Управление твердыми отходами на металлургических предприятиях

В Западной Европе существуют различные способы разрешения проблемы накопления мусора. Каждый способ зависит от вида мусора. К ним относятся захоронение отходов на полигонах, сжигание на мусоросжигательных установках и переработки (рециклирование) отходов для вторичного использования. Рециклирование означает регенерацию сырья из отходов для производства новых материалов, прежде всего, стекла, бумаги, картона, металла и полимеров. Предпосылкой для переработки этих материалов является их первичная сортировка. Различают три способа переработки: «Recykling», «Downcycling» и «Upcycling». Понятие «Recykling» означает обычную переработку: например, из бутылки производится новая бутылка. Понятие «Downcycling» означает, что качество нового продукта ниже, чем качество исходного продукта: например, напольное покрытие после переработки станет синтетической древесиной. Процесс «Upcycling» происходит в обратном направлении. Продукт, качество которого ниже, перерабатывается в продукт с более высоким качеством.

В большинстве стран Евросоюза существует раздельный сбор мусора. В каждом доме есть по 4 специальных контейнера - для бумаги и картона, для стекла, для пластмассы и для металла; в Германии и Австрии в каждом домашнем хозяйстве есть специальный биоконтейнер для пищевых отходов. Для жителей Западной Европы сортировка мусора - обычное ежедневное дело. Содержимое этих контейнеров вывозится каждую неделю специализированными фирмами, а хозяева квартир получают оплату за собранное ими вторсырье. Но существуют также другие интересные альтернативны, которые можно обозначить одним понятием - «Upcycling». Это направление означает изготовление из старых ненужных вещей, которые являются мусором, чего-нибудь нового и красивого, при этом функция новой вещи отличается от старой. Так, фирма «Freitang» - самая известная немецкая фирма, которая использует на производстве процесс «Upcycling». В начале 90-х гг. два брата из Цюриха начали делать сумки из старых тентов для грузовых машин. Они скупают тенты, разрезают их и шьют сумки. Ремень безопасности служит плечевым ремнем, а из подержанной велосипедной камеры изготавливается отделка. Т. е. каждая сумка изготавливается из отходов и становится единственным экземпляром. Как ни странно, такие изделия весьма популярны среди западноевропейской молодежи.

Следует также упомянуть  Национальный стандарт Украины [ISО 14001:2004, IDT] — «Системы экологического управления. Требования и руководящие указания по применению», который является идентичным переводом аналогичного стандарта ЕС. Появление ISО 14000 — серии международных стандартов систем экологического менеджмента на предприятиях и в компаниях - называют одной из наиболее значительных международных природоохранных инициатив. Система стандартов ISО 14000, в отличие от многих других природоохранных стандартов, ориентирована не на количественные параметры (объем выбросов, концентрации вещества и т. п.) и не на технологии (требование использовать или не использовать определенные технологии, требование использовать «наилучшую доступную технологию»). Основным предметом ISО 14000 является система экологического менеджмента - (Environmental Management,EMS). Типичные положения этих стандартов состоят в том, что на предприятии должны быть введены и соблюдаться определенные процедуры, должны быть подготовлены определенные документы, должен быть назначен ответственный за определенную область деятельности. Основной документ серии - ISО 14001 не содержит никаких «абсолютных» требований к воздействию предприятия на окружающую среду, за исключением того, что предприятие в специальном документе должна объявить о своем стремлении соответствовать национальным стандартам. Такой характер стандартов обусловлен, с одной стороны, тем, что система ISО 14000, как международные стандарты, не должны вторгаться в сферу действий национальных нормативов. С другой стороны, предшественником ISО являются «организационные» подходы к качеству продукции, (например, концепция «глобального управления качеством» - total quality management), согласно которым ключом к достижению качества является выстраивание надлежащей организационной структуры и распределение ответственности за качество продукции.

Решение о разработке ISО 14000 явилось результатом Уругвайского раунда переговоров по Всемирному торговому соглашению и встречи на высшем уровне по окружающей среде и развитию в Рио - де - Жанейро в 1992 году. Стандарты ISО 14000 разрабатываются Техническим комитетом 207 (ТС 207) Международной Организации Стандартизации (ISО). Моделью для стандартов послужили британские стандарты ВS 7750, опубликованные в 1992 г., в осуществлении которых сейчас добровольно участвуют около 500 компаний. Система стандартов ISО 14000 также использовала зарекомендовавшую себя модель международных стандартов по системам контроля качества продукции (ISО 9000), в соответствии с которыми в настоящий момент сертифицировано более 70000 предприятий и компаний по всему миру.

