Технология и экологическая безопасность мартеновского производства

Для быстрого определения  степени запылённости воздуха пользуются фотоэлектрическим методом который  основан на том, что запылённый воздух ослабляет проходящие через него световые лучи. К числу наиболее радикальных мероприятий по борьбе с пылью относятся рационализация технологических процессов и усовершенствование оборудования в направлении предупреждения образования и распространение пыли при переработке и транспортировке материалов. К таким мероприятиям можно отнести улучшение процесса спекания шихты на аглофабриках, увлажнение пылящих материалов, замену абразивного способа удаления пороков у слитков и заготовок огненным методом, применение пневмотранспорта и других видов закрытого транспорта для перемещения пылящих материалов и тому подобное. Широкое внедрение механизации и автоматизации процессов также является одним из важных оздоровительных мероприятий.

Особого внимания заслуживает  вопрос о герметизации пылящих агрегатов  и транспортных устройств по всему циклу производственного процесса. Герметизацией производственного оборудования в некоторых случаях удаётся полностью предотвратить выделение пыли окружающее пространство.

Гидрообеспыливание является одним из эффективных методов  борьбы с распространением пыли. На металлургических предприятиях этот способ с успехом применяется для подавления пыли на агломерационных фабриках и в мартеновских цехах. Испытанным средством в борьбе с пылью является обеспыливающая вентиляция, которую устанавливают в виде местных отсосов от кожухов-укрытий и пылящих устройств.

Вводить системы обеспыливающей вентиляции в эксплуатацию можно  только после того, как будет достигнута проектная эффективность ее работы. Вентиляционные установки требуют  квалифицированного надзора и ухода. Запыленный воздух перед выбросом его в атмосферу должен очищаться от пыли в специальных установках.

Для очистки запыленного  воздуха применяют различные  способы: сухую очистку в пылеосадительных камерах, циклонах, мультициклонах, инерционных  и матерчатых фильтрах; электрическую  очистку сухих и мокрых электрофильтрах; очистку пыли ультразвуком. На Макеевском металлургическом заводе для очистки запыленного воздуха и газов применяют пылеосадительных камеры, циклоны и мультициклоны, мокрую очистку в скрубберах и электрическую очистку.

Иногда, полезно изолировать пыльные производственные участки от других помещений. Такая изоляция выполняется установкой перегородок или заключением отдельных особо пылящих агрегатов в специальные кожухи – кабины. В помещениях с повышенной и трудно устранимой запыленностью воздуха создают местные зоны чистого воздуха по средствам искусственной подачи воздуха на рабочие места по трубопроводам большого сечения с незначительной скоростью выдачи воздуха (порядка 0,3 – 0,5 м/с). Хороший эффект дают кабины с подачей в них чистого воздуха.

Удаление пыли с полов, стен, конструкций и оборудования производят гидросмывом или промышленными  пылесосами.

В пылях мартеновского  производства содержится довольно значительное количество цинка, свинца и солей  щелочных металлов, вредно влияющих на процесс получения чугуна. Особенно нежелателен цинк, вызывающий образование настилов в мартеновской печи, разрушение ее футеровки, ухудшающий качество агломерата, изготовленного из сырья с большим содержанием цинка. При утилизации таких пылей присадкой их в агломерационную шихту происходит накопление цинка в получаемом агломерате. По существующим нормам содержание цинка в сырье, поступающем в мартеновскую печь, не должно превышать 0,5 %.

Это свидетельствует  о необходимости обесцинкования пылей (шламов), имеющих повышенное содержание цинка. Разработаны два типа процессов извлечения цинка из исходного материала (окисленные цинковые руды, цинковые шлаки и пыли, шламы) - пиро- и гидрометаллургический.

Первый применяется  в основном в черной металлургии, второй - в цветной. Основой пирометаллургического процесса извлечения цинка (и свинца) является восстановительный обжиг сырья. Можно утверждать, что все процессы получения металлизованных окатышей так или иначе связаны с отгонкой цинка из исходной шихты и последующим улавливанием его в виде оксида либо металлического цинка. Взаимодействие углерода с оксидом цинка протекает по реакциям

 

ZnO + C = Zn(пар) + CO;

ZnO + C = 2 Zn(пар) + CO2.

