
- •Общее описание печи 406
- •Часть 1.Производство чугуна и железа
- •Глава 1.Сырые материалы и их подготовка
- •§1. Железные руды
- •§2. Основные месторождения железных руд
- •§3. Марганцевые руды
- •§4. Флюсы и отходы производства
- •§5. Подготовка железных руд к доменной плавке
- •§6. Топливо
- •Глава 2. Конструкция доменной печи
- •§1. Общее описание печи
- •§2. Профиль печи и основные размеры
- •§3. Фундамент, кожух и холодильники
- •§4. Футеровка печи
- •§6. Колошниковое устройство
- •Глава 3. Доменный процесс
- •§1. Загрузка шихты и распределение материалов на колошнике
- •§2. Распределение температур, удаление влаги и разложение карбонатов
- •§3. Процессы восстановления
- •1. Восстановление железа
- •2. Восстановление марганца и выплавка марганцовистых чугунов
- •3. Восстановление кремния и выплавка кремнистых чугунов
- •4. Восстановление фосфора
- •5. Восстановление других элементов
- •§4. Образование чугуна
- •§5. Эбразование шлака и его свойства
- •§6. Поведение серы
- •§ 7. Дутье, процессы в горне и движение газов в печи
- •1. Дутье
- •2. Процессы в горне
- •3. Движение газов в печи и изменение их температуры, состава, количества и давления
- •§8. Интенсификация доменного прцесса
- •1. Нагрев дутья
- •2. Увлажнение дутья
- •3. Повышенное давление газа
- •4. Обогащение дутья кислородом
- •5. Вдувание в горн углеродсодержащих веществ
- •6. Комбинированное дутье
- •§ 9. Продукты доменной плавки
- •§ 10. Управление процессом, контроль, автоматизапще
- •§ 11. Организация ремонтов, задувка и выдувка печи
- •Глава 4. Оборудование и работа обслуживающих доменную печь участков
- •§ 1. Подача шихты в доменную печь
- •§ 2. Воздухонагреватели и нагрев дутья
- •§ 3. Очистка доменного газа
- •§ 4. Выпуск и уборка чугуна
- •§ 5. Выпуск и уборка шлака
- •Глава 5.Показатели работы доменных печей
- •§ 1. Материальный и тепловой балансы плавки
- •§ 2. Расход кокса
- •§ 3. Основные технические показатели
- •§ 1. Актуальность проблемы
- •§ 2. Процессы твердофазного восстановления железа
- •§ 3. Процессы жидкофазного восстановления (пжв)
- •§ 4. Решение проблем охраны природы и охраны труда
- •§ 1. История развития сталеплавильного производства
- •§ 2. Классификация стали
- •§ 3. Основные реакции и процессы сталеплавильного производства
- •1. Термодинамика сталеплавильных процессов
- •2. Кинетика сталеплавильных процессов
- •3. Сталеплавильные шлаки
- •4. Основные реакции сталеплавильных процессов
- •6. Неметаллические включения
- •7. Раскисление и легирование стали
- •§ 4. Шихтовые материалы сталеплавильного производства
- •§ 1. Разновидности конвертерных процессов
- •1. Конвертерные процессы с донным воздушным дутьем
- •2. Кислородно-конвертерные процессы
- •§ 2. Устройство кислородных конвертеров для верхней продувки
- •§ 3. Шихтовые материалы кислородно-конвертерного процесса
- •§ 4. Плавка в кислородном конвертере с верхней продувкой
- •1. Технология плавки
- •2. Режим дутья
- •3. Поведение составляющих чугуна при продувке
- •4. Шлаковый режим
- •5. Раскисление и легирование
- •6. Тепловой режим
- •7. Потери металла при продувке
- •8. Основные технические показатели
- •§ 5. Конвертерные процессы с донной продувкой кислородом
- •§ 6. Конвертерные процессы с комбинированной продувкой
- •6 7. Плавка с увеличенным расходом лома
- •§ 8. Передел высокофосфористых чугунов
- •§ 9. Передел пригодно легированных чугунов
- •§ 10. Экология, очистка конвертерных газов
- •§ 11. Автоматизация и контроль конвертерной плавки
- •6 12. Процессы с аргоно- и парокислородным дутьем
- •§ 13. Производство в конвертерах стали для литья
- •§ 1. Конструкция и работа мартеновской печи
- •1. Назначение и устройство отдельных элементов печи
- •§ 2. Тепловая работа и отопление мартеновских печей
- •6 3. Общая характеристика мартеновского процесса
- •1. Разновидности процесса
- •2. Особенности технологии мартеновской плавки
- •3. Шлакообразование и роль шлака в мартеновском процессе
- •§ 4. Основной мартеновский процесс и его разновидности
- •§ 5. Кислый мартеновский процесс
- •§ 7. Автоматизация работы мартеновской печи
- •§ 8. Тепловой и материальный балансы мартеновской плавки
- •Глава 4.Выплавка стали в электрических печах
- •§ 1. Устройство дуговых электропечей
- •1. Общее описание печи
- •2. Рабочее пространство печи
- •3. Рабочее пространство высокомощных водоохлаждаемых печей