Этот стандарт предназначен для применения любым предприятием, которое желает:

а) разработать, внедрить, поддерживать и улучшать систему экологического управления;

б) обеспечить свое соответствие задекларированной данным предприятием экологической политике;

в) демонстрировать соответствие этому стандарту

Этот стандарт требует  от предприятия:

а) разработать приемлемую экологическую политику;

б)определить экологические аспекты как следствия минувшей, настоящей или запланированной деятельности, продукции и услуг для того, чтобы определить важность связанных с ними влияний на окружающую среду;

в) определить соответствующие правовые и прочие требования, которые организация обязуется выполнять;

д)установить приоритеты и определить соответствующие экологические цели и задачи;

е) разработать схему и программу реализации заявленной экологической политики, достижение целей и выполнение задач;

ж) применять планирование, управление, мониторинг, предупредительные и корректирующие действия, аудит и анализ деятельности для обеспечения уверенности в том, что экологическая политика соблюдается и система экологического управления остается соответствующей;

з) быть способным адаптироваться к обстоятельствам, которые изменяются.

Предприятиям, у которых  нет современной системы экологического управления, надо сначала установить путем анализа свое текущее положение относительно окружающей среды. Во время такого анализа надо рассмотреть все экологические аспекты предприятия как основу для разработки системы экологического управления.

Анализ может охватить четыре главных направления:

• определение экологических аспектов, в т. ч. тех, которые связаны с работой в нормальных рабочих режимах и в режимах с отклонением от нормы, охватывая режимы запуска и остановки, а также чрезвычайные ситуации и аварии;
• определение надлежащих правовых требований и других требований, которые предприятие обязуется выполнять;
• изучение существующих методов и методик в сфере экологического управления, в т. ч. тех, какие связанные с закупочной и контрактной деятельностью;
• оценивание предшествующих чрезвычайных ситуаций и аварий.

  Предполагается что система таких стандартов в Украине будет обеспечивать уменьшение неблагоприятных воздействий на окружающую среду на трех уровнях:

1. Организационный – через улучшение экологического «поведения» корпораций.
2. Национальный – через создание существенного дополнения к национальной нормативной базе и компонента государственной экологической политики.
3. Международный – через улучшение условий международной торговли [ 2 ].

 

 

 

 

 

 

 

2. Металлургическое производство

Металлургия (от греч. Metallurgeo - добываю руду, обрабатываю металлы), область науки, техники и отрасль промышленности, включающие производство металлов из природного сырья (в частности, руд) и др. металлсодержащих продуктов (в том числе из отходов производств металлических материалов, сплавов и изделий), получение сплавов, обработку металлов в горячем и холодном состоянии, сварку. а также нанесение покрытий из металлов. К металлургии примыкает разработка, производство, эксплуатация машин, аппаратуры, агрегатов, используемых в металлургической промышленности.

Для изучения закономерностей  процессов концентрирования, извлечения, получения, рафинирования и легирования  металлов, а также процессов, связанных  с изменением состава, структуры  и свойств сплавов и материалов, полуфабрикатов и изделий из них  в металлургия используют физические, химические, физико-химические и материальные методы исследования.

    Металлургию подразделяют на черную и цветную. Черная металлургия охватывает производство чугуна, стали и ферросплавов (см. Железа сплавы). С металлургией тесно связаны коксохимия. производство огнеупорных материалов.  К черной металлургия относят также производство проката, стальных, чугунных и др. изделий (на долю черных металлов приходится ~ 95% всей производимой в мире металлопродукции).

 

 

 

 

 

Производство  чугуна

Чугуном называют сплав железа с углеродом (2... 6,67 %), кроме них  в состав сплава могут входить  кремний, марганец, сера, фосфор и др. Исходными материалами для производства чугуна являются железные руды, топливо  и флюсы. Наиболее часто применяемые  железные руды: красный (Fe2O3), магнитный (Fe3O4), бурый (Fe2O3-nH2O), шпатовый (РеСОз) железняки, содержащие 30...70 % железа и пустую породу из различных природных химических соединений (SiO2, А12Оз и др.) и вредные примеси (серы, фосфора). Топливом служит кокс — продукт сухой перегонки (без доступа воздуха) коксующихся каменных углей. Флюсы (плавни) — известняки, доломиты, кварц, песчаники применяют для понижения температуры плавления пустой породы и перевода ее и золы топлива в шлак. Основным способом производства чугуна из руд в настоящее время является доменный процесс, заключающийся в восстановлении железа из руд (оксидов) при высокой температуре и отделении его от пустой породы руды.

