Об утверждении справочника по наилучшим доступным техникам "Производство чугуна и стали"

Новый

Постановление Правительства Республики Казахстан от 27 декабря 2023 года № 1199

      В соответствии с пунктом 6 статьи 113 Экологического кодекса Республики Казахстан Правительство Республики Казахстан ПОСТАНОВЛЯЕТ:

      Утвердить прилагаемый справочник по наилучшим доступным техникам "Производство чугуна и стали".

      2. Настоящее постановление вводится в действие со дня его подписания.

      Премьер-Министр
Республики Казахстан
А. Смаилов

  Утвержден
постановлением Правительства
Республики Казахстан
от 27 декабря 2023 года № 1199

Справочник

по наилучшим доступным техникам

"Производство чугуна и стали"

Оглавление

      Оглавление

      Список рисунков

      Список таблиц

      Глоссарий

      Предисловие

      Область применения

      Принципы применения

      1. Общая информация

      1.1. Структура отрасли по производству чугуна и стали, технико-экономические показатели

      1.2. Ресурсы и материалы

      1.3. Производство продукции

      1.4. Энергоэффективность

      1.5. Основные экологические проблемы отрасли

      1.5.1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      1.5.2. Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

      1.5.3. Отходы производства

      1.5.4. Воздействие на земельные ресурсы, почвенный покров, подземные воды

      1.5.5. Факторы физического воздействия

      1.5.6. Введение комплексного подхода к защите окружающей среды

      1.6. Перспективы развития отрасли

      2. Методология определения наилучших доступных техник

      2.1. Детерминация, принципы подбора НДТ

      2.2. Критерии отнесения техник к НДТ

      2.3. Экономические аспекты применения НДТ

      2.3.1. Подходы к экономической оценке НДТ

      2.3.2. Способы экономической оценки НДТ

      2.4. Соотношение затрат и ключевых показателей предприятия

      2.5. Прирост себестоимости на единицу продукции

      2.6. Соотношение затрат и экологического результата

      2.6.1. Платежи и штрафы за негативное воздействие на окружающую среду

      2.6.2. Расчет на установке

      3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

      3.1. Процессы производства чугуна и стали

      3.1.1. Агломерация

      3.1.2. Коксохимическое производство

      3.1.3. Производство карбида кальция

      3.1.4. Производство чугуна 3.1.5. Производство стали в кислородных конвертерах

      3.1.6. Производство стали в электродуговых печах

      3.1.7. Производство стали в индукционных печах

      4. Общие наилучшие доступные техники для предотвращения и/или сокращения эмиссий и потребления ресурсов

      4.1. НДТ Повышение интеграции производственных процессов

      4.2. НДТ Система экологического менеджмента

      4.3. НДТ Внедрение системы энергетического менеджмента

      4.4. НДТ Снижение потребления тепловой и электрической энергии

      4.5. НДТ Мониторинг эмиссий

      4.5.1. Мониторинг выбросов загрязняющих веществ

      4.5.2. Мониторинг сбросов загрязняющих веществ в водные объекты

      4.6. НДТ Управление технологическим процессом

      4.7. НДТ при неорганизованных выбросах при хранении, погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке материалов

      4.8. НДТ Управление водными ресурсами

      4.9. НДТ Управление отходами

      4.10. НДТ Снижение физических воздействий

      5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

      5.1. НДТ при производстве агломерата

      5.1.1. Технические решения при процессах агломерации. Энергосбережение, ресурсосбережение

      5.1.2. Технические решения по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      5.1.3. Технические решения, направленные на предотвращение и сокращение образования сточных вод

      5.1.4. Технические решения, направленные на управление и сокращение воздействия технологических остатков и производственных отходов

      5.2. НДТ при производстве кокса

      5.2.1. Технические решения в коксохимическом процессе

      5.2.2. Технические решения по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при обжиге

      5.2.3. Технические решения по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при иных процессах производства кокса

      5.2.4. Технические решения по очистке сточных вод

      5.3. НДТ при производстве карбида кальция

      5.3.1. Полный сбор печного газа

      5.3.2. Система сухого обеспыливания для очистки печного газа

      5.3.3. Система гидрообеспыливания для очистки печного газа

      5.3.4. Обработка отработанной воды (для процесса гидрообеспыливания)

      5.3.5. Использование печного газа

      5.3.6. Сбор и обработка отходящих дымовых газов при выпуске плавки

      5.4. НДТ при производстве чугуна

      5.4.1. Технические решения по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в доменных цехах

      5.4.2. Технические решения по снижению сбросов загрязняющих веществ

      5.4.3. Технические решения по управлению отходами

      5.4.4. Технические решения по энергоэффективности в доменном процессе

      5.5. НДТ при производстве конвертерной стали

      5.5.1. Технические решения по снижению воздействия на атмосферный воздух

      5.5.2. Технические решения по снижению сбросов загрязняющих веществ

      5.5.3. Технические решения по управлению отходами

      5.5.4. Технические решения по энергоэффективности в процессе ККП

      5.6. НДТ при производстве стали в электродуговых печах (ЭДП)

      5.6.1. Технические решения в процессе производства стали в ЭДП

      5.6.2. Технические решения по снижению воздействия на атмосферный воздух

      5.6.3. Технические решения по снижению сбросов загрязняющих веществ

      5.6.4. Технические решения по управлению отходами

      5.6.5. Технические решения по энергоэффективности

      5.6.6. Методы предотвращения шумовых выбросов

      5.7. НДТ при производстве стали в индукционных печах

      5.7.1. Технические решения в процессе производства стали в индукционных печах

      6. Заключение, содержащее выводы по наилучшим доступным техникам

      6.1. Заключения по общим НДТ

      6.1.1. Система экологического менеджмента

      6.1.2. Управление энергопотреблением, энергоэффективность

      6.1.3. Мониторинг эмиссий

      6.1.4. Управление технологическим процессом

      6.1.5. Управление неорганизованными выбросами при хранении, погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке материалов

      6.1.6. Управление водными ресурсами

      6.1.7. Управление отходами

      6.1.8. Шум

      6.1.9. Запах

      6.2. Заключения по НДТ процесса агломерации

      6.2.1. Энергоэффективность и ресурсосбережение

      6.2.2. Выбросы загрязняющих веществ от неорганизованных источников

      6.2.3. Выбросы загрязняющих веществ от организованных источников

      6.2.4. Управление водопользованием, удаление и очистка сточных вод

      6.2.5. Управление отходами

      6.3. Заключения по НДТ коксохимического процесса

      6.3.1. Энергоэффективность и ресурсосбережение

      6.3.2. Выбросы загрязняющих веществ от неорганизованных источников

      6.3.3. Выбросы загрязняющих веществ от организованных источников

      6.3.4. Управление водопользованием, удаление и очистка сточных вод

      6.3.5. Управление отходами

      6.4. Заключения по НДТ при производстве карбида кальция

      6.5. Заключения по НДТ процесса производства чугуна

      6.5.1. Энергоэффективность и ресурсосбережение

      6.5.2. Выбросы загрязняющих веществ от неорганизованных источников

      6.5.3. Выбросы загрязняющих веществ от организованных источников

      6.5.4. Управление водопользованием, удаление и очистка сточных вод

      6.5.5. Управление отходами

      6.6. Заключения по НДТ при производстве конвертерной стали

      6.6.1. Энергоэффективность и ресурсосбережение

      6.6.2. Выбросы загрязняющих веществ от неорганизованных источников

      6.6.3. Выбросы загрязняющих веществ от организованных источников

      6.6.4. Управление водопользованием, удаление и очистка сточных вод 6.6.5. Управление отходами

      6.7. Заключения по НДТ при производстве стали в электродуговых, индукционных и других печах, не включенных в раздел 6.6.

      6.7.1. Энергоэффективность и ресурсосбережение

      6.7.2. Выбросы загрязняющих веществ от организованных источников

      6.7.3. Управление водопользованием, удаление и очистка сточных вод

      6.7.4. Управление отходами

      6.7.5. Физические воздействия

      6.8. Требования по ремедиации

      7. Перспективные техники

      7.1. Прямое восстановление железа

      7.2. Перспективные техники в агломерации

      7.2.1. Спекание верхнего слоя

      7.2.2. Применение технологии газовой агломерации

      7.2.3. Применение активной извести

      7.2.4. Подготовка агломерационной шихты к спеканию: дозирование, смешивание, окомкование

      7.2.5. Онлайн-мониторинг химического состава агломерата (в том числе FeO в агломерате)

      7.2.6. Автоматическое дозирование флюсов в аглошихте

      7.2.7. Применение полимерных (и минеральных) связующих для окомкования

      7.2.8. Применение современных зажигательных горнов

      7.2.9. Использование тепла воздуха после охладителей агломерата

      7.2.10. Установка горнов подогрева (перед зажигательным горном) и температурной выдержки (после зажигательного горна)

      7.2.11. Применение экспертных систем для оптимизации спекания агломерата.

      7.3. Перспективные техники при производстве кокса

      7.3.1. Технология частичного брикетирования шихты

      7.3.2. Технология выдачи и косвенного тушения кокса Кress / КIDC

      7.3.3. Технология улавливания и очистки выбросов при обработке дверей печных камер

      7.4. Перспективные техники при производстве карбида кальция

      7.4.1. Технология производства карбида кальция, виды печей и оборудования

      7.4.2. Использование отходов угледобычи при производстве карбида кальция

      7.4.3. Использование отходов пластмасс при производстве карбида кальция

      7.5. Перспективные техники при производстве чугуна

      7.5.1. Доменная плавка с высоким расходом кислорода и природного газа ("кислородная плавка")

      7.5.2. Десиликонизация чугуна в желобе ДП или чугуновозном ковше

      7.5.3. Применение на доменных печах АСУ-ТП, повышающих эффективность доменной плавки путҰм непрерывного автоматического контроля состояния печи и измерения технологических параметров с их анализом и рекомендациями по оптимизации и прогнозированию теплового состяния печи

      7.6. Перспективные техники при производстве стали в конвертерах

      7.6.1. Новая (контактная оптиковолоконная) система контроля температуры жидкой стали (в конвертере и на установках "ковш-печь")

      7.6.2. Утилизация тепла горячих слябов

      7.7. Перспективные техники при производстве стали в электродуговых печах

      7.7.1. Повышение мощности печных трансформаторов

      7.7.2. Технологии нагрева лома

      7.8. НДТ при производстве стали в индукционных печах

      7.8.1. Шахтные электросталеплавильные печи

      7.8.2. Двухкорпусные печи

      8. Дополнительные комментарии и рекомендации

      9. Библиография

Список рисунков

Рисунок 1.1.

Производство в стоимостном выражении. Черная металлургия (январь-ноябрь 2019), млрд тг

Рисунок 1.2.

Черная металлургия (январь-июнь 2020 года), тысяч тонн

Рисунок 1.3.

Экспорт товаров металлургической промышленности из Казахстана, млрд долларов

Рисунок 1.4.

Валовые выбросы загрязняющих веществ за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.5.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве кокса за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.6.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве агломерата за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.7.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве чугуна за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.8.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве стали за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.9.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве стали за 2020 – 2021 гг.

Рисунок 1.10.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве стали за 2020 – 2021 гг.

Рисунок 1.11.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве карбида кальция за 2016 – 2020 гг.

Рисунок 1.12.

Водопотребление и водоотведение за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.13.

Валовые показатели сбросов сточных вод и производственной мощности 2016 – 2020 гг.

Рисунок 1.14.

Динамика образования и переработка отходов за 2015 – 2019 гг.

Рисунок 1.15.

Объемы образования отходов и их переработки за 2020 – 2021 гг.

Рисунок 1.16.

Отходы при производстве карбида кальция (аспирационная пыль)-

Рисунок 3.1.

Основные металлургические процессы и их взаимосвязи

Рисунок 3.2.

Технологическая схема производства агломерата

Рисунок 3.3.

Агломерационная лента

Рисунок 3.4.

Охладитель агломерата

Рисунок 3.5.

Технологическая схема агломерационного процесса с указанием материальных потоков и мест выделения эмиссий

Рисунок 3.6.

Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ агломерационного производства

Рисунок 3.7.

Схема производства кокса

Рисунок 3.8.

Динамика выбросов коксохимического производства за период 2015 – 2019 гг. (Предприятие1)

Рисунок 3.9.

Динамика выбросов коксохимического производства за период 2015 – 2019 гг. (Предприятие 4)

Рисунок 3.10.

Фактические показатели выбросов пыли при коксохимическом производстве (Предприятие 1)

Рисунок 3.11.

Концентрация пыли в отходящих газах при производстве карбида кальция

Рисунок 3.12.

Коэффициент выбросов пыли г/т продукции при производстве карбида кальция

Рисунок 3.13.

Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ

Рисунок 3.14.

Технологическая схема производства чугуна в доменной печи, видов и мест выделения эмиссий

Рисунок 3.15.

Выход слябов из МНЛЗ

Рисунок 3.16.

Показатели удельных выбросов загрязняющих веществ

Рисунок 3.17.

Технологический процесс производства стали в ДСП, заготовок и слитков 

Рисунок 3.18.

Удельные показатели выбросов ЗВ

Рисунок 3.19.

Схема индукционной электропечи

Рисунок 3.20.

Упрощенная электрическая схема индукционной печи

Рисунок 5.1.

Конструкция циклона

Рисунок 5.2.

Принцип действия электрофильтра

Рисунок 5.3.

Принципиальная схема песчаного фильтра

Список таблиц

Таблица 1.1.

Выпуск продукции (чугун и сталь)

Таблица 1.2.

Основные месторождения железных руд и перечень эксплуатирующих их предприятий

Таблица 1.3.

Действующие крупнейшие объекты по обогащению руды и производству окатышей, сроку эксплуатации, по производственным мощностям в Республике Казахстан

Таблица 1.4.

Динамика производства продукции черной металлургии предприятия 1

Таблица 1.5.

Динамика производства продукции черной металлургии предприятия 2 и 3

Таблица 1.6.

Потребление основных ТЭР сторонних источников.

Таблица 1.7.

Объем энергоресурсов собственного производства

Таблица 1.8.

Удельные расходы ТЭР предприятия 1

Таблица 1.9.

Удельные расходы ТЭР предприятия 2

Таблица 1.10.

Удельные расходы ТЭР предприятия 3

Таблица 1.11.

Удельные расходы ТЭР предприятия 4

Таблица 1.12.

Удельные расходы ТЭР предприятия 5

Таблица 1.13.

Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

Таблица 1.14.

Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по предприятиям, прошедшим КТА по загрязняющим веществам (т/г)

Таблица 1.15.

Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по предприятиям, прошедшим КТА в разрезе технологических процессов (т/г)

Таблица 1.16.

Методы обращения с производственными отходами

Таблица 2.1.

Ориентировочные справочные значения осуществимости инвестиций в охрану окружающей среды [56]

Таблица 2.2.

Ориентировочные справочные затраты на внедрение технологии из расчета на единицу массы загрязняющего вещества

Таблица 3.1.

Маркерные вещества и их концентрация

Таблица 3.2.

Водопотребление, повторное использование при производстве агломерата

Таблица 3.3.

Состав прямого и обратного коксового газа

Таблица 3.4.

Производство кокса и расход материалов на производство кокса

Таблица 3.5.

Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

Таблица 3.6.

Водопотребление, повторное использование при производстве кокса

Таблица 3.7.

Влияние примесей на расход углеродистых материалов и электроэнергии

Таблица 3.8.

Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

Таблица 3.9.

Производство чугуна и расход материалов на производство чугуна

Таблица 3.10.

Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

Таблица 3.11.

Водопотребление, повторное использование при производстве чугуна

Таблица 3.12.

Производство стали и удельный расход материалов на производство стали в конверторах

Таблица 3.13.

Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

Таблица 3.14.

Водопотребление, повторное использование при производстве конвертерной стали (Предприятие 1)

Таблица 3.15.

Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

Таблица 4.1.

Расход коксового газа

Таблица 4.2.

Рекомендации по проведению мониторинга

Таблица 5.1.

Распространенные ткани, используемые в рукавных фильтрах

Таблица 5.2.

Сравнение различных систем рукавных фильтров

Таблица 5.3.

Меры предотвращения и/или сокращения объема сточных вод

Таблица 5.4.

Методы осаждения металлов и их соединений

Таблица 5.5.

Показатели эффективности при разных процессах

Таблица 5.6.

Показатели очистки различными устройствами

Таблица 5.7.

Инвестиционные затраты и потребляемая мощность для рукавного фильтра в индукционных печах с различными конечными уровнями выбросов пыли, данные по Португалии за 2003 г.

Таблица 6.1.

Периоды усреднения уровней выбросов/сбросов связанные с НДТ

Таблица 6.2.

Технологические показатели выбросов пыли в процессах, связанных с выгрузкой, дроблением, охлаждением, сортировкой, конвейерной транспортировкой при производстве агломерата:

Таблица 6.3.

Технологические показатели выбросов пыли в процессе агломерации:

Таблица 6.4.

Технологические показатели выбросов диоксида серы (SO2) в процессе агломерации:

Таблица 6.5.

Технологические показатели выбросов NOx в процессе агломерации:

Таблица 6.6.

Технологические показатели сбросов загрязняющих веществ в водные объекты:

Таблица 6.7.

Технологические показатели выбросов пыли в процессах по измельчению угля (подготовка угля, включая дробление, классификацию (грохочение) и просеивание при производстве кокса:

Таблица 6.8.

Технологические показатели выбросов пыли при процессах хранения угля и сортировки кокса при производстве кокса:

Таблица 6.9.

Технологические показатели выбросов пыли при загрузке угля при производстве кокса:

Таблица 6.10.

Технологические показатели выбросов пыли в процессе отжига в коксовой печи

Таблица 6.11.

Технологические показатели выбросов пыли для процесса выдачи кокса:

Таблица 6.12.

Технологические показатели выбросов пыли для процесса тушения кокса:

Таблица 6.13.

Технологические показатели выбросов диоксида серы (SO2) для коксовых печей с нижним подводом газа:

Таблица 6.14.

Технологические показатели диоксид серы (SO2), связанные с НДТ, при рекуперации серы, содержащееся в отходящих газах плавильных печей, путем производства серной кислоты и других продуктов

Таблица 6.15.

Технологические показатели выбросов NOx для коксовых печей с нижним подводом газа:

Таблица 6.16.

Технологические показатели сбросов загрязняющих веществ в водные объекты:

Таблица 6.17.

Технологические показатели выбросов пыли в процессах, связанных с подготовкой, выплавкой и упаковкой при производстве карбида кальция:

Таблица 6.18.

Технологические показатели сбросов загрязняющих веществ в водные объекты:

Таблица 6.19.

Технологические показатели выбросов пыли в процессах, связанных с подготовкой, транспортировкой шихты, загрузки из бункеров-накопителей установок вдувания угольной пыли при производстве чугуна:

Таблица 6.20.

Технологические показатели выбросов пыли для литейного двора (летки, желоба, пункты загрузки торпедных ковшей, скиммеры), связанные с применением НДТ:

Таблица 6.21.

Технологические показатели пыли в процессах, связанных с очисткой доменного газа при производстве чугуна:

Таблица 6.22.

Технологические показатели выбросов пыли для доменных воздухонагревателей при производстве чугуна:

Таблица 6.23.

Технологические показатели выбросов диоксида серы (SO2) и диоксидов азота (NOx) для доменных воздухонагревателей при производстве чугуна:

Таблица 6.24.

Технологические показатели сбросов загрязняющих веществ в водные объекты:

Таблица 6.25.

Технологические показатели выбросов пыли при утилизации газа кислородного конвертера при производстве конвертерной стали:

Таблица 6.26.

Технологические показатели выбросов пыли для вторичного обеспыливания в процессах предварительной обработки жидкого чугуна:

Таблица 6.27.

Технологические показатели выбросов пыли при переработке шлака на месте:

Таблица 6.28.

Технологические показатели сбросов загрязняющих веществ в водные объекты:

Таблица 6.29.

Технологические показатели выбросов пыли при производстве стали:

Таблица 6.30.

Технологические показатели выбросов пыли при переработке шлака на месте:

Таблица 6.31.

Технологические показатели сбросов загрязняющих веществ в водные объекты:

Глоссарий

      Настоящий глоссарий предназначен для облегчения понимания информации, содержащейся в данном документе. Определения терминов в этом глоссарии не являются юридическими определениями (даже если некоторые из них могут совпадать с определениями, приведенными в НПА РК).

      Глоссарий представлен следующими разделами:

      термины и определения

      аббревиатуры и определения

      химические элементы

      химические формулы

      единицы измерения.

Термины и их определения

      В настоящем справочнике по НДТ используются следующие термины:

агломерат

продукт агломерации - сырье для черной и цветной металлургии при получении металлов (сплавов) из руд;

агломерация

термический способ окускования мелких материалов, чаще всего рудной шихты (рудной мелочи и концентратов, пылевидных руд, колошниковой пыли), для улучшения их металлургических свойств. Нагрев осуществляется обычно за счет сжигания мелкого топлива в самом обрабатываемом материале при непрерывном подсосе воздуха. В агломерационную шихту часто вводят флюсы (известняк). Окускование при агломерации происходит главным образом в результате связывания отдельных зерен легкоплавкой жидкостью, образовавшейся при нагреве, и формирования кусков при охлаждении. Агломерацию осуществляют преимущественно на агломерационных машинах ленточного типа, представляющих собой непрерывную цепь тележек с решетчатым дном. Продукт агломерации - агломерат.

вращающаяся печь

трубчатая или барабанная печь цилиндрической формы с вращательным движением корпуса вокруг продольной оси, предназначенная для термической обработки помещенных в печь материалов с целью осуществления различных физико-химических процессов;

первичное производство

производство металлов с использованием руд и концентратов;

нейтрализация

реакция взаимодействия кислоты и основания с образованием соли и слабо диссоциирующего вещества;

высокопрочный чугун

чугун с повышенными показателями прочности. Получают главным образом модифицированием структуры чугуна присадками магния, иттрия, церия и других элементов.

валковая дробилка

тип вторичной дробилки, состоящей из тяжелой рамы, на которой установлены два валка. Они приводятся в действие так, что вращаются друг к другу. Порода, подаваемая сверху, сжимается между движущимися валками, измельчается и выгружается снизу.

брикет

часть окускованного материала (руды, восстановителя и т. п. в смеси со связующим веществом), полученная в результате брикетирования, с целью уменьшения потерь при дальнейшем его использовании. По сравнению с исходным материалом обычно обладает большей крупностью, что важно для некоторых металлургических процессов.

брикетирование

переработка мелких материалов в куски правильной формы равной массы (брикеты) прессованием в ленточных, вальцевых, штемпельных и кольцевых прессах. Для упрочнения брикетов используют связующие, цементирующие, клеящие (кек, битум, жидкое стекло и т.д.) добавки.

вакуум-ковш

ковш для перелива металлических расплавов из плавильных печей (ванн). Вакуум-ковш плотно закрывается крышкой, через которую пропущена труба; свободный конец трубы погружается в расплавленный металл печи (ванны). В вакуум-ковше создается разрежение, и металл по трубе засасывается внутрь ковша.

ванна

открытая емкость для жидкой среды;

гарнисаж

слой застывшего металла или шлака на стенках тигля, оставшийся после того, как металл был вылит; нерасплавленный остаток расходуемого сварочного присадочного металла;

дуговая печь

промышленная электрическая печь, в которой тепло дуги используется для нагрева и расплавления металлов;

доменный воздухонагреватель

аппарат для нагрева воздуха перед подачей его в доменную печь;

доменный газ

также, колошниковый газ – отходящий газ доменной печи, представляющий собой продукт неполного сгорания углерода;

доменная печь

домна - шахтная печь для выплавки чугуна из железной руды. В горне доменной печи имеются чугунные и шлаковые летки, а также фурмы для вдувания в печь дутья (нагретого воздуха). Расстояние от уровня чугунных леток до верха колошника называется полезной высотой доменной печи. Важнейшая характеристика доменной печи - ее полезный объем.

наилучшие доступные техники

наиболее эффективная и передовая стадия развития видов деятельности и методов их осуществления, которая свидетельствует об их практической пригодности для того, чтобы служить основой установления технологических нормативов и иных экологических условий, направленных на предотвращение или, если это практически неосуществимо, минимизацию негативного антропогенного воздействия на окружающую среду;

классификация

разделение сыпучего продукта, неоднородного по размеру частиц, на две или более фракции частиц определенного размера с помощью просеивающего устройства;

индукционная печь

электрическая плавильная печь, в которой металл помещается в переменное электромагнитное поле, в результате чего в металле индуктируется нагревающий его электрический ток (вихревой). Достоинства: получение чистого продукта, высокая скорость нагрева, легкость регулирования температуры, малый угар металла, возможность использования вакуума или защитной газовой среды.

кавитация

образование в жидкости полости, заполненной газом или паром, за счет локального понижения давления (в отличие от кипения, когда образование газовых пузырьков происходит при повышении температуры). Источниками кавитации может служить разгон жидкости в локальном объеме (гидродинамическая кавитация), воздействие на жидкость акустическими источниками (акустическая кавитация), статическое растяжение жидкости. Развитие кавитационных полостей обычно сопровождается такими эффектами, как кавитационный шум, свечение, схлопывание. При схлопывании кавитационных пузырьков возникают сильные ударные волны, давления, разрушающие самые твердые материалы - камень, сталь (кавитационная эрозия). Поскольку возникновение кавитации приводит к образованию в жидкости дополнительных поверхностей раздела, то положительные эффекты кавитации связаны с интенсификацией процессов рафинирования, т. е. очищения жидкости от инородных включений, растворенных газов и т. д. Поэтому кавитация может быть использована в металлургии для рафинирования металлов и повышения их качеств.

катод

электрод, на котором происходят реакции восстановления;

комплексный технологический аудит (КТА)

процесс экспертной оценки применяемых на предприятиях техник (технологий, способов, методов, процессов, практики, подходов и решений), направленных на предотвращение и (или) минимизацию негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе путем сбора соответствующих сведений и (или) посещений объектов, подпадающих под области применения наилучших доступных техник;

кокс

твердый углеродистый остаток, образующийся при нагревании различных топлив (каменного угля, торфа и др. органических веществ) до 950 – 1050 °С без доступа воздуха. В черной металлургии наиболее распространен каменноугольный кокс, применяемый в качестве топлива в доменных печах и вагранках.

коксовый газ

горючий газ, получаемый при коксовании каменного угля. Применяется в качестве топлива промышленных печей, для бытового газоснабжения и в качестве исходного сырья химической промышленности.

коксование

химическая переработка топлива нагреванием до 950 - 1050 °С без доступа воздуха для получения кокса (70 – 80 %), коксового газа (15 – 25 %) и жидких побочных продуктов (около 3 %), являющихся ценным химическим сырьем;

концентрат

продукт обогащения полезных ископаемых, в котором содержание ценных минералов выше, чем в исходном сырье. В черной металлургии – 70 % и выше, и цветной металлургии - порядка десятков процентов;

горн

нижняя часть шахтной печи, где происходит накапливание расплавленных металлов и шлака;

десульфурация

обессеривание - физико-химические процессы, способствующие удалению серы из расплавленного металла (например, чугуна, стали). Сера связывается в прочные сульфиды (например, в сульфид кальция) и переходит в шлак.

вторичный метал

сырьҰ в виде лома или металлических отходов производства, предназначенный для переплавки;

вторичное производство

производство металлов с использованием остатков и / или отходов, включая переплавку и легирование;

сляб

полупродукт металлургического производства, представляющий собой стальную заготовку прямоугольного сечения. Сляб получают из слитков прокаткой на обжимных станах (слябингах и блюмингах) или непосредственно из жидкого металла на установках непрерывного литья. Предназначены слябы для прокатки листовой стали.

опасные вещества

вещества или группы веществ, которые обладают одним или несколькими опасными свойствами, такими как токсичность, стойкость и биоаккумулятивность, или классифицируются как опасные для человека или окружающей среды;

действующая установка

стационарный источник эмиссий, расположенный на действующем объекте (предприятие) и введенный в эксплуатацию до введения в действие настоящего справочника по НДТ. К действующим установкам не относятся реконструируемые и (или) модернизированные установки после введения в действия настоящего справочника по НДТ;

воздействие на окружающую среду

любое отрицательное или положительное изменение в окружающей среде, полностью или частично являющееся результатом экологических аспектов объекта;

отливка (заготовка)

общий термин, используемый для изделий в их (почти) готовой обработке, сформированных путем затвердевания металла или сплава в форме;

кислая сталь

сталь, выплавленная в печи с кислой футеровкой под шлаком, содержащим избыток кислотной составляющей типа кремнезема;

кислая футеровка

внутренняя футеровка в печи, состоящая из материалов в виде песка, кремне-содержащей горной породы или кирпичей на основе кремнезема, которые дают кислотную реакцию при рабочей температуре;

загрязняющее вещество

любые вещества в твердом, жидком, газообразном или парообразном состоянии, которые при их поступлении в окружающую среду в силу своих качественных или количественных характеристик нарушают естественное равновесие природной среды, ухудшают качество компонентов природной среды, способны причинить экологический ущерб либо вред жизни и (или) здоровью человека;

легированная сталь

сталь, которая помимо обычных компонентов и примесей (углерод (C), кремний (Si), марганец (Mn), сера (S), фосфор (P)) содержит и другие (легирующие) элементы, либо кремний или марганец в повышенном против обычного количестве. Легирующие элементы, как правило, вводят в расплавленную сталь в виде ферросплавов пли лигатур. При суммарном содержании легирующих элементов до 2,5 % сталь считается низколегированной, от 2,5 % до 10 % - среднелегированной н более 10 % - высоколегированной. В качестве легирующих элементов наибольшее применение получили хром (Cr), никель (Ni), молибден (Mo), вольфрам (W), ванадий (V), марганец (Mn), титан (Ti). Сталь может быть легирована одним, двумя, тремя элементами и т. д. Соответственно легированная сталь называется хромистой, хромоникелевой, хромоникельмолибденовой, хромоникелевольфрамовой и т. д.

легирование

введение в состав металлических сплавов легирующих элементов для изменения структуры сплавов, придания им определенных физических, химических, механических или эксплуатационных свойств. Легирующие добавки вводят в шихту или в расплавленный металл.

измельчение

уменьшение твердых материалов от одного среднего размера частиц до меньшего среднего размера частиц путем дробления, измельчения, резки, вибрации или других процессов;

маркерные загрязняющие вещества

наиболее значимые для эмиссий конкретного вида производства или технологического процесса загрязняющие вещества, которые выбираются из группы характерных для такого производства или технологического процесса загрязняющих веществ и с помощью которых возможно оценить значения эмиссий всех загрязняющих веществ, входящих в группу;

металлизованные окатыши

окускованное сырье, в котором проведено предварительное прямое восстановление железа из руды;

колошниковая пыль

пыль, выносимая вместе с доменным (колошниковым) газом из доменной печи, состоящая в основном из железорудных материалов, а также топлива (кокса) и флюса (известняка). Колошниковую пыль улавливают и используют в доменной плавке обычно в виде добавки в агломерационную шихту.

перспективные техники

техники с потенциалом улучшения экологической эффективности, но которые еще не были коммерчески применены или которые все еще находятся на стадии исследований и разработок;

печь

агрегат, внутри которого металлосодержащие материалы подвергаются при помощи тепловой энергии требуемым физико-химическим превращениям для того, чтобы извлекать, рафинировать и обрабатывать металлы;

колошник

верхняя часть плавильных шахтных печей (например, доменных), куда загружают порциями (колошами) сырые материалы: агломерат, окатыши, руду, флюсы, топливо;

качественная сталь

качественная сталь превосходит обычную по однородности строения, по чистоте (меньше серы (S) и фософра (P), неметаллических включений, газов), по общему уровню механических свойств. Кроме качественной стали и стали обыкновенного качества, стандарты различают высококачественную и особо высококачественную стали, к которым предъявляются еще более жесткие требования по чистоте (главным образом по содержанию серы (S) и фософра (P)). Стали обыкновенного качества применяются для строительных конструкций и неответственных деталей машин. Качественную сталь используют для мостовых конструкций и деталей, подвергающихся большим нагрузкам.

сточные воды

воды, образующиеся в результате хозяйственной деятельности человека или на загрязненной территории;

скруббер

аппараты различной конструкции для промывки жидкостями газов с целью их очистки и для извлечения одного или нескольких компонентов, а также барабанные машины для промывки полезных ископаемых, в том числе пылеулавливающая установка;

поковка

металлическое изделие, изготовленное ковкой или штамповкой;

фильтрование

процесс разделения суспензии на жидкую и твердую фазы с помощью фильтров различной конструкции;

жидкофазное восстановление

восстановление металлов из расплавленных оксидов и оксидных систем;

отбор проб

процесс, посредством которого часть вещества, материала или продукта удаляется, чтобы сформировать репрезентативный выборку целого, с целью изучения рассматриваемого вещества, материала или продукта. План отбора проб, выборка и аналитические соображения всегда должны учитываться одновременно.

рафинирование

очистка металлов от примесей;

техническая характеристика

величина, отражающая функциональные, геометрические, деформационные, прочностные свойства сооружения, конструкции и/или материалов;

технологические показатели

уровни эмиссий, связанные с применением наилучших доступных техник, выраженные в виде предельного количества (массы) маркерных загрязняющих веществ на единицу объема эмиссий (мг/нм3, мг/дм3) и (или) количества потребления электрической и (или) тепловой энергии, иных ресурсов в расчете на единицу времени или единицу производимой продукции (товара), выполняемой работы, оказываемой услуги, которые могут быть достигнуты при нормальных условиях эксплуатации объекта с применением одной или нескольких наилучших доступных техник, описанных в заключении по наилучшим доступным техникам, с учетом усреднения за определенный период времени и при определенных условиях;

эффективность

достижение каких-либо определҰнных результатов с минимально возможными издержками или получение максимально возможного объҰма продукции из данного количества ресурсов;

прямые измерения

конкретное количественное определение выбрасываемых соединений в источнике;

горелка-дожигатель

специально разработанная дополнительная установка для сжигания с системой обжига (не обязательно используемая все время), которая обеспечивает время, температуру и перемешивание с достаточным количеством кислорода для окисления органических соединений до оксида углерода (CO2). Установки могут быть спроектированы таким образом, чтобы использовать энергоемкость необработанного газа для обеспечения большей части требуемой тепловой мощности и большей энергоэффективности;

дожигание

метод очистки выбросов от газообразных примесей; основан на высокотемпературном сжигании вредных примесей, содержащихся в технологических, вентиляционных и других выбросах. Термическое дожигание применяют главным образом при высокой концентрации примесей (превышающей пределы воспламенения) и значительном содержании в газах кислорода.

камера дожигания

зона, предназначенная для дожигания несгоревшего в основной камере топлива и дополнительного улавливания шлака, представляет собой вертикальную шахту;

дымовой газ

смесь продуктов сгорания и воздуха, выходящего из камеры сгорания и направленного вверх по выхлопной трубе, и которая должна быть выпущена;

дробление

достигается путем обсадки руды по жестким поверхностям или ударного воздействия по поверхностям в неподвижном направлении принудительного движения;

непрерывные измерения

круглосуточные измерения, допускающие перерывы для проведения ремонтных работ, устранения дефектов, пуско-наладочных, поверочных, калибровочных работ;

фурменный газ

газ, образующийся в фурменной зоне печи;

цапфа

часть вала или оси (обычно шлифованная), соприкасающаяся с подшипником и непосредственно воспринимающая нагрузку, передаваемую последним;

шихта

сырьевая смесь исходных материалов для получения металлов, состоящая из руды, концентратов, флюсов, восстановителей и т. п.;

вагранка

печь шахтного типа непрерывного действия для выплавки чугуна из металлической шихты (доменный чугун, чугунный и стальной лом, брикеты стружки, ферросплавы) в литейных цехах;

отходящий газ

общий термин для газа/воздуха, возникающего в результате процесса или эксплуатации (см. выхлопные газы, дымовые газы, отработанные газы);

операции пуска и остановки

эксплуатация оборудования, элемента оборудования или резервуара во время введения или выведения из эксплуатации либо выходит или приходит в нерабочее состояние. Регулярно колеблющиеся фазы активности не следует рассматривать как запуски или остановки.

энергетический аудит (энергоаудит)

сбор, обработка и анализ данных об использовании энергетических ресурсов в целях оценки возможности и потенциала энергосбережения и подготовки заключения по энергосбережению и повышению энергоэффективности;

энергетическая эффективность (далее – энергоэффективность)

количественное отношение объема предоставленных услуг, работ, выпущенной продукции (товаров) или произведенных энергетических ресурсов к затраченным на это исходным энергетическим ресурсам;

энергосбережение

реализация организационных, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов.

Аббревиатуры и их расшифровка

Аббревиатура


Расшифровка

АО

Акционерное общество

АСМ

Автоматизированная система мониторинга

АСУТП

Автоматизированная система управления технологическим процессом

БТ

Боковой токоподвод

БХУ

Биохимическая установка

ГВС

Газовоздушная смесь

МНЛЗ

Машина непрерывного литья заготовок

НДТ

Наилучшие доступные техники

ЕС

Европейский союз

ЗСУ

Закрытый склад угля

ВНК

Высокореакционный нефтяной кокс

ВТ

Верхний токоподвод

УПЦ

Углеподготовительный цех

БЗУ

Бесконусное загрузочное устройстве

КТА

Комплексный технологический аудит

ПУТ

Пылеугольное топливо

УО

Участок обжига

КЭР

Комплексное экологические разрешение

РК

Республика Казахстан

БПК

Биохимическое потребление кислорода

ХПК

Химическое потребление кислорода

ТЭР

Топливно-энергетические ресурсы

ПЭК

Производственный экологический контроль

КПД

Коэффициент полезного действия

ПХДД

Полихлорированные дибензодиоксины

ПХДФ

Полихлорированные дибензофураны

ЦОС

Цех очистных сооружений

ПДК

Предельно-допустимая концентрация

СЭМ

Система экологического менеджмента

СЭнМ

Система энергетического менеджмента

Химические элементы

Символ

Название

Символ

Название

Ag

серебро

Mg

магний

Al

алюминий

Mn

марганец

As

мышьяк

Mo

молибден

Au

золото

N

азот

B

бор

Na

натрий

Ba

барий

Nb

ниобий

Be

бериллий

Ni

никель

Bi

висмут

O

кислород

C

углерод

Os

осмий

Ca

кальций

P

фосфор

Cd

кадмий

Pb

свинец

Cl

хлор

Pd

палладий

Co

кобальт

Pt

платина

Cr

хром

Re

рений

Cs

цезий

Rh

родий

Cu

медь

Ru

рутений

F

фтор

S

сера

Fe

железо

Sb

сурьма

Ga

галлий

Se

селен

Ge

германий

Si

кремний

H

водород

Sn

олово

He

гелий

Ta

тантал

Hg

ртуть

Te

теллур

I

йод

Ti

титан

In

индий

Tl

таллий

Ir

иридий

V

ванадий

K

калий

W

вольфрам

Li

литий

Zn

цинк

Химические формулы

Химическая формула

Название (описание)

AI2O3

оксид алюминия

СН4

метан

С6H6

бензол

C6H5CH3

толуол

CO

оксид углерода

CO2

диоксид углерода

CS2

сероуглерод

CaO

оксид кальция, гидроокись кальция

FeO

оксид железа

Fe2O3

оксид железа трехвалентный

H2O2

перекись водорода

H2S

сероводород

H2SO4

серная кислота

HCl

хлористоводородная кислота

HF

фтороводородная кислота

HNO3

азотная кислота

K2O

оксид калия

MgO

оксид магния, магнезия

MnO

оксид марганца

NaOH

гидроокись натрия

NaCl

хлорид натрия

CaC2

карибид кальция

CaCl2

хлорид калия

Na2CO3

карбонат натрия

Na2SO4

сульфат натрия

NO2

двуокись азота

NOx

смесь оксида азота (NO) и диоксида азота (NO2), выраженная в виде NO2, окислы азота

SiO2

двуокись кремния, оксид кремния

SO2

двуокись серы

SO3

трехокись серы

SOx

оксиды серы - диоксид серы (SO2) и SO3

ZnO

оксид цинка

Единицы измерения

Символ единицы измерения

Название единиц измерения

Наименование измерения (символ измерения)

Преобразование и комментарии

бар

бар

Давление (Д)

1.013 бар = 100 кПа = 1 атм

°C

градус Цельсия

Температура (T)
Разница температур (РT)


г

грамм

Вес


ч

час

Время


K

Кельвин

Температура (T) Разница температур (AT)

0 °C = 273.15 K

кг

килограмм

Вес


кДж

килоджоуль

Энергия


кПа

килопаскаль

Давление


кВт ч

киловатт-час

Энергия

1 кВт ч = 3 600 кДж

л

литр

Объем


м

метр

Длина


м2

квадратный метр

Площадь


м3

кубический метр

Объем


мг

миллиграмм

Вес

1 мг = 10 -3 г

мм

миллиметр


1 мм = 10 -3 м

МВт

мегаватт тепловой мощности

Тепловая мощность Теплоэнергия


Нм3

нормальный кубический метр

Объем

при 101.325 кПа, 273.15 K

Па

паскаль


1 Па = 1 Н/м2

част/млр. (ppb)

частей на миллиард

Состав смесей

1 част/млрд = 10 – 9

част/млн (ppm)

частей на миллион

Состав смесей

1 част/млн = 10 – 6

об/мин

число оборотов в минуту

Скорость вращения, частота


т

метрическая тонна

Вес

1 т= 1 000 кг или 10г

т/сут

тонн в сутки

Массовый расход
Расход материала


т/год

тонн в год

Массовый расход
Расход материала


т.у.т.

тонн условного топлива

Единица учета органического топлива

1 т.у.т. = Qут = Qнт × K

об%

процентное соотношение по объему

Состав смесей


кг-%

процентное соотношение по весу

Состав смесей


Вт

ватт

Мощность

1 Вт = 1 Дж/с

В

вольт

Напряжение

1 В = 1 Вт/1 А (А - Ампер, сила тока

Предисловие

      Краткое описание содержания справочника по НДТ: взаимосвязь с международными аналогами.

      Справочник по НДТ "Производство чугуна и стали" (далее – справочник по НДТ) разработан в целях реализации Экологического кодекса РК (далее – Кодекс).

      Разработка справочника по НДТ проводилась в соответствии с порядком определения технологии в качестве НДТ, разработки, актуализации и опубликования справочников по НДТ, а также согласно правилам разработки, применения, мониторинга и пересмотра справочников по наилучшим доступным техникам, утвержденных постановлением Правительства РК от 28 октября 2021 года № 775 (далее – Правила).

      Перечень областей применения НДТ утвержден приложением 3 к Кодексу.

      Настоящий справочник по НДТ содержит описание применяемых технологических процессов при производстве чугуна и стали, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить эмиссии в окружающую среду, водопотребление, повысить энергоэффективность, обеспечить экономию ресурсов на предприятиях, относящихся к областям применения НДТ. Из числа описанных технологических процессов, технических способов, методов выделены решения, отнесенные к НДТ, а также установлены технологические показатели, связанные с применением НДТ.

      Текущее состояние эмиссий в атмосферу от промышленных предприятий производства чугуна и стали составляет более 200 000 тонн в год. Готовность отрасли к переходу на принципы НДТ составляет порядка 40 % при несоответствии уровням эмиссий, установленных в сопоставимых справочных документах ЕС.

      При переходе на принципы НДТ прогнозное сокращение эмиссий в окружающую среду составит 40 % или снижение от 21 000 тонн в год.

      Предполагаемый объҰм инвестиций 96,5 млрд тенге согласно отчету об экспертной оценке черной металлургии на соответствие принципам НДТ. Внедрение НДТ предусматривает индивидуальный подход к выбору НДТ с учетом экономики конкретного предприятия и готовности предприятия к переходу на принципы НДТ, выбора страны производителя НДТ, мощностных показателей, габаритов НДТ и степени локализации НДТ.

      Модернизация производственных мощностей с применением современных и эффективных техник будет способстовать ресурсосбережению и оздоровлению окружающей среды до соотвествующих уровней отвечающих эмиссиям стран Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

      При разработке справочника был учтен международный опыт в данной сфере, в том числе использовались аналогичные и сопоставимые справочники, официально применяемые в государствах, являющихся членами Организации экономического сотрудничества и развития, ЕС, Российской Федерации, других стран и организаций с учетом специфики сложившейся структуры экономики и необходимости обоснованной адаптации к климатическим, а также экологическим условиям РК, обуславливающие техническую и экономическую доступность НДТ в конкретных областях их применения:

      1. Директива 2010/75/ЕС Европейского парламента и Совета ЕС "О промышленных выбросах и /или сбросах (о комплексном предупреждении и контроля загрязнений);

      2. Best Available Techniques Reference Document for Iron And Steel Production, 2013 г. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям по производству чугуна и стали [5];

      3. Best Available Techniques Reference Document on Best Available Techniques in the Ferrous Metals Processing Industry, 2022 г., Справочный документ по наилучшим доступным технологиям для предприятий по обработке черных металлов [6];

      4. Best Available Techniques Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals - Solids and Others industry, 2007 г. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям по крупнотоннажным неорганическим химическим веществам – твердым веществам и другим отраслям промышленности [7];

      5. Best Available Techniques Reference Document on Economics and Cross-Media Effects, 2006 г. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям по экономике и кросс-медийным эффектам [8];

      6. Best Available Techniques Reference Document for Waste Treatment, 2018 г. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям по обращению с отходами [9];

      7. Best Available Techniques Reference Document on Best Available Techniques for Energy Efficiency, 2009г. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности. – М.: Эколайн, 2012 г. [10];

      8. Отчет Проекта ОЭСР по НДТ - Этап 4 - Руководство по определению НДТ и установлению уровней экологической эффективности для выполнения условий получения экологических разрешений на основе НДТ, 2020 г.;

      9. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 26-2021 "Производство чугуна, стали и ферросплавов";

      10. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям 48-2017 "Повышение энергетической эффективности при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности".

      Информация о сборе данных

      В справочнике по НДТ использованы фактические данные по технико-экономическим показателям, выбросам загрязняющих веществ в воздух и сбросам в водную среду предприятий осуществляющих производство чугуна и стали в РК за 2015 – 2021 годы, полученные по результатам КТА и анкетирования, проведенного подведомственной организацией уполномоченного органа в области охраны окружающей среды, осуществляющей функции Бюро по НДТ.

      Перечень объектов для КТА утвержден технической рабочей группой по разработке справочника по НДТ "Производство чугуна и стали".

      В справочнике по НДТ использованы данные Бюро национальной статистики Агентства по стратегическому планированию и реформам РК (БНС АСПР РК), компаний осуществляющих производство технологических систем и оборудования для производства чугуна и стали.

      Информация о применяемых на промышленных предприятиях технологических процессах, оборудовании, об источниках загрязнения окружающей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направленных на снижение загрязнения окружающей среды и повышение энергоэффективности и ресурсосбережения, была собрана в процессе разработки справочника по НДТ в соответствии с Правилами.

      Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

      Справочник по НДТ является одним из серии разрабатываемых в соответствии с требованием Кодекса и имеет связь с:

Наименование справочника по НДТ

Связанные процессы

Утилизация и обезвреживание отходов

Обращение с отходами

Очистка сточных вод при производстве продукции

Процессы очистки сточных вод

Энергетическая эффективность при осуществлении хозяйственной и (или) иной деятельности

Энергетическая эффективность

Утилизация и удаление отходов путем сжигания

Вовлечение отходящих газов в качестве топливного компонента

Добыча и обогащения железных руд (включая прочие руды черных металлов)

Материально-сырьевые ресурсы, процессы подготовки сырья

Производство изделий дальнейшего передела черных металлов

Материально-сырьевые ресурсы

Мониторинг эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты

Мониторинг эмиссий

Производство неорганических химических веществ

Процессы производства химических веществ

Область применения

      В соответствии с приложением 3 Кодекса настоящий справочник по НДТ распространяется на следующие виды деятельности:

      производство чугуна и стали.

      Справочник по НДТ распространяется на процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий или уровень загрязнения окружающей среды:

      погрузка, разгрузка и обработка сыпучих материалов;

      подготовка сырья;

      спекание и гранулирование железной руды;

      производство кокса из коксующегося угля;

      производство чугуна доменным способом, включая переработку шлака;

      производство и рафинирование стали с использованием основного кислородного процесса, включая ковшовую десульфурацию на входе, ковшовую металлургию на выходе и переработку шлака;

      производство стали в электродуговых печах, включая ковшовую металлургию и переработку шлака;

      непрерывное литье;

      производство карбида кальция;

      методы предотвращения и сокращения эмиссий и образования отходов.

      Справочник по НДТ не распространяется на процессы добычи, обогащения руды и получение концентратов, производство извести в печах, охватываемых предприятиями по производству цемента, извести и MnO; обработка пыли для извлечения цветных металлов (например, пыли электродуговых печей); заводы по производству серной кислоты в коксовых печах; производство изделий дальнейшего передела черных металлов, вспомогательные процессы необходимые для бесперебойной эксплуатации производства, а также на внештатные режимы эксплуатации, связанные с планово-предупредительными и ремонтными работами и вопросы, касающиеся обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

      Аспекты управления отходами на производстве в настоящем справочнике по НДТ рассматриваются только в отношении отходов, образующихся в ходе основного технологического процесса. Система управления отходами вспомогательных технологических процессов рассматривается в соответствующих справочниках по НДТ.

Принципы применения

      Статус документа

      Справочник по НДТ предназначен для информирования операторов объекта/объектов, уполномоченных государственных органов, и общественности о НДТ и любых перспективных техниках, относящихся к области применения справочника по НДТ с целью стимулирования перехода операторов объекта/объектов на принципы "зеленой" экономики и НДТ.

      Определение НДТ осуществляется для отраслей (областей применения НДТ) на основе ряда международных принятых критериев:

      применение малоотходных технологических процессов;

      высокая ресурсная и энергетическая эффективность производства;

      рациональное использование воды, создание водооборотных циклов;

      предотвращение загрязнения, отказ от использования (или минимизация применения) особо опасных веществ;

      организация повторного использования веществ и энергии (там, где это возможно);

      экономическая целесообразность (с учетом инвестиционных циклов, характерных для отраслей применения НДТ).

      Положения, обязательные к применению

      Положения раздела "6. Заключение, содержащие выводы по НДТ" справочника по НДТ являются обязательными к применению при разработке заключений по НДТ.

      Необходимость применения одного или совокупности нескольких положений заключения по НДТ определяется операторами объектов самостоятельно, исходя из целей управления экологическими аспектами на предприятии при условии соблюдения технологических показателей. Количество и перечень НДТ, приведенных в настоящем справочнике по НДТ, не является обязательным к внедрению.

      На основании заключения по НДТ, операторами объектов разрабатывается программа повышения экологической эффективности, направленная на достижение уровня технологических показателей, утверждҰнных в заключениях по НДТ.

      Рекомендательные положения

      Рекомендательные положения имеют описательный характер и рекомендованы к анализу процесса установления технологических показателей, связанных с применением НДТ и к анализу при пересмотре справочника по НДТ:

      Раздел 1: представлена общая информация о производстве чугуна и стали, о структуре отрасли, используемых промышленных процессах и технологиях по производству чугуна и стали.

      Раздел 2: описана методология отнесения к НДТ, подходы идентификации НДТ, экономическая составляющая.

      Раздел 3: описаны основные этапы производства чугуна и стали, представлены данные и информация об экологических характеристиках установок с точки зрения текущих выбросов, потребления и характера сырья, потребления воды, использования энергии и образования отходов.

      Раздел 4: описаны методы, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду.

      Раздел 5: представлено описание существующих техник, которые предлагаются для рассмотрения в целях определения НДТ.

      Раздел 7: представлена информация о новых и перспективных техниках.

      Раздел 8: приведены заключительные положения и рекомендации для будущей работы в рамках пересмотра справочника по НДТ.

      Раздел 9: библиография.

1. Общая информация

      Настоящий раздел справочника по НДТ содержит общую информацию о конкретной области применения, включая описание отрасли по производству чугуна и стали в РК, а также описание основных экологических проблем, характерных для области применения настоящего справочника по НДТ, включая текущие уровни эмиссий, а также потребления энергетических, водных и сырьевых ресурсов.

      1.1. Структура отрасли по производству чугуна и стали, технико-экономические показатели

      Черная металлургия - отрасль тяжҰлой промышленности, объединяющая технологически и организационно предприятия по добыче и обогащению рудного и нерудного сырья, по производству огнеупоров, продуктов коксохимической промышленности, чугуна, стали, проката, ферросплавов, стальных и чугунных труб, а также изделий дальнейшего передела (сортового проката, листового проката, белой жести, оцинкованного железа), металлических порошков чҰрных металлов.

      Чугун — сплав жезеза (Fe) с углеродом (C) и другими элементами, в котором содержание углерода (С) — не менее 2,14 % (точка предельной растворимости углерода (C) в аустените на диаграмме состояний), а сплавы с содержанием углерода (С) менее 2,14 % называются сталью. Углерод (С) придаҰт сплавам железа твҰрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод (С) в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси кремния, марганца, серы и фосфора (Si, Mn, S и P), а в некоторых случаях — также легирующие элементы: хром, никель, ванадий, алюминий (Cr, Ni, V, Al) и другие. Как правило, чугун хрупок. Плотность чугуна – 7,874 г/см3.

      Выплавляется чугун, как правило, в доменных печах. Температура плавления чугуна — от 1147 до 1200 °C, то есть примерно на 300 °C ниже, чем у чистого железа.

      Сталь - сплав железа (Fe) с углеродом (C) и другими элементами содержащий не менее 45 % жезеза (Fe) и в котором содержание углерода (C) находится в диапазоне от 0,02 до 2,14 %, причҰм содержание углерода от 0,6 % до 2,14 % соответствует высокоуглеродистой стали. Стали с очень высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино- и приборостроении.

      Глобальное производство чугуна по итогам 2022 года сократилось на 3 % по сравнению с 2021 годом – до 1,389 млрд тонн. Мировое производство чугуна доменным способом за год составило 1,279 млрд тонн, а методом прямого восстановления железа – 110,52 млн тонн.

      Крупнейшими странами – производителями чугуна по итогам 2022 года являются:

      Китай – 863,83 млн тонн (-0,8 % г./г.);

      Индия – 121,86 млн тонн (+4,4 % г./г.);

      Япония – 64,15 млн тонн (-8,8 % г./г.).

