3.2.2. Архітектурно-планувальні заходи

Проблеми екологічної безпеки знаходять своє відображення у еколого – містобудівних планах великих міст. 

Архітектурно-планувальні заходи щодо захисту водних об'єктів увазі раціональне планування портів, будівництво каналів і шлюзів, проведення днопоглиблювальних робіт, випрямлення фарватерів і суднових трас.

Для зниження загазованості повітря в містах велике значення мають планувальні заходи щодо забудови, реконструкції територій і організації транспортного сполучення.

Зниження рівня екологічної небезпеки від дії транспорту можливе шляхом:

• створення об'їзних кільцевих залізничних і автомобільних доріг;

• будівництва шляхопроводів, транспортних розв'язок на різних рівнях, тунелів та пішохідних переходів;

• розширення магістралей та розвитку вулично-дорожньої мережі ;

• впровадження автоматизованих систем управління дорожнім рухом, що дозволяють використовувати принцип «зеленої хвилі» і скоротити простої автотранспорту перед світлофорами;

• організації одностороннього руху на ділянках міської забудови з вузькою проїзною частиною;

• виділення в центральній частині міст територій із забороною або обмеженням на рух великовантажного автотранспорту.

Розділ 4. Розрахункова частина

4.1. Розрахунки ефективності використання металізованої сировини

Одним із головних факторів, що сприяють поліпшенню техніко-економічних показників виробництва чавуну, є підготовка шихти. Основні
напрямки підготовки доменної шихти пов’язані з прагненням зменшити
теплове навантаження на піч і поліпшити гранулометричний склад сировини, який дозволяє знизити витрату коксу і збільшити продуктивність
печі.

Подальше поліпшення показників доменної плавки може бути досягнуте за рахунок використання металізованих залізорудних матеріалів.

Ідея про застосування в доменній печі металізованих залізорудних
матеріалів була вперше висловлена в колишньому СРСР, але перші досліди
були проведені в 1962 р. Гірським Бюро (США) на доменній печі обсягом 8,6 м³. У 1964-1966 pp. промислові випробування проводилися в
Канаді і Японії на печах обсягом 587 і 648 м3. В Росії металізовані
окотиші застосовували на Нижньо – Тагільському металургійному комбінаті в експериментальній печі обсягом 6 м³ і печі обсягом 259 м³. Розрахунки ефективності використання металізованої сировини в доменній
печі показали, що зі збільшенням ступеня металізації знижується витрата коксу і збільшується продуктивність печі (табл. 4.1).

Таблиця 4.1

Розрахункові показники плавки металізованих окотишів

Показник	Ступень металізації %
	0	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Витрата коксу, кг/т чавуну	440	364	349	334	318	303	287	270	256	240
Продуктивність печі, %	100	117,2	120,4	123,5	127,3	131,5	136,3	142,1	147,1	154,3

Витрата флюсу, кг/т чавуну окотишів, т/т	293	282	279	276	274	272	269	267	265	262
	1,64	1,46	1,43	1,4	1,37	1,35	1,32	1,29	1,26	1,23
Вихід шлаку, кг/т чавуну	329,3	316,7	314,1	311,6	308,8	306,5	303,8	300,9	298,7	296

Примітка. Температура дуття 1200°С, температура колошникового газу 300°С, основність шлаку 1,11, індекс прямого відновлення
Rd=0,3. Склад чавуну: 4,2% С, 0,8% Si, по 0,03% S і Р.

Таблиця 4.2

Зміна питомої витрати коксу і продуктивності печі
(на кожні 10% ступеня металізації)

Показник	Ступінь металізації, %
	20	30	50	60	80	90
Rd = 0,1 Зниження питомої витрати коксу, % Збільшення продуктивності печі, %	5,66 4,75	4,35 3,17	3,28 2,0	2,94 1,67	2,68 1,39	2,56 1 ,24
Rd = 0,3 Зниження питомої витрати коксу, % Збільшення продуктивності печі, %	14,5 8,75	11,0 6,66	8,2 5,5	7,6 5,0	6,7 5,0	6,4 5,3
Rd = 0,8 Зниження питомої витрати коксу, % Збільш. продуктив. печі, %	17,0 23,5	12,9 18,5	9,65 15,6	8,85 15,4	7,8 16,6	7,51 8,1

У таблиці 4.2 показана зміна питомої витрати коксу і продуктивності
печі на кожні 10% ступеня металізації. Збільшення ступеня металізації
при постійному індексі прямого відновлення Rd призводить до зменшення ефекту від застосування попередньо відновленої сировини: економія коксу і ріст продуктивності печі на кожні 10% ступеня металізації
падають, максимальний ефект досягається при фмет=20 – 30 %. Зі зменшенням Rd витрата коксу і продуктивність печі поліпшуються в меншій
мірі.Це означає, що найбільший ефект від застосування металізованої сировини
може бути отриманий при плавці важковідновлюючих руд і високому Rd.

