- •4. Основы теории управления материальными ресурсами
- •4.1. Основные законы и правила управления ресурсами
- •4.1.1. Закон ограниченности (исчерпаемости) природных ресурсов («закон Мальтуса»)
- •4.1.2. Правило конкурентного использования ресурсов
- •4.1.3. Закон убывающей отдачи
- •4.1.4. Правило социально-экологического равновесия
- •4.1.5. Закон падения природно-ресурсного потенциала
- •4.1.6. Закон «шагреневой кожи»
- •4.1.7. Закон неустранимости отходов и/или побочных воздействий производства
- •4.1.8. Правила меры преобразования природных систем
- •4.1.9. Качество изделий – важнейший ресурс
- •4.1.10. Закон суммирования ресурсов или интегрального ресурса
- •4.1.11. Закон лимитирующего ресурса
- •4.1.12. Закон согласования управления ресурсами и состояния окружающей среды
- •4.1.13. «Венок законов» б. Коммонера
- •4.2. Проблемы и правила суммирования ресурсов
- •4.3. Природные и техногенные ресурсы
- •4.4. Жизненный цикл изделия
- •4.5. Экобалансы и методика их расчета
- •4.5.1. Принципиальная расчетная схема и исходная информация для составления экобаланса.
- •4.5.2. Пример составления экобаланса
- •4.5.2.1. Расчет количества слябов мнлз
- •4.5.2.2. Расчет количества жидкой стали ккц и необходимого для ее производства первичного металла и лома «со стороны»
- •4.5.2.2.1. Расчет количества жидкой стали для мнлз
- •4.5.2.2.2. Расчет количества ферросплавов
- •4.5.2.2.3. Расчет расхода извести в ккц
- •4.5.2.2.4. Определение состава сталеплавильного шлака
- •4.5.2.2.5. Количество жидкого чугуна, необходимого для производства стали в ккц
- •4.5.2.3 Определение параметров производства первичного металла.
- •4.5.2.3.1 Расчет состава железорудного концентрата.
- •Химический состав исходной руды, концентрата и хвостов, % масс.
- •4.5.2.3.2. Расчет состава агломерата
- •4.5.2.3.3. Расчет параметров производства чугуна
- •4.5.2.4. Расчет количества железорудного концентрата
- •4.5.2.5. Расчет количества угольного концентрата
- •4.5.2.6. Расчет количества электроэнергии и потребности в энергетическом угле
- •4.5.2.7. Расчет потерь металлургических материалов при транспортировке
- •4.5.2.8. Определение показателей добычи железной руды, металлургических углей и флюса
- •4.5.2.9. Определение расхода энергии.
- •4.5.2.10. Расчет баланса железа
- •4.5.2.11. Расчет баланса серы
- •4.5.2.12 Расчет баланса углерода
- •4.5.2.13 Расчет выбросов пыли
- •4.5.2.14. Расчет выбросов газов
- •4.5.2.15 Схема движения основных материалов
- •4.5.3. Показатели, характеризующие структуру экобаланса.
- •4.5.3.1 Показатели расхода природных материальных ресурсов
- •4.5.3.2 Показатели энергосбережения
- •4.5.3.3 Параметры выбросов в окружающую среду
- •4.5.4. Оценка экобалансов производства проката для различных схем подготовки сырья к доменному переделу
- •4.5.5. Оценка эффективности основных технологических схем производства жидкой стали
- •4.5.6. Приложения к расчетам.
- •Продолжение табл. П 2.13
4.5.2.11. Расчет баланса серы
Баланс составляется аналогично балансу железа. Расчет баланса серы приведен ниже.
Приход серы.
Железная руда:
3283,4*0,163/100*32/80=2,13 кг/т железа проката,
где 3283,4 – количество добываемой руды, кг/т Fe проката (см. 4.5.2.4);
0,163 – содержание SO3 в железной руде, % масс. (см. табл. 4.8);
32/80 – доля серы в оксиде SO3.
