Управление воздействием на окружающую среду предприятия по производству чугуна

Железо, в земной коре не обнаруживается в  самородном виде, а находится главным  образом в соединениях с кислородом и двуокисью углерода.

На  практике приходится иметь дело с  магнитной окисью железа (72,4% Fe), безводной окисью железа (70% Fe) и водной окисью железа с различным количеством адсорбированной воды (52,3 - 62,9% Fe). Соединение железа с двуокисью углерода - это карбонат железа (48,3% Fe).

Кокс  каменноугольный — твёрдый пористый продукт серого цвета, получаемый путём коксования каменного угля при температурах 950—1100°С без доступа воздуха. Содержит 96—98 % С, остальное составляют Н, S, N, O. Зольность 9—12 %, выход летучих веществ 1 %, теплота сгорания 29—30 МДж/кг.

Выше 900 °C, легко восстанавливает СО₂ (С + СО₂ = 2СО); при 1000 °C скорость процесса (стандартная реакционная способность кокса) в расчете на 1 г кокса 0,1—0,2 мл СО₂ за 1 с,энергия активации 140—200 кДж/моль. Скорость взаимодействия с О₂ (С +О₂ = СО₂), или горючесть кокса, значительно выше, чем с СО₂, и составляет при 500 °C около 0,1 мл О₂ за 1 с, энергия активации 100—140 кДж/моль.

Физико-химические свойства кокса каменноугольного определяются его структурой, приближающейся к  гексагональной слоистой структуре  графита. Структура кокса характеризуется  неполной упорядоченностью: отдельные  фрагменты (слои), связанные Ван-дер-Ваальсовыми силами, статистически занимают несколько возможных положений (например, накладываются один на другой). Наряду с атомами углерода в пространственной решетке кокса, особенно в её периферийной части, могут располагаться гетероатомы (S, N, O).

Строение  и свойства кокса каменноугольного зависят от состава угольной шихты, конечной температуры и скорости нагрева коксуемой массы. С увеличением содержания в шихтегазовых и др. углей, характеризующихся малой степенью метаморфизма, понижением конечной температуры коксования и уменьшением выдержки при этой температуре, реакционная способность и горючесть получаемого кокса возрастает. При увеличении содержания газовых углей в шихте прочность и средняя крупность кусков кокса уменьшаются, а пористостьего возрастает. Повышение конечной температуры коксования способствует увеличению прочности кокса каменноугольного, особенно к истиранию. При удлинении периода коксования и снижении скорости нагрева коксуемой массы средняя крупность кусков кокса увеличивается.

Известняк  — осадочная горная порода  органического, реже  хемогенного  происхождения, состоящая преимущественно из CaCO₃ (карбоната кальция) в форме кристаллов кальцита различного размера. наиболее распространенная осадочная карбонатная горная порода, состоящая главным образом из кальцита СаСО₃. Составляет 12% от всей массы осадочных пород. Химический состав чистого известняка близок к кальциту (СаО 56%, СО₂ 44,0%). В состав карбонатной части известняка входят также доломит CaMg(CO₃)₂, FeCO₃ и МnСО₃ (менее 1%), некарбонатные примеси.

Воздух — естественная смесь газов, главным образом азота и кислорода, образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования подавляющего числа наземных живых организмов: кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха методом сжижения получают инертные газы. В соответствии с Федеральным Законом «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».

 

3. Характеристика используемого оборудования

 

Скипы предназначены для транспортирования шихтовых материалов из скиповой ямы на колошник доменной печи к приемной воронке загрузочного устройства.

Скип состоит из кузова, передней и задней колесных пар и устройства тягового. Для увеличения емкости и облегчения погрузки и выгрузки материала передний торец кузова выполнен открытым с уширением. От износа шихтой днище и стенки скипа защищены плитами из легированной стали. В верхней части кузова предусмотрено отверстие для погрузки мусора и просыпи, образующихся в скиповой яме.

Скипы изготавливаются с шарнирным  креплением передней колесной пары или  задней колесной пары.

Воздуходувные машины – обеспечивают доменные печи необходимым количеством сжатого воздуха для сжигания горючего и давлением на колошнике в пределах 5…7 МПа, а у новых печей до 25 МПа.

Кожух воздухонагревателя (каупер)  состоит из плоского днища , цилиндрического корпуса  и купола . Каждая доменная печь обслуживается, как правило, тремя кауперами. Стальной кожух каупера имеет высоту 40-36 м, диаметр 7-9 м.