За
розрахунками Санкт-Петербурзького політехнічного інституту для умов Череповецького металургійного заводу при плавці шихти зі ступенем відновлення
40; 60; і 80% витрата коксу знижується на 21; 34 і 50%, а продуктивність печі
зростає на 25; 38 і 60% відповідно. При переробці в домні шихти, попередньо
відновленої до вюститу, витрата коксу і продуктивність печі за інших однакових
умов залишаються такими ж, як і при плавці окисленої шихти. У цьому випадку
знижується ефективність використання хімічної енергії газу в печі. Позитивний
вплив попереднього відновлення виявляється при наявності в шихті металевого
заліза[8].

При високих значеннях ɸ_мет (80% і більш) відношення СО : С0₂ у колошниковому газі зростає до 14 – 18 і доменна піч усе в більшій мірі працює як
газогенератор і плавильний агрегат. Металізована шихта повинна забезпечувати зниження витрати коксу на пряме відновлення, не викликаючи в той же час
істотного зниження непрямого відновлення.Виконання цих умов можливе при використанні в шихті суміші металізованих і окислених залізорудних матеріалів. При цьому загальний рівень металізації доменної шихти повинен бути близько 30%. При роботі на змішаній
шихті значна частина кисню знаходиться у легкопоновлюваних вищих оксидах
заліза, що забезпечує краще використання хімічної енергії газу. В окотишах з
невисоким рівнем металізації велика частина оксидів заліза представлена
вюститом, вкритим шаром металевого заліза, що утруднює їх відновлення.

У дослідженнях Гірського Бюро (США) при досягненні Ф_мет=80 – 85%
продуктивність печі збільшувалася на 50 – 55 %, або на 6,5% на кожні 10%
рівня металізації. Витрата коксу при цьому знижувалася на 5,5% на кожні
10% рівня металізації.Зіставлення результатів дослідних плавок з теоретичними розрахунками
показало, що ефект від застосування металізованих окотишів при роботі природного газу близький до
максимально досяжного за ідеальних
умов роботи печі: фактично досягнуте
зниження витрати коксу дорівнює 5,9%
проти максимально можливого 6,6%, а
збільшення продуктивності печі складає
6,6% проти максимально можливого 7,1%. На рис.4.1 показана зміна витрати
коксу і продуктивності доменних печей
у залежності від ступеня металізаціїшихти за результатами дослідних плавок.

Рис. 4.1. Зміна витрат коксу та
продуктивності доменної печі у
залежності від металізації шихти:


a - досліди на промислових печах;


б - досліди на експериментальних
печах;

1,2-металізація без вдування
вуглеводів; 3 - металізація із вдуванням природного газу.

Застосування металізованої сировини
в доменних печах є ефективним засобом скорочення витрати коксу і збільшення
продуктивності печі, що дозволяє без додаткових капіталовкладень у коксохімічне і доменне виробництво підвищити виплавку чавуну на діючих печах на
15 – 25 %.При використанні в доменних печах криці поліпшується коефіцієнт використання корисного об'єму (КВКО) печі, скорочується витрата коксу, вапняку і
вихід шлаку (табл. 4.3). Наявність у криці 50 – 55 % дріб’язку (0 – 3 мм) погіршує
газопроникність доменної шихти. Однак істотних змін у ході доменної плавки
при цьому не спостерігається.Використання металізованих окотишів можливе у вагранках і індукційних
печах.У вагранках з гарячим дуттям створюється атмосфера [С0₂/(С0+С0₂)
<0,31], при якій можливе відновлення заліза з оксидів, що сприяє успішному
переплавлянню металізованих матеріалів. Крім того, якість ливарного чавуну
постійно погіршується. При виробництві високоміцного чавуну з кулястим графітом марганець негативно впливає на схильність чавуну до вибілювання. Тому
використання безмарганцевих металізованих окотишів дозволяє поліпшитиякість чавуну і розширити номенклатуру виливків, які одержують з нього без
вибілювання.

