21. 3 Уменьшение вредных выбросов литейного производства технологическим путем

Одним из путей уменьшения вредных выбросов литейного произ­водства является совершенствование ведения технологических процес­сов. Основным способом литья по-прежнему остается литье в песча­ные формы (около 2/3 всего литья). Широко применяется также литье в кокиль, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям.

С целью снижения вредных выбросов в литейном производстве осуществляются: замена вагранок на индукционные печи; замена литья в разовые песчаные формы на специальные способы литья (под давлением, по выплавляемым моделям и др.); применение вместо песчано-глинистых таких самотвердеющих смесей, как химически твердеющие (СО₂-процесс), пластичные самотвердеющие (ППС), холоднотвердеющие (ХТС), быстрохолоднотвердеющие (БКТС), горячо-твердеющие (ГТС), наливные самотвердеющие (НСС), жидконаливные самотвердеющие (ЖСС), а также использование в сушилках, печах, горнах взамен твердого и жидкого топлива природного газа.

Большое значение для снижения выбросов имеют автоматизация процессов, сопровождающихся выделением пыли, таких, например, как изготовление формовочной смеси, распределение ее по бункерам, прием и отвод отработанной смеси из-под выбивных решеток, что позволит частично или полностью герметизировать эти участки; приме­нение передвижных пылеуборочных установок; механизация пылеуборочных работ с помощью автономных пылеуборочных машин — мок­рым способом (гидросмывом), пневматическим способом (посредст­вом вакуумных централизованных пылеуборочных установок); внед­рение для перемещения пылевидных и порошковых материалов пнев­матического транспорта.

Значительно снизить количество выбрасываемой пыли позволяет применение гидравлической и электрогидравлической очистки литья, а также крепителей с минимальным содержанием серы и других вред­ных компонентов.

Отходами литейного производства являются: шлаки, образующиеся при выплавке чугуна; шлам, образующийся при мокрой очистке газов открытой вагранки, и осадки сточных вод. Шлаки после грануляции используются в строительстве, в производстве строительных материа­лов. Шлам, обезвоженный после газоочистки и подсушенный в спе­циальной камере, возвращается в вагранку или применяется для дру­гих целей. Осадки сточных вод (шламы) используются в качестве раскислительной лигатуры в металлургическом производстве, так как они содержат до 22 % железа, до 6 % хрома, до 27 % оксида кальция, до 17 % оксида магния, до 18 % кремния, до 5 % никеля.

Лекция 22. Защита окружающей среды от вредных воздействий прокатного производства

22. 1 Защита атмосферы от вредных выбросов прокатного производства

22.2 Защита естественных водоемов от загрязнения сточными водами прокатного производства

22.3 Уменьшение вредных выбросов прокатного производства технологическим путем и утилизация отходов

22.4 Обеспыливание отходящих газов в цехе огнеупоров

22. 1 Защита атмосферы от вредных выбросов прокатного производства

Около 90 % всей выплавляемой стали поступает на прокатку. Про­катка — это деформация металла, сдавливание его вращающимися валками. По сравнению с другими переделами черной металлургии в прокатном производстве образуется меньше пыли и газов. В среднем общий выброс пыли от всех источников пылеобразования составляет около 200 г/т товарного проката без огневой зачистки и 500-2000 г/т при наличии огневой зачистки. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в прокатном произ­водстве являются нагревательные печи, машины огневой зачистки и травильные агрегаты, а также станы горячей прокатки, над которыми образуются пылевыбросы (2,0—18,0 г/т проката), содержащие окали­ну (оксиды железа) и другие металлы в зависимости от степени леги­рования стали и сплава. Эти выбросы поступают через аэрационный фонарь в атмосферу.

