Вар1ант б — нова технолопя
7.5.2.
Економм енергоресуршв
Сучасна металурпя Грунтуеться на використанш паливних ресурсп! (вуплля, природний газ, нафта), електроенергп (джерела — нафта, природный газ, вуплля), пов1тря (виробництво, пов'язане 31 значними витра- тами електроенергй).
Енергоресурси металургшних пщириемств зазвичай иодхляють на первинш та вторинш. До первинних належать споживаш у процес! виробництва, що надходять на завод, вуплля, газ, мазут, електроенерпя. Вторинш енергетичш ресурси (ВЕР) умовно под1ляють на дв1 групи: високо- та низькопотенцшш.
У наппй кра'нп, як 1 в багатьох промислово розвинених крашах, основ- ну увагу прщцляють утил1зацп високопотенцшних ВЕР.
Використання високопотенцшних ВЕР. До високопотенцшних вторинних енергоресурав належать нагрт до високих температур (1000—1700 °С) вщхщш гази металургшних агрегатов та вщходи, що м1стять горюч1 компонента. На практищ використовують досить ефек- ТИВШ способи утил13ацп ф13ИЧН01 та Х1М1ЧН01 теплоти ЦИХ Га31В.
Утилгзацгя теплоти вгдхгдних газгв. Виходячи 13 робочого простору металургшних агрегапв, гаряч1 димов1 гази забирають 13 собою знач- ну юльюсть теплоти (що б1льше газгв, то вища Тх температура та ниж- чий стушнь використання теплоти в агрегат!). Для максимального проведения утил1заци теплоти найчаст1ше викоиують таю операцш
пропускають вщхщш гаряч! гази через котел-утил1затор з метою отримання пари;
використовують гаряч1 гази для попереднього (перед заванта- женням у сталеплавильний агрегат) шд!гр1вання металобрухту;
створюють умови для передавання теплоти гарячих газ1В пов1трю або газу, що подаеться у металургшний агрегат для горшня (застосування теплообмшниюв регенеративного та рекуперативного тишв).
Слщ зазначити, що юльюсть теплоти, вцйбрано! 13 гарячих димових газ1в 1 внесено! у шч з пщшргтим пов1трям або газом, е значно цшшшою за юльюстю теплоти, отримано! в печ1 внаслщок згоряння палива. Використання з щею метою регенеративних 1 рекуперативних теплообмшниюв дае змогу значно знизити витрати палива.
Особливостг утилгзацп конвертерних газгв. Основною складовою конвертерних газ1в е СО, температура якого залежно вщ перюду плавки коливаеться вщ 1300 до 1700 °С. У раз1 роботи конвертер1в з подаванням кисню лише зверху у вщхщних газах водень майже вщсутнш, тод1 як за донно! пщдувки 1 захисту фурм завдяки подаванню рщких або газопод1бних вуглеводшв у вщхщних газах може мштитися значна юльюсть водню.
Конвертерш гази — цшне джерело високопотенцшних ВЕР (мож лив1сть утил13овувати ф]зичну теплоту нагр1тих газ1В та х1М1чну теплоту шеля спалювання СО 1 Н2 ), але при цьому потр1бно враховувати такс:
штенсившсть видшення газ1в 13 конвертера перюдпчно змшюеться вщ нуля в м1жплавильний перюд до максимуму приблизно всередиш продувки. Якщо врахувати, що пром1жок часу вад випускання до випу- скання становить 35 хв (тобто приблизно 40 плавок на добу), а трива- л1сть интенсивного окиснення вуглецю 10 хв, то 13 1440 хв добового часу лише 10-40 = 400 хв на добу конвертер залишають гази, що е ВЕР;
В1ДХ1ДШ конвертерш гази несуть 13 собою значну гальгасть плавильного пилу (шод1 до 250 г/м3 газу). Викид таких запилених газ1В иеприпустимий за саштарними, еколопчними й економ1чними нормами (пил переважно складаеться 13 оксид1в феруму). Тому вс1 конвертери обладнують системами очищения В1дх1дних газ1в для утил1зацп пилу, оскшьки конвертери е частиною едино! системи: конвертер-охолодник газёв (котел-утил1затор) — газоочисне устаткування — димосос — пристосування для викиду га:ив в атмосферу чи для Гх утшпзацп.
Гаряч1 конвертерш гази можна використовувати як вщновник зал1з- но-рудно! сировини та для попереднього тд1гр1вання металобрухту, який завантажують у конвертер.
Можлив1 й 1НШ1 вар1анти вир1шення проблеми ефективного використання Х1М1ЧН01 1 ф1зичн01 теплоти конвертерних Га31В.
Використання низькопотенцшних ВЕР. Низькопотенцшш вторишп енергетичн1 ресурси, наприклад вщхадш гази з температурою 200 °С 1 менше, часто не лише залишаються невикористаними, а й розспоються у навколишньому середовищ1. У м1ру вдосконалення високопотенщйних ВЕР, частка енергп, що втрачаеться з низькоиотенщйними ВЕР, зростае. Проблема використання цих ВЕР мае к1лька варёаштв, перев1рених на практшц.
Впроблення енергИ' на баз1 спец1альних турб1Н (випробувано в Японп, П1вденн1й Коре!, Иалй')-
Використання низькопотенцшних ВЕР для об1гр1вання грунту в теплицях. За попередшми розрахунками таке шдприемство, як великий металургшний комб1нат, може опалювати низькотемпературними (80 — 90 °С) ВЕР приблизно 150 га теплиць 1 забезпечувати вирощу- вання близько 60 тис. т овоч1в й зелен1.
Використання перепаду тиску тд час дроселювання газу на газорозподшьних пунктах (ГРП) 1 газорозпод1льних станц1ях (ГРС) металург1йних завод1в. У багатьох випадках тиск редукуеться в 3 — 6 раз1в без будь-якого використання, тод1 як енерпю стиснених газ1в можна застосовувати для виробництва холоду, потребного для збершан- ня плодоовочево! продукцп.
Використання оксиду карбону (И), що видыяеться з В1дх1дних газ1в для отримання сухого льоду, який можна використовувати для швидкого заморожування, збершання й сунпння иродукт1в харчування, зокрема у зв'язку 13 забороною використання фреотв (для збережен- ня озонового шару).
7.5.3.
Захист пов1тряного басейну в металурги
Значка частка зуснль 1 засобёв, що витрачаються в металургё! на захист навколишнього середовища, пов'язана ёз захистом повётряного басейну:
захист вёд так званих органёзованих видимих забруднень 1 викидёв у виглядё газёв, пилу, диму;
боротьба з так званими иеорганёзованими забрудненнями, якё вики- даються в атмосферу в процесё перевезення, иеремёщення, складування сипких матерёалёв ё металошихти, а також пёд час транспортування й переливания рёдких чавуну, шлаку, сталё, феросплавёв, лёгатури;
боротьба з невидимими забрудненнями токсичного характеру (якё ёнодё е небезиечнёшими, нёж видимё).
Захист повётряного басейну вёд викидёв полягае в уловлюваннё та Тх подальшёй утилёзацёТ.
Захист пов1тряного басейну в сталеплавильних цехах. Кёлькёсть ё склад газёв, якё видёляються ёз сталеплавильних агрегатёв залежить вёд таких факторёв:
використання иалива. Мартенёвський процес пов'язаний зё знач- ними витратами иалива, склад якого визначае склад вёдхёдних газёв;
використання кисню. Наприклад, у разё продувания металу по- вётрям у складё продуктёв горёння переважатиме азот, а пёсля замёни повётря на кисень азот у складё вёдхёдних газёв майже вёдсутнёй;
пёдсмоктування повётря крёзь нещёльностё кладки ё конструкцёй;
специфёчнё особливостё процесу, наприклад пёд час продувания металу в ковшё аргоном у вёдхёдних газах буде переважно аргон, а пёд час продувания металу парою або у разё подавання в агрегат пари у вёдхёдних газах збёльшуеться частка Н20;
наявнёсть або вёдсутнёсть обладнання та умов для допалювання СО до С02; за роботи без допалювання в газах багато мёститиметься СО; тодё як за роботи з допалюванням СО у вёдхёдних газах вён майже вёдсутнёй.
Пилоутворення 1 пилогазов1 викиди шд час продувания металу киснем. Вплив на металургёйну ванну струменёв кисню супроводжуеться значним видёленням плавильного пилу, який складаеться ёз оксидёв феруму ё мае бурий колёр. Загальиё втрати металу з викидами, виплеска ми й виносами плавильного пилу в деяких випадках перевищують 2 % маси рёдкоТ сталё. Цё втрати важко роздёлити на складовё, оскёльки за результатами аналёзу рёдкоТ сталё визначають загальну масу механёчних часточок ё сконденсованоТ пари залёза та його оксидёв.
Розмёри часточок пилу залежно вёд умов продувки становлять вёд 1 до 200 мкм. На винесення пилу значно впливають умови продувки. Основною складовою плавильного пилу (понад 90 %) е оксиди феруму, решта — оксиди мангану, силёцёю та ёншё домёшки (залежно вёд складу металу й технологёТ плавки). Вважають, що на 1 м3кисню, який вдува ють у ванну, утворюеться близько 0,3 кг плавильного пилу, зокрема 0,2 кг залёза.