Металлолом и ферросплавы:
5,1*0,02/100+13,6*0,03/100+20*0,04/100+240,5*0,015/100=0,05 кг/т Fe проката,
где 5,1 – удельный расход ферросилиция в ККЦ, кг/т Fe проката (см. 4.5.2.2.2);
0,02 – содержание серы в ферросилиции, % масс. (см. табл. 4.9);
13,6 – удельный расход ферромарганца в ККЦ, кг/т Fe проката (см. 4.5.2.2.2);
0,03 – содержание серы в ферромарганце, % масс. (см. табл. 4.9);
20,0 – удельный расход феррохрома в ККЦ, кг/т Fe проката (см. 4.5.2.2.2);
0,04 – содержание серы в феррохроме, % масс. (см. табл. 4.9)
240,5 – количество лома «со стороны», кг/т железа проката (см. 4.5.2.2.2)
0,015 – содержание серы в ломе (принято по аналогии с маркой производимого проката – см. 4.5.2.1).
Известняк:
(155,8+108,5)*0,05/100*32/80=0,05 кг/т железа проката,
где (155,8+108,5) – расход известняка на аглодоменное производство и производство извести для ККЦ, кг/т железа проката (см. 4.5.2.3.2 и 4.5.2.2.3);
0,05 – содержание SO3 в исходном известняке, % масс. (см. табл. 4.8);
32/80 – доля серы в оксиде SO3.
Уголь коксующийся:
754,9*0,66/100=5,02 кг/т железа проката,
где 754,9 – количество коксующегося угля для производства требуемого количества кокса, кг/т железа проката (см. 4.5.2.5);
0,66 – содержание серы в коксующемся угле, % масс. (см. табл. 4.19).
Уголь энергетический:
180,0*0,66/100=1,18 кг/т железа проката,
где 180,0 – количество энергетического угля для производства недостающего количества электроэнергии, кг/т железа проката (см. 4.5.2.6 и табл. 4.21);
0,66 – содержание серы в энергетическом угле, % масс. (принято по аналогии с содержанием серы в коксующемся угле).
Дизельное топливо:
кг/т Fe проката,
где (1197,2+651,3+153,4) – количество перевозимых материалов (железная руда, коксующийся уголь, энергетический уголь соответственно), кг/т проката (см. 4.5.2.4 и 4.5.2.7);
3 – расход дизельного топлива на перевозку 1 т груза на расстояние 1000 км (см. табл. П 2.9);
1,5 – содержание серы в дизельном топливе, % масс. (см. табл. П 2.9).
Расход серы.
1) выбросы в атмосферу в составе газов.
- газ АГП:
(60*0,68/100+155,8*0,05/100*32/80)*1283,8/1000+1149,3*0,011/100*32/80=0,40 кг/т Fe проката,
где 60 – удельный расход коксовой мелочи на агломерацию, кг/т агломерата (см. табл. П 2.5);
0,68 – содержание серы в коксовой мелочи, % масс. (см. табл. 4.19);
155,8 – удельный расход известняка на агломерацию, кг/т агломерата (см. 4.5.2.3.2);
0,05 – содержание SO3 в известняке, % масс. (см. табл. 4.8);
1283,8 – количество агломерата, кг/т железа проката (см. 4.5.2.3.3);
1149,3 – расход железорудного концентрата, кг/т железа проката (см. 4.5.2.4);
0,011 – содержание SO3 в железорудном концентрате, % масс. (см. табл. 4.12);
32/80 – массовая доля серы в оксиде SO3.
- конвертерный газ:
(0,020*859,8/100+0,05+54,89*0,09/100*1146,5/1000*32/80)*10/100=0,02 кг/т железа проката,
где 0,020 – содержание серы в чугуне, % масс. (см. табл. 4.15);
859,8 – количество чугуна, кг/т железа проката (см. 4.5.2.2.5);
0,05 – количество серы, приходящее с ферросплавами и металлоломом, кг/т железа проката (см. 4.5.2.11);
54,89 – удельный расход извести в ККЦ, кг/т жидкой стали (см. 4.5.2.2.3);
0,09 – содержание SO3 в извести, % масс. (см. 4.5.2.2.3);
1146,5 – количество жидкой стали, кг/т железа проката (см. 4.5.2.2.1);
32/80 – доля серы в оксиде SO3;
10 – степень перехода серы в газ в условиях ККЦ, % масс. (см. табл. П 2.3).
