Черная металлургия

Черная металлургия
• Предприятия ЧМ сконцентрированы в
Европейской части, Урале и юго-востоке
Западной Сибири (Кемеровская область).
• 8 заводов полного цикла производят 90%
чугуна и стали в России.
• ЧМ – производство чугуна, стали и проката.
• Полный металлургический цикл включает
следующие производства:
– коксохимическое;
– доменное;
– сталеплавильное.
Коксохимическое производство
• Коксование – переработка угля нагреванием
без доступа воздуха.
• Выбросы содержат оксид углерода (на
порядок больше других примесей), угольную
пыль, сернистый ангидрид и др.
Коксовая печь
Доменное производство
• Слово «домна»
образовано от
старославянского
«дмение» —
дутьё.
• Высота до 35 м.
• Непрерывный
цикл работы с
остановкой на
капитальный
ремонт раз в 10-12
лет.

• Заключается в восстановлении оксидов
железа оксидом углерода и выплавке чугуна.
• Этапы процесса:
- сгорание кокса: С + О2
= СО2 +402 кДж
- образование окиси углерода: СО2 + С = 2СО
- образование железа:
• Железная руда содержит много оксида
кремния (SiO2).
• Для его удаления в домну закладывают
флюсы (известняк или доломит).
• В результате образуется шлак:
СаСО3 + Q= СаО + СО2
СаО + SiО2 + Q = СаSiO3
Выбросы доменного производства
• Доменный газ (содержит 30% окиси
углерода).
• Доменный шлак.
• Пыль (состоит из оксидов железа, кремния,
алюминия, магния, кальция, марганца).
Образуется в больших количествах (десятки
кг/ч) на всех этапах.
• Интенсивные тепловые излучения.
Сталелитейное производство
• Состоит в удалении из чугуна серы и
фосфора, а также снижении содержания
углерода и кремния посредством окисления.
• Окислы углерода и серы улетучиваются.
• Для удаления оксидов кремния и фосфора
добавляют известь:
СаО+SiO2 = СаSiOз
ЗСаО+Р2O5 = Са3(РО4)2
• Наиболее распространенный способ
получения стали – кислородно-конвертерный.
• Основан на продувке кислородом воздуха
через расплавленный чугун под давлением в
специальных печах — конверторах.
• После окончания процесса наклоняют
конвертор, сливают шлак и выпускают
готовую сталь.
Конверторы
Выбросы сталелитейного
производства
• Конверторный газ (содержит до 90 % СО).
• Пыль (почти на 100 % состоит из оксидов
железа).
• Шлак.
• Интенсивное тепловыделение (температура в
конверторе достигает 1700 °С).
Защита атмосферы
• Коксовый газ после очистки возвращают на
обогрев коксовых батарей, а извлеченные
примеси используют для производства
различных химических соединений.
• Доменный газ в основном возвращают как
топливо в технологический цикл.
• Конверторный газ используют как топливо
или дожигают в специальных установках.
• Наиболее эффективным средством борьбы с
пылью является устройство аспирации
(обеспыливающей вентиляции).
• Для этого создается вытяжная
вентиляционная система, с учетом
конструктивных особенностей цеха.
Вытяжная вентиляция
Характеристика сточных вод и их очистка
Образуются при:
• охлаждении доменных и мартеновских печей,
конверторов (49 %);
• очистке технологических газов и
аспирационного воздуха;
• гидротранспортировке золы и пыли.
К условно чистым, т.е. имеющим только
повышенную температуру, относятся 60-70 %
сточных вод.
Коксохимическое производство
• Наибольший объем стоков принадлежит
фенолсодержащим водам.
• Для их очистки часто используется
специальные бактериальные культуры.
• Предварительно необходимо удалить из воды
масла и смолы, убивающие бактерий.
• Доочистка сточных вод осуществляется в
биологических прудах (каскад из 3-х
водоемов).
Доменное и сталеплавильное производство
• Сточные воды образуются при очистке
доменного (или конверторного) газа и
гидроуборки помещений.
• В цеху действует система оборотного
водоснабжения и после очистки в
отстойниках осветленная вода снова
используется.
• Обезвоженный шлам, содержащий 50-60 %
Fe, является ценным технологическим
продуктом.
Экологическая ситуация в зоне работы
металлургических производств
• Выпадение кислотных дождей с
последующим воздействием на биоту.
• Отвалы шлака занимают и загрязняют
ценные земли.
• Формирование устойчивой зоны запыления
воздуха и почвы (пример: у Старооскольского МК
радиус этой зоны равен 40 км).
Здоровье населения
В зоне влияния МК повышена:
• заболеваемость органов дыхания и системы
кровообращения;
• частота пороков развития у детей;
• частота онкологических заболеваний
примеры: 1) в зоне влияния Кольского МК показатель
детской смертности в 1,9 раза превышает
общероссийский;
2) в Новокузнецке вклад в риск смертности от
выбросов металлургических заводов равен 60%
(Суржиков, 2007).
Профессиональные заболевания
металлургов
• Наиболее частое – поражение слухового
нерва (влияние шума).
• Тепловая катаракта.
• Заболевания бронхов и легких.
• Дерматиты, поражение ногтей, воспаление
волосяных фолликул.
• За счет коксохимического производства риск
онкологических заболеваний повышен в
несколько раз.