chermet2008

Черная металлургия
Традиционная схема
• Руда
агломерация
•
ферросплавный
доменный процесс
чугун
литейный
передельный
мартен
электропечь
конвектор
сталь
сталь
Прокатный цех
горячий
листовой
холодный
фасонный
Черные металлы
Железо
• +примеси S, N, P, Si, и др.
• +специальные добавки
По содержанию углерода:
• - чугуны (более 2,14%)
• - стали (менее 2,14%)
Чугуны:
- Белые (передельные)
- Серые (литейные)
- модифицированные
Руды
По содержанию
железа:
- Бедные до 30%
- Средние 30-50%
- Богатые (св. 50%)
По форме содержания
железа:
- Магнетитовые
(магнитный железняк)
- Гематитовые (красный
железняк)
- Бурый железняк
- Сидерит (шпатовый
железняк)
1. Предварительная стадия
1.1. обогащение руды
• - размол
• - пульпа
• - отсадка
• - магнитная сепарация
• (пыль, шум, ЭМП)
1.2. коксование
ИСТОЧНИКИ:
- ОТОПИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
- СИСТЕМА ЗАГРУЗКИ
- БАШНЯ ТУШЕНИЯ
СУХОЕ ТУШЕНИЕ:
1. ОБЪЕМ ВЫБРОСОВ
СОКРАЩАЕТСЯ
2. ПАР
3. ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГИИ
4. РАСХОД ВОДЫ
5. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА
КОКСА
МОКРОЕ ТУШЕНИЕ :
H2S
NH3
C6H5OH
СМОЛЫ
3,4 БЕНЗ(А)ПИРЕН
СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ
В ТЕХНИЧЕСКОЙ ВОДЕ
½ ТЕПЛА УХОДИТ В
АТМОСФЕРУ
ФЕНОЛЬНЫЕ СТОКИ
•
•
•
•
•
•
ДО 2 Г/Л ФЕНОЛА
РОДОНИДЫ
ЦИАНИДЫ
NH3
СМОЛЫ
МАСЛА
2. АГЛОМЕРАЦИЯ
2.1. ДРОБЛЕНИЕ
ШИХТЫ:
1/3 ПЫЛИ ВСЕГО
ЗАВОДА
3-20 КГ ПЫЛИ / 1 Т
АГЛОМЕРАТА:
Fe, Fe2O3, SiO2,
Al2O3, CaO, MgO,
MnO, P2O5, S, C, As
2.2. спекание шихты
•
•
•
•
•
Агломерационные газы:
1. токсичность AsO, ZnO
2 CO
3. SO2 – 60% от завода
12 кг/1 т агломерата
3. Доменный процесс – три
процесса:
3.1. окисление
углерода кокса
• С+O2=CO2
• С+СO2=2CO
В конце процесса
температура падает
до 400-500 гр
2 СО=СО2+С (сажа)
3.2 восстановление Fe
Fe2O3+CO=Fe3O4+CO2
Fe3O4+CO=FeO+CO2
FeO+CO=Fe+CO2
3.3. флюсы
убирают примеси
Флюсы способствуют
спеканию пустой
породы и золы топлива
Пустая порода от
железной руды
содержит много
кремнезема (SiO2)
A флюсы СаСО3
(известняк, доломит)
способствуют
отшлаковыванию S и F
III потока загрязнения
III.1. шлак
95% общей массы
образовавшихся
отходов:
- 36-38% SiO2
- 34-35% СаО
- 15-16% Al2O3
- 11-12% MgO
- По 0,5 – S, Fe,
MnO
На 1 т чугуна:
ЗСМК – 460-480 кг
Мир – 270
Минимум - 180
III.2. выбросы:
III.2. 1. Колошниковый газ:
SO2, CO – 30%, NO
H2S, 1-2% H, CH4
III.2. 2. Колошниковая
пыль
50 (агломерат) – 150
(сырая руда)/1т чугуна
•
•
•
•
Пыль шихтоподачи
Пыль литейного двора
50% улавливается
15% расходов по
переделу
• На участке от летки до
скиммера 50-70% пыли
– возгоны
• - металл с воздухом
• - желоба канцерогенной