- продукты горения ТЭС, отопления коксовых печей, доменных воздухонагревателей:
151,1*0,75/100+(1283,8*0,012/100*32/80+414,0*0,68/100)*10/100=1,42 кг/т железа проката,
где 151,1 – расход концентрата энергетического угля на ТЭС, кг/т железа проката (см. 4.5.2.6);
0,75 – содержание серы в концентрате энергетического угля, % масс. (см. табл. 4.19);
1283,8 – количество агломерата, кг/т железа проката (см. 4.5.2.3.3);
0,012 – количество SO3 в агломерате, % масс. (см. 4.5.2.3.2);
32/80 доля серы в оксиде SO3;
414,0 – расход кокса в ДЦ, кг/т железа проката (см. 4.5.2.3.3);
0,68 – содержание серы в коксе, % масс. (см. табл. П 2.4);
10 – степень перехода серы в газ в условиях доменной печи, % масс. (см. табл. П 2.4).
Итого по пункту 1 – 1,84 кг/т железа проката.
2) выбросы в виде пыли.
47,9*0,011/100*32/80+9,6*0,75/100+2,3*0,75/100+5*1197,2/1000*0,011*32/80+5*1283,8/1000*0,012*32/80+2*859,8/1000*0,012*32/80+5*(151,1+651,3)/1000*0,75/100+2*(108,5+155,8)/1000*0,05/100*32/80=0,25 кг/т Fe проката,
где 47,9 – потери железорудного концентрата при транспортировке, кг/т железа проката (см. 4.5.2.4);
0,011 – содержание SO3 в концентрате, % масс. (см. табл. 4.12);
32/80 – доля серы в оксиде SO3;
9,6 – потери концентрата коксующихся углей при транспортировке, кг/т железа проката (см. 4.5.2.7);
0,75 – содержание серы в концентрате коксующегося угля, % масс. (см. табл. 4.19);
2,3 – потери концентрата энергетических углей при транспортировке, кг/т железа проката (см. 4.5.2.7);
0,75 – содержание серы в концентрате энергетических углей, % масс. (принято по аналогии с концентратом коксующихся углей – см. табл. 4.19);
5 – выбросы пыли в условиях ГОК, кг/т железорудного концентрата (см. табл. П 2.10);
1197,2 – количество железорудного концентрата, кг/т железа проката (см. 4.5.2.4);
5 – выбросы пыли АГП кг/т агломерата (см. табл. П 2.10);
1283,8 – количество агломерата, кг/т железа чугуна (см. 4.5.2.3.3);
0,012 – содержание SO3 в агломерате, % масс. (см. 4.5.2.3.2);
2 – выбросы пыли ДЦ, кг/т чугуна (см. табл. П 2.4);
859,8 – количество чугуна, кг/т железа проката (см. 4.5.2.2.5);
5 – выбросы пыли при обогащении углей, кг/т угольного концентрата (см. табл. П 2.8);
(151,1+651,3) – количество концентрата энергетического и коксующегося углей, кг/т железа проката (см. 4.5.2.5 и 4.5.2.6);
2 – выбросы пыли ИОЦ, кг/т известняка (см. табл. П 2.12);
(108,5+155,8) – количество известняка для производства извести и аглодоменного производства, кг/т железа проката;
0,05 – содержание SO3 в известняке, % масс. (см. табл. 4.8).
3) переходит в техногенные грунты.
- хвосты обогащения руды:
10*173,2*1197,2/1000*0,25/100*32/80=2,07 кг/т железа проката,
где 173,2 – количество хвостов, кг/100 кг железорудного концентрата (см. 4.5.2.3.1);
1197,2 -количество получаемого концентрата, кг/т железа проката (см. 4.5.2.4);
0,25 – содержание SO3 в хвостах обогащения железной руды, % масс. (см. табл. 4.12);
32/80 – доля серы в оксиде SO3.