- •4. Механическое оборудование печей
- •5. Электроды и механизмы для их зажима и перемещения
- •6. Электрооборудование дуговой печи
- •§ 2. Электрический режим
- •§ 3. Выплавка стали в основных дуговых электропечах
- •1. Шихтовые материалы электроплавки
- •2. Традиционная технология с восстановительным периодом
- •3. Выплавка стали методом переплава
- •5. Плавка в высокомощных водоохлаждаемых печах
- •6. Плавка с использованием металлизованных окатышей
- •7. Основные технические показатели
- •§ 4. Выплавка стали в кислых дуговых электропечах
- •§5. Электродуговые печи постоянного тока
- •§6. Работа электродуговых печвй и экология
- •§7. Выплавка стали в индукционных печах
- •1. Устройство индукционной печи повышенной частоты
- •2. Технология плавки
- •3. Плавка в вакуумных индукционных печах
- •Глава 5. Слитки и разливка стали
- •§1. Способы разливки стали. Разливка сифоном и сверху
- •§2. Кристаллизация и строение стальных слитков 1. Кристаллизация стали
- •2. Слиток спокойной стали
- •3. Слиток кипящей стали
- •4. Слиток полуспокойной стали
- •§ 3. Химическая неоднородность слитков
- •§ 6. Особенности разливки спокойной стали
- •1. Технология разливки
- •2. Защита металла в изложнице от окисления
- •3. Специальные методы теплоизоляции и обогрева верха слитка
- •17. Особенности разливки кипящей стали
- •§8. Дефекты стальных слитков
- •§1. Общая характеристика непрерывной разливки
- •1. Разновидности и преимущества способа
- •2. Основные типы унрс
- •3. Затвердевание непрерывно вытягиваемого слитка
- •§ 2. Устройство установок непрерывной разливки 1. Унрс с вытягиванием и скольжением слитка
- •2. Унрс без скольжения слитка в кристаллизаторе
- •3. Литейно-прокатные агрегаты
- •§ 4. Производительность унрс
- •§1. Общие условия
- •§ 2. Технологические основы внепечного рафинирования
- •§ 3. Современные способы вакуумирования
- •§4. Обработка металла вакуумом и кислородом
- •§5. Метод продувки инертными газами
- •§ 6. Аргонокислородная продувка
- •§7. Внепечная обработка и производство высокохромистых сталей и сплавов
- •§8. Обработка стали шлаками
- •§9. Введение реагентов в глубь металла
- •§ 10. Предотвращение вторичного окисления
- •§11. Методы отделения шлака от металла ("отсечки" шлака)
- •§ 12. Комбинированные (комплексные) методы внепечной обработки
- •§ 13. Внепбчная обработка стали
- •§ 14. Обработка стали в процессе кристаллизации
- •§ 15. Внепечная обработка стали и проблемы экологии
- •Глава 8. Комплексные технологии внепечной обработки чугуна и стали
- •§ 1. Внбдомбнная дбсульфурация чугуна
- •§ 2. Внедоменная дефосфорация чугуна
- •§ 3. Проведение обескремнивания и дефосфорации чугуна
- •§ 4. Совместное проведение операций десульфурации и дефосфорации
- •§ 5. Комплексные технологии внепечной обработки чугуна и стали
- •§ 1. Конструкции сталеплавильных агрегатов непрерывного действия (санд)
- •§ 2. Переплав металлолома
- •§ 3. Перспективы развития непрерывных процессов
- •§1. Вакуумный индукционный переплав
- •§2. Вакуумный дуговой переплав
- •§ 3. Элбктрошлаковый переплав
- •§ 4. Электронно-лучевой и плазменно-дуговой переплавы
- •§ 5. Перспективы развития переплавных процессов
- •Глава 2. Ферросплавная печь
- •§ 1. Восстановительные ферросплавные печи
- •§ 2. Рафинировочные ферросплавные печи
- •§3. Загрузка шихты в ферросплавные печи
- •Глава 5. Производство силикомарганца
- •Глава 6. Производство углеродистого феррохрома
- •Глава 7. Основы технологии производства
- •Глава 2. Металлургия меди
- •§ 1. Свойства меди и еб применение
- •§2. Сырье для получения меди
- •§ 3. Пирометаллургический способ производства меди
- •1. Подготовка медных руд к плавке
- •2. Плавка на штейн
- •3. Конвертирование медного штейна
- •4. Рафинирование меди
- •§ 1. Свойства никеля и его применение
- •§2. Сырье для получения никеля
- •§3. Получение никеля из окисленных руд
- •§4. Получение никеля
- •§1. Свойства алюминия и его применение
- •§2. Сырые материалы
- •§ 3. Производство глинозема
- •1. Способ Байера
- •2. Способ спекания
- •§ 4. Электролитическое получение алюминия
- •§ 5. Рафинирование алюминия
- •§1. Основы хлоридных методов производства металлов
- •§ 2. Производство магния
- •§ 3. Производство титана
- •§ 1. Правовые аспекты проблем охраны природы
- •Раздел X включает перечень задач, стоящих перед экологическим контролем.
