В связи с быстрым развитием промышленности и постоянным увеличением объемов, выпускаемой предприятиями продукции, растет негативное воздействие, которое оказывает мировая промышленность на экологию Земли. Выбросы в воздух, сбросы стоков в водные объекты, твердые отходы загрязняют планету, нарушая при этом природный баланс.

Доля металлургической промышленности в ВВП страны составляет около 5 %, промышленном производстве порядка 18%, экспорте - 14 %. Доля металлургической промышленности в налоговых платежах во все уровни бюджетов составляет более 5%. Как потребитель продукции и услуг субъектов естественных монополий металлургия использует от общепромышленного уровня 28,0 % электроэнергии, 5,4 % природного газа от общего потребления, ее доля в грузовых железнодорожных перевозках - 23 % .

Металлургическая промышленность является одной из отраслей специализации России в современном международном разделении труда. На сегодняшний день по производству стали Россия занимает 4-е место в мире (уступая Китаю, Японии и США), по производству стальных труб - 3 место в мире, по экспорту металлопродукции - 3 место в мире (экспорт стального проката в 2007 году составил около 27,6 млн. т; из Китая- 52,1 млн. т, из Японии - 35,6 млн. т). По производству алюминия Россия занимает 2-ое место в мире (после Китая), его экспорту - 1-ое место; по производству и экспорту никеля - первое место в мире; по производству(отгрузкам) титанового проката - второе место.

Однако, несмотря на адаптацию металлургической промышленности к рыночным условиям, его технико-экологический уровень и конкурентоспособность ряда видов металлопродукции нельзя считать удовлетворительными.

Около 30% отходов сталеплавильного производства не перерабатывается и идет в отвалы. Это соответствует примерно 100 млн. тонн в год, в том числе 50 - 60 млн. тонн мелкодисперсной пыли и шламы из системы газоочистки, а также не переработанный шлак.

Основными источниками загрязнения атмосферы выбросами металлургических предприятий являются следующие производства:

Коксохимическое производство. Загрязняет атмосферу оксидами и диоксидами углерода, оксидами серы. На одну тонну перерабатываемого угля выделяется около 0,75 кг.

- Агломерационное производство. Источниками загрязнения являются агломерационные ленты, обжиговые печи. Узлы пересыпки, транспортировки, сортировки агломерата и других компонентов, входящих в состав шихты. В состав агломерационных газов входят оксиды серы и углерода, а пыль содержит железо и его оксиды, а также оксиды марганца, магния, фосфора, кремния, кальция, частицы, титана, меди, свинца.

- Доменное производство. Характеризуется образованием большого количества доменного газа (примерно 2-4 тыс. м3 на одну тонну получаемого чугуна).

Доменный газ содержит оксиды углерода и серы, водород, азот и некоторые другие газы, и большое количество колошниковой пыли. Количество пыли на одну тонну получаемого чугуна составляет 25-150 кг. Пыль содержит оксиды железа. Кремния, марганца, магния, кальция, серы и другие вещества шихты, частицы металлов и графита.

- Электродуговые печи. Выбросы этих агрегатов состоят из токсической и нетоксической пыли, содержащей оксиды железа, цинка, меди, свинца, диоксиды хрома, оксиды и диоксиды кремния, а также газов (оксиды углерода, диоксиды серы и азота).

При сбросе сточных вод металлургических предприятий в водоеме увеличивается количество взвешенных веществ, значительная часть которых осаждается в месте спуска, повышается температура воды, ухудшается кислород ный режим. Изменяется кислотность воды, нарушается ход биологических процессов. Поступление вредных веществ может привести к гибели водных организмов и нарушению естественных процессов в самоочищении водоемов (хлориды, сульфиды, нитраты железа, гидроксил кальция, свинец, хром и его соединения, соляная кислота, серная кислота и др.).

Особенностью металлургической отрасли является безопасность производимой продукции и серьёзная опасность процессов её производства.

Большинство научных трудов посвящены, как правило, задачам управления финансовыми, инвестиционными или страховыми рисками без учета отраслевого характера деятельности хозяйствующих субъектов. В этой связи особую актуальность приобретает проблема формирования эффективной системы управления рисками на предприятиях металлургической промышленности.