      По данным международной металлургической ассоциации World Steel Association объем производства "сырого" стального сырья в 64 странах превысил 140,7 млн тонн на конец 2022 года, что на 10,8 % ниже прошлогоднего значения.

      Наибольшее падение производства в конце 2022 года продемонстрировали страны ЕС, выплавившие 9,2 млн тонн стали, что на 16,7 % меньше, чем в декабре 2021 года. Россия и другие страны СНГ и Украина произвели 6,2 млн тонн, что на 28,4 % меньше.

      Китай является лидирующей страной в сегменте черной металлургии. Об этом свидетельствует и первая строчка в мировом рейтинге, которую занимает китайская компания Baowu Group. Китай произвел 77,9 млн тонн в декабре 2022 года, что на 9,8 % меньше, чем в декабре 2021 года. Индия произвела 10,6 млн тонн, что на 0,8 % больше. Япония произвела 6,9 млн тонн, снизив выплавку на 13,1 %.

      США произвели 6,5 млн тонн, что на 8,3 % меньше, чем годом ранее. По оценкам ассоциации, Россия произвела 5,5 млн тонн стали, что на 11,3 % меньше, чем в декабре 2021 года.

      Южная Корея произвела 5,2 млн тонн, что на 11,6 % меньше. Германия произвела 2,7 млн тонн, что на 14,6 % меньше.

      Турция произвела 2,7 млн тонн стали, что на 20 % меньше. Бразилия произвела 2,5 млн тонн, что на 5,2 % меньше.

      Иран в декабре 2022 года произвел 2,7 млн тонн, что на 3,3 % больше, чем в декабре 2021 года.

      Общее мировое производство нерафинированной стали в 2022 году составило 1878,5 млн тонн, что на 4,2 % меньше, чем в 2021 году.

      Согласно данным ассоциации WorldSteel, РК заняла 36-е место в глобальном рейтинге производителей стали.

      Современные производители мировой металлургии делают основной упор на "зеленое производство стали". Это позволяет решать экологические проблемы и при этом удовлетворять растущий спрос на высококачественные марки сплавов. Модернизация промышленного оборудования и поиск новых методов выплавки металла — вот на чем поставлен акцент.

      Наиболее актуальным на сегодняшний день является кислородно-конвертерное производство стали. Уровень выброса пыли в данном случае составляет всего 0,87 – 1,03 кг/т (в то время как при иных методах выплавки металла этот параметр составляет от 0,81 до 7,1 кг/т). Используется конвертерное производство стали как на отечественных предприятиях, так и на заводах Китая, США, стран Европы.

      Получить сырье высокого качества помогает электросталеплавильный метод переработки руды и лома. Основный принцип заключается в использовании электрической энергии для нагрева металла. Процесс осуществляется в специальных печах. Причем он напрямую связан с выработкой шлаков при плавлении материала. Производство стали в электропечах популярно в Соединенных Штатах Америки, Турции, Германии, Чехии, Финляндии и в других странах.

      Для выпуска особо чистой стали производители прибегают к методу выплавки в вакуумных печах. Они весьма востребованы в Китае и США. Такой способ позволяет получать и жаропрочные сплавы. Но он применим не столько в черной металлургии, сколько в атомной энергетике и других важных производственно-научных областях.

      Доля ГМК в ВВП республики составляет 8,5 %. В 2022 году в отрасли реализовано 19 новых инвестиционных проектов на 232 млрд тенге.

      ОбъҰм добычи металлических руд за январь–декабрь 2022 года составил 3,42 трлн. тенге в стоимостном выражении, против 3,28 трлн. тенге годом ранее, а выпуск в металлургии — уже более 9 трлн. тенге, против 7,68 трлн. тенге в 2021 году. Добыча металлических руд обеспечила порядка 14 % всего объҰма выпуска горнодобывающего сектора в стоимостном выражении, а вес металлургии в обрабатывающей промышленности и вовсе составил почти 44 %. В целом ГМК обеспечил около 26 % всего объҰма промышленного производства в стране, то есть более четверти всей промышленности республики держится на секторе добычи и переработки металлов.

      В структуре добычи металлических руд на железную руду пришлось 684,3 млрд тенге. В структуре металлургического производства на чҰрную металлургию пришлось 3,17 трлн. тенге.

      Территориально предприятия черной металлургии размещены в четырех областях Республики (Костанайской, Карагандинской, Актюбинской и Павлодарской), где имеются месторождения полезных ископаемых и водно-энергетические ресурсы.

      Черная металлургия представлена предприятиями полного и неполного цикла производства. Они производят чугун, сталь, изделия проката и ферросплавы. Крупнейшее предприятие черной металлургии республики АО "АрселорМиттал Темиртау" расположено в г. Темиртау Карагандинской области. Комбинат выпускает чугун, сталь, трубы, горячекатанный и холоднокатанный прокат, оцинкованный прокат, прокат с полимерным покрытием, белую жесть, сортовой прокат. Сталеплавильные предприятия ПФ ТОО "KSP Steel" и ПФ ТОО "Кастинг" расположены в г. Павлодар. Основным видом деятельности является сбор, хранение и переработка металлолома, переплавка металлолома и производство непрерывнолитых заготовок и т.д.

      Производство в сфере черной металлургии за год сократилось на 7,4 % и за январь-ноябрь 2019 года составило 1,5 трлн. тенге. При этом индекс промышленного производства составил 97,2 % к аналогичному периоду 2018 года. Заметим, сокращение выпуска в соответствующем периоде наблюдается впервые с 2013 года. Такие данные приводит energyprom.kz.

     


      Рисунок 1.1. Производство в стоимостном выражении. Черная металлургия (январь- ноябрь 2019), млрд тг

      Среди регионов РК 87 % всего производства в сфере черной металлургии приходится на три области — Карагандинскую (531,9 млрд тенге), Павлодарскую (470,6 млрд тенге) и Актюбинскую (312 млрд тенге).

     


      Рисунок 1.2. Черная металлургия (январь-июнь 2020 года), тысяч тонн

      В натуральном выражении в 2022 году в чҰрной металлургии отмечен рост в производстве ферросплавов (на 2,6 %, до 2,1 млн тонн), однако выпуск стали сократился на 8 %, до 4,1 млн тонн, а чугуна — на 10,3 %, до 3,2 млн тонн.

      Таблица 1.1. Выпуск продукции (чугун и сталь)

№ п/п

Черная металлургия. Январь-ноябрь 2019, млн тонн (источник: КС МНЭ РК)

Продукция

2019/11

2018/11

Рост за год

1

2

3

4

5

1

Сталь нерафинированная

3,9

4,2

-6,8 %

2

Чугун (передельный, литейный или зеркальный в чушках, болванках или в виде форм первичных прочих)

3,1

-

-

      Что касается экспортных поставок, на металлы и изделия из них по итогам 11 месяцев 2022 года пришлось более 14 % всего экспорта страны (11 млрд долл. США) и порядка 21 % экспорта в страны СНГ (3,8 млрд долл. США). Для сравнения: это почти на 1 млрд долл. США больше, чем экспорт продукции пищепрома, химпрома, легпрома и деревопереработки, вместе взятых.

      На внешних рынках в 2022 году стоимость продаж казахстанских металлов составила рекордные 14,9 млрд долл. США, что на 18 % больше, чем годом ранее. При этом в физическом выражении рост составил всего 0,8 % - до 6,5 млн тонн, и это не самый больший объем экспорта: в 2017 году объемы доходили до 7 млн тонн. Следовательно, рост экспортной выручки от продажи металлов обусловлен только ростом цен на них.

      Основными экспортируемыми металлами являются ферросплавы (3,2 млрд долл. США), металлопрокат (1,6 млрд долл. США). На эти позиции приходится 80 % вывозимых из РК металлов.

      Рассматриваемый объем не учитывает экспорт металлических руд, поставки которых в 2022 году составили порядка 4,2 млрд долл. США.

      При этом Казахстан заработал от продаж изделий из металлов (трубы, цистерны, металлоконструкции и пр.) всего 399 млн долл. США, что в 37 раз меньше, чем от экспорта металлов и в 11 раз меньше экспорта металлических руд.

      Данное соотношение практически не менялось за все время. В то время как в 2022 году Казахстан импортировал изделий из металлов на 3,2 млрд долл. США, что также кратно больше экспорта.

      Таким образом, показатели диверсификации структуры и увеличения несырьевого экспорта напрямую зависят от мировых цен на металлы.

     


      Рисунок 1.3. Экспорт товаров металлургической промышленности из Казахстана, млрд долларов

      1.2 Ресурсы и материалы

      Основным исходным сырьҰм для получения чҰрных металлов являются железная руда, коксующиеся угли и руды легирующих металлов.

      Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии. Сырье и топливо составляют более 90 % общих затрат на производство черного металла. Необходимость в транспортировке огромных масс рудного и топливного сырья диктует необходимость решать задачи рационального размещения предприятия.

      Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия источники сырья могут быть разные. В частности, черная металлургия может делиться на такие отрасли:

      предприятия полного цикла: обогащение руд, производство кокса, выплавка и прокат металла сосредоточены на одном объекте;

      передельные металлургические предприятия: одна из стадий, а это, в основном, производство сталей и сплавов, выделена в отдельную отрасль;

      малая черная металлургия: цеха по производству металла входят в состав машиностроительных предприятий.

      Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки.

      В состав металлургической отрасли полного цикла по выплавке и переработке черных металлов входят предприятия, которые выполняют следующие задачи:

      добыча металлических руд, их обогащение;

      добыча, подготовка вспомогательного нерудного сырья – огнеупорной глины, известняковых флюсов;

      коксохимическая промышленность, в т.ч. выработка коксового газа;

      выплавка черного металла, чугуна, отливок, углеродистой стали, проката;

      вторичная переработка черного металлического лома и отходов производства.

      Основу металлургического производства полного цикла составляет доменное производство чугуна. Сама технология восстановления железа из руды при использовании доменного процесса подразумевает насыщение железа большим количеством углерода (С), в результате чего получается чугун. Сталь характеризуется меньшим содержанием углерода (С), включением в состав легирующих добавок, что требует дополнительных стадий переработки в мартеновских, электродуговых печах или кислородных конвертерах. Таким образом, для получения стали требуется длительный и энергозатратный процесс.

      Оборудование и технология бездоменного производства стали (используется прямое восстановление железа из обогащенного сырья) позволяют уменьшить энергозатратность производства, сократив операции технологического процесса, к тому же, сталь получается более чистой, без вредных примесей серы (S) и фосфора (P), как при традиционном производстве.

      В черной металлургии наиболее топливоемкими производствами отрасли являются доменное производство (до 41 % топлива отрасли), прокатное и трубное (10 %), агломерационное (7 %), мартеновское (7 %), коксохимическое (6 %).

      К электроемким производствам относятся ферросплавное (до 17 % расхода электроэнергии отрасли), горнорудное (добыча и обогащение руды, 14,6 %), прокатное (12 %), производство кислорода (7 %), электроплавильное (4,4 %).

      Наибольшее количество тепловой энергии используют производства: коксохимическое (18,4 %), прокатное (7,6 %) и доменное (4,4 %).

      Железорудное сырье. Сырьевая база черной металлургии располагает достаточными запасами, разработка которых способна обеспечить эффективную работу металлургических предприятий республики и осуществлять поставку их продукции на экспорт.

      По подтвержденным запасам железных руд РК занимает 5, а по их качеству - 3 место в мире. Балансовые запасы железных руд составляют около 20 млрд тонн, из них 79 % сосредоточено в Торгайском железорудном районе (Костанайская область). Среднее содержание железа в рудах составляет 39,1 %.

      Таблица 1.2. Основные месторождения железных руд и перечень эксплуатирующих их предприятий

№ п/п

Предприятие, структурное подразделение/ месторождение

Основной тип руды

Способ отработки

Общие утвержденные запасы месторождения А+В+С1, млн т

Среднее содержание железо/хром в руде, %

Добыча в 2019г., тысяч т

1

2

3

4

5

6

7

1

Соколовско-Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение (АО "ССГПО")

1.1

Соколовский карьер/ "Соколовское"

Магнетитовые

Открытый

1008,6

40,9

5991,8

1.2

Качарский карьер/ "Качарское"

Магнетитовые

Открытый

2168,6

38,2

12985

1.3

Куржункульский карьер/ "Куржункульское"

Магнетитовые

Открытый

109,6

44,4

3281

1.4

Сарбайский карьер/ "Сарбайское"

Магнетитовые

Открытый

865,5

40,4

7400,4

1.5

Шахта "Соколовская"/ "Соколовское"

Магнетитовые

Подземный

224,1*

40,9

1861,9

2

ТОО "Оркен", железорудный департамент АО "АрселорМиттал Темиртау"

2.1

Лисаковский филиал/ "Лисаковское"

Бурые железняки, оолитовые

Открытый

1728,2

35,4

2344,5

2.2

"Оркен-Кентобе"/ "Кентобе"

Магнетитовые

Открытый

136,8

47,7

530,9

2.3

"Оркен-Атансор"/ "Атансор"

Магнетит-мартитовые

Открытый

45,5

40,0

1738,9

2.4

"Оркен-Атасу"/ "Западный Каражал"

Магнетит-гематитовые

Подземный

311,6

51,2

985,2

3

ТОО "Металлтерминалсервис"

3.1

"Шойынтас"

Гематит-магнетитовые и гематит-мартитовые

Открытый

2,0

48 – 50

Нет данных

4

ТОО "Bapy Mining"

4.1

Рудник "Бапы"/ "Бапы"

Магнетит-серпентиновые

Открытый

43,8

28,3

3000

5

АО Горнорудная компания "Бенкала"

5.1

Рудник "Бенкала"/ Бенкалинское"

Магнетитовые

Открытый

27,7

57,6

-

      Агломерат. Агломерация – это термический процесс, который формирует кусковый материал из дисперсных железорудного концентрата или руды и обеспечивает удаление некоторых вредных примесей серы (S), разложение карбонатов. Среднее содержание железа в агломерате – 53 – 58 %.

      Окатыши – твердые шарообразные тела, полученные путем окомкования тонкоизмельченных рудных материалов с добавкой связующих веществ с флюсами или без них с последующим упрочнением способами обжига, цементации (с автоклавированием или без него). Фабрики производства окатышей входят в структуру обогатительных фабрик, что позволяет применять для подачи концентрата конвейерный транспорт.

      Таблица 1.3. Действующие крупнейшие объекты по обогащению руды и производству окатышей, сроку эксплуатации, по производственным мощностям в РК.

№ п/п

Предприятие

Наименование объекта

Метод обогащения

Год введения

Проектная мощность, т/год

Объем годового производства

Продукция

1

2

3

4

5

6

7

8

1

АО "ССГПО"

Фабрика рудоподготовки и обогащения (ФРПО)

Магнитный способ (сухой и мокрой)

1963 г.

19 368 784

13 599 077

железорудный концентрат

Фабрика по производству окатышей (ФПО)

-

5 379 160

3 341 197

железорудные окатыши

2

ТОО "Оркен"

Лисаковский филиал ТОО "Оркен"

гравитационно-магнитное обогащение

1972

940 602

651 123

концентрат железной руды

Представительство "Оркен-Кентобе"

сухая магнитная сепарация

-

1 000 000

290 000

концентрат железной руды

Представительство "Оркен-Атасу"

сухая магнитная сепарация

-

2 400 000

2 265 143

концентрат

ТОО "Оркен-Атансор"

сухая магнитная сепарация

2011

668 763

301 229

концентрат железной руды

3

АО "ТНК Казхром" Донской горно-обогатительный комбинат

Дробильно-обогатительная фабрика № 1

гравитационные

1973

788 500

397 300

хромовый концентрат

Фабрика обогащения и окомкования руды


1984

975 619

556 700

хромовый концентрат (обогащение руды 10 – 160 мм)

840 800

636 200

хромовый концентрат (обогащение руды 0 – 10 мм)

982 900

743 500

окатыши хромовые

      Горячебрикетированное железо (ГБЖ/ПВЖ) – один из продуктов восстановительного внедоменного передела железа – используется для производства высококачественной стали (с малым количеством вредных примесей) как заменитель чугуна, металлолома. Гарантированными качественными характеристиками ГБЖ является суммарное содержание железа, которое составляет не менее 90 % (при содержании железа металлического не менее 83 %) и степень металлизации соответствует уровню не менее 92 %. Неоспоримыми преимуществами ГБЖ являются стабильность химического состава, низкое содержание вредных примесей, таких как фософр (P) и сера (S); отсутствие вредных элементов – медь (Cu), никель (Ni), неметаллических субстанций; типовой размер брикетов; высокая удельная насыпная плотность.

      Коксующиеся угли и металлургический кокс. Кокс каменноугольный - твердый пористый продукт серого цвета, получаемый путем коксования каменного угля при температурах 950 – 1100 °С без доступа кислорода. Кокс каменноугольный применяют для выплавки чугуна (доменный кокс) как высококачественное бездымное топливо, восстановитель железной руды, разрыхлитель шихтовых материалов.

      Кокс каменноугольный используют также, как ваграночное топливо в литейном производстве (литейный кокс), для бытовых целей (бытовой кокс), в химической и ферросплавной отраслях промышленности (специальные виды кокса).

      Доменный кокс должен иметь размеры кусков не менее 25 – 40 мм при ограниченном содержании кусков менее 25 мм (не более 3 %) и более 80 мм. Литейный кокс по размерам кусков крупнее доменного; наиболее пригодный продукт, в котором присутствуют куски менее 60 – 80 мм. Главное отличие литейного кокса от доменного - малое содержание серы (S), которое не должно превышать 1 % (в доменном коксе до 2 %).

      Коксующиеся угли, в отличие от других каменных углей, при нагревании без доступа воздуха переходят в пластическое состояние и спекаются.

      Коксующиеся угли в необогащҰнном виде или в концентратах характеризуются зольностью менее 10 % и низким содержанием серы (S) (менее 3,5 %), выход летучих веществ 15 – 37 %.

      Основной продукцией коксохимического производства является кокс для доменного и литейного производств. Кроме того, кокс используется в производстве ферросплавов, производстве электродов в цветной металлургии, химической промышленности.

      Продукт второго передела, спецкокс – это углеродистый восстановитель. Потребность Казахстана в спецкоксе, по оценке Республиканской ассоциации горнодобывающих и горно-металлургических предприятий, превышает 1 млн тонн в год. В 2020 году было произведено в Казахстане 214,4 тысяч тонн кокса и импортировано ещҰ 992,7 тысяч тонн.

      Большую часть спецкокса в Казахстан завозят из России. В 2020 году объем поставок составил 927,7 тысяч тонн, это более 90 % от всего ввезенного спецкокса. Импорт из Китая – 47,1 тысяч тонн, из Польши – 17,9 тысяч тонн.

      Сейчас спецкокс в РК фактически производит только компания, входящая в состав Eurasian Resources Group (ERG).

      Известь является продуктом обжига широко встречающихся в природе известняков, мела, ракушечника или доломитового известняка, доломита и относится к общераспространенным не балансовым полезным ископаемым. По информации Комитета геологии Министерства промышленности и строительства РК в Казахстане разведано 122 месторождения известняков, пригодных для производства извести, и запасы этих месторождений являются весьма обширными.

      По данным бизнес регистров официальной статистики в РК зарегистрировано 26 производителей извести. В числе крупных производителей негашеной извести выделяются АО "Темиртауский электрометаллургический комбинат" (далее - АО "ТЭМК"), ТОО "САС - ТобеТехнолоджис", ТОО "Майкаинский известковый завод", ТОО "НЕОХИМ", а в сегменте гидратной извести функционируют ТОО "КАЗХИМТЕХСНАБ" и ТОО "SH Work".

      1.3 Производство продукции

      Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литейного и передельного чугуна, конвертерной стали и электростали, а также готового проката, стальных и чугунных труб. Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода (С). Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке.

      Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования: тавр; двутавр; швеллер; уголок.

      Одним из крупнейших предприятий в Казахстане и СНГ на рынке железорудного сырья является Соколовско-Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение, входящее в состав ERG. Выпускаемая продукция - офлюсованные железорудные окатыши и железорудный концентрат. Наиболее крупными потребителями продукции являются: предприятия Казахстана АО "АрселорМиттал Темиртау" (далее – АО "АМТ"), России (Магнитогорский и Челябинский металлургические комбинаты) и Китая.

      В стальной подотрасли АО "АМТ" - единственное в республике сталеплавильное предприятие с полным металлургическим циклом.

      Основные виды продукции АО "АМТ": передельный и литейный чугун; слябы; горячекатаный плоский прокат; холоднокатаный плоский прокат; средний лист; плоский прокат с покрытием; электротехнический плоский прокат, жесть; гнутые профили.

      Основные виды продукции ПФ ТОО "KSP Steel" и ТОО "Кастинг": литейный чугун; блюмы (литые заготовки круглого и квадратного сечения); бесшовные нефтепроводные, насосно-компрессорные, обсадные трубы, трубы для нефтегазовой отрасли и трубы общего назначения; горячекатаный сортовой прокат - стержни и шары мелющие; прокат арматурный гладкого и периодического профиля; шары катаные мелющие.

      В таблице 1.4., 1.5. представлена информация о производстве продукции.

      Таблица 1.4. Динамика производства продукции черной металлургии предприятия 1

№ п/п

Виды продукции, тысяч тонн

Фактический объем производства продукции, тысяч тонн

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

1

Агломерат

4711,8

5270,1

5151,4

4741,4

5304,1

2

Кокс

2426,9

2596,6

2676,0

2514,6

2203,1

3

Чугун

3233,7

3595,1

3766,3

3153,6

3165,1

4

Сталь

3513,4

3913,9

4099,2

3360,8

3426,8

      Таблица 1.5. Динамика производства продукции черной металлургии предприятия 2 и 3

№ п/п

Наименование предприятия

Фактический объем производства продукции, тысяч тонн, по годам

Предприятие 2

Предприятие 3

Виды продукции, тысяч тонн

2020

2021

2020

2021

1

2

3

4

5

6

1

Сталь

213,0449

228,5423

89,050

47,312

2

Ферросплавы

10,225

10,573



3

Трубы

175,556

162,952



4

Прокат в том числе:





4.1

Стержни, мелющие стальные мелющие



76,168

51,148

4.2

Прокат арматурный гладкого и периодического профиля



9,219

8,517

4.3

Шары катаные мелющие

30,618

28,394

35,272

21,636

5

Литье в литейные формы





5.1

Чугун литейный

0,212

0,123



5.2

Сталь

0,267

0,249



6

Кузнечное производство





6.1

Шары кованые

2,861

0,988



6.2

Поковки

0,176

0,217



      Побочным продуктом является:

      в доменном производстве – доменный газ, шлак, шламы, пыль колошниковая и от установок аспирации;

      в сталеплавильном производстве – шлак, шламы, пыль от установок аспирации, лом футеровок, отсев известняка и доломита, отсев извести;

      в прокатном производстве – обрезь металлопродукции, окалина, шламы, пыль от установок аспирации, лом футеровок.

      Большинство образующихся побочных продуктов может возвращаться в технологический процесс через агломерационное, доменное и сталеплавильное производства, при этом доля утилизации вторичных ресурсов может достигать 95 – 98 %, что позволяет обеспечить экономию первородного сырья и топлива и улучшить экологическую обстановку вокруг металлургических предприятий. Часть побочной продукции имеет определенные свойства и поставляется на рынок по нормативным документам по стандартизации.

      Из всех видов карбидов карбид кальция является наиболее важным для промышленных целей. Он по-прежнему служит базой для промышленности по производству ацетиленовых сварочных газов в мире. Карбид кальция (CaC2) используется для десульфурации чугуна и стали, а также в литейной технологии, где он смешивается с другими добавками для обработки металлов [45].

      Карбид кальция производится на нескольких предприятиях, в том числе на химико-металлургическом заводе АО "ТЭМК", расположенном в г. Темиртау Карагандинской области.

      1.4 Энергоэффективность

      РК является страной с высокой энергоемкостью экономики. ЭнергоҰмкость ВВП РК за 2021 год составила 0,32 т.н.э./тысяч долл. США, что более чем в 3 раза превышает средний уровень стран Организации экономического сотрудничества и развития 0,10 т.н.э./тысяч долл. США.

      Концепцией по переходу к "зеленой экономике" определены цели по снижению энергоемкости валового внутреннего продукта (далее – ВВП) от уровня 2008 года на 50 % к 2050 году.

      Черная металлургия является одной из наиболее энергоемких отраслей промышленности. Наиболее крупными потребителями энергоресурсов являются доменные, коксохимические и прокатные производства.

      Для технологических и хозяйственных нужд предприятиями по производству чугуна и стали потребляется следующие виды энергетических ресурсов: электрическая энергия (получаемая извне), твердое топливо (уголь), природный газ, мазут, дизельное топливо.

      В таблице 1.6. представлен перечень первичных ТЭР предприятий по производству чугуна и стали с 2015 по 2021 год.

      Таблица 1.6. Потребление основных ТЭР сторонних источников

№ п/п

Энергоресурс

Ед. изм.

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Предприятие 1

1.1

Электроэнергия

т у.т.

204 696

249 975

233 517

242 503

187 338

-

-

1.2

Бензин моторный

т у.т.

2 622

5 930

6 417

5 219

4 678

-

-

1.3

Керосин

т у.т.

207

584

581

649

375

-

-

1.4

Дизельное топливо (газойли)

т у.т.

26 434

42 507

43 033

42 542

42 013

-

-

1.5

Газ сжиженный

т у.т.

26 821

26 979

23 437

22 495

23 848

-

-

1.6

Уголь каменный

т у.т.

361 876

669 351

765 200

992 151

771 831

-

-

1.7

Мазут топочный

т у.т.

382 621

427 352

494 415

470 540

478 903

-

-

2

Предприятие 2

2.1

Электроэнергия

т.у.т.

-

-

-

-

-

14 444,991

15 871,496

3

Предприятие 3

3.1

Электроэнергия

т.у.т.

-

-

-

-

-

10 577,69

7 666,85

3.2

Теплоэнергия

т.у.т.

-

-

-

-

-

522,665

536,536

3.3

Газ сжиженный

т.у.т.

-

-

-

-

-

3 757,01

2 722,38

3.4

Моторное топливо (бензин)

т.у.т.

-

-

-

-

-

139,11

275,03

3.5

Моторное топливо (диз. топливо)

т.у.т.

-

-

-

-

-

50 444,32

34 193,79

4

Предприятие 4

4.1

Электроэнергия

т.у.т.

-

-

-

-

-

908,678

1052,406

4.2

Уголь каменный

т.у.т.

-

-

-

-

-

244 888,070

267 251,294

5

Предприятие 5

5.1

Электроэнергия

т.у.т.

-

11997,807

11352,301

10952,492

13134,163

9950,786

-

      Также на предприятиях используются энергоресурсы собственного производства получаемым в результате технологических процессов: коксовый газ, доменный газ.

      В РК допускается сжигание конвертерного газа на предприятиях, в факелах при отсутствии технологических решений по его использованию.

      В таблице 1.7. представлен объем энергоресурсов собственного производства, произведенных предприятиями, в т у.т.

      Таблица 1.7. Объем энергоресурсов собственного производства

№ п/п

Энергоресурс

Единица измерения

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

Предприятие 1

1

Газ коксовый

т у.т.

515

548

567

540

443

2

Газ доменный

т у.т.

705

828

925

800

774

      Основными потребляемыми энергоресурсами являются электроэнергия, уголь и мазут.

      Электрическая энергия на предприятиях расходуется по следующим направлениям:

      обеспечение основного технологического процесса (выплавка стали);

      обеспечение работы вспомогательного технологического и не технологического оборудования;

      объекты социально – бытового назначения.

      Система учета электроэнергии на предприятиях состоит из системы коммерческого и технического учета электроэнергии.

      Основная доля потребления электроэнергии, 34 %, приходится на производство офлюсованного доменного агломерата, так же значительная часть, 21 %, на производство горячекатаного проката.

      Каменный уголь на предприятиях обычно используется при производстве кокса.

      Основная доля потребления топочного мазута, 66 %, приходится на производство чугуна.

      Основная доля потребления сжиженного газа приходится на производство оцинкованного проката с полимерным покрытием и производство стали в конверторах, 38 % и 36 % соответственно. Так же газ используется при производстве оцинкованного проката со свинцом и без него. Основная часть технической воды приходится на производство чугуна, 68 %. Каменный уголь на комбинате используется при производстве кокса.

      В таблице 1.8. - 1.12. представлены удельные расходы ТЭР и воды на единицу выпускаемой продукции по предприятиям отрасли.

      Таблица 1.8. Удельные расходы ТЭР предприятия 1

№ п/п

Ресурс

Единица измерения

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Производство кокса

1.1

Электроэнергия

кВт·ч/ед.прод.

2,8

2,8

16,4

16,3

16,3

1.2

Газ коксовый

м³/ед.прод.

94,9

101,5

101,9

109,8

118,3

1.3

Газ доменный

м³/ед.прод.

452,9

430,8

468,4

464,7

475,4

2

Производство офлюсованного доменного агломерата

2.1

Электроэнергия

кВт·ч/ед.прод.

64,3

60,2

60,1

60,6

56,0

2.2

Газ доменный

м³/ед.прод.

21,0

19,8

14,8

13,6

20,2

2.3

Кокс

тонн/ед.прод.

0,060

0,059

0,058

0,053

0,059

2.4

Пар

Гкал/ед.прод.

0,012

0,010

0,015

0,016

0,017

2.5

Газ коксовый

м³/ед.прод.

13,5

9,4

8,2

7,8

6,4

2.6

Техническая вода

м³/ед.прод.

0,757

0,709

0,751

1,070

0,992

3

Производство стали в конверторах

3.1

Электроэнергия

кВт·ч/ед.прод.

59,42

60,08

54,62

52,23

57,96

3.2

Газ сжиженный

тонн/ед.прод.

0,0009

0,0011

0,0008

0,0008

0,0015

3.3

Газ коксовый

м³/ед.прод.

0,009

0,010

0,012

0,012

0,016

3.4

Кокс

тонн/ед.прод.

0,002

0,003

0,003

0,003

0,002

4

Производство чугуна

4.1

Кокс

тонн/ед.прод.

0,587

0,577

0,594

0,605

0,601

4.2

Пар

Гкал/ед.прод.

0,060

0,062

0,055

0,046

0,063

4.3

Электроэнергия

кВт·ч/ед.прод.

19,8

19,5

19,4

19,5

18,3

4.4

Газ доменный

м³/ед.прод.

437,8

506,2

590,7

583,3

598,4

4.5

Мазут топочный

тонн/ед.прод.

0,039

0,042

0,046

0,044

0,040

4.6

Техническая вода

м³/ед.прод.

46,3

37,3

27,7

34,9

31,4

      Таблица 1.9. Удельные расходы ТЭР предприятия 2

№ п/п

Ресурс

Единица измерения

2020 год

2021 год

1

2

3

4

5

Производство стали.

1

Электроэнергия

кВт ч/ед.прод.

551,2

564,6

      Таблица 1.10. Удельные расходы ТЭР предприятия 3

№ п/п

Ресурс

Единица измерения

2020 год

2021 год

1

2

3

4

5

Производство стали

1

Электроэнергия

кВгч/ед.прод.

965,72

1317,48

2

Техническая вода

Тыс м3/ед.прод.

363,47

609,10

3

Теплоэнергия

Гкал/ ед.прод.

0,41

0,24

4

Пропан- бутановая смесь

тонн/ед.прод.

0,026

0,037

5

Моторное топливо (бензин)

л/ед.прод.

0,0014

0,00527

6

Моторное топливо (диз. топливо)

л/ед.прод.

0,449

0,573

      Таблица 1.11. Удельные расходы ТЭР предприятия 4

№ п/п

Ресурс

Единица измерения

2020 год

2021 год

1

2

3

4

5

Производство кокса.

1

Электроэнергия

кВгч/ед.прод.

39,82

41,16

2

Уголь каменный

тонн/ед.прод.

1,94

2,11

3

Вода

м3/ед.прод.

0,12

0,2

      Таблица 1.12. Удельные расходы ТЭР предприятия 5

№ п/п

Ресурс

Единица измерения

2016

2017

2018

2019

2020

1

2

3

4

5

6

7

8

Производство карбида кальция

1

Электроэнергия

кВт·ч/ед.прод.

3 726

4 078

3 877

3 899

3 959

2

Промышленная вода

м³/ед.прод.

55,93

59,80

60,85

60,60

81,9

      Показателем энергетической эффективности крупных технологических установок и производств является удельный расход энергетических ресурсов на единицу выпускаемой продукции.

      В рамках проведения КТА выполнен анализ показателей энергетической эффективности на основании данных отчетов по потреблению ТЭР основных технологических производств предприятия.

      Согласно приказу Министра по инвестициям и развитию РК №394 от 31 марта 2015 г. "Об утверждении нормативов энергопотребления", установлен нормативный расход электрической энергии на производство чугуна и стали. [70]. Сравнение фактического и нормативного расход электрической энергии на выпуск продукции приведено в таблице 1.13.:

      Таблица 1.13. Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

№ п/п

Производство / предприятие

Расход электроэнергии на единицу продукции

Единица измерения

Норматив

КТА

1

2

3

4

5

Производство кокса

1

Предприятие 1

кВт·ч/т

17,0

2,8 - 16,4

2

Предприятие 4

кВт·ч/т

17,0

37,43 - 45,93

Производство чугуна

1

Предприятие 1

кВт·ч/т

14,0

18,3 - 19,8

Производство стали в конвертерах

1

Предприятие 1

кВт·ч/т

30,0

52,23 - 60,08

Производство стали в электродуговых печах

1

Предприятие 2

кВт·ч/т

620

551,2 - 564,6

2

Предприятие 3

кВт·ч/т

620

965,72 - 1317,48

Производство карбида кальция

1

Предприятие 5

кВт·ч/т

не нормируется

3726 - 4078

      1.4 Основные экологические проблемы отрасли

      Приоритетность внедрения интегрированных природоохранных технологий определяется тоннажностью и токсичностью образующихся загрязнений с учетом эффективности действия существующих на сегодняшний день очистных сооружений. Построение таких технологий должно осуществляться одновременно по следующим направлениям:

      1) создание эффективных методов и установок очистки промышленных выбросов и сбросов;

      2) совершенствование существующих и разработка новых технологий, позволяющих сократить или исключить технологические стадии, на которых образуется основное количество отходов;

      3) разработка рациональных методов утилизации отходов.

      Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух

      Черная металлургия по общему объему валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников занимает одно из лидирующих мест в соответствующем рейтинге отраслей промышленности.

      Основными загрязняющими веществами в выбросах предприятий черной металлургии являются: оксид углерода (оксид углерода (CO)) (67,5 % суммарного выброса в атмосферу), твердые вещества (15,5 %), диокисд серы (диоксид серы (SO2)) (10,8 %), оксилы азота (окислы азота (NOX)) (5,4 %).

      На рисунке 1.4. представлены валовые выбросы загрязняющих веществ для интегрированного производства предприятия 1 (полного цикла).

     


      Рисунок 1.4. Валовые выбросы загрязняющих веществ за 2015 – 2019 гг.

      Как видно из рисунка, наибольший вклад в общие валовые выбросы загрязняющих веществ вносит процесс производства агломерата.

      Ниже представлены выбросы загрязняющих веществ с разбивкой по производственным процессам, ингредиентам, а также данных производственных мощностей за период с 2015 по 2019 года для предприятия 1 (рисунок 1.5. – 1.8.), за 2020 – 2021 гг. для предприятий 2 (рисунок 1.9.) и 3 (рисунок 1.10.).

      Выбросы представлены с разбивкой по основным технологичеким линиям, в которых превалируют выбросы:

      коксохимическое производство (оксид углерода (оксид углерода (CO)), окислы азота (NOX) и диоксид серы (SO2), пыль);

     


      Рисунок 1.5. Выбросы загрязняющих веществ при производстве кокса за 2015 – 2019 гг.

      агломерационное производство (оксид углерода (CO), окислы азота (NOX) и диоксид серы (SO2), пыль) до 50 % от общего объема выбросов пыли на интегрированном металлургическом заводе;

     


      Рисунок 1.6. Выбросы загрязняющих веществ при производстве агломерата за 2015 - 2019 гг.

      доменное (оксид углерода (CO) и диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), азот (N2), колошниковая пыль, содержащая окислы различных металлов);

     


      Рисунок 1.7. Выбросы загрязняющих веществ при производстве чугуна за 2015 – 2019 гг.

      сталеплавильное (оксид углерода (CO), окислы азота (NOX) и диоксид серы (SO2), пыль.).

     


      Рисунок 1.8. Выбросы загрязняющих веществ при производстве стали за 2015 – 2019 гг.

     


      Рисунок 1.9. Выбросы загрязняющих веществ при производстве стали за 2020 – 2021 гг.

     


      Рисунок 1.10. Выбросы загрязняющих веществ при производстве стали за 2020 – 2021 гг.

      Подробные данные по источникам выбросов загрязняющих веществ в разрезе отдельных технологических процессов представлены в разделе 3.

      В части производства карбида кальция (CaC2) основным загрязняющим веществом является пыль неорганическая. На рисунке 1.11. проставлены показатели выбросов за 2016 – 2022 гг. для предприятия 5.

     


      Рисунок 1.11. Выбросы загрязняющих веществ при производстве карбида кальция за 2016 - 2020 гг.

      Пыль (твердые частицы). Источниками выбросов пыли на металлургических площадках являются плавильные печи (ДП, КП, ЭДП), нагревательные печи (в зависимости от вида используемого топлива), погрузка/разгрузка материалов (сырья, добавок), а также механические операции (например, зачистка и шлифование)

      Дополнительными источниками выбросов являются: складирование, передача по конвейеру, загрузка, коксование и выдача угля, а также тушение кокса. Твердые частицы могут образовываться практически на каждом этапе технологического процесса.

      Выбросы взвешенных частиц в атмосферу могут возникать в результате тепловых процессов, включая коксование, спекание, окатывание и прямое восстановление.

      Установки с коксовыми печами служат дополнительным источником выброса в атмосферу значительных объҰмов пыли. Непрерывный выброс в атмосферу твердых частиц может стать результатом процесса обогрева с нижним подводом газа через трубу горения. Периодические и неорганизованные выбросы могут происходить из многих источников, включая заслонки печи и поддувала, задвижки и загрузочные люки. Выбросы могут также происходить при выдаче, тушении и сортировке кокса (периодические выбросы) и при переработке коксового газа.

      К крупным источникам выбросов пыли в окружающую среду, также можно отнести агломерационные установки, выбросы которых напрямую связаны операциями погрузки/разгрузки материалов, с реакцией горения.

      При окатывании железной руды (вместо агломерации) выбросы пыли образуются при дроблении сырья, из зоны обжига на ленте отвердевания, а также при процессах погрузки/разгрузки, сортировки.

      Выбросы пыли из доменной печи (ДП) включают выбросы из литейного двора и с очистки доменных газов, выходящих из колошника печи. Для предотвращения и снижения выбросов используют различные системы пылеудаления до вторичного использования отходящего газа.

      При прямом восстановлении железа образование пыли носит такой же характер, но ее получается меньше, чем при эксплуатации доменной печи.

      Выброс в атмосферу твердых частиц при производстве конвертерной стали связан с предварительной обработкой чугуна (включая его транспортировку, сероочистку и удаление шлака), операциями загрузки (заливки), продувкой кислородом для снижения содержания С и окисления примесей и операциями вскрытия летки.

      При производстве стали с использованием электродуговых печей (ЭДП), выбросы пыли образуются в процессе плавки, продувки кислородом и обезуглероживания (выбросы в атмосферу первичных отходящих газов), а также загрузки и вскрытия летки (выбросы в атмосферу вторичных отходящих газов).

      На разливочных участках (литье слитков и непрерывное литье) твердые частицы и металлы образуются при заливке расплава стали в форму и при резке продукта на заданную длину с помощью кислороднотопливных горелок при непрерывной разливке. Используемое очистное оборудование должно быть снабжено вытяжкой, особенно при литье и прокатке, а также в отделочном цехе, если это требуется.

      Основные промышленные методы борьбы с выбросами достаточно эффективны в отношении твердых частиц. Для мелкодисперсных частиц (размером PM10 и менее) эффективность улавливания гораздо меньше.

      В настоящее время экологическим законодательством РК не регулируется обязательный учет выбросов мелкодисперсных частиц, ввиду отсутствия методических подходов к оценке и данных по эффективности улавливания их существующими пылегазоулавливающим установками. Оценка выбросов пыли осуществляется в целом, без разделения по фракциям.

      Окислы азота (NOX). Образование окислов азота (NOX) вызвано высокой температурой печи и окислением азота. Выбросы в атмосферу окислов азота (NOX) связаны, помимо прочего, с операциями агломерации; работой установкок окатывания; сгоранием топлива в коксовой печи, включая сгорание вторичного коксового газа; работой воздухонагревателей для подогрева дутья в процессе ДП; использованием отработанных газов или высокой температуры воздуха для сжигания в печах повторного нагрева и отжига; а также с травлением смесью кислот.

      Диоксид серы (SO2). Выбросы в атмосферу диоксида серы (SO2) связаны главным образом со сжиганием соединений серы, содержащихся в сырье агломерации, и в первую очередь в коксовой мелочи. Выбросы в атмосферу диоксида серы (SO2) могут также возникать в процессе затвердения при окатывании и при обогреве коксовой печи. Уровень выбросов в атмосферу диоксида серы (SO2) в отходящих газах от печей подогрева и отпуска зависит от содержания серы в используемом топливе.

      Оксид углерода (CO). Оксид углерода (CO) образуется при окислении кокса в процессах плавки и восстановления, и при окислении графитовых электродов, а также в ванне металла на стадиях плавки и рафинирования в кислородном конвертере и ЭДП. К источникам оксида углерода (CO) относятся отработанные газы с ленты агломерации, коксовой печи, КП, ДП и ЭДП.

      ЛОС и органические ПАУ. Летучие органические соединения (ЛОС) и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) могут выбрасываться в атмосферу на разных стадиях производства чугуна и стали, в том числе в составе отходящих газов процессов агломерации и окатывания в связи с попаданием масла в сырье для агломерации или окатышей (главным образом за счет добавления вторичной окалины); из коксовых печей, установок тушения и цехов улавливания химических продуктов, а также из ЭДП, особенно при добавлении угля. ПАУ могут также присутствовать в подаваемом в ЭДП металлоломе, но могут образовываться и при работе ЭДП.

      Диоксины и фураны. ПХДД/Ф могут образовываться, когда в металлургическом процессе одновременно присутствуют хлоридные ионы, хлорированные соединения, органический углерод, катализаторы, кислород при определенном уровне температуры. Кроме того, высокое содержание масла во вторичной окалине может увеличивать выбросы ПХДД/Ф в атмосферу.

      Выбросов ПХДД/Ф также могут присутствовать в отходящих газах ЭДП. Возможное присутствие полихлорированных бифенилов (ПХБ), поливинилхлорида и других органических веществ в подаваемом металлоломе (дробленый металлолом, полученный в основном из старого оборудования) может стать источником выбросов в связи с высокой вероятностью образования ПХДД/Ф.

      Металлы. В парах отходящих газов термических процессов могут присутствовать тяжелые металлы. Количество выбрасываемых в атмосферу металлов зависит от конкретного типа процесса и от состава сырья (железная руда и металлолом). Частицы с агломерационной установки, ДП, КП и ЭДП могут содержать цинк (Zn) (который обладает самым высоким коэффициентом выбросов при работе ЭДП, особенно при использовании металлолома из оцинкованной стали).Таблица 1.14. Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по предприятиям, прошедшим КТА по загрязняющим веществам (тонн/год)

№ п/п

Наименование загрязняющего вещества

Предприятие 1

Предприятие 2

Предприятие 3

Предприятие 4

Предприятие 5

2018 г.

2019 г.

2020 г.

2021 г.

2020 г.

2021 г.

2019 г.

2020 г.

2019 г.

2020 г.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Пыль неорганическая

26401,9

27993,8

358,62

335,54

224,16

87,83

611,701

611,701

455,64

356,38

2

Оксид углерода

117800,5

126599,9

1990,939

2166,46

174,07

101,72

279,203

279,203

1011,29

776,01

3

Оксиды азота

12820,9

13861,4

439,74

433,185

145,88

76,83

120,761

120,761

22,21

17,04

4

Диоксид серы

49730,9

46066,6

226,923

214,68

5,66

2,085

1721,017

1721,017

20,19

15,48

5

Прочие

671,2

587,1

100,003

92,825

3,57

2,051

-

-

-

-

      Таблица 1.15. Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по предприятиям, прошедшим КТА в разрезе технологических процессов (тонн/год)

№ п/п

Наименование технологического процесса

Предприятие 1

Предприятие 2

Предприятие 3

Предприятие 4

Предприятие 5

2018 г.

2019 г.

2020 г.

2021 г.

2020 г.

2021 г.

2019 г.

2020 г.

2019 г.

2020 г.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

Агломерация

119243,6

125605,9

-

-

-

-

-

-

-

-

2

Коксование

11468,8

12154,2

-

-

-

-

2732,682

2732,682

-

-

3

Производство чугуна

6228,9

5917,6

-

-

-

-

-

-

-

-

4

Производство стали

24759,9

22518,4

1568,668

1694,4889

518,112

224,44

-

-

-

-

5

Производство карбида кальция

-

-

-

-

-

-

-

-

1509

1165

6

ИТОГО

161701,2

166196,1

1568,668

1694,4889

518,112

224,44

2732,682

2732,682

1509

1165

      Сбросы загрязняющих веществ в водные объекты

      Рациональное водопотребление и водоотведение также является немаловажным аспектом формирования экологической политики каждого предприятия металлургической отрасли.

      Наибольшее количество воды требуется в прокатном, доменном и сталеплавильном производствах.

      Вода, используемая металлургическими предприятиями, должна иметь определенные качественные характеристики: температуру, содержание взвешенных частиц, содержание масел и смол, водородный показатель рН.

      На агломерационных установках вода используется для увлажнения шихты в смесительных барабанах, охлаждения возврата, гидрообеспыливания, охлаждения оборудования, гидросмыва пыли из газоочистных аппаратов и вентиляционных систем, гидроуборки помещении и промывки шламопроводов и др. Сточные воды аглофабрики содержат взвешенные вещества, включая взвесь железа (Fe), окись кальция (CaO), углерода (C).

      В процессе очистки коксового газа от сероводорода (H2S) мышьяково-содовым методом, образуются сточные воды, в которых содержатся фенолы (C6H6O), аммиак (NH3), сероводород (H2S), цианиды, бензолы, смолы.

      В доменном производстве сточные воды образуются при очистке доменного газа, гидравлической уборке осевшей пыли и просыпей, а также от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин. В этих стоках содержатся частицы руды, кокса, известняка, сульфаты, хлориды, осколки застывшего чугуна, окалины, графита, недогашенной извести.

      В сталеплавильном производстве вода расходуется в основном на охлаждение металлургических агрегатов. При условии применения кислородного дутья и в качестве топлива природного газа расход может увеличиваться. Водоснабжение газоочистных установок также оборотное с очисткой загрязненной отработавшей воды в отстойниках. До 75 % объема водопотребления расходуется на охлаждение металлургических печей, в результате чего вода только нагревается и считается условно чистой. Еще до 20 % воды используется на охлаждение прокатных станов и удаление примесей, причем в последнем процессе вода не только нагревается, но и загрязняется металлическими взвесями и растворенными веществами.

      В основном используемые системы водоснабжения — оборотные, с градирнями для охлаждающей воды, отстойниками для очистки загрязненных вод от подбункерных помещений, разливочных машин и очистки газа. Осадки обезвоживаются и используются или удаляются в накопитель.

      Все сточные воды производства черной металлургии загрязнены взвешенными частицами, образующимися при очистке от пыли, золы и других твердых материалов. Большое количество потребляемой воды металлургическими производствами требует создания на предприятиях эффективных систем водоочистки. Они содержат механические примеси органического и минерального происхождения. Примерный качественный состав сточных вод одинаков, а концентрация загрязняющих веществ изменяется широко в зависимости от технологического процесса.

      При сбросе загрязненных сточных вод металлургических заводов в водоеме повышается количество взвешенных частиц, значительная часть которых осаждается вблизи места спуска, повышается температура воды, ухудшается кислородный режим, образуется маслянистая пленка на поверхности воды. Если в поступающих стоках содержатся кислоты, то повышается и кислотность воды, нарушается ход биологических процессов. Все это может привести к гибели водных организмов и нарушению естественных процессов самоочищения водоемов.

      Поэтому если оборотные системы не используются, то сточные воды перед попаданием в водные объекты должны быть очищены до нормативов установленных законодательством РК.

      Для очистки промышленных стоков используют механический способ и реагентную химическую очистку. Также разрабатываются и внедряются безреагентные способы: электрохимический, электроионитовый, применение ионнообменных смол, озонирование.

      На предприятии 1 сточные воды подразделяются на нормативно-чистые, допустимые к сбросу без очистки, и сточные воды, требующие очистки.

      К нормативно-чистым относят следующие категории вод:

      сточные воды, образующиеся в результате использования для охлаждения оборудования воды, как свежей технической, так и повторно-используемой из пруда-охладителя и после насосных станций;

      промливневые нормативно чистые стоки, в основном, имеют только тепловое загрязнение, при этом сброс данных вод производится по отводящим канавам через секцию нефтеулавливания;

      ливневые стоки с территории города сбрасываются в акваторию отделяемого пруда-охладителя. Для предотвращения загрязнения пруда- охладителя песком, ливневые стоки перехватываются и направляются для предварительного отстаивания.

      Приемником этих сточных вод является пруд-охладитель. Вода из пруда-охладителя повторно используется на технологические нужды предприятия, избыток воды из пруда-охладителя поступает в водный объект.

      Загрязненные сточные воды и ливневые стоки направляются в ЦОС. Кроме того, в ЦОС поступают хозяйственно-бытовые сточные воды всех цехов предприятия, хозбытовые сточные воды города и загрязненные сточные воды городских промышленных предприятий. После прохождения очистки, очищенные сточные воды сбрасываются в водный объект. Объемы водопотребления и водоотведения за период с 2015 по 2019 года по предприятию 1 представлены на рисунке 1.12.

     


      Рисунок 1.12. Водопотребление и водоотведение за 2015 – 2019 гг.

      В водный объект сбрасываются условно чистые воды, имеющие в основном тепловое загрязнение, 87 % всей воды используется в оборотном цикле.

      При производстве карбида кальция вода используется для охлаждения технологических машин и агрегатов и подпитки оборотного цикла для восполнения безвозвратных потерь, образующихся на градирнях в результате испарения и капельного уноса. На предприятии 5 забор воды из водных объектов составляет 5,27 млн мв год (проектные данные), из них более 85 % возвращается обратно (4,5314 млн м3). Оставшиеся 14 % составляют безвозвратные потери, к которым можно отнести технологические нужды для поддержания производственного процесса.

      На рисунке 1.13. представлены показатели сбросов сточных вод при производстве карбида кальция для предприятия 5.

     


      Рисунок 1.13. Валовые показатели сбросов сточных вод и производственной мощности 2016 – 2020 гг.

      Основными факторами, влияющими на формирование и состав отработанних сточных вод, являются технологические особенности выплавки стали, состав шихты, удельный расход воды на очистку газа и др.

      Отходы производства

      Отходы образуются на всех стадиях производства черной металлургии: агломерационном, доменном, сталеплавильном. Основную массу отходов составляют доменные и сталеплавильные шлаки. Шлаки содержат большое количество соединений кремния и оксидов ряда металлов (железа (Fe) и др.). Состав их разнообразен и тесно связан как с видом сырья, так и с принятой на металлургическом предприятии технологией выплавки металла. Это обстоятельство заметно влияет на свойства шлаков и технологию их переработки.

      Главным признаком классификации является химический состав отхода. Шлаки делят на основные (преобладают оксиды щелочных металлов: кальций (Са) и магний (Mg)), кислые (преобладают оксиды кремния (Si) и аллюминия (Аl)) и нейтральные (амфотерные), в которых соотношение различных типов оксидов примерно одинаково.

      Сталеплавильные шлаки содержат заметное количество железа (в металлическом виде до 20 % и в виде оксидов до 24 %), а также различные оксиды и сульфиды. Масса ежегодно образуемых сталеплавильных шлаков примерно вдвое меньше, чем доменных.

      В результате процессов производства чугуна и стали образуются следующие виды отходов:

      отсев кокса – при дозирование шихтовых материалов

      кислая смолка - при очистке коксового газа;

      кек, фусы - при переработке каменноугольной смолы;

      порода обогащения – при подготовке рядовых коксующихся углей к обогащению;

      шлам коксовый – при коксовании угольной шихты;

      аглоотсев, аглошлам – при дроблении шихтовых материалов;

      шлак сталеплавильный - при выплавке стали

      доменные шлаки, песок спаянный кварцевый – при производстве чугуна, а также уловленная в сухом пылеуловителе пыль, шламы системы мокрой очистки доменного газа, а также отходы образующиеся в процессе эксплуатации технологического оборудования.

      Часть отходов возвращается в технологический процесс, часть отходов направляется на переработку, оставшаяся часть направляется в накопители отходов.

      На рисунке 1.14. представлены данные по образованию и переработке отходов на предприятии 1.

     


      Рисунок 1.14. Динамика образования и переработка отходов за 2015 – 2019 гг.

      Как видно из рисунка, значительная часть отходов на предприятии 1 перерабатывается, при этом доля переработанных отходов колеблется от 29 до 64 %.

      На рисунке 1.15. представлены объемы образования отходов за 2020 – 2021 гг. по предприятию 2, на котором представлены объемы отходов, переданных на переработку, и использованных на собственном предприятии.

     


      Рисунок 1.15. Объемы образования отходов и их переработки за 2020 – 2021 гг.

      Как видно из рисунка на предприятии 2, из образованных в 2020 году производственных отходов, 83 % было передано сторонним организациям на переработку, чуть более 2 % - переработано на собственном предприятии, оставшиеся 14 % были размещены на специализированной площадке. Из них 84 % приходится на шлак сырьевой сталеплавильный, 15 % - шлак сталеразливочный.

