Введение к работе
Актуальность работы. Металлургия является крупнейшим источником твердых отходов - металлургических шлаков. Годовой выход шлаков чёрной металлургии только в странах СНГ составляет свыше 70 млн.т. Из этого количества используется около 53%, остальное идёт в отвалы; проблема использования данного техногенного сырья назрела в полной мере. В металлургической отрасли промышленности также имеет место существенный расход материальных и энергетических ресурсов и высокая степень давления металлургических производств на окружающую среду: содержание газообразных выбросов от общего удельного выброса вредных веществ в металлургических процессах составляет 85,4 %, и практически все они не очищаются; это связано с характерными особенностями газообразных выбросов черной металлургии: запыленностью; значительными объемами отходящих газов; низкой концентрацией загрязняющих веществ и многообразием их состава. Исследования показали, что такие промышленные выбросы целесообразно обезвреживать каталитическим методом. Проблема очистки выбросов металлургического производства связана с отсутствием дешевых, доступных, термически и механически прочных катализаторов, устойчивых к наличию контактных ядов металлургических выбросов. Таким образом, разработка энерго- и металлосберегающих технологий на основе использования металлургических шлаков в качестве катализаторов очистки выбросов является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка ресурсосберегающей технологии использования металлургических шлаков в каталитических процессах очистки газообразных выбросов в атмосферу. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
изучить физико-химические свойства и каталитическую активность металлургических шлаков в реакциях глубокого окисления вредных веществ, характерных для выбросов в атмосферу металлургических предприятий;
разработать технологические процессы использования металлургических шлаков в качестве катализаторов очистки выбросов;
оценить эффективность разработанных шлаковых катализаторов.
Научная новизна.
- научно обосновано использование металлургических шлаков в каталитических
процессах очистки газообразных выбросов методом глубокого окисления;
- теоретически обосновано и экспериментально подтверждено повышение каталити
ческой активности металлургических шлаков методом дифференциально-
термического растворения и промотирования оксидами металлов переменной ва
лентности;
- разработаны технологические режимы процессов каталитической очистки выбро
сов коксохимического производства на шлаковых катализаторах.
Практическая значимость работы.
Разработана технология производства катализаторов очистки выбросов металлургического производства с использованием металлургических шлаков.
Разработана новая технология очистки выбросов, позволяющая существенно снизить давление черной металлургии на окружающую среду.
Полученные в работе научные результаты исследований могут быть использованы на металлургических предприятиях для каталитической очистки выбросов и в образовательных учреждениях для подготовки специалистов по направлению «Металлургия».
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы при разработке проекта каталитической очистки выбросов УСТК на ОАО «ЗСМК» и в учебном процессе подготовки специалистов в СибГИУ по направлению «Металлургия».
Достоверность и обоснованность полученных результатов. Обеспечена представительным объемом экспериментальных данных; высокой степенью воспроизводимости экспериментов; использованием современных статистических методов обработки экспериментальных данных.
Личный вклад автора. Автору принадлежит: постановка цели, задач исследования; выбор экспериментальных методов, выполнение экспериментов, проведение исследований, обработка результатов, их анализ, участие в разработке технологии производства катализатора и технологии очистки выбросов.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на:
Всероссийских научных конференциях «Наука и молодежь: проблемы, поиски, ре
шения» (Новокузнецк, 2009, 2010); Всероссийских научно-практических конферен
ций «Металлургия: технологии, управление, инновации, качество» (Новокузнецк,
2009, 2010); Всероссийской научно-практической конференции ученых, аспирантов,
специалистов и студентов «Современные проблемы методов и инновационной дея
тельности» (Новокузнецк, 2010); Международной конференции «Проблемы эколо
гии в современном виде в свете учения В.И. Вернадского» (Тамбов, 2010); Между
народной научно-практической конференции «Управление отходами - основа вос
становления экологического равновесия в Кузбассе» (Новокузнецк, 2010); Между
народной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Совре
менные техника и технологии» (Томск, 2011); Международной научно-
практической конференции «Экономика, экология и общество России в 21-м
столетии» (Санкт-Петербург, 2011); Международной студенческой научно-
практической конференции «Экологические, экономические, социальные и правовые аспекты устойчивого развития» (Екатеринбург, 2011).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 16 печатных работ, из них 4 в рецензируемых журналах и 10 в сборниках международных и всероссийских конференций.
Основные положения, выносимые на защиту: результаты исследования физико-химических свойств металлургических шлаков и их каталитической активности; результаты исследования активации каталитического действия шлаков; разработка технологии производства катализаторов с использованием металлургических шлаков.
Соответствие диссертационной работы паспорту специальности. Диссертационная работа соответствует пункту 14 «Металлургические шлаки и их использование» и пункту 17 «Материало- и энергосбережение при получении металлов и сплавов» паспорта специальности 05.16.02 - Металлургия черных, цветных и редких металлов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов и выводов на 145 страницах, включает 22 таблицы, 50 рисунков, приложение, список литературы состоит из 200 источников.