Оценка экологического риска последствий решений, принимаемых в сфере нового строительства или реконструкции действующих объектов металлургической промышленности, приобретает все большее значение в связи с повышением требований экологического законодательства, а также с вероятностью значительных экономических потерь в будущем, которые могут резко снизить рентабельность производства. Хотя

оценка экологического риска пока не является обязательной составной частью разделов проектов “Охрана окружающей среды” и “Оценка воздействия на окружающую среду”, ее количественное определение чрезвычайно желательно как для лиц, принимающих решение в сфере производства, так и для организаций, контролирующих экологическую составляющую их деятельности. Оценку экологического риска следует считать составной частью процесса управления природопользованием по совокупности критериев.

Количественная оценка риска характеризуется величиной вероятности возникновения рискового случая и последствиями, возникающими на определенной территории за определенный период времени при определенных обстоятельствах. Поэтому при расчете и анализе риска можно выделить следующие показатели:

Собственно риск - величина, количественно характеризующая вероятность возникновения рискового случая с определенным уровнем ущерба, выраженным в процентах.

Опасность - величина, качественно характеризующая возможный уровень ущерба в случае возникновения рисковой ситуации. Опасность может быть реальной, т.е. рассчитанной на основе статистических данных по конкретному региону или предприятию за определенное время, и потенциальной, рассчитанной теоретически. Опасность исчисляется в денежном выражении или в процентах.

Ущерб - величина негативных последствий от факта проявления рискового случая в денежном выражении. Ущерб может быть прямым, т.е. ущерб от частичного или полного уничтожения материальных ценностей, и косвенным, связанным с недополученной продукцией, упущенной выгодой.

Уязвимость - возможная величина ущерба при определенном уровне воздействия условий рисковой ситуации, т.е. величина, показывающая, насколько объект или процесс подвержен воздействию конкретного рискового случая.

Перечисленные показатели позволяют не только количественно оценивать экологические риски объектов, но и формируют основу для последующего анализа рисков, который включает в себя следующие этапы:

Выявление рисковых случаев, свойственных для определенного технологического процесса металлургического производства приводящего к экологической аварии.

Определение вероятности проявления каждого из рисковых случаев для конкретного технологического процесса за конкретный период.

Определение величины опасности каждого рискового случая для технологического процесса с учетом его уязвимости.

Разработка физико-математических моделей аварийных процессов и моделей распространения рисковой ситуации для каждого рискового случая.

Построение карт риска и ущерба для конкретного предприятия при каждом рисковом случае.

Разработка мероприятий по ликвидации рисковой ситуации и ее последствий.

Оценка экологических рисков в металлургии необходимо проводить в связи с большой степенью износа основных фондов (на начало 2009г для черной металлургии 43,5 %), т.к. она определяет частоту возникновения аварий на производстве.

В таблице показаны основные проблемы экологического характера сталеплавильного производства, приводящие к возникновению экологических рисков и предложены возможные решения по их ликвидации.

Вывод. В результате неэффективного управления рисками в металлургии все общество несет большую экологическую нагрузку. Эта нагрузка временно скрыта, но, начиная с определенного момента, она проявляется, и борьба с накопленными негативными последствиями актуализируется. При этом оказывается, что затраты на своевременное предотвращение загрязнения составили бы лишь несколько процентов от тех затрат, что вынуждено нести общество, устраняя их последствия. Оптимальным методом для соблюдения условий исключающих неоправданный риск, как экономического, так и экологического, является обязательное экологическое страхование.

газоочистка конвертер сталеплавильный брикетирование

ГЛАВА 5. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ОТХОДОВ ШЛАКА КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТОРНОГО ПРОЦЕССА

Известен способ переработки отходов производства стали, заключающийся в том, что шлак смешивают с добавкой, содержащей алюмосиликат в соотношении (55-97,5):(45-2,5) мас.ч. Восстановление ведут при температуре 1250-1500оС, а затем удаляют железо из смеси. В качестве алюмосиликата может быть использована зола-унос [1].

