Защита воздушного бассейна от выбросов предприятий черной металлургии
Рышка Э.
Металлургия, 1979 г.
ВЫБРОСЫ ФЕРРОСПЛАВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Общие сведения
Ферросплавы производятся в дуговых электропечах или металло-термическим способом. Различают открытые и закрытые печи. Открытые печи обычно используют для производства ферросилиция, феррохрома и силикомарганца. Из этих печей выносится значительное количество газов, 0,5—3% из них образуется в процессе плавки, а остальная часть представляет собой подсасываемый атмосферный воздух. Объем газов, образующихся в закрытых печах, невелик, однако негоревший газ, содержащий значительное количество окислов углерода при смешении с воздухом, образует взрывоопасную смесь. Предполагают, что в будущем для производства всех ферросплавов будут применять закрытые и полузакрытые печи.
Ниже дана характеристика выбросов, образующихся при производстве ферросплавов в ПНР. Можно считать, что эти показатели незначительно отличаются от характеристики выбросов, образующихся в ферросплавных печах и в других странах. Ощутимое различие может быть в степени запыленности отходящих газов.
Выбросы, образующиеся при производстве технически чистого кремния
Технически чистый кремний производят в открытых печах, стены и под которых выложены углеродистыми блоками. Получение кремния технической чистоты осуществляется непрерывным способом путем восстановления кварцитов (>99 S1O2) коксом, нефтяным коксом или древесным углем.
Из печи в зависимости от ее емкости отсасывается газа 100 000 м3/ч и более. Запыленность этого газа бывает различной и доходит до 2,7 г/см3, причем содержание SiO2в пыли достигает 95%. В этой печи преобладают небольшие частицы (диаметром до 1 мкм). Удельное электросопротивление пыли, образующейся в печи для производства технически чистого кремния, при температуре 100° С достигает 100 ТОм-м. Максимальная плотность пыли составляет 2,4 г/см3. В ПНР имеют результат исследований физико-химических свойств пыли, образующейся при производстве технически чистого кремния по этой технологии [19].
Выбросы, образующиеся при производстве ферросилиция
Ферросилиций выплавляют в открытых трехфазных электрических печах. При производстве ферросплавов, содержащих менее 54% Si, применяют также полузакрытые печи. Под печи выкладывают углеродистыми блоками. Шихта, загружаемая в печь, состоит из кварцита, содержащего не менее 96% SiO2, коксовой мелочи, стальной стружки и древесных отходов.
Процесс выплавки ферросилиция непрерывный. Кремний получают восстановлением SiO2с помощью углерода. Восстановленный кремний сплавляется с определенным количеством железа и образуется ферросилиций. Процесс выплавки ферросилиция практически бесшлаковый. Небольшое количество шлака образуется из примесей, содержащихся в шихте. По мере увеличения содержания кремния в сплаве увеличивается количество пыли в отсасываемых газах. Из открытой печи мощностью 6000 кВА для производства ферросилиция естественной тягой выносится в дымоход 150000—200 000 м3 газа на 1 т сплава. Количество выносимой из печи пыли составляет 100—200 кг/т продукции, в то время как количество пыли, выбрасываемой в атмосферу при применении исправных пылеочистных сооружений, доходит до 20 кг/т продукции [26].
Например, пыль из печей фирмы «Taglia Ferri» при производстве 75%-ного ферросилиция содержит, %: 87—91 SiO2; 1,6— l,95, Fe2O3; 1,0—3,7 Al2O3; 1,3 - MgO; -0,65 - СаО; 0,35—1,1С [26, 28].
Плотность такой пыли изменяется от 2,1 до 2,3 г/см3, ее максимальное удельное электросопротивление (при 100° С) превышает 10 ТО м*м.
Характеристика выбросов, образующихся при производстве силикомарганца
В ПНР силикомарганец производят в открытых дуговых электропечах, питаемых от трансформаторов мощностью 2000 или 500 кВА. Под и стены печи футерованы шамотным кирпичом, покрытым углеродистыми блоками.
Для производства силикомарганца применяют марганцевую руду 75%-ный ферросилиций, обожженную известь, отходы силикомарганца, а также шлак, образовавшийся при производстве ферромарганца.
Процесс производства силикомарганца периодический и основан на восстановлении марганцевой руды коксиком и насыщении марганца кремнием.
Различают три этапа процесса: загрузку шихты, выплавку и выпуск металла и шлака.
