизного газа> необходимого для восстановления);
– Герметичность покрытия шлаком (исключение доступа воздуха на первом этапе – для эффективного пиролиза, а не горения);
– Фиксация настила до начала охлаждения;
– Обеспечение