§ 15. Внепечная обработка стали и проблемы экологии

Одна из отраслей, к деятельности которой с точки зрения охраны природы человечество предъявляет серьезные претензии, является металлургия. Металлургическое производство по степени ущерба, наносимого окружающей среде, занимала в нашей стране второе место (среди отраслей промышленности) после топливно-энергетического комплекса, отличаясь высокой ресурсоемкостью и, как следствие, большими отходами. Металлургический завод полного цикла, производящий 10 млн.т стали в год, до введения строгих мер контроля окружающей среды выбрасывал ежегодно в атмосферу более 200 тыс.т пыли, 50 тыс.т соединений серы, 250 тыс.т оксида углерода, оксидов азота и других веществ. Работа металлургических агрегатов сопровождается шумами и вибрациями. Металлургическое производство вообще, и производство стали в частности, связано с получением значительного количества шлаков и шламов. Их размещение требует значительных площадей, что сопровождается отторжением

640

сельскохозяйственных угодий, загрязнением почвы, воздушного и водного бассейнов, требует организации сети железнодорожных путей и т.п.

Создание, развитие и повсеместное распространение методов внепечной обработки является важнейшим звеном в цепи проблем, решение которых прямо или косвенно связано с уменьшением масштабов ущерба, наносимого металлургическим производством природе.

Проблему "внепечная обработка и экология" следует рассматривать с нескольких точек зрения: а) образование отходов в процессе собственно внепечной обработки (отходящие газы, пыль, шлаки, шламы, охлаждающая агрегаты вода); б) влияние внепечной обработки на металлургическую отрасль вообще.

Количество дополнительно образующегося в процессах внепечной обработки шлаков и шламов или весьма невелико, или вообще отсутствует, расход воды на охлаждение также весьма невелик. Что касается отходящих газов, то все вводимые в строй установки являются современными агрегатами, оборудованными пылеулавливающими устройствами. Влияние же внепечной обработки в широком смысле на решение проблемы охраны природы весьма велико. Оно складывается из следующего:

1. Внедрение современных методов внепечной обработки позволяет заметно уменьшить масштабы производства стали при сохранении потребностей машиностроения, строительства, оборонной промышленности и других отраслей народного хозяйства. К сожалению, исторически сложилось так, что структура производства черных металлов в России заметно отличается от таковой в других промышленно развитых странах мира. Сложившаяся структура (масштабы мартеновского производства, разливка стали преимущественно в изложницы, недостаточное развитие экономных видов проката и листового проката и др.) такова, что эффективность использования выплавляемой стали невелика. Современные методы внепечной обработки позволяют получать сталь с ничтожно малым содержанием вредных примесей. Получение стали с гарантированно низким содержанием вредных примесей позволяет исключить дефекты слитка, связанные с ликвацией и сегрегацией примесей, образованием газовых пузырей, флокенов, трещин, расслоя и т.п. Это, в свою очередь, позволяет

41-4050

641

конструкторам существенно уменьшить или вообще исключить принимаемые ими коэффициенты запаса прочности. В результате оказывается возможным при меньших масштабах металлургического производства производить большую массу продукции машиностроения. Условно можно принять, что из каждых 100 млн.т выплавляемой стали 30–35 млн.т можно "съэкономить" только за счет внепечной обработки. А это значит, что можно меньше добывать железной руды (которая потом проходит через обогатительные фабрики, для работы которых характерен большой расход воды, обильное выделение пыли и т.п.), не строить столько агломерационных фабрик (чрезвычайно вредных с экологической точки зрения), нет нужды в таком количестве кокса (можно уменьшить число коксовых батарей, очень вредных с экологической точки зрения), меньше нужно доменных печей и т.д.

2. Внедрение современных методов внепечной обработки позволяет заметно уменьшить расход ферросплавов и соот ветственно сократить их производство. Как известно, фер росплавное производство является вообще одним из самых "тяжелых", с точки зрения охраны человека и природы, производств.

Современные методы внепечной обработки позволяют широко использовать прямое легирование, при котором в ванну металлургических агрегатов подаются непосредственно руды (или их концентраты), содержащие легирующие компоненты. Например, подача в AOD-конвертер хромсодержащих руд позволяет существенно сократить расход феррохрома

3. Внедрение современных методов внепечной обработки позволяет производить высококачественные легированные и высоколегированные марки сталей и сплавов при использова нии более простых в изготовлении и более дешевых ферро сплавов. Так, распространение в мире AOD-процесса позво лило использовать при производстве высокохромистых сталей (например, нержавеющих) и сплавов (например, жаропрочных) высокоуглеродистый феррохром взамен более сложного в изготовлении и более дорогого низкоуглеродистого ферро хрома, что вообще заметно отразилось на мировом произ водстве низкоуглеродистых сортов феррохрома в мире (оно заметно снизилось).

4. Внедрение современных методов внепечной обработки существенно расширило возможности рационального исполь-

642

зования и переработки непосредственно на металлургических заводах шлаков из шлаковых отвалов, шламов, отходов смежных производств (абразивного производства, алюминиевых заводов, производства электродов, золы тепловых электростанций, отработанных катализаторов нефтехимических предприятий и т.п.). Помимо снижения себестоимости стали это позволяет решать экологические проблемы (снижение загрязнения среды, ликвидация свалок отходов, более рациональное использование природных ресурсов и т.д.).

Аргонокислородная и вакуум-кислородная обработки позволяют эффективно использовать углерод для восстановления содержащихся в этих отходах ценных металлов, сдвигая вправо равновесие реакций МеО + С = Me + CO.

5. Высокое качество и надежность получаемой после вне-печной обработки металлопродукции (трубы, рельсы и т.п.) существенно сокращает случаи аварий на транспорте, разрывов газопроводов, нефтепроводов и т.п., губительно отражающихся на природе.

Из сказанного выше становится ясным, что разработка, внедрение и распространение методов внепечной обработки обеспечивает существенную экономию материальных и трудовых ресурсов и существенно облегчает решение проблем охраны природы. Понятно поэтому, что и в мире и в нашей стране в ближайшие годы именно развитие этой подотрасли металлургического производство будет иметь приоритет перед всеми другими.