Известен также способ переработки металлургического шлака, когда в него в жидком состоянии вводят композицию, включающую карбонатный и углеродный компоненты, причем в качестве углеродного компонента используется колошниковая пыль доменных печей [2].

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является способ получения строительных материалов, при котором в жидкий шлак добавляют кварцевый песок [6]. Этот способ обладает рядом недостатков. Он требует сушить песок перед его введением в шлак, т.к. влага, содержащаяся в песке, попадая в расплав шлака, может вызвать взрыв. Кроме того, кварцевый песок сам по себе является строительным материалом, а его использование в этом способе технологически малоэффективно, т.к. песок плохо растворяется в шлаке и при остывании последнего остается в виде непрореагировавших включений.

Все приведенные выше аналоги предусматривают использование в качестве сырья для получения строительных материалов отходов сталеплавильного производства, в т.ч. мартеновских, электросталеплавильных, конверторных и доменных.

Задачей изобретения является улучшение экологии окружающей среды в зонах расположения предприятий по производству кристаллического кремнезема и ферросплавов путем утилизации отходов, получаемых при газоочистке печей этих предприятий. Кроме того, техническим результатом от применения предложенного способа является расширение перечня кремнеземсодержащих отходов производства, применяемых в качестве модифицирующих добавок при производстве строительных материалов на основе шлаков сталелитейного производства.

Сущностью изобретения является получение строительных материалов из высокоосновных шлаков металлургического производства путем введения в шлаковый расплав модифицирующей кремнеземсодержащей добавки, перемешивания расплава и последующего его охлаждения. В качестве модифицирующей добавки используют пылевидные отходы, получаемые при газоочистке печей производства кристаллического кремния или ферросплавов, в количестве 1-30 мас.% при содержании в пылевидных отходах оксида кремния не менее 30%.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с прототипом показывает, что в предложенном способе в качестве модифицирующей добавки используются иные, чем в прототипе материалы, а именно пылевидные отходы, получаемые при газоочистке печей производства ферросплавов и кристаллического кремния. Иными является и процентное содержание модифицирующей добавки в расплавленном шлаке 1-30%, а также концентрация оксида кремния в добавке не менее 30% . Таким образом, можно сделать вывод о наличии новизны предлагаемого способа.

Способ осуществляется путем введения добавки в огненно-жидкий шлак после окончания основного процесса выплавки стали. Введение добавки может производиться в загрузочное отверстие сталеплавильной установки в струю шлака во время его слива или непосредственно в шлаковую чашу. Длительность выдерживания шлака после введения добавки пылевидных отходов газоочистки до выливания из шлаковой чаши находится в пределах 10-60 мин. Для повышения равномерности распределения добавки в шлаке в шлаковой чаше производят барботирование расплава с помощью кислородного дутья либо во время введения добавки, либо после ее введения в расплав.

Предлагаемый способ позволяет ликвидировать силикатный распад шлака и исключить распад в результате поздней гидратации извести, т.к. связывает ее в силикаты кальция и магния. При этом получается заполнитель, годный к применению не только в дорожном строительстве, но и в бетоне для гражданского и промышленного строительства и в производстве изделий на заводах стройиндустрии. Характер получаемого продукта зависит от скорости охлаждения: либо естественное охлаждение на воздухе, либо путем грануляции с последующим помолом при необходимости.

Модификация шлака сталеплавильного производства пылевидными отходами, получаемыми при газоочистке печей производства кристаллического кремния или ферросплавов, способствует увеличению времени жидкотекучего состояния шлака до 4 ч, что позволяет использовать технологию грануляции сталеплавильных шлаков.

В качестве пылевидных отходов могут быть использованы отходы газоочистки печей по выплавке ферросилиция, ферросиликохрома, силикокальция, силикомарганца и т.п. ферросплавов, а также кристаллического кремния.

Использование отходов производства как сталеплавильных заводов (в виде шлаков), так и предприятий, производящих ферросплавы (пылевидные отходы, получаемые при газоочистке), позволяют утилизировать эти отходы, получать дополнительное дешевое сырье для стройиндустрии и улучшить санитарно-экологическую обстановку вокруг этих производств.