Насадка - кирпичная кладка - выкладывается  из огнеупорного (шамотного) кирпича  так, чтобы образовались вертикальные сквозные от низа до верха каналы для  прохода газа и воздуха. Благодаря  каналам насадка обладает большой  поверхностью нагрева (от 10 до 20 тыс. м2 и более). Насадка кладется на чугунную поднасадочную решетку, которая опирается на специальные колонны и расположена на уровне 2-2,5 м от днища воздухонагревателя.

Каналы насадки соответствуют  отверстиям в решетке и имеют  выход в пространство под решеткой, называемое поднасадочным пространством. В поднасадочное пространство по воздухопроводу холодного дутья подводится от воздуходувных машин холодный воздух.

Пылеуловитель  представляет собой цилиндрический сосуд  с коническим днищем Он служит для очистки доменного газа от крупных частиц пыли, выносимых газом из доменной печи. Каждая доменная печь имеет один или два пылеуловителя. Пылеуловитель изготовляют из отдельных листов, свальцованных по цилиндрической и конической поверхностям. Наиболее сложны в изготовлении переходные пояса от цилиндрической к конической поверхности пылеуловителя толщиной 40 мм.

Газовоздухопроводы расположены в пределах блока воздухонагревателей. Все сопряжения и пересечения трубопроводов в целях уменьшения напряжений и потери давления рекомендуется делать плавными.

Резервуары служат для хранения сжиженных газов. Основные элементы вертикального цилиндрического резервуара: днище, корпус и покрытие.

Стенка корпуса состоит из ряда поясов из листовой стали размером 1500×6000 мм. Наименьшая толщина листовой стали для корпуса и днища 4 мм. Листы корпуса сваривают по вертикали стыковыми соединениями, по горизонтали смежные пояса - стыковыми  или нахлесточными. При нахлесточном соединении, пояса располагают телескопически, наружные кольцевые сварные швы выполняют сплошными в нижнем положении, внутренние - потолочные - делают прерывистыми. Вертикальные стыки листов смежных поясов располагают вразбежку.

Днище резервуара вместимостью 2000-5000 м3 состоит из листовой стали, которая  в средней части днища имеет  толщину 4-5, а по краям 6-8 мм. Все листы  сваривают нахлесточными соединениями с одной стороны.

Покрытия резервуаров имеют  коническую форму с уклоном 1 : 20. Покрытие состоит из настила кровли и поддерживающего его каркаса. Листы стали толщиной 2,5 мм в настиле сваривают между собой нахлесточными соединениями, а с корпусом — с помощью обвязочного уголка.

С целью индустриализации изготовления монтажа вертикальных резервуаров  применяют рулонированные корпуса  и кровлю со щитовым покрытием. Корпус в этом случае изготавливают целиком  на заводе на установке для рулонирования  и поставляют на монтаж в виде полностью  заваренных полотнищ, свернутых в  рулоны. Рулоны разворачивают на месте  монтажа и устанавливают в  проектное положение.

Вертикальные цилиндрические резервуары, применяемые в нашей стране, имеют  вместимость от 100 до 50 000 м3.

Разливочная машина, устройство для  механизированной разливки жидкого  металла (с целью получения слитков), а также штейна и некоторых  шлаков, получаемых в цветной металлургии. Ленточная разливочная машина, используемая для разливки чугуна, представляет собой наклонный конвейер из двух параллельных бесконечных цепей, к которым прикреплены примыкающие друг к другу чугунные изложницы-мульды, причём каждая мульда одним своим краем немного перекрывает соседнюю, чтобы жидкий металл не проливался в зазоры между ними. К нижнему концу машины подаётся ковш с металлом, который при наклоне ковша через жёлоб заливается в мульды. Чугун в мульдах проходит зону охлаждения, где он обрызгивается водой. В верхней части конвейера, при огибании цепями ведущих колёс, мульды переворачиваются, чушки (слитки затвердевшего чугуна) вываливаются из них и попадают по жёлобу на ж.-д. платформу или в вагонетку. Опрокинутые пустые мульды движутся в обратном направлении, при этом они обдуваются паром и обрызгиваются известковым молоком. Масса одной чушки чугуна обычно 45 кг. Подобного типа машины используют и для разливки ферросплавов, цветных металлов, шлаков цветной металлургии.