На практищ застосовують способи, яю дають змогу зменшувати пи- лоутворення та винесення пилу з робочого простору агрегату. Однак ще не вирёшена проблема боротьби з «неоргашзованими» викидами, тобто проблема вловлювання так званих неоргашзованих забруднень та очищения вщ них пов1тряного басейну. В конвертерних цехах через аерацшний л:хтар викидаеться бага то газ1В, пилу та шших шкщливих речовин, що видыяються шд час зливання сталё в ювш, завалювання шихти, заливания чавуну, ремонту конвертера та 13 печей для прожарю- вання феросплав1в (пил, оксиди карбону 1 штрогену, сёрчистий анпд- рид, фториди).
В електросталеплавильних цехах велика юльюсть газёв й пилу виделяеться шд час завантаження шихти 1 зливання металу й шлаку в ювш. Через ускладнення вловлювання запиленого газу значна його юльюсть (до 40 %) потрапляе безпосередньо в пов1тря цеху.
У мартешвських цехах через аерацшний лёхтар головно!' споруди вщбуваються шкхдливё викиди, що вид1ляються у процес) зливання чавуну, скачування шлаку й випускання стал1 з печ1, ремонту печей (пил, оксиди карбону, штрогену та сульфуру, граф1тна пша).
Для вир!шення проблем, пов'язаних з неоргашзованими викидами, потр1бно враховувати, що к а ш т а л о в к л ад е н н я та експлуатацшш витрати на вловлювання й очищения значно быыш, нёж у раз1 «орган1зованих» викид1в, унасл1док быьшого (в 8—10 разгв) пщсмоктування пов1тря. Зазвичай неоргашзоваш викиди вловлюють за допомогою тканинних ф!льтр1В (у раз1 !х великого об'ему) та електрофёльтрёв або високона- П1рних скрубер1в (за малого об'ему 1 високо! температури).
7.5.4.
Охорона водного басейну на металургшних
шдприемствах
Металург1я разом 13 хёмёчними ищприемствами належить до найб1ль- ших споживач1в води. Чорна металурпя краши споживае 13—15 % к!лькост1 води вщ загальиих витрат ус1х галузей промисловосп. Нии1 питома витрата води на 1 т сталг, включаючи вс1 технолог1чн1 операцИ добування й пщготовки руди, коксу та подалыцо! переробки чавуну на сталь, а шгпм — на прокат, труби, метизи, перевищуе 260 м . Причому у цей показник входить значна частина води 13 природних джерел. Не- зважаючи на юнуюч! заходи з ефективного використання оборотно! води, понад 4 % усього використання води 13 природних джерел припа- дае на чорну металурпю.
Важлива роль у проблем! рацюнального використання й охорони водних ресурав належить иормуванню водовикористання та водовщведен- ня, використанню нетрадиц1йних джерел водозабезпечення, зокрема таких, як поверхневий стгк 1 СТ1ЧИ1 води м1ст шеля бюлопчного очищения.
Основнё завдання нормування — забезпечення для виробництва про- дукцёТ технёчно та економёчно обгрунтованоТ кёлькостё води з метою иайрацёональнёшого використання водних ресурсёв. Нормувати слёд використання загальноТ кёлькостё води, потрёбноё' для виробництва оди- ницё продукцп, зокрема потреба у питнёй водё та свёжёй технёчноё' якостё, оборотнёй, повторного ё послёдовного користування, а також стёчних вод та вёдвёдних вод иёсля очищения.
Стёчнё води металургёйних заводёв у своему складё мають завислё речовини, нафтопродукти, луги, солё, феноли, цёанёди та ёншё речовини. Тому воду, яку використовують на металургёйних заводах, иотрёбно очи- щати. Найчастёше очищения проводять за допомогою механёчних, хёмёчних, фёзико-хёмёчних ё бёологёчних способёв.
Однак поки що не всё вёдомё способи очищения стёчних вод достатньо ефективнё, тому використовують заходи для використання оборотних систем водозабезпечення. Одночасно розробляють заходи, спрямованё на зменшення витрат води та вдосконалення технологёчних ироцесёв з метою скорочення використання води. Одним ёз таких рёшень е замёна звичайного водяного охолодження на паровипаровувальне. Якщо ви- користовувати не технологёчне, а хёмёчне очищения води, то можна не зважати на випадання осаду (накипу), оскёльки вён не перешкоджае нагрёвати И до 100 °С ё вище. При цьому вёд елемента, що охолоджуеть- ся, вёдводиться не лише теплота, яка витрачаеться на нагрёвання води до кииёння, а й прихована теплота пароутворення, що дае змогу скоро- тити витрати води у десятки разёв.
Для розрахункёв приймають, що 1 кг води за випаровувального охолодження вёдбирае вёд деталё, що охолоджуеться, до 2550 кДж, тодё як за традицёйного водяного охолодження — 40 — 80 кДж. За значно мен- ших витрат води на охолодження завдяки використанню ирихованоТ теплоти пароутворення застосовують хёмёчне очищения води, пёд час кииёння яко'Т на деталях накипу не утворюеться, що сприяе збёльшенню тривалостё Тх експлуатацёТ. Зниженню витрат води сприяе також охолодження гарячо! хёмёчно очищеноТ води («гаряче охолодження»). Суть способу полягае в тому, що для охолодження елементёв печё використовують хёмёчно очищену воду з початковою температурою близько 70 "С, яка пёсля нагрёвання в охолоджувальних елементах становить при- близно 95 °С ё використовуеться для гарячого водозабезпечення (бу- динкёв, Тдалень) та виробничих потреб (пёдёгрёвання конденсату). Для кожного металургёйного процесу характернё своё' особливостё використання й органёзацё! економёТ води. На виробництвё зазвичай використовують три окремё системи водозабезпечення — охолодження кристалёзаторёв, охолодження машин та повторне охолодження. Витрати води скорому ються у разё переходу вёд чисто водяного охолодження заготовок до воднево-повётряного. В системах повётряного охолодження викори стовують сопла спецёальио'Т коиструкцёТ, до якого пёдводиться вода та стисле повётря. Всерединё сопла утворюеться сумёш з повётря та води, внаслщок чого виникае струмшь тонкорозпилено1 води велико1 ши- рини й довжини. Впровадження систем водоповётряного охолодження дае змогу в 1,5 — 2,0 рази скоротити витрати води на повторне охолодження.
Для конвертерного процесу характерне видёлення велико!' юлькостё дуже забруднених газёв з високою температурою, яю забруднюють нав- колишне середовище. Тому ще до викиду в атмосферу !х потрёбно охо- лодити та очистити. В киснево-конвертерних цехах воду витрачають на охолодження фурм, димососёв розсёювання та охолодження газёв. Залежно вёд способу вёдведення й очищения газёв витрати води становлять вёд 5 до 13,5 м3/т виплавлено! стал 1. 1з цхе! юлькостё лише 35 % води не контактуе з продуктом, а лише нагрёваеться, що дае змогу використовувати ёТ повторно. Решта води контактуе з вёдхёдними газами, забруднюеться часточками пилу та потребуе надежного очищения для можливостё II повторного використання або скидання у во- дойми.
Для дугових печей зазвичай використовують системи оборотного водозабезпечення з охолодженням води на градирнях або повётряних охолодниках. Деякё елементи дугових печей оснащеш системами випаро- вувального охолодження або системами охолодження гарячою водою.
Значне зниження витрат води спостерёгаеться у разё переходу вёд мокрого використання газоочищення до сухого. На сучасних металу рпй- них шдприемствах впроваджено комплекс заходёв, яю забезпечують зменшення забору води )3 природних джерел, зокрема збирання 1 використання дощових вод на територп пёдприемства та використання пёсля В1ДПОВ1ДНОГО ОЧИЩеННЯ мёСЬКИХ СТ1ЧНИХ вод.
Скорочення витрат води забезпечуеться розиодёлом потоюв «чисто!» води 1 порёвняно «брудно!», у складё яко! е окалина та мастило. При цьому слёд враховувати, що забруднення на рёзних дёлянках цеху може значно вёдрёзнятися. Тому кожний 13 потоюв води заздалепдь проходить пщготовку. 6 дине рёшення цёеё непросто! проблеми — створення на кожному пёдириемствё безстёчних систем.
7,5.5.
Чорна металурпя 1 проблеми зниження
викщцв «парникових
газ1В»
С о I и а л ы г о - е к о н о м ё ч и и й розвиток суспёльства у XX ст., зорёентований на швидкё темпи економёчного росту, зумовив безпрецедентне забруднення навколишнього середовища. Людство зёштовхнулося з протирёччями мёж зростаючими вимогами свётового суспёльства та неможливёстю бёо- сфери забезпечити щ потреби. Багатство природи, ёё" здатшсть пёдтри- мувати розвиток суспёльства та можливостё до самовёдновлення вияви- лися не безмежними. Потужнёсть економёки, що значно зросла, стала руйнёвною силою для бёосфери й людини. При цьому цивёлёзацёя, вико- ристовуючи велику юльюсть технологий, яю руйнують екосистеми, не запропонувала шчого, що могло б замшити регулювальш мехашзми бюсфери. Створилася реальна загроза життево важливим штересам майбутшх поколшь людства.