- •§ 2. Основные направления охраны окружающей среды и рационального природопользования
- •§ 3. Охрана природы и металлургия.
- •§ 4. Защита воздушного бассейна
- •§ 5. Охрана водного бассейна
- •§ 6. Утилизация шлаков
- •§ 7. Использование шламов и выбросов
- •§ 8. Использование отходов смежных производств
- •§ 9. Использование вторичных энергоресурсов
- •§ 10. Использование металлургических агрегатов для переработки бытовых отходов
- •153008, Г. Иваново, ул. Типографская, 6.
Раздел X включает перечень задач, стоящих перед экологическим контролем.
В разделе XI рассмотрены вопросы экологического воспитания, образования, научных исследований. Законом определено, что в соответствии с профилем в специальных средних и высших учебных заведениях предусматривается преподавание специальных курсов по охране окружающей среды и рациональному природопользованию.
В разделах XII, XIII и XIV рассмотрены вопросы, связанные с разрешением споров в области охраны окружающей природной среды, ответственность за экологические правонарушения и возмещением вреда, причиненного экологическими правонарушениями.
XV-й раздел Закона посвящен международному сотрудничеству в области окружающей природной среды.
§ 2. Основные направления охраны окружающей среды и рационального природопользования
Первое направление ("пассивный" метод защиты окружающей среды) – комплекс мероприятий по ограничению вредных выбросов и отходов производства с последующей утилизацией отходов (очистка сточных вод от примесей, очистка газовых выбросов от вредных веществ, рассеивание вредных выбросов в атмосфере, захоронение токсичных и радиоактивных отходов).
Второе направление разработка таких технологических процессов, которые обеспечивают безотходное производство. Основные этапы разработки безотходной технологии: разработка способов и оборудования для переработки всех отхо-
757
дов производства (включая уходящие газы и пыль); разработка технологий, обеспечивающих использование водообо-ротного цикла, отсутствие сточных вод; создание территориально-производственных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую структуру материальных истоков сырья, полупродуктов и отходов внутри ТПК.
В металлургии в настоящее время реализуется третье направление: разработка малоотходных технологий. Под малоотходным производством часто понимают производство, в результате которого вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными нормами, но определенная часть отходов все же имеет место (соответственно, имеются отвалы, захоронения отходов и т.п.).
К решению этих проблем можно идти разными путями:
а) восстановление экологического равновесия (строи тельство природоохранных объектов, создание и использова ние высокоэффективных газоводоочистных сооружений и др.);
б) предупреждение нарушения экологического равновесия путем рационального природопользования (рациональные, на- учнообоснованные масштабы тех или иных производств и их структур, создание и использование малоотходных и безот ходных технологий, обеспечивающих охрану природы на более высоком качественном уровне);
в) предупреждение будущих нарушений и восстановление нарушенного.
§ 3. Охрана природы и металлургия.
особенности структуры металлургического производства
В НАШЕЙ СТРАНЕ
Человечеством потребляются миллиарды тонн минерального сырья, топлива, воды, биомассы, атмосферного кислорода, а в готовый продукт переходит малая часть (около одного процента) затраченных природных ресурсов.
