Разработка ресурсосберегающей технологии производства стали марки 10Г2ФБЮ в условиях ОАО Северсталь

Для того чтобы предотвратить контакт жидкого металла с водой нужен тщательный контроль за состоянием шихтовых материалов и кислородных фурм, а также необходима тщательная сушка ковшей и их прогрев.

Разработанные мероприятия позволяют обеспечить безопасность условий труда на рабочих местах.

6. Экономика производства

Произведем калькуляцию себестоимости агломерата и чугуна для производства стали марки 10Г2ФБЮ по двум вариантам: без добавления конвертерного шлака в аглошихту и в шихту для выплавки чугуна и с добавлением конвертерного шлака в аглошихту и в шихту для выплавки чугуна.

При использовании в агломерационном производстве конвертерного шлака происходит изменение состава шихтовых материалов, а именно: осуществляется замена части известняка конвертерным шлаком. При этом уменьшается расход известняка, концентрата и коксика.

Калькуляция себестоимости 1 т агломерата представлена в таблице 61.

Таблица 61 - Калькуляция себестоимости 1 т агломерата

Таким образом, при производстве агломерата с использованием конвертерного шлака в аглошихте осуществляется экономия денежных средств в количестве 19,75 руб/т агломерата.

Производительность агломерата за 2002 год на ОАО “ Северсталь” составила 7,910 млн. тонн /16/. Следовательно, при производстве агломерата с использованием конвертерного шлака в аглошихте экономия денежных средств за год составит 156,223 млн. руб.

При использовании конвертерного шлака в доменном производстве также происходит изменение состава шихтовых материалов, то есть осуществляется замена известняка конвертерным шлаком. При этом уменьшается расход агломерата, окатышей, руды и кокса.

Ввода новых и ликвидации устаревших и малоэффективных цехов, производств и агрегатов не происходит.

Капитальные вложения в строительство и реконструкцию цеха не требуются. Калькуляция себестоимости 1 т чугуна представлена в таблице 62. Таким образом, при производстве чугуна с использованием конвертерного шлака в аглошихте осуществляется экономия денежных средств в количестве 234,117 руб/т чугуна. Производительность чугуна за 2002 год на ОАО “Северсталь” составила

7714,2 тыс. тонн /16/. Следовательно, при производстве чугуна с использованием конвертерного шлака в аглошихте экономия денежных средств за год составит 1806,025 млн. руб.

7. Охрана окружающей среды

Несмотря на большую пестроту и разноречивость многих оценок запасов природных ресурсов на Земле, непреложным является тот факт, что запасы многих так называемых невозобновляемых ресурсов являются конечными, так же как конечны размеры нашей планеты. Человек не может безгранично долго черпать целый ряд ресурсов земного шара по той причине, что их будет становиться все меньше и они будут доставаться со все большим и большим трудом и соответствующими более высокими экономическими затратами.

Относительно “сроков обеспеченности” человечества теми или иными сырьевыми материалами существует много различных и часто противоречивых оценок. Существенные коррективы в расчеты обеспеченности могут внести развитие и совершенствование технологии.

Человек ежегодно извлекает из земных недр огромное количество полезных ископаемых. Столь огромные масштабы человеческой деятельности по добыче минерального сырья из земных недр не могут не отражаться на качестве окружающей среды, на тех равновесных состояниях, которые существуют между живой и неживой природой.

Проблема природных ресурсов должна рассматриваться, строго говоря, в едином контексте минеральных, энергетических и биологических ресурсов.

Добыча природных ресурсов, их обогащение и переработка, их использование и утилизация должны также рассматриваться как единый комплекс, а сами эти процессы как составляющие очень важной подсистемы в системе биосферы.

Экономия ресурсов - это прежде всего борьба с нерациональной их добычей, с большими отходами при их извлечении из земной коры или в процессе обогащения. Экономия выражается также и в выборе рационального метода переработки сырьевых материалов, обеспечивающего малые отходы или вообще отсутствие таковых, т. е. полную утилизацию всех компонентов сырья.