П р и м е р 1. Используют электросталеплавильный шлак завода "Амурсталь". В обычном виде он представляет собой инертный порошок, состоящий преимущественно из ?-C2S, получающийся вследствие самораспада шлака при остывании.

При сливе шлака из печи в него вводят в заданном количестве модифицирующую добавку в виде пылевидных отходов газоочистки печей при получении кристаллического кремния или ферросплавов. Эти пылевидные отходы содержат конденсированный микрокремнезем. В зависимости от назначения получаемого материала жидкий шлак подвергают различным режимом охлаждения:

- если необходимо получить заполнитель в бетон или для дорожного строительства, шлак подвергают медленному естественному остыванию на воздухе;

- если шлак подлежит использованию в качестве вяжущего, то он подвергается грануляции. Медленно остывший шлак дробят до фракции заданного размера. Гранулированный шлак размалывают до дисперсности 4000 см2/г.

В табл.1 представлены результаты определения прочности шлакового щебня по дробимости и прочность образцов вяжущего из молотого граншлака при гидравлическом твердении. Как видно из табл.1, добавка модификатора из конденсированного микрокремнезема в жидкий сталеплавильный шлак позволяет полностью исключить распад шлака при охлаждении и обеспечивает получение как высокопрочного шлакового щебня, так и шлакового вяжущего с большой гидравлической активностью.

П р и м е р 2. Используют конверторный шлак Западно-Сибирского металлургического комбината.

В обычном виде шлак при контакте с водой разрывается на куски в связи с гашением свободной извести (CaO и MgO), которая находится в шлаке в пережженном состоянии.

При сливе шлака из конвертора в него вводят модифицирующую добавку в виде пылевидных отходов газоочистки печей по производству кристаллического кремния или силикокальция, содержащих конденсированный кремнезем. В чаше с помощью воздуха производят барботаж жидкого шлака для его гомогенизации с добавкой, а затем подвергают грануляции воздушной струей. После грануляции шлак измельчают до удельной поверхности 4000 см2/г. Результаты анализа шлака на содержание свободного СаО и MgO и определения гидравлической активности молотого продукта по известной методике представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, для полного связывания свободных окислов СаО и MgO достаточно 10% конденсированного микрокремнезема с содержанием SiO2 85% и 20% с содержанием SiO2 45%. Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ из высокоосновных шлаков металлургического производства путем введения в шлаковый расплав модифицирующей кремнеземсодержащей добавки, перемешивания расплава и последующего его охлаждения, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют пылевидные отходы, получаемые при газоочистке печей производства кристаллического кремния или ферросплавов, в количестве 1 - 30 мас.% при содержании в пылевидных отходах оксида кремния не менее 30%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мансуров И.З., Бромберг А.И. Ломоперерабатывающее оборудование. Обзор. - М.: НИИМАШ, 1982. - 96 с.

2. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. - М.: Экономика, 1986. - 229 с.

3. Морозов С.И. Оборудование для переработки легковесного лома. - М.: Металлургия, 1982. - 232 с.

4. Справочник по чугунному литью / под ред. Гиршовича Н.Г. - Л.: Машиностроение, 1978. - 758 с.

5. Высококачественные чугуны для отливок / под ред. Александрова Н.Н. - М.: Машиностроение, 1982. - 222 с.

6. Шевелева Л.Н., Метушевская В.И. Качество стали и влияние на него использования лома (по материалам Европейской экономической комиссии ООН) - М.: Машиностроение, 1995. - 176 с.

7. Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Авдеева М.В. Разработка способа переработки замасленной окалины прокатного производства / Межрегиональный сб. науч. тр.: Теория и технология металлургического производства. Вып. 7. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - С.150-

8. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. - М.: Экономика, 1986. - 344 с.

9. Черепанов К.А., Черныш Г.И., Динельт В.М., Сухарев Ю.И. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. - М.: Металлургия, 1994. - 224 с.

10. Сокуренко А.В., Шеремет В.А., Кекух А.В. Опыт утилизации железосодержащих шламов и вторичной окалины // Сталь. 2006. №1.

Размещено на Allbest.ru