Выбросы нагревательных печей содержат оксиды азота. Из машин огневой зачистки с отсасываемым через их укрытия газом выносится пыль, которая содержит до 90 % оксидов железа. Для очистки дымовых газов нагревательных печей прокатных цехов от оксидов азота предусматриваются ванадиевые катализаторы, встроенные в котлы-утилизаторы. В настоящее время в основном при­меняются высокие дымовые трубы, при этом обеспечивается призем­ная концентрация в пределах ПДК.

При горячей прокатке металла пыль образуется в результате измельчения окалины валками и испарения вследствие мгновенного увеличения давления и повышения температуры. Количество выделяющейся пыли на 1 т проката листа составляет до 100 г/т. Часть пыли (~20%) мелкодисперсная (размер частиц < 10мкм).

1-зонт; 2-бесфланцевое соединение; 3-воздухопровод запыленного воздуха; 4-гибкий шланг;

5-двухрожковое сопло; 6-прокатываемый металл; 7-водопроводная труба; 8-сдвижной хомут

Рисунок 59 - Обеспыливание клетей прокатных станов

На слябингах, блюмингах и сортовых станах наиболее интенсивное пылевыделение происходит на первых проходах.

Локализацию и удаление пыли, выделяющейся при прокатке, осуществляют различными способами. В мелких прокатных станах устанавливают зонты на высоте 2,4 м, чтобы не мешать обслуживанию стана (рис. 59 а). Так как скорость воздуха в отверстии зонта должна быть не менее 2м/с и ширина зонта должна быть равна или немного менее ширины клети стана, конструкция получается громоздкой. Кроме того, расходы воздуха (100-900 тыс. м³/ч) вследствие больших присосов и энергии значительны.

На многих заводах проблему обеспыливания пытались решить, применяя гидрообеспыливание. Процесс осуществлялся форсунками с тонким распылением воды, механическим и пневматическим, равномерным орошением мест пылевыделения через дырчатые трубы и т.п. Подобные способы не дали положительных результатов.

Наилучшие результаты показал смыв пыли компактной струей воды (рис. 59 б) в месте её образования. Вода подавалась на прокатываемый металл в месте выхода его из валков и отводилась по специальному желобу. При прокате листа толщиной 2 мм коэффициент обеспыливания составлял 98-99%. При этом дополнительного, нежелательного охлаждения листа практически не происходило.

При гидросмыве ориентировочный расход воды на блюминг равен 40, слябинг – 30, на одну клеть листового стана – 6-10, непрерывного сортопрокатного стана – 2 и на один проход на раскатном стане – 1 м³/ч.

При прокатке специальных сталей подача воды недопустима. В этом случае следует применять вентиляционные системы с зонтами.

При холодной прокатке металла на валки стана для охлаждения подается эмульсия. Часть эмульсии испаряется из-за разогрева валков и в виде паров распространяется по цеху, конденсируясь на конструкциях и оборудовании. Пары эмульсии очень агрессивны и наносят большой вред оборудованию, особенно электроаппаратуре и отопительным агрегатам.

Для локализации паров эмульсии на стане холодной прокатки предусматривают укрытия, из которых отсасывается 25 000-40 000 м³/ч воздуха на каждое межклетевое пространство, 70% из верхней зоны и 30% - из нижней.

Для защиты улавливающих аппаратов от отложений эмульсии необходимо как можно ближе к стану устанавливать два поочередно работающих сетчатых фильтра, регенерация которых осуществляется разогревом паром и промывкой щелочным раствором.

Зачистка поверхности заготовки осуществляется при помощи щелевых горелок в результате расплавления и частичного сгорания верхнего слоя металла толщиной 1-3 мм. Одна часть расплавленного металлы гидросбивом смывается в лоток, расположенный под рольгангом, и водой транспортируется в яму для окалины. Другая часть испаряется, сгорает и в виде пыли уносится вместе с отсасываемым газом (рис. 60 а).