Конференщя в Рю-де-Жанейро прийняла рамкову конвенцию ООН про зм1ни кл1мату Шпйес! ЫаПопз Ргашешогк СопуепИоп), основна мета яко'1 домогтися стаб1л1зацп концентрацш «парникових газ1В» в атмосфер! на такому р^вш, який не допускав 6и загрозливого антропогенного впливу на кл1мат планети.
До парникових газ1в належать оксид карбону (IV) С02, метан СН4, оксид штрогену (IV) Ж)2, пдрофторвуглещ (ГФВ), перфторвуглещ (ПФВ), гексафторид сульфуру 5Р6.
Вщповщно до «Юотського протоколу» (Япошя, 1997 р.), антропо- генш викиди парникових газ1в не мають перевищувати р1вень 1990 р. Проти цього заиеречують краши, насамперед шд впливом предетав- ниюв б1знесових К1Л у галуз1 чорно!" металургй та енергетики. Р1зш позицй' висловили, з одного боку, представники США, а з шшого — Китаю та краш, що розвиваються, оек1льки основним (понад 98 %) дже- релом викид1в парникових газ1в е природне паливо. Споживання вуплля, нафти й природного газу в р1зних крашах неоднакове. В 1998 р. споживання палива (у перерахунку на нафту) на душу населения ста- новило, т: у США — 7,1, Кита! — 0,66, 1ндп — 0,26, 1ндонезп — 0,36. Представники деяких краш, що розвиваються, називають ш цифри «вики- дами виживання», а викиди розвинених краш — «викидами розконп». Обмежити кшьюсть викид1в для цих краТн означае обмежити промисло- вий розвиток, тод1 як б1льш1сть 13 них ниш вступило у пер1од 1нтенсив- ного розвитку та зростання промисловост1 й транспорту. Якщо ознайо- митися з даними про населения великих краш св1ту, то стане зрозумР лим, що найближчим часом показники викид1в у крашах, що розвиваються, перевищать показники у розвинених крашах. Слщ зазначити, що в 1992 р. (у р1К прийняття конвенци в Р1о-де-Жанейро) викиди в крашах, що розвиваються, становили 25 %, то ниш вони вже становлять 50 % загальноУ маси викид1в.
Американсью спещалшти в сво'!х заиереченнях наголошують на В1дсутн1сть у наукових колах едино! думки про роль оксиду карбону (IV) С02 та деяких шших газ1в, а також на те, що в чорнш металурп! велика юльюсть С02 утворюеться не внаслщок згоряння палива, а е наслщком реакцш вщновлення зал1за 13 руд
Ме02+С-> Ме + С02.
«Лщерами» за багатьма специф1чними шк1дливими викидами (СО, 502, N0^ ) у чорн1Й металург!! е коксох1М1чне та агломерац1Йне виробництва, однак не слщ забувати 1 про проблеми, що виникають у сталеплавильних цехах. Тому все це обов'язково потр1бно враховувати П1д час розроблення ресурсозбершаючих технолопй та вщповщного об ладнання.
7.6.
ЕК0Л0Г1ЧН1 0С0БЛИВ0СТ1 Ч0РН01 МЕТАЛУРГИ В
УКРА1Н1
7,6.1
Вплив металургй на розвиток та економ1чний
стан Украши
У 1992 р. на сотовому самётё в Рю-де-Жанейро була прийнята «Дек- ларацёя про стёйкий розвиток», згёдно з якою краши, що п подписали, зокрема УкраГна, взяли на себе зобов'язання розвивати нацюпальну економёку в гармош'1 з навколишнём середовищем.
Мёжнароднё домовленостё, прийнятё в рамках Декларацп, запропону- вали оцёнювати ступшь стёйкого розвитку краши за величиною показ- никёв та ёндикаторёв, що вёдображують як розвиток економёки загалом, так 1 навантаження на навколишне середовище. Порёвняльнё показники та шдикатори для Украши 1 Шмеччини за 2001 р. наведено в табл. 7.2.
Аналёз цих даних доводить, що незважаючи на те, що ступшь зайня- тостё в Украё'нё вищий, нёж в однёй хз найрозвиненёших краш Европи — Нёмеччинё, валовий внутрёшнёй продукт на душу населения (ВВП) у нас нижний у 40 разёв. Порёвшоючи кёлькёсть викидёв парникових газёв,
Таблица 7.2. Показники стшкого розвитку Украши та Нёмеччини
Параметр |
1ндикатор |
Шмеччина |
Украша |
Економёчний |
Валовий внутрёшнёй подукт на душу |
29 542 |
791 |
розвиток |
населения, дол. США |
|
|
Зайнятёсть |
Працездатне населения, тис. чол. |
39 646 |
27 391 |
|
Зайнятёсть, тис. чол. |
35 694 |
26 214 |
|
Рёвень непрацюючих, % |
8,4 |
3,7 |
Соцёальнё |
Ф шансу вання суспёлышх потреб |
|
|
швестищУ |
(громадський транспорт, лёкарнё тощо) |
|
|
|
на душу населения, дол. США |
5908 |
97 |
|
Тривалёсть життя, рокёв |
76,5 |
67,2 |
Змёна клёмату |
Емёсёя газёв, що створюе парниковий ефект, всього, млрд м3/рёк на душу |
|
|
|
населения, м3/рёк |
442 |
257 |
Забруднення |
Емёсёя в атмосферу, кг на душу |
|
|
повётря |
населения'. |
5600 |
5050 |
|
Пилу |
нд |
13,5 |
|
СО |
11 |
30 |
|
№)х |
27 |
10 |
|
§02 |
37 |
30 |
Якёсть води |
Стоки води у ставки: |
|
|
|
всього, млрд м3/рш на душу населения, м' /рёк |
нд |
4109 |
|
НД |
81,3 |
|
Вёдходи |
Утворення вёдходёв: |
|
|
|
усього, млрд т/рёк |
141 |
129 |
|
на душу населения, т/рш |
1,8 |
2,58 |
бёлыну частину яких становить С02 — продукт згоряння иалива, пи- томё витрати енергй на душу населения в Украшё майже тага самё, як 1 в Нёмеччинё. Це свёдчить про те, що енергоемнёсть одного долара ВВП у нашёй кра'ёнё в 40 разёв бёльша, нёж у Нёмеччинё. Крём того, на один долар виробленого ВВП в Украё'нё у навколишне середовище вики- даеться в 36 разёв бёльше шкёдливих газёв та утворюеться у 40 разёв бёльше вёдходёв.
Захёднё спецёалёсти, дослёджуючи вплив металургёйноё' галузё на ВВП рёзних краё'н, дёйшли висновку, що у мёру розвитку економёки захёдних краё'н металоемнёсть ВВП знижувалася, а частка в ньому наукоемноТ продукцёё' збёльшувалася. Нинё металоемнёсть ВВП Украши становить 0,726 кг на один долар, що за порёвняльного питомого виробництва сталё (в Украшё — 0,692 т/рёк, в Нёмеччинё — 0,56 т/рёк на душу населения) майже у 55 разёв вище, нёж у Нёмеччинё. Отже, значне шдвищення ВВП в Украшё можна досягти не завдяки збёльшенню виплавки сталё (що неможливо в сучасних умовах и свётового перевиробництва), а в розширеннё частки дорого! наукоемно! украшсько! продукцё!. Си- туацёя, що склалася в металургёйнёй иромисловостё, свёдчить про проти- лежний процес — орёентацёю на вииуск експортних напёвиродуктёв — чушкового чавуну та сталево! заготовки.
Оцёнити вплив металургёйного виробництва на екологёчнё показники стёйкого розвитку Украши можна за допомогою екоиомёчних та еко- логёчних показникёв виробництва сталё, якё враховують усё етапи мета- лургёйно! переробки. Цё показники (щодо 1 т виготовлено! продукт!) рекомендованё системою ириродоохоронно! сертифёкацё! 1СО 14 000 для оцёнки стёйкого розвитку виробництва. Для иорёвняння в табл. 7.3. наведено показники виробництва рёдко! сталё в Украшё та Нёмеччинё.
Порёвняння цих даних свёдчить про те, що показники виробництва сталё в Украшё гёршё, нёж у Нёмеччинё: за енергоемнёстю — в 1,2 — 1,3 раза, затратах працё — у 1,58, викидами в навколишне середовище в
Таблиця 7.3■ Питомё показники виробництва рёдко! сталё
Показник |
Нлмеччина |
УкраТна |
Витрати ресурсёв: |
|
|
металолому, т/т |
170-255 |
196-216 |
рщкого чавуну, т/т |
820 |
820-931 |
енергп, ГДж/т |
19,5 |
23,73 |
Свёжо! води, м3/т |
2,6 |
38,7 |
Трудових ресурсёв, т/чол. |
262 |
166,0 |
Вихщ в1дход1в, кг/т: |
|
|
пилу |
0,4 |
4,34 |
СО |
2,09 |
45,0 |
Ж)2 |
1,5 |
2,59 |
502 |
1,9 |
2,6 |
Неутшизоваш вёдходи |
9,0 |
408 |
Стоки, м3/т |
0,24 |
9,73 |
2 — 25, вщходами — приблизно у 50 раз1в. За високо! металоемност1 ВВП Украши таю низью показники виробництва стал1 впливають на показники стшкого розвитку краши. Пщвшцена енергоемшсть стал 1 переважно пояснюеться використанням значно бщшших на вм1ст залР за руд та спалюванням на св1чках частини доменного та майже всього конвертерного газу. Однак доведения енергоемност1 стал1 до св1тових стандарт1в не може значно змшити енергоемшсть економжи краши, що пояснюеться насамперед малою часткою наукоемно! продукцп.