 

Чугун выплавляют в доменных печах (9.2) объемом до 5000 м3, куда руду, кокс и флюсы загружают чередующимися  слоями, опускающимися вниз печи под  влиянием собственной массы. В нижнюю часть печи — горн через отверстия  — фурмы подают   под   давлением нагретый воздух, необходимый  для поддержания горения топлива.

 

Кокс, сгорая в верхней  части горна, образует СО2 ;ij[C+O2 = CO2), который поднимается вверх по печи и, встречая на своем пути раскаленный кокс, переходит в оксид углерода: CO2-f-: -f-C=2CO. Оксид углерода восстанавливает оксиды железа до чистого железа по схеме Fe2O3->-F3O4-»-FeO-> -HFe. Этот процесс может быть представлен следующими реакциями: 3F9Q3+ ;+ СО = 2F3O4 + СО2; 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO>; 6FeO+6CO = 6Fe+6CO2.

В нижней части печи часть  восстановленного железа соединяется  с углеродом и образуется карбид железа Fe3C (науглероживание железа). Затем происходит расплавление науглерржен-ного металла, который стекает в горн доменной печи, при этом насыщение железа углеродом продолжается. В результате плавления происходит восстановление не только железа, но и других элементов, находящихся в руде (Si, Mn, P), которые, а также часть серы в виде FeS переходят в чугун. В горн стекает также расплавленый шлак и всплывает над чугуном, так как его плотность меньше,   чем

 

чугуна. Расплавленные чугун  и шлак периодически выпускают через  специальные отверстия — чугунную и шлаковую летки, сначала шлак, а  затем — чугун.

 

К прогрессивным   процессам  развития   доменного   производства следует отнести улучшение подготовки   шихты за счет   дробления, тщательной промывки, сортировки и обогащения железных руд, которое производится, например, путем магнитной сепарации. Широко развивается производство агломерата путем спекания мелочи руды в более крупные куски. Объем доменных печей достиг 5 тыс. м3, что обеспечило улучшение коэффициента использования полезного объема, снижение расхода топлива на 1 т передельного чугуна. Получают большое развитие механизация и автоматизация основных процессов при производстве чугуна. В доменном процессе широко используется повышенное давление и более высокий нагрев дутья, автоматическое регулирование температур, снижение влажности дутья, промывка углей перед коксованием, а также кислород для интенсификации процессов производства.

 

В результате доменной плавки могут быть получены различные виды чугунов: передельные (80...90%), идущие в основном на производство стали; литейные (8...18 %), предназначаемые для получения чугунных отливок; ферросплавы. (2...3%), содержащие повышенное количество марганца, кремния. Ферросплавы применяют как добавки при производстве стали.

Производство  стали

 

     Шлаки сталеплавильных  процессов.

Роль шлаков в процессе производства стали исключительно  велика. Шлаковый режим,

определяемый количеством и составами шлака, оказывает большое влияние на

качество готовой стали, стойкость футеровки и производительность

сталеплавильного агрегата. Шлак образуется в результате окисления  составляющих

части шихты, из оксидов футеровки  печи, флюсов и руды. По свойствам

шлакообразующие компоненты можно разделить на кислотные (SiO2; P

2O5; TiO2; и др.), основные (CaO; MgO; FeO; MnO и

др.) и амфотерные (Al2O3; Fe2O3; Cr

2O3; и др.) оксиды. Важнейшими компонентами шлака, оказывающими

основное влияние на его  свойства, являются оксиды SiO2 и CaO.

Шлак выполняет несколько  важных функций в процессе выплавки стали:

1.      Связывает  все оксиды (кроме СО), образующиеся в процессе окисления

примесей чугуна. Удаление таких примесей, как кремний, фосфор и сера,

происходит только после  их окисления и обязательного  перехода в виде оксидов

из металла в шлак. В  связи с этим шлак должен быть надлежащим образом

подготовлен для усвоения и удержания оксидов примесей;

2.      Во многих  сталеплавильных процессах служит  передатчиком кислорода из

печной атмосферы к  жидкому металлу;

3.      В мартеновских  и дуговых сталеплавильных печах  через шлак происходит

передача тепла металлу;

4.      Защищает  металл от насыщения газами, содержащимися  в атмосфере печи.

Изменяя состав шлака, можно  отчищать металл от таких вредных  примесей, как

фосфор и сера, а также  регулировать по ходу плавки содержание в металле

марганца, хрома и некоторых  других элементов.

Для того, чтобы шлак мог успешно выполнять свои функции, он должен в

различные периоды сталеплавильного процесса иметь определенный химический

состав и необходимую  текучесть (величина обратная вязкости). Эти условия

достигаются использованием в качестве шихтовых материалов плавки расчетных

количеств шлакообразующих — известняка, извести, плавикового шпата, боксита и

др.