Воздействие металлургических предприятий на атмосферу
Все известные технологические процессы, производства чугуна, стали и их последующего передела сопровождаются образованием больших количеств отходов в виде вредных газов и пыли, шлаков, шламов, сточных вод, содержащих различные химические компоненты, скрапа, окалины, боя огнеупоров, мусора и других выбросов, которые загрязняют атмосферу, воду и поверхность земли.
Все металлургические переделы являются источниками загрязнения пылью, оксидами углерода и серы (таблица 1).
Таблица 1 - Газовые выбросы (до очистки) металлургического производства
| Составляющие | Агломерационное | Доменное | Сталеплавильное | Прокатное производство |
| выбросов | производство, | производство, | производство, | |
| кг/т агломерата | кг/т чугуна | кг/т стали | ||
| Пыль | 20-25 | 100-106 | 13-32 | 0,1-0,2кг/т проката |
| Оксид углерода | 20-50 | 600-605 | 0,4-0,6 | 0,7 т/м поверхности металла |
| Оксиды серы | 3-25 | 0,2-0,3 | 0,4-35 | 0,4 т/м поверхности металла |
| Оксиды азота | 0,3-3,0 | 0,5 т/м поверхности металла | ||
Продолжение таблицы 1
| Сероводород | 10-60 | |||
| Аэрозоли | в травильных отделениях | |||
| травильных | ||||
| растворов | ||||
| Пары эмульсии | при металлообработке |
Современное металлургическое предприятие является сложным производственным комплексом, включающим самые разнообразные цехи, а иногда отдельные заводы, которые в значительной степени ухудшают состояние ОС (таблица 2).
Таблица 2 - Источники регламентированных выбросов газа основных переделов металлургического предприятия
| Вид производства | Основные операции | Вспомогательные операции | ||
| Агломерационное и | Спекание агломерационной | Дробление, грохочение и | ||
| производство окатышей | шихты, охлаждение агломерата и | транспортировка шихты | ||
| возврата, обжиг окатышей | ||||
| Доменное | Загрузка шихтовых материалов, | Доставка в доменный цех | ||
| выплавка и разливка чугуна | шихтовых материалов и | |||
| выгрузка на рудном дворе и в | ||||
| бункеры эстакады | ||||
| Сталеплавильное | Выплавка и разливка стали, | |||
| загрузка шихтовых материалов в | ||||
| печь | ||||
| Прокатное | Нагрев заготовки, зачистка | Резка | металла | на |
| металла | ножницах, удаление окалины, | |||
| травление | металла, | |||
| охлаждение валков | ||||
| Ферросплавное | Выплавка ферросплавов и выпуск | Грануляция, охлаждение, | ||
| их из печи, загрузка шихтовых | отгрузка металла, сушка, | |||
| материалов | подогрев, очистка ковшей; | |||
| размягчение и коксование | ||||
| электродной массы |
Вдоменном производстве выделяются дополнительно сероводород и оксиды азота, в прокатном – аэрозоли травильных растворов, пары эмульсий и оксиды азота. Наибольшее количество выбросов – в коксохимическом производстве. Здесь кроме перечисленных загрязнителей можно отметить пиридиновые основания, ароматические углеводороды, фенолы, аммиак, 3-4-бензопирен,синильную кислоту и др.
На долю предприятий черной металлургии приходится 15-20%общих загрязнений атмосферы промышленностью, что составляет более 10,3 млн. т вредных веществ в год, а в районах расположения крупных металлургических комбинатов – до 50%.
Всреднем на 1 млн. т годовой продукции заводов черной металлургии выделение составляет, т/сутки: пыли - 350, сернистого ангидрида – 200, оксида углерода – 400, оксидов азота – 42.
Основными источниками загрязнения атмосферы выбросами металлургических предприятий являются коксохимическое, агломерационное, доменное, ферросплавное и сталеплавильное производства.
Коксохимическое производство загрязняет атмосферу окислами углерода и серы. На 1 т перерабатываемого угля выделяется около 0,75 кг SO2 и по 0,03 кг различных углеводородов
иаммиака. Кроме газов, коксохимическое производство выделяет в атмосферу большое количество пыли. Имеются данные, что при производстве кокса на 1 т перерабатываемого
угля выделяется около 3 кг угольной пыли. Также большое количество пыли выделяется при разгрузке и перегрузке угля, в среднем 0,005% от массы угля.