Анал!з даних, наведених у табл. 7.2 та 7.3, доводить, що на частку металургшних комбшат1в припадае 23 % викидёв пилу. Якщо врахува- ти викиди пилу пщ час добування та збагачення металургшно! шихти, то частка металурпйно! промисловост! у загальному об'ем1 викщцв пилу пщвищиться майже до 70 %.
Унаслщок скорочення викщцв пилу на вах етапах металурпйного виробництва вщ добування сировини до останньо! стадп виплавляння стал! можна 1стотно полшшити еколопчш показники Украши за викидами пилу. Нин! в Украпй використовують застарш! технолог!! видо- бутку й П1Дготовки металург1Йно! шихти до доменно! плавки, причому лише половина !хшх джерел викид1в оснащена газоочисним обладнан- ням, а на оргашзованих викидах здеб1льшого використовують низько- ефективн1 1нерц!йн! та мокр1 газоочисш апарати.
У металург!йн!й промисловост! спалюють третину видобутого в Укра'!ш вуплля, внаслщок чого в атмосферу викидаеться близько 30 % загально! юлькоеп об'ему парникових газ1в. Слщ зазначити, що еаме завдяки металургшнш промисловост! викиди СО в Украип втрое винц, Н1Ж у Н!меччин1. Питом1 викиди цього газу на металургшних пщприем- ствах Укра!ни вищ1 за СВ1ТОВ1 стандарта у 10 — 25 раз1в. Основн1 причини цього криються у використанш недосконалих технолог1й агломе- рац1Йного виробництва та обладнання для спалювання палива в по- в!тронагр1вниках, а також спалювання значно! частини технолопчних газ1в на св1чках. Лжвщащею цих причин можна не лише знизити викиди СО, а й знизити питом! витрати енерги для виробництва металурпйно! продукцп.
Шдвшцений викид оксид1в н1трогену та сульфуру в металургшному виробництв1 Украши пояснюеться 1снуванням мартен1вського виробництва стал!, де спалюють велик! об'еми мазуту. За наявного обсягу виробництва стал! в Украпн та питомих викид1в цих газ1в, на частку металургшних пщприемств припадають лише 15 % сумарних викид1в оксиду н1трогену (N0^.) та 13 % викид1в оксиду сульфуру (IV). Розрахунки доводять, що питома маса на душу населения ЙОх 1 302 в металург!йн!й промисловост! аналопчна питомим викидам цих газ1в у тепломережах краши. У раз! закриття мартен1вських цеххв можна було б удв1Ч1 скоротити викиди оксид1в н1трогену та сульфуру в МеталурГ1Й- ному виробництв1. Нин1 за питомими викидами оксид1в сульфуру на душу населения Украша иеребувае на р1вш св!тових стандарт1В. Згщно з програмою «Вуплля Украё'ни», частка використання газового палива буде зменшуватися завдяки замёнё його на вётчизняне вуплля. Врахо- вуючи високу ЗОЛЬШСТЬ такого вуплля, ПИТОМ1 ВИКИДИ ОКСИД1В сульфу- ру як в металурпйнёй, так 1 в енергетичнёй промисловосп, значно збёлынаться, що зумовить зростання ПИТОМИХ ВИКИД1В СёрКИ.
Частина перероблюваного брухту в сталеплавилышх агрегатах дещо нижча, шж у Нёмеччиш, де основну частину брухту переплавляють в електропечах. Цей фактор попршуе всё екологёчнё показники виробництва, оскёльки збёльшуеться частка високоенергоемного та вёдхёдного аглодо- менного виробництва. Подальше скорочення частки перероблюваного брухту надалё погёршить уел показники металургшного виробництва.
Розрахунки доводять, що за мал01 частки замкнених циклёв водопо- стачання на металурпйних комбинатах краёни на частку металургшного виробництва припадае половина всёх стокёв у водойми, тодё як питом! обсяги металурпйних стокёв у Нёмеччинё в 40 разёв нижчё.
Зпдно з даними табл. 7.2, питоме утворення неутилёзованих вёдходёв у металурпйному виробництвё в середньому становить 0,5 т на 1 т сталё. Якщо додати до цих вёдходёв величину вёдправлених у вёдвал вёдходёв у процесё вид обутку й збагачення руди 1 вуплля, то питомий обсяг вёдходёв у металурпйному виробництвё становитиме 2 т на 1 т сталё, а сумарний обсяг Тх накопичень за рёк становитиме 63,6 млн т, що створюе 51 % усёх накопичених у краё'нё вёдходёв. Розрахунки доводять, що пёдвшцене накопичення вёдходёв повшетю пояснюеться низь- ким вёдсотком IX утилёзацёё' в металурпйному виробництвё. Так, у Нёмеччинё частка вёдправлених у вщвал и металурпйних вёдходёв з кожним роком зменшуеться 1 нинё не перевищуе 9 кг на 1 т сталь
Продуктившсть працё в металурпйнёй галузё Украши в 1,6 раза нижча, шж у Нёмеччинё. Причиною цього е ёстотне зниження виплавки сталё за збереження штату в металурпйному виробництвё на тому самому рёвнё. Тому продуктившеть пращ на металурпйних пёдприемствах УкраТни з 270 т сталё на рёк на одного пращвника в 1990 р. (що повнёстю вёдповЬ дало середньоевропейським нормам для металурпйних шдприемств з повним металургёйним циклом) зменшилася в 2001 р. до 137 — 166 т.
Отже, аналёз показникёв стёйкого розвитку свёдчить про негативний вплив металургёйноё галузё на вел економёчнё показники в У краё'нё, що доводить потребу проведения корённо'ё реконструкцёё у цёй галузё з метою пёдвшцення 11 економёчних та екологёчиих показникёв.
7.6.2.
Зменшення енергоемноеп
як
основний спослб досягнення еколопчно!
р1вноваги
чорно!
металургй в УкраМ
Енергоемнёсть виробництва сталё та питомё викиди в навколишне середовище належать до найважливёших показникёв урёвноваженого розвитку металургёйноё' галузё. Впродовж останнёх рокёв усё передош сталеливарнё фёрми свёту проводили активиу реконструкцёю основних виробничих фондёв з метою полшшення цих показникёв. На металурпй- иих пёдприемствах Украши така широкомасштабна реконструкция ще не проводилася. Внаслщок дефщиту фёнансёв реалёзацёя еколопчних програм вщбуваеться иовёльно, тодё як в умовах жорсткоТ конкуренцёё на световому ринку металу екологхчно недосконалий спосёб його виробництва може стати головним фактором для антидемпшгових процес! в.
Вирёшувати еколопчнё проблеми металурпйних пёдприемств можна лише пёсля прийняття програм енерго- та ресурсозбереження.
Даш про питомё витрати енергоносёёв в агломерацёйному, доменному 1 сталеплавильному виробництвах для металургшних пёдприемств Укра'Гни 1 сталеливарних фёрм краён 6С наведено в табл.7.4. Вёдповёд- но енергомёсткёсть рёдкоё сталё, отримаиоТ за повного металургшного циклу, переважно залежить вщ енергомёсткостё доменного та агломерат'й- ного виробництв. Енерговитрати для отримання агломерату та чавуну на вётчизняних металурпйних пщприемствах на 15 — 20 % вищё, нёж на захёдноевропейських.
В Укра'ёнё вёд свётових показникёв значно вёдрёзняеться лише енер- гомёсткёсть сталеплавильного процесу, хоча його внесок у загальну енер- гомёсткёсть не перевищуе 3 %. Однак викиди шкёдливих речовин на вётчизняних металурпйних пёдприемствах у кёлька разёв вищё, нёж на подёбних захёдноевропейських виробництвах. Для з'ясування причин такоё невёдповёдиостё проаиалёзуемо енергоспоживання на певних ета- пах металургёйного виробництва.
Агломерацшне виробництво. Енергомёсткёсть агломерату, виготовле- ного в Украё'нё, вёдрёзняеться вёд захёдноевропейського на 0,605 ГДж/т.