Речь, таким образом, идет о комплексном использовании природных ресурсов, природного сырья, как наиболее эффективном принципе и методе экономии природных ресурсов. Производство должно быть настроено таким образом, чтобы изготовленный из сырья “продукт” имел минимальную материалоемкость. При этом после употребления продукт должен быть или утилизируемым как материал, или должен быть использован многократно /26/. Оценим экономию природных ресурсов при производстве агломерата с использованием в агломерационной шихте конвертерного шлака.

Вариант 1: Без использования конвертерного шлака в аглошихте.

При производстве агломерата без использования конвертерного шлака расход концентрата составляет примерно 884 кг на 1 тонну агломерата.

Производительность агломерата за 2002 год на ОАО “ Северсталь” составила 7,910 млн. тонн /16/.

Следовательно, расход концентрата составляет 7,910 • 0,884 = 6,992 млн.т/год.

Для того, чтобы произвести 1 т концентрата необходимо добыть приблизительно 2,5 т руды /26/.

В нашем случае необходимо руды 6,992 • 2,5 = 17,480 млн. т/год.

Вариант 2: С использованием конвертерного шлака в аглошихте.

При производстве 1 тонны агломерата с использованием конвертерного шлака в аглошихте в количестве 42 кг/т агломерата расход концентрата и аглоруды (отнесем условно данную величину к концентрату) составляет примерно 861 кг.

При производительности агломерата 7,910 млн. т/год расход концентрата составит 7,910 • 0,861= 6,811 млн. т/год.

Необходимо руды 6,811 • 2,5 = 17,028 млн. т/год.

Сравнивая варианты 1 и 2, делаем вывод, что при использовании конвертерного шлака при производстве агломерата осуществляется экономия концентрата в количестве 6,992 - 6,811 = 0,181 млн. т/год (2,6 %) и экономия руды в количестве 17,480 - 17,028 = 0,452 млн. т/год (3,2 %).

При этом осуществляется утилизация конвертерного шлака в количестве 7,910 • 0,042 = 0,3322 млн. т/год или 332,2 тыс. т/год.

С экологической точки зрения применение конвертерного шлака в агломерационном производстве, ведущее к снижению расхода концентрата, позволяет сократить выбросы в атмосферу и водоемы от горнорудного комплекса. Так как выбросы в атмосферу и водоемы от горнорудного комплекса составляют примерно 4 кг/т концентрата, то происходит уменьшение выбросов на следующую величину 0,181 • 0,004 = 0,000724 млн. т/год или 0,724 тыс. т/год. Из всего многообразия техногенных образований, получаемых в металлургическом производстве черных металлов, основной объем (свыше 80 %) составляют шлаковые отвалы. В них накоплено более 350 млн.т шлаков. Площади, занятые шлаковыми отвалами занимают около 2,2 тыс. га.

Таким образом, сокращение площади, занятой шлаковыми отвалами, изменяющими ландшафт и приводящих к отчуждению земельных угодий, при сравнении варианта 1 и 2 составляет = 0,0021 тыс. га/год = 2,1 га/год.

Это ведет к уменьшению негативного воздействия шлаковых отвалов на окружающую природную среду и улучшению экологической обстановки.

Энергия является одной из важнейших потребностей производства. Решение любой задачи экономического или технического развития, любого аспекта проблемы окружающей среды немыслимо без затрат энергии и энергоресурсов. В последние годы проблема энергии и энергоресурсов стала все чаще рассматриваться как в связи с прогнозами развития человечества, так и в контексте решения вопросов охраны окружающей среды.

При производстве агломерата с использованием конвертерного шлака в агломерационной шихте осуществляется экономия энергоресурсов, а именно: экономия электроэнергии как при производстве самого концентрата, так и при добыче руды. По данным /26/ расход электроэнергии на добычу 1 тонны руды составляет 25 кВт•ч/т. При добыче руды в количестве 17,480 млн. т/год расход электроэнергии составит 17,480 • 25 = 437 млн. кВт•ч/год.

При использовании конвертерного шлака в аглошихте, расход электроэнергии составит 17,028 • 25 = 425,7 млн. кВт•ч/год.

Следовательно, осуществляется экономия электроэнергии в размере

437 - 425,7 = 11,3 млн. кВт•ч/год (2,6 %). Представим полученные результаты в таблице 63.