- хвосты обогащения угля:
(180,0-151,1+754,9-651,3)*0,13/100=0,17 кг/т железа проката,
где (180,0-151,1+754,9-651,3) – количество хвостов углеобогащения, кг/т железа проката (см. 4.5.2.5);
0,13 – содержание серы в хвостах углеобогащения, % масс. (см. табл. 4.19);
4) переходит в попутную продукцию.
- попутная продукция КХП:
кг/т Fe проката,
где 150,6 – количество попутной продукции КХП, кг/т проката (см. 4.5.2.5);
0,98 – содержание серы в попутной продукции КХП (см. расчет количества и состава компонентов при обогащении углей и коксовании), % масс. (см. табл. 4.19).
- доменный шлак:
(1283,8*0,012/100*32/80+414,0*0,68/100)*85/100=2,45 кг/т железа проката,
где 1283,8 – расход агломерата в ДЦ, кг/т железа проката (см. 4.5.2.3.3);
0,012 – содержание SO3 в агломерате, % масс. (см. 4.5.2.3.2);
32/80 – доля серы в оксиде SO3;
414,0 – расход кокса в ДЦ, кг/т железа проката (см. 4.5.2.3.3);
0,68 – содержание серы в коксе, % масс. (см. табл. 4.19).
- конвертерный шлак:
(0,020*859,8/100+0,05+54,89*0,09/100*1146,5/1000*32/80)*50/100=0,09 кг/т железа проката,
где 0,020 – содержание серы в чугуне, % масс. (см. табл. 4.15);
859,8 – количество чугуна, кг/т железа проката (см. 4.5.2.2.5);
0,05 – количество серы, приходящее с ферросплавами и металлоломом, кг/т железа проката (см. 4.5.2.11);
54,89 – удельный расход извести в ККЦ, кг/т жидкой стали (см. 4.5.2.2.3);
0,09 – содержание SO3 в извести, % масс. (см. 4.5.2.2.3);
1146,5 – количество жидкой стали, кг/т железа проката (см. 4.5.2.2.1);
32/80 – доля железа в оксиде SO3;
50 – степень перехода серы в шлак в условиях ККЦ, % масс. (см. табл. П 2.3).
Итого по пункту 4 – 4,01 кг/т железа проката.
5) попадает в готовую продукцию (прокат).
1030,6*0,015/100=0,15 кг/т железа проката,
где 1030,6 – количество производимого проката, кг/т железа проката (см. 4.5.2.1);
0,015 – содержание серы в прокате, масс. (см. 4.5.2.1);
Результаты расчета приведены в табл. 4.23.
Таблица 4.23.
Баланс серы для технологической схемы "агломерат - чугун - конвертерная сталь"
Приход |
|
|
Расход |
|
|
Статья |
кг/т Fe пр. |
% |
Статья |
кг/т Fe пр. |
% |
Руда |
2,13 |
25,4 |
1)Выбросы в атмосферу в составе газов, |
1,84 |
21,5 |
Металлолом и Ферросплавы |
0,05 |
0,6 |
в т.ч. с аглогазом |
0,40 |
|
Известняк |
0,05 |
0,6 |
с конвертерным газом |
0,02 |
|
Уголь коксующийся |
5,02 |
59,8 |
с газами ТЭС, отопления коксовых печей и доменных воздухонагревателей |
1,42 |
|
Уголь энергетический |
1,18 |
12,6 |
2)Выбросы в виде пыли |
0,25 |
3,0 |
Дизельное топливо |
0,09 |
1,1 |
3)Переходит в техногенные грунты, |
2,28 |
26,7 |
|
|
|
в т.ч. с хвостами обогащения руды |
2,07 |
|
|
|
|
с хвостами обогащения угля |
0,17 |
|
|
|
|
4)Переходит в попутную продукцию, |
4,01 |
47,0 |
|
|
|
в т.ч. КХП |
1,47 |
|
|
|
|
доменный шлак |
2,45 |
|
|
|
|
конвертерный шлак |
0,09 |
|
|
|
|
5)Попадает в готовую продукцию (прокат) |
0,15 |
1,8 |
Всего |
8,53 |
100,0 |
Всего |
8,53 |
100,0 |