На аглофабриках источниками загрязнения воздуха являются аглоленты, барабанные и чашевые охладители агломерата, обжиговые печи, узлы пересыпки и сортировки агломерата и других компонентов шихты. Количество агломерационных газов 2,5-4,0тыс. м3/т полученного агломерата с содержанием в них пыли от 5 до 10 г/м3. В состав газов входят оксиды серы и углерода, а пыль содержит железо и его оксиды, оксиды марганца, магния, фосфора, кремния, кальция, иногда частицы титана, меди, свинца.
Доменное производство характеризуется образованием большого количества доменного газа (≈ 2-4тыс. м3/т чугуна). Этот газ содержит оксиды углерода и серы, водород, азот, некоторые другие газы и большое количество колошниковой пыли (до 150 кг/т чугуна). Пыль содержит окислы железа, кремния, марганца, кальция, магния, частицы шихтовых материалов.
Основные источники загрязнения воздуха при производстве ферросплавов – электродуговые печи. Выбросы этих печей состоят из нетоксичной и токсичной пыли (окислы железа, меди, цинка, свинца, хрома, кремния, газы).
Взависимости от вида выплавляемого сплава и мощности печей суммарное количество пыли, образующейся в результате технологических процессов, может составлять сотни тонн
всутки. При этом Cr+6 и пыль обнаруживают на расстоянии до 3 км от источника загрязнения. Заводы, выплавляющие ферросилиций, загрязняют атмосферный воздух в радиусе2-3км мельчайшими частицами SiO2, наибольшее содержание которых наблюдается на расстоянии около 0,5 км от предприятия.
Промвыбросы феррованадиевого производства загрязняют атмосферу пылью, окислами ванадия, хлористого водорода на расстоянии до 2 км от завода.
При производстве чугуна и стали количество вредных выбросов также зависит от вида плавильного агрегата. Так, при производстве чугуна в литейном производстве, наибольшее
количество выбросов зарегистрировано при использовании вагранок (количество газов достигает 1 тыс. м3/т чугуна). В них содержится3-20г/м3 пыли,5-20%CO2,5-17%СО, до 05% SO2. Основной составляющей пыли является кремнезем – до 45%.
Вэлектродуговых печах на каждую тонну жидкой стали образуется 10-20кг пыли из соединений железа, марганца, алюминия, кремния, магния, хлора, хрома и фосфора. Для сравнения, при плавке в индукционных печах образующихся пыли и газов в 5 раз меньше.
Большое количество вредных выбросов образуется и при подготовительных работах, и при последующей обработке металла. При выпуске чугуна из вагранки, например, в заливочные ковши на 1 т выделяется до 20 г графитовой пыли и до 130 г СО. Смесеподготовительные отделения являются источниками выделения кварцевой пыли, сульфитного щелока, углеводородов и ряда др. органических примесей.
Влитейных цехах при изготовлении форм и стержней в воздушную среду выделяются токсичные парогазовые смеси, содержащие фенол, формальдегид, фуриловый и метиловый спирты, аммиак, бензол, пары серной кислоты. В отделении обрубки и очистки литья образуются значительные количества металлической пыли.
Впрокатном производстве пыли и газов образуется в меньших количествах, по сравнению с другими производствами черной металлургии, но все же - примерно 2-18г/т при различных видах работ.
По статистике, загрязнение окружающей среды вокруг предприятий черной металлургии в зависимости от господствующих ветров ощущается в радиусе 20-50км. На 1 квадратный метр этой территории выпадает5-15кг/сутки пыли.
Вокруг металлургических предприятий образуются техногенные зоны, во всех поверхностных образованиях которых (почве, снеге, воде, растительности) содержится широкий набор вредных веществ.
Степень оснащения основных технологических агрегатов газоочистными установками составляет ок. 70%. Часть действующих установок (ок. 15%) работает неэффективно. Таким образом, около 40% газов от агрегатов поступают в атмосферу практически без очистки.