Ежегодно промышленные предприятия и транспорт выбрасывают в атмосферу около 1 млрд.т аэрозолей и газов (в том числе угарный газ, сернистый ангидрид, оксиды азота), приблизительно столько же сажи; в водоемы поступает свыше 500 млрд.т промышленных и бытовых стоков. Из природной среды ежегодно извлекается около 40 млрд.т разных материалов и продуктов. За счет сжигания топлива связывается
758
около 20 млрд. т свободного кислорода атмосферного воздуха. Количество воды, забираемой из источников, оценивается по различным данным в 550–600 млрд. т. Беда в том, что отходы и выбросы не только истощают запасы невозоб-новляемых природных ресурсов нашей планеты, но и оказывают вредное, а иногда и смертельное влияние на растительность, животный мир и на условия жизни человека.
Одной из отраслей, к деятельности которой в этом плане человечество предъявляет серьезные претензии, является металлургия. Так, металлургический завод полного цикла, производящий 10 млн.т стали в год до введения строгих мер контроля выбрасывал ежегодно в атмосферу более 200 тыс.т пыли, 50 тыс.т соединений серы, 250 тыс.т оксида углерода, оксида азота и других веществ.
Предприятия цветной металлургии нашей страны до введения строгих мер контроля выбрасывали ежегодно около 6 млн. т вредных веществ, в водоемы сбрасывалось около 500 млн.м3 загрязненных сточных вод.
Выбросы пыли в 2–5 раз превышают показатели передовых промышленных стран, энергоемкость готовой продукции выше на 10-20%.
По степени ущерба, наносимого окружающей среде, металлургия в нашей стране занимает второе место среди отраслей промышленности после топливно-энергетического комплекса, отличаясь высокой ресурсоемкостью и, как следствие большими отходами.
Сегодня в металлургии более целесообразно применять процессы, менее загрязняющие окружающую среду, чем контролировать, с большими затратами, уровень загрязнений традиционных процессов и вести борьбу с этими загрязнениями.
Учитывая все сказанное, становится понятным, что инженеры-технологи, разрабатывающие тот или иной технологический процесс, и конструкторы, создающие новое оборудование, стремятся прежде всего исключить (или по возможности уменьшить) образование отходов и загрязняющих природу веществ. Если это не удается (в большиинстве случаев пока это не удается), организуют улавливание всех загрязняющих веществ, рациональное использование (утилизацию) образующихся отходов. При этом учитывается, что отходы часто содержат ряд ценных компонентов, а также значитель-
759
ное количество тепла. В принципе современная металлургическая технология обеспечивает полную утилизацию тепла и производственных отходов и охрану от загрязнения ими окружающей среды.
Инженерные разработки, связанные с созданием безотходных и малоотходных технологий, ведутся во всем мире. Возникла новая подотрасль, разрабатывающая, изготавливающая оборудование, обеспечивающая охрану природы и полное использование и утилизацию отходов. Подлежащие очистке потоки горячих отходящих газов от металлургических агрегатов несут в себе большое количество энергии, и улавливание загрязняющих веществ из газовых выбросов сочетается с использованием их химической энергии, физического тепла, а в некоторых случаях и их механической энергии. Ценные составляющие имеются в отвальных шлаках, в плавильной пыли.
Желание максимально использовать все ценное, что содержится в отходах металлургического производства, заставляет повышать требования к оборудованию по очистке газа, переработке шлаков и пыли, что связано с увеличением затрат, однако в целом это оказывается экономически выгодным и приближает индустрию, связанную с охраной окружающей среды в металлургии, к самоокупаемости.
Исторически получилось так, что структура производства металлов в России сегодня заметно отличается от таковой в других промышленноразвитых странах мира. С экологической точки зрения сегодня эта структура не может быть признана рациональной. Сложившаяся структура является следствием экстенсивного развития металлургии и некоторых других факторов. В целом это приводит к большим отходам не только в самой металлургии, но и металлопотребляющих отраслях.
Приведем пример из области черной металлургии. Внутри отрасли значительная доля затрат приходится на добычу руд, нерудных материалов, обогащение, производство кокса, ферросплавов, огнеупоров. Наша промышленность еще не успела перейти от традиционной, сложившейся десятилетиями технологии, к современной, основанной на замене разливки стали в изложницы непрерывной разливкой, на широком использовании листового проката (с последующей штамповкой, сваркой и т.д. и соответствующим уменьшением масштабов
760
использования металлообрабатывающих станков с образованием миллионов тонн стружки), на широком использовании методов внепечной обработки с целью получения металла высокой степени чистоты и качества.
В результате эффективно используется лишь небольшая доля выплавляемой стали. Условно можно сказать, что мы производим "излишнее" количество стали, соответственно добываем "излишнее" количество руды, коксующегося угля, имеем "излишнее" количество аглофабрик, доменных печей, заводов для производства огнеупорных материалов, т.е. производств с экологической точки зрения весьма неприятных (см. раздел "Внепечная обработка и экология").