      На предприятии 3 в 2020 – 2021 годах около 80 % отходов производства размещено на собственной специализированной площадке, менее 2 % использовано повторно на производственные нужды, 18 % отходов были переданы на переработку третьим лицам.

      На предприятии 4 основным видом отхода является золошлак и отходы резинотехнических изделий.

      Основными видами образующихся отходов на предприятии 5 является пыль, уловленная в процессе производства, а также карбидный шлам. Пыль частично возвращается в производственный процесс, шлам направляется в накопитель отходов.

      На рисунке 1.16. показаны объемы образования и повторного использования аспирационной пыли при производстве карбида кальция (CaC2) для предприятия 5. Как видно, только часть уловленной в ППУ возвращается в производственный цикл, другая часть размещается на площадке хранения вторичного сырья.

     


      Рисунок 1.16. Отходы при производстве карбида кальция (аспирационная пыль)

      В настоящее время большое внимание уделяется комплексному использованию сырьевых ресурсов, мобилизации и использованию вторичных ресурсов. За счет вторичных материальных ресурсов растут объемы переработки шлаков черной металлургии.

      В таблице 1.16. показаны продукты, получаемые из отходов металлургического производства.

      Таблица 1.16. Методы обращения с производственными отходами

№ п/п

Производство

Вид отходов

Использование отходов


1

2

3

4

1

Добыча руды

Вскрышные породы

Заполнение карьеров строительный материал

2

Коксохимическое

Пыль

Использование в аглошихте

Газы

Топливо

3

Агломерационное

Пыль

Использование в аглошихте,
Производство окатышей для доменного производства

4

Доменное

Шламы

Производство цветного силикатного кирпича,
Производство цветного портландцемента;
Производство удобрений;
Добавка к аглошихте;

Скрап

Оксиды железа для порошковой металлургии;
Производство железококса;

Шлак, пыль

Производство удобрений, шлаковаты;
Производство бетона;
Производство цемента;
Строительство дорог

Графитосодержащие
отходы

Чугунный лом;
Доменный присад;
Шлаковый щебень

5

Сталеплавильное

Шлак

Регенерация для извлечения железа и пыли производство цемента;

Шлам

Использование вместо богатой кусковой руды;

Пыль

Производство удобрений

      1.5.4. Воздействие на земельные ресурсы, почвенный покров, подземные воды

      Металлургические предприятия с большим количеством цехов и вспомогательных служб занимают площади более тысяячи гектаров. Предприятие 1 занимает площадь более 5 тысяч гектаров.

      В черной металлургии образуется большое количество твердых отходов при технологических процессах. Под твердыми промышленными отходами понимаются остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или при выполнении работ и утратившие полностью или частично потребительские свойства.

      Отходы складируются на больших площадях, которые занимают тысячи гектаров полезных земель. Шлакоотвалы в большинстве случаев оказывают пагубное воздействие на окружающую среду. Из-за ветров происходит постоянное пыление отвалов, что приводит к загрязнению воздушного бассейна. Осадки (дожди, снег) выщелачивают из отвалов элементы и соединения, что приводит к заражению почвы.

      В итоге, даже освобожденные из-под отвалов земли становятся непригодными для сельскохозяйственного использования, образуются так называемые "индустриальные пустыни". После завершения эксплуатации предприятий требуются мероприятия по ликвидации последствий и рекультивации ранее занятых площадей. В Казахстане хранение производственных отходов согласно Кодексу, производится в специально оборудованных местах, для каждого вида отходов установлен период хранения. По прекращению эксплуатации полигона каждый собственник отходов обязан их утилизировать, переработать или окончательно захоронить.

      При определении возможных направлений рекультивации нарушенных земель необходим учет следующих факторов:

      основные виды воздействия на окружающую среду нарушенными землями и возможные направления рекультивации;

      устойчивые показатели природных условий, которые могут ослаблять или усиливать неблагоприятное воздействие нарушенных земель и влиять на вид использования восстанавливаемых ландшафтов;

      потребность в расширении площадей различного назначения с учетом социальных и природоохранных требований общества;

      оценка санитарно-гигиенических, рекреационных и эстетических эффектов различных направлений рекультивации.

      В соответствии с национальными стандартами возможны различные направления рекультивации:

      Выбор направления рекультивации земель осуществляется с учетом следующих факторов:

      природных условий района (климат, почвы, геологические и гидрогеологические условия, растительность, рельеф, определяющие геосистемы или ландшафтные комплексы);

      агрохимические и агрофизические свойства угольного шлама и отходов углефабрики;

      хозяйственных, социально-экономических и санитарно-гигиенических условий в районе размещения нарушенных земель;

      срока существования рекультивационных земель и возможности их повторных нарушений;

      технологии рекультивационных работ;

      требований по охране окружающей среды;

      планов перспективного развития территориии.

      Предприятие 1 имеет два отвала химических отходов (каждый представляет собой два специальных резервуара из сборных железобетонных конструкций, выполненных с гидроизоляционной и химической защитой), один из которых действовал до 1990 года, второй – до 1 января 2013 года. Общее накопление на двух отвалах – порядка 100 тысяч тонн химических отходов коксохимпроизводства: фусов и кислой смолки. На предприятии с целью соблюдения экологического законодательства на коксохимическом производстве введены в эксплуатацию установки по утилизации фусов и кислой смолки.

      С 2012 года предприятем 1 ведутся работы по извлечению из отвала № 1 химических отходов с целью их дальнейшей переработки и полную рекультивацию отвала по окончании работ. С 2012 года по 2015 годы включительно поднято и направлено на переработку свыше 12 тысяч тонн отходов. С 2014 года ведутся работы по рекультивации нарушенных земель отвала. Согласно проектной документации, принимается что жидкая фаза кислой смолки из отвала будет извлечена до начала работ по рекультивации. Основной целью рекультивационных работ проводимых предприятем 1 является обезвреживание отходов химических отвалов адсорбирующими материалами. В качестве адсорбентов используются известь и граншлак, которые при контакте с водой цементируются, и создают непроницаемую подушку, что позволяет исключить возможность механического попадания смолосодержащих веществ в талые воды. Завершающим этапом рекультивации отходов химического отвала является биологический этап рекультивации, который основан на биологическом восстановлении земель для создания растительных сообществ декоративного и озеленительного назначения. Биологический этап начинается после окончания технического этапа и проводится с целью создания на подготовленной в ходе проведения технического этапа поверхности корнеобитаемого слоя. Данный слой предотвращает эрозию почв, снос мелкозема с восстановленной поверхности. Выполнение биологического этапа рекультивации позволяет снизить выбросы пыли в атмосферу и улучшить микроклимат района, что является одной из важных составных частей природоохранных мероприятий.

      1.5.5. Факторы физического воздействия

      Шум и вибрация являются общераспространенными проблемами, связанными с металлургической отраслью, а их источники встречаются практически во всех стадиях технологического процесса. Производственный шум, излучаемый установкой в окружающую среду, является фактором негативного воздействия, имеющим медицинские, социальные и экономические аспекты.

      Самыми значительными источниками шума и вибрации являются транспортировка и обработка сырья и продуктов производства; производственные процессы, связанные с пирометаллургическими операциями и измельчением материалов; использование насосов и вентиляторов; сброс пара; а также срабатывание автоматических систем сигнализации. Шум и вибрация могут быть измерены несколькими способами, но, как правило, они являются специфическими для каждого технологического процесса, при этом необходимо учитывать частоту звука и местоположение населенных пунктов от производственной площадки.

      Надлежащее техническое обслуживание способствует предотвращению разбалансировки оборудования, например вентиляторов и насосов. К общим методам снижения шума можно отнести: использование насыпей для экранирования источника шума; использование корпусов из звукопоглощающих конструкций для установок или компонентов, издающих шум; использование антивибрационных опор и соединителей для оборудования; тщательная настройка установок, издающих шум; изменение частоты звука. Максимально допустимый уровень звука на рабочих местах производственных и вспомогательных зданиях составляет 95 дБА.

      1.5.6. Введение комплексного подхода к защите окружающей среды

      Комплексный подход к защите окружающей среды подразумевает под собой систему мер, направленных на выявление источников негативного воздействия производственной деятельности предприятий (выбросы в атмосферу, сбросы в водную среду и обращение с отходами) на компоненты окружающей среды, на снижение/предотвращение оказываемого ими техногенного воздействия путем их контроля, а также внедрения и применения НДТ с сопоставлением экологической и экономической эффективности предпринимаемых мер.

      Для осуществления комплексного подхода предприятия должны уделять особое внимание вопросам охраны окружающей среды, что выражается в:

      обязательном учете сырья и вспомогательных материалов, энергии, потребляемых или производимых объектом;

      документировании всех источников выбросов, сбросов, образования отходов, имеющихся на объекте, их характера и объема, а также выявление случаев их негативного воздействия на окружающую среду;

      использовании технологических решений и иных методов по очистке от вредных веществ сточных вод и отходящих газов, и внедрению НДТ по сокращению использования природных ресурсов и снижению объемов выбросов, сбросов и образования отходов на объекте;

      разработке эффективных мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды;

      декларировании экологической политики предприятия;

      подготовке и проведению сертификации производства в СЭМ;

      выполнении ПЭК и мониторинга компонентов окружающей среды;

      получение КЭР;

      осуществлении контроля за выполнением и соблюдением требований экологического законодательства и пр.

      Для достижения высоких эколого-экономических результатов необходимо совместить процесс очистки выбросов, сбросов от загрязняющих веществ с процессом утилизации уловленных веществ. "В чистом виде" очистка вредных выбросов малоэффективна, так как с ее помощью далеко не всегда удается полностью прекратить поступление вредных веществ в окружающую среду, т.к. сокращение уровня загрязнения одного компонента окружающей среды может привести к усилению загрязнения другого.

      Устранение самих причин загрязнения требует внедрения малоотходных, а в перспективе и безотходных технологий производства, которые позволяли бы комплексно использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для окружающей среды веществ.

      1.6. Перспективы развития отрасли

      В целом ГМК в Казахстане - экспортоориентированный сегмент экономики, практически все производимые в Казахстане металлы и металлопродукция экспортируются. Такие тенденции развития металлургической отрасли Казахстана привели к тому, что предприятия металлургического комплекса экспортируют 80 % своей продукции. Доля металлургического комплекса в общем объеме экспорта страны составляет 35 %[46].

      Дальнейшее развитие отрасли может вестись по нескольким направлениям, включая повышение комплексности переработки сырья с получением новых видов экспортной продукции, создание производств по увеличению числа конечных переделов, направленных на выпуск металлопродукции и изделий из них для нужд внутреннего рынка с последующей ориентацией на внешние рынки [46, 47], увеличении казахстанского содержания товаров, работ, услуг недропользвателями, предусматривающие использование отечественными предприятиями ГМК материалов, оборудования, продукции высоких переделов металлургии при условии их соответствия международным стандартам качества и т.д.

      Казахстан занимает лидирующие позиции в мире по запасам полезных ископаемых. В этой связи для повышения конкурентоспособности ГМК в ближайшие годы будут приняты меры по восполнению минерально-сырьевой базы, упрощению и автоматизации бизнес-процессов на единой платформе недропользователей, углублению переработки базовых металлов до готовой продукции и т.д.

      Перспектива предприятий по объему выпускаемой продукции и т.п.

      В ближайшие 5 лет и далее, в секторе планируется вводить новые мощности и предприятия. Так, на территории промзоны Сарань в Карагандинской области планируется построить три металлургических предприятия: завод по производству оцинкованной стали, трубный завод и завод горячего цинкования. ОбъҰм инвестиций ожидается на уровне 478 млн долл. США.

      В Актюбинской области QazSpetsSteel планирует построить сталеплавильный завод по производству рельсов, железнодорожных колҰс, строительной и конструкционной арматуры. Инвестиции в проект предполагаются на уровне 587 млн долл. США. Мощность завода составит 800 тысяч тонн продукции в год.

      Расширяются и уже работающие предприятия. Так, Соколовско-Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение (ССГПО), входящее в группу ERG, произвело пробную партию BF-окатышей с повышенным содержанием железа. Получен международный сертификат, подтверждающий характеристики нового продукта. На предприятии началась работа по модернизации технологической схемы производства концентрата. В первом квартале 2023 года на промышленный комплекс поставят основное технологическое оборудование. Вместе со строительно-монтажными работами инвестиции будут составлять порядка 2,8 млрд тг. Модернизация производства и получение новой продукции — крайне актуальный в сложившейся геополитической ситуации момент: это позволит ССПГО выйти на новые рынки сбыта, в том числе в Европу, что нивелирует негативное влияние санкций, под которые попали российские партнҰры группы и которые повлияли на спад производства в секторе.

      Что касается капитальных инвестиций в секторе, за 12 месяцев 2022 года они составили 606,3 млрд тг в сфере металлургии и 689,2 млрд тг в сфере добычи металлических руд. Совокупная доля ГМК от всего объҰма инвестиций в основной капитал в промсекторе по республике достигла значительных 18 %.

      Планируемое перевооружение, планируемые природоохранные мероприятия.

      Отсутствие достаточной переработки в металлургической отрасли - основной сдерживающий фактор для развития высокотехнологичных и наукоемких секторов национальной экономики, таких как машиностроение, транспортная и строительная отрасли. Между тем слабое развитие машиностроения и транспортной отрасли негативно сказывается на конкурентоспособности других отраслей, таких как нефтеперерабатывающая, химическая, деревообрабатывающая, строительная и сельское хозяйство.

      В качестве основных мер можно отметить следующие:

      активное проведение промышленной и технологической модернизации производства;

      внедрение современных технологий, энерго- и ресурсосбережения;

      обеспечение технической и экологической безопасности;

      внедрение цифровых технологий;

      эффективное использование сырья и материалов;

      возмещение затрат по продвижению товаров на внешние рынки.

      При этом нельзя не учесть следующие риски в отрасли:

      1) сырьевая направленность. В случае сокращения мирового спроса на металлы Казахстан не сможет использовать технологические преимущества, позволяющие экспортировать товары высокого передела;

      2) высокая зависимость от мировых цен на металлы. В случае сокращения мировых цен на металлы отечественная металлургическая отрасль получает меньший доход от реализации продукции;

      3) сохранение низкого технологического уровня. Металлургическая отрасль Казахстана остается одной из самых трудо- и энергозатратных по сравнению с зарубежными аналогами.

      Для снижения экологической напряженности в регионах необходима разработка эффективных технологий и специальных стандартов на использование большинства твердых отходов (доменные шлаки, шламы, золы и т.д.) в промышленном, гражданском и дорожном строительстве.

      2. Методология определения наилучших доступных техник

      Процедура определения НДТ для области применения настоящего справочника по НДТ организована Международным центром зеленых технологий и инвестиционных проектов в лице Бюро НДТ (далее – Центр) и технической рабочей группой по вопросам разработки справочника по НДТ "Производство чугуна и стали" в соответствии с положениями Правил.

      В рамках данной процедуры учтена международная практика и подходы к определению НДТ, в том числе основанные на руководстве по определению НДТ и установлению уровней экологической эффективности для выполнения условий получения экологических разрешений на основе НДТ.

      2.1. Детерминация, принципы подбора НДТ

      Определение НДТ основываются на принципах и критериях в соответствии с требованиями Кодекса, а также на соблюдении последовательности действий технической рабочей группы по вопросам разработки справочника по НДТ:

      1) определение ключевых экологических проблем для отрасли с учетом маркерных загрязняющих веществ эмиссий;

      Для каждого технологического процесса производства чугуна и стали определен перечень маркерных веществ (более детальная информация приведена в разделе 6 настоящего справочника по НДТ).

      Метод определения перечня маркерных веществ основывался преимущественно на изучении проектной, технологической документации и сведений, полученных в ходе проведенного КТА предприятий в области применения настоящего справочника по НДТ.

      Из перечня загрязняющих веществ, присутствующих в эмиссиях основных источников загрязнения, для каждого технологического процесса в отдельности был определен перечень маркерных веществ при условии их соответствия следующим характеристикам:

      вещество характерно для рассматриваемого технологического процесса (вещества, обоснованные в проектной и технологической документации);

      вещество оказывает значительное воздействие на окружающую среду и (или) здоровье населения, в том числе, обладающее высокой токсичностью, доказанными канцерогенными, мутагенными, тератогенными свойствами, кумулятивным эффектом, а также вещества, относящиеся к стойким органическим загрязняющим веществам.

      2) определение и описание техник-кандидатов, направленных на комплексное решение экологических проблем отрасли;

      При формировании перечня техник-кандидатов рассматривались технологии, способы, методы, процессы, практики, подходы и решения, которые направлены на комплексное решение экологических проблем области применения настоящего справочника по НДТ, из числа имеющихся в РК (выявленных в результате КТА) и в международных документах в области НДТ, в результате чего был определен перечень из техник-кандидатов, представленный в разделе 5.

      Для каждой техники-кандидата приведено технологическое описание и соображения касательно технической применимости техник-кандидатов; экологические показатели и потенциальные выгоды от внедрения техники-кандидата; экономические показатели, потенциальные кросс-медиа (межсредовые) эффекты и другие условия;

      3) анализ и сравнение техник-кандидатов в соответствии с показателями технической применимости, экологической результативности и экономической эффективности;

      В отношении рассматриваемых в качестве НДТ техник-кандидатов была проведена оценка в следующей последовательности:

      1. Оценка техники-кандидата по параметрам технологической применимости;

      2. Оценка техники-кандидата по параметрам экологической результативности.

      Был проведен анализ экологического эффекта от внедрения техник-кандидатов, выраженный в количественном значении (единица измерения или % сокращения/увеличения), в отношении следующих показателей:

      атмосферный воздух: предотвращение и (или) сокращение выбросов;

      водопотребление: сокращение общего водопотребления;

      сточные воды: предотвращение и (или) сокращение сбросов;

      почва, недра, подземные воды: предотвращение и (или) сокращение влияния на компоненты природной среды;

      отходы: предотвращение и (или) сокращение образования/накопления производственных отходов и/или их вторичное использование, восстановление отходов и энергетическая утилизация отходов;

      потребление сырья: сокращение уровня потребления, замещение альтернативными материалами и (или) отходами производства и потребления;

      энергопотребление: сокращение уровня потребления энергетических и топливных ресурсов; использование альтернативных источников энергии; возможность регенерации и рециклинга веществ и рекуперации тепла; сокращение потребления электро- и теплоэнергии на собственные нужды;

      шум, вибрация, электромагнитные и тепловые воздействия: снижение уровня физического воздействия;

      Также учитывалось отсутствие или наличие кросс-медиа эффектов.

      Соответствие или несоответствие техники-кандидата каждому из вышеперечисленных показателей основывалось на сведениях, полученных в результате КТА.

      Следует отметить, что техники-кандидаты из перечня НДТ, представленные в утвержденных аналогичных справочниках по НДТ, официально применяемых в государствах, являющихся членами ОЭСР, на предмет экологической результативности не оценивались.

      1. Оценка техники-кандидата по параметрам экономической эффективности.

      Оценка экономической эффективности техники-кандидата не является обязательной, однако, по решению большинства членов технической рабочей группы, экономическая оценка НДТ проводилась членами технической рабочей группы-представителями промышленных предприятий в отношении некоторых техник, имеющих внедрение и эксплуатируемых на хорошо функционирующих промышленных установках/заводах.

      Факт промышленного внедрения устанавливался в результате анализа сведений, выявленных в результате КТА;

      2. Определение технологических показателей, связанных с применением НДТ.

      Определение уровней эмиссий и иных технологических показателей, связанных с применением НДТ, в большинстве случаев применено в отношении техник, обеспечивающих снижение негативного антропогенного воздействия и контроль загрязнения на конечной стадии производственного процесса.

      2.2. Критерии отнесения техник к НДТ

      В соответствии с п. 3 ст. 113 Кодекса критериями определения НДТ являются:

      использование малоотходной технологии;

      использование менее опасных веществ;

      способствование восстановлению и рециклингу веществ, образующихся и используемых в технологическом процессе, а также отходов, насколько это применимо;

      сопоставимость процессов, устройств и операционных методов, успешно испытанных на промышленном уровне;

      технологические прорывы и изменения в научных знаниях;

      природа, влияние и объемы соответствующих эмиссий в окружающую среду;

      даты ввода в эксплуатацию для новых и действующих объектов;

      продолжительность сроков, необходимых для внедрения НДТ;

      уровень потребления и свойства сырья и ресурсов (включая воду), используемых в процессах, и энергоэффективность;

      необходимость предотвращения или сокращения до минимума общего уровня негативного воздействия эмиссий на окружающую среду и рисков для окружающей среды;

      необходимость предотвращения аварий и сведения до минимума негативных последствий для окружающей среды;

      информация, опубликованная международными организациями;

      промышленное внедрение на двух и более объектах в РК или за ее пределами.

      2.3. Экономические аспекты применения НДТ

      2.3.1. Подходы к экономической оценке НДТ

      НДТ, как правило, широко известны во всем мире, а экономическая оценка является дополнительным критерием для принятия решения о возможности или отказе от внедрения НДТ. НДТ также считается приемлемой, если есть однозначные свидетельства/примеры результатов еҰ успешной промышленной эксплуатации. Так, странами ЕС при определении НДТ учитываются только технологии, уже вышедшие на промышленную эксплуатацию, и природоохранная эффективность которых подтверждена практически.

      Следует понимать, что НДТ не всегда приносят экономический эффект и их применимость определяется инвестиционной обоснованностью использования тех или иных технологических процессов, установок/агрегатов/оборудования, стоимости реагентов и компонентов, соотношения затрат и выгод, стоимости капитала, сроков реализации внедрения НДТ и многих других факторов. Общая экономическая эффективность НДТ определяется финансово-экономическими условиями конкретного предприятия и планово-экономические финансовые службы предприятия проводят самостоятельное технико-экономическое обоснование осуществимости НДТ.

      В соответствии с общепринятыми в мировой практике подходами, экономическая оценка эффективности внедрения НДТ может осуществляться различными способами:

      по инвестиционной обоснованности затрат;

      по анализу затрат и выгод;

      по отношению затрат к ряду ключевых показателей предприятия: оборот, операционная прибыль, добавленная стоимость и др. (при доступности соответствующих финансовых данных);

      по затратам к достигаемому экологическому результату и др.

      Каждый из способов экономической оценки отражает результат реализации мероприятий по охране окружающей среды на различные аспекты финансово-экономической деятельности предприятия и может служить источником принятия решения по НДТ. Оператор объекта применяет к экономической оценке НДТ наиболее приемлемый для него, с учҰтом отраслевой и производственной специфики, способ оценки или их сочетание.

      По результатам общей экономической оценки НДТ могут быть ранжированы, как:

      экономически эффективные, когда техника сокращает расходы, дает экономию денежных средств и/или незначительно влияет на себестоимость продукции;

      экономически эффективные при определенных условиях, когда техника приводит к увеличению затрат, но дополнительные расходы считаются приемлемыми для экономических условий предприятия и находятся в разумной пропорции к полученным экологическим выгодам;

      экономически неэффективные, когда техника приводит к увеличению затрат, а дополнительные расходы не считаются приемлемыми для экономических условий предприятия или несоразмерны полученным экологическим выгодам.

      При выборе между несколькими альтернативными НДТ проводится сравнение соответствующих показателей экономической эффективности для определения наименее затратных.

      В целом, переход на принципы НДТ должен быть экономически выгоден предприятию и не должен снижать его экономическую эффективность и ухудшать финансовое состояние в долгосрочной перспективе.

      При экономической оценке НДТ должны быть также приняты во внимание вопросы возможности реализации проектов НДТ в целом по отрасли с учетом сохранения текущего уровня эффективности и рентабельности производства в долго-, средне- и краткосрочной перспективе.

      НДТ может быть признана экономически приемлемой на отраслевом уровне, если возможность ее реализации, с учетом общих финансовых затрат и экологических выгод, подтверждается в масштабе, достаточном для широкого внедрения в данной отрасли.

      Для НДТ, требующих существенных инвестиционных капитальных вложений, должен быть определен разумный баланс между запросом гражданского общества на реализацию природоохранных мероприятий в целях снижения негативного воздействия на окружающую среду и инвестиционными возможностями оператора объекта. При этом ответственность за доказательство условий, по которым к процессу внедрения НДТ должен быть применен особый режим, несҰт оператор объекта.

      2.3.2. Способы экономической оценки НДТ

      С точки зрения прибыльности и экономичности инвестиции в НДТ оцениваются, как:

      прибыльные – в случае получения дополнительных доходов от их реализации или экономии средств;

      неприбыльные в доходной части, но допустимые с точки зрения текущего или будущего финансового состояния компании;

      неприбыльные и недопустимые по своим финансовым затратам;

      достигающие разумной экологической пользы по сравнению с затратами;

      имеющие необоснованно высокие затраты по сравнению с достигнутым экологическим эффектом.

      2.4. Соотношение затрат и ключевых показателей предприятия

      Для определения целесообразности инвестиций в мероприятия по охране окружающей среды может быть проанализировано соотношение расходов на НДТ и ряда ключевых экономических результатов деятельности предприятия: валовый доход, оборот, операционная прибыль, себестоимость и др. (при доступности данных).

      При данном анализе возможно применение шкалы справочных значений, полученных по данным анкетирования предприятий ЕС [48], ранжирующих такие соотношения на три категории:

      приемлемые затраты – если инвестиции относительно малы по сравнению с ключевыми показателями и можно считать их приемлемыми без дальнейшего обсуждения;

      обсуждаемые – средние затраты, когда затруднительно или невозможно дать четкую оценку целесообразности инвестиций;

      неприемлемые затраты – если инвестиции чрезмерны по отношению к ключевым результатам деятельности предприятия.

      Шкала значений определена Центром по НДТ Фламандского института технологических исследований в ходе разработки модели, по экономической оценке, НДТ. Данные для модели получены из специальной литературы, дополнены сведениями по конкретным компаниям и поставщикам. Проведено усреднение годовых отчетов по репрезентативной выборке компаний, бухгалтерский баланс такой "усредненной" компании использован для расчета необходимых экономических показателей и финансовых коэффициентов. Модель успешно использована в более чем в 10 отраслевых исследованиях НДТ, особенно в отраслях с однородной структурой и со значительным количеством компаний, где возможно определение "средней" компании, включая крупные/глобальные предприятия горно-металлургической и химической промышленности с длительным инвестиционным циклом.

      Таблица 2.1. Ориентировочные справочные значения осуществимости инвестиций в охрану окружающей среды [56]

№ п/п

Соотношение затрат к ключевым показателям

Приемлемые

Обсуждаемые

Неприемлемые

1

2

3

4

5

1

Годовые затраты/оборот

<0,5 %

0,5 – 5 %

> 5 %

2

Годовые затраты/ операционная прибыль

<10 %

10 – 100 %

> 100 %

3

Годовые затраты/ добавленная стоимость

<2 %

2 – 50 %

> 50 %

4

Годовые затраты/ общие инвестиционные расходы на НДТ

<10 %

10 – 100 %

> 100 %

5

Годовые затраты/ годовой доход

<10 %

10 – 100 %

> 100 %

      Шкала справочных значений позволяет быстро исключить технологии с явно высокими затратами или определить техники, затраты на внедрение которых можно считать осуществимыми без какого-либо дополнительного анализа.

      Вместе с тем, ввиду большого интервала значений внутри категории "обсуждаемые", значительная часть осуществляемых природоохранных инвестиций может попасть в этот диапазон, что делает их слишком неопределенными для однозначного вывода об обоснованности инвестиций.

      В этом случае целесообразность вложений должна оцениваться с учетом дополнительных отраслевых аспектов, таких, как период реализации проекта по внедрению НДТ, общий уровень инвестиций в охрану окружающей среды, текущая рыночная и финансовая ситуация и др.

      В целом, шкала справочных затрат может рассматриваться как оценочный ориентир, применимый в некоторых случаях оценки НДТ, и использоваться для построения предприятием собственной шкалы значений с учетом своего финансово-экономического состояния, которые могут применяться при рассмотрении вопросов внедрения НДТ.

      Также, при наличии данных о годовом объеме производства и доходах от реализации товарной продукции могут быть определены такие важные показатели экономической эффективности, как затраты предприятия на внедрение НДТ по отношению к единице произведенной продукции, то есть объем денежных средств, которые предприятие расходует на внедрение НДТ при производстве единицы продукции, а также прирост себестоимости на единицу продукции.

      2.5. Прирост себестоимости на единицу продукции

      Существенным фактором для определения применимости НДТ являются дополнительные затраты, которые несет предприятие при еҰ внедрении в текущий производственный процесс. Это увеличивает себестоимость продукции и снижает потенциал НДТ с точки зрения еҰ экономической эффективности.

      Себестоимость производства единицы продукции определяется как отношение общих годовых денежных затрат на производство продукции к годовому физическому объему производства. Процентное соотношение общих годовых затрат на внедрение НДТ и производственной себестоимости выражает прирост затрат на производство с учетом дополнительных расходов предприятия на природоохранные мероприятия.

      Например, при использовании ультрадисперсионной системы пылеподавления на участках дробления и грохочения угольного разреза, прирост себестоимости добычи 1 тонны угля в размере 5 405 тенге составит 12,44 тенге или 0,23 %, что представляется приемлемым с точки зрения эффективности инвестиций. При этом маржа по операциям с углем, предназначенным на коммунальные нужды и составляющим более трети (34,8 %) всего объема добычи, снизится на 0,18 % и немного меньше снизится по операциям с углем, поставляемым на внутренние нужды промышленности (13 %). Причем, маржинальность экспортных операций по углю (52,2 % всего объема добычи), ввиду кратного превышения мировых цен на уголь по сравнению с внутренними, практически не изменится и не повлияет на прибыльность компании.

      2.6. Соотношение затрат и экологического результата

      Для настоящего справочника основным способом экономической оценки НДТ определен анализ расходования денежных средств предприятия на внедрение НДТ и достигаемый экологический результат от еҰ внедрения в виде снижения/предотвращения эмиссии загрязняющих веществ и/или сокращения отходов. Соотношение данных величин определяет эффективность вложенных средств на единицу массы/объема сокращаемого загрязняющего вещества и/или отходов в годовом исчислении.

Эффективность затрат =

Общие годовые затраты

Годовое сокращение эмиссии

      Под годовыми затратами понимается сумма капитальных (инвестиционных) затрат (расходов) в годовом исчислении и операционных (эксплуатационных) расходов, распределенных по всему сроку службы рассматриваемой техники.

      При расчете годовых затрат применяется формула:

     


      где:

      I0 - общие инвестиционные расходы в год приобретения,

      OС - годовые чистые операционные расходы,

      r - ставка дисконтирования,

      n - ожидаемый срок службы.

      Годовые затраты отражают объем инвестиций на проект внедрения НДТ с учетом временной стоимости капитала и сроком службы соответствующего оборудования.

      Для правильного определения годовых затрат на НДТ должна быть применена согласованная ставка дисконтирования с учетом срока службы средозащитного оборудования, а также обеспечена достаточная детализация инвестиционных капитальных вложений и распределение по элементам эксплуатационных затрат.

      Результат соотношения годовых затрат к достигнутому экологическому результату выражает объем денежных средств оператора НДТ в годовом исчислении, который расходуется на уменьшение эмиссии загрязняющего вещества на одну единицу массы/объема.

      Сравнение полученных показателей соотношения затрат к достигнутому экологическому результату по различным техникам-кандидатам позволяет сделать вывод насколько экономически эффективна, с точки зрения денежных затрат предприятия на НДТ, та или иная техника-кандидат и, соответственно, принять решение об еҰ использовании или отказа от данной НДТ.

      Как правило, перед внедрением НДТ планово-экономические/финансовые службы предприятия проводят технико-экономическое обоснование еҰ осуществимости. При этом применение НДТ может быть связано с большими затратами и не всегда приносить экономический эффект.

      В качестве ориентировочных может быть приведен приемлемый уровень эффективности затрат мероприятий по сокращению выбросов на практике голландских предприятий, в которых пересчет в годовом исчислении производится с коэффициентом годового пересчета, как функции срока службы оборудования и ставки дисконтирования.

      Таблица 2.2. Ориентировочные справочные затраты на внедрение технологии из расчета на единицу массы загрязняющего вещества

№ п/п

Загрязняющее вещество

Затраты, евро/1 кг снижения выбросов загрязняющих веществ

1

2

3

1

ЛОС

5

2

Пыль

2,5

3

Окислы азота (NOX)

5

4

Диоксид серы (SO2)

2,5

      2.6.1. Платежи и штрафы за негативное воздействие на окружающую среду

      При экономической оценке НДТ может оказаться полезным расчет платежей, подлежащих к выплате за негативное воздействие на окружающую среду в соответствии с налоговым законодательством РК и экологических штрафов, установленных Административным кодексом РК.

      В настоящее время на государственном уровне приняты меры по стимулированию внедрения НДТ, в частности для предприятий, внедряющих НДТ, устанавливается нулевой коэффициент к ставкам платежей в бюджет, уплачиваемых за негативное воздействие на окружающую среду, и достигаемая экономия средств может стать решающим фактором для принятия решения о внедрении НДТ. Кроме того, с 2025 г., в целях активной реализации мер по защите окружающей среды и применения НДТ, к действующим ставкам платы за негативное воздействие на окружающую среду предприятиями I категории [49] будет применяться повышающий коэффициент 2 (двукратное увеличение платежей), с 2028г. – коэффициент 4 и с 2031г. – коэффициент 8.

      Кроме ставок платежей, установленных налоговым законодательством на республиканском уровне, местные представительные органы (маслихаты) также имеют право повышать установленные ставки платы, за исключением выбросов загрязняющих веществ от сжигания попутного и/или природного газа в факелах, но не более, чем в 2 раза.

      Порядок и ставки платы за негативное воздействие на окружающую среду на основании соответствующего экологического разрешения регулируются налоговым законодательством РК [50].

      Осуществление эмиссий без экологического разрешения на действующий объект, оказывающий негативное воздействие на окружающую среду, влечет штраф в размере десяти тысяч процентов от соответствующей ставки платы за негативное воздействие на окружающую среду в отношении превышенного количества загрязняющих веществ [51].

      2.6.2. Расчет на установке

      Процесс внедрения технологий по снижению содержания загрязняющих веществ, особенно на крупных промышленных предприятиях, часто является составной частью общего процесса модернизации или проведения комплексных мероприятий по повышению эффективности производства.

      Для исключения влияния других инвестиционных и операционных расходов, которые оператор объекта несҰт в ходе своей обычной производственной деятельности или реализации других инвестиционных проектов, сведения о затратах на первичные и вторичные мероприятия по сокращению негативного воздействия на окружающую среду должны представлять только ту часть затрат, которую предприятие расходует на НДТ.

      В таких условиях, для исключения влияния инвестиционных и операционных расходов, которые оператор объекта осуществляет в ходе реализации таких мероприятий, объективными данными, используемыми для определения НДТ, являются данные о расходах на природоохранное мероприятие на установке, то есть направленные исключительно на сокращение и/или предотвращение эмиссии загрязняющих веществ в окружающую среду на данном технологическом этапе или средозащитной установке.

      В расчетах на установке в общую сумму затрат включается:

      стоимость основной технологии/установки/оборудования и других необходимых компонентов, являющихся неотъемлемой частью НДТ;

      стоимость дополнительных и вспомогательных пред/после очистных технологий/установок/оборудования и сооружений;

      стоимость необходимых расходных материалов, сырья и реагентов, без которых применение НДТ невозможно технологически.

      Расчет на установке исключает фактор неопределенности при классификации общих расходов оператора объекта по статьям затрат, а также позволяет сравнить затраты предприятия на альтернативные НДТ по сопоставимым показателям. Такой же принцип используется при расчете выгод НДТ.

      Конкретные примеры расчетов по экономической оценке НДТ для каждой отрасли просчитываются в рамках технико-экономического обоснования (ТЭО).

      3. Применяемые процессы: технологические, технические решения, используемые в настоящее время

      3.1. Процессы производства чугуна и стали

      Общая схема производства чугуна и стали включает коксохимическое производство, агломерационное производство, производство чугуна, производство стали и состоит из следующих основных технологических процессов и этапов:

      1) производство офлюсованного доменного агломерата:

      подготовка шихтовых материалов к агломерации;

      дробление шихтовых материалов;

      дозирование шихты, спекание агломерата;

      охлаждение и обработка спека;

      2) коксохимическое производство:

      подготовка рядовых коксующихся углей к обогащению;

      обогащение рядовых коксующихся углей;

      коксование угольной шихты;

      очистка коксового газа;

      переработка каменноугольной смолы;

      3) производство чугуна:

      приемка сырья и топлива на доменные печи;

      дозирование шихтовых материалов;

      производство чугуна;

      производство чушкового чугуна;

      4) производство стали в конвертерах:

      прием и подготовка материалов к плавке;

      выплавка стали;

      внепечная обработка стали;

      разливка стали на МНЛЗ;

      5) производство стали в электродуговых печах:

      прием и подготовка материалов к плавке;

      выплавка стали;

      внепечная обработка стали;

      разливка стали на МНЛЗ;

      6) производство стали в индукционных печах:

      прием и подготовка материалов к плавке;

      расплавление шихты;

      рафинирование;

      выпуск плавки.

      Производство карбида кальция включает процессы приема и подготовки шихты, выплавку карбида кальция и упаковку продукции.

     


      Рисунок 3.1. Основные металлургические процессы и их взаимосвязи

      Агломерационное и коксохимическое производства являются производителями основных компонентов для доменного производства – агломерата и кокса. Доменное производство специализируется на выпуске чугуна, который является полуфабрикатом для сталеплавильного производства и товарной продукцией первого передела. Сталь, получаемая в сталеплавильном производстве при продувке жидкого чугуна и металлолома технически чистым кислородом, разливается в непрерывнолитые слябы и слитки, которые в дальнейшем используются для производства проката, а также являются товарной продукцией второго передела.

      3.1.1. Агломерация

      Агломерация — это один из методов окускования, то есть превращение мелких руд и концентратов в кусковой материал — агломерат, применение которого улучшает ход металлургических процессов при производстве различных металлов из руд. Агломерация железорудного сырья используется для металлургического производства чугуна.

      Продукт спекания (агломерации) - агломерат - представляет собой кусковой, пористый продукт черного цвета; упрощенно можно характеризовать его как спеченную руду или спеченный рудный концентрат.

      Агломерат производят методом спекания железорудной шихты на ленточных машинах непрерывного действия – агломашинах. При агломерации удаляются некоторые вредные примеси (сера (S)), разлагаются карбонаты и получается кусковой пористый, к тому же офлюсованный материал. В зависимости от требований доменной плавки производят различные виды агломерата: неофлюсованный с естественной основностью, офлюсованный с основностью 1,0 – 1,2 по CaO/SiO2, высокоофлюсованный с основностью 1,4 – 1,8, железофлюс с основностью 3,0 – 5,0, промывочный агломерат с основностью 0,4 – 0,7, марганцевый агломерат.

     


      Рисунок 3.2. Технологическая схема производства агломерата

      Агломерация железных руд методом просасывания заключается в спекании агломерационной шихты, состоящей из смешанных мелких руд железосодержащего концентрата, железосодержащих добавок, дробленого известняка и измельченного твердого топлива, которые предварительно смешивают, увлажняют и окомковывают до образования гранулированной зернистой структуры. Полученную гранулированную (окомкованную) шихту загружают на колосниковую решетку спекательных тележек-паллет агломерационной машины ленточного типа. Под паллетами создают разрежение 700 – 1100 мм вод. ст. для просасывания через окомкованную газопроницаемую шихту наружного воздуха. Сразу после загрузки шихты паллеты поступают под зажигательный горн, где под воздействием интенсивного горения газового топлива в горелках поверхность шихты нагревается до температуры 1100 – 1200 °C, твердое топливо воспламеняется и горит в атмосфере просасываемого воздуха. По мере выгорания твердого топлива зона горения высотой около 20 мм продвигается от поверхности шихты вниз до колосниковой решетки со скоростью 20 – 30 мм/мин. В зависимости от расхода твердого топлива и состава компонентов аглошихты температура в зоне горения топлива достигает 1250 – 1450 °C. По высоте слоя спекаемой шихты образуются характерные зоны – готового агломерата, горения, подготовки, сушки и переувлажнения.

      В ходе процесса, образовавшиеся зоны перемещаются вниз к колосникам паллеты. Спекание длится 8 – 12 мин и заканчивается при достижении зоны готового агломерата колосников паллеты. При спекании агломерационной шихты сначала происходит термическое разложение гидратных соединений оксидов, карбонатных соединений рудной части и флюсов, затем происходит оплавление частиц шихты в зоне горения топлива. В высокотемпературной зоне происходит окисление сернистых соединений шихтовых материалов с их удалением в газовую фазу в виде SOx (диоксид серы (SO2) – 80 % и SO– 20 %). С отходящими газами также удаляются образующиеся в процессе горения твердого топлива оксиды углерода и азота в виде СО, СОи NOx (NO, NO2). Формирование готового агломерата происходит при охлаждении и кристаллизации образовавшегося из легкоплавких соединений расплава в пористую массу – агломерат.

      Кроме рудного сырья, в агломерационную шихту добавляют оборотный возврат агломерата фракции менее 5 мм, различные добавки: окалину прокатных цехов, колошниковую пыль доменных печей, уловленную в циклонах или электрофильтрах сухую пыль, обезвоженные и высушенные шламы мокрой газоочистки и пр. Приход вредных веществ в аглошихту, например, оксид фосфора (P2O5), оксид цинка (ZnO) и R2O, контролируют (где R – щелочные металлы: натрий (Na), калий (K)). При производстве офлюсованного агломерата необходимым компонентом являются флюсы – известняк и доломит – для обеспечения необходимого химического состава шлака в доменной печи. Основным видом твердого топлива при спекании агломерационной шихты служит коксовая мелочь. Возможно применение заменителей – антрацита и тощих углей с небольшим количеством летучих веществ.

      Мелкие руды, тонкоизмельченные концентраты, железосодержащие отходы производства поступают на накопительный или усреднительный склад агломерационного производства. Кусковые флюсы, известняк и доломит измельчают, как правило, в молотковых или роторных дробилках, иногда в стержневых мельницах до крупности 0 – 3 мм. Твердое топливо дробят в четырехвалковых дробилках также до крупности 0 – 3 мм. Все шихтовые компоненты поступают в бункеры шихтового отделения, где их в нужном соотношении весодозаторами дозируют на сборный ленточный конвейер. Далее шихта направляется в смеситель барабанного типа для первичного смешивания, куда также подают горячий возврат для подогрева шихты, если работают по схеме с его выделением. Для устранения зоны переувлажнения при спекании шихту в барабане-окомкователе нагревают острым паром или сжиганием газа до температуры 55 – 65 °C. После окомкования (грануляции) шихты ее укладывают на спекательные тележки-паллеты слоем высотой от 200 до 650 мм в зависимости от качества окомкования, конструкции машины и состояния оборудования – газоотводящего тракта и эксгаустера. Полученный пирог спеченного агломерата дробят, охлаждают, отсевают от него фракцию менее 5 мм. Для постели выделяют фракцию 8 – 15 мм. При работе с горячим возвратом фракцию с частицами неспекшейся шихты и кусочками агломерата менее 5 мм выделяют на грохотах после валковой дробилки горячего агломерата перед охладителем. Годный агломерат крупностью более 5 мм отправляют в доменный цех. Основными требованиями к качеству агломерата являются: - прочность на удар и истирание; - минимальное количество фракции менее 5 мм; - стабильность гранулометрического состава; - стабильность химического состава, в том числе по содержанию оксидов железа. Содержание железа и основность агломерата по CaO/SiOили по (CaO + MgO)/SiOна предприятиях регламентируют в зависимости от химического состава, поступающего сырья на агломерационное производство, а также от состава всех компонентов доменной шихты. Основность агломерата устанавливают такой, чтобы основности первичного и конечного доменного шлаков обеспечивали удовлетворительную его жидкотекучесть в течение доменной плавки и при выпуске продуктов плавки из печи, а также требуемое содержание серы в чугуне.

      3.1.1.1. Подготовка шихтовых материалов к агломерации

      На современных агломерационных производствах каждый вид поступающего сырья складируют в отдельный штабель.

      Флюсы и твердое топливо вводят в шихтовом отделении аглофабрики при дозировании компонентов на сборный ленточный конвейер. От качества усреднения шихты на усреднительном складе и точности дозирования отдельных компонентов в шихтовом отделении зависит стабильность качества агломерата по химическому составу, прочности и восстановимости. Стабильность показателей качества агломерата существенно влияет на ровность хода доменных печей, удельный расход кокса и производительность.

      На металлургических предприятиях существуют различные схемы и технологии приема и складирования компонентов шихты. Выгрузка сырья из вагонов осуществляется посредством роторных или передвижных вагоноопрокидывателей. При поступлении в зимнее время смерзшихся грузов вагоны перед выгрузкой предварительно нагревают в специальных гаражах размораживания. Открытые штабели формируют рудно-грейферными перегружателями или саморазгружающейся тележкой-конвейером всей длине штабеля. Для усреднения поступающих партий сырья его забор производят грейферным краном или экскаватором с одного торца вразрез штабеля.

      К примеру, на предприятии 1 вагоны с шихтовыми материалами (рудами, концентратами, окатышами и флюсами) разгружаются на трех стационарных роторных вагоноопрокидывателях на склады дробильно-сортировочной фабрики. Со склада шихтовые материалы (руды и флюсы) подаются ленточными конвейерами в бункера корпусов дробления руды и корпуса дробления известняка

      На современных агломерационных производствах для формирования штабелей на усреднительных складах применяют одно- или двухконсольные штабелеукладчики, роторные заборно-усреднительные машины, обеспечивающие высокое качество усреднения сырья.

      Усреднительная установка при движении с торца штабеля зубьями разрыхлителя (реклеймера) срезает слой материала, который ссыпается вниз и подбирается ковшами роторов. Процессы укладки сырья в штабели и отгрузки управляются с помощью АСУ, все механизмы работают в атоматизированном режиме. Использование закрытых складов сырья предпочтительно по условиям охраны окружающей среды от тонкодисперсной пыли. С усреднительного склада материал через бункера погружается на ленточный конвейер для транспортировки в шихтовое отделение аглофабрики.

      3.1.1.2. Дробление шихтовых материалов

      Для повышения качества агломерата агломерационная шихта не должна содержать рудных частиц крупностью > 8 мм и известняка > 3 мм, так как частицы более 8 мм за время прохождения зоны высоких температур высотой 20 – 30 мм не успевают усвоиться расплавом.

      При производстве офлюсованного агломерата в качестве флюса используют известняк и доломит. Подготовка флюсов заключается в измельчении известняка до крупности менее 3 мм. Такой размер частиц флюса позволяет им в процессе спекания полностью декарбонизироваться и усвоиться расплавом. По техническим условиям большинства агломерационных производств содержание фракции 0 – 3 мм должно составлять не менее 95 %. Измельчение известняка производят в основном молотковыми дробилками. Иногда применяют дробилки роторного типа или стержневые мельницы. Для отсева из дробленого известняка фракции более 3 мм используют вибрационные грохоты. Крупную фракцию направляют на повторное измельчение. Для интенсификации агломерационного процесса и улучшения качества агломерата на некоторых аглофабриках используют известь. Предпочтительно известь вводить в железорудный концентрат при его поступлении на приемно-усреднительный склад. Это препятствует смерзанию влажного концентрата зимой и обеспечивает лучшее окомкование аглошихты.

      При наличии в шихтовом отделении печи кипящего слоя или конвейерной машины небольшой площади для обжига извести возможна подача свежеобожженной извести поверх агломерационной шихты на сборном ленточном конвейере. Далее агломерационная шихта со свежеобожженной известью поступает в первичный смесительный барабан, затем в барабан-окомкователь. Свежеобожженная известь, поданная в аглошихту, значительно улучшает окомкование и газопроницаемость шихты, что позволяет повысить высоту спекаемого слоя, улучшить качество агломерата и повысить производительность агломашины.

      Твердое топливо, используемое для спекания агломерационной шихты, должно иметь содержание фракции 0 – 3 мм не менее 95 %. В качестве твердого топлива используют коксовую мелочь. Ее получают дроблением отсева мелкой фракции от крупного кокса в доменном и коксохимическом цехах. При недостатке коксовой мелочи дополнительно используют антрацит или тощие угли с низким содержанием летучих веществ.

      Все подготовленные компоненты агломерационной шихты – аглоруда, железорудные концентраты, окалина, колошниковая пыль, железосодержащие добавки, флюсы, твердое топливо – загружают в бункеры шихтового отделения аглофабрики. В шихтовом отделении имеются две технологические линии с одинаковыми бункерами и всеми компонентами агломерационной шихты. Бункеры оборудованы ленточными весовыми дозаторами, с помощью которых компоненты шихты дозируют в нужном соотношении на сборный ленточный конвейер. Управление дозированием компонентов агломерационной шихты и работой всех ленточных конвейеров производят из диспетчерского пункта, оборудованного необходимыми информационными системами о работе всего основного оборудования аглофабрики. Для обеспечения стабильности химического состава аглошихты на конвейере в шихтовом отделении до дозировки флюсов применяют оборудование для онлайн контроля в потоке на конвейере содержания диоксида кремния (SiО2), оксида кальция (CaO), железа (Fe) и др. элементов; полученная информация передается в АСУТП шихтового отделения и автоматически регулируется дозировка смеси флюсов. Смешивание и окомкование (гранулирование) компонентов аглошихты производят во вращающихся барабанах, как правило, в две стадии. На первой стадии весь поток сдозированной аглошихты поступает в барабан-смеситель, где смешивается с подаваемым в него горячим возвратом (если работают с его выделением), и частично увлажняется. После этого аглошихта поступает в спекательное отделение в приемный бункер агломашины. Из приемного бункера агломашины смешанную с возвратом шихту подают в барабан-окомкователь для ее озернения в виде небольших гранул полидисперсного состава. Смесительные барабаны установлены на специальных металлических или резиновых катках под углом к горизонту 1,2 – 2,2 °С, с частотой вращения 5 – 9,5 об/мин, что обеспечивает перемешивание и перемещение шихты от загрузочного конца к разгрузочному. В барабане-окомкователе на пересыпающуюся шихту подают воду для образования гранулированной структуры шихты. Вода обеспечивает сцепление тонкодисперсных минеральных частиц с образованием при перекатывании шихты гранулированной структуры полидисперсного состава. Капиллярные силы удерживают образовавшиеся комочки шихты от разрушения. Оптимальная влажность окомкованной шихты зависит от удельной поверхности шихтовых материалов и свойств поверхности частиц компонентов шихты. Для различного состава шихт оптимальная влажность может изменяться от 5,5 % до 9,5 %. Чем лучше окомкована шихта, тем выше газопроницаемость слоя шихты после ее укладки на паллеты агломашины, тем лучше идет спекание агломерата методом просасывания. На газопроницаемость слоя шихты при спекании агломерата оказывает влияние температура шихты, так как при температуре шихты 50 – 65 °C при просасывании газов в процессе спекания уменьшается явление конденсации влаги в нижележащих слоях, что устраняет разрушение гранул при их переувлажнении. Подогрев шихты осуществляется различными приемами:

      вводом горячего возврата на стадии первичного смешивания;

      подачей пара в барабан-окомкователь;

      факелом при сжигании газа.

      Таким образом, на первой стадии смешивания получают более однородный химический состав шихты в отдельных разовых пробах шихты, а на второй – получают окомкованную (гранулированную) газопроницаемую шихту для спекания на аглоленте.

      К примеру, дробление рудной смеси на предприятии 1 осуществляется в корпусе дробления руды ДСФ, которая имеет три технологических корпуса (первый и второй приемы дробления руды и корпус сортировки). После дробления готовая рудная смесь по конвейерам подаҰтся в бункера шихтового отделения агломерационного цеха. Дробление комбинированного флюса производится на дробилках, работающих в замкнутом цикле с грохотами с ячейкой сита 4×4 мм. После дробления флюсы по конвейерам подаются в бункера шихтового отделения агломерационного цеха.

      Предварительное дробление топлива до фракции менее 20 мм на дробилках КМДТ-1750; отсев годного (фракция менее 3 мм) перед загрузкой твердого топлива в бункера корпуса измельчения топлива; измельчение твердого топлива на четырехвалковых дробилках типа ДЧ 900×700 до фракции менее 3 мм. После дробления топливо по конвейерам подаҰтся в бункера шихтового отделения агломерационного цеха.

      3.1.1.3. Дозирование шихты, спекание агломерата

      Из барабана-окомкователя шихта поступает в загрузочное устройство, состоящее из загрузочной воронки, барабанного питателя с шибером и загрузочного лотка. Для равномерного распределения шихты применяют челноковый ленточный распределитель.

      На предприятии 1 шихтовое отделение агломерационного цеха включает в себя три ряда бункеров, по 21 в каждом ряду (цепочке). Назначение дозировки - составление в соответствии с расчетом агломерационной шихты, обеспечивающей производительную работу агломашин и получение постоянного по химическому составу и свойствам агломерата, соответствующего требованиям технических условий. Качество дозировки оценивается по стабильности химического состава агломерата. Для этого ИВЦ АСУ ТП определяет СКО химического состава агломерата по контролируемым компонентам от их заданного (базового значения) и обобщенный показатель качества, который учитывает ровность агломерата по основности и содержанию желез. Основной операцией дозировки является заданная, с наименьшей ошибкой, весовая выдача материалов из бункеров на сборный конвейер. Выдача материалов из бункеров производится весовыми дозаторами с контролем дозируемой массы весоизмерителем. Работа весодозирующих средств осуществляется системой АСУ ТП дозирования.

      Шихту укладывают на колосниковую решетку паллет конвейерной ленточной агломерационной машины. На колосниковую решетку сначала укладывают так называемую защитную "постель", состоящую из возврата крупностью 8 – 15 мм высотой слоя 30 – 50 мм. Это предотвращает припекание пирога готового агломерата к колосникам, уменьшает разгар колосников с увеличением живого сечения колосниковой решетки, а также уменьшает просыпание и вынос мелких частиц шихты. Постель выделяют из готового агломерата. На аглофабриках, где нет выделения постели, защитный слой создают из наиболее крупных комочков шихты за счет естественной сегрегации при поступлении шихты из барабанного питателя на наклонный загрузочный лоток. Загрузочный лоток регулирует высоту слоя по ширине аглоленты. Высота слоя спекаемой шихты может быть от 200 до 650 мм.