1-машина огневой зачистки; 2-укрытие; 3-газоотводящий тракт; 4-канал для гидросмыва;

5-труба Вентури; 6-каплеуловитель; 7-дымосос; 8-дымовая труба; 9-электрофильтр

Рисунок 60 - Схема укрытия, отвода и очистки газов от машин огневой зачистки (МОЗ)

Количество газов, отсасываемых от машины огневой зачистки, с учетом разбавления воздухом составляет 50 000-250 000 м³/ч в зависимости от размеров головки. Совместно с газом из машины выносится большое количество мелкодисперсной пыли, концентрация которой обычно составляет 3-6 г/м³, в отдельные периоды повышаясь до 10-12 г/м³. Пыль в основном содержит окислы железа, 75-90%.

Для очистки газов машин огневой зачистки применяются скруб­беры Вентури, электрофильтры. Схема очистки со скрубберами Вентури показана на рис. 60 б. Если на предприятии имеется возможность разместить электрофильтры, предпочитают их установку, так как малые эксплуатационные расходы и отсутствие водопотребления дают меньшие приведенные затраты по сравнению с мокрыми газоочистками. Схема очистки газа от пыли с электрофильтром представлена на рис. 60 в.

Для удаления окалины с поверхности горячекатанных изделий на большинстве заводов применяют травление в серной или соляной кислоте, которое можно осуществлять периодически и непрерывно.

При травлении металлов в кислотах в атмосферу выделяется боль­шое количество вредных газов и паров: оксиды азота (до 400 кг/м³), фтористый водород (до 100 мг/м³), пары серной кислоты (до 200 мг/м³), соли металлов.

Периодическое травление применяют в трубном производстве и при подготовке листов к нанесению защитных покрытий (например, оцинкование). На рисунке 61а изображен агрегат карусельного типа, для обслуживания которого практически не требуется сменный персонал.

1-вытяжной воздуховод; 2-ограждение травильных ванн; 3-бортовой отсос; 4-корзина с листами;

5-передув паров; 6-подъемно-поворотный механизм; 7-платворма для подачи и приема корзин с листами; 8-двойная крышка; 9-гидравлические затворы у бортов

Рисунок 61- Борьба с выбросами паров в травильных отделениях

В агрегатах непрерывного травления полоса проходит четыре травильные ванны, со щелочным раствором и водой, осушку горячим воздухом, после чего сматывается в рулоны. Для уменьшения выделений паров кислот из ванн ванны снабжают двойными крышками и гидравлическими затворами у бортов (рис. 61б). Также сокращению испарений способствуют пенообразующие добавки. Применение пенообразователей из расчета 1 кг/м³ раствора снижает испарения в 300-400 раз.

Для обезвреживания выбросов травиль­ных агрегатов применяется газоочистные системы, где могут использоваться пенные аппараты (рис. 62 а), полые скрубберы (62 б), низконапорные скрубберы Вентури (62 в) и фильтры из винипластовых сеток (62 г).

Для обезвреживания кислотных испарений может использоваться система, служащая для адсорбции кислых компонентов щелочными растворами. Эта сис­тема состоит из полного скруббера с эвольвентными форсунками, каплеуловителя, циркуляционного сборника, группы насосов-дозато­ров и дымососов. Скорость газов в аппарата 6 м/с, степень очистки от оксидов азота - не менее 80 %, от кислот - выше 90 %.

1-травильное отделение; 2-пенный фильтр; 3-дымосос; 4-дымовая труба; 5-скруббер; 6-труба Вентури; 7-каплеуловитель; 8-фильтр из винипластовых сеток

Рисунок 62 - Возможные схемы очистки газов травильных отделений от паров кислот

Аналогичная установка применяется для очистки газов гальваничес­ких ванн от NO, NO₂, H₂S0₄, HCI, HF, H₂S, HCN, F, HN₃, NH₄0H, паров ртути, хромового ангидрида (CrO₃). Используются фильтры из синте­тических волокнистых материалов, полученных иглопробивным спосо­бом, а также ионообменных смол в виде гранул.