Таблиця 7.4. Питомё витрати енергоносив в основному металургшному виробництвё, ГДж/т продукцё'ё
Виробництво |
Електро- енерпя |
Природний газ |
Вуплля та кокс |
Доменний газ |
Мазут |
Усього |
Агломерацшне Доменне Марте- нёвське Конвер- терне Агломерацшне Доменне Конвер- терне |
> 0,275-0,374 0,074-0,088 0,24-0,36 0,405-0,435 0,096-0,114 0,27-0,37 0,038-0,12 |
'крашськё мс 0,19-0,2 8 3,0-5,8 2,7-3 0,2-0,237 Металурпй 0,05-0,23 0,02-0,055 |
талургшш шд 1,52-1,67 16,63-17,46 0,018-0,059 ш пщприемстЕ 1,26-1,38 17-17,5 0,0005-0,013 |
приемства 2,06-2,23 а крат 6 С 0,057-0,2 1,05-2,7 |
0,39-0,79 2-2,4 |
1,98-2,32 21,7-25,5 3,33-4,15 0,311-0,73 1,4-1,69 20-21 0,058-0,188 |
Перевитрати еиергп спостерёгаються за всёма видами енергоносёё'в, особливо за електроенергёею. Основна причина — велике пёдсмоктування повётря в агломашинах, унаслёдок чого об'ем вёдхёдних газёв на вётчиз- няних аглофабриках втричё вищий, нёж на захёдних.
Герметизацёя агломашин сприятиме скороченню об'емёв вёдхёдних газёв у галька разёв, що, в свою чергу, дасть змогу використовувати один газовий тракт, а не створювати двё системи газоочищення у зонах охолодження й спёкання. У разё скорочення затрат енергёУ на транспортуван- ня та очищения газёв з'явиться можливёсть вёдмовитися вёд ёнерцёйних та мокрих газоочисних аиаратёв, замёнити Ух дорожчими, але високоякёс- ними електрофёльтрами. Загалом це дасть змогу знизити викиди пилу вёд аглофабрик бёльше нёж у 5 разёв.
Газове паливо в агловиробництвё використовують для розпалюван- ня аглошихти. Однак на аглофабриках С С для цього використовують вториннё енергоресурси — доменний газ або коксодоменну сумёш, тодё як в Украшё — дорогий ё дефёцитний природний газ.
Доменне виробництво. Перевитрати технологёчного иалива у домен - нёй печё (природний газ ё кокс) становлять 2,56 ГДж. Металургёйнё пёднриемства УкраУни працюють переважно на агломератё, виготовленому ёз бёдних криворёзьких руд, умёст залёза в яких не перевищуе 53 %. Бёльшёсть захёдноевропейських пёдприемств використовують багату на залёзо руду. Крём того, у доменних печах в Украшё використовують вапняк, тодё як у доменних печах на заходё — готове вапно. Якщо питомё витрати вапняного флюсу (в вапняковому еквёвалентё) на вётчиз- няних пёдприемствах становлять 15 — 21 кг/т, то питомё витрати вапна на захёдних пёдприемствах — лише 0—10 кг/т чавуну. Тому низька якёсть металургёйноУ сировини (збёльшеня вмёсту силёцёю в металошихт: та сёрки в коксё), а також незадовёльна иёдготовка флюсёв до плавки збёлылують вихёд доменного шлаку. На вётчизняних пёдприемствах вён становить 330 — 600 кг/т чавуну, тодё як у краё'нах СС — 200 — 280 кг/т, що значно скорочуе втрати теплоти в доменному процесё.
Висока основшсть доменного шлаку погёршуе його рёдкотекучёсть, що змушуе доменщикёв иерегрёвати чавун для забезпечення нормального ходу печё. Перегрёвання потрёбне також для компенсацёё' витрат теплоти пёд час транспортування рёдкого чавуну в сталеплавильнё цехи. На вётчизняних пёдприемствах це вёдбуваеться так: чавун зливають по вёдкритому жолобу у вёдкритий кёвш, транспортування ковша з вёдкри- тим дзеркалом металу до сталеплавильного цеху, виливання чавуну в мёксер, а з мёксера в кёвш, потём ёз ковша у сталеплавильний агрегат. На пёдприемствах 6С чавун ёз печё зливають по закритих жолобах у закритий пересувний мёксер, що скорочуе тепловитрати в навколишне середовище на 0,1 ГДж /т чавуну. Перегрёвання чавуну в дометни печё призводить до шдвищення розчинностё в ньому силёцёю, вмёст якого в чавунё вётчизняного виробництва досягае до 1,4 %, а за кордоном не перевищуе 0,4 %. Якщо врахувати, що на кожну 0,1 % розчиненого силщш витрачаеться 0,022 ГДж теплоти, то р1зниця в 1 % розчиненого силщш обходиться В1ТЧИЗНЯНИМ пщприемствам у 0,22 ГДж додатко- »их витрат.
1ншим недолжом зливання чавуну по вщкритих жолобах у вщкрит! ковш1 е випаровування. Це е не лише причиною значних пилових ви- киД1В, а й скорочуе вихщ придатного металу на 0,08 %. Як засвщчуе закордонний досвщ, зливання чавуну по закритому жолобу в закритий пересувний мжеер за оснащения закритою асшрацшною системою очищения газ'и) у високоефективних тканинних фильтрах дае змогу л панду- вати основш фактори забруднення атмосфери. Кр1м того, внаслщок незадов1льно'1 оргашзацп процесу горшня палива в пов1тронагр1вни- ках викиди СО 13 них в Укра!ш становлять 2,6—12 кг/т чавуну, а за кордоном — 0,7 —1,7 кг/т, що дае змогу економити 0,019 —0,105 ГДж на кожнш тонш чавуну та скорочуе питом! викиди СО в основному виробництв1 на 12 %. На свгчках згоряе не менше шж 3 % доменного газу, тобто близько 75 м3 газу на 1 т чавуну, що в тепловому екв1валент1 становить 0,345 ГДж теплоти. При цьому в навколишне середовище викиди СО становлять 0,94 кг/т чавуну.
Сталеплавильне виробництво. Перевитрата енерги, особливо елек- трично!, в сталеплавильному виробництв1 дуже велика. За розрахунка- ми 75 % енерги в конвертерному виробництв1 Украши витрачаеться на роботу димососхв, при цьому величина цих затрат у 3 — 5 разш вища потр1бно"1. Насамперед це безперервна робота ексгаустер1в, установле- них на головному газоход! конвертерних газ1в та на газоход1 вщ установок позашчного оброблення стал1. В сучасних цехах ексгаустери працю- ють лише у перюд продувки конвертера або ковша. Кр1м того, основна частина конвертеров працюе з системою допалення вих щ них газ^в, що втрич1 зб1льшуе 1хнш об'ем.
Затрати природного газу у в1тчизняних конвертерних цехах у 6 раз1в нищ1, Н1Ж за кордоном. Половину цього газу використовують для опадения стацюнарних м1ксер1в, шшу чаетину — на суш1ння футерёвки ковш1в та на вогневе оброблення сляб1в. Процеси суш1ння 1 роз1гр1ван- ня футер1вки ковш1в зд1Йснюють без достатньо! тепло13олящ! стенд1в та регенеращ! теплоти вщх1дних газ1в, що зумовлюе велик! тепловтра- ти, внасл1док чого коефвдент використання газу в цьому процес! становить 10-20 %.
Чавун, що надшшов 13 доменного цеху, також е причиною значних енергетичних 1 матер1альних утрат у сталеплавильному виробництв1. На «передув» та окиснення надлишкового вм1сту сил]Ц1Ю витрачаеться додаткова к!льк1сть енергоемного кисню, а питом1 витрати вапна в конвертерному виробництв! Украши на 61 кг винц за захщноевроиейськ! норми. Оксид СИЛЩ1Ю (IV) та надм1рне вапно пщвищують об'ем сталеплавильного шлаку, що призводить до зростання частки зал!.за, яке втра- чаеться у вигляд1 корольк1в разом з\ шлаком. На окиснення цього за- упза також потр^бний кисень. 3 урахуванням витрат на передув плавки та на окнснення силёцёю й залёза фактичиё неревитратн кисню в конвертерному виробництвё Украши становлять 10—15 м3.
Розрахунки доводять, що сумарш економёчнё втрати вёд переохоло- дження чавуну становлять приблизно 2 долари США на 1 т сталь Лёквёдацёя цих утрат дасть змогу знизити на чверть сумарш питом1 викиди пилу 13 розрахунку на виробництво 1 т сталё та скоротити вдвёчё вихёд сталеплавильного шлаку. За оцёнками спецёалёстёв, розливання у закритё жолоби та перехёд на пересувнё мёксери коштуватиме пёдприем- ству 4 долари на 1 т чавуну. Вёдповёдно реконструкцёя може полёп- шити економёчнё й екологёчнё показники виробництва сталё та окупити- ся через 2 роки.
У захёдноевропейських сталеливарних компашях широко використовують систему збирання конвертерного газу в газгольдер (у разё роботи конвертерёв без допалювання СО в газоходё) 1 подальше його використання для енергетичних потреб, що дае змогу на кожнёй тоннё сталё економити 0,72 ГДж теплоти. Якщо перерахувати це на природний газ, яким доводиться замшювати нестачу газового палива в металурпйному виробництвё, економёчний ефект вёд утилёзацёё' газу може становити 1,6 доларёв на кожнёй тонш рёдко! конвертерно! сталё. При цьому вчетверо зменшуються викиди СО у навколишне середовище.