      Спекание шихты в агломерат на конвейерной ленточной агломерационной машине (рисунок 3.3.) состоит из трех этапов:

      зажигание под зажигательным горном верхнего слоя уложенной шихты;

      спекание аглошихты в пористый пирог в зоне горения твердого топлива;

      охлаждение готового агломерата просасываемым воздухом по мере перемещения зоны горения топлива к колосникам паллет.

     


      Рисунок 3.3. Агломерационная лента

      3.1.1.4. Охлаждение и обработка спека

      Сошедший с паллет агломерат разрушают одновалковой или щековой дробилкой на куски размером менее 80 – 100 мм. От общей массы готового агломерата на вибрационном грохоте отсевают возврат крупностью менее 5 мм, который горячим сразу идет в аглошихту для ее подогрева или на предварительное охлаждение перед подачей в шихту. Технология агломерации с охлаждением возврата обеспечивает меньшую запыленность и лучшие условия труда. Горячий агломерат поступает на охлаждение в специальные охладители.

      После охлаждения агломерат рассевают на фракции. Фракция 0 – 5 мм поступает в возврат. Часть фракции 8 – 15 мм направляется для создания постели на паллетах перед укладкой окомкованной шихты. Годный агломерат крупностью более 5 мм отправляют по конвейерам или в агловозах в доменный цех.

      На предприятии 1 охлаждение до температуры 100 °С осуществляется на прямолинейных охладителях ОП5-315 путем продува воздуха через слой агломерата, подаваемого шестью вентиляторами типа ВДН-24П (каждый производительностью 260 000 м3/ч.), равномерно по длине и ширине охладителя (рисунок 3.4.).

     


      Рисунок 3.4. Охладитель агломерата

      После охлаждения агломерат подвергается грохочению на самобалансовом грохоте ГСТ-81 с размером щели на решетках 12 (15) мм. Каждая машина оборудована двумя грохотами, из которых один находится в работе, другой - в резерве. Годный кондиционный агломерат фракцией более 5 мм по конвейерам подаҰтся в бункера доменного цеха. После охлаждения и сортировки агломерата, образовавшийся продукт крупностью менее 12 мм вместе с просыпью из-под охладителя конвейерным трактом подается в корпус выделения постели (КВП), в котором имеется четыре бункера емкостью 180 т каждый. На самобалансных грохотах (производительность по исходному продукту - 200 т/ч) происходит разделение материала на возврат и постель. Далее конвейерными трактами оба продукта подаются в бункера соответственно возврата шихтового отделения и постели аглокорпуса. При транспортировке возврата в шихтовое отделение на его нагрузку поступает, просыпь с пластинчатого конвейера и пыль, уловленная в пылевых камерах коллекторов агломашин.

      Горячие газы, получающиеся при спекании агломерата, отсасываются нагнетателем (эксгаустером) через вакуум-камеры, газовый коллектор, систему пылеочистки и выбрасываются в дымовую трубу.

      3.1.1.5. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      Агломерационное производство металлургических предприятий располагает потенциалом вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) в виде тепла воздуха после охлаждения агломерата, и отходящих агломерационных газов.

      Удельная выработка ВЭР при использовании тепла воздуха, охлаждающего агломерат, составляет по достигнутым за рубежом данным [71] 460 МДж, а при использовании отходящих агломерационных газов – примерно 146 Мдж/т агломерата.

      Системы утилизации тепла с выработкой пара и электроэнергии нашли применение в Японии и ряде других стан. Выполненный проект утилизации тепла воздуха охладителей агломерата для условий Западно-Сибирского металлургического комбината показал, что его внедрение позволит полностью обеспечить теплоснабжение бытовых помещений и, кроме того, вырабатывать не менее 5 – 8 МВт электроэнергии.

      Воздействие на атмосферу

      По всей технологической цепочке производства агломерата в местах выгрузки сырья, складирования, подготовки компонентов шихты на различном оборудовании, спекании агломерата, транспортировки отходов производства и готовой продукции имеют место организованные и неорганизованные выбросы (эмиссии) загрязняющих веществ в виде пыли, газов, образование отходов, образование сточных вод.

      На рисунке 3.5 представлена технологическая схема агломерационного процесса с указанием материальных потоков и мест выделения эмиссий, образования отходов.

     


      Рисунок 3.5. Технологическая схема агломерационного процесса с указанием материальных потоков и мест выделения эмиссий

      При производстве агломерата имеют место неорганизованные и организованные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ с твҰрдыми – углерод (С), оксиды железа (Fe2O3, FeO), кремния (SiO2), кальция (CaO), магния (MgO), аллюминия (Al2O3), марганца (MnO), бенз(а)пирен; и газообразными компонентами: окислы азота (NO2, NO), диоксид серы (SO2), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2).

      На рисунке 3.6. представлены показатели удельных выбросов маркерных загрязняющих веществ на 1 тонну агломерата за 2015 – 2019 гг. по предприятию 1.

     


      Рисунок 3.6. Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ агломерационного производства

      Основной причиной изменения выбросов является состав поступающих сырьевых материалов.

      В таблице 3.1. приведены значения концентраций маркерных загрязняющих веществ при производстве агломерата (предприятие 1).

      Таблица 3.1. Маркерные вещества и их концентрация

№ п/п

Наименование ЗВ

Концентрация, мг/м3

1

2

3

1

Пыль

165

2

Диоксид серы (SO2)

2271

3

NOХ

272

      На казахстанских предприятиях применяются следующие меры по предотвращению и снижению выбросов в атмосферу с агломерационных установок:

      обеспечение частичной или полной рециркуляции отходящих газов агломерационной установки в соответствии с качеством и производительностью системы агломерации;

      использование импульсных систем электростатических пылеуловителей отдельно или в комплексе с рукавными фильтрами или обеспечение предварительного пылеудаления (с помощью циклонов) в дополнение к мокрым скрубберам высокого давления для очистки отработанных газов от пыли. Присутствие тонкой пыли, состоящей преимущественно из хлоридов щелочных металлов и свинца, может снизить эффективность электрофильтров;

      обеспечение стабильного состав поставляемых компонентов шихты, для сведения к минимуму компонентов, которые могут увеличить концентрации загрязняющих веществ в отходящих газах (например, сведение к минимуму содержания серы в топливе поможет значительно сократить выбросы диоксид серы (SO2));

      добавление поглотителей, таких как гидроксид кальция (Ca(OH)2), оксид кальция (CaO) или летучая зола с высоким содержанием оксида кальция (CaO), впрыскиваемых на выходе отработанных газов перед фильтрованием;

      установка систем мокрых скрубберов для очистки газа в специальных системах сбора и удаления пыли.

      Водопотребление, водоотведение и воздействие на поверхностные и подземные воды

      Водоснабжение аглоцехов осуществляется повторно посредством оборотного водоснабжения. Повторно используемая вода обеспечивает охлаждение агломашин, маслоохладителей эксгаустеров, гидроуплотнение оборудования. Сброс сточных вод осуществляется в пруды-охладители. Оборотная осветленная вода используется на всех участках аглопроизводства: в корпусах дробления, дозировки и усреднения шихты на аспирацию запыленного воздуха и гидротранспорт уловленной пыли, и при гидроуборке. Все образующиеся шламовые воды направляются на участки переработки шламов. Обезвоженный шлам передается на приемные бункеры шихты с последующей утилизацией в агломерационном производстве.

      В агломерационном цехе имеются значительные потери и безвозвратное потребление воды, связанные с увлажнением шихты, гидрообеспыливанием, гидросмывом ленточных конвейеров и т.д. В таблице 3.2. представлены показатели водопоребления для предприятия 1 при производстве агломерата 5561,8 тысяч тонн.

      Таблица 3.2. Водопотребление, повторное использование при производстве агломерата

№ п/п

Наименование

Показатели

1

2

3

1

Безвозвратное потребление, тысяч мв год, из них

580,4

1.1

- техническая вода

480,42

1.2

- хозпитьевая вода

97,98

3

Возврат в оборотный цикл, тысяч мв год

15 152,48

4

Безвозвратные потери, тысяч мв год, из них:

37,54

4.1

- техническая вода

-

4.2

- хозпитьевая вода

37,54

5

Водоотведение, тысяч мв год

1 341,41

      Предприятия РК поддерживают замкнутые циклы в агломерационном производстве. Водозабор осуществляется только в случаях значительных безвозвратных потерь.

      Агломерационное производство располагается на специально оборудованных площадках, сам процесс непосредственно располагается в специальных цехах и зданиях, территория вокруг чаще всего имеет асфальтированное или бетонное покрытие, непосредственного воздействия с почвенным покровом нет, все смывы с поверхности имеют организованный сбор.

      Сброс сточных вод на рельеф или почвенный покров, в подземные пространства не производиться, все пруды-охладители имеют техническое обустройство для предотвращения взаимодействия с окружающей средой.

      Образование отходов аглопроизводства

      В процессе производства агломерата образуются отходы: просыпь шихтовых материалов, пыль и шламы газоочисток с различных участков, отходы футеровок при ремонтах зажигательных горнов, резиновые транспортҰрные ленты, отходы строительных материалов, стекла, отходы кабельной продукции и резинотехнических изделий.

      Аглоотсев — это не кондиционный агломерат (фракции - 5 мм) полученный после технологической операции дробления и вторичного грохочения. Возвращается, дозируется и смешивается с шихтой на сборном конвейере, перед загрузкой в доменную печь. После чего агломерат подвергается вторичному грохочению и разделяется на три класса по крупности: фракции - 5мм - отправляется на возврат. Максимальный объем образования по предприятию 1 составляет 664 294 тонн – 100 % возвращено в производствный цикл.

      Аглошлам, образуется в результате очистки агломерационных газов и с аспирационных установок аглопроизводства. Уловленная пыль после газоочисток зон спекания и охлаждения, системой гидросмыва направляется на участок переработки шламов в отстойники. После обезвоживания шлам по конвейерам возвращается в производство, а оборотная вода поступает в оборотный цикл для очистки агломервационных газов и на аспирационные установки. При уборке конвейеров аглошлам накапливается на 4 огороженных бетонными блоками площадках, по мере накопления аглошлам от уборки конвейеров возвращается в производство. Максимальный объем образования по предприятию 1 составляет 56 541,874 тонн – 100 % использовано повторно.

      Отходы резины образуются в результате износа конвейерной транспортерной ленты, по мере накопления отходы частично могут использоваться повторно на собственные нужды предприятия (в качестве уплотнителей и др.), неиспользуемые вывозятся на специализированные площадки.

      Отходы футеровки, образуются при периодических ремонтах и обслуживании зажигательных горнов, и представлены ломом огнеупорных материалов, состоящих из кремнезема, магнезита и окиси железа. По мере образования отходы футеровки накапливаются на специально отведенных участках внутри цеха. По мере накопления вывозятся на отвал сталеплавильных шлаков.

      Физические воздействия

      При производстве агломерата вредными производственными факторами являются:

      повышенное напряжение в электрической цепи свыше 50 В;

      движущиеся машины и механизмы;

      подвижные части производственного оборудования;

      повышенная температура поверхности оборудования и материалов;

      расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли;

      повышенный уровень инфракрасного излучения свыше 140 Вт/м2;

      повышенный уровень производственного шума на рабочем месте свыше 80 дБ;

      повышенная загазованность и запылҰнность неорганической пылью (ПДК оксида углерода (CO) – 20 мг/м3, неорганической пыли – 6 мг/м3).

      3.1.2. Коксохимическое производство

      Кокс представляет собой спекшуюся углеродную массу, содержание углерода (C) 82 – 89 %, зольность 10 – 12 %. Кокс является основным восстановительным агентом, опорным материалом и фильтрующей матрицей в доменной печи, применяется в производстве ферросплавов, производстве электродов в цветной металлургии, химической промышленности.

      Кокс получают в процессе пиролиза угля, который заключается в нагреве угля до высоких температур без доступа воздуха. В отопительных простенках коксовой батареи между печными камерами сгорает газовое топливо. Температура дымовых газов составляет 1150 – 1350 °C, что обеспечивает непрямой нагрев угля до температуры 1000 – 1100 °C. В течение 14 – 24 ч в результате нагрева получают кокс, а сам процесс называют коксованием (карбонизацией). Образующийся при работе печей коксовый газ подвергают охлаждению и очистке от смолистых веществ и бензольных углеводородов. Эти процессы сопровождаются улавливанием и получением ценных химических продуктов. Традиционный способ производства кокса - в камерных печах, объединенных в коксовые батареи.

      Только некоторые типы углей, обладающие необходимыми пластическими свойствами, пригодны для производства кокса. Сырьевой базой для коксохимического производства являются угли различных угольных бассейнов, обогащенные на фабриках или сортированные с шахт и разрезов.

      3.1.2.1. Подготовка рядовых коксующихся углей к обогащению

      Подготовка угольной шихты проводится в УПЦ. УПЦ предназначен для приема, хранения, усреднения и измельчения углей, дозирования компонентов угольной шихты и обеспечения готовой шихтой заданного качества коксовых цехов.

      Технологическая схема подготовки углей к коксованию включает:

      гаражи размораживания углей;

      вагоноопрокидыватели;

      открытый или ЗСУ;

      отделение предварительного дробления;

      дозировочное отделение;

      отделение окончательного дробления;

      оборудование и сооружения для транспортировки угля и шихты (перегрузочные станции с ленточными конвейерами);

      угольные башни коксовых батарей.

      На предприятии 1 поступающие вагоны с угольным сырьем разгружаются на трех стационарных роторных вагоноопрокидывателях в углеприемные ямы, из которых уголь подается транспортерами на ЗСУ через отделение предварительного дробления (ОПД), угольный концентрат подается в дозировочное отделение или на открытый склад. Производительность каждого вагоноопрокидывателя при выгрузке вагонов в зависимости от условий выгрузки и времени года составляет от 6 до 15 вагонов в час.

      В зимнее время производится разогрев вагонов с угольным сырьем. Теплоносителем для разогрева угольного сырья в железнодорожных вагонах в камерах гаража размораживания служат дымовые газы, получаемые от сжигания коксового газа в топках печей. Продукты горения нагнетаются в камеры гаража через патрубки распределительных металлических боровов, проходящих вдоль стен гаража. По всасывающим трубопроводам 80 % газов из гаража размораживания возвращаются обратно на рециркуляцию в смесительные камеры топок, где, смешиваясь с продуктами горения газа, вновь подаются дымососами в камеры разогрева гаража. Остальная часть отводится в атмосферу через вытяжные трубы, расположенные на крыше камер гаража.

      Хранение угля осуществляется в ЗСУ. В закрытом складе совмещаются функции хранения, усреднения и дозирования углей в одном сооружении. Хранение концентрата осуществляется в дозировочном отделении и на открытом складе. В дозировочном отделении совмещаются функции хранения, усреднения и дозирования концентрата в одном сооружении. Открытый склад представляет собой открытую площадку, на котором концентрат усредняется путем послойной укладки их в штабеля и забора на производство вразрез уложенным слоям с помощью бульдозера.

      Предварительное дробление углей производится барабанными дробилками в отделении предварительного дробления, в которых уголь измельчается до размеров кусков 80 – 100 мм и удаляются посторонние крупногабаритные предметы и куски породы. Отходы угля из барабанных дробилок складируются в приемные бункера, откуда по мере накопления выгружаются и вывозятся автотранспортом. После предварительного дробления уголь по системе конвейеров подается в силоса закрытого склада угля и распределяется по силосам в зависимости от марки угля. Концентрат с открытого склада по системе конвейеров подается в дозировочное отделение. Подготовка шихты на коксование заданного состава происходит путем дозирования концентрата разных марок из бункеров дозировочного отделения на ленточные питатели, подачи его на сборные конвейеры, по которым шихта подается на измельчение и смешивание в молотковые дробилки отделения окончательного дробления и затем распределяется на угольные башни коксовых батарей.

      3.1.2.2. Обогащение рядовых коксующихся углей

      Обогащение коксующего угля класса 2,0 – 100 мм осуществляется при помощи гравитации с применением технической воды и воздуха в отсадочных машинах с площадью отсадки 18 мм2 (ОМ-18), обогащение коксующего угля класса 0 – 2,0 мм - при помощи гравитации с применением технической воды, обогащение коксующего угля класса 0 – 0,5 мм - при помощи воздуха и реагентов (нефтепродуктов) в механических флотационных машинах с камерами вместимостью 6,3 м(ФМУ6,3).

      3.1.2.3. Коксование угольной шихты

      Процесс производства кокса включает в себя следующие технологические операции: загрузка камер коксования угольной шихтой; нагрев угольной шихты без доступа воздуха до заданных температур за установленный период времени в коксовых печах; отвод и охлаждения прямого коксового газа из камер коксования; выдача готового кокса из печей; тушение кокса; сортировка кокса на фракции; транспортировка коксовой продукции в доменный цех или отгрузка кокса потребителям.

      Выдача кокса и загрузка печей ведется по цикличному графику. Промежуток времени от загрузки печи до выдачи кокса называют периодом коксования. Период коксования с прибавкой времени на операции по загрузке шихты и выдаче кокса называют временем оборота печей или оборотом печей. В состав коксовых цехов входят коксовые батареи со вспомогательными и обслуживающими устройствами и сооружениями, обычно объединенные в блоки из двух батарей; угольные башни; коксовые машины; тушильные башни для мокрого тушения кокса с насосами и отстойниками; коксовые рампы с транспортерами для подачи кокса на сортировку; коксосортировка с устройствами для рассева кокса, подачи его в доменный цех или в железнодорожные вагоны с бункерами для промежуточного накопления.

      Печь (камера коксования) является рабочим пространством, в котором происходит процесс коксования. С машинной и коксовой сторон камера коксования закрывается дверьми с огнеупорной футеровкой. В перекрытии камеры имеются отверстия для загрузки ее угольной шихтой и отверстия для выхода коксового газа. В настоящее время печи, объединенные в батареи, имеют длину 12 – 17 м, высоту 4 – 7 м и ширину 0,3 – 0,6 м. Между печами размещаются отопительные простенки – стены камеры с вертикальными обогревательными каналами, в которых происходит сжигание отопительного газа. Подаваемый в отопительные простенки воздух подогревается в регенераторах с помощью горячих отходящих газов; утилизация вторичного тепла дает возможность повышения температуры в печи. Батареи могут включать до 77 печей, каждая печь в батарее вмещает до 30 – 40 т угля.

      Обогрев батарей осуществляется коксовым газом или смесью коксового (вариант – природного) и доменного газов. Дымовые газы отводятся в борова и затем через дымовую трубу батареи выбрасываются в атмосферу. При нагревании угля выделяется коксовый газ, создавая в печи повышенное давление. Для предотвращения газовыделения (газования) в период коксования и обеспечения необходимой герметичности камер производится уплотнение дверей, крышек загрузочных люков и стояков. Для предотвращения выбросов через неплотности дверей камер применяются уплотнения, в основном "железо по железу". Крышки загрузочных люков уплотняются специальным раствором для предотвращения выделений загрязняющих веществ (продукты пиролиза угля) через неплотности. Крышки стояков оборудуются гидравлическими или пневматическими уплотнениями. Повышенное давление газа в печных камерах может привести к перетоку (прососам) коксового газа в отопительные простенки через неплотности кладки печей. При наличии прососов органические вещества, содержащиеся в сыром коксовом газе, при недостатке кислорода возгоняются с образованием сажевых частиц. Проведение регулярных ремонтов огнеупорной кладки позволяет предотвратить прососы и снизить выбросы сажи из дымовых труб коксовых батарей. Летучие продукты коксования (прямой коксовый газ) отводятся из камеры через газовые люки, на которых установлены стояки, в газосборники и далее по трубопроводу на переработку в цеха улавливания. В газосборниках газ охлаждается путем орошения его надсмольной водой, подаваемой через специальные форсунки. По мере охлаждения газа в газопроводах и охлаждающей аппаратуре образуется газовый конденсат. В местах его скопления устанавливаются конденсатоотводчики, через которые конденсат непрерывно вытекает в соответствующие сборники, из которых после отстаивания направляется в фенольную канализацию.

      На предприятии 2 используются квадратные печи типа SJ сухой перегонки при низкой температуре производительностью 50 тысяч тонн в год со следующими параметрами: емкость камеры пиролиза: 105 м3; время пиролиза (сухой перегонки) при низкой температуре: время нахождения кускового угля в камере находится в прямой зависимости от скорости выгрузки спецкокса; срок службы огнеупорной футеровки печи - 10 лет.

      Химизм процесса пиролиза угля в коксовых печах включает следующие стадии:

      при температуре до 200 °С происходит выделение паров воды;

      в интервале температур с 350 до 600 – 750 °С происходит выделение летучих веществ (водорода (Н2), метана (СН4), оксида углерода (СО), аммиака (NH3), ароматических углеводородов, химически связанной воды);

      температурный интервал 700 – 750 °С обеспечивает получение кокса среднетемпературного с заданным содержанием летучих веществ.

      Кокс среднетемпературный во время технологического процесса непрерывно выпускается качающимся коксовыталкивателем в ванну с водой, из которой охлажденный до температуры 80 °С с помощью скребкового конвейера подается на скребковый конвейер сушильной камеры.

      3.1.2.4. Очистка коксового газа

      Коксовый газ образуется при коксовании угля в результате термического разложения последнего при повышении температуры до 1000 – 1150 °C и является побочным продуктом при производстве кокса. Он представляет собой смесь различных газов и паров: метана (CH4), водорода (H), оксида углерода (CO), аммиака (NH3), паров каменноугольной смолы и других веществ. Коксовый газ после очистки используется для обогрева коксовых батарей, а также как энергетическое топливо для объектов металлургического и энергетического производств. В результате осреднения выход коксового газа из батареи, состоящей из 60 – 70 печей, получается практически равномерным в пределах 400 – 450 м3/т получаемого кокса. Этот газ называют прямым. Для обеспечения надлежащих экологических показателей при последующем использовании коксового газа для энергетических нужд прямой коксовый газ проходит обязательную обработку, в процессе которой из него удаляются пары смолы и воды, а также улавливаются аммиак (NH3) и бензольные углеводороды. После такой обработки газ называется обратным и его используют в основном для сжигания в качестве топлива как самостоятельно (Qрн ~ 16 мДж/м3), так и в смеси с доменным.

      Таблица 3.3. Состав прямого и обратного коксового газа

№ п/п

Компонент

Содержание, %

Прямой газ

Обратный газ

1

2

3

4

1

Углерод оксид (СО)

2 – 5

2 – 7

2

Кислород (О2)

0,8 – 1

0,6 – 1,5

3

Диоксид углерода (СО2)

2 – 7

2,4 – 3

4

Водород (Н2)

50 – 57

27 – 60

5

Метан (СН4)

20 – 25

22 – 25

6

Углеводороды (СnHm)

2 – 2,5

1,7 – 2

7

Аммиак (NH3)

7 – 9

8

Бензол (С6Н6)

22 – 27

9

Цианиды (HCN)

1,7 – 2,5

10

Толуол (С10Н8)

0,6 – 1,3

11

Сероводород (H2S)

1,7 – 4,5

2 – 3,5 г/Нм3

      Очистка и обработка коксового газа с извлечением попутных химических продуктов коксования осуществляется в комплексе технологических процессов (химических производств).

      Первичное охлаждение и очистка коксового газа от аммиака. Основная очистка коксового газа производится в цехе улавливания, где происходит охлаждение летучих парогазовых продуктов, выходящих из камеры коксования с температурой 700 – 800 °C, до 30 – 40 °C, конденсация с очисткой их от смолы, нафталина, аммиака и бензола. Каменноугольная смола – сложная смесь большого числа индивидуальных соединений, основные из них – углеводороды ароматического ряда. Смола является сырьем для получения пека, нафталина, каменноугольных масел и других ценных продуктов. Основные технологические процессы:

      первичное охлаждение коксового газа и выделение из него смолы и водяных паров;

      извлечение из коксового газа и надсмольной воды аммиака (с получением сульфата аммония или с термическим уничтожением аммиака);

      конечное охлаждение коксового газа (с улавливанием нафталина);

      очистка коксового газа от бензольных углеводородов;

      подача очищенного коксового газа на обогрев коксовых батарей и другим потребителям.

      Очистка коксового газа от аммиака. Улавливание аммиака из коксового газа на большинстве предприятий производят путем контакта газа с серной кислотой в сатураторах барботажного типа с получением сульфата аммония. В ряде случаев вместо сатураторов применяют более интенсивное оборудование – форсуночные скрубберы-абсорберы, где при помощи промывки серной кислотой из газа улавливается аммиак. По воздействию на загрязнение окружающей среды бессатураторный способ практически не отличается от сатураторного. В последнее время получает распространение технология очистки коксового газа от аммиака круговым фосфатным способом (КФС) с улавливанием аммиака и последующей утилизацией пароаммиачной смеси с выработкой пара. Реализация этой технологии позволяет исключить из оборота концентрированную серную кислоту и предотвратить образование кислой смолки, а также снизить выбросы в атмосферу некоторых загрязняющих веществ II–IV классов опасности.

      Конечное охлаждение и очистка коксового газа от бензольных углеводородов. Очищенный от аммиака газ с температурой 50 – 60 °C поступает в конечный газовый холодильник (КГХ), где охлаждается оборотной водой до температуры 20 °C (зимой) или 30 °C (летом). Одновременно с охлаждением газа и конденсацией содержащихся в нем водяных паров в КГХ происходит вымывание нафталина.

      Из конечного газового холодильника коксовый газ поступает в бензольные скрубберы, орошаемые поглотительным маслом, при контакте с которым газ очищается от бензольных углеводородов. Очищенный коксовый газ (обратный) направляется на отопление коксовых батарей, а также в металлургическое производство в качестве энергетического топлива.

      На предприятии 1 коксовый газ, выделяющийся из печей с температурой 80 – 150 °С, подвергается 5-ти стадийной очистке и охлаждению (в горизонтальных холодильниках прямого действия, сепараторе, холодильниках вертикальных прямого действия со вставками, холодильниках косвенного действия, электрофильтрах). Первоначально коксовый газ поступает на горизонтальные холодильники прямого действия на каждой печи, где орошается циркулирующей горячей водой, очищается от легких фракций смолистых веществ и охлаждается до температуры 65 – 70 °С. Смесь горячей воды со смолой подается по всасывающему газовому коллектору в сепаратор, где коксовый газ отделяется от воды, которая поступает в бассейн горячей воды, для отстаивания и охлаждения. После сепаратора коксовый газ поступает в два холодильника вертикальных прямого действия со вставками, где происходит его дальнейшая очистка от смолистых веществ и охлаждение до температуры 40 – 45 С орошаемой оборотной водой с температурой до 47 °С из бассейна холодной воды. Смесь холодной воды со смолой отводится в бассейн холодной воды для отстаивания и охлаждения. Далее газ поступает в два холодильника косвенного действия, где по трубкам циркулирует холодная вода из бассейна технической воды (вода охлаждается в градирне), а в контакте с горизонтальными трубками проходит газ, который охлаждается путем забора с него тепла холодной технической водой. После этого газ, охлажденный до температуры 18 – 30 С поступает в два электрофильтра, где происходит тонкая очистка газа от смолы и влаги до 0,2 г/ми 20 – 25 г/м3, соответственно. После электрофильтра газ при температуре 40 – 45 С поступает на роторные газодувки, затем часть газа поступает обратно в печи для поддержания температуры пиролиза, часть на модульную котельную установку для выработки пара, часть на установку по сжиганию оборотной воды.

      Образовавшиеся в результате пиролиза угля смола с плотностью 1000 - 1100 кг/ми масло с плотностью 830 – 1000 кг/мнакапливаются в бассейнах холодной и горячей воды, где происходит расслоение:

      верхний слой – масло угольное среднетемпературное;

      нижний слой - смола угольная среднетемпературная;

      средний слой –вода с еще не выпавшими в осадок частичками смолы и масла.

      Отстоявшееся в верхнем слое масло угольное среднетемпературное по каскадам поступает в отсеки бассейнов горячего и холодного водоснабжения и насосами откачивается в емкость объемом 1 м3. Содержания влаги не более 1,5 – 4,0 % (согласно СТ).

      Откачка смолы со дна бассейнов горячей и холодной воды производится с помощью передвижного насоса в промежуточную емкость объемом 1 м3. Емкостные аппараты и бассейн смолы снабжены паровыми регистрами для прогрева смолы до температуры 60 – 70 С. Из бассейна смола перекачивается в емкостные аппараты и оттуда при содержании влаги не более 4 % (согласно СТ) перекачивается в ж/д цистерны или автоцистерны. Отделившаяся влага из бассейнов смолы и емкостных аппаратов промежуточного склада смолы перекачивается обратно в бассейн холодной воды.

      3.1.2.5. Переработка каменноугольной смолы

      Высокотемпературная каменноугольная смола, являясь продуктом глубокого термического превращения первичных продуктов пиролиза топлива, состоит из термодинамически наиболее стабильных соединений. Поэтому высокотемпературные смолы содержат лишь незначительные количества парафиновых и циклоалкановых углеводородов, а также ароматических углеводородов с длинными боковыми цепями. Невелико в высокотемпературных каменноугольных смолах и содержание соединений с функциональными группами, в частности фенолов. Выход смолы составляет примерно 3,5 % от продуктов коксования угля.

      На предприятии 1 в процессе переработки каменноугольной смолы получают среднетемпературный и электродные пеки, прессованный и плавленый нафталин, антраценовую фракцию, пековые дистилляты, поглотительное масло, легкое масло. Среднетемпературный пек используется для получения электродного пека (может отгружаться в жидком или твердом гранулированном виде), а также для приготовления препарированных смол и дорожного дегтя.

      3.1.2.6. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      Сведения о производстве кокса (Предприятие 1) с 2015 по 2019 годы и расход материалов на производство кокса приведены в таблице 3.4.

      Таблица 3.4. Производство кокса и расход материалов на производство кокса

№ п/п

Наименование сырья, материалов на производство

Единица измерения

Расход материалов на единицу продукции (тонну)

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Производство кокса

т

2426981

2596621

2676013

2514582

2203058

2

Доменный газ

м³

452,928

430,791

468,393

464,722

475,424

3

Коксовый газ

м³

94,928

101,549

101,878

109,835

118,339

4

Рядовой уголь

т

1,699

1,541

1,441

1,422

1,286

5

Угольный концентрат

т

1,185

1,184

1,186

1,23

1,197

6

Электроэнергия

кВт*ч

2,83

2,82

16,4

16,3

16,34

      Производство кокса за эти годы изменялось от 2,42 до 2,67 млн тонн, а в 2019 г. составило 2,20 млн тонн кокса в год. Это главным образом, обусловлено состоянием печного фонда коксовых батарей. Содержание летучих веществ в угольной шихте составляет 23,5 %, выход металлургического кокса 93,5 %, зола кокса 13,5 % (высокое содержание золы в исходных углях). Коэффициент шихты (безводной) на кокс (безводный) 1,276 т/т.

      Таблица 3.5. Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

№ п/п

Ресурс

Расход электроэнергии на единицу продукции

Единица измерения

ИТС

BREF

КТА

1

2

3

4

5

6

Производство кокса

Предприятие 1

1

Электроэнергия

кВт·ч/т

30 – 70

не нормируется

2,8 – 16,4

Предприятие 4

2

Электроэнергия

кВт·ч/т

30 – 70

не нормируется

37,43 – 45,93

      Основным энергетическим ресурсом в коксохимическом производстве является коксовый газ – высококалорийное топливо, которое может использоваться для различных теплопотребностей металлургического предприятия.

      Выход коксового газа составляет 400 – 450 м3/т кокса.

      Коксовый газ может применяться на металлургическом комбинате в нескольких целях:

      для повышения теплотворной способности других технологических газов, предназначенных для применения в воздухонагревателях дутья и нагревательных печах станов горячей прокатки, а также в других процессах, где требуется высокая температура;

      для отопления коксовых печей;

      в доменной печи в качестве альтернативного восстанавливающего агента (при наличии подобной технологии);

      в качестве основного топлива на электростанциях;

      в других отопительных системах отдельно или в смеси с низкокалорийными газами.

      Источником энергии на коксохимическом предприятии с сухим тушением кокса является водяной пар, получаемый при тушении кокса на УСТК (паропроизводительность 0,4 – 0,5 т пара/т кокса). Параметры пара не позволяют использовать его в целях производства электроэнергии, поэтому он используется на технологические нужды предприятия.

      Производство кокса по всей технологической цепочке сопровождается воздействием на атмосферу, воздух рабочей зоны, поверхностные и подземные воды, связано с образованием отходов производства.

      Воздействие на атмосферу

      При производстве кокса происходят выбросы в атмосферу вредных веществ: в виде газообразных компонентов - окислы азота (NOX), диоксид серы (SO2), оксид углерода (CO), аммиак (NH3), сероводород (H2S), цианиды (HCN), бензол (C6H6), толуол (C10H8), пиридин (C5H5N), фенол (C6H5OH), сероуглерод (CS2), этилбензол (C8H10), метанол (C6H5CH3) и твердых компонентов - сажа, коксовая и угольная пыли, бенз(а)пирен.

      Основными источниками выбросов в коксохимическом производстве являются выбросы при приеме и подготовке угля, коксовании, выдаче кокса, тушении кокса, сортировке кокса. На рисунке 3.7. представлена принципиальная схема производства кокса.

     

Рисунок 3.7. Схема производства кокса

      На рисунке 3.8. и 3.9. представлены текущие выбросы коксохимического производства по основным маркерным веществам за период 2015 – 2019 гг. предприятия 1 и предприятия 4.

     


      Рисунок 3.8. Динамика выбросов коксохимического производства за период 2015 - 2019 гг. (Предприятие1)

     


      Рисунок 3.9. Динамика выбросов коксохимического производства за период 2015 – 2019 гг. (Предприятие 4)

      На рисунке 3.10. предствлены данные по концентрации (максимально-разовая) пыли в отходящих газах при производстве кокса по предприяю 1 с разбивкой по основным технологическим процессам.

     


      Рисунок 3.10. Фактические показатели выбросов пыли при коксохимическом производстве (Предприятие 1)

      При анализе учитывались фактические максимально разовые значения выбросов, полученные в результате инструментальных замеров на источниках выбросов. Данные по предприятию 4 отсутствуют.

      Меры по предотвращению и снижению выбросов в атмосферу при производстве кокса включают следующее:

      установка вытяжных зонтов на коксовые батареи;

      ремонт и очистка всех источников неорганизованных выбросов, связанных с коксовой печью (например, топки печи, заслонок печи, поддувала печи, задвижек и загрузочных люков, а также стояков уплотнения опоки), совершенно необходимы для обеспечения безвредной и безопасной эксплуатации;

      надлежащее операционное управление для обеспечения стабильности операций, чтобы избежать, например, сырого выбивания;

      принятие мер для обеспечения "бездымной" загрузки;

      введение системы сухого тушения кокса;

      использование систем распыления воды для снижения пылевыделения от неорганизованных источников пыли при хранении угля (например, в штабеле);

      использование рукавных фильтров и другого оборудования для удаления частиц каменноугольной пыли, образующихся в процессе операций измельчения и грохочения;

      установка на тепловых сушилках центробежных пылесборников (циклонов) с последующими высокоэффективными водными скрубберами Вентури;

      установка на пневматическом оборудовании очистки угля центробежных пылесборников (циклонов) с последующими рукавными фильтрами;

      рационализация системы транспортировки для сведения к минимуму образования и перемещения пыли на площадке.

      Воздействие на поверхностные и подземные воды

      В процессе производственной деятельности коксохимического производства образуются следующие сточные воды:

      фенольные – за счет влаги шихты, пирогенетической влаги и конденсата пара, выделяются в процессах коксования шихты и переработки продуктов коксования;

      шламовые – в процессах мокрой очистки газа и воздуха аспирационных и вентиляционных систем;

      производственные стоки, к которым относятся продувочные воды чистых и грязных оборотных циклов – при выведении из оборотных циклов части оборотной воды с целью уменьшения концентрации загрязнений в оборотной воде за счет подачи в цикл свежей воды (подпитки), а также сточные воды химводоподготовки, продувочные воды котлов и др.;

      ливневые и поливомоечные воды – за счет сбора и отведения с территории промышленных площадк ливневых, талых и поливомоечных вод.

      Для канализования сточных вод обычно имеются фенольная, ливневая, шламовая и хозфекальная канализации (название системы канализования совпадает с названием вод, отводимых по ней). Для очистки фенолсодержащих сточных вод (технологических и загрязненных поверхностных) сооружается БХУ. БХУ предназначена для очистки сточных вод от органических и неорганических соединений, а именно: от смол и масел, фенолов, роданидов, цианидов, аммонийного азота и его окисленных форм до норм, обеспечивающих возможность их использования на нужды предприятия взамен технической воды (мокрое тушение кокса).

      Отделение биохимической очистки сточных вод обычно состоит из двух ступеней: механической очистки от смолы и масел и биохимической очистки от фенолов и роданидов.

      После очистки на второй ступени сточные воды поступают во вторичный отстойник, из которого сгущенный ил возвращают в аэротенки второй ступени, а очищенные стоки подают в сборник, откуда их направляют на тушение кокса либо на очистные сооружения для доочистки с хозбытовыми водами.

      На предприятии 1 источниками образования сточных вод являются влага шихты и пирогенетическая вода, выделяющиеся в процессе коксования угля, а также техническая вода и водяной пар, соприкасающиеся в технологических процессах с химическими продуктами коксования. В процессе производства эта вода загрязняется различными примесями — фенолами, аммиаком, сероводородом, цианидами, роданидами, каменноугольной смолой, маслами и др.

      Система водоснабжения производства включает в себя 7 локальных оборотных циклов, в т.ч. водоснабжения углеобогатительной фабрики и УПЦ через хвостохранилище, оборотные циклы первичного и конечного охлаждения коксового газа и оборотные циклы тушения кокса. Повторно используемая вода подается на подпитку радиальных сгустителей шлама углеобогатительной фабрики, на аспирационные установки УПЦ, охлаждение оборудования цехов химблока, систему дотушивания кокса на коксовой рампе и подпитку оборотных циклов первичного и конечного охлаждения коксового газа.

      Оборотная вода хвостохранилища используется на технологические цели, аспирационные установки и охлаждение оборудования на углеобогатительной фабрике.

      Технологические сточные воды коксохимпроизводства, загрязненные химическими продуктами коксования, по системе фенольной канализации коксохимического производства отводятся на установку биохимической очистки. Часть очищенных стоков подается на пополнение циклов тушения кокса, оставшийся объем стоков совместно с фекальными и ливневыми сточными водами поступает в систему хозфекальной канализации и направляется на сооружения полной биологической очистки в цеха очистных сооружений.

      В коксохимическом производстве имеет место безвозвратное потребление и потери воды: в производстве при тушении кокса и дотушивание его на коксовой рампе, потери воды с продуктами обогащения на углеобогатительной фабрике, потери воды в оборотных системах водоснабжения (испарение и каплеунос ветром на градирнях и продувках оборотных систем). В таблице 3.6. представлены показатели водопоребления для предприятия 1 при производстве кокса 2332,2 тысяч тонн.

      Таблица 3.6. Водопотребление, повторное использование при производстве кокса

№ п/п

Наименование

Показатели

1

2

3

1

Безвозвратное потребление, тысяч мв год, из них

455,93

1.1

- техническая вода

0

1.2

- хозпитьевая вода

455,93

3

Возврат в оборотный цикл, тысяч мв год

86411,67

4

Безвозвратные потери, тысяч мв год, из них:

4569,26

4.1

- техническая вода

4500,62

4.2

- хозпитьевая вода

68,64

5

Водоотведение, тысяч мв год

6665,06

      На предприятии 4 источники загрязнения поверхностных и подземных вод отсутствуют. Сброс канализационных сточных вод в открытые водоемы и на рельеф местности не производится.

      Образование отходов производства и потребления.

      В процессе производства образуются отходы производства (фусы каменноугольные, кислая смолка, пыль коксовая и угольная, шламы, масла, полимеры и др.) и потребления. Особую опасность представляют фусы, представляющие собой смесь угля, графитовых и частично пиролизованных угольных частиц с каменноугольной смолой и водой.

      Фусы каменноугольные, выделяются путем отстоя в механических осветлителях в барельетном цикле и накапливаются в бункерах. Перерабатываются на установке по утилизации химических отходов коксохимпроихводства (фусов). Максимальный объем образования по предприятию 1 составляет 882 тонн.

      Кислая смолка образуется при процессе полимеризации, который происходит при контакте серной кислоты со смолой. В процессе коксования в коксовых печах образуется кокс, коксовый газ, каменноугольная смола. Коксовый газ из коксовых печей поступает в цех очистки, где сначала охлаждается. При охлаждении из коксового газа конденсируются пары воды и смолы. Охлажденный коксовый газ поступает в сульфатное отделение, где в сатураторе при улавливании раствором серной кислоты аммиака, содержащегося в газе, образуется сульфат аммония. Вместе с аммиаком (NH3) улавливаются и пары смолы, несконденсированные при охлаждении.

      Кислая смолка накапливается на поверхности поглотительного раствора в сборниках маточного раствора, откуда по мере накопления выгружается в контейнер и автотранспортом вывозится для утилизации на установку по утилизации химических отходов коксохимпроихводства (кислой смолки), тем самым достигнут экологический эффект – прекращено складирование данного вида отходов.

      Пек с цеха химулавливания образуется в результате очистки оборудования - пекоотстойника при извлечении из коксового газа аммиака (NH3) с получением сульфата аммония ((NH₄)₂SO₄). Сбор, накопление производится в специальных контейнерах, по мере заполнения которых отходы вывозятся специализированным автотранспортом в смолоперерабатывающий цех на переработку. Максимальный объем образования по предприятию 1 составляет 55,5 тонн, из них 100 % перерабатывается на собственном предприятии.

      Порода обогащения (угля), образуется на углеобогатительной фабрике при подготовке угля. На углеобогатительную фабрику поступает рядовой уголь, крупная фракция которого обогащается гравитационным методом (методом отсадки). Угольная пыль и шламы обогащаются методом флотации. В процессе обогащения методом отсадки, основанном на разности удельных весов породы и угля, образуется концентрат, промпродукт и порода обогащения угля. Концентрат используется для получения шихты для коксования, промпродукт сжигается на электростанциях. Порода обогащения угля конвейерным транспортом подается в бункера породы, из которых автотранспортом вывозится на породный отвал для размещения. Максимальный объем образования по предприятию 1 составляет 1620954 тонн, из них 100 % размещается на собственных специализированных площадках.

      Шлам коксовый образуется в результате тушения кокса с коксовых печей. С оборотной водой подается в отстойники для отстаивания с последующей очисткой отстойника, затем шлам чистят грейферным краном и размещают для временного хранения в шламонакопители. В дальнейшем из шламонакопителей передается для агломерации железных руд. Максимальный объем образования по предприятию 1 составляет 25277 тонн, из них 100 % повторно используется на собственном предприятии.

      При производстве кокса вредными производственными факторами являются: повышенное напряжение в электрической цепи; движущиеся машины и механизмы; подвижные части производственного оборудования; повышенный уровень инфракрасной радиации; повышенный уровень шума на рабочем месте; повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; повышенная температура поверхности оборудования, материалов; расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли; повышенная запыленность и загазованность рабочей зон.

      3.1.3. Производство карбида кальция

      3.1.3.1. Прием и подготовка шихты

      Сырье для производства карбида кальция поставляется железнодорожным транспортом и разгружается в специальные хранилища, откуда отгружаются мостовыми кранами в вагоны и подают в бункеры.

      Кокс из бункера через секторные питатели ленточными транспортерами и люлечными конвейерами загружается в промежуточные бункеры, вместимостью 30 м3. Из бункеров лотковыми питателями кокс подается на работающие попарно валковые дробилки. После дробления кокс через крестообразную течку поступает в люлечные (Z-образные) конвейера, которыми поднимается и распределяется по силосам. При поступлении кокса требуемой фракции не дробится.

      Дробление кокса конусной дробилкой производится по следующей схеме: из промежуточного бункера, по наклонной течке кокс поступает на ленточный транспортер, над которым установлены железоотделитель для предотвращения попадания металлических предметов в конусную дробилку. Далее по наклонной течке с ленты кокс поступает в конусную дробилку. После дробления кокс по ленте поступает в люлечные Z-образные конвейера, которыми поднимается и распределяется по силосам.

      Кокс в люльки шихтового конвейера поступает с силоса по течке, а с силоса через дозатор и наполнительные машины.

      Известь по ленточному транспортеру подается в бункера извести шихтового отделения, а из бункеров извести через дозатор и наполнительную машину поступает в люльки конвейера, куда предварительно также через дозатор поступает кокс. Корректировочная известь через течку и наполнительную машину поступает в люльки шихтового конвейера. Конвейером шихта и корректировочная известь подается в бункера над карбидной печью.

      3.1.3.2. Выплавка карбида кальция

      Шихтовые бункера карбидных печей имеют отсеки для шихты и корректировочной извести. Подача шихты на колошник производится из шихтовых бункеров через секторные затворы, неподвижные и подвижные течки. Карбидная печь состоит из ванны прямоугольной формы, электрододержателей и самоспекающихся электродов непрерывного действия, расположенных в ряд.

      Под действием высокой температуры (1800 – 2000 °С), создаваемой электрической дугой, известь восстанавливается коксом, образуя расплав карбида и побочный продукт – оксид углерода (СО) по реакции:

      СаО+3С=СаС2+СО 453,6 МДж/моль

      На электроды печи ток подается от печного трансформатора по короткой сети через контактные плиты. Контактные плиты прижимаются пружинно-винтовым устройством. На каждом электроде по восемь контактных плит, по четыре с каждой стороны. Уровень электродной массы в кожухах электродов поддерживается путем периодической загрузки еҰ из кюбеля краном. ОбъҰм загружаемой массы определяется величиной перепуска электродов. Положение зоны коксования электродов регулируется расходом и температурой воздуха, подаваемого вентиляторами на обдув в пространство между кожухом электрода и электрододержателем, а также изменением режима перепуска электродов.

      Отсос дымовых газов из-под зонта и от летки карбидной печи осуществляется дымососами с выбросом в дымовую трубу. Перепуск электродов по длине за один приҰм (5 – 10) см, но не более 40 см за смену с интервалом времени между перепусками (2 – 4) часа.

      Трансформатор имеет 27 ступеней напряжения. Мощность трансформатора 60 МВА. Регулировка нагрузки производится переключением ступеней напряжения. Напряжение с низкой стороны зависит от ступени и от схемы соединения обмоток трансформатора: на схеме треугольник/звезда от 290 до 130 В, на схеме звезда/звезда от 167,4 до 75,0 В.

      Сила тока с высокой стороны: на схеме треугольник/звезда не более 315,0 А; на схеме звезда/звезда не более (182 – 82) А. Сила тока с низкой стороны – не более 119,450 кА. Разница напряжения фаз при регулировании нагрузки допускается в 100 В, что соответствует 17 ступеням напряжения.

      Управление работой карбидной печи осуществляется с щита управления.

      На щите управления установлены приборы, регистрирующие электрические параметры печи, положение и перепуск электродов; содержание кислорода, водорода, углекислого газа в реакционных газах, температуру дымовых газов, воздуха для обдувки электродов, стенок и подины ванны печи, режим сливов, температуру воды на охлаждение газоворонок и газодувок.

      Перепуск электродов производится с площадки перепуска. Слив карбида кальция производится периодически. Интервал времени между сливами зависит от нагрузки печи и управления процессом. Для слива карбида кальция на печи установлен аппарат прожига летки. Напряжение на аппарат прожига подается от трансформатора прожига или от III фазы печного трансформатора при работе печи на мощности более 25 МВт. Интенсивный слив карбида кальция обеспечивается шуровочной машиной. Забивается летка карбидной печи мелочью забивочной машиной или глиняной пробкой с помощью забойки.

      Дробление карбида кальция. Карбид кальция из печи сливается по лотку во вращающийся охлаждающий барабан, в котором происходит его дробление и охлаждение. Охлаждающий барабан орошается водой. Выгрузка карбида кальция из барабана происходит через выгрузочное устройство в ковшевые элеваторы отделения хранения и сортировки.

      3.1.3.3. Упаковка продукции

      Из охлаждающих барабанов карбид кальция поступает в ковшевые элеваторы, затем через промежуточные бункеры в грохот, где рассеивается на две фракции (2/25, 25/80) и поступает в бункера хранения. Из бункеров хранения карбид кальция по пластинчатому транспортеру поступает на элеваторы. Из элеваторов карбид кальция идет в бункера. Из бункеров карбид насыпается в металлические барабаны, установленные на вибростолах. Барабаны, загруженные карбидом, по рольгангу подаются на склад, где после взвешивания на товарных весах закрываются крышками и электропогрузчиком развозятся по складу.

      Из бункеров хранения карбид кальция фр. 2/25 по пластинчатому транспортеру передается в промежуточный бункер. Для предупреждения образования взрывоопасных концентраций ацетилена с воздухом, дробление, хранение и транспортирование карбида проводят под постоянным потоком азота в оборудование.

      3.1.3.4. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      Факторы, отрицательные стороны, влияющие на технологию производства и приводящие к ухудшающению экологических показателей.

      Наличие мелкой фракции в извести, которое неизбежно возникает при долгом взаимодействии извести с влагой воздуха при транспортировке и хранении. Мелкая фракция должна выделяться отдельно и использоваться в качестве корректировочной. Шихтовая известь – это известь, в которой должна отсутствовать фракция 0 – 6 мм.

      Кристаллическая структура извести. Известь для производства карбида кальция должна обладать еще и другими свойствами, в частности, мелкокристаллической структурой. В случае применения извести крупнокристаллической структуры происходит растрескивание извести при его попадании в горячую зону печи (более 1000оС) и рассыпанием в мелочь, влекущей дополнительное вынос еҰ с дымовыми газами.

      Рациональный расход сырья. Теоретически для получения карбида кальция требуется по реакции:

      СаО + 3С = СаС+ СО на 100 кг извести 64 кг кокса.

      Шихта согласно нормам ТР предприятия составляется в пропорции на 100 кг извести 70/78 кг кокса, т. е. шихту составляют с избытком кокса на 6 – 14 кг (9 – 22 % от теоретической потребности), которую компенсируют добавлением в дальнейшем корректировочной извести.

      Сушка кокса перед применением. Кокс является очень гигроскопичным материалом, способным за счҰт поглощения влаги увеличивать свою массу до 20 %. Наличие влаги способствует дополнительному расходу электроэнергии. Кокс транспортируется по железной дороге в вагонах-хопперах, в полувагонах. Поэтому есть большая вероятность поступления кокса повышенной влажности в период осадков.

      В таблице 3.7. показано влияние примесей на расход углеродистых материалов и электроэнергии.

      Таблица 3.7. Влияние примесей на расход углеродистых материалов и электроэнергии

№ п/п

Примесь

Дополнительный расход на 1 кг примесей в шихте

кокса, кг/т

электроэнергии, кВт*ч/т

1

2

2

4

1

Окисд магния (MgO)

0,4

12

2

Оксид аллюминия (Al2O3)

0,5

8

3

Диокид кремния (SiO2)

0,5

7

4

Диокисд железа (Fe2O3)

0,3

2

5

Диоксид углерода (CO2)

0,27

1,5

6

Вода (H2O)

0,5

1,0

7

Зола

-

11

      Показана зависимость увеличения расхода кокса и электроэнергии при наличии влаги и иных примесей в извести и коксе.

      В процессе производства карбида кальция используются следующие ТЭР и сырьҰ: электроэнергия; тепловая энергия; топливо (бензин, дизельное топливо); кокс и полукокс из угля; известь.

      Основная доля потребления электроэнергии приходится на этап выплавки карбида кальция.

      Таблица 3.8. Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

№ п/п

Ресурс

Расход электроэнергии на единицу продукции

Единица измерения

ИТС

BREF

КТА

1

2

3

4

5

6

Производство карбида кальция

1

Предприятие 5

кВт·ч/т

не нормируется

3000 – 3300

3726 - 4078

      Расход электроэнергии на выплавку карбида кальция Предприятием 5 в период с 2016 г. по 2020 г. увеличился с 75158 тысяч кВтч до 100179 тысяч кВтч. При этом удельный расход электроэнергии на выплавку 1 тонны продукции также увеличился с 3 581 кВт*ч/т до 3 803 кВт*ч/т соответственно.

      Это объясняется тем, что в настоящее время печь №4 работает с более низкими показателями коэффициента использования мощности, около 0,375. При этом согласно таблице 1 ГОСТ 27698-88 нормы удельного расхода электроэнергии печью определяются при работе печей с коэффициентом использования мощности от 0,6 до 1.

      Особенностью производства является наличие большого количества транспортных систем, пересыпных пунктов, дозаторов и другого оборудования эксплуатация которого связана с образованием пыли.

      Воздействие на атмосферу

      Выбросы загрязняющих веществ происходят на всех технологических этапах производства карбида кальция. В качестве загрязняющих веществ идентифицируются: пыль (карбид кальция (CaC2), оксид кальция (CaO), пыль неорганическая с содержанием SiOдо 20 %), оксид углерода (CO), окислы азота (NO2, NO), диоксид серы (SO2). Газообразные выбросы образуются только на этапе выплавки карбида кальция.

      Источниками выделения загрязняющих веществ являются:

      на этапе подготовки сырья – транспортҰры (привода элеватора дробилки питателя), конвейеры наполнительной машины, лотковые питатели, питатели дробилок, подающий бункер карбидной печи;

      на этапе выплавки карбида кальция – дымососы карбидной печи;

      на этапе упаковки – элеваторы, конусная дробилка, загрузка в барабан.

      В процессе получения карбида кальция в печи образуются реакционные газы, представленные в основном оксид углерода (CO).

      Особенностью производства предприятия 5 является наличие большого количества транспортных систем, пересыпных пунктов, дозаторов и другого оборудования эксплуатация которого связана с образованием пыли. На рисунке 3.11. представлены показатели выбросов пыли при производстве карбида кальция с разбивкой на технологические этапы (предприятие 5)

     


      Рисунок 3.11. Концентрация пыли в отходящих газах при производстве карбида кальция

     


      Рисунок 3.12. Коэффициент выбросов пыли г/т продукции при производстве карбида кальция

      Твердые частицы, выбрасываемые из технологического источника, такого как электрическая печь, направляется по воздуховоду к устройству контроля твердых частиц, обычно рукавному фильтру или мокрому скрубберу (комплексная очистка).

