RECYKLAČNÉ TECHNOLÓGIE: Recyklovanie použitého žiaruvzdorného materiálu MgO-C – Messer Tatragas

Pri výrobe surového železa a ocele v oceliarňach sa používajú rôzne druhy žiaruvzdorných materiálov pre taviace pece, rafináciu a prepravné zariadenia. Príspevok popisuje recyklovanie použitého žiaruvzdorného materiálu MgO-C z elektrických oblúkových pecí. Recyklovanie použitého žiaruvzdorného materiálu sa uskutočnilo na rotačnej peci v prevádzke Hačava, spoločnosti INTOCAST Slovakia a.s., v spolupráci so spoločnosťou Messer Tatragas.

Počas recyklovania sme použili aplikáciu kyslíkového obohacovania, prostredníctvom kyslíkovej trysky. Súčasťou tejto práce sú informácie ohľadom testovania materiálu MgO-C v technologickom kompetenčnom centre pre metalurgiu v spoločnosti Messer v Rakúsku, úpravy vsádzkového materiálu, výroby materiálu na reálnej rotačnej peci, kvality získaného produktu, ekonomiky procesu a jeho opätovného použitia.

Úvod

Pri výrobe surového železa a ocele v oceliarňach sa používajú rôzne druhy žiaruvzdorných materiálov pre taviace pece, rafináciu a prepravné zariadenia. Žiaruvzdorné materiály sú vyrobené z bohatých priemyselných minerálov ako SiO2, Al2O3, MgO, CaO, Cr2O3 a ZrO2. Tieto materiály boli navrhnuté tak aby splnili rôzne náročné požiadavky ako vysokoteplotná odolnosť, dlhá životnosť, odolnosť voči tečeniu a ekonomická úspornosť. Väčšina žiaruvzdorných materiálov sa radí medzi spotrebné materiály, pričom ich životnosť je rôzna v závislosti na prevádzkových podmienkach a odolnosti použitých materiálov.

MgO+C a MgO sú materiály používané pre elektrické oblúkové pece a panvy. Spoločnosti Intocast Slovakia a Messer Tatragas sa dohodli spolu analyzovať a vyvinúť nový proces. Táto práca popisuje recyklovanie žiaruvzdorného materiálu MgO-C od laboratórnych testov až po reálnu výrobu na rotačnej peci v spoločnosti Intocast Slovakia.

Laboratórne testovanie žiaruvzdorného materiálu MgO-C

Ako testovaný materiál sme použili magnéziouhlíkaté stavivo MgO-C. Ide o opotrebovanú výmurovku získanú z elektrickej oblúkovej pece, liacej panvy a z kyslíkového konvertora zo spoločnosti SSM Strážske. Priemerná využiteľnosť materiálu po vybúraní a triedení je približne 30% (Obr.1). Chemické zloženie materiálu 90%MgO – 10%C.

Laboratórne testovanie materiálu MgO-C sa uskutočnilo v technologickom kompetenčnom centre pre metalurgiu v spoločnosti Messer v Rakúsku. Pre pokus bola použitá skúšobná pec s troma kyslíkovo-vzduchovými horákmi so zapaľovaním, kontrolou plameňa a automatickou reguláciou (Obr.2). Pec je vybavená termočlánkami v strope, v bočných stenách a jeden termočlánok bol umiestnený v materiáli. V priebehu testovania sme analyzovali spaliny CxHy, CO, CO2, O2 a NOx.

Pred samotným experimentom bol materiál ručne podrvený na frakciu 3 – 25 mm a zvážený. Takto pripravený materiál sme vložili do pece pri teplote spalín 515°C (Obr.3). Počas testovania bola použitá technológia kyslíkového obohacovania, pričom hodnota obohacovania bola 50%. Vyššia hodnota kyslíkového obohacovania bola zvolená aj kvôli tomu, aby sme zamedzili vzniku sadzí a CO pri oxidácii uhlíka zo vsádzkového materiálu. Celý experiment trval 123 minút, max. teplota materiálu bola 1069°C a max. teplota spalín bola 1131°C. 

Výsledky laboratórneho testovania žiaruvzdorného materiálu MgO-C

Základné údaje o procese sú uvedené v tabuľke 1. Uhlík v recyklovanom materiáli je pevným palivom, pričom celý čas bolo možné vytvoriť podmienky pre úplné spaľovanie dodatočného uhlíka zo vsádzkového materiálu. V spalinách nevznikali CxHy, CO a sadze. Váhové straty 0,5kg a analýza CO2 a O2 poukazujú na to, že proces vyhorievania uhlíka je možný bez tvorenia nespálených CxHy