Таблица 63 - Экономия ресурсов при использовании конвертерного шлака в агломерационном производстве

Оценим сокращение выбросов в окружающую природную среду при использовании конвертерного шлака в аглодоменном производстве.

Произведем оценку выбросов вредных веществ без использования конвертерного шлака в аглодоменном производстве.

Выбросы твердых частиц:

- в горно-обогатительном производстве составляют 4 кг/т концентрата;

- при производстве окатышей 5 кг/т окатышей;

- в коксохимическом производстве 1 кг/т кокса;

- в агломерационном производстве 2,16 кг/ т агломерата;

- в доменной печи 5 кг/т чугуна /26/.

В сумме: 4 • 0,884 + 5 • 0,617 + 1 • 0,466 + 2,16 • 0,886 + 5 = 14 кг/т чугуна.

Выбросы серы:

- при производстве окатышей 2 кг/т окатышей;

- в коксохимическом производстве 0,4 кг/т кокса;

- в агломерационном производстве 1,1 кг/ т агломерата;

- в доменной печи 0,4 кг/т чугуна.

В сумме: 2 • 0,617 + 0,4 • 0,466 + 1,1 • 0,886 + 0,4 = 2,80 кг/т чугуна.

Выбросы оксидов азота:

- при производстве окатышей 0,1 кг/т окатышей;

- в коксохимическом производстве 0,6 кг/т кокса;

- в агломерационном производстве 0,62 кг/т агломерата;

- в доменной печи 0,07 кг/т чугуна.

В сумме: 0,1 • 0,617 + 0,6 • 0,466 + 0,62 • 0,886 + 0,07 = 0,96 кг/ т чугуна.

Выбросы СО:

- в коксохимическом производстве 6,7 кг/т кокса;

- в агломерационном производстве 27,1 кг/т агломерата;

- в доменной печи 1 кг/ т чугуна.

В сумме: 6,7 • 0,466 + 27,1 • 0,886 + 1 = 28,13 кг/т чугуна.

Выбросы опасных компонентов:

- в коксохимическом производстве 2,4 кг/т кокса.

В сумме: 2,4 • 0,466 = 1,12 кг/ т чугуна.

Произведем оценку выбросов вредных веществ при использовании конвертерного шлака в аглодоменном производстве.

Выбросы твердых частиц:

4 • 0,860 + 5 • 0,612 + 1 • 0,364 +2,16 • 0,878 + 5 = 13,76 кг/ т чугуна.

Выбросы серы:

2 • 0,612 + 0,4 • 0,364 + 1,1• 0,878 + 0,4 = 2,74 кг/ т чугуна.

Выбросы оксидов азота:

0,1 • 0,612 + 0,6 • 0,364 + 0,62 • 0,878 + 0,07 = 0,89 кг/т чугуна.

Выбросы СО:

6,7 • 0,364 + 27,1 • 0,878 + 1 = 27,23 кг/т чугуна.

Выбросы опасных компонентов:

2,4 • 0,364 = 0,87 кг/ т чугуна.

Следовательно, при использовании конвертерного шлака в аглодоменном производстве происходит уменьшение выбросов:

- твердых частиц на 14 - 13,76 = 0,24 кг/т чугуна;

- серы на 2,80 - 2,74 = 0,06 кг/т чугуна;

- оксидов азота на 0,96 - 0,89 = 0,07 кг/т чугуна;

- СО на 28,13 - 27,23 =0,9 кг/т чугуна;

- опасных компонентов на 1,12 - 0,87 = 0,25 кг/т чугуна.

Таким образом, при использовании конвертерного шлака в аглодоменном производстве осуществляется экономия природных и энергетических ресурсов, а также происходит уменьшение выбросов вредных веществ в окружающую природную среду.

Выводы

Произведены расчеты и построены графики, показывающие изменение расхода шихтовых материалов при использовании конвертерного шлака в аглодоменном производстве: изменение расхода концентрата при увеличении доли конвертерного шлака в аглошихте; изменение расхода известняка в аглошихте при увеличении массовой доли СаО в конвертерном шлаке; изменение расхода агломерата в доменной шихте при увеличении массовой доли FeO в конвертерном шлаке.