      Оксид углерода (CO) является побочным продуктом при производстве кальция карбида кальция в электропечи. Выбросы оксида углерода (CO) в атмосферу обычно незначительны. Концентрация оксида углерода (CO) при выплавке карбида кальция (CaC2) составляется от 177 до 717 мг/м3 (предприятие 5).

      Воздействие на подземные и поверхностные воды

      Свежая промышленная вода используется для:

      охлаждения технологических машин и агрегатов (85 %);

      подпитки оборотного цикла для восполнения безвозвратных потерь, образующихся на градирнях в результате испарения и капельного уноса (14 %);

      хозяйственно-бытовых нужд завода (1 %).

      Для очистки образующихся сточных вод используются биологические очистные сооружения (БОС).

      Образование отходов производства и потребления

      При производстве карбида кальция основными образующимися отходами является:

      карбидный ил (шлам) - образуется в шламонакопителе в результате отстаивания шламовой воды от процесса мокрой очистки газов производства карбида кальция в случаях работы карбидной печи при нагрузках свыше 20 МВт. Размещение отхода производится в шламонакопителе. Частично передается на специализированное предприятие по договору;

      пыль, уловленная в ПУУ при передаче извести - образуется в пылеулавливающих установках в процессе очистки выбросов от источников передаче извести. Накапливается в бункерах пылеулавливающих установок. По мере накопления частично размещается на специализированной площадке, частично возвращается в производственный цикл;

      ферросилиций (шлак) – образуется при производстве карбида кальция в физико-химическом процессе восстановления окиси кальция углеродом и является побочным продуктом. В полном объеме используется в качестве добавки в производстве ферросплавов;

      пыль, уловленная в ПУУ при производстве карбида кальция - образуется в пылеулавливающих установках в процессе очистки выбросов от источников производства карбида кальция. Уловленная пыль карбида кальция частично возвращается в производственный цикл и часть размещается на специализированной площадке.

      3.1.4. Производство чугуна

      Чугун, предназначенный для передела в сталь или для переплавки в чугунолитейных цехах для производства различных отливок, выплавляют в доменных печах.

      Технологический процесс производства чугуна в доменной печи осуществляется в комплексе агрегатов и оборудования, который включает:

      рудный двор с кранами-перегружателями для разгрузки и усреднения сырья;

      шихтовое отделение с бункерами для загружаемых в печь материалов;

      воздухонагреватели для нагрева дутья до 1000 – 1200 °C (до 1400 °C на ВНК);

      доменную печь с механизмами загрузки сырья и выдачи продуктов плавки;

      системы газоочистки;

      установки обработки шлака (придоменную грануляцию шлака или находящееся в отдалении от доменного цеха отделение по переработке шлака для получения щебня, граншлака или другой продукции);

      разливочные машины для разливки товарного чугуна.

      Доменная печь представляет собой печь шахтного типа, предназначенную для получения металла из железосодержащей шихты и кокса. По принципу работы доменная печь – это противоточный реактор. Движущей силой в доменной печи является горячее дутье, сжигающее кокс перед воздушными фурмами, образуя фурменный газ. Столб шихты в печи состоит из чередующихся слоев кокса и железорудных материалов, которые загружаются через верх (колошник) доменной печи с температурой окружающего воздуха и с определенной влажностью. Поднимаясь вверх, фурменный газ проходит через шихту и нагревает ее.

      По высоте доменная печь разделена на несколько частей:

      на колошнике доменной печи специальным загрузочным устройством железорудное сырьҰ, флюсы и кокс распределяются определҰнным образом по окружности и радиусу печи;

      в шахте происходит нагрев шихтовых материалов и начинается восстановление оксидов металлов;

      в распаре и заплечиках практически заканчивается восстановление оксидов железа и образуются жидкие продукты плавки, которые стекают в горн доменной печи;

      в горне (металлоприемнике) доменной печи происходит разделение чугуна и шлака по их удельному весу, а также завершаются процессы восстановления оксидов металлов из жидкого шлака углеродом кокса, заполняющего горн печи.

      Доменный процесс начинается с момента вдувания в воздушные фурмы горячего дутья (температура до 1250 оС и выше), которое сжигает перед фурмами кокс и вдуваемое через фурмы топливо. Температура в фурменном очаге достигает 1900 – 2300 °C.

      Образующийся в процессе горения кокса и вдуваемого углеводородного топлива горячий газ, содержащий восстановители оксид углерода (CO) и водород (H2), а также азот (N2), поднимается вверх, нагревает и расплавляет опускающиеся железорудные материалы, восстанавливает из рудной части оксиды железа до металла, охлаждается и удаляется из печи. Температура колошникового газа составляет 110 – 300 °C.

      Образующиеся жидкие металл и шлак стекают в горн печи. В горне печи при температуре 1500 – 1600 °C оксиды шлака: оксиды железа (FeO), марганца (MnO), кремния (SiO2), фософра (P2O5) и другие восстанавливаются углеродом кокса. Накопленные в горне чугун и шлак периодически удаляют через чугунную летку во время выпусков по установленному графику. На место выгорающего у фурм кокса и опускающихся в горн жидких расплавов поступают новые порции рудного сырья и кокса, непрерывно загружаемых загрузочным устройством на колошнике печи.

      Передельный чугун с содержанием кремния 0,3 – 1,2 % используют для выплавки стали, а литейный с кремнием свыше 1,2 % поставляют на машиностроительные предприятия. При выплавке ванадийсодержащего чугуна на титаномагнетитовой шихте содержание кремния стараются держать около 0,2 – 0,3 % для ограничения восстановления титана в чугун. Вредными примесями в чугуне считаются фосфор (P) и сера (S), причем при доменной восстановительной плавке удалить P из чугуна невозможно.

      Основными источниками поступления серы в доменной печи является загружаемое и вдуваемое топливо, т. е. кокс, пылеугольное топливо и мазут, с которыми приходит в печь 80 – 90 % серы, 10 – 20 % с шихтовыми материалами. В топливе часть серы (60 – 80 %) органическая и остальная часть – минеральная, а в шихтовых материалах – минеральная в виде сульфидов и сульфатов. При сгорании кокса и вдуваемого топлива вся сера окисляется и переходит в фурменный газ (в виде оксидов серы (SOи SO). Основная часть газообразных соединений серы во время движения вверх через слой шихты реагирует с оксидами кальция, магния, железа и марганца (CaO, MgO, FeO и MnO) шихтовых материалов и свежевосстановленным железом с образованием сульфидов кальция, магния, железа и марганца (CaS, MgS, FeS, MnS). С шихтовыми материалами, железом и затем с чугуном сера (S) в виде сульфидов опускается в горн. Более половины серы (S) при контакте чугуна и шлака переходит в шлак. Серу (S) удаляют созданием условий, обеспечивающих образование в конечных шлаках сульфидов (кальция (Ca), магния (Mg) и марганца (Mn)) и оптимальных свойств шлака, обеспечивающих его выход из печи. Один из известных способов удаления серы повышение основности конечного шлака. Способствует удалению серы (S) повышение содержания кремния (Si) в чугуне.

      Шлак используют для производства строительных материалов и шлакопортландцемента. Побочная продукция – колошниковый газ подается в газовую сеть предприятия и применяется, в том числе для нагрева дутья и сушки желобов.

      3.1.4.1. Приемка сырья и топлива на доменные печи

      Поступающее в доменный цех железорудное сырье – руда, окатыши и агломерат при отсутствии бункерной эстакады разгружают из вагонов на рудном дворе в траншеи, на эстакаде или вагоноопрокидывателем. При наличии бункерной эстакады в доменном цехе материалы разгружаются в бункера, обеспечивающие, в том числе необходимый кратковременный запас шихтовых материалов. На рудном дворе доменного цеха также хранят стратегический запас рудного сырья на случай возможных задержек поставок.

      Рудным краном-перегружателем формируют штабели для усреднения поступивших отдельных партий сырья. Руду усредняют грейферным краном, укладывая ее тонкими слоями вдоль штабеля. Окатыши и агломерат на рудном складе не усредняют.

      Рудное сырье кран выгружает в трансферкар, который перевозит его в нужные бункеры доменных печей. Трансферкар (перегрузочный вагон) необходим для ускорения загрузки бункеров доменных печей, чтобы не перемещать рудный кран-перегружатель вдоль фронта бункеров нескольких доменных печей.

      На современных металлургических комбинатах агломерат, с аглофабрики, может подаваться в доменный цех конвейерами. При загрузке доменных печей с бункерной эстакады набор компонентов шихты и их подача в загрузочный скип осуществляется системой дозаторов и транспортеров. Перед подачей в доменную печь из рудного сырья и кокса в процессе набора дозы в весовую воронку на электровибрационных грохотах отсевают мелочь. От агломерата и окатышей отсевают фракцию менее 5 мм, а от кокса – менее 25 (35) мм, могут выделяться мелкие фракции кокса 10 – 25 (35) мм для отдельной загрузки в доменную печь. На колошник шихта подается скипами, а на современных печах – конвейерами. В подбункерных помещениях доменной печи в процессе транспортировки, отсева мелочи и дозирования компонентов шихты в весовые воронки образуется много тонкодисперсной пыли. Для удаления пыли из рабочего пространства подбункерные помещения оборудуются аспирационными установками с очисткой воздуха от пыли и последующей эвакуации пыли.

      3.1.4.2. Дозирование шихтовых материалов

      Специальные загрузочные устройства (или засыпные аппараты) используются для загрузки печи таким образом, чтобы рудные материалы и кокс располагались на колошнике доменной печи в нужных зонах и равномерно по окружности. Рудная часть и кокс располагаются в печи слоями с некоторой большей долей кокса в центре и на периферии. Это обеспечивает равномерный газовый поток по сечению печи по всей ее высоте с активностью в центре и на периферии.

      Доменные печи в основном оснащены БЗУ Пауль Вюрт с лотковой загрузкой. Особенностью данной конструкции БЗУ является возможность вращающегося лотка менять угол наклона для изменения траектории ссыпания шихтовых материалов одной порции. Это обеспечивается работой сложного редуктора, находящегося в колошниковой зоне печи при высоких температурах. Для охлаждения редуктора в него непрерывно подают азот. По сравнению с применением двухконусного засыпного аппарата БЗУ с однолотковой загрузкой вызывает меньший сдвиг шихты по радиусу печи, но приводит к большей неравномерности распределения шихты по окружности печи, так как невозможно точно регулировать или определить место начала и окончания ссыпания шихтовых материалов. Применение БЗУ с двойным распределительным лотком не устранило указанный недостаток лоткового БЗУ. Загрузочное устройство с вращающимся лотковым распределителем шихты требует принятия специальных мер по устранению окружной неравномерности распределения материалов на колошнике. Для предотвращения подстоев шихты при работе с лотковым БЗУ рекомендуется режим работы с достаточно сильно раскрытым газовым потоком в центре печи, при котором в осевую зону дают увеличенное количество кокса, что приводит к повышению температуры в осевой части до 400 – 500°C. Это дополнительно осложняет условия работы редуктора в этой зоне колошника.

      Бесконусное загрузочное устройство с роторным принципом распределения шихты реализует принципиально новую технологию загрузки шихтовых материалов на поверхность засыпи, которое заключается в подаче их пятью плоскими веерообразными потоками, сходящими с лепестков вращающегося ротора. При этом материал, падая на поверхность засыпи, не деформирует еҰ и остаҰтся на месте падения. Регулирование распределения материалов по радиусу осуществляется изменением скорости вращения ротора. Достоинством БЗУ является то, что привод ротора для вращения загрузочных лепестков находится снаружи печи и не подвергается сильному нагреву.

      3.1.4.3. Производство чугуна

      Подготовка дутья. Нагрев дутья, подаваемого в доменную печь, имеет большое значение в экономии энергоресурсов при выплавке чугуна. Повышение температуры дутья на 100 °C в интервале температур 800 – 1000 °C снижает расход кокса на 3,9 %, а в интервале 1000 – 1200 °C – на 2,2 %. В доменном производстве используются регенеративные воздухонагреватели с внутренней камерой горения, обеспечивающие нагрев дутья до 1200 °C.

      Однако воздухонагреватели с внутренней камерой горения, расположенной в одном кожухе с регенеративной огнеупорной насадкой, при длительной эксплуатации выявили ряд недостатков, а именно изгиб воздухонагревателя, короткое замыкание, пульсации, крип, неравномерность распределения потоков по насадке. Эти недостатки требуют ремонтов и ограничивают температуру эксплуатации до 1200 °C. Основные недостатки, связанные с внутренней камерой горения, были устранены в воздухонагревателях с выносной камерой горения.

      Также, широкое распространение получили воздухонагреватели без высокой камеры горения конструкции Я.П. Калугина (ВНК), которые обеспечивают нагрев дутья до 1350 °C и низкое содержание в дымовых газах оксиды углерода (СО) и азота (NOx).

      Отличительной особенностью ВНК является то, что температура горячего дутья 1250 – 1300 °C обеспечивается доменным газом с низкой теплотой сгорания и без добавок высококалорийного газа. Установка теплообменников для утилизации низкопотенциального тепла отходящих дымовых газов со средней температурой 280 – 330 °C для нагрева доменного газа и воздуха для отопления воздухонагревателей позволила снизить температуру дыма до 120 °C и увеличить температуру дутья без добавок высококалорийного газа. Существенным элементом этой конструкции является струйно-вихревая горелка, расположенная вверху купола по оси воздухонагревателя, имеющая форкамеру. Горелка обеспечивает концентрацию оксида углерода (СО) в отходящем дыме не более 50 мг/м3, что в два раза ниже европейских норм. Концентрация оксидов азота (NOx) составляет не более 100 мг/м3.

      Комбинированное дутье. В качестве одного из приемов регулирования теплового состояния печи применяют увлажнение дутья подачей пара. Подача пара повышает содержание водорода в восстановительных газах и ускоряет процессы восстановления в печи. Для сохранения теплового состояния печи на каждый 1 г воды в 1 мдутья повышают температуру дутья на 9 °C.

      Существенным шагом в развитии технологии доменной плавки стало обогащение дутья кислородом, которое вызвало некоторые изменения параметров плавки, а именно:

      повысилась теоретическая температура горения в фурменном очаге;

      повысилось содержание оксида углерода (CO) в горновых газах;

      уменьшился расход дутья на единицу сжигаемого у фурм углерода;

      увеличилась производительность печи.

      Новый этап в повышении содержания кислорода в дутье доменных печей наступил с началом вдувания природного газа и других добавок к дутью, так как простая подача природного газа с дутьем приводит к охлаждению горна и не экономит кокс. Обогащение дутья кислородом обеспечивает вдувание в доменные печи ПУТ (пылеугольного топлива) до 250 кг/т чугуна. Несмотря на одновременное вдувание в горн доменной печи природного газа и кислорода, коэффициент замены кокса природным газом не превышает 0,8. Чрезмерный расход природного газа без соответствующей компенсации кислородом приводит к разложению метана (CH4) не в фурменном очаге, а в восстановительной атмосфере шахты доменной печи, при этом образуется водород (H2) и сажистый углерод, затрудняющий работу печи. Повышение эффективности использования природного газа в доменной плавке для замены кокса можно достигнуть предварительной его конверсией перед вдуванием, например, путем использования мощных плазмотронов.

      Выплавка чугуна. Выплавляемые в доменной печи чугуны кроме железа (Fe) и углерода (C) содержат кремний, магний, фосфор, серу (SiO, Mg, P, S) и другие элементы, количество которых зависит от состава шихты и температурных условий плавки. Восстановителями являются оксид углерода (СО), водород (Н2) и твердый углерод, которые, как восстановители, ведут себя по-разному при различных температурах по высоте печи.

      Источником газообразных восстановителей является углерод кокса, сгорающий в струе горячего дутья в фурменном очаге, по реакции:

      С + О2 = СО2

      Образующийся диокисд углерода (СО2) при температуре в горне печи 1600 – 2300 °C взаимодействует с углеродом кокса по реакции:

      СО+ С = 2СО.

      При наличии влаги в дутье вода также взаимодействует с углеродом по реакции:

      Н2О + С = СО + Н2.

      Таким образом, в горне печи присутствуют три вида восстановителя (углерод (С), оксид углерода (СО) и водород (Н2)) по отношению к оксидам шихты. Восстановление оксида железа происходит по реакциям:

      3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2;

      Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2;

      FeO + CO = Fe + CO2.

      Аналогично эти реакции описываются с участием водорода.

      В доменной печи только 50 – 80 % всех оксидов железа в опускающихся полурасплавленных массах восстанавливается оксид углерода (CO) и водород (H2). Остальная часть восстанавливается в горне печи из жидкого шлака твердым углеродом по реакции:

      FeO + C = Fe + CO.

      В горне печи температура продуктов плавки равна 1500 – 1600 °C. При этой температуре практически завершаются процессы восстановления оксидов шлака с участием углерода кокса. Также завершается образование карбидов железа. В чистом от примесей чугуне содержание углерода (С) составляет 4,3 – 4,4 %. Магний (Mg) и хром (Cr) образуют устойчивые карбиды и повышают содержание углерода (С) в чугуне. По мере опускания рудной части в горн печи и последовательного восстановления оксидов железа до металла, в зоне первичного шлакообразования в средней части шахты печи происходит постепенное разделение материалов на металл и шлаковую часть. При науглероживании свежевосстановленного металлического железа до 2,0 % температура его плавления снижается с 1535 °C до 1330 °C и этот сплав чугуна стекает в горн, где содержание углерода (С) при контакте чугуна с коксом увеличивается до 4,3 – 4,6 %, а температура плавления понижается до 1150 °C. Аналогично меняются состав и свойства первичного шлака по мере опускания его в горн печи, где в его состав войдет зола кокса и ПУТ. Доменная шихта рассчитывается таким образом, чтобы вязкость (жидкотекучесть) конечного шлака, состоящего в основном из оксидов крмения, аллюминия, кальция, магния (SiO2, Al2O3, CaO, MgO), была достаточной для свободного выхода его из печи во время выпуска чугуна. В большинстве случаев это достигается при основности шлака по CaO/SiO2, равной 0,8 – 1,0. Разная удельная плотность металла и шлака обуславливает их разделение в горне печи на два слоя. При накоплении в горне достаточного количества жидких продуктов плавки производят их выпуск через чугунную летку. Число выпусков чугуна в сутки на доменной печи составляет от 6 до 12. При совместном выходе чугуна и шлака их разделение происходит в скиммерном устройстве главного горнового желоба. Чугун сливают в чугуновозный ковши отправляют в сталеплавильный цех, а шлак – в шлаковую чашу для переработки или сразу гранулируют на припечной гранустановке. Температура чугуна при выпуске его из печи примерно 1420 – 1480 °C, а шлака – 1510 – 1530 °C. Для снижения выброса газов на литейный двор во время выпусков продуктов плавки транспортные желоба оборудуют укрытиями и системами улавливания и очистки аспирационных газов от пыли. Выплавленный жидкий чугун поставляется в кислородно-конвертерный цех в чугуновозных ковшах вместимостью 70 – 100 тонн чугуна или в ковшах миксерного типа вместимостью до 500 тонн чугуна.

      Из одной чугунной летки за один выпуск в миксерный чугуновозный ковш наливают до 400 – 500 тонн чугуна. Стойкость футеровки и число наливов чугуна в ковшах миксерного типа больше, чем в ковшах вместимостью 70 – 100 тонн.

      На предприятии 1 работа по переработки чугуна идҰт прямым переливом в чугунозаливочные ковши. После перелива чугун поставляют на участок выплавки стали. За сутки количество переработанного чугуна составляет от 5 000 до 12 500 тонн жидкого передельного чугуна.

      Обработка доменного шлака. Конечный доменный шлак имеет примерный химический состав: диокисид крмения (SiO2) – 37,5 %; триоксид аллюминия (Al2O3) – 12,3 %; оксид кальция (CaO) – 36,3 %; оксид магния (MgO) – 9,9 %; оксид марганца (MnO) – 0,4 %; оксид железа (FeO) – 0,3 %; оксид титана (TiO2) – 1,2 %; оксид натрия (Na2O) – 1 %; оксид калия (K2O) – 1 %. Основность шлака CaO/SiO– 0,95 – 1,2. Шлак охлаждается водой на припечных грануляционных установках или на отдельно стоящих установках, либо в специальных шлаковых ямах. Наиболее распространенной техникой переработки доменного шлака остается переработка шлака в щебень, являющийся широко востребованным продуктом в дорожном строительстве. Большая часть гранулированного доменного шлака используется при производстве цемента.

      При грануляции шлака на припечной гранустановке выходящий во время выпуска шлак стекает по желобу на поток воды гранулятора, дробится и, попадая в бункер-охладитель, охлаждается. Затем полученный гранулированный шлак перекачивается и обезвоживается в специальных секциях, высушивается продувкой воздухом и отгружается. Образующийся при грануляции пар удаляется в атмосферу. Недостатком грануляции доменного шлака является повышенная его влажность, затрудняющая его отгрузку и транспортировку потребителям в зимнее время. Лучшим способом грануляции доменного шлака по ходу его выпуска из печи является полусухая грануляция во вращающемся сетчатом барабане. При таком способе шлак меньше смерзается и не требуется ввод антислеживающих добавок.

      3.1.4.4. Производство чушкового чугуна

      Жидкий чугун в чугуновозных ковшах отправляется на переработку в конвертерный цех. Кроме этого, в доменном цеху имеются разливочные машины для разливки чугуна в чушки. Поставка жидкого чугуна к разливочным машинам производится в чугуновозных ковшах. Каждый ковш с жидким чугуном устанавливается точно против стендов. Наклон ковша с жидким чугуном производится плавно, без рывков. Ленты включаются после того, как в приемной ванне накопится чугун, и его струя сможет достаточно полно заливать мульды. Чугун, налитый в мульды, охлаждается водой через брызгала. Количество подаваемой воды должно обеспечивать полное затвердевание чушек в мульдах при напоре, исключающем разрыв застывшей корки.

      Окончательное охлаждение чугуна производится душирующими установками в чугуновозках. Скорость наклона ковша согласовывается со скоростью движения лент разливочной машины так, чтобы весь чугун, наливаемый из ковша, равномерно наполнял мульды на обеих лентах, получая чушки весом: передельного - не более 55 кг, литейного - не более 45 кг. Обрызгивание мульд известковым раствором производится во время разливки чугуна и после окончания разливки на горячие мульды, чтобы обеспечить быстрое высыхание огнеупорного покрытия с целью предохранения внутренней поверхности мульд от разгара и обеспечения свободного выхода чушек из мульд.

      Отправка чугуна на склад холодного чугуна производится после окончательного его охлаждения.

      При остановке конвертерного цеха на плановый ремонт образуется избыток жидкого чугуна, который является самостоятельной товарной продукцией. Товарный чугун разливают на двухручьевой разливочной машине.

      Чугун разливается в мульды. Существует технология разливки чугуна в гранулы, подобно получению гранулированного шлака. Такой чугун успешно транспортируется в железнодорожных вагонах и легко дозируется на плавку. Затраты на разливку чугуна в гранулы значительно меньше, чем на обслуживание и поддержание разливочной машины в рабочем состоянии.

      3.1.4.5. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      При производстве чугуна вредными производственными факторами являются:

      высокотемпературные расплавы чугуна и шлака;

      повышенное напряжение в электрической цепи свыше 50 В;

      движущиеся машины и механизмы;

      подвижные части производственного оборудования;

      повышенная температура поверхности оборудования и материалов;

      расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли;

      повышенный уровень инфракрасного излучения свыше 140 Вт/м2;

      повышенный уровень производственного шума на рабочем месте свыше 80 дБ;

      повышенная загазованность и запылҰнность неорганической пылью (ПДК окисью углерода (СО) – 20 мг/м3, неорганической пылью – 6 мг/м3).

      Производство чугуна и расход материалов на предприятии 1 за 2015 - 2019 годы приведены в таблице 3.9. Производство чугуна за этот период работы изменялось от 3,16 до 3,76 млн т/год.

      Увеличенное количество чугуна необходимо для обеспечения потребностей конвертерного цеха, в котором из-за дефицита металлолома увеличена доля чугуна в металлошихте до 920 кг/т стали. Расход доменного агломерата увеличился с 1,202 т/т (2017 г.) до 1,447 т/т чугуна в 2019 г.

      Расход кокса большой (от 577 до 605 кг/т) по сравнению с другими зарубежными заводами, что обусловлено использованием собственного сырья с низким содержание железа (Fe), высоким содержанием фосфора (P), глинозема и щелочей.

      Таблица 3.9. Производство чугуна и расход материалов на производство чугуна

№ п/п

Наименование сырья, материалов на производство

Единица измерения

Расход материалов на единицу продукции (тонна)

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Производство чугуна

т

3233671

3595089

3766322

3153569

3165135

2

агломерат

т

1,311

1,282

1,202

1,292

1,447

3

азот

м³

13,284

24,029

22,039

30,449

28,527

4

вода техническая

м³

46,255

37,338

27,702

34,9

31,435

5

доменное дутье

м³

2053,931

2051,467

2135,016

2252,912

2203,065

6

доменный газ

м³

437,831

506,175

590,677

583,284

598,442

7

кислород

м³

83,639

76,042

82,422

81,939

54,267

8

кокс

т

0,587

0,577

0,594

0,605

0,601

9

мазут

т

0,039

0,042

0,046

0,044

0,04

10

металлодобавки

т

0,044

0,077

0,079

0,04

0,044

11

Окатыши Михайловский ГОК

т

0,

0,027

0,075

0,016

0,031

12

Окатыши Соколовско- Сарбайского ГОК

т

0,377

0,381

0,357

0,385

0,239

13

пар

Гкалл

0,06

0,062

0,055

0,046

0,063

14

Руда Атасуйская

т

0,085

0,052

0,074

0,093

0,097

15

сжатый воздух

м³

73,916

72,375

75,32

75,533

74,902

16

электроэнергия

кВт*ч

19,849

19,489

19,379

19,474

18,302

      Таблица 3.10. Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

№ п/п

Ресурс

Расход электроэнергии на единицу продукции

Единица измерения

ИТС

BREF

КТА

1

2

3

4

5

6

Производство чугуна

Предприятие 1

1

Кокс

тонн/т

0,433 – 0,486


0,577 – 0,605

2

Электроэнергия

кВт·ч/т

4,9 – 27,4


18,3 – 19,8

3

Техническая вода

м³/т

18,4 – 40,3


27,7 – 46,3

      Производство чугуна за эти годы изменялось от 3,15 до 3,76 млн тонн. Удельный расход электроэнергии на выпуск продукции последовательно снижался с 19,849 кВтч/т до 18,302 кВтч/т. Это объясняется последовательным увеличением попутно использованного доменного газа с 437,831 м3/т до 598,442 м3/т.

      По всей технологической цепочке производства чугуна в местах выгрузки сырья, складирования, хранения пылящих материалов на открытых площадках, дозирования компонентов шихты на различном оборудовании, работе уравнительных клапанов при загрузке печи, выпуске чугуна и шлака, транспортировки отходов производства и готовой продукции имеются организованные и неорганизованные выбросы (эмиссии) загрязняющих веществ в виде пыли, газов, образования отходов, образования сточных вод.

      Основными процессами, в результате которых происходит загрязнение окружающей среды, являются: приемка, складирование, усреднение сырья, дозирование компонентов шихты, выпуск чугуна, шлака, оборотный цикл водоснабжения.

      Воздействие на атмосферу

      При производстве чугуна происходят неорганизованные и организованные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ с твҰрдыми компонентами – углерод (С), оксиды железа (Fe2O3, FeO), кремния (SiO2), магния (MgO), алюминия (Al2O3), марганца (MnO), кальция (CaO); газообразными компонентами – окислы азота (NO2, NO), диоксид серы (SO2), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), сероводород (H2S), бенз(а)пирен.

      Основными источниками выбросов вредных веществ являются бункерные эстакады, над- и подбункерные помещения, загрузочные устройства и литейные дворы доменных печей, воздухонагреватели, разгрузка пылеуловителей доменных печей, свечи для сжигания избытков доменного газа.

      На рисунке 3.13. представлены удельные показатели выбросы основных маркерных загрязняющих веществ по предприятию 1 за 2015 – 2019 гг.

     


      Рисунок 3.13. Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ

     


      Рисунок 3.14. Технологическая схема производства чугуна в доменной печи, видов и мест выделения эмиссий

      Доменные печи предприятия 1, а также (над и под бункерные помещения) оборудованы системой электрофильтров с эффективностью очистки 95 – 99 %. Литейные дворы оборудованы системой очистки – рукавных фильтров, эффективность очистки 98,74 % и системой электрофильтров с КПД очистки до 99 %. Фактические концентрации выбросов пыли от литейного двора составляют 32 мг/м(рукавный фильтр) и 92 мг/м3 (электрофильтр).

      Доменный газ после двухступенчатой очистки от пыли используется в качестве топлива в цехах комбината. При транспортировке доменного газа к потребителям не допускается утечки доменного газа. Избытки доменного газа, при необходимости, дожигаются на свечах дожигания (относятся к газовому цеху), что позволяет снизить выбросы оксида углерода (CO) на 95 %.

      Водопотребление, водоотведение и воздействие на поверхностные и подземные воды

      Источником водоснабжения процесса выплавки чугуна является оборотная вода из прудов-охладителей. Назначение - водоохлаждение оборудования, приборов и элементов доменных печей, приготовление известкового молока (безвозвратное потребление), душирования мульд и чушек, охлаждения конвейера, при грануляции доменного шлака (безвозвратные потери - испарение), на участке приготовления леточной массы (безвозвратное потребление – увлажнение желобной массы).

      Предприятия РК поддерживают замкнутые циклы в производстве чугуна. Водозабор осуществляется только в случаях значительных безвозвратных потерь.

      В связи с использованием оборотной, замкнутой системы, сброс сточных вод в поверхностные природные водные объекты отсутствует.

      Производство располагается на специально оборудованных площадках, сам процесс непосредственно располагается в специальных цехах и зданиях, территория вокруг чаще всего имеет асфальтированное или бетонное покрытие, непосредственного воздействия с почвенным покровом нет, все смывы с поверхности имеют организованный сбор, в связи с чем воздействия на подземные воды не происходит. Сброс сточных вод на рельеф или почвенный покров, в подземные пространства не производиться, все пруды-охладители имеют техническое обустройство для предотвращения взаимодействия с окружающей средой.

      На предприятии 1 отработанные сточные воды сбрасываются в промливневую канализацию с последующим отведением в пруд-охладитель. В таблице 3.11. представлены показатели водопоребления для предприятия 1 при производстве чугуна 3184,8 тысяч тонн.

      Таблица 3.11. Водопотребление, повторное использование при производстве чугуна

№ п/п

Наименование

Показатели

1

2

3

1

Безвозвратное потребление, тысяч мв год, из них

29,86

1.1

- техническая вода

29,86

1.2

- хозпитьевая вода

-

2

Возврат в оборотный цикл, тысяч мв год

4279,02

3

Безвозвратные потери, тысяч мв год, из них:

9,25

3.1

- техническая вода

9,25

3.2

- хозпитьевая вода

-

4

Водоотведение, тысяч мв год

191414,73

      Образование отходов производства и потребления

      Отходами производства являются скрап литейного двора, уловленная в сухом пылеуловителе колошниковая пыль, шламы системы мокрой очистки доменного газа. Пыль, уловленная в системе мокрой газоочистки, подается в виде шлама в специальные бассейны-отстойники, где шлам сгущается и откачивается со дна сгустителя, очищенная вода поступает в оборотный цикл водоснабжения. Шламы системы мокрой газоочистки доменного процесса содержат повышенное количество цинка и щелочей, поэтому могут иметь ограниченное применение в рециклинге. Как правило, этот шлам выводится из оборота и размещается либо в прудах-отстойниках, либо в шламохранилищах.

      Максимальный объем образования доменного шлама на предприятии 1 составляет 35,8 тысяч тонн, из них 100 % размещается на собственных специализированных площадках.

      Очищенный доменный газ поступает в общезаводскую сеть и используется в качестве топлива в прокатных цехах и в паросиловом цехе, на электростанции.

      В процессе отсева образуется аспирационная пыль, коксовая мелочь (отсев кокса) и твердые бытовые отходы. Отсев кокса образуется в результате грохочения кокса перед загрузкой в доменную печь, по мере накопления отправляется на аглопроизводство для повторной переработки. ТвҰрдо-бытовые отходы собираются в контейнерах, затем вывозится автотранспортом на полигон ПБО. Максимальный объем образования коксовой мелочи составляет 210792 тонн, которые в полном объеме перерабатываются на собственном предприятии.

      В процессе выпуска расплавленного чугуна по желобам, обсыпанным кварцевым песком, образуется песок спаянный кварцевый (максимальное количество образования - 3900,692 тонн), который по мере накопления вывозится железнодородным транспортом на отвал сталеплавильных шлаков.

      3.1.5. Производство стали в кислородных конвертерах

      Конвертерное производство – получение стали в сталеплавильных агрегатах-конвертерах путем продувки кислородом составляющих шихты плавки (жидкий чугун и металлолом). Основные цели:

      снижение содержания углерода (С) до требуемого уровня (с 4,0 – 4,5 % в чугуне до 0,01 – 0,4 % в расплаве металла в зависимости от планируемой к производству марки стали);

      окисление кислородом содержащихся в чугуне примесей: фосфор, кремний, марганец, сера (P, Si, Mn, S) и др., с последующим их удалением из расплава в шлак.

      В состав конвертерного цеха, как правило, входят следующие основные производственные отделения: приема жидкого чугуна (миксерное отделение; отделение перелива жидкого чугуна); приема и подготовки металлолома и шлакообразующих материалов (шихтовое отделение); десульфурации чугуна; приема и подготовки ферросплавов; выплавки стали; внепечной обработки стали; подготовки сталеразливочных и промежуточных ковшей; разливки стали на МНЛЗ и/или в изложницы (слитки); переработки шлаков; обработки непрерывнолитых заготовок; обработки слитков; отгрузки готовой продукции.

      Прием и подготовка материалов к плавке заключается в следующих процессах: прием жидкого чугуна, усреднение химического состава жидкого чугуна в стационарном миксере, перелив из чугуновозных ковшей или чугуновозных ковшей миксерного типа в чугунозаливочные ковши.

      Из доменного цеха (производства) жидкий чугун поступает в сталеплавильный цех (производство) в чугуновозных ковшах или в чугуновозных ковшах миксерного типа. При наличии в сталеплавильном производстве миксерного отделения чугун из чугуновозных ковшей сливают в стационарный миксер для усреднения чугуна по составу и температуре. Затем осуществляется перелив жидкого чугуна из миксера в чугунозаливочные ковши и передача их в загрузочный пролет конвертерного отделения. При отсутствии миксерного отделения чугун из чугуновозных ковшей или из чугуновозных ковшей миксерного типа в отделении перелива чугуна напрямую переливают в чугунозаливочные ковши. После наполнения чугунозаливочного ковша производят взвешивание и измерение температуры чугуна, отбор пробы для определения химического состава. При необходимости по результатам измерения температуры корректируют расход чугуна на плавку.

      Подготовка твердой металлической шихты и шлакообразующих материалов. Металлолом, используемый в конвертерной плавке, проверяется и обезвреживается от взрывоопасных и легковоспламеняющихся предметов. Металлолом доставляется к конвертерам в совках (лотках). Для наводки шлака применяется свежеобожженная известь с установленным фракционным составом, содержанием оксидов кальция, магния СаО + MgO и нормируемыми потерями при прокаливании. В качестве шлакообразующих материалов применяются также флюсы, содержащие оксид магния (MgO).

      Десульфурация чугуна. При необходимости снижения серы чугун направляют на установки десульфурации чугуна. В качестве десульфураторов используют порошкообразную известь, соду, карбид кальция, гранулированный магний или смеси нескольких реагентов. Снижение содержания серы (S) в чугуне осуществляют на установках десульфурации чугуна методом вдувания порошкообразных материалов (десульфураторов) в расплавленный чугун.

      Прием и подготовка ферросплавов. Требования к химическому составу стали задаются диапазонами содержания элементов, а получение химического состава стали в заданных диапазонах достигается с помощью введения ферросплавов в расплав. При необходимости ферросплавы прокаливают.

      Выплавка стали. После выпуска очередной плавки производится осмотр футеровки конвертера и сталевыпускного отверстия. При удовлетворительном состоянии футеровки конвертера после выпуска плавки осуществляется подготовка шлака для нанесения шлакового гарнисажа. При неудовлетворительном состоянии футеровки конвертера производится локальный или капитальный ремонт футеровки. Для подготовки шлака для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера используется сырой, обожженный, офлюсованный доломит, бой шиберных плит, известь и каменный уголь (антрацит, кокс). Расход материалов зависит от количества и состояния шлака предыдущей плавки. Шихта плавки конвертера состоит из жидкого чугуна и твердой металлической части шихты в определенном соотношении. Загрузка шихты в конвертер начинается с завалки металлолома. Во избежание разрушения футеровки конвертера сначала загружается совок (лоток) с легковесным ломом, а затем с тяжеловесным. После завалки металлолома, при необходимости, производится его прогрев. Затем осуществляется заливка жидкого чугуна.

      При недостаточном теплосодержании чугуна, необходимого для ведения плавки, может применяться технология предварительного подогрева металлической части шихты за счет сжигания теплоносителя (коксика, антрацита) в струе кислорода. При необходимости переработки избыточного количества чугуна в качестве охладителей применяют железорудные окатыши, известняк и сырой доломит. После заливки чугуна конвертер устанавливается в вертикальное положение, опускается фурма и начинается продувка плавки технологическими газами, преимущественно кислородом (основной газ). При продувке кислородом в реакционной зоне развиваются температуры до 2200 – 2500 оС, что превращает реакционную зону в очаг разогрева всей ванны. Вдуваемый кислород прежде всего взаимодействует с железом. Образующийся оксид железа частично переходит в шлак, частично растворяется в металле и окисляет примеси, содержащиеся в чугуне:

      2FeO + Si = 2Fe + SiO2;

      FeO + Mn = Fe + MnO;

      5FeO + 2P = 5Fe + P2O5.

      Эти химические реакции проходят с выделением большого количества тепла. С понижением содержания в металле кремния и марганца повышается температура и возрастает скорость окисления углерода (C) как за счет взаимодействия с оксидами железа, так и за счет прямого воздействия газообразного кислорода. Регулируя интенсивность продувки, обеспечивают низкое содержание углерода (C) в полупродукте (менее 0,04 %) без переокисления металла и шлака, после чего осуществляется выпуск металла в ковш. Окислительный характер плавки приводит к высокой концентрации кислорода в виде оксидов железа в металле, в связи с чем проводят его удаление раскислением металла марганцем, кремнием и алюминием по реакции:

      FeO + Mn = Fe + MnO;

      2FeO + Si = 2Fe + SiO2;

      3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3.

      Конвертер представляет собой поворачивающийся на цапфах сосуд грушевидной формы, футерованный изнутри огнеупорами и снабженный леткой для выпуска стали и отверстием сверху (горловиной) для ввода в полость конвертера кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна, загрузки лома и шлакообразующих и слива шлака. Конвертера по емкости могут вмещать от 135 – 370 тонн расплавленного металла. Конструктивно конвертера емкостью от 135 – 160 тонн могут изготавливаться глуходонными или со вставным днищем. Конвертеры большой емкости изготавливаются преимущественно глуходонными. Образующийся в процессе продувки отходящий газ называется конвертерным газом и содержит в основном оксид углерода (СО).

      По способу отвода конвертерного газа в атмосферу газовые тракты конвертеров делятся на три группы:

      системы, работающие с подсосом воздуха через зазор между конвертером и котлом-утилизатором и полным дожиганием выделяющегося оксида углерода (CO), т. е. с коэффициентом расхода воздуха a> 1;

      системы, работающие без доступа воздуха в газовый тракт и без дожигания оксида углерода (CO);

      системы, работающие с частичным дожиганием оксида углерода (CO) в котле-утилизаторе, т. е. при 1> a > 0.

      Работа системы с полным дожиганием позволяет в полной мере утилизировать физическое и химическое тепло конвертерного газа. Регламент работы в режиме с частичным дожиганием отходящих газов должен включать контроль:

      расхода отходящих дымовых газов;

      расхода кислорода;

      объемной доли окиси углерода (СО) в отходящих газах.

      По этой технологии отходящие газы дожигаются в небольшом объеме в котле-утилизаторе, и основная их часть сжигается на свече. Работа газоотводящего тракта в режиме без дожигания применяется в основном в случае, когда реализуется сбор конвертерного газа в газгольдер с последующим использованием его в качестве энергетического ресурса. Во всех иных случаях работа системы осуществляется в режиме с частичным дожиганием.

      Количество необходимого кислорода, расходуемого на плавку, обуславливается содержанием углерода (C), кремния оксида (SiO), фосфора (P) в исходной шихте. Окончание конвертерной плавки осуществляют по пробе металла. Отбор проб металла осуществляется после расчетного окончания продувки металла кислородом с наклоном конвертера при скачивании части шлака или с применением специального зонда без наклона конвертера.

      Продувку плавки осуществляют в соответствии с технологическими схемами продувки с контролем следующих параметров:

      массы, химического состава и температуры заливаемого в конвертер чугуна;

      массы и вида (сорта) загружаемого в конвертер металлического лома;

      массы и вида загруженных в конвертер до начала продувки шлакообразующих материалов, теплоносителя и т. п.;

      вида, массы охладителей и шлакообразующих материалов, которые планируется присаживать в конвертер во время продувки, расходы которых (в том числе извести, доломита, магнезиальных флюсов) определяются в зависимости от химического состава исходных материалов, условий технологии и заданным химическим составом готовой стали.

      Продолжительность первого периода продувки (период шлакообразования) устанавливают в зависимости от стойкости футеровки конвертера, состава твердой металлической шихты, результатов обработки чугуна на установке десульфурации и вида перерабатываемого жидкого чугуна в соответствии с требованиями нормативных документов. В период интенсивного обезуглероживания поддерживают в отходящих газах объемную долю оксида углерода (СО) в пределах 30 – 60 %. Период продувки заканчивают при достижении объемных долей оксида углерода (СО) менее 1 %. После окончания продувки производят наклон конвертера для измерения температуры расплава и отбора проб металла и шлака с целью определения химического состава. При получении заданной температуры перед выпуском при необходимости измеряют окисленность металла. В шлаке определяют массовые доли оксидов кальция и кремния (СаО, SiO2), железа общего (Feобщ), окисда магния (MgO), серы (S), оксида фософра (P2O5) и его основность (отношение суммы массовых долей оксидов кальция и магния (CaO и MgO) к массовой доле диоксида кремния (SiO2))

      Выпуск расплава из конвертера в сталеразливочный ковш, присадка ферросплавов, раскислителей и других добавок. Выпуск расплава из конвертера в сталеразливочный ковш производят при готовности машины непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) или разливочного состава с изложницами при разливе в слиток, с учетом продолжительности внепечной обработки, времени транспортировки ковша для обеспечения необходимой температуры разливаемой жидкой стали. Ферросплавы, раскислители (алюминий вторичный фракционированный или его сплавы) и добавки (например, карбид кальция) следует вводить в ковш во время выпуска расплава из конвертера строго по расчету. Расплав раскисляют в соответствии с технологической схемой раскисления. Ферросплавы при необходимости подогревают для ускорения их проплавления. Во время выпуска расплава необходимо перемещать сталевоз с ковшом так, чтобы ферросплавы и другие присаживаемые материалы (твердые шлаковые смеси, известь) попадали под струю для лучшего распределения их по объему ковша. Выпуск металла производится через сталевыпускное отверстие. Обработку расплава синтетическими шлаками осуществляют во время выпуска расплава из конвертера, одновременно подавая струю жидкого шлака на струю жидкой стали. Синтетический шлак предварительно выплавляют и нагревают до температуры~1600 °C в электродуговой печи и перед обработкой расплава выпускают в специально подготовленный шлаковый ковш. При выпуске расплава из конвертера производят отсечку конвертерного шлака. После выпуска расплава оставшаяся в конвертере часть шлака наносится на футеровку конвертера в виде гарнисажа. Остальной шлак сливают через горловину конвертера в шлаковую чашу.

      Внепечная обработка расплава. После выпуска расплава из конвертера для доведения его химического состава и температуры до требуемого уровня сталеразливочный ковш с расплавом направляют на внепечную обработку. Внепечная обработка является ключевым звеном современных процессов получения качественной стали. Наиболее широко внепечная обработка используется при производстве высокопрочных конструкционных марок стали для машиностроения, судостроения, газонефтяного комплекса (особенно для изделий, работающих в условиях низких температур), автомобильной промышленности, электротехники.

      Главные цели технологии внепечной обработки:

      перемешивание и усреднение (гомогенизация);

      корректировка и доведение химического состава до заданных значений;

      обеспечение требуемой температуры металла перед началом процесса разливки;

      дегазация (удаление нежелательных газов, таких как водород и азот);

      обеспечение чистоты металла по неметаллическим включениям за счет интенсификации перемешивания.

      Эти операции выполняются в ковше на установке доводки металла, в агрегате "ковш-печь", в вакууматоре (циркуляционного, порционного или объемного рафинирования). Выбор способа внепечной обработки определяется технологической схемой производства стали.

      Продувку стали инертным газом могут осуществлять отдельно в сталеразливочном ковше на установках доводки металла или применяют как операцию, сопутствующую другим процессам. В качестве инертного газа используют в основном аргон, реже азот. Продувку инертным газом используют также для регулирования температуры металла в ковше.

      Наиболее эффективным приемом внепечной обработки стали является комплексная обработка расплава в сталеразливочном ковше на агрегатах "ковш-печь", обеспечивающих нагрев и перемешивание стали в ковше, ее усреднение и корректировку химического состава. Агрегат "ковш-печь" представляет собой установку, состоящую из крышки для ковша с отверстиями, через которые установлены три электрода. Под крышку помещается сталеразливочный ковш с металлом после выпуска из конвертера для проведения внепечной обработки стали. Кроме того, в состав установки "ковш-печь" обычно также входят средства для перемешивания металла инертным газом, система подачи ферросплавов и материалов для усреднения стали в ковше.

      Вакуумирование металла осуществляют главным образом на сталях специального назначения с повышенными требованиями по содержаниям газов и неметаллическим включениям. После интенсивной дегазации в металл сверху из помещенного в вакуумной камере бункера вводят раскислители, ферросплавы и другие добавки. После окончания внепечной обработки стали плавку передают на разливку.

      Подготовка сталеразливочных и промежуточных ковшей. Для обеспечения бесперебойной и безопасной работы конвертерного цеха (производства) осуществляют регламентные работы по подготовке сталеразливочных и промежуточных ковшей.

      Сталеразливочный ковш представляет собой цилиндрическую емкость, изготовленную из металла, с цапфами для подъема и транспортировки мостовыми кранами, футерованную изнутри огнеупорами. Подготовку и регламентный ремонт сталеразливочных ковшей организуют и выполняют на специализированных стендах.

      После окончания разливки металла из сталеразливочного ковша сливают шлак в шлаковую чашу, затем ковш транспортируют в отделение подготовки ковшей. Ковш устанавливают на стенд, оборудованный охлаждающим устройством. После охлаждения футеровки ковш устанавливают на стенд, оборудованный манипулятором для снятия и установки шиберных затворов и устройством для выдавливания стаканов. После снятия шиберного затвора и выдавливания стакана сталеразливочный ковш устанавливают на поворотный стенд, где осматривают футеровку и удаляют скрап и остатки шлака. Далее ковш возвращают на стенд, где устанавливают новый шиберный затвор и проверяют его работу. Затем в ковш опускают кессон, с помощью которого устанавливают стакан и уплотняют гнездо, после чего ковш переносят на стенд, оборудованный устройством для сушки и разогрева ковша. Разогретый сталеразливочный ковш транспортируют к конвертеру.

      Подготовка промежуточных ковшей к разливке: перед началом разливки стали производят сушку и предварительный разогрев промежуточных ковшей на специальном стенде участка подготовки промковшей. Окончательный разогрев и поддержание рабочей температуры футеровки промежуточных ковшей производят на стендах разогрева, расположенных на рабочей площадке МНЛЗ. Производится подключение горелок для разогрева футеровки ковша.

      Канал стакана промежуточного ковша прогревается как специально установленными горелками снизу, так и при помощи верхних горелок. Для обеспечения стабильной и непрерывной работы МНЛЗ разливку стали начинают при наличии на рабочей площадке двух разогретых промежуточных ковшей.

      Разливка стали на МНЛЗ или в изложницы (слитки). Сталь после внепечной обработки направляется на разливку. Разливку стали осуществляют на МНЛЗ или в изложницы (слитки).

      Разливка стали на МНЛЗ производится методом "плавка на плавку" без прерывания разливки одной плавки. После наполнения промежуточного ковша не менее чем на одну треть его высоты, начинается заполнение кристаллизатора сталью. По мере выхода сформировавшегося слитка из кристаллизатора подают воду на вторичное охлаждение. Режим вторичного охлаждения выбирают исходя из типа разливаемой стали и сечения заготовок.

      Вода, используемая для охлаждения стали и оборудования МНЛЗ, предварительно проходит реагентную обработку. Массовая концентрация взвесей и нефтепродуктов в воде не должна превышать установленные нормативами требования. Рабочую скорость разливки выбирают в зависимости от типа стали и сечения заготовок.

      В течение разливки каждой плавки измеряют температуру стали в промежуточном ковше. После окончания разливки производят закрытие шиберного затвора. Снижают скорость разливки, перемещением стенда производят замену сталеразливочных ковшей.

      После прекращения подачи стали в кристаллизатор подают воду в таком количестве, чтобы происходило ее полное испарение. В зависимости от конструкции кристаллизатора выделяют следующие типы МНЛЗ:

      криволинейного типа;

      радиального типа;

      вертикального типа.

      По виду разливаемой заготовки: сортовые; слябовые.

      Разливка стали в изложницы (слитки). На ряде металлургических заводов для получения слитков сталь разливают в изложницы (слитки). Изложницы изготавливают из чугуна, реже – из стали. Форма поперечного сечения изложниц может быть квадратной (для получения слитков, прокатываемых на сортовой прокат), прямоугольной (для слитков, прокатываемых на лист), круглой (для прокатки труб) и многогранной (для изготовления крупных поковок). Перед разливкой стали в изложницы (слитки) их тщательно очищают от остатков стали предыдущего выпуска, затем подогревают до 80 – 120 °C и покрывают специальными обмазками.

      Применяют следующие способы разливки стали в изложницы (слитки):

      в изложницы сверху (применим при получении крупных слитков);

      в изложницы сифоном (сталью заполняются одновременно от 2 до 60 изложниц, установленных на поддоне, через центровой литник, каналы и каналы в поддоне, т. е. эта разливка основана на принципе сообщающихся сосудов).

      Слитки в изложницах поступают из разливочного отделения в отделение раздевания слитков или стрипперное отделение для подготовки к последующей посадке слитков в нагревательные колодцы (печи) блюминга или слябинга.

      Обработка непрерывнолитых заготовок и слитков. Непрерывнолитые заготовки и слитки перед отгрузкой на следующий передел проходят обработку с целью контроля и удаления дефектов.

      Обработка непрерывнолитых заготовок. Непрерывнолитые заготовки подают на специальные площадки, где производят визуальный осмотр поверхности и при необходимости осуществляют огневое осветление поверхности заготовок, удаление дефектов. Выявленные дефекты (трещины, шлаковые включения, завороты, наплывы, механические повреждения и др.), связанные с производством, транспортировкой и охлаждением заготовок и имеющие недопустимую степень развития, удаляют огневой зачисткой, для сталей с более высоким содержанием C и высоколегированных применяют абразивную зачистку во избежание образования трещин.

      Обработка слитков. Слитки, разлитые в изложницы, передают на дальнейшею обработку с целью удаления дефектов. При выборе способа удаления поверхностных дефектов со слитков учитывают степень пораженности слитка поверхностными дефектами (имеется в виду площадь распространения дефектов и глубина их залегания), характер дефектов, физические свойства зачищаемой стали, назначение в дальнейшем готового проката и его размеры. При удалении отдельно залегающих на поверхности металла дефектов применяют местную зачистку. Сплошную зачистку применяют при наличии большого числа дефектов, расположенных по всей поверхности слитка. Для сталей с более высоким содержанием C и высоколегированных применяют абразивную зачистку во избежание образования трещин. Иногда применяют комбинированный способ зачистки, при котором отдельные, глубоко залегающие дефекты, удаляют пневматической вырубкой, а мелкие дефекты, распространенные на большой площади, – абразивной зачисткой.

      К примеру, на предприятии 1 технологический процесс производства стали состоит из следующих этапов:

      шихтовка стали: легковесный, тяжеловесный стальной лом, чугунный лом, жидкий чугун;

      продувка плавки кислородом: давление не менее 14 атм., чистота кислорода 99,5 %, интенсивность 700 м3/мин, ср. продолжительность 25 мин.;

      шлакообразование: шлакообразующие - известь, мягкообожженный доломит;

      скачивание шлака;

      додувка: при необходимости корректировки плавки на углерод, фософр, серу (С, Р, S); температуру, средней продолжительностью 0,3 мин.;

      выпуск плавки;

      раскисление стали в ковше. Раскислители: FeMn, FeSi, SiMn, Al;

      обработка на установке доводки металла (УДМ): корректировка на окисленность алюминиевой проволокой с помощью трайб-аппарата. усреднительная продувка (аргоном, азотом) 2 – 3 мин.

     


      Рисунок 3.15. Выход слябов из МНЛЗ

      Переработка и утилизация шлаков сталеплавильного производства являются обязательными элементами безотходной технологии. В настоящее время разрабатываются технологии получения из шлаков абразивных материалов; отрабатываются методы сухой и мокрой грануляции жидких сталеплавильных шлаков. Особенно перспективна организация сухой грануляции, при которой одновременно можно решить две задачи: сокращение потребления воды и повышение энергоэффективности за счет использования выделяемого тепла. Извлечение скрапа из шлака в основном ведется с помощью дробильно-сортировочных установок.