 

Первая реакция протекает при температуре 950 С, вторая – при 1070 С и выше, причем возгонка цинка наиболее интенсивно идет при 980-1000 С. Установлена линейная зависимость между количеством получаемого цинка и степенью металлизации шихты. В частности, в конце трубчатой печи степень возгонки цинка возрастает до 96-98 %, свинца- до 99 %, а степень металлизации - до 94 %. При температуре выше 1100 С существенно ускоряется процесс возгонки всех цветных металлов, содержащихся в сырье.

 

2.6 Утилизация мартеновских  шлаков

 

В связи с выведением из эксплуатации шлакового двора  мартеновского цеха по предписанию санитарно-эпидемиологической станции, мартеновские шлаки также поступают на шлаковый двор ЭСПЦ.

Горячий шлак сливается (сбрасывается) в траншею, в которой  осуществляется процесс термодробления и последующее дробление слитком, сбрасываемым с электромагнита крана.

Затем шлак подвергается охлаждению, разрыхляется и перелопачивается грейфером с одновременной выборкой металла электромагнитом.

Извлеченный металл возвращается на скрапобазу ЭСПЦ. Шлак в виде щебня рядового частично отгружается потребителям автотранспортом и железнодорожным транспортом.

Шлаковый двор является источником загрязнения атмосферного воздуха неорганизованными выбросами.

 

2.7 Рациональные мероприятия  по повышению экологической безопасности  мартеновского производства

 

Наиболее рациональнее будет применять для очистки  мартеновских газов электрофильтры типа ЭГА, обеспечивающие при скорости газа 1 – 1,2 м/сек степень очистки 98 – 99 %. Примерно такую же степень очистки могут дать прямоугольные трубы Вентури с регулируемой горловиной, работающие со скоростью газа в горловине 100 – 120 м/сек и удельным расходом воды 1 – 1,2 дм3/м3.

Однако, результаты технико-экономического анализа показывают, что очистка  газов в электрофильтрах дешевле, чем в скрубберах Вентури: суммарные удельные затраты уменьшаются по мере увеличения ёмкости печи, причём в варианте с электрофильтрами более быстрыми темпами.

Таким образом, в современных условиях для очистки отходящих газов  мартеновских печей следует рекомендовать  электрофильтры типа ЭГА.

Борьба с выбросами газов  через окна печи ведётся в двух направлениях: отвод выбивающихся газов  с помощью аспирационных систем и создание воздушных завес на окнах. Аспирационные системы занимают много места, дороги в эксплуатации и мешают при проведении ремонта печи. Поэтому более перспективно второе направление. Из сопел диаметром 12 – 15 мм, размещённых с шагом 65 мм вытекают со скоростью 80 – 120 м/с, струи воздуха, перекрывающие площадь рам. При оптимальном разряжении под сводом 35 – 45 Па полное устранение пылегазовых выбросов достигается при расходах сжатого воздуха около 2,6 тыс м3/ч на каждое открытое и около 1,3 тыс м3/ч на каждое закрытое окно. При этом количество поступающих в тракт газов увеличивается на 5 – 7 %.

Основными направлениями борьбы с пылеобразованиями при продувки ванны являются улучшения конструкции кислородных фурм и использование газо-кислородной продувки.

Наиболее эффективнее применять шестисопловые и кольцевые фурмы, обеспечивающие лучшее усвоение кислорода ванной и создающие меньше пыли, а в последние годы – двухъярусная фурма.

При сухой транспортировке уловленной пыли применяют пневмо – и механический транспорт. Использование пневмотранспорта является наиболее рациональным способом транспортировки, так как пыль удаётся перемещать на значительные расстояния (0,5 км и более).

В мартеновском цехе вода расходуется  на охлаждения кислородных фурм, на очистку газа (при применении мокрой очистки газоочистки, а также  на поливку рабочей площадки у  печей, за мочку и охлаждение инструмента, заливку шлака, мойку механизмов и т. д.).

При водяном охлаждении всех элементов  мартеновской печи общий расход воды на выплавку 1 т стали составляет 10 – 15 м3. на восполнение потерь воды в системе требуется добавка  свежей воды в количестве 4 – 6 % от общего расхода.

Водяное охлаждение мартеновских цехов  обладает целым рядом недостатков, основными из которых являются большёе водопотребление и не большой срок службы водоохлаждаемых элементов из-за прогара в результате отложений и взвесей.