Запыленность газа, отводимого из печи, достигает 1,5 г/м3, а содержание окислов в пыли в зависимости от периода плавки составляет, %: 17—28 Mn3O4; 12—32 SiO2; 7—16 CaO; 45—19 MgO[19].
Величина зерен этой пыли колеблется от 0,05 до 100 мкм. Плотность пыли изменяется от 2,8 до 3,4 г/см3, а ее максимальное удельное электросопротивление при 100° С превышает 10 Том*м [19].
Характеристика выбросов, образующихся при производстве силикокальция
Силикокальций производят в открытых дуговых электропечах, футерованных углеродистыми блоками. Сырьем для производства этого сплава являются: кварцит с содержанием>98% SiO2, карбид кальция, коксовая мелочь, древесный уголь, обожженная известь с содержанием >90% СаО, а также отходы силикокальция.
Процесс производства силикокальция непрерывный. Запыленность газов, отводимых из этих печей, достигает 1,3 г/м3. Пыль содержит до 50% SiO2и до 30% СаО. Удельное электросопротивление этой пыли при температуре 173° С превышает 10 ТОм-м. Плотность пыли изменяется от 2,6 до 2,8 г/см3.
Характеристика выбросов, образующихся при производстве ферромарганца
Ферромарганец выплавляют в открытых дуговых электропечах без свода, процесс производства периодический. Под печи футерован магнезитовым кирпичом.
Исходным сырьем для производства ферромарганца являются марганцевая руда, силикомарганец, обожженная известь, отходы ферромарганца.
Среднее время выплавки составляет ~5 ч. Процесс делится на следующие технологические этапы: загрузка и плавление, выпуск шлака, рафинирование и выпуск металла, охлаждение печи. В период охлаждения пыль почти не выделяется.
Запыленность газа составляет 0,02—0,29 г/м3. Химический состав пыли на отдельных этапах плавки различный. Содержание в ней Fe2O3 доходит до 18% (по всем периодам плавки). Удельное электросопротивление пыли не превышает 100 Том*м.
Характеристика выбросов, образующихся при производстве ферровольфрама
Ферровольфрам производят в открытых дуговых электропечах, выложенных углеродистыми блоками. Процесс выплавки ферровольфрама периодический.
Для производства ферровольфрама применяют 75%-ный ферросилиций, вольфрамовый концентрат или шеелит, древесный уголь, обожженную известь, вольфрамовый шлак, вольфрамовые отходы, брикетированную пыль из дымоходов.
Ферровольфрам выплавляют «на блок» без выпуска жидкого металла из печи. Различаются три основных этапа процесса: включение печи, восстановление (кремнетермическое), выпуск шлака. Плавка длится до 10 ч.
Характеристика выбросов, образующихся при производстве феррохрома
Феррохром получают в закрытых дуговых электропечах, ванна которых футерована магнезитовым кирпичом. Процесс выплавки периодический.
Для производства феррохрома используют хромовую руду, 75%-ный ферросилиций, обожженную известь и отходы феррохрома.
При производстве феррохрома процесс делят на периоды кремнетермического восстановления, рафинирования и выпуск.
Процесс основан на восстановлении синтетического шлака, полученного путем сплавления руды с известью, ферросилицием или ферросилицием и коксиком.
Запыленность отработавших газов, отведенных из печи мощностью 5200 кВА, достигает 0,05 г/м3. Пыль содержит до 55% СаО, а ее удельное электросопротивление при 100° С превышает 1000 Том*м [19].
Характеристика выбросов, образующихся при производстве ферротитана
Для производства ферротитана необходимо применять стационарные тигли, футерованные углеродистыми блоками и слоем титанового шлака, а также передвижные тигли, футерованные магнезитовым кирпичом. Каждый, тигель имеет свой дымоход.
Для производства ферротитана применяют ильменит, гранулированный алюминий, железную руду, обожженную известь, 75%-ный ферросилиций, технически чистый хлористый натрий и отходы ферротитана.
Процесс производства ферротитана периодический. Он основан на восстановлении ильменита (ТiO2) металлическим алюминием, которое сопровождается выделением большого количества тепла (реакция экзотермическая). Для извлечения жидкого шлака применяют обожженную известь. Время, затрачиваемое на процесс в реакционной камере, составляет 8—10 мин.
Запыленность газов, образующихся при этом [19], доходит до 6,85 г/м3. В пыли содержится, %: 23 ТiO2; 24 SiO2; 25 Fe2O3. Максимальное удельное электросопротивление этой пыли достигало 10 ТОм-м.