На енергомёсткёсть сталё значно вплнвае спосёб и виробництва та к1льк1сть металолому, що переплавляеться. Загалом енергомёсткёсть мар- тешвсько1 плавки вища, нёж конвертерно'ь Хоча у разё ищвищення частки металолому в мартешвськш плавц1 понад 28 % сумарна величина енерго- витрат за металургшного циклу доменна шч — мартен стае меншою сумарних енерговитрат иорёвняно з переробкою рщкого чавуну в конвер- тернёй ванш завдяки \'х скороченню на виробництво чавуну. Розрахунки доводять, що в Укра'Гш шд час виилавки мартешвсько'1 сталё знизити и енергоемнёсть до 20 ГДж/'т можна лише у разё збёльшення частки ме- талобрухту до 50 %, що в умовах його дефщиту майже неможливо. Крём того, вёдсутнёсть МНЛЗ у мартенёвських цехах нёдвищуе енергомёсткёсть прокату сталё. Не слёд також забувати, що на частку мартенёв- ських цехёв припадае 70 % викидёв оксиду нётрогену (МОх), ё нав1ть за наявностё невеликого мартенёвського виробництва, досягти санётар- них норм на вмёст МОх в атмосферё майже неможливо.
Сумариий економёчний ефект вёд упровадження цих заходёв з переходом на якёсну сировину становитиме 10 дол./т рёдкоё сталё, без переходу — 5 дол./т, що, за оцёнками спецёалёстёв, вёдповёдае затратам па повномасштабну реконструкцёю основного виробництва. Вёдповёдно впровадження програм ресурсозбереження дасть змогу не лише пра цювати металургёйному виробництву зпдно з дёючими в бвропё еколо гёчними нормами, а й значно полёпшпти його економёчнё показники. Щ висновки можна застосувати для всёх ранёше збудованих металургШ них пёдприемств.
7.7.
ЕК0Л0Г1Я I ТЕХН1ЧНИЙ ПРОГРЕС У ЧОРН1Й
МЕТАЛУРГН
У свётё ниш близько 500 млн т чавуну щороку виилавляеться в 550 великих (понад 1000 м3) доменних печах лише на коксё, осюльки до- менна плавка на вугёллё неможлива незалежно вёд розмёрёв печё. Бага- то краё'н свёту з розвиненою металурпйною промисловёстю (ПАР, Фран- цёя, Японёя та ён.) не мають власного коксёвного вугёлля й змушенё купувати його (або кокс) на мёжнародному ринку за високою цёною. 3 урахуванням перевезення на велик! вёдстанё це значно иёдвшцуе собёвартёсть чавуну. Доменна плавка потребуе також огрудкування пилува- то! залёзноё руди та концентратёв на агломерацёйних фабриках, що зу- мовлюе у майбутньому поступове витёснення доменного виробництва (яке зберёгало монополёю на виплавляння чавуну вже майже 700 рокёв) ёишим, бёлын технологёчним та невибагливим до якостё сировини.
У ПАР (Преторёя) вже кёлька рокёв працюе установка Согех, яка щодоби дае змогу виплавити 1000—1100 т чавуну на мёсцевому некоксёв- ному вуг1лл1. В 1998 р. така установка (1500 т/добу) була введена в експлуатацио у Швденнш КореУ (Поханг). Кёлька установок такого типу будують ниш у ПАР, на Тайваш, у Кита!. Питомё витрати кам'яного вугёлля у них становлять 1000— 1100 кг/т чавуну, але вони потребують частини огрудкованоё' залёзорудноё" шихти, осюльки шахти цих печей можуть нормально працювати лише на кусковёй рудё, агломератё та окат- ках. Як показала експлуатащя, виплавка чавуну без використання коксу в установках Согех дае змогу знизити собёвартёсть чавуну на 30 %.
У 1979 р. у колишньому СРСР було сконструйовано пёч рёдкофазно- го вёдновлення залёза РОМЕЛТ, яку збудували на Новолипецькому металургёйному комбёнатё (НЛМК) ё в 1985 р. вона дала перший чавун. В експериментальнёй печё мёсткёстю 140 м3виплавлено близько 60 000 т переробного чавуну з використанням некоксёвного кам'яного вугёлля, иилуватоё' залёзноТ руди, шламёв та пилу без використання агломерату, окаткёв, коксу ё природного газу. Питомё витрати некоксёвного вугёлля у цёй печё становлять 800— 1000 кг/т чавуну ё в майбутньому можуть бути зниженё до 500 — 600 кг/т чавуну. Використання таких печей дасть змогу знизити собёвартёсть чавуну на 10—15 %, а питомё капётальнё витрати — на 40 —50 % (порёвняно з доменним виробництвом). Будёв- ництво промислових печей РОМЕЛТ плануеться в найближчому майбутньому в Росёё", Японёё', США та 1ндёё". Дослёди на великих експе- риментально-промислових установках рёдкофазного вёдновлення залёза в 1996—1998 рр. було проведено в Австралё! (з питомими витратами некоксёвного вугёлля 650 кг/т чавуну) та в Японё1, продуктившсть яких 500 т/добу (питомё витрати вугёлля 800 — 900 кг/т чавуну). Незалежно вёд того, який з напрямёв рёдкофазноё' плавки чавуну мае переваги, всё вони грунтуються на промисловёй безкоксёвнёй технологёУ виплавки чавуну. Зазначимо, що зупинка фабрик для огрудкування залёзорудноё" сировини дасть змогу ршко знизити ршень ШК1ДЛИВИХ викид1в на мета лурпйних заводах.
У доменних цехах ниш спостершаеться стшка тенденщя до шдвищення використання юлькоси пилуватого вуплля, яке подають кр1зь фурми печей. У багатьох крашах, особливо в КНДР, у фурми вдувають до 150 — 200 кг вуплля на 1 т чавуну. Тому все часпше постае питания про перспективи розвитку коксох1М1чного виробництва.
Чи загрожуе коксох1м1чним заводам 1 цехам зупинка деяких доменних печей у раз! замши домен поТ плавки альтернативними способами виплавляння чавуну? На це питания у будь-якому випадку, можна дати лише негативну вщповщь. Скорочення юлькост1 доменних печей сприятиме зниженню потреб чорноУ металурп'У в кокс], однак потреби промисловост! та сшьського господарства у х1М1чних засобах, як1 отримують на коксох1М1Чних шдприемствах (КХП), з роками лише зростатиме.
За даними X. Бертл1нга, шеля 2000 р. СЛ1Д очшувати дефщит по- тужностей з виробництва коксу, тому потребно буде будувати кокеов1 батаре!, устатковаш ефективними пристроями для захисту навколишньо- го середовища. Щ прогнози знаходяться у протир!чч1 з категоричними вимогами негайно зупинити виробництва, шкщлив! для навколишиього середовища. Однак цивШзащя грунтуеться на виробництв1, яке забезпечуе належний р1вень життя нишшнього 1 майбутнього поколшь. Ви- магаючи закриття завод1в, електростанцш, людство продовжуе за звич- кою, купувати в магазинах необхщш товари, користуватися багатьма послугами, !здити на автомоб1лях, не замислюючись над тим, звщки бе- руться вс1 щ блага в сучасному сустльствР Найповн1ше задоволення матер1альних потреб людства нин! е одшею з найважлив1ших проблем розвитку сусшльства, 1 зупинка завод1В була б великою помилкою.
Розвиток виробництва, однак, не може плануватися без урахування еколопчних наслщюв. Незважаючи на те що обсяги контрольованих викид1в (пилу, оксиду карбону, оксиду сульфуру (IV), оксиду штроге- ну (II) та шших речовин) на основних металургшних переробках вщнос- но невелик!, високий стушнь концентрацц шдприемств чорно! металурга зумовлюе в окремих репонах пщвищення питомого навантаження на одиницю територп у вигляд! викид!в в атмосферу (табл. 7.5).
Таблиця 7.5. Ощнка контрольованих викид1в иеталург1Йного виробництва у деяких крашах в 1998 р.
Регюн |
Територ1я, млн км2 |
Населения, млн чол. |
Викиди металурги, млн т за р1К |
Викиди, т/км2 за рп< |
РОС1Я |
17,1 |
147 |
2,34 |
0,137 |
США |
9,36 |
274 |
3,91 |
0,418 |
1нд1я |
3,29 |
980 |
1,31 |
0,400 |
КНДР |
9,56 |
1255 |
6,29 |
0,658 |
ЯПОН1Я |
0,37 |
126 |
3,74 |
10,108 |
Найкращим способом е подальший розвиток найсучаснёших гехно- логёй та виробництв за одночасиого скорочення шкёдливих викидёв ё питомих витрат ресурсёв ё енергё'1 на одиницю продукцёё'. Питания рационального використання ресурсёв та охорона навколишнього середови- ща мае стати частиною процесу планування розвитку виробництва та прийняття вёдповёдних рёшень.
Використання новётнёх технологёчних розробок у чорнёй металурш в XXI ст. дасть змогу забезпечити стёйкий екологёчно безпечний розвиток промислово розвинених краш.
Контрольна запитання ё завдання
Наведёть основнё види небажаного впливу людини на навколишне середовище.
У чому суть основно! тенденцёё' розвитку свётовоё' чорноё' металургёё'?
Чому виникла нагальна потреба розроблення Всесвётньоё' програми з охорони навколишнього середовигца?
Визначте практичну цённёсть та значения Мёжнародних договорёв з природо- охоронноё' полётики.
Як вирёшують проблеми зииження споживания матерёальних ресурсёв?
