Влияние металлургического предприятия на окружающую среду

Содержание.

 

Введение.                                                                                                                 1

1. Влияние металлургического предприятия на окружающую среду               3

2. Классификация отходов производства черной металургии                            4

3. Выбросы в атмосферу                                                                                         7

4. Влияние выпуска сточных вод металлургических предприятий на         санитарное и общеэкологическое состояние водоемов.                                    9     

        5. Твёрдые отходы черной металлургии и их применение.      10

Заключение.                                  13

Список литературы          14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

    К середине 20 века и, особенно в последние десятилетия в результате быстрого развития промышленности, транспорта, энергетики резко усилилась антропогенная нагрузка на природу; стала очевидной опасность истощения естественных ресурсов, необратимого загрязнения и изменения окружающей среды.

   Статистические данные свидетельствуют о том, что на планете ежегодно сжигается около 1 млрд. тонн условного топлива, выбрасывается в атмосферу десятки млн. тонн окислов азота и серы (часть из них возвращается в виде кислотных дождей), более 400 млн. тонн золы, сажи и пыли. Загрязнение атмосферного воздуха, пресной воды, плодородной почвы приняло глобальный характер. При этом масштабы загрязнений столь велики, что естественные способности биосферы к нейтрализации вредных веществ и самоочищению практически исчерпаны.

  В России источником интенсивного загрязнения окружающей среды являются, в ряду прочих, предприятияметаллургическойотрасли.Крупнейшие металлургические заводы России - это, как правило, градообразующие предприятия. При этом металлургические предприятия из-за своего устаревшего оборудования являются главными источниками загрязнения.

  Особенностью отечественного металлургического производства является негативное воздействие на все составляющие окружающей среды. Это загрязнение почв по причине массового складирования отходов, сброс недостаточно обработанных производственных вод в естественные водоемы, а также выбросы в атмосферу большого количества вредных веществ.Сложившаяся ситуация требует поиска новых путей и подходов к решению экологических проблем, связанных с промышленным производством. Очевидно, что это должен быть целый комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на предотвращение или существенное снижение неблагоприятного воздействия производственной деятельности на окружающую среду и, как следствие, на здоровье человека.Тем не менее, российские металлурги в силу своих возможностей начали предпринимать меры для охраны природы, сокращения вредных выбросов в атмосферу и водоемы

 

 1. Влияние металлургического предприятия на окружающую среду

 

   Современное металлургическое производство имеет следующие основные пределы: производство окатышей и агломератов, коксохимическое, доменное, сталеплавильное и прокатное производство. В состав предприятий входят также ферросплавное, огнеупорное и литейное производства.

Все они являются источниками загрязнения атмосферы и водоёмов. Кроме того, металлургические предприятия занимают большие производственные площади и отвалы, что предполагает отчуждение земель.

Концентрации  вредных веществ в атмосфере  и водной среде крупных металлургических центров значительно превышают нормы. Все металлургические переделы являются источниками загрязнения пылью, оксидами углерода и серы. В доменном 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 углеводород, фенолы, аммиак, бензопирен, синильную кислоту и др.

На долю предприятий  черной металлургии приходится 15-20 % общих загрязнений атмосферы промышленностью. В среднем на 1 млн т годовой производительности заводов черной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сутки, сернистого ангидрида — 200, оксида углерода — 400, оксидов азота — 42 т/сутки.

Черная металлургия  является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление её составляет 12-15 % общего потребления воды промышленными  предприятиями страны. На охлаждение оборудования используется 49 % воды, очистку  газов и воздуха — 26, гидротранспорт —11, обработку и отделку металла — 12, прочие процессы — 2% воды. Безвозвратные потери связаны с испарением и уносом воды в системах оборотного водоснабжения, с приготовлением химически очищенной воды, с потерями в технологических процессах, составляют 6-8 %. Остальная вода в виде стоков возвращается в водоемы. Около 60-70 % сточных вод относятся к «условно чистым» стокам, то есть имеют только повышенную температуру.

Остальные сточные  воды (30-40 %) загрязнены различными примесями  и вредными соединениями.

Наибольшее  количество воды требуется в прокатном, доменном и сталеплавильном производствах. Все сточные воды насыщены взвешенными  частицами, образующимися при очистке  от пыли, золы и других твердых материалов. Прокатное производство, кроме того, является источником загрязнения маслами, эмульсией и травильными растворами.

Металлургические  предприятия с большим количеством  цехов и вспомогательных служб  занимают до 1 000 га. Площади земельных  угодий, нарушенных горными работами, занятых отвалами, золо- и шлаконакопителями, огромны.