Чугуновоз — вид грузового вагона, распространённый по всему миру. Предназначен для перевозки жидкого чугуна, как в составе поезда, так и на близких расстояниях (на территории заводов и промышленных территорий), к миксеру и доменной печи. Чаще всего чугуновозы используется как технологический транспорт на металлургических предприятиях, реже используются для формирования железнодорожных составов. Чугуновоз состоит из тележки и укрепленного на ней ковша (цилиндрической, грушевидной или конической формы), в котором перевозится жидкий (расплавленный) чугун. Изнутри ковш выкладывается огнеупорным кирпичом

Когда чугуновоз доходит до места назначения, то ковш опрокидывается с помощью  лебедки (иногда используются новые  технологии).

Шлаковоз — это устройство предназначенное для приема выпускаемого из доменной печи жидкого шлака и транспортирования его к местам переработки, в отвал или грануляционную установку.

Чаша представляет собой круглую (со сферическим дном) отливку из углеродистой стали, предназначенную  для приема выпускаемого из доменной печи жидкого шлака и транспортировки его к месту переработки или в отвал. Четыре углубления на лапах чаши образуют замок с четырьмя выступами опорного кольца, обеспечивая тем фиксацию чаши и опорного кольца. В нижней части чаши расположены четыре опорные площадки для замков, при помощи которых чаша закрепляется в опорном кольце. Опорное кольцо, предназначенное для крепления на нем чаши, представляет собой стальную отливку, в стенках которой имеются сквозные овальные отверстия, улучшающие условия охлаждения чаши.

Механизм опрокидывания чаши состоит из электродвигателя, самотормозящей муфты, редуктора и системы зубчатых передач. Выходная вал-шестерня редуктора входит в зацепление с зубчатым сектором.

Бункер — ёмкость для временного хранения жидких и сыпучих материалов. Различают бункеры железобетонные (монолитные, сборные, смешанного типа), металлические, комбинированные. Кроме того, в качестве бункера могут использоваться горные выработки.

 

Рисунок 2 -Доменная печь

Доменная печь представлена следующими частями :

Горн, печь для выплавки, переплавки, нагрева металлов.

Колошник - в нём устройство для загрузки шихты и трубы для отвода доменного газа.

Шахта - в ней начинаются процессы восстановления железа и его науглероживание.

Распар - плавление пустой породы с  образованием шлаков.

Заплечик - заканчивается процесс  восстановления железа.

Саморазгружающиеся вагоны – вагоны, которые имеют свойство саморазгружаться, что значительно облегчает работу получения сырья и исходного  материала.

Вагоноопрокидыватель — специальное сооружение для механизированной разгрузки вагонов с насыпными и навалочными грузами (рудой, углем)

Существуют стационарные вагоноопрокидыватели с различными способами разгрузки. В роторных и круговых вагоноопрокидывателях разгрузка осуществляется при повороте вагона вокруг его продольной оси. В боковых подъёмно-поворотных вагоноопрокидывателях вагон не только поворачивается вокруг продольной оси, но также и поднимается. Вагоноопрокидыватели этих двух типов предназначены для разгрузки полувагонов и платформ. Торцевые вагоноопрокидыватели производят наклон вагона относительно поперечной оси, при этом груз высыпается через открывающиеся боковые стенки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Характеристика предприятия как источника воздействия на окружающую среду

 

1.   Характеристика предприятия как источника воздействия на атмосферный воздух

Производственные  процессы предприятия  являются источниками загрязнения атмосферного воздуха пыль,   окисью углерода, ангидридом сернистым. Характеристики данных веществ приведены ниже.

Пыль  — мелкие твёрдые частицы органического или минерального происхождения. К пыли относят частицы среднего диаметра от долей микрона и до максимального — 0,1 мм. Более крупные частицы переводят материал в разряд песка, который имеет размеры от 0,1 до 5 мм. 

Пыль  на рабочих местах состоит главным  образом из окислов железа с содержанием  железа от 60 до 75 %. Содержание высокодисперсной пыли размером до 1,5 мкм составляет 61—88,7%. Состоит эта пыль из магнетита, из РеО и гематита. Размер частиц преимущественно составляет 1 мкм. При этом наблюдается присутствие отдельных пластинок графита. Свободная двуокись кремния в составе пыли содержится в виде зерна размером 5—20 мкм.

Пыль, обладающая слабо выраженным токсическим  действием, вызывает вначале гипертрофию  макрофагов, затем после поглощения большого количества пылинок — гибель клеток. Продукты жизнедеятельности  и разрушения макрофагов способствуют развитию соединительной ткани в  легких. Частицы крупнее 10 мкм осаждаются в полости носа, в верхних отделах бронхов и удаляются с помощью реснитчатого эпителия. ПДК пыли до 20% SiO₂ рабочей зоны - 6 мг/м³