Наличие в отходящих  газах мартеновских печей окислов  серы и азота приводит к тому, что сточные воды мартеновских газоочисток  имеют кислую реакцию и приобретают  коррозионные свойства, так как окислы в воде.

На Макеевском металлургическом заводе вырабатывается постепенная модернизация мартеновского цеха. В марте 2002 года на мартеновской печи 3, 6 вместе с фирмой ТЕСНСОМ (Германия) введена новая технология кладки пода мартеновской печи, а также донная продувка ванны азотом, технология "VVS". Внедрение этой технологии должно обеспечить: уменьшение продолжительности плавки до 5%; увеличение средней массы плавки до 2%; снижение затрат топлива до 10%; исключение простоев печи на подварки пода в межремонтные периоды; снижение затрат огнеупорных порошков (магнезита) до 5 кг/т стали.

Существующее состояние  экологической безопасности мартеновского  производства есть однозначно неудовлетворительным - отсутствующая система очистки  мартеновских газов, неудовлетворительно  осуществляется переработка и использования  отходов производства, используется устаревшая система охлаждения печей. Руководством Макеевского металлургического завода принято решение дальнейшей эксплуатации мартеновского цеха с применением некоторых усовершенствований, перевод производства стали на другую, более современную технологию не предполагается.

 

2.8 Выводы

 

Одной из острейших проблем  на современном этапе развития металлургического  комплекса Украины являются рациональное природопользование и охрана окружающей среды.

 По уровню выбросов  вредных веществ в атмосферу и водоемы, образованию твердых отходов металлургия превосходит все сырьевые отрасли промышленности, создавая высокую экологическую опасность ее производства и повышенную социальную напряженность в районах действия металлургических предприятий.

Защита окружающей среды  в отраслях металлургического комплекса  требует огромных затрат. Различие их существенно влияет на выбор основного  технологического процесса. Иногда более  целесообразным оказывается применение технологического процесса, менее загрязняющего окружающую среду, чем контроль (с огромными затратами) уровня загрязненности и организации борьбы с этими загрязнениями при использовании традиционных технологий.

Огромнейшие резервы  и возможности решения экологических  проблем заключены в комплексности переработки сырья, в полном использовании полезных компонентов в его составе и месторождениях.

 

3. Организация производства

 

3.1 Организация труда обслуживающего персонала мартеновского цеха

 

В современных условиях, когда все участники и звенья предприятия тесно связаны и от организации труда на любом из них зависит общий ритм работы, результаты труда всего производства (линий, цеха), особую важность приобретают вопросы организации обслуживания рабочих мест. Установлено, что недостатки в организации обслуживания являются причиной примерно двух третей всех внутрисменных потерь рабочего времени. Чем полнее и совершеннее система обслуживания, тем более организованно протекает процесс труда и эффективнее используется рабочее время.

Рабочее место (РМ) является первичным звеном производственного процесса в создания материальных ценностей. Систему организации рабочего место с полным правом считают показателем организованности всего предприятия, так как она характеризует качество и слаженность работы всех служб предприятия.

Любое рабочее место  на предприятии должно наилучшим  образом отвечать своему назначению и обеспечивать при этом выполнение основных и вспомогательных работ  с наименьшими затратами труда.

Организацию труда на рабочем месте определяют следующие  факторы: разделение и кооперация труда; совершенствование организации и обслуживания рабочих мест; рационализация приемов и методов труда; создание благоприятных условий труда; повышение квалификации кадров; совершенствования нормирования и стимулирование труда; воспитание сознательного творческого отношения к труду.

Как показывает практика, в наиболее запущенном состоянии  оказывается обслуживание рабочих  мест.

Организация обслуживания РМ связана с установлением системы  взаимодействия какого-либо РМ и работника с другими работниками и рабочими местами, призванными обеспечивать его бесперебойную и качественную работу.

Рациональная организация  обслуживания РМ оказывает существенное влияние на повышение производительности труда, не требуя от предприятия значительных материальных затрат.

Общие требования к организации  обслуживания РМ для обеспечения  бесперебойной работы в течение  смены в мартеновском цехе сводятся к следующему:

своевременному доведению  до каждого работника производственного  задания;