Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Производственные отходы на предприятиях черной металлургии

Предприятия черной металлургии потребляют (перерабатывают) огромную массу сырья и полуфабрикатов, в числе которых железная руда, известняк, каменный уголь для получения кокса или готовый кокс, огнеупоры или сырье для их производства, металлолом и т. д. и т. п. К сожалению, пока еще нельзя назвать металлургическое производство полностью безотходным, определенная (а иногда значительная) доля поступивших на предприятия материалов после переработки оказывается в числе отходов производства.

Ниже приведен краткий перечень основных этапов потерь в технологической цепи производства стали.

Потери при переработке железной руды в процессе обогащения

Долгие годы традиционно отечественная металлургия была ориентирована на использование богатых железных руд Приднепровья (Криворожское), Урала (горы Благодать, Магнитная и др.), менее богатых руд (Керченское месторождение, р-ны Карелии и Кольского п-ва, Горной Шории и Горного Алтая). Сейчас многие месторождения богатых (60 % Fe и более) руд уже выработаны. Кроме того, отдельные месторождения оказались в последние годы на территории других государств (Украины, Казахстана).

Основная масса используемой в настоящее время железной руды поступает из рудников Карелии, Мурманской области и Курской магнитной аномалии (КМА). Содержание железа в основной массе этих руд 30-40 %. Еще меньше содержание железа в рудах Качканарского месторождения на Сев. Урале (16—17 %). Естественно, что такие руды требуют обогащения, т. е. подвергаются дроблению, магнитной сепарации, флотации и др. Получаемые на обогатительных фабриках концентраты содержат до 65—68 % Fe. (Напомним, что продукт обогатительных фабрик называют концентратом а отходы — хвостами.) Для таких бедных руд, как качканарские, выход концентрата составляет около 17 %, а выход хвостов — более 80%. Таким образом, масса отходов при переработке небогатых руд огромна.

Химический состав отходов колеблется в очень широких пределах; при этом содержание железа в них может достигать 15, иногда 20%. В настоящее время отходы обогатительных фабрик используют главным образом в строительстве (щебень, бетон); металлургическая их переработка — дело будущего.

Отходы на металлургических комбинатах

Перевозки бедных железных руд на значительные расстояния экономически нецелесообразны, поэтому обогащение бедных руд обычно организуют на небольшом расстоянии от места добычи, и на комбинаты, имеющие в своем составе доменное производство, руды поступают уже после обогащения.

Отходы на металлургических заводах включают бракованную продукцию, обрезь металла после проката. Значительную долю отходов составляют так называемые выбросы в атмосферу. Для иллюстрации приведем соответствующие данные для условий Новолипецкого металлургического комбината (НЛМК) (табл. 25.1).

Всего по комбинату выбросы составили 332 тыс. т в год, в том числе 25,6 тыс. т в виде уловленной пыли и 306,4 тыс. т — газов.

Таблица 25.1. Выбросы в атмосферу на НЛМК в 1996 г. (по основным производствам), тыс. т/год

ПроизводствоВсего выбросовВ том числе
пыльгазы
Доменное23,73,520,2
Конвертерное74,73,870,9
Агломерационное180,411,8168,6
Коксохимическое21,82,918,9
ТЭЦ13,820,0213,8

Таблица 25.2 Краткая характеристика выделений и выбросов в основных подотраслях черной металлургии