Назвёть основнё критерёё' екологёчно'ё безпеки промислового розвитку держави.
Дайте характеристику екологёчно чистого виробництва.
Сформулюйте основнё еколопчнё вимоги до конструкцёйних матерёалёв.
За якими ознаками характеризуют рециркуляцёю матерёалёв?
Що таке вёдходи промислового виробництва та чим вони вёдрёзняюгься?
У чому полягае суть проблеми технологёчних вёдходёв?
Охарактеризуйте викиди шкёдливих речовин в основному металургёйному виробництвё.
Якё металургёйнё виробництва зумовлюють найбёльше забруднення повётряно- го середовища?
Наведёть способи вилучення шкёдливих газових викидёв у металургёйному виробництвё.
Який з ёснуючих переилавних процесёв спецёалыюё' металургёё е найшкёдливё- шим за кёлькёстю видёлень та впливом на навколишне середовище? Вёдиовёдь обгрунтуйте.
Розкрийте проблему вёдповёдностё чи невёдновёдностё зростаючих потреб люд- ства з можливёстю ё'х задоволення ресурсами планети.
Викладёть основнё види небажаного впливу людини на навколишне середовище.
Охарактеризуйте претензё'ё людства щодо ресурсозбереження та екологёё' до металургёё'.
У чому полягають особливостё структури металургёйного виробництва в Ук- раё'нё?
Визначте основнё втрати сгалё пёд час и виробництва.
Якё переваги та недолёки рёзних технологёй виробництва сталё?
Дайте загальну характеристику енергоресурсёв металургшних пёдприемств.
Наведёть приклади використання вторинних енергетичних ресурсёв.
Розкажёть про особливостё захисту повётряного басейну в сталеплавильних цехах.
У чому полягае суть охорони водного басейну на металургшних пёдприемствах?
Як потрёбно розумёти такё процеси як нормування водовикористання ё водо- вёдведення?
Охарактеризуйте вёдомё нетрадицёйнё джерела водозабезпечення металургёй- них пёдприемств.
У чому полягае суть паровипаровувального охолодження?
Визначте особливост1 системи оборотного водозабезиечення металурпйних аг- регат1в.
Розкрийте загальну суть проблеми «парникових газ1в».
Яким чином загальне шдвищення штенсивного розвитку та росту промисло- вост! й транспорту пов'язане з антропогенним впливом на климат?
Наведать та охарактеризуйте джерела шкщливих викид]в (СО, 302, N0^ ) у чорнш металургп?
Як можна оцшити вплив металурпйного виробництва на еколопчш показники розвитку Украши?
Охарактеризуйте загальну металоемшсть валового внутршшього продукту в УкраТш.
Чим можна пояснити пщвшцену енергоемшсть стал1, яку виплавляють в У Герат! ?
Як металургшна галузь впливае на сумарш показники розвитку Украши, 1 що потр1бно зробити для шдвшцення економ1чних га еколопчних показииюв?
Зютавте й проанал1зуйте питом] витрати енергоноаУв на металурпйних шдприем- ствах Украши 31 сталеливарними фирмами кра'Гн 6С.
Наведать способи зниження енергоемност1 стал1 та охарактеризуйте можлив1 результата Тх запроваджепня.
Як подальший розвиток сучасних технологш у металургп впливае на к1льк1сть шкщливих викид1в та питомих витрат ресурсов 1 енергп на одииицю продукцИ?
Визначте способи еколопчно безпечного розвитку металургп в Укра'Гш у XXI ст.
список
рекомендовано!
л1тератури
Богушевський В. С., Чернега Д. Ф., Грабовський Г. Г. Автоматичш системи керування процесами спещальноТ електрометалургп. — К.: Техника, 2002. — 211 с.
Бойченко Б. М., Охотський В. Б., Харлашин П. С. Конвертерне виробництво сталь - Д.: РВА «Дншро-ВАЛ», 2004. - 453 с.
Бондаренко Б. И., Шаповалов В. А., Гармаш Н. И. Теория и технология безкоксовой металлургии. — К.: Наук, думка, 2003. — 535 с.
Вареников А. Н., Костиков В. И. Химическая экология и инженерная безопасность металлургических производств. — М.: СП «Интермет Инжиниринг», 2000. - 382 с.
Воскобойников В. Г., Кудрин В. А., Якушев А. М. Общая металлургия. — 5-е изд., иерераб. и доп. — М.: Металлургия, 2002. — 768 с.
Гасик М. И., Лакишев Н. П. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. — М.: СИ «Интермет Инжиринг», 1999. — 764 с.
Гасик М. И., Емлин Б. И. Электрометаллургия феросплавов. Теория и технология получения ферросплавов. — Киев; Донецк: Вища шк., 1983. — 376 с.
Гладких В. А., Гасик М. И., Овчарук А. Н., Пройдак Ю. С. Проектирование и оборудование электросталеплавильных и ферросплавных цехов. — Днепропетровск: «Системные технологии», 2004. — 734 с.
Готвянський Ю. Я. Ф1зико-х1М1чш та металурпйш основи виробництва ме- тал1в. - К.: УЗМН, 1996. - 392 с.
Ефименко Г. Г., Гиммельфарб А. А., Левченко В. Е. Металлургия чугуна. — К.: Вища шк., 1988. - 350 с.
1ващенко В. П., Величко О. Г., Терещенко В. С., Чеченев В. А. Безкоксова металурпя зал1за. — Д.: РВА «Дшпро-ВАЛ», 2003. — 336 с.
Калугин А. С., Калугина К. В. Эффективность рафинирования при переплавных процессах. — М.: Металлургия, 1998. — 189 с.
Сталь на рубеже столетий / Под науч. ред. Ю. С. Карабасова. — М.: «МИ- СИС», 2001. - 664 с.
Кудрин В. А. Теория и технология производства стали. — М.: Мир: ООО «Изд-во АСТ», 2003. - 528 с.
Лакомский В. И. Плазменно-дуговой переплав / Под ред. акад. Б. Е. Патона. — К.: Наук, думка: Техшка, 1974. — 334 с.
Лисин В. С., Юсфин Ю. С. Ресурсоэкологические проблемы XXI века и металлургия. — М.: Высш. шк., 1998. — 448 с.
Металлургия черных и цветных металлов / Под ред. Е. В. Челищева и др. — М.: Металлургия, 1993. — 446 с.
Паволоцкий Д. Я., Рощин В. Е., Мальков Н. В. Электрометаллургия стали и ферросплавов. — М.: Металлургия, 1995. — 592 с.
Уткин Н. И. Металлургия цветных металлов. — М.: Металлургия, 1985. — 440 с.
Шалимов Ал. Г., Гогин В. Н., Тулин Н. А. Интенсификация процессов специальной электрометаллургии. — М.: Металлургия, 1998. — 336 с.
Шурхал В. А., Ларин В. К., Чернега Д. Ф. ф13ико-х1М1я металурпйних систем I ироцес1в. — К.: Вища шк., 2000. — 407 с.
Электронно-лучевая плавка / Б. Е. Патон, Н. П. Тригуб, Д. А. Козлитин и др. — К.: Наук, думка, 1997. — 262 с.
Электрошлаковый металл / Б. И. Медовар, Л. М. Ступак, Г. А. Бойко и др.; Под ред. Б. Е. Патона, Б. И. Медовара. — К.: Наук, думка, 1981. — 677 с.