На металлургических предприятиях образуются огромные массы  отходов, а утилизируются и обезвреживаются  только 34 % их. Образующиеся отходы —  это доменный газ и коксовый газ. Для литейного производства применение лома составляет: мартеновской стали — до 500 кг/т, кислородно-конверторной — до 250, электростали — до 940, чугуна передельного — до 120, чугуна литейного — до 20, чугунного литья — до 700 кг/т.

 

2. Классификация отходов производства черной металургии

  Классификация отходов производства возможна по различным признакам, среди которых основными можно считать следующие:

а)по отраслям промышленности - черная и цветная металлургия, рудо - и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т. д. ;

 б)по фазовому составу - твердые (пыли, шламы, шлаки), жидкие(растворы, эмульсии, суспензии), газообразные (оксиды углерода, азота, соединение серы и др. );

в)по производственнным циклам - при добыче сырья (вскрышные и  овальные породы), при обогащении (хвосты, шламы, сливы), в пирометаллургии (шлаки, шламы, пыли, газы), в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы).

    На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун - сталь - прокат) твердые отходы могут быть двух видов - пыли и шлаки. Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли отходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являются железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности. При работе основных металлургических агрегатов образуется большее количество тонкодисперсной пыли, состоящей из оксидов различных элементов. Последняя улавливается газоочистными сооружениями и затем либо подается в шламонакопитель, либо направляется на последующую переработку (в основном как компонент аглошихты). Шламы можно разделить на:

 1)шламы агломерационных фабрик;

2)шламы доменного производства:

а)газоочисток доменных печей;

б)подбункерных помещений  доменных печей;

3)шламы газоочисток мартеновских  печей; 

4)шламы газоочисток конвертеров;

5)шламы газоочисток электросталеплавильных  печей. По содержанию железа  их подразделяют следующим образом: 

а)богатые (55 - 67%) - пыль и шлам газоочисток мартеновских печей  и конвертеров;

 б)относительно богатые  (40 - 55%) - шламы и пыли аглодоменного производства; в)бедные (30 - 40%) - шлам и пыль газоочисток электросталеплавильного производства.

   Основными характеристиками шламов являются химический и гранулометрический состав, однако при подготовке шламов к утилизации необходимо знать параметры, как плотность, влажность, удельный выход и др. Следует отметить, что пыли (шламы) металлургических предприятий по химическому (и отчасти по гранулометрическому) составу отличаются друг от друга, поэтому эти характеристики представлены далее в усредненном виде. Шламы пылеулавливающих устройств доменной печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая колошниковая, пыль, которая возвращается в аглопроизводство как компонент шихты. Химический состав шламов по основным компонентам, %: Feобщ 30 - 50; CaO 5. 0 - 8. 5; SiO2 6. 0 - 12; Al2O3 1. 2 - 3. 0; MgO 1. 5 - 2. 0; P 0. 015 - 0. 05; Sобщ 0. 2 - 0. 9; Cобщ 2. 5 - 30. 0; Z 0. 05 - 5. 3. Плотность их колеблется в пределах 2. 7 - 3. 8 г/см , удельный выход в среднем составляет 2. 75ё0. 84%. Коэффициент использования этих шламов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно - от 0.

1 до 0. 8. Это довольно тонкодисперсный  материал: фракции >0. 063 мм до 10 - 13%, 0. 016 - 0. 032 мм от 16 до 50% и &l ; 0. 008 мм от 10 до 18%. В настоящее время  эти шламы используются как  добывка к агломерационной шихте.  Сравнительно низкий уровень их использования объясняется относительно невысокой долей железа в них (Feобщ&l ;50%), а также повышенным содержанием цинка (>1%), что требует предварительного обесцинкования шламов. Шламы подбункерных помещений доменных печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик в них имеются почти все компоненты аглошихты, % : Feобщ 33 - 35; SiO2 7 - 11; Al2O3 1 - 3; CaO 8 - 28; MgO 1 - 3; M O 0. 1 - 1. 5; P2O5 0. 01 - 0. 2; Sобщ 0. 15 - 0. 40; Cобщ &l ; 15. 0; Z 0. 0 - 0. 02. Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу являются материалами средней крупности (частиц размером 0. 1 - 0. 063 мм 20 - 40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах3. 5 - 4. 5 г/см . Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.

ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ И  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЫЛЕЙ И ШЛАМОВ. Технология подготовки шламов доменных газоочисток предусматривает обезвоживание осаждением в отстойниках, фильтрование в аппаратах различного типа и при необходимости термическую сушку. Особенностью шламов доменных газоочисток является повышенное содержание в них цинка. Вследствие этого при подготовке их к использованию в качестве компонента доменной шихты необходимо проводить обесцинкование. Последняя может проводиться как пиро - , так и гидрометаллургическими способами. При содержании в шламах цинка > 12 % они могут использоваться как сырье для его получения. Шламы подбункерных помещений доменных печей, как указывалось ранее, похожи по химическому и гранулометрическому составам на шламы аглофабрик, поэтому в настоящее время единственным направлением утилизации этих шламов является использование их в качестве компонента аглошихты. Подготовка их в этом случае предусматривает обычные стадии обезвоживания; желательно, чтобы этот материал, смешиваемый с другими компонентами аглошихты, имел зернистую структуру. Это улучшает окомкование аглошихты и приводит к увеличению газопроницаемости ее слоя, что благотворно сказывается на производительности агломашины и качестве агломерата.

   ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ШЛАМОВ Пыли металлургического производства обычно не требуют какой - либо предварительной подготовки перед утилизацией. Шламы, прежде чем их использовать (например в качестве компонента шихты), необходимо подвергнуть обезвоживанию (сгущению, фильтрованию, сушке). Сгущение - процесс повышения концентрации твердой фазы в сгущаемом продукте (шлам, пульпа), протекающий под действием гравитационных и (или) центробежных сил. При сгущении шламов стремятся получить не только осадок достаточной плотности, но и возможно более чистый слив, что позволяет использовать последнийв оборотном цикле и исключить потери твердого продукта. Поскольку количество воды в сгущаемом продукте составляет 30 - 60%, то использовать такой обводненный материал в качестве добавки к аглошихте или окомковывать его с целью получения окатышей практически невозможно.

Поэтому сгущенный продукт необходимо профильтровать для того, чтобы содержание влаги в нем снизить до 8 - 10%. При фильтровании шламов происходит процесс разделения жидкого и твердого под действием разрежения или давления, сопровождающийся удалением влаги через пористую перегородку (обычно фильтровую ткань и частично осадок). На фильтрование обычно подают шламы, частицы которых имеют размер&l ;1 мм, так как обезвоживать такие дисперсные системы другими методами нецелесообразно из - за малой скорости удаления влаги и, как следствие, значительной влажности получаемого осадка. Процесс фильтрования зависит от многих факторов, основные из которых следущие: содержание твердого в шламе, крупность твердой фазы, разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки и др.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ДОМЕННЫХ И СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ  ШЛАМОВ

В настоящее  время разработаны различные  технологии комплексной переработки  шламов (пылей); часть из них реализована в промышленном масштабе за рубежом. У нас такие технологии разрабатываются на уровне исследовательских работ и полупромышленных испытаний. Промышленного производства металлизованных окатышей из шламов (пыли) аглодоменного и сталеплавильного производств пока нет; эти материалы используются лишь как компоненты аглошихты. Разработана технология использования шламов доменного, мартеновского, конвертерного и частично электросталеплавильного производств на Челябинском металлургическом комбинате (ЧМК). Отделение подготовки к утилизации железосодержащих шламов работает последующей схеме: шламы из радиальных отстойников после сгущения до 600 г/л поступают в вакуум - фильтры, а после них (с влажностью 36%) в сушильные барабаны; затем шламы с влажностью 10% подаются на аглофабрику. Известно, однако, что использование шламов в качестве компонента аглошихты осложняется нестабильностью их химического и гранулометрического состава, что требует разработки технологии рекуперации этих материалов в каждом конкретном случае. Использование в аглошихте таких тонкодисперсных материалов, как шламы сталеплавильного производства, приводит к ухудшению газопроницаемости спекаемого слоя и вследствие этого к снижению производительности агломашины. Кроме того, увеличивается вынос весьма мелких частиц (размером &l ;10 мкм), которых в шламах содержится до 30 - 40%, что значительно снижает эффективность работы газоочистных установок. Использование шламов препятствует высокое содержание в них цинка (в конверторных шламах его &l ; 1%, в остальных 0. 4 - 0. 6 %), причем при кругообороте цинка в печи агломерат - доменная печь - шламы доменных газоочисток его количество в последних возрастает. Институтом "Уралмеханобр" совместно с Карагандинским металлургическим комбинатом разработана новая технология утилизации железосодержащих шламов в аглопроизводстве.