Выделения, выбросы в атмосферуХарактер сточных вод, загрязняющих водоемыПрименяемые методы защитыУтилизация отходов и выбросов
Производство кокса
Отходящие газы содержат SO2, СО, H2S, цианиды, аммиак, фенол, углеводороды (в том числе особо вредный бензопирен), а также пыль (до 0,4 кг/т кокса). При тушении кокса в атмосферу вместе с парами воды выбрасываются аммиак, сероводород, оксиды серы, фенолы и др. При замене мокрого тушения кокса сухим количество вредных выбросов существенно уменьшаетсяБольшое количество сильно загрязненных сточных вод. Около 1/3 сточных вод — надсмольные воды, содержащие фенолы до 3 г/л, Кроме того, сточные воды содержат смолы, масла, цианиды, аммиак и его соли, сульфиды, сульфиты, бензол, толуол, ксилол, нитраты и др.Оборудование углеподготовки и коксосортировки оснащается аспирационными системами. Удаляемые газы перед выбросами в атмосферу подвергаются двухступенчатой очистке (вначале сухой, затем мокрой). Коксовый газ очищается от смолы, масляных туманов и пыли в электрофильтрах. Извлечение из газа ароматических углеводородов, аммиака H2S, сернистых соединений и др. осуществляется промывкой в скрубберах поглощающими растворами. Сточные воды сначала подвергают осветлению (отстаиванию), затем физико-химическим и биохимическим методам очисткиИз 1 т каменноугольной шихты получают 760-800 кг кокса, 320-330 м3 коксового газа, а также такие продукты, как бензол, аммиак, смола, пек, нафталин. Коксовый газ используют в качестве топлива. Из других продуктов получают препараты: аспирин, нашатырный спирт, красители, карболку, каменноугольный лак, шпалопропиточное масло, материалы для парфюмерной промышленности и др.
Производство агломерата
Агломерационное производство — один из главных источников загрязнения воздуха на предприятиях черной металлургии. Просос воздуха для спекания составляет 2500-3000 м3 на 1 т агломерата. В процессе спекания воздух насыщается соединениями серы, углерод и др. Образующийся газ увлекает большое количество пыли, состоящей в основном из оксидов желе за. На 1 т агломерата образуется до 7 кг пылевых выбросовРасход воды (на увлажнение руды очистку газов и др.) на 1 т агломерата 3,5—7,0 м3. Сточные воды содержат хлориды, сульфиды, кальций, железо - и др. Содержани взвешенных частиц 12-20 г/л. а Грубодисперсность шламов определяет достаточно высокие скорости выпадения - взвешенных веществДля очистки агломерационных газов используют различные аппараты, в том - числе циклоны, скрубберы, электрофильтры. Недостатками мокрых пылеуловителей являются необходимость создания водношламового хозяйства, трудность утилизации уловленной в виде шлама пыли. Целесообразно применение сухих электрофильтров с высокой степенью очистки. Для очистки сточных вод в основном применяются процессы отстаивания, для ускорения которых используют различные флокулянтыОтсасываются горячие газы, тепло которых используют для предварительного подогрева шихты и воздуха. Подача на ленту подогретого воздуха повышает температуру верхней части слоя и прочность агломерата. Улучшаются также условия удаления сульфатной серы из шихты агломерата. Железосодержащие шламы, извлекаемые из сточных вод, утилизируются
Доменное производство
При работе на дутье без обогащения его кислородом на 1 т чугуна образуется около 2000 м3 доменного (колошникового) газа. Его состав: 25-32 % СО, 10-18 % СО2, 1-2 % Н2, остальное — азот. При обогащении дутья кислородом содержание СО и Н2 в доменном газе возрастаетВ доменном цехе расходуется воды до 30 м3/т чугуна, из которых 60—65 % идет на охлаждение печи, 20-30 % - на очистку доменного газа. При очистке газа образуется 4-6 м3 сточных вод на 1000 м3 газа. Эти воды содержат пыль (частицы руды, агломерата, кокса, известняка), а также сульфаты, хлориды и т. п. Сточные воды образуются также на разливочной машине, при грануляции доменного шлака (около 2 м3/т чугуна) и др.Доменный газ подвергают последовательно грубой, полутонкой и тонкой очистке. На современных доменных печах обеспечивается практически полная герметизация, исключающая выбросы в атмосферуВ доменных печах на 1 т чугуна образуется (в зависимости от состава шихты) от 0,3 до 0,6 т шлака состава (в среднем), %: Al2O3 - 6-22, SiO2 - 38-42, CaO - 38-48, MgO - 2-12. Основную часть жидкого шлака подвергают грануляции (быстрое охлаждение водой или воздухом) с получением гранул, используемых для производства цемента и известко-вовяжущих веществ. Часть шлака используют для получения балласта в дорожном строительстве, получения шлаковой пемзы или термозита, шлаковой ваты. Колошниковый (доменный) газ используют как топливо. При работе доменной печи на воздухе, обогащенном кислородом, теплота сгорания газа возрастает (уменьшается содержание азота)
Сталеплавильное производство
Количество и состав отходящих газов определяются рядом факторов: 1) наличием или отсутствием топлива, состав которого определяет состав отходящих газов; 2) использованием кислорода (по мере замены воздуха кислородом в отходящих газах уменьшается содержание азота); 3) подсосом воздуха через неплотности и щели; 4) спецификой процесса (например, в случае продувки металла аргоном в отходящих газах будет аргон); 5) степенью дожигания СО до СО2. Как правило, отходящие газы содержат СО, СО2, Н2О и N2. Пылевыбросы состоят в основном из оксидов железа. Помимо пылегазовых выбросов в процессах производства стали образуются шлаки (в зависимости от технологии в количестве 10—20 % от массы металла). Состав шлаков меняется в широких пределах в зависимости от технологииВ сталеплавильном производстве сточные воды образуются в процессе очистки газов мартеновских печей, конвертеров, дуговых печей, при охлаждении и чистке изложниц, на установках непрерывной разливки. Размеры частиц пыли в сточных водах от 0,01 до 0,1 мм при концентрации (в зависимости от условий работы) зт 3 до 20 г/л. В электросталеплавильных цехах значительная масса частиц пыли в сточных водах имеет размеры 10 мкм; взвесь такой пыли трудно осаждаетсяВсе сталеплавильные цехи оснащены системами газоочистки, а также комплексом оборудования для очистки сточных водОбразующиеся в процессах сталеварения шлаки перерабатываются: а) на изготовление щебня (примерно 50 % от всей массы шлаков); б) в качестве флюсов; в) для удобрения или известкования почв. Железосодержащие шламы (и пыли) после пылеочистных установок используются как добавки в агломерационную шихту. Теплота выделяющихся газов используется для нагрева воздуха (в мартеновских печах) и для получения пара

Читать далее >>

Источник [6] → список литературы.

Читайте также:

Вернуться в начало раздела: Охрана природы и ресурсосбережение в металлургии
Вернуться на главную: Черная металлургия