      Основные направления использования шлака сталеплавильного производства после извлечения скрапа: в качестве флюсов для ваграночного и аглодоменного производства; в сельском хозяйстве для замены суперфосфата (фосфорсодержащие); в сельском хозяйстве для известкования почвы (высокоосновные шлаки); в качестве добавки, повышающей содержание марганца в стали (высокомарганцевые шлаки); для снижения расхода извести и улучшения шлакообразования в сталеплавильном производстве (высокоосновные); в строительстве (щебень из сталеплавильных шлаков является полноценным заменителем гранитного щебня в бетонах и железобетонах); в дорожном строительстве – щебень при строительстве автодорог.

      3.1.5.1. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      Показатели производства стали и расход материалов на производство стали в конвекторах (Предприятие 1) за период работы с 2015 по 2019 годы приведены в таблице 3.12.

      Таблица 3.12. Производство стали и удельный расход материалов на производство стали в конверторах

№ п/п

Наименование сырья, материалов на производство

Единица измерения

Удельный расход материалов на 1т продукции

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

110

производство стали в конверторах

т

3467639

3913916

4042941

3300732

3361153

2

азот

м³

44,726

44,92

35,968

51,182

68,245

3

аргон

м³

0,454

0,467

0,472

0,506

0,476

4

известь

т

0,077

0,083

0,091

0,072

0,096

5

кислород

м³

67,287

77,423

73,973

78,829

75,814

6

кокс

т

0,002

0,003

0,003

0,003

0,002

7

коксовый газ

м³

0,009

0,01

0,012

0,012

0,016

8

металлолом

т

0,232

0,241

0,241

0,227

0,246

9

обожженный доломит

т

0,023

0,02

0,025

0,024

0,011

11

сжиженный газ

т

0,001

0,001

0,001

0,001

0,002

12

сырой доломит

т

0,025

0,013

0,019

0,014

0,017

13

ферросплавы

т

0,009

0,01

0,012

0,011

0,011

14

флюсы

т

0,001

0,003

0,008

0,004

0,003

15

электроэнергия

кВт*ч

59,421

60,082

54,615

52,23

57,961

16

чугун передельный

т

1,092

0,905

0,911

0,920

0,917

17

азот

м³

44,726

44,92

35,968

51,182

68,245

18

аргон

м³

0,454

0,467

0,472

0,506

0,476

      Таблица 3.13. Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

№ п/п

Ресурс

Расход электроэнергии на единицу продукции

Единица измерения

ИТС

BREF

КТА

1

2

3

4

5

6

Производство стали в конвертерах

Предприятие 1

1

Электроэнергия

кВт·ч/т

19 – 72,4


52,23 – 60,08

      Производство стали за рассматриваемый период изменялось с 3,30 до 4,04 млн т/год. С пуском МНЛЗ уменьшилось количество оборотного лома (обрези слябов), поступающих из обжимного цеха, в результате чего в составе металлошихты увеличена доля жидкого чугуна с 816,8 до 905 - 1092 кг/т стали. При переработке чугуна, содержащего более 0,350 % фософра (P) получение качественной стали возможно при ведении конвертерного процесса со скачиванием промежуточного шлака.

      Ведение конвертерного процесса со скачиванием промежуточного шлака увеличивает продолжительность плавки с 50,0 до 56,4 мин. за счет повышения продолжительности продувки на 2,65 мин., скачивания шлака на 4,5 мин.

      Расходы материальных и топливных ресурсов при производстве стали на предприятии 1 выше по сравнению с другими аналогичными металлургическими комбинатами. Это обусловлено использованием собственного сырья с низким содержание железа, высоким содержанием фосфора, глинозема и щелочей.

      Для обеспечения минимально возможных выбросов в атмосферу интенсивность подачи кислорода во время продувки металла ограничивается 700 м3/мин. Превышение ограничивающей величины на 15 % значительно увеличивает выбросы пыли и оксид углерода (CO) в атмосферу.

      Производство стали в конвертерном цехе (производстве) по всей технологической цепочке сопровождается воздействием на атмосферу, воздух рабочей зоны, поверхностные и подземные воды, образованием отходов производства и потребления.

      Воздействие на атмосферу

      При производстве конвертерной стали происходят выбросы в атмосферу вредных веществ: пыль, оксиды алюминия, железа, кальция, магния, марганца, цинка, азота (AI2O3, FeO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, MgO, MnO, ZnO, NO2, N2O), диоксид серы (SO2), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), сажа, бенз(а)пирен. Приоритетными веществами в выбросах конвертерного производства являются оксид углерода (CO) и пыль неорганическая (взвешенные вещества). Также воздействие оказывают тепловое излучение, шум, вибрация и электромагнитное излучение.

      В дымовых газах, отходящих от конвертеров, кроме оксида углерода (CO) и пыли, содержатся окислы азота (NOX), диоксид серы (SO2). Конвертерный процесс выплавки стали заключается в окислении и удалении с отходящими газами и со шлаком из металлошихты примесей: углерод (C), оксид кремния (SiO), сера (S). Это происходит в результате взаимодействия между собой двух фаз: жидкой (металл, шлак) и газообразной (кислород дутья). При работе топливопотребляющих агрегатов и устройств (сушка и нагрев футеровки ковшей и т.д.) в качестве топлива в цехе используется коксовый газ, при сжигании которого в атмосферу поступают оксид углерода (CO), оксиды серы (SOX) и окислы азота (NOX).

      Основные источники выбросов – конвертеры (завалка, заливка, слив металла), аспирационные установки мест пересыпки, обмывки ковшей.

      На рисунке 3.16. представлены удельные показатели выбросов загрязняющих веществ при производстве конвертерной стали за 2015 – 2019 гг. (предприятие 1).

     


      Рисунок 3.16. Показатели удельных выбросов загрязняющих веществ

      Фактическая концентрация выбросов пыли при производстве стали в конвертерах оставляет не более 70 мг/м3.

      Для снижения эмиссий на предприятии 1 за конвертерами установлена система двухступенчатой очистки. Система состоит из следующих основных элементов: система охлаждения отходящих газов, система гидравлики, скруббер предварительной очистки, скруббер с кольцевым зазором и каплеуловители, эксгаустер и факельная система. Для улавливания неорганизованных выбросов, возникающих во время технологического процесса кислородной выплавки стали используется система вторичной газоочистки. Выбросы, собранные во время загрузки, выпуска конвертера, собираются в газовом коллекторе, смонтированном выше конвертов и ковшей и напрямую идущие через соединяющий газопровод к фильтру системы пылеулавливания. Аспирационные установки трактов подачи сыпучих материалов в конвертере оборудованы аспирационными установками с сухой очисткой воздуха в циклонах.

      Водопотребление, водоотведение и воздействие на поверхностные и подземные воды

      Водоснабжение потребителей конвертерного производства технической водой осуществляется по водооборотным системам:

      система водоснабжения шихтоподготовительного отделения;

      система водоснабжения технологических агрегатов конвертерного отделения;

      система водоснабжения технологических агрегатов участка разливки стали;

      система водоснабжения газоочисток конвертерного газа;

      система водоснабжения химически очищенной водой котлов-утилизаторов.

      Водоснабжение конвертерного цеха осуществляется повторно используемой водой. Вода используется, в основном, для охлаждения элементов конструкций кислородных конвертеров, кислородных продувочных фурм, "юбок" конверторов и т.д.

      Система водоснабжения газоочисток конвертерного цеха организована по оборотной схеме.

      Вода в газоочистках используется для охлаждения конвертерного газа до температуры 60 – 70 оС, для очистки газов от твердых частиц и гидротранспорта уловленных частиц.

      Потери воды при очистке горячих газов определяются величиной испарения и капельного уноса в очистных аппаратах и на градирнях оборотного цикла, расходом шламовой пульпы из радиальных отстойников в ЗШН. Подпитка оборотного цикла производится дренажными водами конвертерного цеха.

      Водоснабжение МНЛЗ осуществляется оборотной водой через участок водоподготовки, который имеет в своем составе чистый и грязный оборотные циклы. Чистый оборотный цикл обеспечивает технической водой теплообменники для охлаждения обессоленной охлаждающей воды кристаллизатора и установки "печь-ковш". Цикл имеет в своем составе насосы, градирню с бассейном. Часть воды (около 25 %) из бассейна отводится на фильтр для осветления, после чего вода возвращается в бассейн.

      Грязный оборотный цикл обеспечивает осветленной водой для охлаждения разбрызгиванием МНЛЗ. Очистка оборотной воды осуществляется на 1-ой ступени очистки, в горизонтальных отстойниках и (около 50 %) в механических фильтрах. Осветленная в фильтрах вода охлаждается на 4-х секционной градирне. Подпитка и восполнение продувки оборотных циклов осуществляется водой после охлаждения фурм. Продувочные воды отводятся в ливневый коллектор.

      В таблице 3.14. представлены показатели водопоребления для предприятия 1 при выплаке стали 3535,6 тысяч тонн.

      Таблица 3.14. Водопотребление, повторное использование при производстве конвертерной стали (Предприятие 1)

№ п/п

Наименование

Показатели

1

2

3

1

Безвозвратное потребление, тысяч мв год, из них

280,87

1.1

- техническая вода

280,87

1.2

- хозпитьевая вода

-

3

Возврат в оборотный цикл, тысяч мв год

15095,27

4

Безвозвратные потери, тысяч мв год, из них:

292,93

4.1

- техническая вода

292,93

4.2

- хозпитьевая вода

-

5

Водоотведение в пруд-охладитель, тысяч мв год

10890,1

      Предприятия РК поддерживают замкнутые циклы в производстве стали. Водозабор осуществляется только в случаях значительных безвозвратных потерь.

      В связи с использованием оборотной, замкнутой системы, сброс сточных вод в поверхностные природные водные объекты отсутствует.

      Производство располагается на специально оборудованных площадках, сам процесс непосредственно располагается в специальных цехах и зданиях, территория вокруг чаще всего имеет асфальтированное или бетонное покрытие, непосредственного воздействия с почвенным покровом нет, все смывы с поверхности имеют организованный сбор, в связи с чем воздействия на подземные воды не происходит.

      Сброс сточных вод на рельеф или почвенный покров, в подземные пространства не производиться, все пруды-охладители имеют техническое обустройство для предотвращения взаимодействия с окружающей средой.

      Образование отходов производства и потребления

      При выплавке стали в конвертерном цехе образуются сталь, шлак и конвертерный газ.

      Сталеплавильный шлак, полученный в процессе плавки стали из чугуна, сливается в шлаковые чаши, установленные на шлаковозах. На шлаковом дворе шлак из чаш сливается в шлаковую яму, где охлаждается водой. Охлажденный шлак из ямы экскаватором грузится в думпкары и по железной дороге транспортируется на отвал сталеплавильного шлака. На шлакоотвале шлак подвергается дроблению с целью извлечения скрапа. Извлеченный скрап используется в качестве сырья в конвертерном процессе. Объемы образования сталеплавильного шлака находятся в пределах от 658254,42 до 1036621,6 тонн (предприятие 1), из которых до 60 % используется повторно, оставшаяся часть размещается в отвалах.

      Шлам, образовавшийся в результате улавливания и очистки отходящих газов первичных газоочисток конвертеров поступает в отстойники. Система первичной очистки и охлаждения конвертерного газа предназначена для улавливания и очистки отходящих газов от летки конвертеров с температурой до 2000 °С. Очищенный газ направляется на эксгаустер. Выпавший в нижней части отстойников, шлам очистки конвертерного газа откачивается насосами в золошламонакопитель.

      Отработанные фурмы, образующиеся в результате усреднительной продувки стали инертным газом аргоном, по мере накопления на специально отведенных участках в конвертерном цехе (в здании), вывозятся в копровый цех на переработку. Максимальный объем образования на предприятии 1 составляет 67,99 тонн.

      Отработанные погружные стаканы образуются в процессе литья слябов и по мере накопления вывозятся на отвал сталеплавильный шлаков для последующей переработки. Максимальный образования на предприятии 1 составляет 7,337 тонн.

      При производстве стали конвертерным процессом вредными производственными факторами являются: повышенное напряжение в электрической цепи (свыше 50 В); движущиеся машины и механизмы; подвижные части производственного оборудования; повышенный уровень инфракрасной радиации; повышенный уровень шума на рабочем месте; повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; повышенная температура поверхности оборудования, материалов; расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности пола; повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны.

3.1.6. Производство стали в электродуговых печах

      В электродуговых печах различной мощности выплавляют различные марки сталей: инструментальные, углеродистые, подшипниковые, коррозионностойкие, электротехнические и прецизионные сплавы.

      Главное здание электросталеплавильного цеха, как правило, имеет шихтовый пролет (шихтовое отделение может находиться в отдельно стоящем крытом здании), печной пролет и разливочный пролет. В состав электросталеплавильного цеха, как правило, входят следующие основные отделения и участки: отделение подготовки шихтовых материалов; склад электродов; склад ферросплавов; отделение подготовки порошкообразных материалов; склад огнеупоров; отделение ремонта механического и электрического оборудования; подготовки сталеразливочных и промежуточных ковшей; печное отделение; отделение внепечной обработки; отделение разливки; отделение переработка шлаков.

      На рисунке 3.17 представлены типичные схемы производства стали с техническими операциями в ДСП и агрегатах внепечной обработки металла. Первая схема предусматривает доведение металла по химическому составу в ковше и десульфурацию стали. Вторая схема позволяет существенно повысить служебные свойства стали, так как в технологическую цепочку включена вакуумная обработка металла, позволяющая снизить содержание вредных примесей: газов (азот (N), водород (H), кислород (O)), неметаллических включений, серы (S).

     


      Рисунок 3.17. Технологический процесс производства стали в ДСП, заготовок и слитков

      Футеровка подины печи, ее стен и свода выполняются из магнезиальных, магнезитохромитовых, периклазоуглеродистых огнеупоров как штучного изготовления, так и в виде масс. Подина печи выдерживает до 2000 плавок. Применение водоохлаждаемых сводов и стен печи увеличило их стойкость до и более 1000 плавок.

      Электропечи оснащают современными системами автоматического управления технологическим процессом АСУ ТП, решающими следующие задачи: контроль параметров и управление электрическим режимом плавки с учҰтом технологических факторов и реактора электропечи; контроль параметров и управление весодозирующим комплексом; контроль параметров и управление системами подачи альтернативных источников тепла и вспенивания шлака; контроль состояния и управление механизмами печи, трансформатора и переключателя ступеней напряжения; расчҰт количества и управление подачей в печь кислорода для продувки металла и твҰрдых окислителей; контроль параметров водоохлаждаемых элементов печи; контроль параметров и управление системой удаления и очистки газов; вывод данных на монитор оператора, визуализация процесса плавки, передача и получение данных по системе ввода/вывода и пр.

      Выплавка стали. Подготовка шихтовых материалов. В настоящее время перечень шихтовых и всевозможных материалов, используемых при выплавке стали в электропечах, весьма широк. Он включает в себя металлический лом, чугун, ферросплавы, шлакообразующие, огнеупоры и ряд других.

      Металлолом, доля которого в металлошихте может достигать 95 %, в ряде случаев является препятствием для выплавки отдельных марок стали, так как содержит медь, олово и другие примеси. Эта проблема решается селекцией видов металлолома и разбавлением металлошихты "первородной" шихтой: металлизованными окатышами или горячебрикетированным железом, чугуном. Металлолом в копровом цехе заранее сортируют по видам.

      Металлолом на плавку в ДСП, как правило, подается в контейнерах или загрузочных корзинах. Немагнитный лом для выплавки легированных марок стали подается в мульдах. Для выплавки стали требуется большое количество сыпучих, порошкообразных и шлакообразующих материалов, в том числе применяется свежеобожженная известь кусковая, плавиковый шпат, шамотный бой, кварцевый песок, боксит, железная руда, кокс, молотый ферросилиций, алюминиевый порошок. Эти материалы перед использованием должны быть просушены и прокалены для удаления гигроскопической и гидратной влаги, влияющей на образование флокенов и волосовин из-за попадания в сталь водорода. В ряде случаев, такую подготовку материалов возможно заменить вакуумированием стали.

      Прокаливание ведут в специальных печах или мульдах рядом с дуговой печью. Дробление и подготовку сыпучих и порошкообразных материалов ведут в отдельных, рядом стоящих зданиях. Шлакообразующие материалы и ферросплавы доставляются в печной пролет из шихтового отделения мостовым краном в мульдах или в саморазгружающихся бадьях, а на ряде заводов через бункерную эстакаду по системе ленточных конвейеров.

      К примеру, на предприятии 3 металлолом поступает железнодорожным и автомобильным транспортом от внешних поставщиков, амортизационный и оборотный лом - собственного металлургического производства. На участке производится разгрузка металлолома в яму, его газовая резка, складирование разделанного и загрузка в завалочные бадьи для подачи на переплавку.

      Перед приҰмкой поступающий металлолом проходит провеску на автомобильных и железнодорожных весах. В шихтовом дворе осуществляется проведение радиационного контроля, обследование лома на взрывобезопасность, рассортировка его по классам, видам и сорту. Для хранения металлошихта разгружается в шихтовую яму при помощи электромостовых кранов. Участок оснащен четырьмя 15-ти тонными электромостовыми кранами, передаточными тележками, гидравлическими ножницами, газокислородными постами для порезки лома.

      Подготовка печи. После каждой плавки подина и откосы печи осматриваются, очищаются перед очередной плавкой и заправляются порошкообразным обожженным магнезитом или массами специального состава, а при работе с оставлением части металла от предыдущей плавки – заправляются только откосы. Осуществляется подача к печи электродов и их наращивание.

      Завалка шихты осуществляется в печь при открытом своде бадьями с открывающимся днищем, завалка флюсов и добавок через бункера с дозирующими устройствами. Жидкий чугун в печь заливают при помощи специального жҰлоба.

      Плавка ведется на максимальной мощности печного трансформатора с использованием газокислородных горелок. Для ускорения плавления шихты поворачивают корпус печи вокруг оси в одну и другую стороны на 45 °С. На современных печах повороты не нужны, так как проплавляется один колодец. К окончанию расплавления ванна должна быть покрыта слоем шлака. Шлак периода расплавления имеет примерный состав: 35 – 45 % кальция оксида (CaO); 15 – 25 % диоксида кремния (SiO2); 5 – 10 % окида марганца (MnO); 10 – 12 % оксида магния (MgO); 4 – 7 % оксида аллюминия (Al2O3); 10 – 15 % железа оксида (FeO); до 0,5 % оксида фосфора (P2O5) (основность 1,5 – 2,0). Скачивание и уборка шлака производятся через окно под печь самотеком или специальными скребками.

      Окислительный период. В современных печах при активном использовании кислорода на стадии плавления металлошихты, период расплавления совмещҰн с окислительным периодом. Основная задача окислительного периода заключается в удалении фософора (P). Начинается этот процесс при расплавлении порядка 70 – 80 % металлошихты при активном сходе шлака. Для создания благоприятных условий дефосфорации необходимо обеспечить требуемую окисленность ванны, которая достигается за счҰт активной продувки расплава кислородом и снижением содержания углерода (C) в металле до значений 0,1 – 0,05 % и менее. При этом основность шлака должна быть на уровне 2 – 3. Окисление фософра (P) протекает по реакции:

      2[P] + 5(FeO) + 4(СаО) = (P2O5)·4(СаО)+ 5 [Fe]

      Для протекания реакции окисления фосфора (P) необходимы: высокое содержание кислорода в металле и шлаке, повышенное содержание оксида кальция (CaO) в шлаке и пониженная температура в реакционной зоне. Выполнение этих условий обеспечивают наводкой свежего шлака и постоянным обновлением шлака путем скачивания из печи насыщенного (СаО)4·P2O5 шлака. По ходу окислительного периода происходит дегазация стали – удаление из нее водорода и азота, которые выделяются в пузыри окисда углерода (СО), проходящие через металл. Выделение пузырьков окиси углерода (СО) сопровождается удалением из металла неметаллических включений, которые выносятся на поверхность потоками металла или поднимаются наверх вместе с пузырьками газа. Хорошее кипение ванны обеспечивает перемешивание металла, выравнивание температуры и химического состава.

      К концу окислительного периода шлак имеет примерный состав: 40 – 45 % оксида кальция (CaO); 10 – 20 % диоксида кремния (SiO2); 10 – 20 % оксида железа (FeO); 5 – 19 % магний оксида (MgO); 2 – 4 % оксида аллюминия (Al2O3); 0,5 – 2,0 % оксида фосфора (P2O5) (основность 2,5 – 4,0). Общая продолжительность окислительного периода зависит от мощности трансформатора и продувочных устройств. На лучших печах время выплавки полупродукта в ДСП составляет от 35 – 50 мин.

      Восстановительный период. После окислительного периода проводят полное скачивание шлака для удаления из печи фосфора (P). Далее плавку ведут под восстановительным белым шлаком, содержащим менее 0,5 % железа оксида (FeO). В этот период происходит диффузионное раскисление металла, завершается десульфурация до требуемого содержания серы (S), легирование металла и регулирование его температуры перед выпуском. Десульфурация металла активно проходит в восстановительный период плавки, а также при выпуске стали под слоем шлака, когда происходит хорошее перемешивание металла со шлаком:

      [S] + (CaO) = CaS= [О].

      Десульфурации способствует хорошее раскисление стали и шлака, высокое содержание извести в шлаке и высокая температура. В современных цехах, оборудованных агрегатами "ковш-печь", операции восстановительного периода, раскисления и легирования выполняются при выпуске стали из ДСП и при внепечной обработке.

      Ковшевая металлургия. Для увеличения производительности дуговых печей, уменьшения угара ферросплавов процессы раскисления, легирования, рафинирования и доводки металла до нужной температуры проводятся не в печи, а в сталеразливочном ковше и/или специальных агрегатах.

      Внепечная обработка стали ("ковшевая металлургия") стала широко применяться для любых марок стали. Были разработаны простые (одним методом) и комбинированные способы внепечной обработки стали одновременно несколькими методами:

      в обычном сталеразливочном ковше с использованием верхней погружной фурмы;

      в сталеразливочном ковше, оборудованном для вдувания газа или газопорошковой струи снизу через смонтированные в днище устройства;

      в установке "ковш-печь" с крышкой (сводом), через которую опущены электроды, нагревающие металл в процессе его обработки (при этом установка оборудована системой подачи ферросплавов из бункеров и добавок порошковой проволокой);

      в агрегате типа конвертера с продувкой металла кислородом, аргоном (агрегат аргонокислородного рафинирования);

      в вакууматорах различного типа.

      К примеру, на предприятии 3 в основу организации металлургического производства положено получение литых заготовок по непрерывному циклу, который предполагает выпуск жидкой стали из дуговых электропечей ДСП- 25Н5, последующую доводку стали на установке "печь-ковш" и разливку жидкой стали на МНЛЗ.

      Разливка стали на МНЛЗ. После внепечной обработки сталеразливочный ковш ставят на сталевоз, который перевозит его в разливочный пролет, где разливочный кран устанавливает ковш на разливочный стенд для разливки на МНЛЗ. Сталь из ковша поступает в промежуточный ковш, оборудованный дозирующими устройствами – стопорными механизмами или шиберными затворами или стаканами-дозаторами – для контроля потока стали из него в кристаллизаторы МНЛЗ. Промежуточный ковш, в зависимости от требований к качеству стали, оборудуется турбостопом, системой перегородок и другими элементами, обеспечивающими оптимальное движение потоков стали. Из промежуточного ковша сталь через дозирующее устройство заполняет кристаллизатор сверху. Перелив металла из сталеразливочного ковша в промежуточный и в кристаллизатор, в зависимости от требований к качеству стали осуществляется с использованием различных систем защиты металла от вторичного окисления – огнеупорные трубы/стаканы, уплотняющие вставки, подача инертного газа. Поверхность металла в промежуточном ковше закрывается шлаковой смесью.

      Перед началом разливки в кристаллизатор с нижней стороны вводится затравка – штанга сечения кристаллизатора или формы будущей заготовки. Верхний торец затравки образует дно кристаллизатора и имеет устройство в виде ласточкиного хвоста для сцепления со слитком. Когда уровень металла поднимается над затравкой на высоту 300 – 400 мм, включается механизм вытягивания заготовки. Под действием тянущих валков этого механизма затравка опускается и тянет за собой формирующийся слиток.

      Медный или бронзовый, с полыми стенками, интенсивно охлаждаемый водой кристаллизатор с внутренним сечением по форме заготовки формирует корочку слитка-заготовки. Для предотвращения надрыва корочки и ухода металла, кристаллизатор выполняет возвратно-поступательное движение специальным механизмом. Кристаллизатор движется по направлению движения заготовки (вниз) и затем возвращается вверх. Ход качания – от 10 до 40 мм. В процессе разливки стенки кристаллизатора смазываются специальными шлакообразующими смесями (ШОС), рапсовым маслом, парафином или другими смазывающими веществами. В кристаллизаторе над поверхностью металла может быть создана восстановительная или нейтральная атмосфера для предотвращения окисления металла при разливке.

      Наибольшее распространение получил радиальный тип МНЛЗ, требующий меньшей высоты металлоконструкций ЭСПЦ. При выходе непрерывнолитого слитка на горизонтальный участок рольганга слиток разрезают кислородным резаком на заготовки мерной длины. Разливку на МНЛЗ ведут, как правило, методом "плавка на плавку" без прерывания разливки. При разливке контролируют температуру металла в промежуточном ковше, работу механизмов и качество поверхности непрерывнолитых заготовок.

      Подготовка сталеразливочных ковшей Сталеразливочные ковши относятся к основному оборудованию разливочного пролета. Корпус ковша цельносварной, оборудован цапфами и кантовательными устройствами. Внутри ковш футеруется двумя слоями огнеупорной футеровки (арматурный и рабочий), выполняемой огнеупорным ковшевым кирпичом и/или монолитной футеровкой. Сталь из ковша выпускают через донное отверстие, перекрываемое стопором, который вводится в ковш через металл, или шиберным затвором, устанавливаемым снаружи ковша в днище. Шиберные затворы собирают на специально оборудованном участке.

      Шиберный затвор представляет собой две одинаковые огнеупорные плиты овального типа с отверстиями в центре. Плиты закрепляются в специальной рамке таким образом, что одна плита закреплена к неподвижной рамке к днищу ковша, а вторая подвижная. При совмещении отверстий жидкая сталь будет поступать из ковша в промежуточный ковш МНЛЗ. Регулируя положение нижней подвижной рамки, соответственно величину зазора отверстий, можно регулировать скорость истечения металла из ковша. Собранные шиберные затворы и вновь зафутерованные сталеразливочные ковши сушат на стенде газовыми горелками до температуры 1200 °C. После этого сталеразливочные ковши могут отдаваться на разливку.

      Обработка электросталеплавильного шлака и пыли. В электросталеплавильных цехах слив печного и ковшевого шлака осуществляется "под печь". По остывании поверхности (до красного состояния) специальными погрузчиками шлак вывозится либо на шлаковый двор, либо в специально оборудованные бункера ("шлаковые закрома", ямы) для окончательного охлаждения.

      В некоторых случаях горячий шлак под печью орошается водой, затем загружается в спецкузов, забираемый автомобилем, оборудованный системой мультилифт, для последующей транспортировки на участок шлакопереработки. Для уборки шлака, как правило, используются шлаковые чаши. Наполненные шлаковые чаши со шлаком перевозятся на шлаковый двор для опорожнения. Шлаковый двор оборудован траншеей для слива жидкого шлака, электромостовыми кранами и экскаватором для отгрузки шлака. ОсвобождҰнные от шлака шлаковые чаши ещҰ в горячем состоянии опрыскиваются изнутри сплошным слоем известкового молока, затем передаются в цех под налив шлака. Охлажденный шлак подвергают дроблению и магнитной сепарации для отделения скрапа (направляется на переплав) и после фракционирования отправляют потребителям. Печной шлак с основностью 1,5 – 2,0 легко перерабатывается на шлаковом дворе в шлаковых ямах с последующей переработкой на дробильно-сортировочной установке с получением фракционированного щебня, а высокоосновной шлак внепечной обработки с основностью 2,5 – 4,0 имеет другие свойства и требует иной технологии переработки.

      Двухкальциевый силикат, имеющийся в высокоосновном шлаке, из-за полиморфизма кристаллической решетки рассыпается в порошок. Такой шлак трудно перерабатывать и невозможно перевозить из-за пыления. Проблема его переработки может быть решена двумя способами:

      сливом его на дробленый известняк для получения декарбонизированной шлако-известковой смеси, пригодной для переработки в цементной промышленности;

      вводом в ковшевой шлак при внепечной обработке стали добавок, стабилизирующих двухкальциевый силикат для предотвращения полиморфизма.

      Ковшевой шлак может быть использован для формирования печного шлака в качестве частичной замены извести, однако требуется его стабилизация и отработка технологии, позволяющих значительно уменьшить его вынос из ДСП в виде пыли.

      Пыль или шламы при мокрой очистке, уловленные от дуговой печи, могут содержать значительные концентрации оксидов цинка (ZnO) (до 25 %), свинца (PbO). Эта пыль требует специальной подготовки и технологии для извлечения железа, цинка и свинца.

      Очистка отходящего газа сталеплавильных печей. Существенную часть технологической цепочки выплавки стали в дуговой печи составляет улавливание и очистка отходящих газов электропечи. Выделяющиеся при продувке газы вместе с пылью отводят из-под свода печи через четвертое отверстие в своде. Устанавливают различной конструкции колпаки над сводом, рабочим окном и сливным носком для аспирации газов. Для уменьшения в цехе шума и запыленности ДСП могут устанавливаться в газо- и шумозащитных камерах.

3.1.6.1. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      По всей технологической цепочке производства стали в дуговых печах и заготовок в местах выгрузки сырья, складирования, подготовки компонентов шихты на различном оборудовании, выплавки, внепечной обработки и разливки, транспортировки отходов производства и готовой продукции имеют место организованные и неорганизованные выбросы (эмиссии) загрязняющих веществ в виде пыли, газов, а также образование отходов.

      Таблица 3.15. Сравнение фактического и нормативного расхода электроэнергии на единицу продукции

№ п/п

Ресурс

Расход электроэнергии на единицу продукции

Единица измерения

ИТС

BREF

КТА

1

2

3

4

5

6

Производство стали в электродуговых печах

Предприятие 2

1

Электроэнергия

кВт·ч/т

≤800.0

не нормируется

551,2 - 564,6

2

% повторного использования воды

%

95,0

не нормируется

95,0

3

Кислород

м3

80,0

не нормируется


4

Степень использования электросталеплавильного шлака в хозяйственном обороте

%

80,0

не нормируется

4,0 – 26,0

Предприятие 3

5

Электроэнергия

кВт·ч/т

≤800.0

не нормируется

965,72 – 1 317,48

6

% повторного использования воды

%

95,0

не нормируется

71,4

7

Кислород

м3

80,0

не нормируется


8

Степень использования электросталеплавильного шлака в хозяйственном обороте

%

80,0

не нормируется

100

      При производстве стали в электродуговых печах основными источниками энергии являются электроэнергия и природный газ. Общее потребление энергии на входе для данного технологического процесса составляет 2300 – 2700 МДж/т стали, из которых 1250 – 1800 МДж/т приходится на электроэнергию. Затраты кислорода составляют 24 – 56 м3/т стали [72].

      За последние 40 лет использование физического тепла отходящих газов электродуговой печи достигло 140 кВт ч/т жидкой стали, в основном расходуемого на нагрев лома (приблизительно до 800°С), что снижает потребление энергии на 100 кВт ч/т жидкой стали.

      Производство стали по всей технологической цепочке сопровождается воздействием на атмосферу, воздух рабочей зоны, поверхностные и подземные воды, образованием отходов производства и потребления.

      Воздействие на атмосферу

      При производстве стали в электродуговых печах имеют место неорганизованные и организованные выбросы в атмосферу загрязняющих веществ: с твҰрдыми компонентами – оксиды металов (Al2O3, FeO, Fe2O3, CaO, MgO, MnO, ZnO); газообразными компонентами – окислы азота (NO2, NO), диоксид серы (SO2), оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), фенолами, формальдегидами от стендов сушки и разогрева ковшей в отсутствие комплекса дожигания продуктов, выделяющихся при разогреве стальковшей.

      На рисунке 3.18 представлены показатели выбросов основных загрязняющих веществ при производстве стали в электродуговых печах.

     


      Рисунок 3.18. Удельные показатели выбросов ЗВ

      Воздействие на поверхностные и подземные воды

      В электросталеплавильном производстве используется химически очищенная вода для охлаждения водоохлаждаемых сводов и стен дуговых печей, а также элементов МНЛЗ. При наличии мокрых систем газоочистки используется оборотная вода. Водоснабжение осуществляется по специальным водооборотным системам с охлаждением воды.

      На предприятии 2 и 3 установлена водооборотная система, водоотведение в поверхностные водные объекты не осуществляется.

      Образование отходов производства и потребления

      В процессе электросталеплавильного производства образуются отходы и побочные продукты: пыль сухих газоочисток с различных участков, в том числе графитная, просыпь шихтовых и заправочных материалов, шламы мокрых газоочисток, отходы электродов и абразивных кругов, окалина, отходы футеровок ДСП и ковшей. Производственные отходы преимущественно утилизируются.

      На предприятии 3:

      шлак, образующийся в процессе доводки расплава металла в печь-ковше;

      шлак, который образуется в процессе плавки стали в электроплавильных печах;

      пыль улова, образующаяся в результате работы пылеочистных установок;

      отходы, образующиеся в результате очистки, сортировки вагонов после перевозки металлолома;

      а также другие отходы производства, размещаются на полигоне ТПО.

      Бой графитированных электродов, который образуются при выплавке стали в ДСП, перерабатываются и используются в качестве добавки как углеродсодержащий материал в процессе плавки.

      Отходы периклазового кирпича - образуются по мере потери стойкости ковшей печей и ремонта свода печей и замене огнеупорной футеровки, перерабатываются и используется повторно.

      Отходы шамотного кирпича - образуются по мере потери стойкости ковшей печей и ремонта сводапечей и замене огнеупорной футеровки, также перерабатывается и используется повторно.

      Образующиеся на предприятии 2 шлак сырьевой сталеплавильный и сталеразливочный шлак в объеме 89 806,81 т/год, передаются сторонним организациям на переработку.

      При производстве электростали и заготовок для проката вредными производственными факторами являются:

      повышенное напряжение в электрической цепи свыше 50 В;

      движущиеся машины и механизмы;

      подвижные части производственного оборудования;

      повышенная температура поверхности оборудования и материалов;

      расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли;

      повышенный уровень инфракрасного излучения свыше 140 Вт/м2;

      повышенный уровень производственного шума на рабочем месте свыше 80 дБ;

      повышенная загазованность и запылҰнность неорганической пылью (ПДК оксида углерода (CO) – 20 мг/м3, неорганической пылью – 6 мг/м3).

3.1.7. Производство стали в индукционных печах

      В индукционных печах металл расплавляют в тигле, расположенном внутри индуктора. Через индуктор пропускают переменный электрический ток. При этом в объеме, заключенном внутри индуктора (в объеме тигля), возникает переменный магнитный поток, который индуцирует (наводит) в металлической части шихты вихревые токи (токи Фуко), которые и обеспечивают нагрев металла и его плавление. Индукционные печи, применяемые для выплавки сталей, сердечника не имеют, т.е. являются бессердечниковыми (в цветной металлургии применяют индукционные печи с железным сердечником) [53].

      Индукционные печи бывают двух типов: питаемые током высокой частоты и питаемые током промышленной частоты (50 Гц). В печах первого типа частота питающего тока снижается по мере увеличения емкости печи: малые печи емкостью до нескольких десятков кг питаются током с частотой от 50 до 100 кГц; большие печи емкостью от 1 до 60 т питают током с частотой от 0,5 до 10 кГц.

      При индукционном нагреве тепло выделяется непосредственно в нагреваемом металле, поэтому использование тепла оказывается наиболее полным. Особенностью индукционных печей является интенсивное перемешивание жидкого металла, вызываемое взаимодействием электромагнитных полей, возбуждаемых токами, протекающими по индуктору, и вихревыми токами в металле. Еще одной важной особенностью индукционных печей является то, что плотность вихревых токов максимальна в металле, расположенном у стенок тигля, и быстро снижается по направлению к центру тигля (поверхностный эффект). Главными элементами индукционной печи (рис. 3.19) являются огнеупорный тигель 5, вокруг которого расположен медный водоохлаждаемый индуктор 3. Футеровку тигля выполняют набивной. Во время работы она спекается в монолит. Кислую футеровку делают из молотого кварцита (SiO2) с добавкой борной кислоты (H3BO3) в качестве связующего. Основную футеровку выполняют из магнезитового порошка (CaO·MgO), а в качестве связующего используют огнеупорную глину.

     


      1 – каркас; 2 – подовая плита; 3 – индуктор; 4 – изоляционный слой; 5 – тигель; 6 – асбоцементная плита; 7 – сливной желоб; 8 – воротник; 9 – гибкий токопровод; 10 - брусья

      Рисунок 3.19. Схема индукционной электропечи

      Индуктор представляет собой полую медную трубку, уложенную в виде спирали вокруг тигля. Равностенные трубки обычно используют для печей, работающих на токах высокой частоты, а разностенные — для печей, работающих на токах промышленной частоты. Для исключения электрического пробоя витки изолируют друг от друга.

      Применяют следующие виды изоляции: обмоточную — витки покрывают изоляционным лаком, а затем обматывают лентой из материала-диэлектрика (например — стеклоленты); прокладочную — между витками прокладывают диэлектрические прокладки (стеклотекстолит); напыленную — на поверхность индуктора напыляют слой оксида алюминия или двуокиси циркония; монолитную — индуктор заливают полимерным материалом (полиэфирным компаундом).

      Индукционная печь также как и конвертер имеет горизонтальную ось, вокруг которой печь можно наклонять на угол до 95 градусов.

      Электрооборудование индукционных печей, питаемых токами высокой частоты, в упрощенном виде показано на рис. 3.20.

     


      1 – подача электрического тока высокой частоты от генераторов; 2 – выключатель; 3 – индуктор; 4 – выключатели-автоматы; 5 – конденсаторы второй груааы; 6 – конденсаторы первой группы

      Рисунок 3.20. Упрощенная электрическая схема индукционной печи

      Переменный ток высокой частоты от источника питания 1 через выключатель 2 подается на индуктор 3, параллельно которому подключены группы (батареи) конденсаторов 5 и 6. Конденсаторы группы 6 подключены постоянно, а конденсаторы группы 5 включаются в работу выключателями-автоматами 4 при необходимости. Конденсаторные батареи предназначены для компенсации индуктивного сопротивления индуктора и установки в целом и поддержания мощности установки на максимальном уровне. В процессе плавки по мере прогрева и плавления шихты ее магнитная проницаемость изменяется, что приводит к изменению индуктивного сопротивления установки. Включая или выключая конденсаторы группы 5, добиваются примерного равенства индуктивного и емкостного сопротивлений, и, тем самым, поддерживают мощность установки на уровне, близком к максимальному. В качестве источников питания используют ламповые и машинные генераторы, а в последнее время — тиристорные преобразователи.

      Тиристорные преобразователи по сравнению с машинными генераторами обладают следующими преимуществами: более высокий КПД, высокая готовность к работе, возможность автоматического поддержания оптимального электрического режима без переключения конденсаторов, более высокая надежность, отсутствие шума при работе. В схеме электропитания индукционных печей промышленной частоты отсутствуют генераторы высокой частоты, а печь включается в сеть через ступенчатый понижающий трансформатор, с напряжением на вторичной обмотке от 100 до 1000 В. Вследствие отсутствия преобразователя частоты для этих печей характерен меньший удельный расход электроэнергии и более высокий коэффициент мощности.

      Недостатком этих печей является чрезмерно интенсивная циркуляция жидкого металла. Поэтому их рассчитывают на меньшую удельную мощность, чем печи высокой частоты. Обычно рассчитанной мощности недостаточно для быстрого расплавления сталей, поэтому печи промышленной частоты используют для плавки чугунов и цветных металлов и сплавов.

      Технология выплавки сталей в индукционных электропечах. Главной особенностью плавки в индукционных печах является наличие холодных и поэтому весьма вязких шлаков. В связи с этим, плавку в индукционных печах ведут без окислительного периода и не ставят задачу удаления фосфора (P) и серы (S). Стали и сплавы выплавляют либо из легированных отходов (метод переплава), либо из чистого шихтового железа с добавкой ферросплавов (метод сплавления). Плавка в индукционной печи непродолжительна, и поэтому необходим очень точный предварительный расчет шихты и ее взвешивание. Содержание в шихте углерода, серы и фософра (C, S и P) не должно превышать пределов, допустимых в выплавляемой стали.

      Прием и подготовка материалов к плавке. Завалку (укладку) шихты проводят вручную. Шихту составляют из кусков различного размера, что обеспечивает высокую плотность ее укладки в тигле и снижает время, необходимое для расплавления шихты. Наиболее крупные куски ферромагнитных материалов укладывают у стенок тигля, где плотность вихревых токов максимальна, а тугоплавкие ферросплавы укладывают в нижней части тигля.

      Расплавление шихты. После включения тока следят за тем, чтобы опускание шихты проходило плавно, без образования так называемых "мостов". Периодически шихту "осаживают" ломиком или специальным манипулятором. В период плавления стараются поддерживать потребляемую мощность на максимальном уровне.

      Рафинирование. После появления жидкого металла в тигель вводят шлакообразователи: известь, плавиковый шпат и магнезит в соотношении 4:1:1. Главное назначение шлака — уменьшить газонасыщение металла и окисление легирующих элементов. После полного расплавления шихты сливают плавильный шлак для предотвращения рефосфорации и берут пробу металла на анализ. Сразу же наводят свежий шлак, добавляя ту же смесь шлакообразователей, что и в период плавления. Потребляемую мощность снижают на 30…40 %. После получения результатов анализа при необходимости проводят корректировку химического состава металла, раскисление и легирование. При выплавке качественных сталей проводят глубинное раскисление, добавляя в тигель соответствующие ферросплавы. При выплавке высококачественных сталей проводят диффузионное раскисление — на шлак подают смесь извести, молотого ферросилиция и алюминиевого порошка. Затем делают выдержку в течение 30 мин. Легирование проводят следующим образом: никель (Ni), феррохром (FeCr), ферромолибден (FeMo) и ферровольфрам (FeW) укладывают в тигель вместе с шихтой; ферромарганец (FeMn), ферросилиций (FeSi) и феррованадий (FeV) вводят в печь примерно за 10 мин до выпуска, алюминий (Al) — непосредственно перед выпуском. При этом учитывают окисление (угар) каждого элемента: угар вольфрама (W) составляет примерно 2 %, угар хрома (Cr), марганца (Mn) и ванадия (V) — от 5 до 10 %, кремния (Si) 10…15 %. После проведения легирования готовую сталь сливают в ковш.

      Выпуск плавки. Выпуск плавки производится после измерения температуры, которая должна соответствовать заданной для данной марки стали или сплава.

3.1.7.1. Энергоэффективность, факторы воздействия на окружающую среду

      Все более широко используются приемы, позволяющие существенно сократить длительность плавки: предварительный подогрев шихтового скрапа отходящими газами, использование двухкорпусных дуговых печей, ведение плавки с так называемым "жидким стартом", когда небольшую часть металла от предыдущей плавки оставляют в печи. Последний прием оказался особенно перспективным в случае использования в качестве основного компонента шихты металлизованных окатышей. Еще одним весьма перспективным приемом является использование модуля "дуговая печь постоянного тока — конвертер", сочетающего преимущества дуговой печи постоянного тока и кислородного конвертера. Такой модуль позволяет увеличить долю скрапа в конвертере до 100 % при одновременном повышении качества выплавляемых сталей и без снижения производительности конвертера.

      Воздействие на атмосферу

      Индукционные тигельные печи для плавки стали (повышенной частоты) и чугуна (промышленной частоты) характеризуются значительно меньшими пыле и газовыделениями [65].

      При производстве стали происходят выбросы в атмосферу вредных веществ: оксидов железа, кальция, аллюминия, кремния, марганца, магния (Fe2O3, CaO, Al2O3, SiO2, Mn2O3, MgO) и др. (состав пыли зависит от марки выплавляемой стали).

      При плавке стали в индукционных печах по сравнению с электродуговыми выделяется незначительное количество газов (оксид углерода (CO) – 0,08 – 0,14 кг/тонну жидкого металла, окислы азота (NOX) – 0,06 – 0,07 кг/тонну жидкого металла) и в 5 – 6 раз меньше пыли (0,85 – 1,6 кг/тонну жидкого металла).

      Воздействие на поверхностные и подземные воды

      В электросталеплавильном производстве вода используется для охлаждения водоохлаждаемых сводов и стен индукционных печей, а также элементов МНЛЗ. При наличии мокрых систем газоочистки используется оборотная вода. Водоснабжение осуществляется по специальным водооборотным системам с охлаждением воды.

      Образование отходов производства и потребления

      В процессе электросталеплавильного производства образуются отходы и побочные продукты: пыль сухих газоочисток с различных участков, в том числе графитная, просыпь шихтовых и заправочных материалов, шламы мокрых газоочисток, отходы футеровок ДСП и ковшей. Большая часть отходов подвергается переработке. Из них производится извлечение металлсодержащих компонентов, из которых затем могут быть получены металлы. Уловленная пыль очистных установок, после извлечения металлов (если примнимо), повторно возвращается в производство. Отходы футеровки, по мере образования накапливаются на специально отведенных участках, затем вывозятся на отвал сталеплавильных шлаков.

4. Общие наилучшие доступные техники для предотвращения и/или сокращения эмиссий и потребления ресурсов

      В настоящем разделе описываются методы, применяемые при осуществлении технологических процессов для снижения их негативного воздействия на окружающую среду и не требующие технического переоснащения, реконструкции объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду.

      При определении НДТ необходимо применять общий подход к пониманию производственного процесса. Следует отметить, что многие методы прямо или косвенно затрагивают несколько экологических аспектов (выбросы, сбросы, образование отходов, загрязнение земель, энергоэффективность).

      Раздел не охватывает исчерпывающий перечень техник. Методы могут быть представлены по отдельности или в комбинации для достижения высокого уровня охраны окружающей среды в отраслях, входящих в сферу действия данного документа.

      Существует много процессов, вариаций оборудования и методов, используемых при производстве чугуна и стали. Многие из техник и отдельных этапов производственных процессов являются общими, поэтому, они описываются вместе.

      4.1. НДТ Повышение интеграции производственных процессов

      Описание

      Использование, расширение и углублении производственно-технологических связей, в совместном использовании ресурсов.

      Техническое описание

      Примером интеграции производственных площадок является АО "АрселорМиттал Темиртау", являющееся предприятием полного цикла: от добычи сырья до производства конечной продукции. К плюсам предприятий полного цикла кроме конкурентного преимущества относится возможность контроля качества выпускаемой продукции, отсутствие проблем с поставками сырья, контроль за производственными процессами с точки зрения эффективного использования ресурсов и связанного процесса воздействия на окружающую среду.

      Примером интеграции в цветной металлургии является Усть- Каменогорский металлургический комплекс ТОО "Казцинк", в состав которого входит пять заводов: цинковый, свинцовый, медный, завод по производству драгоценных металлов, сернокислотный завод. Все производства имеют общую инфраструктуру. Расположение заводов на одной площадке образует уникальную технологическую схему, позволяющую достичь комплексного извлечения максимального количества полезных компонентов из сырья.

      Достигнутые экологические выгоды

      Улучшение экологических показателей, таких как использование вторичных ресурсов, предотвращение и/или снижение количества образующихся твердых остатков, которые могут быть классифицированы как отход.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Потребности в железорудном сырье с собственных месторождений АО "АрселорМиттал Темиртау" покрываются на 70 %. Обогащение коксующихся углей, составляющих основу топливно-энергетической базы комбината, производится на двух собственных обогатительных фабриках. Потребности в собственных коксующихся углях закрываются на 100 %.

      Ниже в таблице 4.1. приведены массовые расходы коксового газа используемого на нужды производства АО "АрселорМиттал Темиртау".

      Таблица 4.1. Расход коксового газа

№ п/п

Наименование сырья, материалов на производство

Единица измерения

Расход материалов на единицу продукции

2015

2016

2017

2018

2019

1

2

3

4

5

6

7

8

1

Производство кокса

м³

94,928

101,549

101,878

109,835

118,339

2

Производство извести, доломитизированной извести, обожженного доломита

м³

136,981

137,412

131,51

131,51

118,85

3

Производство стали в конверторах

м³

0,009

0,01

0,012

0,012

0,016

4

Производство сортового проката

м³

63,087

66,814

59,094

62,393

46,753

5

Производство холоднокатаного проката

м³

69,3

61,5

67,9

69,1

48,4

6

Производство холоднокатаного проката (жесть, конструкция, кровля, подкат для ЦГЦА)

м³

63,371

57,447

90,997

88,334

70,282

7

Производство оцинкованного проката

м³

8,269

6,788

6,4078

6,9215

5,4765

8

Производство проката с цинковым покрытием (со свинцом)

м³

17,914

12,792

14,093

16,32

10,942

      Еще одним примером межотраслевого взаимодействия, можно назвать реализацию проекта по производству сульфата аммония на базе ПАО "Среднеуральский медеплавильный завод" (Россия). Проект основан на оптимальной сырьевой обеспеченности, так как планируется использование 380 тысяч тонн собственной серной кислоты предприятия, получаемой в сернокислотном цеху при обработке технологических газов [52].

      Кросс-медиа эффекты

      Дополнительные ресурсо- и энергозатраты требуются в случае, если производимое сырье не соответствует качественным требованиям.

      Например, качество собственного железорудного сырья АО "АрселорМиттал Темиртау" низкое, так как на обогатительных фабриках при указанных месторождениях нет глубоких схем обогащения. Содержание железа в концентратах составляет 49 – 55 %, что является низким показателем по сравнению с аналогичными фабриками стран СНГ. Также, концентраты имеют высокое содержание вредных примесей: сера (S) и фосфор (P). Указанные характеристики определяют высокую ресурсо- и энергоемкость процессов, дополнительный объем образующихся отходов в виде доменных и сталеплавильных шлаков и эмиссий загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

      Технические соображения, касающееся применимости

      Общеприменимо для новых установок. Применимость в отношении действующих производств может быть ограничена высокими финансовыми затратами.

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

      Движущая сила внедрения

      Требования экологического законодательства. Экономические выгоды.

4.2. НДТ Система экологического менеджмента

      Описание

      Система, отражающая соответствие деятельности предприятия целям в области охраны окружающей среды. СЭМ являются наиболее действенными и эффективными, когда они образуют неотъемлемую часть общей системы менеджмента и операционного управления производством.

      Техническое описание

      СЭМ является методом, позволяющим операторам установок решать экологические проблемы на систематической и очевидной основе. Все действующие СЭМ включают концепцию непрерывного совершенствования, управление окружающей средой – это непрерывный процесс. Существуют различные схемы процессов, но большинство СЭМ основаны на цикле PDCA (планируй – делай – проверяй – исполняй), который широко используется в других контекстах менеджмента организаций. Цикл представляет собой итеративную динамическую модель, где завершение одного цикла происходит в начале следующего.

      СЭМ может принимать форму стандартизированной или нестандартной ("настраиваемой") системы. Внедрение и соблюдение международно-признанной стандартизированной системы, такой как ISO 14001:2015, может повысить доверие к СЭМ, особенно при условии надлежащей внешней проверки. Однако нестандартизированные системы могут в принципе быть одинаково эффективными при условии того, что они должным образом разработаны, внедрены и проверены аудитом.

      Стандартизированные системы (ISO 14001:2015 и/или национальные документы в области стандартизации) и не стандартизированные системы в принципе применяются к организациям, настоящий документ использует более узкий подход, не считая всех видов деятельности организации, например, в отношении их продуктов и услуг.

      СЭМ может содержать следующие компоненты:

      1) заинтересованность руководства, включая высшее руководство на уровне компании и предприятия (например, руководитель предприятия);

      2) анализ, включающий определение контекста организации, выявление потребностей и ожиданий заинтересованных сторон, определение характеристик предприятия, связанных с возможными рисками для окружающей среды (и здоровья человека), а также применимых правовых требований, касающихся окружающей среды;

      3) экологическую политику, которая включает в себя постоянное совершенствование установки посредством менеджмента;

      4) планирование и установление необходимых процедур, целей и задач в сочетании с финансовым планированием и инвестициями;

      5) выполнение процедур, требующих особого внимания:

      структура и ответственность;

      набор, обучение, информированность и компетентность персонала, чья работа может повлиять на экологические показатели;

      внутренние и внешние коммуникации;

      вовлечение сотрудников на всех уровнях организации;

      документация (создание и ведение письменных процедур для контроля деятельности со значительным воздействием на окружающую среду, а также соответствующих записей);

      эффективное оперативное планирование и контроль процессов;

      программа технического обслуживания;

      готовность к чрезвычайным ситуациям и реагированию, включая предотвращение и/или снижение воздействия неблагоприятных (экологических) последствий чрезвычайных ситуаций;

      1) обеспечению соответствия экологическому законодательству;

      2) обеспечение соблюдения экологического законодательства;

      проверку работоспособности и принятие корректирующих мер с уделением особого внимания к следующим действиям:

      мониторинг и измерение;

      корректирующие и превентивные действия;

      ведение записей;

      независимый внутренний и внешний аудит для определения соответствия СЭМ запланированным мероприятиям и надлежащим ли образом она внедряется и поддерживается;

      3) обзор СЭМ и ее постоянную пригодность, адекватность и эффективность со стороны высшего руководства;

      подготовка регулярной отчетности, предусмотренной экологическим законодательством;

      валидацию органом по сертификации или внешним верификатором СЭМ;

      следование за развитием более чистых технологий;

      рассмотрение воздействия на окружающую среду от возможного снятия с эксплуатации установки на этапе проектирования нового завода и на протяжении всего срока его службы;

      применение отраслевого бенчмаркинга на регулярной основе (сравнение показателей своей компании с лучшими предприятиями отрасли);

      систему управления отходами;

      на установках/объектах с несколькими операторами, создание объединений, в которых определяются роли, обязанности и координация операционных процедур каждого оператора установки в целях расширения сотрудничества между различными операторами;

      инвентаризацию сточных вод и выбросов в атмосферу.