Таблиця 4.3

Вплив добавки криці на показники доменної плавки

Показник	Витрата криці, кг/т чавуну
	0	180	270	350
КВКО доменної печі	1,13	1,02	0,98	0,94
Витрата матеріалів, т/т чавуну: Руда Кокс Вапняк Вихід шлаку, т/т	2,6 1,17 0,63 1,1	2,33 1,13 0,58 0,92	2,21 1,11 0,55 0,92	2,14 1,09 0,52 0,85
Склад чавуну, % Si Ni Cr S	2,3 0,78 2,9 0,026	2,48 1,02 2,65 0,025	2,48 1,02 2,65 0,025	2,48 1,02 2,65 0,025

У Японії були проведені дослідні плавки з металізованими окотишами (78%
Fe, Фмет=40%) у вагранці діаметром 0,54 м. Чавун містив 3,5% С;
0,09% Мп; 0,022% Р і 0,159% S. Коефіцієнт витягу заліза склав 97. Високий
вміст оксидів заліза в шлаку (близько 9%) не дозволив одержати метал з
низьким вмістом сірки. Для зниження вмісту FeO необхідна більш відновна
атмосфера. Такі умови були виконані в другій серії дослідів: витрати коксу
збільшили на 9%, що дозволило одержати більш високий вміст СО в газі і
зберегти високу температуру чавуну (1490°С). Отриманий чавун мав такий
склад: 0,20% Мп; 4,25% С; 0,088% S; 0,052% Р. Вміст FeO у шлаку зменшився
до 2,7%. При знесірченні чавуну в ковші чи на жолобі за допомогою соди чи
карбіду кальцію вміст сірки знижувався вдвічі [18].

Для виявлення можливості використання металізованих окотишів СЛ – РН
замість скрапу були проведені досліди по виплавці високоміцного і сірого
чавунів у вагранках з гарячим дуттям продуктивністю 9 і 28 т/год. (діаметр
кожуха 1,52 і 2,74 м відповідно). Окотиші подавали інжектором для стружки в
зону плавлення через отвір у стіні вагранки, розташований на 610 мм вище
пояса фурм. У кількох випадках їх завантажували зверху разом з іншою шихтою.
Незважаючи на те, що окотиші були дрібними для плавки у вагранках, тиск
дуття на фурмах зріс тільки на 13,8%.Введення окотишів у шихту супроводжувалося збільшенням витрат коксу.
Так, при використанні 50 - 60% металізованих окотишів витрата коксу зростає на 30 – 35 %. Вміст вуглецю в чавуні при використанні окотишів не
змінюється, а вміст кремнію зменшується. Склад шлаку не відрізняється
від звичайного[10].

Результати досліджень показали, що в завалку можна
вводити до 70% металізованих окотишів. При цьому в чавуні зменшується
вміст домішок.На заводі Віттен (Німеччина) були проведені досліди по використанню РН – брикетів губчастого заліза у вагранці з гарячим дуттям. У результаті дослідів
установлено, що металошихта вагранки може на 100% складатися з РН-брикетів; витрати по переробці брикетів порівняні з витратами по переробці скрапу,
за винятком підвищеної витрати коксу. Аналогічні досліди були проведені фірмою Акме - Стил у Чикаго (США), але внаслідок невистачання PH – брикетів їх
частка в шихті вагранки складала 60%. Результати близькі до результатів
заводу Віттен.У зв’язку з переходом від ваграночної плавки чавуну до індукційної плавки
в печах промислової частоти використання металізованої сировини як шихти цих печей також викликає інтерес.

В Росії при використанні в шихті кислої
150-кілограмової індукційної печі до 35% металізованих окотишів (ᵠ_мет ~ 90%)
процес плавки протікав нормально, кількість шлаку не викликала ускладнень у
роботі. Виплавлений чавун відрізнявся підвищеною якістю.У Мічиганському університеті (США) були також проведені дослідження
можливості використання металізованих окотишів (74-76% Fe_зaг, 64-65,5%
Fe_мeт) в індукційній печі. Коефіцієнт витягу заліза склав 93 – 94. Добавка окотишів у шихту мало відбилася на роботі печі.