предметнии покажчик
Агломерат 22, 25, 38 Агломерация 32, 34 Агрегат 97 Адсорбщя 432 Азот 232, 423
Алюмшш 356, 357, 363, 368 Анод 365
Апарат засипний 43, 44 Аргон 167, 232, 245 Асимьчящя 136, 144, 145 Асошащя 24
Баланс 63, 64 Бесемерування 116 Б1шоф1т 372 Боксита 360, 361 Брикети 88
Брикетування 32, 33, 379 Брухт 114, 169
Вагранка 247
Вакуумування 169, 238, 240,412 Ванадш 164, 242 Вапно 165 Вентилящя 475 Вигар 152, 182 Викиди 152, 481, 488 Викручування 361 Виливнищ 260, 262 Вилуговування 360 Вимоги
еколопчш 469
медико-саттарш 469 Виноси 153
Випалювання 32, 334, 335 Випаровування 474 Виробництво
агломерацшне 491
доменне 491
сталеплавильне 491 Вцццлення 171 Вщновлення 53 — 55, 75, 353 Вщновники 77, 299-302, 309 Вщсадка 31
Вщходи 470 Вжно робоче 192 Включения 110, 180 Вогнетриви 121, 233 Водень 423 Вольфрам 242 Вуглець сажовий 56
Газ(и)
доменний 62
дроселювання 480
колошниковий 62
конвертерш 479
очищения 62, 63
парников! 484 Газов!дсмоктування 475 Гармата(и)
акоальна 439
електронш 439 Гаршсаж 424 Пдратащя 136 Пдроген 108 Пдродинамжа 138 Глинозем 359 Горна 306 Граф1т 24, 245
Дв1р
ливарний 60
рудний 46 Деазотащя 237 Дегазащя 231, 238, 424, 438 Декларащя
Найробшська 467
Стокгольмська 466 Декомпозери 361 Десилжащя 164 Десорбщя 414 Деструкщя 24
Десульфуращя 58, 167, 207, 230, 235, 338,397
Дефосфоращя 163, 167, 230, 237
Дим 153
Димоочищення 475 Димосос 480
Дисощащя 52, 167, 338, 432 Дифуз1Я 206 Днище 120, 121 Долом1т 11 Домишки 26, 178 Домниця 9, 20 Допалювання 164, 481 Др1бняк 22
Дуплекс-процес 165, 212 Дуття 42, 66-70
донне 168
кисневе 165
комбшоване 168
Економайзери 192 Експрес-анаЛ13 202 Електроди 189, 4!6
витратщ 429
граф1тован1 193
самосшклив! 307 Електрол1з 348, 356, 364, 374 Електрол1зери 367 Електрол1т 348, 374 Електроп!ч
дугова 189, 197
рудов1Дновна 305
устаткування 192, 193 Електрометалурпя 458 Електроустаткування 221 Електрофьчьтрн 63 Елемент(и)
ведучий 293
дом1Шки 292
легуюч] ИЗ Ем1С1я 450
Емульс1я 139, 140, 152 Енерг1я Пббса 71 Естакада 46 Ефект
«динамо» 453
Гартмана 453
Жолоб
зливний 192
сталерозливний 259
Заворот юрки 265 ЗалйзоСа)
губчасте 56, 77, 81-90
карбщи 56
сиродутнс 9 «Закозлення» 176 Закон
Слвертса 108, 433
Стефана — Больцмана 177
Заростання 243 Затвори 248 Збагачення 31 Здавлення 279 Зливки 258
б1.металев1 461
неоднорщшсть 259
роздягання 255
яюсть 259
Зневуглецювання 163, 180, 185, 187, 200, 236
1зотерми Лешмюра 432 1ндуктор 220 1нгенсифн<ащя 70
Кальцинащя 362 Камиашя 64, 124 Каплеутворення 429 Карбон 103 Карбюращя 177 Ктииня 52
К1ВШ
пром1жний 260, 271
сталерозливний 248, 260 Класифшащя 29
стал! 94- 97 Коефнцент
дифузн 455
масонеренесення 237
рецнркуляцп 469 Кожух 191, 219
електрода 307 Кокс 23 Коксик 313 Коксування 24, 123 Колоша 48 Конверая 77, 78 Конвертер 115
кисневий 118, 119
конструкщя 166 Конвертер-охолодник 480 Константа р1вноваги 97, 111, 164
Корольки 153 Котел-утил1затор 480 Крап грейферний 46 Кристал1затор 272, 274, 275 Кристал1защя 230, 428, 429 Криця 10, 20
Легування 177
стал1 113
сум1шами 151
фероегтлавами 151 Ливники 40
Литво 404 Л1гатура 292 Лжвашя 257, 453, 459
депдритна 257
зональна 257 Льотка 120
Магнезит 373 Магнш 369, 370 Манган 104, 178 Маса електродна 307 Матер>али
сировинш 309, 312, 319, 322, 328
ШИХТОВ150, 55, 133 -136, 196 Машина розливна 61 Метал(и)
благородш 338, 356
кольоров! 330
як1сть 276 Мстал1зашя 75, 79, 80, 89 Металоприймач 39 Металурпя 7
алюмшш 356
вакуумна 386
кольорова 7
магшю 369
м1д1 333
шкелю 349
илаз.чова 386
порошкова 91
спещальна 19
титану 377 Метан 24 Мщь
катодна 348
чорнова 334,345 Мшсер-дозатор 463 Модиф1катори 244, 292 Модифшування 292 Модуль 283 Мурування 39,^0
Набивания 122 Навуглецювання 205 Нагр1вання
електронно-променеве 449
металу 230 Нагр1вник 44 — 46 Надставки 261 Накип 483 Нашвкокс 24 Наплавка 463 Шкель 349 Штроген 109 Неоднорцнпсть 278
Оброблення позагйчле 237, 285 Окалина 77 Окатки 22, 32, 33 Окиснення
вуглецю 148
мангану 147
сшишю 147
арки 149
фосфору 148 Оксиген 108 Основшсть 299 Охолодження
випаровувальие 484
водяне 483
вторинне 272, 276
«гаряче» 483 Охолодники 244
Перекристал1защя 24 Перем1шування 460 Пил плавильний 481 Пилоутворення 460, 482 Пирп коксовий 24, 25 Шддони 261 П1на граф1това 482 «ГПнч-ефект» 453 П1рол1з 473 Шч
вагова 206
вакуумна 407
вщбивна 337
видування 67
гаршеажна 410
двованна 185
доменна 38, 43, 49
дугова 210-212
електрична 337
задувания 64, 65
заправка 175, 197
шдукщйна 217 -219, 224
коксова 23
мартешвська 173
нормальна робота 65
плазмово-дугова 423, 433
рафшувальна 303
роторна 164
спостереження 66
трубчаста 89
феросплавна 302
шахтна 341 Плавка(и)
безтигельна 420
гаршеажна 426
електрошлакова 403
зонна 421
шдукцшна 416
штенсившсть 69
перюд 200-205
плазмово-дугова 424
технолог'ш 166, 222 Плазма 422
Плазмотрони 425, 430, 434 Плени 266
Подр1бнення 29 Пористость 278 Порозшсть 87 Правило
Ленца 454
«ЗЕ» 476 Прилади фурмов1 40 Припас сифонний 262 Присадки 165 Продувка
дояна 165, 166
металу 228, 229 Проаювання 29 Процес(и)
6есемер1вський 115
безиерервн! 298
безфлюсов1 298
безшлаков1 298
домеиний 297
електрол1тичний 297
електротерм1чний 297
мартетвський 182
перюдичт 298
скрап-рудний 172, 180
томаивський 115
флюсов1 298
шлаков1 298 Псевдозрщження 87 Пульпа 31, 360, 361 Пухк1сть 265
Раковина усадкова 268 Рафшування 227, 414
алюм1н1ю 368
газокисневе 231
електрол1тичне 356
магшю 375
металу 206, 207, 396, 432
м1д1 347
окисне 231
полуменеве 347
стал1 242
титану 382
у ковш1 208 Рециклшг 467, 468 Речовини летк1 24 Р1вияння теплового балансу 242
Родовища
РУД 27
техногешп 470
флюав 28 Розкиснення 111, 150, 177
дифузшне 112
металу 112, 210
стал! 240
сум1шшю 112 Розкисники 186, 206, 213 Рослють зливка 267 Руда(и)
алюмпйев! 358
зализа 25, 26
збагачення 80
магнезитов1 370
мангану 27, 312
титанов! 378
Сегрегация 105, 257, 455 Сепаращя 31 С1рка 106, 178 Силжокальцш 245 Силшоманган 312, 317 Силщш 105, 178 «Скш-ефект» 453 Склешння 191 Смола 122 Сшкання 34 Сшнення 232 Сплески 139, 152 Сталевоз 244 Сталь 93
кипляча 241,255,264
кристал1зац1я 250 — 253
легування 241, 242
нагнвспокшна 241, 256, 265
сиокшна 241, 254
ступшь чорноти 177
розливання 249, 263 Сум]В! 426
Тепловщведення 269 Технолопя
електронио-променева 386
електрошлакова 386, 406
плавки 136—138 Тигель 410
Тиск електромагштний 455 Титан 377, 378 Тонна базова 293 Торкрет-маса 271 Торкретування 124, 125 Трайб-апарати 244 Триплекс-процес 212 Тр1щини
внутршш1 278
гаряч1 266
поздовжш 278
поперечш 278
холодн1 266 Тр!щиноутворення 269 Турбул1зац1я 453
Утил1зац1я
конвертерних газ!В 479
теплоти 479
Файнштейн 352, 355 Ферованадш 165, 324 Феровольфрам 205, 242, 326 Фероманган 166, 207, 312, 321 Феромол1бден 334, 414 Феросилщш 208, 309
Феросплави 59, 205, 291 -295 Феротитан 322 Ферохром 319, 321 Флотацш 31, 334, 414 Флюси 28 Фосфор 105, 178 Фришуваиня 10 Фундамент 38 Функци 279, 280 Фурма 11, 115, 125
заглибна 232
киснева125, 127 Футер1вка
ковша 271
печ! 39, 123, 195
тигля 220
«Халява» 267 Хемосорбшя 432 Хлорування 379
Цементащя 91 Циркуляция 456
Чавун 20, 141
високомангановий 165
високофосфористий 164, 167
ливарний 59
нагр1вання 170
переробний 59 Чавуновози 60
Шихта(и)
доменна 22
завалка 47, 175, 198
коксування 23
плавления 198, 199
приготування 23
р1вень 68 Шлак
ванад!евий 165
використання 100—102
в'язюсть 101, 237
гранульовашш 65
гранулящя 61
юнцевий 57
окисна здатшсть 101
первинний 56
прибирания 61
синтетичний 113, 208
скачування 163, 167, 182
стшк1сть 56
розкиснення 207
таплопровщтсть 141 -146
формування 144 Щлаковози 61
Шлакоутворення 136, 143, 161, 181
Штабель 29
Штейн 334, 337, 340, 345, 350
ЗМ1СТ
МЕТАЛУРГШ СТАЛ1 1