      Достигнутые экологические выгоды

      Поддержание и выполнение четких процедур в штатных и нештатных ситуациях и соответствующее распределение обязанностей дает гарантию того, что на предприятии всегда соблюдаются условия экологического разрешения, достигаются поставленные цели и решаются задачи. СЭМ обеспечивает постоянное улучшение экологической результативности.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Основные входные (включая потребление энергии) и выходные (выбросы, сбросы, отходы) потоки взаимосвязано управляются оператором в кратко- средне- и долгосрочном аспектах, с учетом особенностей финансового планирования и инвестиционных циклов. Это означает, например, что применение краткосрочных решений по очистке выбросов и сбросов ("на конце трубы") может привести к долгосрочному повышению потребления энергии и отсрочить инвестиции в потенциально более выгодные решения по защите окружающей среды.

      Цель применения методов экологического менеджмента заключается в снижении воздействия установки на окружающую среду в целом.

      На ряде предприятий Казахстана функционируют СЭМ. К примеру СЭМ, соответствующая СТ РК ISO 14001 внедрена и сертифицирована на предприятии АО "АрселорМиттал Темиртау". В ПФ ТОО "KSP Steel" данная система внедрена и функционирует, но не сертифицирована.

      Кросс-медиа эффекты

      Систематический анализ воздействия на окружающую среду и возможностей для улучшений в контексте СЭМ создает основу для оценки наилучших решений для всех компонентов окружающей среды.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Компоненты СЭМ могут быть применены ко всем установкам. Охват (например, уровень детализации) и формы системы экологического менеджмента должны соответствовать эксплуатационным характеристикам применяемого технологического оборудования и уровню ее воздействия на окружающую среду.

      Экономика

      Определение стоимости и экономической эффективности внедрения и поддержания действующей СЭМ определяется в каждом конкретном случае.

      Движущая сила внедрения

      СЭМ может обеспечить ряд преимуществ, например: улучшение экологических показателей предприятия, улучшение основы для принятия решений, улучшение понимания экологических аспектов компании, улучшение мотивации персонала, дополнительные возможности снижения эксплуатационных затрат и улучшение качества продукции, улучшение экологической результативности, снижение затрат, связанных с экологическими нарушениями, невыполнением установленных требований и др.

4.3. НДТ Внедрение системы энергетического менеджмента

      Описание

      НДТ состоит во внедрении и поддержании функционирования СЭнМ. Реализация и функционирование СЭнМ может быть обеспечено в составе существующей системы менеджмента (например, системы экологического менеджмента) или создания отдельной системы энергоменеджмента.

      Техническое описание

      Система управления энергетической эффективностью состоит во внедрении и поддержании СЭнМ (например, ISO 50001).

      В состав СЭнМ, в зависимости от конкретных условий, входят перечисленные ниже элементы:

      обязательства высшего руководства (рассматриваются как необходимая предпосылка успешного менеджмента энергоэффективности);

      разработка и принятие политики энергоэффективности высшим руководством;

      проведение энергоаудита, энергетического обследования с целью выявление нерационального использования энергетических ресурсов и выработки мер по повышению энергетической эффективности;

      планирование и определение целей и задач согласно результатам энергоаудита;

      разработка и соблюдение процедур, уделяющих особое внимание следующим вопросам: организационная структура и ответственность, обучение, обеспечение осведомленности и компетентности, информационный обмен, участие сотрудников, документирование, эффективный контроль технологических процессов, техническое обслуживание, готовность к чрезвычайным ситуациям, обеспечение соответствия законодательным требованиям в области энергоэффективности и соответствующим соглашениям (если таковые существуют);

      сравнительный анализ: установление и периодическая оценка показателей энергоэффективности, а также систематическое и регулярное сопоставление с отраслевыми, национальными и региональными ориентирами в области энергоэффективности при наличии подтвержденных данных;

      оценка результативности и корректирующие действия, уделяющие особое внимание следующим вопросам: мониторинг и измерения, корректирующие и профилактические действия, ведение записей, независимый (там, где это возможно) или внутренний аудит, с целью оценки того, соответствует ли система установленным требованиям, а также того, внедрена ли она и поддерживается надлежащим образом;

      регулярный анализ СЭнМ, ее соответствия целям, а также адекватности и результативности со стороны высшего руководства.

      Достигнутые экологические выгоды

      Сокращение расходов на энергоресурсы за счет снижения потребления энергии и ресурсов, а также повышения эффективности и надежности работы оборудования, улучшение экологических показателей. Все меры по снижению потребления энергии приводят к экономии ресурсов и сокращению выбросов, включая диоксид углерода (CO2). Любое действие по энергосбережению оказывает влияние на загрязнение окружающей среды через уровень расхода топлива на производства энергии.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Оценка опыта внедрения СЭнМ на предприятиях как в Казахстане, так и за рубежом показывает, что организация и внедрение СЭнМ позволяет снизить потребление энергии и ресурсов ежегодно на 1 – 3 % (на начальном этапе до 10 – 20 %), что соответственно приводит к снижению выбросов вредных веществ и парниковых газов [65, 66]. Применение энергетического менеджмента на предприятиях играет огромную роль для ограничения выбросов парниковых газов (ПГ).

      СЭнМ успешно внедрена на предприятиях АО "АрселорМитталТемирату", ПФ ТОО "KSP Steel".

      В качестве примера эффективности внедрения СЭнМ можно привести ПАО "ММК" (Россия), которое в декабре 2022 года успешно прошло сертификационный аудит СЭнМ, на соответствие требованиям национального стандарта ГОСТ Р ИСО 50001-2012.

      Важнейшие направления повышения энергоэффективности производственных процессов в Группе ММК включают проработку и внедрение энергоэффективных идей, реализацию малобюджетных высокоэффективных проектов (baby-capex) в сфере энергосбережения, а также оказание энергосервисных услуг. В 2022 году через блок сопровождения идей приложения "Платформа энергоменеджмента" работники ПАО "ММК" подали 944 энергоэффективных идеи, 409 из них были реализованы с плановым экономическим эффектом на уровне 440 млн рублей. Кроме того, введены в работу 11 проектов baby-capex с общим ожидаемым эффектом в объеме 190 млн рублей.

      Кросс-медиа эффекты

      Снижение энергоемкости производства. Повышение уровня культуры производства и квалификации персонала.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Описанные выше компоненты, как правило, могут быть применены ко всем объектам, входящим в область действия настоящего документа. Объем (например, уровень детализации) и характер СЭнМ (например, стандартизированная или не стандартизированная) будет связан с характером, масштабом и сложностью установки, а также с диапазоном воздействия на окружающую среду, которое она может оказывать.

      Экономика

      Потребление энергии может составлять до 50 % от общих эксплуатационных затрат, зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае. Как следствие, снижение энергопотребления или повышение эффективности завода снижает общие эксплуатационные расходы.

      Движущая сила внедрения

      Движущими силами для внедрения мероприятий по энергоэффективности являются: улучшение экологических показателей, повышение энергоэффективности, повышение уровня мотивации и вовлечения персонала, дополнительные возможности для снижения эксплуатационных затрат и улучшения качества продукции.

4.4. НДТ Снижение потребления тепловой и электрической энергии

      Описание

      НДТ заключается в снижении потребления тепловой энергии и электроэнергии, а также в сокращении потребления первичной энергии за счет оптимизации потоков энергии и оптимального использования извлекаемых технологических газов, таких как коксовый газ, доменный газ и основной газообразный кислород.

      Техническое описание

      Снижение потребления тепловой энергии достигается за счет использования комбинации следующих методов:

      улучшенные и оптимизированные системы для достижения плавной и стабильной обработки, работающие близко к заданным значениям параметров процесса (оптимизация управления технологическими процессами, включая автоматизированные системы управления, современные гравиметрические системы подачи твердого топлива, предварительный нагрев в максимально возможной степени с учетом существующей конфигурации процесса);

      рекуперация избыточного тепла от процессов, особенно из их зон охлаждения;

      оптимизированное управление паром и теплом;

      максимально интегрированное в процесс повторное использование физического тепла.

      Технологические интегрированные методы, используемые для повышения энергоэффективности при производстве стали за счет улучшения рекуперации тепла, включают:

      комбинированное производство тепла и электроэнергии с рекуперацией отработанного тепла теплообменниками и распределением либо на другие части металлургического завода, либо в сеть централизованного теплоснабжения;

      установка паровых котлов или соответствующих систем в больших нагревательных печах (печи могут покрывать часть потребности в паре);

      предварительный подогрев воздуха для горения в печах и других системах сжигания для экономии топлива с учетом неблагоприятных последствий, т.е. увеличения содержания оксидов азота (NOX) в отходящих газах;

      изоляция паровых труб и труб горячей воды;

      использование дымоходных котлов в печах с высокими температурами;

      испарение кислорода и охлаждение компрессора для обмена энергией через стандартные теплообменники;

      использование верхних утилизационных турбин для преобразования кинетической энергии газа, образующегося в доменной печи, в электрическую энергию.

      Касательно сокращения потребления первичной энергии за счет оптимизации потоков энергии и оптимального использования извлекаемых технологических газов, таких как коксовый газ, доменный газ и основной газообразный кислород: технологические интегрированные методы повышения энергоэффективности на интегрированном сталелитейном заводе за счет оптимизации использования технологического газа включают:

      использование газгольдеров для всех побочных газов или других подходящих систем для кратковременного хранения и средств поддержания давления;

      повышение давления в газовой сети при потерях энергии на факелах для того, чтобы утилизировать больше технологических газов с соответствующим повышением коэффициента использования;

      обогащение газа технологическими газами различной теплоты сгорания для разных потребителей;

      отопительные топки технологическим газом;

      использование компьютеризированной системы контроля теплотворной способности;

      регистрацию и использование температур кокса и дымовых газов;

      адекватное определение мощности установок рекуперации энергии для технологических газов, в частности, с учетом изменчивости технологических газов.

      Использование десульфурированного и обеспыленного избыточного коксового газа и обеспыленного доменного газа и основного кислородного газа (смешанного или раздельного) котлах или на теплоэлектростанциях также может направляться для выработки пара, электроэнергии и/или тепла с использованием избыточного отработанного тепла для внутренних или наружных тепловых сетей, если есть запрос от третьих лиц.

      Достигнутые экологические выгоды

      Снижение потребления энергии и ресурсов, улучшение экологических показателей и поддерживание высокого уровня эффективности этих показателей.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      В 2015 году АО "АМТ", согласно программе энергосбережения, было разработано 50 мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. Из них 35 было предложено для реализации в 2015 году и 22 в 2017 – 2021 гг. Согласно отчетам государственного энергетического реестра (ГЭР) в 2019 году за 3 года было реализовано 15 мероприятий, из них 3 мероприятия - предложенные после проведения энергоаудита, среди которых можно выделить следующие:

      установка шахтного охладителя;

      установка воздухоподогревателей с системой утилизации тепла;

      внедрение регулирования вентиляторов обдува двигателей клетей;

      замена ламп накаливания и ДРЛ на светодиодные лампы;

      внедрение частотно-регулируемого привода насосов насосной станции;

      отключение вентиляторов доменного цеха;

      тепловая изоляция нагревателей кислоты;

      утилизация выпара деаэраторов котельной.

      На ПФ ТОО "KSP Steel", использование рекуперации выделяющегося тепла карусельной печи в комплексе с другими техниками по снижению выбросов, таких как: использование газообразного топлива, улавливание пыли металлической, очистка ГВС, содержащей графит, пыль буры, окалину в трубе Вентури, позволяет добиться степени очистки 95 – 99 %.

      В качестве примера можно привести также ПАО "ММК" (Россия) – первое промышленное предприятие с успешным опытом реализации энергосервисных контрактов. По состоянию на 2022 год ведутся работа по договорам на оказание энергосервисных услуг по проекту автоматизированного комплекса управления приводами дымососов системы утилизации конвертерных газов кислородно-конвертерного цеха, проектов по модернизации систем освещения цехов управления главного энергетика и технологических цехов.

      Выработка собственной электроэнергии на электростанциях комбината в 2022 году увеличилась на 1,3 МВт (0,2 %). Кроме того, по отношению к предыдущему году выросла степень использования вторичных газов на электростанциях: доменного газа – на 1,6 %, коксового газа – на 3,6 %. В результате: снижение потерь вторичных газов для доменного газа составило 1,26 % (до 0,75 % в 2022 г.), коксового – 4,56 % (до 0,58 % в 2022 г.).

      Кросс-медиа эффекты

      Снижение энергоемкости производства. Сокращение выбросов парниковых газов.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Комбинированное производство тепла и электроэнергии общеприменимо. Удельный расход энергии зависит от объема технологического процесса, качества продукции и типа установки (например, объем вакуумной обработки в кислородно-конвертерном конвертере, температура отжига, толщина изделий и т. д.).

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае. Общая сумма затрат АО "АМТ" по реализации энергосберегающей программы, составила 944,243 млн тенге.

      Экономический эффект от внедрения мероприятий ПАО "ММК" (Россия), согласно договоров оказание энергосервисных услуг, составили 10,4 млн рублей - по проекту автоматизированного комплекса управления приводами дымососов системы утилизации конвертерных газов кислородно-конвертерного цеха, 49,7 млн рублей – по проектам модернизации систем освещения цехов управления главного энергетика и 4,3 млн рублей - по проектам модернизации систем освещения технологических цехов.

      Движущая сила внедрения

      Движущими силами для внедрения мероприятий по энергоэффективности являются: улучшение экологических показателей, повышение энергоэффективности, повышение уровня мотивации и вовлечения персонала, дополнительные возможности для снижения эксплуатационных затрат и улучшения качества продукции.

4.5. НДТ Мониторинг эмиссий

      Описание

      Мониторинг представляет собой систематические наблюдения за изменениями химических или физических параметров в различных средах, основанный на повторяющихся измерениях или наблюдениях с определҰнной частотой, в соответствии с задокументированными и согласованными процедурами. Мониторинг проводится для получения достоверной (точной) информации о содержании загрязняющих веществ в отходящих потоках (выбросы, сбросы) для контроля и прогнозирования возможных воздействий на окружающую среду.

      Техническое описание

      Частота проведения мониторинга зависит от вида загрязняющего вещества (токсичность, воздействие на ОС и человека), характеристик используемого материала, мощности предприятия, а также применяемых методов сокращения выбросов, при этом она должна быть достаточной, чтобы получить репрезентативные данные для контролируемого параметра.

      При выполнении мониторинга атмосферного воздуха основное внимание должно уделяться состоянию окружающей среды в зоне активного загрязнения (для источников загрязнения атмосферы), а также в зоне воздействия в тех случаях, когда это необходимо для отслеживания соблюдения экологического законодательства РК и нормативов качества окружающей среды.

      Используемые для мониторинга методы, средства измерений, применяемое оборудование, процедуры и инструменты, должны соответствовать стандартам, действующим на территории РК. Использование международных стандартов должно быть регламентировано нормативно-правовыми актами РК.

      Перед проведением замеров необходимо составление плана мониторинга, в котором должны быть учтены такие показатели как: режим эксплуатации установки (непрерывный, прерывистый, операции пуска и останова, изменение нагрузки), эксплуатационное состояние установок по очистке газа или стоков, факторы возможного термодинамического воздействия.

      При определении методов измерений, определении точек отбора проб, количестве проб и продолжительности их отбора, необходимо учитывать такие факторы как:

      режим работы установки и возможные причины его изменения;

      потенциальную опасность выбросов;

      время необходимое для отбора проб с целью получения наиболее полной информации об определяемом загрязняющем веществе в составе газа.

      Обычно при выборе эксплуатационного режима для проведения измерения выбирается режим, при котором могут быть отмечены максимальные выбросы (максимальная нагрузка).

      При этом для определения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах, может быть использована случайная проба или объединенные суточные пробы (24 часа), основанные на отборе проб пропорционально расходу или усредненные по времени.

      При отборе проб неприемлемо разбавление газов или сточных вод, так как полученные при этом показатели нельзя будет считать объективными.

      Мониторинг эмиссий может проводиться как при помощи инструментальных замеров, так и расчетным методом.

      Результаты измерений должны быть репрезентативными, взаимно сопоставимыми и четко описывать соответствующее рабочее состояние установки.

      Точки отбора проб

      Точки отбора проб должны соответствовать требованиям законодательства РК в области измерений. Точки отбора проб должны:

      быть четко обозначенными;

      если возможно, иметь постоянный поток газа в точке отбора;

      иметь необходимые источники энергии;

      иметь доступ и место для размещения приборов и специалиста;

      обеспечивать соблюдение требований безопасности на рабочем месте.

      Компоненты и параметры

      Компонентами производственного мониторинга являются контролируемые загрязняющие вещества, присутствующие в эмиссиях в окружающую среду (выбросы, сбросы), измеряемые или рассчитываемые на основе утвержденных методических документов.

      Стандартные условия

      При исследованиях состояния атмосферного воздуха необходимо учитывать:

      температуру окружающей среды;

      относительную влажность;

      скорость и направление ветра;

      атмосферное давление;

      общее погодное состояние (облачность, наличие осадков);

      объем ГВС;

      температуру отходящего газа (для расчета концентрации и массового расхода);

      содержание водяных паров;

      статическое давление, скорость потока в канале отходящего газа;

      содержание кислорода.

      Данные параметры могут использоваться при определении наличия определенных компонентов в отходящем потоке газа, например, температура, содержание кислорода и пыли в газе могут указывать на разложение ПХДД/Ф. Значение pH в сточных водах может также использоваться для определения эффективности осаждения металлов.

      Помимо наблюдений за качественными и количественными показателями отходящих потоков, мониторингу подлежат параметры основных технологических процессов, к которым относятся:

      количество загружаемого сырья;

      производительность;

      температура горения (или скорость потока);

      количество подсоединенных аспирационных установок;

      скорость потока, напряжение и количество удаляемой пыли из электрофильтра вместо концентрации пыли;

      датчики утечки для применяемого очистного оборудования (например, возможные превышения концентрации при разрыве фильтровальной ткани рукавных фильтров).

      В дополнение к вышеперечисленным параметрам для эффективной работы установки и системы очистки дымовых газов могут быть необходимы дополнительные измерения определенных параметров (таких как напряжение и электричество (электрофильтры), перепад давления (рукавные фильтры) и концентрации загрязняющих веществ на различных установках в газоходах (например, до и после пылегазоочистки).

      Непрерывное и периодическое измерение выбросов.

      Непрерывный мониторинг предполагает постоянное измерение и проводится посредством АСМ на организованных источниках согласно требованиям действующего законодательства.

      Возможно непрерывное измерение нескольких компонентов в газах или в сточных водах, и в некоторых случаях точные концентрации могут определяться непрерывно или в виде средних значений в течение согласованных периодов времени (почасово, посуточно и т. д.). В этих случаях анализ средних значений и использование процентилей могут обеспечить гибкий метод демонстрации соответствия условиям разрешения, а средние значения можно легко и автоматически оценить.

      Для источников и компонентов выбросов, которые могут оказывать значительное воздействие на окружающую среду, следует установить непрерывный мониторинг. Пыль может оказывать значительное воздействие на окружающую среду и здоровье, содержать токсичные компоненты. Постоянный мониторинг пыли позволяет также определить разрывы мешков в рукавных фильтрах.

      АО "АМТ" в 2019 году была проведена реконструкция пылеочистного оборудования зоны спекания агломашин с монтажом электрофильтров и установкой системы автоматического мониторинга (газоанализатор, пылемер, что способствовало сокращению выбросов неорганической пыли на 1000 тонн в год.

      Система мониторинга на предприятии SSAB Oxelösund AB (Швеция), позволяет непрерывно контролировать производительность рукавного фильтра. Результаты измерений сообщаются ежедневно, еженедельно и ежемесячно. Система непрерывного измерения пыли установлена в системе выхлопных газов после вторичного обеспыливающего фильтра. Имеются два прибора для измерения выбросов пыли в каналах после фильтра вторичного обеспыливания и еще два в отверстиях на крыше. Принцип измерения - гравиметрический (мг/Нм³). Для обнаружения утечек используется метод флуоресценции. Выбросы пыли из конвертерной печи (за исключением первичного отходящего газа) регистрируются на трех отдельных стадиях процесса: загрузка, продувка и в другое время. Измерения позволяют контролировать технологический процесс и предотвратить возможные незапланированные выбросы в окружающую среду.

      В доменном цехе Тулачермета (Россия) установлена автоматическая система контроля выбросов, которая позволит в режиме онлайн передавать данные по эмиссиям: оксид углерода (CO), окислы азота (NOX) и диоксид серы (SO2) в государственную систему учета выбросов.

      Периодические измерения включают определение измеряемой величины с заданными временными интервалами с использованием ручных или автоматизированных методов. Указанные промежутки времени обычно являются регулярными (например, один раз в месяц или один раз/два раза в год). Длительность отбора определяется, как период времени, в течение которого образец отбирается. На практике иногда выражение "точечный отбор" используется аналогично "периодическому измерению". Количество отбираемых проб может быть различным, в зависимости от определяемого вещества, условий отбора проб, однако для получения достоверных показателей стабильного выброса наилучшей рекомендуемой практикой является получение, как минимум трех выборок последовательно в одной серии измерений.

      Продолжительность и время измерений, точки отбора проб, измеряемые вещества (т. е. загрязнители и косвенные параметры) также устанавливаются на начальном этапе, при определении целей мониторинга. В большинстве случаев продолжительность отбора проб составляет 30 минут, но также может быть и 60 минут, в зависимости от загрязняющего вещества, интенсивности выброса, а также схемы расположения мест отбора проб (места установки датчиков - в случае использования автоматизированных систем). Так, например, в случаях низких концентрации пыли или необходимости определения ПХДД/Ф, может потребоваться больше времени для отбора проб.

      Оценку воздействия выбросов и их сокращение с течением времени следует сопоставлять с относительной долей неорганизованных и организованных источников выбросов на конкретном участке. Сравнение этих результатов со стандартами качества окружающей среды, пределом воздействия на рабочем месте или прогнозируемыми значениями концентраций.

      Воздействие предприятия на водные ресурсы определяется оценкой рационального использования воды, степенью загрязнения сточных вод, возможностями их очистки на локальных очистных сооружениях, решением вопросов регулирования, сброса и очистки поверхностного стока.

      Целью мониторинга состояния почвенного покрова является получение аналитической информации о состоянии почв для оценки воздействия предприятия на их качество. Мониторинг уровня загрязнения земель проводится в экстремальный сезон - осенью.

4.5.1. Мониторинг выбросов загрязняющих веществ

      Производственный мониторинг является ПЭК, который проводится для получения объективных данных с установленной периодичностью о воздействии производственной деятельности предприятия на окружающую среду.

      Организованные выбросы в атмосферный воздух, а также параметры процессов контролируются с использованием периодических или непрерывных методов измерения в соответствии с утвержденными стандартами.

      Тип использованного мониторинга (непрерывные или периодические измерения) зависит от ряда факторов, таких как: природа загрязняющего вещества, экологическая значимость выбросов или ее изменчивость.

      Мониторинг выбросов может осуществляться методом прямых измерений, из которых можно выделить:

      инструментальный метод, основанный на автоматических газоанализаторах, непрерывно измеряющих концентрации загрязняющих веществ в выбросах контролируемых источников (непрерывные измерения);

      инструментально-лабораторный - основанный на отборе проб отходящих газов из контролируемых источников с последующим их анализом в химических лабораториях (периодические измерения);

      расчетный метод - основанный на использовании методологических данных.

      Мониторинг выбросов в атмосферном воздухе может проводиться как для организованных источников выбросов, так и для неорганизованных источников.

      Мониторинг концентраций загрязняющих веществ в дымовых газах осуществляется в форме периодических или непрерывных измерений. Периодические замеры проводятся специализированным персоналом путем краткосрочного отбора проб дымовых газов в трубе. Для измерений образец дымового газа извлекается из газохода, и загрязняющее вещество анализируется мгновенно с помощью переносных измерительных систем (например, газоанализаторов) или впоследствии в лаборатории. Мониторинг эмиссий путем непрерывных измерений (автоматизированный мониторинг), осуществляется измерительным оборудованием, установленным непосредственно в дымовой трубе, а также в газоходе с соблюдением действующих в РК стандартов отбора проб.

      Особое внимание следует уделить мониторингу неорганизованных выбросов, так как их количественное определение требует больших трудовых и временных затрат. Имеются соответствующие методики измерения, но уровень достоверности результатов, получаемых с их применением, низок, и в связи с увеличением числа потенциальных источников оценка суммарных неорганизованных выбросов/сбросов может потребовать более существенных затрат, чем в случае выбросов/сбросов от точечных источников.

      Ниже рассмотрены некоторые методы количественного определения неорганизованных выбросов:

      метод аналогии с организованными выбросами, основанный на определении "эквивалентной поверхности", через которую измеряется поток вещества;

      оценка утечек из оборудования;

      использование расчҰтных методов с помощью коэффициентов для определения выбросов из емкостей для хранения, во время погрузочно-разгрузочных операций, а также выбросов, возникающих в результате деятельности очистных сооружений и пр.;

      использование устройств для оптического мониторинга (обнаружение и определение концентраций загрязняющих веществ в результате утечки с подветренной от предприятия стороны с использованием электромагнитного излучения, которое поглощается и/или рассеивается загрязняющими веществами);

      метод материального баланса (учет входного потока вещества, его накопление, выходной поток этого вещества, а также его разложение в ходе технологического процесса, после чего остаток считается поступившим в окружающую среду в виде выбросов);

      выпуск газа-трассера в различные выбранные точки или зоны на территории предприятия, а также в точки, расположенные на разной высоте на этих участках;

      метод оценки по принципу подобия (количественная оценка выбросов исходя из результатов измерения качества воздуха с подветренной стороны, с учетом метеорологических данных);

      оценка мокрых и сухих осаждений загрязняющих веществ с подветренной от предприятия стороны, что позволит впоследствии оценить динамику этих выбросов (за месяц или за год).

      Нет методов измерений, которые применимы для общего использования на всех участках, и методологии измерений отличаются от участка к участку. Имеются значительные воздействия от других источников поблизости от промплощадки, такие как вспомогательные производства, транспорт и иные источники, которые сильно затрудняют экстраполяцию. Следовательно, полученные результаты относительны или являются ориентирами, которые могут указывать на снижение, достигнутое при помощи принятых мер по снижению неконтролируемых выбросов.

      Точки отбора проб должны отвечать требованиям действующего законодательства РК, быть легко и быстро достижимы и иметь должные размеры.

      Измерение неорганизованных выбросов от площадных источников является более сложным и требует более тщательно разработанных методов, так как:

      характеристики выбросов регулируются метеорологическими условиями и подвержены большим колебаниям;

      источник выбросов может иметь большую площадь и может быть определен с неточностью;

      погрешности относительно измеренных данных могут быть значительны.

      Мониторинг неорганизованных выбросов, попадающих в атмосферу от неплотностей технологического оборудования, должен проводиться с помощью оборудования для обнаружения утечек летучих органических соединений (ЛОС). Если объемы утечек малы и их невозможно оценить инструментальными замерами, то может применяться метод массового баланса в сочетании с отдельными измерениями концентраций загрязняющих веществ.

      Описанные методы для мониторинга неорганизованных выбросов были разработаны с учетом международного опыта, и находятся на той стадии, когда они не могут выдать точные и надежные фактические показатели, однако они позволяют показывать ориентировочные уровни выбросов или тенденции возможного увеличения выбросов за определенный период времени. В случае применения одного или нескольких предлагаемых методов необходимо учитывать местный опыт использования, знания местных условий, особой конфигурации установки и т. п.

      В список контролируемых веществ должны включаться загрязняющие вещества (в том числе маркерные), которые присутствуют в выбросах стационарных источников и в отношении которых установлены технологические нормативы, предельно допустимые выбросы с указанием используемых методов контроля (инструментальные).

      Мониторинговые наблюдения за состоянием атмосферного воздуха на территории предприятия и в границах области воздействия (мониторинг воздействия) проводятся согласно утвержденной Программе ПЭК.

      Таблица 4.2. Рекомендации по проведению мониторинга

№ п/п

Метод (оборудование)

Периодичность

1

2

3

1

Параметры процесса, свидетельствующих о стабильности процесса

Непрерывно

2

Мониторинг и стабилизация критических параметров процесса: однородность сырья, подача топлива, добавок, уровень избытка воздуха

Непрерывно

3

Выбросы МЗВ (пыль, диоксид серы (SO2), окислы азота (NOx) от соответствующего технологического процесса

Непрерывно

4

Выбросы ПХДД/ПХДФ, ртути (Hg) при процессах агломерации, сероводорода (H2S) при процессах коксования, диоксида серы (SO2), оксидов азота (NOx), оксида углерода (СO), ПХДД/ПХДФ, ртути (Hg) при процессах производства стали, углерода оксида (СО) при процессах производства карбида кальция

Периодически (в соответствии с программой ПЭК), но не реже 1 раза в месяц)

      Методы и инструменты, используемые для мониторинга эмиссий в атмосферный воздух, устанавливаются соответствующими национальными нормативно-правовыми актами.

4.5.2. Мониторинг сбросов загрязняющих веществ в водные объекты

      Производственный мониторинг водных ресурсов представляет единую систему наблюдений и контроля деятельности предприятия для своевременного выявления и оценки происходящих изменений, прогнозирования мероприятий, направленных на рациональное использование водных ресурсов и смягчение воздействия на окружающую среду.

      В рамках производственного мониторинга состояния водных ресурсов предусматривается контроль систем водопотребления и водоотведения и осуществление наблюдений за источниками воздействия на водные ресурсы рассматриваемого района, а также их рационального использования.

      Результаты мониторинга позволяют своевременно выявить и провести оценку происходящих изменений окружающей среды при осуществлении производственной деятельности.

      Мониторинг состояния водных ресурсов включает:

      операционный мониторинг – наблюдения за работой и эффективностью очистных сооружений сточных вод;

      мониторинг эмиссий – наблюдения за объемами сбрасываемых сточных вод и их соответствия установленным нормативам; наблюдения за качеством сточных вод и их соответствия установленным нормам;

      мониторинг воздействия – наблюдения за качеством вод приемника сточных вод - пруда-накопителя (фоновые концентрации загрязняющих веществ).

      Производственный мониторинг в области охраны и использования водных объектов включает регулярный контроль нормируемых параметров и характеристик:

      технологических процессов и оборудования, связанных с образованием сточных вод;

      мест водозабора и учета используемой воды;

      выпусков сточных вод, в том числе очищенных;

      сооружений для очистки сточных вод и сооружений систем канализации;

      систем водопотребления и водоотведения;

      поверхностных и подземных водных объектов, пользование которыми осуществляется на основании разрешительной документации, а также территорий водоохранных зон и прибрежных защитных полос.

      Метод непрерывных измерений наряду с оценкой выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух широко применяется также для определения параметров сточных вод промышленных предприятий. Измерения проводятся непосредственно в потоке сточных вод.

      Основным параметром, который практически всегда устанавливается в ходе непрерывных измерений, является объемный расход сточных вод. Дополнительно в процессе непрерывного мониторинга в потоке сточных вод могут определяться следующие параметры:

      pH и электропроводимость;

      температура;

      мутность.

      Выбор в пользу использования непрерывного мониторинга для сбросов, зависит от:

      ожидаемого воздействия сбросов сточных вод на окружающую среду с учетом особенностей местных условий;

      необходимости мониторинга и контроля производительности установки по очистке сточных вод для возможности быстрого реагирования на изменения параметров очищенной воды (при этом, минимальная частота проведения замеров может зависеть от конструкции очистных сооружений и объемов сбросов сточных вод);

      наличия и надежности измерительного оборудования и характера сброса сточных вод;

      затрат на непрерывные измерения (экономической целесообразности).

      В список контролируемых веществ должны включаться маркерные загрязняющие вещества с указанием используемых методов контроля (инструментальные).

      Отбор проб сточной воды может осуществляться следующим образом:

      случайной пробы, которая относится к одной пробе, взятой из потока сточных вод;

      составной пробы, которая относится к пробе, отбираемой непрерывно в течение определенного периода, или проба, состоящая из нескольких проб, взятых непрерывно или прерывисто в течение или проба, состоящая из нескольких проб, отбираемых либо непрерывно, либо прерывисто в течение определенного периода или смешанных между собой;

      квалифицированная случайная проба относится к составной пробе, состоящей как минимум из пяти смешивающихся в последствии, случайных проб, отобранных в течение не более двух часов с интервалом не менее двух минут.

      Достигнутые экологические выгоды

      Контроль эффективности процессов связан с очисткой сбросов в целях проведения анализа о достижимости поставленным экологическим целям, а также выявлению и устранению возможных аварий и инцидентов.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Разработка программы мониторинга на каждом предприятии ведется с учетом специфики производственного процесса, используемого сырья, климатических условий, существующего состояния окружающей среды и т.д.

      Кросс-медиа эффекты

      Отсутствуют.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Общеприменимо.

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

      Движущая сила внедрения

      Соблюдение требований экологического законодательства.

4.6. НДТ Управление технологическим процессом

      Описание

      Обеспечение стабильности производственного процесса: оптимизация процессов, повышение энергоэффективности и увеличение показателей выпуска готовой продукции.

      Техническое описание

      Внедрение систем автоматизированного контроля, управления и использование следующих техник.

      Проверка и выбор исходных материалов в соответствии с применяемыми технологическими процессами и методами очистки.

      Процедуры включают:

      контроль сопроводительных документов для товара;

      визуальная проверка того, что поставленный материал соответствует указанному в договоре и товаросопроводительным документам;

      контроль системы взвешивания и дозирования шихты;

      контроль при приемке исходного сырья и определение места хранения (визуальный осмотр, выборочный контрольный анализ в зависимости от типа материала, испытание на радиоактивность);

      контроль химического состава исходного сырья;

      сортировка посторонних веществ (в случае несоответствия: возврат поставщику или удаление);

      тщательное перемешивание разнородных материалов, входящих в состав шихты, для достижения оптимальной эффективности переработки и сокращения выбросов вредных веществ и образования отходов. Для определения правильных смесей сырья используются малые печи. Колебания влажности в подачи печи могут привести к тому, что объемы технологического газа слишком велики для аспирационного оборудования, что будет способствовать образованию неорганизованных выбросов;

      использование микропроцессорных устройств контроля скорости подачи материала, ключевых технологических параметров, включая сигнализацию, условий сжигания и подачи дополнительного газа;

      непрерывный инструментальный контроль температуры, давления, содержание кислорода в печи и подачи газа;

      контроль критических параметров процессов на установках очистки отходящих газовых потоков (температура газа, количество подаваемых реагентов, давление, ток и напряжение на электрофильтре, объем подачи и pH жидкости в мокром скруббере, состав подаваемого газа);

      непрерывный инструментальный контроль уровня вибрации для обнаружения завалов или неисправности оборудования;

      непрерывный инструментальный контроль силы тока, напряжения и температуры электрических контактов;

      контроль и регулирование температуры для предотвращения образования выбросов металлов и оксидов металла из-за перегрева;

      использование микропроцессорных устройств для контроля подачи реагентов и работы очистного оборудования, включая непрерывный инструментальный контроль температуры, мутности, pH, электропроводности и объемов стока;

      сбор технологических газов с использованием герметичных или полугерметичных систем печи. Интерактивные вентиляторы с переменной скоростью используются для обеспечения оптимальной скорости сбора газа и минимизации затрат на электроэнергию;

      сбор и извлечение паров растворителей, насколько это возможно, с использованием герметичных реакторов или локального сбора паров в сочетании с охладителями или конденсаторами;

      использование систем управления качеством окружающей среды;

      проведение анализа шлака, металла и штейнового материала на основе периодически отбираемых проб, для контроля и оптимизации добавления флюсов, определение условий производственного процесса и контроль содержания металлов в материалах.

      В целях оптимизации управления и контроля внутренних материальных потоков с целью предотвращения загрязнения, предотвращения износа, обеспечения надлежащего качества используемого сырья, возможности повторного использования и переработки, а также для повышения эффективности процесса и оптимизации выпуска металла, используются методы управления ресурсами.

      Надлежащее хранение и обращение с входными и выходными потоками может помочь свести к минимуму выбросы переносимой по воздуху пыли со складов и конвейерных лент (включая точки перегрузки), а также избежать загрязнения почвенного покрова, грунтовых и сточных вод.

      Налаженные системы управления интегрированными производствами, включающее в себя использование технологических остатков от других установок (технологических процессов) и секторов позволяют максимизировать внутреннее и/или внешнее использование их в качестве сырья.

      Управление материальными потоками включает в себя контролируемую утилизацию небольших частей общего количества отходов металлургического завода, которые не имеют экономического значения.

      Для улучшения использования металлолома можно использовать следующие методы по отдельности или в комбинации:

      спецификация критериев приемки, соответствующих производственному профилю, в заказах на поставку лома;

      хорошее знание состава лома путем тщательного отслеживания происхождения лома; в исключительных случаях испытание расплава может помочь охарактеризовать состав лома;

      наличие надлежащих средств приема и проверки доставки;

      наличие процедур для исключения металлолома, непригодного для использования в установке;

      хранение лома по различным критериям (например, размер, сплавы, степень чистоты); складирование лома с возможным выбросом загрязняющих веществ в почву на непроницаемых поверхностях с дренажно-сборной системой; использование крыши, которая может уменьшить потребность в такой системе;

      составление партии лома для различных плавок, принимая во внимание знание состава, чтобы использовать лом, наиболее подходящий для производимой марки стали (в некоторых случаях это необходимо для предотвращения присутствия нежелательных элементов, а в других случаях для использовать легирующие элементы, которые присутствуют в ломе и необходимы для производства марки стали);

      оперативный возврат всего собственного лома на свалку для переработки;

      наличие плана эксплуатации и управления;

      сортировка металлолома для сведения к минимуму риска включения опасных или цветных загрязнителей, особенно полихлорированных бифенилов (ПХД) и масла или жира. Обычно это делает поставщик лома, но из соображений безопасности оператор проверяет все партии лома в герметичных контейнерах. Следовательно, в то же время можно проверить, насколько это практически возможно, наличие загрязнений. Может потребоваться оценка небольших количеств пластика (например, компонентов с пластиковым покрытием);

      контроль радиоактивности;

      внедрение обязательного удаления компонентов, содержащих ртуть, из вышедших из эксплуатации транспортных средств и отходов электрического и электронного оборудования переработчиками металлолома можно улучшить за счет закрепление отсутствия ртути в договорах купли-продажи лома, отказ от лома, содержащего видимые электронные узлы и агрегаты.

      Основными принципами управления запахом являются:

      предотвращение или минимизация использования материалов, являющихся источником запаха;

      содержание и извлечение пахучих материалов и газов до их диспергирования и разбавления;

      их обработку, возможно, дожиганием или фильтрованием.

      Использование биологических сред, таких как торф или аналогичный материал, которые действуют в качестве субстрата для подходящих биологических видов, успешно удаляющего запахи. Удаление запахов может быть очень сложным и дорогостоящим процессом, если сильно пахучие материалы разбавляются. Для обработки очень больших объемов газа с низкой концентрацией пахучих материалов требуется крупная технологическая установка.

      Достигнутые экологические выгоды

      Предотвращение выбросов металлов, пыли и других веществ в атмосферу. Ресурсосбережение.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Направление развития АСУ на металлургических заводах характеризуется в современных условиях переходом к интегрированным АСУ, отличительной особенностью которых является связанность отдельных подсистем, охватывающих все стороны технологии (управление технологическими процессами, оперативное управление производством, производственное планирование) и построенных на основе единых принципов и системного подхода [54].

      В современном конвертерном цехе можно выделить по крайней мере три АСУ ТП: управления процессом выплавки стали в конвертере; управления процессами внепечной обработки стали; управления процессом непрерывной разливки стали. Система оперативного управления производством должна увязывать работу всех трех АСУ ТП, обеспечивая составление и реализацию оптимального динамического расписания работы всех участков кислородно-конвертерного цеха.

      Система для управления агломерационным процессом предприятия ОАО "Северсталь" (Россия) помимо визуализации технологических параметров производит архивацию данных в локальном архиве, ведет отчҰты тревог, осуществляет передачу технологических параметров непосредственно в MS SQL-сервер вычислительного центра, осуществляет необходимую анимацию на видеоформах для отображения техпроцесса.

      Задачей агломерационного процесса является подготовка высококачественного сырья для доменного производства из смеси железорудных концентратов, оборотных продуктов, колошниковой пыли, окалины, других железосодержащих материалов путҰм спекания их с необходимым количеством флюсов, с использованием коксовой мелочи в качестве топлива.

      После внедрения АСУ количество потребляемого кокса снизилось на 52 %. Годовой экономический эффект составил 200 тысяч долл. США. Окупаемость - 20 дней. На разработку было потрачено 5 человеко/мес.

      На ЕВРАЗ НТМК (Россия) внедрена система управления эффективностью процессов (DPM) в целях повышения производительности участка за счет визуализации оперативных данных. Ожидается, что общий экономический эффект от внедрения проекта составит более 12 млн руб. ежегодно. Принцип работы заключается в следующем: система консолидирует данные по видам, объемам отгруженного шлака, подготавливаемого для вторичного использования в производстве и при изготовлении железофлюса – добавки для выплавки чугуна. Данная система позволяет сотрудникам оперативно анализировать информацию о причинах и времени простоев, следить за своими результатами, что положительно сказывается на работе всего участка. Производительность участка увеличилась с 5 до 6 тысяч тонн шлака в месяц.

      На ВИЗ-Стали (входит в Группу НЛМК) (Россия) внедрили инновационную технологию предиктивной диагностики термического оборудования. Она позволяет оценивать состояние механических узлов и подшипников в реальном времени, заблаговременно устранять неисправности и минимизировать риски внеплановых простоев. Диагностику производят с помощью цифровой системы визуализации звука — SVS (sound visualization system). С помощью использования системы SVS количество внеплановых простоев термического оборудования, которое обследуется с помощью решетки SVS, снизилось до минимальных значений. При этом сократилось время на проведение ремонтов и количество задействованного в них персонала.

      Корпорация JFE Steel (Япония) в начале 2023 года завершила реконструкцию доменной печи на заводе компании в Восточной Японии при вводе ее в эксплуатацию. Процесс реконструкции начался в сентябре прошлого года и стоил около 43 млрд иен. Объем печи остается неизменным и составляет 5153 м3. Модернизация помогла стабилизировать работу печи за счет внедрения технологии обработки данных для повышения точности как позиционирования загружаемого материала, так и контроля нагрева печи. Кроме того, было обновлено соседнее оборудование для улучшения работоспособности и продления срока службы корпуса печи.

      Система управления технологическим процессом Danieli Corus BOF (Великобритания), используемая в конвертерном сталеплавильном производстве состоит из набора аппаратных и программных компонентов, которые могут быть реализованы по отдельности или вместе. Основным аппаратным обеспечением, связанным с системой, является вспомогательная фурма, система анализа отработанных газов и оборудование для донного перемешивания и контроля шлака. После первоначальной установки систему можно дополнить дополнительными модулями. Комплексная модель процесса лежит в основе системы. С системой управления технологическим процессом Danieli Corus базовые конвертеры кислорода могут работать в полностью компьютерном режиме на основе расчетов и рецептов, но система также допускает отклонение от оператора. Система была внедрена на многих сталелитейных заводах. Аппаратное обеспечение и модель процесса доказали свою гибкость во всех этих реализациях. Систему можно точно настроить для любого предприятия и оптимизировать в соответствии с существующими операционными процедурами. В любой конфигурации и в любом режиме работы система обеспечивает беспрецедентную повторяемость, высокую доступность и высокий процент попаданий. В конвертерном сталеплавильном производстве система Danieli Corus является ключом к оптимальной производительности.

      Преимущества: возможность производить нагрев одним нажатием кнопки, прямые выгоды с точки зрения потребления чугуна, лома, флюсов, коммунальных услуг и огнеупорного износа, сокращение количества отремонтированных плавок, а также прямых затрат, значительно сокращенное время от плавки до плавки (до 8 минут) для максимальной производительности, надежность и долговечность.

      Кросс-медиа эффекты

      Снижение энергоемкости. Повышение энергоэффективности.

      В соответствии с применением вышеупомянутых методов возникают дополнительные преимущества с точки зрения эксплуатационных характеристик, отражающиеся в повышении производительности, снижении энергопотребления и неизменном качестве агломерата.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Вышеупомянутые методы обычно применяются на заводах Казахстана и других стран. Все операторы стремятся эксплуатировать агломерационные установки как можно более бесперебойно, сводя к минимуму простои и обеспечивая соблюдение высоких стандартов технического обслуживания.

      АСУ ТП внедрена на установке разогрева промежуточных ковшей (УРПК) на МНЛЗ-1 в цехе ЭСПЦ ОАО "Уральская Сталь" (Россия). АСУ ТП реализована с помощью программируемого логического контроллера БПЛК-022. Система обеспечивает автоматизированное управление процессом разогрева футеровки промежуточных ковшей МНЛЗ-1, а именно, работой газовоздушных горелок, вентиляторов, дымососа, электроприводов заслонок и опрос датчиков локальных средств автоматики. БПЛК-022 осуществляет сбор информации, первичную обработку данных, архивирование, отображение на технологическом дисплее, а также передачу измерительной информации по Ethernet на компьютер АРМ диспетчера. Ввод в эксплуатацию новой комбинированной МНЛЗ позволил "Уральской Стали" достичь 50 % разливки стали непрерывным способом, снизить расход металла, сократить расходы на обрезь, и следовательно, уменьшить себестоимость литой заготовки.

      Экономика

      Эксплуатационные расходы на техническое обслуживание и рабочую силу уравновешиваются преимуществами более высокой производительности и стабильного качества агломерата. Кроме того, хорошо обслуживаемая и бесперебойно работающая установка приводит к снижению потребления топлива и энергии.

      Движущая сила внедрения

      Сокращение выбросов. Экономия сырья. Непрерывный и стабильный процесс производства.

4.7. НДТ при неорганизованных выбросах при хранении, погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке материалов

      Описание

      НДТ заключается в предотвращении или сокращении неорганизованных выбросов пыли при хранении, погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке материалов с использованием одного или комбинации методов. Если используются методы сокращения выбросов, НДТ заключается в оптимизации эффективности улавливания и последующей очистки с помощью нижеуказанных методов.

      Техническое описание

      Первичными источниками неорганизованных выбросов пыли на металлургических заводах являются системы разгрузки, хранения, обработки и транспортировки сырья и материалов. К вторичным выбросам можно отнести взвешенную пыль с проезжей части дорог в результате движения транспортных средств, в результате загрязнения шасси и колес, а также операции повторного взвешивания материалов с площадок хранения или переработки.

      К неорганизованным выбросам можно также отнести утечки, возникающие непосредственно при производственных процессах. Незначительные выбросы в виде отходящих газов при переработке технологических остатков, а также выбросы, выделяемые при недостаточном извлечении во время дробления, просеивания, загрузки, плавления и других процессов производства также следует относить к вторичным источникам неорганизованных выбросов.

      К основным методам снижения неорганизованных выбросов пыли, в первую очередь необходимо отнести разработку плана мероприятий по предотвращению или сокращению неорганизованных выбросов пыли (является частью СЭМ), рассмотрение возможности временного прекращения определенных операций, если они определены как основные источники выбросов пыли. Для идентификации подобного рода источников необходимо иметь достаточное количество точек наблюдений, включающих мониторинг физических факторов, таких как направление и сила ветра.

      К методам предотвращения выбросов пыли при обработке и транспортировке сыпучего сырья относятся:

      ориентация длинных складов (штабелей) по преобладающему направлению розы ветров;

      установка ветрозащитных экранов или использование естественного ландшафта в качестве укрытия;

      контроль влажности материала;

      организационно-технические меры при технологических операциях, во избежание незапланированных выбросы пыли (просыпи, дополнительное перемещение и обработка сыпучего материала)

      соответствующая вместимость конвейеров и в бункерах и т. д.;

      использование распылителей воды с различными связывающими добавками для пылеподавления, где это необходимо;

      строгие стандарты технического обслуживания оборудования;

      своевременная очистка и увлажнение дорог;

      использование мобильного и стационарного оборудования для вакуумной очистки;

      пылеподавление или пылеудаление, а также использование установки для очистки рукавных фильтров для устранения источников значительного пылеобразования;

      применение подметально-уборочных машин с пониженным уровнем выбросов для проведения плановой уборки дорог с твердым покрытием.

      К методам доставки, хранения и утилизации материалов относятся такие меры как (включая, но не ограничиваясь):

      полное ограждение разгрузочных бункеров в здании, оборудованном вытяжкой отфильтрованного воздуха для пылящих материалов, иначе бункеры должны быть оборудованы пылезащитными перегородками, а разгрузочные решетки должны быть соединены с системой пылеудаления и очистки;

      по возможности ограничить высоту падения материала до 0,5 м;

      использование распылителей воды (предпочтительно с использованием оборотной воды) для пылеподавления;

      при необходимости оборудование бункеров для хранения фильтровальными установками для контроля запыленности;

      использование полностью закрытых устройств для извлечения материала из бункеров;

      при необходимости хранение металлолома на крытых площадках с твердым покрытием, для уменьшения риска загрязнения;

      использование закрытых складов, вместо открытых площадок, если это возможно (допустимый объем хранимого сырья и материалов);

      создание ветрозащитных полос за счет естественного рельефа, земляных насыпей или посадка высокой травы и вечнозеленых деревьев на открытых площадках для улавливания и поглощения пыли без причинения долговременного вреда;

      ограничение высоты и формы отвалов;

      гидропосев на отвалах и шлаковых куча;

      озеленение территории, путем посадки кустарников и деревьев или другой растительности на открытых участках, для уменьшения уноса пыли;

      увлажнение поверхности с использованием прочных пылесвязывающих веществ;

      укрытие поверхности брезентом или складирование покрытий (например, латексных) для минимизации подъҰм пыли;

      применение хранилищ с подпорными стенками для уменьшения открытой поверхности;

      при необходимости использование непроницаемых бетонированных поверхностей с дренажной системой.

      При использовании железнодорожного транспорта, а именно при разгрузке вагонов, а также грузового транспорта к мерам снижения выбросов пыли следует отнести использование специального разгрузочного оборудования закрытого типа, если это применимо.

      При использовании материалов, которые могут привести к значительному выбросу пыли, некоторые методы включают использование перегрузочных пунктов, вибрационных грохотов, дробилок, бункеров и т.п., которые могут быть полностью закрытыми и оборудованы фильтровальными установками, а также использование центральных или местных систем вакуумной очистки.

      К методам обработки и переработки шлака относятся:

      хранение запасов шлакового гранулята во влажном состоянии для транспортировки и переработки шлака, так как высушенный доменный шлак и сталелитейный шлак могут образовывать пыль;

      использование закрытого шлакодробильного оборудования, оснащҰнного эффективной системой отвода и рукавными фильтрами.

      Методы обработки с ломом включают в себя обеспечение хранения металлолома под навесом и/или на бетонированных поверхностях, для сведения к минимуму подъема частиц пыли, вызванного движением транспортных средств.

      Меры, которые следует учитывать при транспортировке материалов:

      использование оборудования для чистки колес для предотвращения переноса грязи и пыли на дороги общего пользования;

      устройство твердых покрытий (бетонных или асфальтовых) на транспортных дорогах для сведения к минимуму образования облаков пыли при транспортировке материалов и очистке дорог;

      ограничение движения транспортных средств на определенных маршрутах с помощью ограждений, канав или насыпей из переработанного шлака

      увлажнение запыленных трасс с помощью водных распылителей, например, при работе со шлаком;

      минимизация количества перегрузок, а также контроль за тем, чтобы транспортные средства не были переполнены во избежание утечек;

      использование укрытий для транспортных средств (брезентом) при перевозке пылящих материалов;

      использование конвейеров закрытого типа, где это возможно, для сведения к минимуму потерь материала за счет изменения направления движения конвейерных лент на участках, при выгрузке материалов с одной ленты на другую;

      обеспылевание точек перегрузки конвейеров и др.

      Достигнутые экологические выгоды

      Предотвращение неорганизованных выбросов пыли.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      В 2015 – 2019 гг. АО "АМТ", в рамках выполнения Плана природоохранных мероприятий были приведены работы по реконструкции аспирационного оборудования, что способствовало снижению выбросов пыли, а именно: реконструкция газоочистки конвертера с монтажом системы улавливания и очистки неорганизованных выбросов - снижение выбросов пыли на 30 тонн в год; реконструкция аспирационных установок перегрузочных узлов, пылеочистного оборудования корпуса бункеров агломерата агломерационного цеха; проектирование и реконструкция пылеочистного оборудования УПЦ - снижение выбросов неорганической пыли на 8 тонн в год.

      ПФ ТОО "KSP Steel" использует крытое хранение непылеобразующих материалов, герметичная упаковка пылеобразующих материалов или вторичных материалов, содержащих водорастворимые органические соединения, аспирационные системы для улавливания и очистки выбросов на местах образования.

      В качестве практического примера описываемых методов также можно привести ПАО "Магнитогорский металлургический комбинат" (Россия), которым был разработан и реализован проект, важным элементом которого является снижение выбросов пыли. Основным этапом реализации является - ввод в эксплуатацию систем пылеподавления, расположенных на производственных участках, где выделяется значительное количество пыли. Работа всех систем пылеподавления основана на принципе создания мелкодисперсного водяного тумана, который улавливает частицы пыли, обволакивая их и осаждая на поверхность за счет увеличения их веса.

      Значительное загрязнение атмосферного воздуха пылью происходит в доменном цехе на бункерных эстакадах отделения шихтоподачи доменных печей при разгрузке сырья в приемные бункера. С целью снижения выбросов пыли на этом участке было принято решение оборудовать бункерную эстакаду одной из доменных печей системой пылеподавления. Система была смонтирована и введена в эксплуатацию в 2021 году. Данная система помогает бороться с пылью во время выгрузки исходного сырья из хопперов в приемные бункера, а также при транспортировке по участку шихтоподачи до самой печи. Системы оборудованы насосами высокого давления, позволяющими доставлять воду с "нулевого" уровня до бункерной эстакады, а также к скиповым подъҰмникам участка шихтоподачи. Очищенная вода поступает по рукавам высокого давления, которые имеют двойную металлическую защиту, поскольку испытывают в процессе эксплуатации рабочее давление от 100 до 120 атм. На самой бункерной эстакаде смонтировано более 1,5 тысяч форсунок для распыления воды, которые защищенные специальными футлярами.

      Эффективность работы системы пылеподавления составляет 83 % при гарантийном показателе 80 %.