пековой связки
«Лисьи хвосты»
Г. Липецк
Желобная масса содержит:
64-69% углерода
34-39% SiO2
21-23% Al2O3
3-3,2% Fe2O3
Замена кокса
III. 3 стоки – 2-6 тыс. куб. м/час
4. Выплавка стали
4.1.мартен
1. скрап-процесс –
металлолом + 30%
чугунные чушки
2. скрап-рудный
процесс – 2/3
жидкий чугун, 1015% скрап,
остальное
железная руда
3. Рудный – только
чугун
• 4-12 часов
• До 700 тонн в 1
плавку
• Регенераторы
сжигают мазут
Шихта – чугун+ скрап+флюсы для удаления серы и фосфора
1. Поверхность окисляется печными газами –
образование закиси железа FeO - окалины
2. Растворяется в металле и опускается вниз
3. Она окисляет примеси, превращая их в шлак:
FeO+Mn= Fe+ MnO
FeO+Si= Fe+ SiO
4. Закись + углерод из чугуна
FeO+C= Fe+ CO
5. «Кипение стали»
6. Скачивание шлака
7. Введение ферросплавов
Загрязнение от мартена
4.1.1. атмосферное
От сжигания
топлива:
1-3 кг/тстали
NOx – 30% завода
От разложения:
При окислении
углерода шихты
СО
Плавильная пыль
15 кг/т стали
• 4.1.2. водное
• Мокрая очистка
газов
• 4000 куб м /час
• 4.1.3. шлаки
4.2. Кислородный конвертор
• Жидкий чугун миксируют
• Нормализуют
• Заливают в ковш (с верхним или нижним
дутьем 300-500 тонн
• Продувают техническим кислородом 95,5%
2000 м куб в мин
• 25-30 мин плавка (12-15 мин)
• Примеси окисляются с
• выделением тепла
4.2. Кислородный конвертор. Загрязнение
• 4.2.1. атмосферное:
• Большое количество
конверторных газов
из-за выгорания
шихты:
CO, SO2, NOx
Пыль зависит от:
1/ состава шихты
2/ организации подачи
кислорода
• 4.2.2. стоки
• мокрая очистка
газов
• 1 цех= 3
конвертора*250-300
тонн=4000-5000
куб.м./час
• стоки
4.3. электропечь
ГРАФИТ
Слой шлака – сопротивление
90% скрапа
10% - чугуна
Незначительный доступ
Воздуха создает
восстановительную среду
1. Период окислительный
(все примеси
окисляются кислородом
шихты, кроме S)
2. Восстановительный на
пов-ть металла наводят
основной шлак (коксик,
известь, плавиковый
шпат )
Шлак перекрывает доступ
воздуха
- Щелочная среда - S
4.3. электропечь. Загрязнение
• 1. наибольший выброс твердых
веществ (пыль, коксик)
• 2. технологические газы CO, NOx,
цианиды – от хлоридов шихты
• Шлаки сталеплавления трудно
использовать, т.к. непостоянный
физико-химический состав
5.1. Фасонный прокат
5.2. Листовой прокат
5. Прокат загрязнение связано:
1. Травление окалины (Fe2O3 Ni2O CrO)
HNO3
HNO3 +H2SO4
NO NO2
+ соли металлов
Темп 80 гр
2. Гидравлическая транспортировка
окалины
3. Охлаждение подшипников
и валков
4. В стоках смазочные масла и эмульсии
стоки 8-12 куб.м/т проката
5. Горячий прокат – сжигание топлива
Новые методы
•
•
•
•
ПВЖ
Гидрометаллургия
Процесс руда-сталь
Плазменная плавка