Экономические расчеты показывают, что использование конвертерного шлака в аглодоменном производстве позволяет снизить себестоимость агломерата на 19,75 руб/т и чугуна на 234,117 руб/т.

Таким образом, использование конвертерного шлака в аглодоменном производстве приводит к сбережению природных и энергетических ресурсов, уменьшению выбросов вредных веществ в окружающую природную среду, а также позволяет получить экономическую выгоду. Из проведенных в работе расчетов и из анализа полученных результатов можно сделать вывод о целесообразности и эффективности вторичного использования конвертерных шлаков.

Список использованных источников

1. А.Г. Свяжин, Е.Х. Шахпазов, Д.А. Романович. Рециркуляция шлаков чёрной металлургии // Металлург. - 1998. - №4. - с. 25-27.

2. В.М. Федотов, В.А. Долинский, Ю.М. Глушаков, О переработке сталеплавильных шлаков // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. - 1997. - №4. - с. 7-10.

3. Ассоциация сталеплавильщиков. Труды четвёртого конгресса сталеплавильщиков. - М.: Металлургия. - 1997. - с. 431-437

4. Ассоциация сталеплавильщиков. Труды второго конгресса сталеплавильщиков. - М.: 1994. - с. 82-83.

5. А.Г. Свяжин, Е.Х. Шахпазов, Д.А. Романович. Оценка эффективности обработки жидкого чугуна конвертерным шлаком // Металлург. - 1998. - №11. - с. 27-28.

6. В.И. Довгопол. Металлургические шлаки в сельском хозяйстве. - М.: Металлургия. - 1980. - 40 с.

7. В.И. Большаков, Е.В. Лапин. Особенности производства строительных материалов из металлургических шлаков на Никопольском заводе ферросплавов // Сталь. - 2001. - №8. - с. 108-110.

8. ТИ-105-СТ.КК.-04-94. Выплавка и внепечная обработка конвертерной стали. - Череповец, 1997.

9. Матросов Ю.И. Контролируемая прокатка - многостадийный процесс ТМО низколегированных сталей. // Сталь. - 1988. - № 7.

10. Марочник. Стали и сплавы под ред. В.Г. Сорокина. - М.: Интермет инжиниринг, 2001.

11. ГОСТ 2787-75. Стальной лом. Технические условия. - М: Металлургия, 1975.

12. Лузгин В.П., Вишкарев А.Ф. Производство стали и ферросплавов: Учебное пособие для курсового проектирования № 1513. - М.: МИСиС, 2000.

13. Явойский В.И., Кряковский Ю.В., Григорьев В.П. Металлургия стали. - М.: Металлургия, 1983.

14. Бородин Д.И., Григорьев В.П., Чурсин Г.М. Металлургия стали. Новые металлургические технологии: Учебное пособие №212. - М.: МИСиС, 2001.

15. Матросов Ю.И., Литвиненко Д.А., Голованенко С.А. Сталь для магистральных газопроводов. - М.: Металлургия, 1989.

16. Технико-экономические показатели работы ОАО “Северсталь”. -Череповец, 2003.

17. Компьютерная программа / Расчет агломерационной шихты.

18. Вегман Е.Ф. Краткий справочник доменщика. - М.: Металлургия, 1981.

19. Компьютерная программа / Domna.

20. Юсфин Ю.С. Подготовка руд к плавке и производство чугуна: Учебно-методическое пособие № 892. - М.: МИСиС, 1981.

21. СНиП-89-90. Генеральные планы промышленных предприятий. - М.: Госстрой СССР, 1991.

22. ГОСТ12.1.005-76. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования. - М.: Стандарты, 1977.

23. В.Я. Бычков, А.Н. Варенков, А.В. Власюк. Безопасностьжизнедеятельности: Учебное пособие №1734. - М.: МИСиС, 2003.

24. ГОСТ 12.1.003-74. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - М.: Издательство стандартов, 1975.

25. Юзов. О.В., Щепилов Ф.И. Экономика и организация производства в дипломном проектировании. - М.: Металлургия, 1991.

26. Лисицин В.С., Юсфин Ю.С. Ресурсо-экологические проблемы XXI века и металлургия, - М.: МИСиС, 1998.

Размещено на Allbest.ru