      Для снижения вторичного пылеуноса в ПАО "ММК" организованы полив и очистка автомобильных дорог, а также осуществляется асфальтирование территорий, что позволяет организовать их механизированную уборку специальным автотранспортом. Также комбинат приобрел и ввел в эксплуатацию две комбинированные дорожные машины для полива и уборки территории, а также две комбинированные вакуумно-подметальные машины. В 2022 году уже завершено плановое асфальтирование 1600 квадратных метров территории электросталеплавильного цеха, около 3000 квадратных территории доменного цеха с дальнейшим увеличением площади. Для перевозки уловленной пыли с газоочистных установок используется специализированный автотранспорт – пылевозов.

      Корпорация JFE Steel (Япония) в 2021 году разработала основанную на алгоритмах систему для высокоэффективного управления множественными запасами железной руды, основного сырья для производства чугуна, на складах (складах) металлургических заводов, чтобы значительно оптимизировать как складскую логистику, так и стабильное управление рудой.

      Когда железная руда поступает на металлургический завод, она складывается в насыпь примерно конической формы и временно складируется во дворе. Затем руда смешивается с другими материалами для производства определенных стальных изделий. Также железные руды из разных областей различаются по качеству и составу, поэтому каждую нужно хранить в отдельном складе.

      В то время как количество складов, как правило, должно быть сведено к минимуму для повышения эффективности, чрезмерная минимизация может повысить риск невозможности доставки железной руды из определенной зоны склада, если требуемое транспортное оборудование станет недоступным из-за ежедневного технического обслуживания или механическая проблема. Таким образом, ключевым моментом является разработка плана, обеспечивающего как эффективную работу верфи, так и стабильную работу металлургического завода. До внедрения разработки, персонал верфи должен был постоянно вести рабочий план на следующие несколько недель, охватывающий такие факторы, как приемка и выгрузка сырья, текущие запасы, статус отгрузки и многое другое. Поскольку количество железной руды, перерабатываемой на складе, может достигать нескольких 100 000 тонн в день, а также учитывая множество возможных комбинаций типов руды, местоположения, времени и т. д., уже давно существует потребность в очень точных планах управления складом, которые можно было бы эффективно разработать.

      Разработанная систем (планировщик) размещения запасов оптимизирует работу склада, создавая идеальные планы на срок до нескольких месяцев с помощью алгоритма, который выполняет сложные логистические расчеты менее чем за одну минуту. Система использует обширные варианты компоновки складов для ежедневных операций, в принципе сводя к минимуму необходимое количество складов, но также включая, при необходимости, несколько децентрализованных складов для руд, которые, например, влекут за собой высокочастотные операции смешивания, которые могут значительно повлиять на общую эффективность. если не управлять тщательно. Новая система обеспечивает эффективное управление такой логистикой для поддержки высокостабильного управления рудой.

      Кросс-медиа эффекты

      Увеличение расхода ресурсов и материалов, например воды для пылеподавления. При этом возможно сокращение сбросов сточных вод при организации оборотного водоснабжения.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Общеприменимо.

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

      Движущая сила внедрения

      Соблюдение требований экологического законодательства. Улучшение экологических показателей.

4.8. НДТ Управление водными ресурсами

      Описание

      Организация системы водопользования, является неотъемлемым этапом, необходимым для формирования экологической политики предприятия, при этом необходимо учитывать имеющиеся на предприятии процессы, качество и доступность исходной потребляемой воды, объемы потребления, климатические условия, доступность и целесообразность применения тех или иных технологий, требования законодательства в области охраны окружающей среды и промышленной безопасности. Снижение потребления воды, забираемой из внешних источников, является основной целью системы водопользования, показателями эффективности которой являются данные удельного и валового потребления воды на предприятии.

      Техническое описание

      НДТ для управления водными ресурсами заключается в снижении потребления воды, предотвращении, сборе и разделении типов сточных вод, максимизируя внутреннюю рециркуляцию и используя адекватную очистку для каждого конечного потока. К основным используемым методам относятся:

      отказ от использования питьевой воды для производственных линий;

      увеличение количества и/или мощности систем оборотного водоснабжения при строительстве новых заводов или модернизации/реконструкции существующих заводов;

      централизованное распределение поступающей пресной воды;

      повторное использование воды до тех пор, пока отдельные параметры не достигнут определенных пределов;

      использование воды в других установках, если затрагиваются только отдельные параметры воды и возможно дальнейшее использование;

      разделение очищенных и неочищенных сточных вод, по возможности использование ливневых сточных вод;

      ливневые стоки с открытых участков складирования руды, угля и сырья, содержащие взвешенные твердые частицы, должны быть направлены для возможности их очистки путем отстаивания или другими методами;

      по возможности предусмотреть меры по ведению мониторинга качества воды, сбрасываемой из зон хранения и смешивания, если такие стоки находятся вблизи селитебной территории;

      лом должен храниться на площадках с твердым покрытием, непроницаемой поверхностью и соответствующей дренажной системой, включая перехватывающий сифон перед сбросом, так как есть вероятность загрязнения стоков маслами и химикатами, вымываемыми дождевой водой (за исключением случаев хранение чистого лома).

      Достигнутые экологические выгоды

      Снижение потребления водных ресурсов, повышение показателей экологической эффективности.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Предприятие ПФ ТОО "KSP Steel" использует технологии, направленные на предотвращение загрязнения водного бассейна и минимизацию водопотребления: учет водопотребления и водоотведения, применение локальных оборотных циклов, применение оборотного водоснабжения, применение замкнутых водооборотных систем, обезвоживание шламов.

      Для сокращения потребления свежей технической воды АО "АМТ", организована система оборотного водоснабжения через пруд-охладитель. Пруд-охладитель создан путем отделения части Самаркандского водохранилища намывом ограждающей дамбы, с последующим формированием откосов и гребня дамбы длиной около 8,6 км.

      Система водоснабжения производства включает в себя 7 локальных оборотных циклов, в т.ч. водоснабжения углеобогатительной фабрики и УПЦ через хвостохранилище, оборотные циклы первичного и конечного охлаждения коксового газа и оборотные циклы тушения кокса. Тем самым уровень оборотного водоснабжения на предприятии составил 87 %, а сброс загрязненных вод в водоемы составляет менее 13 %.

      На фабричной площадке Стойленского ГОКа (входит в Группу НЛМК) (Россия) реализовали масштабный проект по строительству ливневой канализации. Теперь все сточные воды, которые образуются после дождя или таяния снега, поступают в общую систему стоков и по подземным трубопроводам централизованно отводятся в хвостохранилище комбината. Здесь вода проходит очистку и возвращается в производственный процесс. Всего на фабричной площадке СГОКа смонтировали более 2,3 тысяч метров подземных трубопроводов с пропускной способностью до 700 м3/час воды. Ливневые сточные воды через приемные решетки, которые установлены на проезжей части, поступают сначала в сборные колодцы, откуда отводятся в центральные трубопроводы и затем направляются в хвостохранилище.

      Для сталелитейного бизнеса компании Thyssenkrupp (Германия) требуется около 1 млрд м³ воды, но только 3 % из них приходится на пресную воду. На всех предприятиях используются системы рециркуляции воды, в которых вода используется до 40 раз, после чего она либо испаряется, либо сбрасывается в виде очищенных сточных вод.

      С 2009 года ПАО "Кокс" (Россия) полностью прекратило сброс сточных вод за счет создания замкнутого водооборотного цикла. Также были запущены очистные сооружения хозяйственно-бытового стока, смонтированы установки термического обезвреживания сточных вод, в результате чего в 2012 году полностью прекращен сброс хозяйственно-бытовых сточных вод на городские очистные сооружения.

      Кросс-медиа эффекты

      Сокращение потребления первичных водных ресурсов.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Управление водными ресурсами на интегрированном металлургическом заводе будет в первую очередь ограничиваться наличием и качеством пресной воды и требованиями законодательства. На действующих заводах существующая конфигурация системы водопользования может ограничивать применимость.

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае. На реализацию проекта СГОК по строительству ливневой канализации израсходовано более 120 млн рублей.

      Движущая сила внедрения

      Снижение потребления водных ресурсов, повышение показателей экологической эффективности.

4.9. НДТ Управление отходами

      Описание

      Оптимальное управление отходами заключается в использовании интегрированных и операционных методов для минимизации отходов за счет внутреннего использования или применения специализированных процессов переработки (внутренних или внешних).

      Согласно Кодекса, нормативных правовых актов, принятых в РК, все отходы производства и потребления должны собираться, храниться, обезвреживаться, транспортироваться и захораниваться с учетом их воздействия на окружающую среду.

      Техническое описание

      В целях предотвращения загрязнения компонентов природной среды управление отходами производится в соответствии с международными стандартами и действующими нормативами РК, а также внутренними стандартами.

      Система управления отходами, заключается в следующем:

      идентификация образующихся отходов;

      раздельный сбор отходов (сегрегация) в местах их образования с учҰтом целесообразного объединения видов по степени и уровню их опасности с целью оптимизации дальнейших способов удаления, а также вторичного использования определҰнных видов отходов;

      накопление и временное хранение отходов до целесообразного вывоза;

      хранение в маркированных герметичных контейнерах;

      сбор отходов на специально отведенных и обустроенных площадках;

      транспортировка под строгим контролем с регистрацией движения всех отходов.

      Хранение отходов в контейнерах позволяет предотвратить утечки, уменьшить уровень их воздействия на окружающую среду, а также воздействие погодных условий на состояние отходов.

      Сведение отходов к минимуму посредством оптимизации процесса и насколько возможно большего использования остатков и отходов, является существующей практикой на сегодняшний день на многих предприятиях.

      Многочисленные остатки используются в качестве сырья для других процессов либо повторно используются, к примеру на предприятии ПФ ТОО "KSP Steel". Часть таких отходов как пыль от пылеуловителей ЭСПЦ, шлак сталеразливочный возвращаются в технологический процесс.

      Достигнутые экологические выгоды

      Снижение количества отходов, направленных на захоронение, улучшение поддерживание высокого уровня эффективности экологических показателей.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Около 97 % доменных шлаков производственных объектов Тhyssenkrupp (Германия), которые являются побочным продуктом производства горячего металла, перерабатываются непосредственно в так называемый доменный песок. Доменный песок является важным сырьем для производства цемента. Благодаря его использованию можно защитить природные ресурсы, такие как известняк, и избежать выбросов оксида углерода (CO2) по сравнению с природными ресурсами, используемыми в качестве сырья, а также сэкономить энергию. Доменные и сталеплавильные шлаки также специально производятся в качестве строительных материалов, например, для дорожного полотна или насыпей вдоль рек и озер, или используются в качестве востребованных удобрений.

      Железосодержащая пыль и шламы, например, возникающие в процессе контроля выбросов и очистки воды, перерабатываются непосредственно на сталелитейном предприятии Тhyssenkrupp обратно в чугун и шлак. Для этого компания разработала процесс Oxy cup, в котором из железистой пыли и шлама сначала создаются агломератные кирпичи, которые затем переплавляются в шахтной печи для получения чугуна и шлака. Это позволяет не только повысить степень переработки железа, но и сократить выбросы диоксид углерода (CO2) примерно на 200 000 тонн в год.

      Для защиты почвенного покрова компании Тhyssenkrupp использует различные меры. Эти аспекты учитываются на ранней стадии при планировании новых производственных объектов. Во время строительства и эксплуатации заводов, а также во время остановок защита почвы играет важную роль. Современное проектирование заводов сводит к минимуму загрязнение почвы. Работников обучают, как осторожно обращаться с веществами, которые могут привести к загрязнению почвы. Еще одним аспектом является тесная интеграция профилактики и контроля с защитой поверхностных вод и выбросов. Около 25 % земель, принадлежащих Дуйсбургскому предприятию Тhyssenkrupp Steel Europe AG, представляют собой открытые или растительные территории, которые создаются и поддерживаются в соответствии с экологическими аспектами. Для защиты от выбросов и шума используются озелененные валы. В то же время окружающая местность визуально улучшается. Заброшенные свалки или законченные участки действующих свалок постоянно рекультивируются в зеленые ландшафты.

      На ЕВРАЗ ЗСМК (Россия) утилизируется, перерабатывается и повторно используется около 88 % отходов производства. В 2022 году этот показатель составляет порядка 4,6 млн тонн. Порядка 65 % отходов, которые образуются на комбинате, передаются специализированным организациям в целях последующей обработки, утилизации или обезвреживания. В технологический процесс собственного производства вовлекается порядка 23 % отходов. Шлак сталеплавильного и доменного производств предварительно дробят, извлекают из него металлосодержащие продукты и повторно используют в производстве. Шламы, образующиеся при производстве кокса и чугуна, используют как топливо на агломерационном производстве. Угольный шлам — в качестве топлива в коксовом цехе. Пыль газоочистки аспирационных систем доменного и электросталеплавильного производств применяется в качестве железосодержащего сырья на аглофабрике. На специализированной установке утилизации химических отходов предприятия получают различные добавки. Например, из каменноугольных флюсов получают добавку к угольной шихте, которая становится сырьем для коксохимического производства.

      Приблизительно 70 % доменного шлака Nippon Steel (Япония) используется для производства доменного цемента, а сталеплавильный шлак используется для материалов для слоев дорожного основания, строительных работ, улучшения почвы, улучшения морской среды, удобрений и т. д. Материалы дорожных покрытий Nippon Steel, KATAMA™SP, преимущественно используются в соответствии с характеристиками сталелитейного шлака, который затвердевает при взаимодействии с водой. Они используются для лесных дорог и сельскохозяйственных дорог, а также для защиты тротуаров от сорняков, которые устанавливаются рядом с установками мега-солнечных батарей и в других местах. Geo-Tizer ™, изготовленный из стального шлака, можно смешивать с мягкой почвой (грязью, такой как излишки вынутого грунта со строительных площадок или почвой сельскохозяйственных угодий), чтобы преобразовать почву и сделать ее пригодной для использования. В отличие от обычных материалов для улучшения почвы (например, цемента и извести), эта почва производит меньше пыли, значительно снижает выбросы диоксид углерода (CO2) и дешевле, что позволяет снизить стоимость строительства. Восстановленный грунт отлично уплотняется, а также его можно легко выкопать, так как он не слишком затвердевает. Почва, модифицированная кальцием — смесь модификатора кальция из сталеплавильного шлака и дноуглубительного грунта — использовалась для улучшения состояния морской среды, например, путем обратной засыпки глубоко вырытых участков морского дна и создания неглубокого дна и прибрежной зоны. Кроме того, установки подачи железа Vivary ™ компании Nippon Steel, состоящие из сталелитейного шлака и перегноя, получаемого из древесных отходов, обеспечивают железо, необходимое для роста морских водорослей, способствуя регенерации участка морского дна, утратившего большую часть живых организмов.

      Более того, поскольку стальной шлак содержит питательные вещества, которые помогают растениям расти, он также широко используется в качестве удобрения, способствуя повышению производительности сельского хозяйства.

      Кросс-медиа эффекты

      Экономия сырья. При применении некоторых методов требуются дополнительные финансовые затраты (к примеру, при организации мест хранения отходов, при производстве продукции из вторичных ресурсов). Сокращение выбросов парниковых газов.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Общеприменимо.

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

      Движущая сила внедрения

      Соблюдение требований экологического законодательства. Улучшение экологических показателей.

4.10. НДТ Снижение физических воздействий

      Шум и вибрация являются общими проблемами в отрасли и источники встречаются во всех секторах производства чугуна и стали.

      Шум появляется во всех производственных процессах, начиная с подготовки сырья до получения конечной продукции. Чтобы снизить уровень шума и предотвратить его распространение на ближайшую территорию, могут быть применены различные технические решения по снижению шума:

      реализация стратегии снижения шума;

      ограждение шумных операций/агрегатов;

      виброизоляция операций/агрегатов;

      внутренняя и внешняя обшивка из ударопоглощающего материала;

      звукоизоляция зданий для защиты от любых шумных операций, связанных с оборудованием для преобразования материалов;

      строительство стен для защиты от шума, например, строительство зданий или естественных барьеров, таких как растущие деревья и кустарники между охраняемой территорией и шумной деятельностью;

      выпускные глушители на выхлопных трубах;

      обшивка воздуховодов и воздуходувок, расположенных в звуконепроницаемых зданиях;

      закрытие дверей и окон крытых помещений.

      Перечисленные меры доступны к применению на действующих, модернизируемых и новых объектах. Если вышеупомянутые технические решения не могут быть применены и, если установки, выделяющие шум, невозможно перевести в отдельные здания, например, из-за размера печей и их средств обслуживания, применяются вторичные технические решения, например, строительство зданий или природных барьеров, таких как растущие деревья и кустарники между селитебной зоной и источником активного шума. Двери и окна защищаемого пространства должны быть плотно закрыты в период эксплуатации шумовыделяющих установок.

      Так на ПФ ТОО "KSP Steel", ПФ ТОО "Кастинг" для снижения акустического воздействия выполнены виброизоляция производств/агрегатов, звукоизоляция зданий для укрытия любых шумопроизводящих операций, включая оборудование для переработки материалов.

      Для снижения уровня шума АО "АМТ" использует следующие методы: ограждение агрегатов, виброизоляция, звукоизоляция, применение глушителей.

      Шумозащитный туннель с открытым штампом, построенный в 2012 году вдоль здания кузницы Buderus Edelstahl GmbH (Германия), обеспечивает снижение уровня шума примерно на 4 дБ(A), что соответствует допустимому уровню шума в ночное время для производственных территорий, расположенных близ населенных пунктов.

      Достигнутые экологические выгоды

      Снижение уровня физических воздействии в соответствии с установленными стандартами.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      В соответствии действующими нормативно-правовыми актами по утверждению гигиенических нормативов к физическим факторам, оказывающим воздействие на человека, максимально допустимый уровень звука на территории, непосредственно прилегающем к селитебной зонам составляет 60 – 70 дБА.

      Кросс-медиа эффекты

      Дополнительные финансовые затраты, для действующих установок.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Общеприменимо. Применимость на действующих установках может быть ограничена конструктивными особенностями оборудования (недостаточностью дополнительных площадей).

      Экономика

      В зависимости от применяемого метода в каждом конкретном случае.

      Движущая сила внедрения

      Соблюдение требований экологического законодательства.

5. Техники, которые рассматриваются при выборе наилучших доступных техник

      В данном разделе справочника по НДТ приводится описание существующих техник для конкретной области применения, которые предлагаются для рассмотрения в целях определения НДТ.

      При описании техник учитывается оценка преимуществ внедрения НДТ для окружающей среды, приводятся данные об ограничениях в применении НДТ, экономические показатели, характеризующие НДТ, а также иные сведения, имеющие значение для практического применения НДТ.

      Основной задачей описываемых в данном разделе методов является достижение минимальных показателей выбросов, сбросов, образования отходов с применением одной или нескольких техник, в целях комплексного предотвращения загрязнения окружающей среды.

5.1. НДТ при производстве агломерата

5.1.1. Технические решения при процессах агломерации. Энергосбережение, ресурсосбережение

5.1.1.1. Рекуперация тепла в процессе спекания и охлаждения агломерата

      Описание

      Использование физического тепла агломерата/процесса в производственных процессах, возврат (полностью или частично) теплового потенциала.

      Техническое описание

      С аглофабрик сбрасываются два вида потенциально многоразовых отходов энергии:

      1) тепло от основных выбросов агломерационных машин (при нормальных условиях эксплуатации использование теплообменника для рекуперации тепла от отходящих технологических газов может привести к недопустимой конденсации и коррозии);

      2) тепло охлаждающего воздуха от охлаждения агломерата (физическое тепло в горячем воздухе от охлаждения агломерата может утилизироваться одним или несколькими из следующих способов: выработка пара в котле-утилизаторе для использования на металлургических заводах; производство горячей воды для централизованного теплоснабжения; предварительный нагрев воздуха для горения в зажигателе агломерационной установки; предварительный нагрев агломерационной шихтовой смеси; использование газов-охладителей агломерата в системе рециркуляции отходящих газов).

      Пример рекуперации тепла: утилизация отработанного тепла агломерационного охладителя при обычном спекании. Физическое тепло горячего воздуха, охлаждающего агломерат, используется для производства пара в котле-утилизаторе и для предварительного нагрева воздуха для горения в зажигателе спекательной машины.

      Также применяется охлаждение агломерата и рекуперация тепла отходящих газов с частичной рециркуляцией отходящих газов. Перед рециркуляцией отходящие газы проходят через котел-утилизатор. Газы от охлаждения агломерата также проходят через котел-утилизатор (аглофабрика Sumitomo Heavy Industries (Кокура, Япония)).

      Достигнутые экологические выгоды

      В некоторых случаях в среднем может быть достигнут показатель по экономии 15 кВт/т агломерата.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      При применении данной техники на некоторых предприятиях рекуперация энергии составляет 18 % от общего расхода энергии на котел-утилизатор и 2,2 % от общего расхода энергии на рециркуляцию в вытяжные шкафы.

      На предприятиях, использующих другие методы рекуперации, показатели по рекуперации энергии составляют 23,1 % от потребляемой энергии.

      Кросс-медиа эффекты

      В некоторых случаях выбросы пыли снижаются благодаря предустановленным сепараторам крупной пыли. Использование отходящих газов охладителя агломерата в системе рециркуляции отходящих газов приведет к уменьшению рассеянных выбросов пыли из охладителя агломерата.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Применимо как на новых, так и на действующих производствах.

      Экономика

      Инвестиции будут зависеть от конкретного объекта. Однако применение рекуперации отработанного тепла снижает эксплуатационные расходы.

      Отмечается, что инвестиции в новую установку, использующую тепло, ниже системы рекуперации на стадии планирования, но на некоторых действующих заводах существующая конфигурация может привести к очень высоким затратам.

      Рекуперация тепла при охлаждении агломерата часто применяется в ЕС (например, в Corus (Нидерланды), Riva (Италия), ThyssenKrupp (Германия)).

      Рекуперация тепла из горячего воздуха агломерационного охладителя практикуется на агломерационном заводе №3 ArcelorMittal (Дюнкерк, Франция), с 1991 года.

      Движущая сила внедрения

      Энерго- и ресурсосбережение.

5.1.1.2. Частичная переработка отходящего газа

      Описание

      При частичной рециркуляции отходящего газа некоторые части отходящего газа рециркулируются для процесса агломерации. Доля отходящих газов, которая рециркулирует к ленте, проходит через горячий агломерат и фронт горения.

      Техническое описание

      К методам частичной рециркуляции могут быть отнесены (но не ограничиваясь):

      рециркуляция отходящего газа от всей аглоленты;

      рециркуляция отходящего газа от всей агломерационной ленты в сочетании с теплообменом;

      рециркуляция отходящего газа от торцевой части агломерационной ленты и использование отходящего газа от охлаждения агломерата;

      рециркуляция отходящего газа из различных частей агломерационной ленты. У этой системы есть два преимущества по сравнению с обычной агломерацией:

      Неиспользованный кислород в отходящем газе может быть эффективно использован путем рециркуляции.

      Отходящий газ из разных секций может обрабатываться отдельно в зависимости от состава газа. Таким образом, инвестиции и эксплуатационные расходы на очистные сооружения для отходящих газов могут быть значительно снижены по сравнению с обычным спеканием даже по сравнению с системой EOS.

      Достигнутые экологические выгоды

      Достигнуто сокращение выбросов отходящих газов в атмосферу (около 28 %), выбросов пыли (около 56 % с учетом от эффекта модернизации электрофильтра). Также в небольшом объеме могут быть снижены выбросы диоксида серы (SO2) и оксидов азота (NOX).

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Система, использующая частичную рециркуляцию отходящих газов, была установлена на аглофабрике №3 компании Nippon Steel Corporation (Тобата, Япония). Отходящий газ разделяется на четыре секции, каждая из которых обрабатывается отдельно. Система работает бесперебойно, и переработка отходящих газов не влияет на качество агломерата.

      Кросс-медиа эффекты

      Снижение выбросов в атмосферу и потребления энергии в агломерации.

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Применимо как на новых, так и на действующих производствах (применение на действующих производствах может быть ограничено площадью размещения).

      При определении применимости данной техники и выбора метода необходим анализ следующих данных:

      первоначальная конфигурация ленты (например, двойные или одинарные вакуумные камеры, свободное пространство для нового оборудования и, при необходимости, удлинение ленты);

      первоначальный проект существующего оборудования (например, вентиляторы, устройства для очистки газа и просеивания агломерата и охлаждения);

      начальные условия эксплуатации (например, сырье, высота слоя, давление всасывания, процентное содержание негашеной извести в смеси, удельный расход, процентное содержание возврата с установки, возвращаемых в сырье);

      существующие показатели с точки зрения производительности и расхода твердого топлива;

      показатель основности агломерата и состав шихты в доменной печи (например, процентное соотношение агломерата и окатышей в шихте, содержание железа в этих компонентах).

      Хотя этот метод может способствовать снижению выбросов агломерационной установки (с точки зрения нагрузки на загрязнение), концентрация некоторых веществ может возрасти (например, кислые соединения) в рециркулируемых и отработанных газах. Что касается кислотных соединений, то для предотвращения чрезмерной коррозии необходим строгий контроль параметров.

      Экономика

      Установка дополнительных вентиляторов приводит к дополнительному потреблению электроэнергии. Однако, данное потребление незначительно за счет снижения потребления кокса и не влияет на экономическую часть.

      Методы применяются на производствах Corus (Нидерланды), HüttenwerkeKrupp (Германия), в Японии, к примеру на аглофабрике №3, Yawata Works, Nippon Steel Corporation.

      Движущая сила внедрения

      Энерго- и ресурсосбережение.

5.1.2. Технические решения по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

5.1.2.1. Циклоны

      Описание

      Оборудование для удаления пыли из технологического отходящего газа или потока отработанного газа, основанное на использовании центробежных сил. Благодаря простоте конструкции, отсутствию подвижных узлов и механизмов, возможности увеличения производительности путем объединения в группы и батареи, циклоны сухой очистки широко применяются в технологических и подготовительных производственных процессах.

      Технологическое описание

      Циклоны предназначены для сухой очистки газов, выделяющихся при подготовительных, пирометаллургических процессах (предварительная обратка сырья, плавка/обжиг, агломерация и т. д.), а также для очистки аспирационного воздуха. Для удаления частиц из отходящего газового потока используется принцип инерции, основанный на создании центробежными силами, двойной вихревой воронки внутри тела циклона. Крупные частицы достигают стенки циклона и собираются в нижнем бункере, тогда как мелкие частицы покидают циклон с выходящим газом и могут быть удалены другими методами очистки, такими как, рукавные фильтры, электрофильтры, скрубберные системы.

      Циклоны обеспечивают очистку газов эффективностью 80 – 95 % от частиц пыли размером более 10 мкм.

      Мокрые циклоны являются высокоэффективными устройствами, распыляющими воду в поток отходящего газа для увеличения веса твердых частиц и, следовательно, удаления более мелких частиц пыли.

      Для очистки больших объемов пылегазовых потоков, а также для улавливания частиц размером менее 10 мкм используют батарейные циклоны (мультициклоны), которые компонуют из большого количества циклонных элементов, объединенных общим пылевым бункером, и имеющих специальные устройства для закручивания газового потока. Эффективности мультициклонов зависит от размера частиц и может достигать более 99 %.

      Достигнутые экологические выгоды

      Снижение выбросов твердых частиц в атмосферу. Снижение нагрузки загрязняющих веществ, перед следующими этапами очистки (если применяется). Циклоны применяются для улавливания твердых частиц размером 5 – 25 мкм (5 мкм с применением мультициклонов). Эффективность вирируется в диапазоне 60 – 99 % в зависимости от размера частиц и конструкции циклона и может составлять от 300 до 600 мг/Нм3.

     


      Рисунок 5.1. Конструкция циклона

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      Степень улавливания пыли в значительной степени зависит от размера частиц и конструкции циклона, и увеличивается по мере возрастания нагрузки загрязняющим веществом: для стандартных отдельных циклонов данная величина ориентировочно равна 70 – 90 % для общего количества взвешенных частиц, 30 – 90 %.

      Основные условия эксплуатации циклонов:

      1) необходимо следить, чтобы в конической части циклона не накапливалась пыль. Для ее сбора под циклоном предусмотрен специальный бункер;

      2) подсос воздуха в нижней части циклона недопустим. Бункер для сбора пыли должен быть герметичным. Спуск пыли из бункера осуществляется через патрубок с двойным затвором-мигалкой, отрегулированной так, чтобы клапаны работали поочередно;

      3) стандартные конструкции циклонов могут работать при температуре газа не выше 400 °С и давлении (разрежении) не более 2,5 кПа;

      4) при работе на газе с высокой температурой циклоны внутри футеруют огнеупорными плитками, а выхлопную трубу выполняют из жаропрочной стали или керамики. При низкой наружной температуре минимальная температура стенки циклона должна превышать температуру точки росы не менее чем на 20 – 25 °С. Для обеспечения этого условия стенки циклонов в ряде случаев покрывают снаружи теплоизоляцией;

      5) начальная концентрация для неслипающихся пылей в циклонах диаметром 800 мм и более допускается до 400 г/м3. Для слипающихся пылей и циклонов меньших размеров концентрация пыли должна быть в 2 – 4 раза ниже;

      6) циклон должен работать с постоянной газовой нагрузкой. При значительных колебаниях расхода должны устанавливаться группы циклонов с возможностью отключения отдельных элементов;

      7) рекомендуется установка циклонов перед вентиляторами, чтобы последние работали на очищенном газе и не подвергались абразивному износу.

      Циклоны наиболее эффективны при высоких скоростях воздуха, малых диаметрах и большой длине цилиндра. Скорость воздуха в циклоне составляет от 10 м/с до 20 м/с, а средняя скорость - около 16 м/с. Колебания значения скорости (снижение скорости) приводят к резкому снижению эффективности очистки.

      Эффективность улавливания может быть увеличена при увеличении:

      размер частиц и/или плотности;

      скорости во впускном канале;

      длины корпуса циклона;

      числа оборотов газа в циклоне;

      отношения диаметра корпуса циклона к диаметру выходного отверстия;

      гладкость внутренней стенки циклона.

      Эффективность снижается при: увеличении вязкости газа; увеличении диаметра камеры циклона; увеличении плотности газа; увеличении размеров канала на входе газа; утечки воздуха в выходное отверстие для пыли.

      Требования к техническому обслуживанию циклонов невысоки; должен быть обеспечен легкий доступ для обследования циклона на предмет эрозии или коррозии. Перепад давления в циклоне регулярно контролируется, а система пылеулавливания проверяется на наличие засоров.

      Мониторинг. Уровень производительности циклона может быть определен путем мониторинга концентрации твердых частиц концентрации твердых частиц в потоке входящего и выходящего газа, используя изокинетический зонд для отбора проб или измерительный прибор, на основе УФ, бета-лучей.

      Кросс-медиа эффекты

      Необходимость утилизации остатков пыли если повторное использование/рециркуляция невозможны. Дополнительный расход энергии: небольшое падение давления (0,5 кПа) увеличивает потребление энергии насосами для всасывания отходящих газов примерно на 200 кВт для агломерационной установки с расходом отходящих газов 1 млн Нм3/ч и производительностью 4 млн тонн агломерата в год. Это составляет 1 МДж/т агломерата, или менее 0,1 % от энергопотребления аглофабрики. Работа циклонов является источником шума, который необходимо устранять, путем ограждения оборудования.

      Технические соображения, касающееся применимости

      Циклоны могут применяться как на новых, так и на действующих установках. Циклоны используются для удаления твердых частиц, размером PM10. Для удаления частиц меньшего размера (РМ2,5) применяются высокоэффективные мультициклоны.

      Циклоны работают в абразивных и влажных условиях, снижая концентрацию пыли на агломерационных установках с эффективностью примерно от 60 до 80 %, в зависимости от удельного веса пыли. В Corus, (Нидерланды) с помощью мультициклона была достигнута концентрация на выходе 300 мг/Нм3.

      В большинстве случаев циклоны применяются в качестве предварительных очистителей для более эффективных систем, таких как рукавные фильтры (см. раздел 5.1.2.3) и электрофильтры (см. раздел 5.1.2.2), ввиду низких показателей эффективности, которые как правило, не отвечают нормам загрязнения воздуха. Широко используются после операций дробления, измельчения, а также после процессов распылительной сушки, при предварительной подготовке сырья.

      Преимущества использования: рекуперация сырья (возврат уловленных частиц пыли в технологический процесс); отсутствие движущихся частей, следовательно, низкие требования к техническому обслуживанию; низкие эксплуатационные расходы; низкие инвестиционные затраты; сухой сбор и удаление, за исключением использования мокрых циклонов; относительно небольшие требования к площадке размещения.

      Применимость может быть ограничена: относительно низкой эффективностью очистки для мелкодисперсных частиц; относительно высоким перепадом давления; наличием в составе очищаемых газов липких или клейких материалов; шумностью работы оборудования.

      Экономика

      Как правило одиночные конструкции, применяющиеся для очистки отходящих газов с низкой концентрацией твердых частиц, будут дороже (на единицу расхода и на количество очищенного загрязняющего вещества), чем большая установка, для очистки потока отработанного газа с высокой концентрацией.

      Так, для одиночного циклона с пропускной способностью 1800 – 43 000 Нм3/ч и остаточной запыленностью между 2,3 и 230 г/Нм3, эффективность улавливания составляет 90 %. Для мультициклона с пропускной способностью в пределах от 36 000 Нм3/ч и 180 000 Нм3/ч, показатели остаточной запыленности и эффективности аналогичны показателям одиночного циклона.

      Эксплуатационные расходы зависят от перепада давления и, следовательно, от затрат на электроэнергию.

      Многие аглофабрики по всему миру используют циклоны в качестве устройства для удаления крупной пыли (например, Corus (Нидерланды), Wakamatsu/Yawata Works (Япония)). АО "АМТ" - на установках производства агломерата установлены батарейные мультициклоны. ПФ ТОО "KSP Steel" используют циклоны для первичной очистки ГВС от пыли.

      Движущая сила внедрения

      Сокращение выбросов твердых частиц, с возможностью регенерации (повторного использования в качестве сырья) являются основными движущими силами внедрения.

5.1.2.2. Электрофильтр (ЭСФ)

      Описание

      Улавливание твердых частиц из отходящего потока газа с помощью электростатической силы.

      Техническое описание.

      Частицы, подлежащие удалению, заряжаются, а специальные электроды, расположенные в корпусе фильтра, имеют другой заряд. При прохождении запыленного воздуха частицы пыли притягиваются к электродам и впоследствии ссыпаются в приемный бункер. Эффективность очистки может зависеть от количества полей, времени пребывания и предшествующих устройств для удаления частиц. Электростатические фильтры могут быть сухого или мокрого типа в зависимости от метода, используемого для сбора пыли с электродов.

      Наиболее часто используемыми устройствами для очистки больших объемов отходящих газов на аглофабриках являются сухие электрофильтры с тремя или четырьмя полями, расположенными последовательно.

      Принцип работы электростатического фильтра заключается в улавливании частиц, в потоке поступающего отработанного газа посредством электрической силы на пластины коллектора. Уловленные частицы получают электрический заряд, когда они проходят через корону, где протекает поток газообразных ионов. Электроды в центре проточной полосы поддерживаются при высоком напряжении и создают электрическое поле, которое заставляет частицы двигаться к стенкам коллектора (см. рис. 5.2).

     


      Рисунок 5.2. Принцип действия электрофильтра

      При этом необходимо подержание напряжения постоянного тока в диапазоне 20 – 100 кВ. Электрофильтры ионной абразивной обработки обычно работают в диапазоне 100 – 150 кВ для обеспечения высокой эффективности сепарации. Отличительной особенностью электрофильтров является способностью работать при высокой температуре (горячие) и высокой влажности обеспыливаемых газов (мокрые). Количество образующейся пыли - так называемый вынос пыли (в процентах от массы перерабатываемой шихты) или переход металлов в пыль зависит от вида металлургического агрегата, физико-химической характеристики шихты (крупность, прочность, содержание легковозгоняемых металлов и соединений и прочее), интенсивности и характера пирометаллургического процесса и многих других факторов. Особенно интенсивно пыль образуется в технологических процессах, таких как обжиг и плавка концентратов и др.

      Для получения адекватного разделения удельное сопротивление твердых частиц должно находиться в диапазоне 104 – 109 м. Обычно большинство твердых частиц в отходящих газах процесса спекания находятся в этом диапазоне, но могут встречаться соединения со значительно более высоким удельным сопротивлением, такие как щелочь хлориды, хлориды тяжелых металлов и оксид кальция (CaO), эффективностью удаления при этом резко понижается.

      Другими факторами, влияющими на эффективность, являются: скорость потока отходящего газа; напряженность электрического поля; скорость загрузки твердых частиц; концентрация окисда серы (SO3); содержание влаги; а также форма и площадь электродов.

      Улучшение производительности электрофильтров достигается за счет использования более высоких или переменных импульсных напряжения и быстрого управления напряжением и током реакции. Операции были дополнительно усовершенствованы за счет внедрения систем, улучшающих силу отталкивания до гравитационной постоянной 200, наложения импульсов высокой энергии и восстановления с увеличенным расстоянием между пластинами.

      В мокрых электрофильтрах собранный материал удаляется постоянным потоком воды, которая собирается и впоследствии обрабатывается. Кондиционирование оксида серы (SO3) и/или водяным паром также может повысить эффективность обеспыливания.

      Мониторинг. Необходим своевременный контроль и техническое обслуживание. Производительность электрофильтра определяется на основании замера концентрации твердых частиц в потоке отходящего газа (до и после).

      Достигнутые экологические выгоды

      ЭСФ снижают выбросы пыли с эффективностью >95 %. В некоторых случаях достижимая эффективность - более 99 %. В среднем за год ЭСФ с полями MEEP могут достигать концентраций пыли в диапазоне от 20 до 50 мг/Нмтолько с учетом нормальных периодов эксплуатации и без учета пусков и остановок. Для одного и того же завода среднесуточная концентрация пыли в период с 2005 по 2007 года составляли от 24,6 до 29,4 мг/Нм3.

      Экологические показатели и эксплуатационные данные

      При эксплуатации электрофильтров необходим контроль состава смеси, в частности содержание углеводородов в отходящем газе, во избежание риска возгорания. Для этого персоналом необходимо, на постоянной основе, контролировать количество окалины на фабрике, чтобы избежать попадания углеводородов в отходящий газ.

      Для достижения максимальной эффективности очистки, кроме конструктивных особенностей возможно использование следующих методов:

      контроль качества при использовании повторно используемых материалов (процесс рециркуляции) в случае загрязнения их маслами, окалиной, содержащей хлоридные и щелочные пыли и шламы, ограничить их использование либо подвергнуть обработке методом предварительного смешивания для получения нужного состава;

      осаждение пыли из последней камеры электрофильтра, где находится большая часть щелочи и хлоридов;

      корректировка технологических параметров агломерационной установки для возможности очистки электрофильтра.

      Электрофильтры с наложением энергетических импульсов могут достигать концентрации от 43 до 77 мг/Нмв среднем за год, при этом использование специфичных руд в производстве может способствовать увеличению верхнего предела до 140 мг/Нм3. Выбросы пыли с показателем 36 мг/Нм(среднегодовые значения) были достигнуты на агломерационных фабриках в Германии, где в электрофильтр вводились цеолит и буроугольный кокс. Выбросы пыли в пределах 20 - 42,7 мг/Нмбыли достигнуты на двух агломерационных фабриках в ArcelorMittal (Гент, Бельгия) в 2008 году. Эти электрофильтры оснащены функцией распознавания микроимпульсов (среднегодовые значения).

      Наложение энергетических импульсов было установлено на многих аглофабриках, например, на заводе Posco (Кваньянг, Южная Корея), Thyssen Krupp Stahl (Дуйсбург, Германия), на двух участках в ArcelorMittal (Дюнкерк и Фос-сюр-Мер, Франция) и на двух участках в ArcelorMittal (Гент, Бельгия). Некоторые установки Corus (Германия) оснащены системами пиковой модуляции и пульсирующего типа. MEEP был установлен на двух агломерационных заводах в Японии, на двух нитях в Riva (Таранто, Италия) и на одном агломерационном заводе в ArcelorMittal (Айзенхюттенштадт, Германия).

      На Челябинском металлургическом комбинате (Россия) (ПАО "ЧМК", входит в Группу "Мечел") в 2022 году обновлена систему газоочистки в цехе по производству агломерата - образующиеся в процессе производства взвешенные частицы, поступают в систему аспирации вместе с дымовыми газами и очищаются электрическими фильтрами, эффективность улавливание может достигать 99,9 %. В реализацию мероприятия вложено 100 млн рублей.

      Кросс-медиа эффекты

      Образуется поток твердых отходов. В некоторых случаях этот поток отходов может быть повторно использован в процессе спекания. Всякий раз, когда концентрация тяжелых металлов и/или щелочных соединений слишком высока, переработка может быть затруднена.

      Для агломерационной установки с расходом отходящих газов приблизительно 1 млн Нм3/ч, потребление энергии составляет от 300 до 400 кВт. При производительности агломерата 4 млн тонн в год это составляет от 2 до 3 МДЖ/т агломерата (или 0,1 – 0,15 % от общего энергопотребления агломерата).

      При использовании метода концентрирования с оксидом серы (SO3) (мокрый электрофильтр) увеличивается объем выбросов водород хлорида (HCl).

      Технические соображения, касающиеся применимости

      Электрофильтры могут устанавливаться как на новых, так и на действующих установках. Электрофильтры с подвижным слоем могут быть установлены как последнее поле существующего электрофильтра или как отдельный блок в собственном корпусе, но расположение и возможность установки любого типа будут зависеть от конкретного места.

      Экономика

      Решающим фактором затрат является расход отходящего газа. Инвестиции в модернизацию двух существующих ЭСФ до электрофильтров последнего поколения оценивались в 2002 году в 10 – 15 млн евро для агломерационной установки производительностью 1,4 млн Нм3/час (расход газа) (ArcelorMittal (Фос-сюр-Мер, Франция)). В реализацию мероприятия по обновлению системы очистки агломерационного производства ПАО "ЧМК" (Россия) вложено 100 млн рублей.

      Движущая сила внедрения

      Требования экологического законодательства.

5.1.2.3. Рукавный фильтр

      Описание

      Очистка отходящих газов от пыли путем пропуска через плотно сплетенную или войлочную ткань, в результате чего твердые частицы собираются на ткани путем просеивания или другими способами.

      Техническое описание

      Использование рукавных фильтров в металлургическом производстве обусловлено их высокой эффективностью очистки от пыли и содержащихся в ней металлах, образующейся на различных этапах производственного цикла (подготовка сырья, плавка, обработка продуктов плавки). Рукавные фильтры изготавливаются из пористой тканой или войлочной ткани, через которую пропускаются газы для удаления частиц. Использование рукавного фильтра требует выбора ткани, подходящей для характеристик отходящего газа и максимальной рабочей температуры. Установка дополнительного оборудования перед рукавными фильтрами, такого как осадочные и холодильные камеры, котлы-утилизаторы, уменьшает вероятность возникновения пожаров, кондиционирования частиц и восстановления тепла отходящего газа перед удалением пыли.

      Обычно рукавные фильтры классифицируются в соответствии с методом очистки фильтрующего материала. Необходимо регулярно удалять пыль из ткани для поддержания эффективности экстракции.

      Наиболее распространенными методами очистки: обратный воздушный поток, механическое встряхивание, вибрация, пульсация воздуха под низким давлением и пульсация сжатого воздуха.

      Акустические ковши также используются для очистки фильтрующих рукавов. Стандартные механизмы очистки не обеспечивают возвращение рукава в первоначальное состояние, так как частицы, осевшие в глубине ткани, уменьшают размер пор между волокнами, хотя это обеспечивает высокую эффективность очистки субмикронных паров.

      Импульсный рукавный фильтр предназначается для очищения воздушных масс от различных мелкодисперсных пылевых скоплений. В этих приборах вмонтирована система регенерации импульсного продувания сжатыми воздушными массами. В качестве очистительного элемента выступают рукава на металлических опорах. Для предотвращения падения эффективности очистки из-за накопления слоя пыли на поверхности рукава применяется импульсная продувка рукавных фильтров. Ее использование обеспечивает регенерацию работоспособности оборудования и исключение снижения эффективности очистки.

      Эффективность очистки в рукавных фильтрах в основном зависит от свойств фильтровальной ткани, из которой изготавливаются рукава аппарата, а также от того, в какой мере эти свойства соответствуют свойствам очищаемой среды и взвешенных в ней частиц. При выборе ткани необходимо учитывать состав газов, природу и размер частиц пыли, способ очистки, требуемую эффективность и экономические показатели. Также учитывается температура газа, способ охлаждения газа, если таковой имеется, образующийся водяной пар и точка кипения кислоты. В таблице 5.1. представлены типы тканей, широко используемых при очистке.

      Таблица 5.1. Распространенные ткани, используемые в рукавных фильтрах

№ п/п

Исходный полимер или сырье

Название волокна

Плотность, кг/м3

Термостойкость, °С

Химическая стойкость в различных средах

Стойкость в средах

Горючесть

Прочность на разрыв, МПа

Разрывное удлинение, %

Стойкость к истиранию

Влагоемкость, %, при 20°С

при длительном воздействии

при кратковременном воздействии

кислоты

щелочи

окисляющие агенты

растворители

при f= 65 %

при f = 90 – 95 %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1

Целлюлоза

Хлопок

1520

65-85

90-95

ОП

X

У

ОХ

Да

360-530

7-8

У

7-8,5

24-27

2

Протеины

Шерсть

1320

95-100

120

У

ОП

У

X

Да

130-200

30-40

У

13-15

21,9

3

Полиамид

Капрон

1140

80-90

120

ОП

ох

У

X

Да

450-600

18-32

ОХ

3,5-4,5

7-8,5

4

Номекс

1380

220

260

У

ох

X

X

Нет

400-800

14-17

ОХ

-

-

5

Полиэфир

Лавсан

1380

130

160

X

У-П

X

X

Да

450-700

15-25

ОХ

0,4

0,5

6

Полиакрилонетрил

Нитрон

1170

120

150

X-У

У

X

-

Да

300-470

15-17

У

0,9-2

4,5-5

7

Полиолефин

Полипропилен

920

85-95

120

ОХ

ОХ

X

X

Да

440-860

22-25

ОХ

0

0

8

Поливинилхлорид

Хлорин, ацетохлорин, ПВХ

1380-1470

65-70

80-90

ОХ

ОХ

ОХ

У-X

Нет

180-230

15-30

ОП-П

0,17-0,3

0,7-0,9

9

Политетрафаторэтилен

Фторопласт, олифен

2300

220

270

ОХ

ОХ

ОХ

ОХ

Нет

350-400

50

У-П

0

0

10

Полиоксидиазол

Оксалон

-

250

270

X


-

-

-

-

-

X

-

-

11

Алюмооборосиликатное стекло

Стеклянное волокно

2540

240

315

X

У-П

ОХ

ОХ

Нет

1600-3000

3-4

ОП

0,3

-

12


Керамическое волокно

-

760

1204

OX

Х

ОХ

ОХ

Нет

-

-

-

-

-

ОХ - очень хорошая; X - хорошая; У - удовлетворительная; П - плохая; ОП- очень плохая.

      Существует несколько различных конструкций рукавных фильтров, в которых используются различные виды фильтрующих материалов.

      Использование технологий мембранной фильтрации (поверхностная фильтрация) приводит к дополнительному увеличению срока службы, увеличению пределов температуры (до 260 °C) и относительно низким затратам на техническое обслуживание. Мембранные фильтрующие рукава состоят из ультратонкой мембраны из расширенного политетрафторэтилена (ПТФЭ), встроенной в материал основы. Частицы в потоке отходящего газа улавливаются на поверхности рукава. Вместо формирования осадка на внутренней части или проникновения в ткань рукава, частицы отталкиваются от мембраны, образуя тем самым меньший по объему осадок.

      Синтетические фильтрующие ткани, такие как тефлон/стекловолокно, позволяют использовать рукавные фильтры в широком спектре процессов, обеспечивая длительный срок службы. Эффективность современных фильтрующих материалов при высоких температурах или в условиях абразивности достаточно высока, и производители тканей могут оказать помощь в определении материала для конкретного применения. При использовании подходящей конструкции для соответствующего типа пыли в особых случаях может быть обеспечен очень низкий уровень выбросов пыли. Более высокая надежность и более длительный срок службы компенсируют расходы на современные рукавные фильтры. Достижение низких уровней выбросов пыли имеет важное значение, поскольку пыль может содержать значительные уровни металлов. Чтобы предотвратить утечку неочищенных газов в атмосферу, необходимо учитывать влияние деформации распределительных коллекторов и надлежащую герметизацию рукавов.

      По причине возможного забивания фильтров в определенных условиях (например, в случае липкой пыли или при использовании в воздушных потоках при температуре конденсации) и чувствительности к огню, они подходят не для всех целей применения. Фильтры также могут использоваться вместе с существующими рукавными фильтрами и могут подвергаться модернизации. В частности, система уплотнения рукава может быть улучшена во время ежегодного технического обслуживания, а фильтрующие рукава могут быть заменены более современными материалами в соответствии со стандартными графиками замены, что также может снизить будущие затраты.

      Самым распространенным типом используемых фильтров являются рукавные фильтры в виде мешков, при этом несколько отдельных фильтрующих элементов из ткани размещаются вместе в группе. Образующийся на фильтре пылевой кек может значительно повысить эффективность сбора. Рукавные фильтры также могут быть в виде листов или картриджей.

      Фильтр состоит из нескольких секций, часть из которых работает в режиме фильтрации очищаемого газа, а часть – в режиме регенерации, т.е. удаления осевшей на рукавах пыли. В режиме очистки запыленный газ фильтруется через поры рукава, а пыль осаждается на его поверхности. Со временем гидравлическое сопротивление рукава с накопленным на нем слоем пыли увеличивается, и эффективность осаждения возрастает. При этом пропускная способность фильтра по газу существенно снижается, и секцию отключают на регенерацию для удаления пыли механическим (встряхиванием, скручиванием) и (или) аэродинамическим (импульсной продувкой сжатым воздухом) способами. Поток газа, подлежащего обработке, может направляться либо изнутри рукава наружу, либо снаружи рукава вовнутрь.

      В случае содержания в поступающих отработанных относительно крупных частиц, для снижения нагрузки на рукавный фильтр, особенно при высокой концентрации частиц на входе, для дополнительной предварительной очистки могут использоваться механические коллекторы (циклоны, электростатические фильтры и др.).

      Мониторинг. Для обеспечения правильной работы фильтра следует применять одну или несколько из следующих функций:

      особое внимание уделяется выбору фильтрующего материала и надежности системы крепления и уплотнения. Современные фильтрующие материалы, как правило, являются более прочными и имеют более длительный срок службы. В большинстве случаев дополнительные затраты на современные материалы компенсируются продолжительным сроком службы;

      рабочая температура выше точки конденсации газа. Термостойкие рукава и крепления используются при более высоких рабочих температурах;

      непрерывный контроль содержания пыли путем улавливания и использования оптических или трибоэлектрических устройств для обнаружения поломок фильтра. При необходимости устройство должно взаимодействовать с системой очистки фильтра для обнаружения отдельных секций, содержащих изношенные или поврежденные рукава;

      использование газового охлаждения и искрового гашения, если это необходимо. Циклоны считаются подходящими устройствами для искрового гашения. Большинство современных фильтров расположены в нескольких отсеках, поэтому в случае необходимости поврежденные отсеки могут быть изолированы;

      мониторинг температуры и искрообразования может применяться для обнаружения пожаров. На случай возникновении опасности воспламенения могут быть предусмотрены системы инертных газов или добавлены инертные материалы (например, гидроокись кальция) к отходящему газу. Чрезмерный перегрев ткани сверх расчетных пределов может вызвать токсичные газообразные выбросы;

      необходимо отслеживать перепад давления для контроля механизма очистки.

      Достигнутые экологические выгоды

      Удаления твердых частиц размером до 2,5 мкм. Удаления определҰнных газообразных загрязняющих веществ, возможно в случае сочетания их с системами, расположенными после пылеуловительной камеры с рукавными фильтрами и связанными с внесением дополнительных материалов, в том числе с адсорбцией и сухим вдуванием извести/бикарбоната натрия.

      Рукавный фильтр обладает высокой эффективностью в снижении уровня пыли и одновременных выбросов тяжелых металлов в потоке отходящих газов. Рукавные фильтры, усиленные добавками, также снижают выбросы ПХДД/Ф, водород хлорида (HCl), фтористоного водорода (HF) и, в меньшей степени, диоксида серы (SO2). В частности, выбросы ПХДД/Ф могут быть значительно сокращены.

      Эксплуатационные данные для европейских агломерационных заводов, использующих рукавные фильтры, обычно находятся в диапазоне от 1 до 10 мг/Нмтвердых частиц, выраженных на среднесуточной основе, включая пиковые периоды. Нелетучие тяжелые металлы восстанавливаются одновременно с пылью.

      Добавление извести и C позволяет снизить выбросы диоксинов до <0,1 нг I TEQ/Нм3.Летучие тяжелые металлы и ЛОС одновременно снижаются за счет применения добавок и цеолитов, содержащих углерод (C). Например, содержание ртути (Hg) снижается на 80 – 95 %.

      Диоксид серы (SO2) может быть уменьшен примерно на 30 – 80 % с помощью гашеной извести и до 90 % с помощью натрия бикарбонат.

      В зависимости от количества вводимой извести или бикарбоната натрия результат по выбросам диоксид углерода (CO2) может достигаться в диапазоне от 100 до 500 мг/Нм3. В зависимости от поступающего диоксида серы (SO2) на практике были достигнуты среднесуточные значения оксидов серы (SOX) менее 350 мг/Нм3. С добавлением извести могут быть достигнуты концентрации выбросов HF 0,2 – 1 мг/Нми концентрации выбросов водород хлорида (HCl) 1 – 10 мг/Нм(в среднем за сутки).

      Применение рукавных фильтров способствует увеличению рециркуляции диоксинов и остатков, содержащих тяжелые металлы. В одном примере количество рециркулируемой пыли из доменного газа было увеличено с 6000 тонн до 39 000 тонн в год.

      Рукавные фильтры применяются в процессе агломерации для обеспыливания о