124518 (Технология и экологическая безопасность мартеновского производства на ЗАО "Макеевский металлургический завод")

Технология и экологическая безопасность мартеновского производства на ЗАО «Макеевский металлургический завод»

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Состояние экологической безопасности мартеновского производства

1.2 Источники образования, выход и металлургическая ценность отходов мартеновского производства

2. Специальная часть

2.1 Технология управления и обеспыливание отходящих мартеновских газов

2.2 Аппараты и схемы очистки газов

2.3 Расчет полого скруббера

2.4 Расчет скоростного пылеуловителя с трубами Вентури

2.5 Технология подготовки вторичных материальных ресурсов

2.6 Утилизация мартеновских шлаков

2.7 Рациональные мероприятия по повышению экологической безопасности мартеновского производства

2.8 Выводы

3. Организация производства

3.1 Организация труда обслуживающего персонала мартеновского цеха

3.2 Организация заработной платы обслуживающего персонала

3.3 Расчет численности обслуживающего персонала

4. Экономика производства

4.1 Расчет годового фонда заработной платы обслуживающего персонала

4.2 Составление сметы затрат на обслуживание полого скруббера мартеновского цеха

4.3 Пути снижения себестоимости

5. Мероприятия по технике безопасности, противопожарной технике, охране окружающей среды и безопасности жизнедеятельности

5.1 Характеристика опасных и вредных факторов

5.2 Мероприятия по технике безопасности в мартеновском производстве стали

5.3 Защита от шума и вибрации

Перечень ссылок

Введение

Целью дипломного проекта является изучение экологической безопасности, конструкций агрегатов и технологических процессов предприятий черной металлургии, их взаимосвязи в условия законченного металлургического цикла, устройства и эксплуатации оборудования мартеновского цеха; приобретение навыков по ведению технологических процессов.

В данном проекте будет изучена структура и организация предприятия черной металлургии; вопросы технологических процессов производства; приобрести навыки выбора оптимального варианта получения металлургической продукции; изучить устройства и уровни технической эксплуатации аппаратуры автоматизации металлургических процессов; изучить свойства и область применения материалов, используемых при производстве черных металлов и металлопродукции; вопросы экологической безопасности.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновляемых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы – той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них – газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже почти половину его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо - и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере. Развиваясь, человечество начинает использовать все новые виды ресурсов (атомную и геотермальную энергию, солнечную, гидроэнергию приливов и отливов, ветряную и другие нетрадиционные источники). Однако главную роль в обеспечении энергией всех отраслей экономики сегодня играют топливные ресурсы.

1. Общая часть

1.1 Состояние экологической безопасности мартеновского производства

XXI век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения, интенсификация добычи и выбросов, загрязняющих Землю, приводят к коренным изменениям в природе и отражаются на самом существовании человека. Часть из таких изменений чрезвычайно сильна и настолько широко распространена, что возникают глобальные экологические проблемы. Имеются серьезные проблемы загрязнения (атмосферы, вод, почв), кислотных дождей, радиационного поражения территории, а также утраты отдельных видов растений и живых организмов, оскудения биоресурсов, обезлесения и опустынивания территорий.

Проблемы возникают в результате такого взаимодействия природы и человека, при котором антропогенная нагрузка на территорию (ее определяют через техногенную нагрузку и плотность населения) превышает экологические возможности этой территории, обусловленные главным образом ее природно-ресурсным потенциалом и общей устойчивостью природных ландшафтов (комплексов, геосистем) к антропогенным воздействиям.

На Макеевском металлургическом заводе на базе существовавшей сантехнической лаборатории была создана лаборатория по охране окружающей среды. На данный момент на заводе существует отдел охраны окружающей среды. Этот отдел подчиняется непосредственно техническому директору завода.

В составе отдела 4 бюро:

Бюро охраны атмосферного воздуха и водоемов – производит замеры эффективности работы пылегазовых сооружений, контролирует работу самих источников загрязнения (доменные, мартеновские печи), проводит инспекторский надзор (проверка работы оборудования в цехах), осуществляет проверку систем оборотного цикла водоснабжения.

Бюро промышленной вентиляции - осуществляет контроль за всеми системами вентиляции в цехах и производственных помещениях.

Бюро учета отходов производства - занимается отходами производства всех цехов, разрабатывает проекты их утилизации, а также проводит наблюдение за территорией цехов, складами сырья, готовой продукции и отходов.

Бюро промышленной санитарии - контролирует состояние рабочих мест, т.е. контроль запыленности, температуры, уровня шума, вибрации, ПДК вредных веществ на рабочих местах.

В отделе охраны окружающей среды прорабатываются несколько направлений охрана окружающей среды:

Охрана атмосферного воздуха. Основные выбросы которые производит завод это: сероводород (Н2S), пыль, окись углерода (СО), сернистый газ (SО2), окислы азота (МО2). Всего выбросов - 6000 тонн в год (на других заводах Украины это цифра достигает 100000 тонн в год).

Разложение окислов азота затруднительно, т.к. для прохождения реакции разложения требуются дорогие катализаторы (N1). Сейчас осваивается новая технология, использующая впрыск карбамида.

Окись углерода в специальных камерах дожигается до СО2, используя кислород воздуха.

Сероводород (Н2S) образуется на участке грануляции шлака. Для его связывания в воду для грануляции добавляют известковое молоко.

Сейчас основная проблема на Макеевском металлургическом заводе - отсутствие очистных сооружений на мартеновских печах. 47% вредных выбросов приходится именно на мартеновские печи. Кроме того, сильным источником пылевыделения является рудный двор, подбункерные помещения доменной печи, т.к. во время разгрузки - погрузки материалов выделяется большое количество пыли. В проекте - построение центральной пылеулавливающей станции.

Охрана водного бассейна. Так как в Донбассе нет крупных водных источников, то на заводе применяется система оборотного водоснабжения. Т.е. использованная вода проходит очистку и используется повторно. По ходу очистки и охлаждения воды возникают ее потери, и для возобновления осуществляется подпитка свежей технической водой. В оборотном цикле находится 96 % воды и лишь 4% подпитка.

Кроме того, на заводе существует 3 сброса вод:

- сброс ливневых водоочисток;

- сброс от химической водоочистки;

- переливы прокатных цехов.

1.2 Источники образования, выход и металлургическая ценность отходов мартеновского производства

Классификация отходов производства возможна по различным признакам, среди которых, основными можно считать следующие:

а) по отраслям промышленности - черная и цветная металлургия, рудо- и угледобывающая промышленность, нефтяная и газовая и т.д.;

б) по фазовому составу - твердые (пыли, шламы, шлаки), жидкие (растворы, эмульсии, суспензии), газообразные (оксиды углерода, азота, соединение серы и др.);

в) по производственным циклам - при добыче сырья (вскрышные и овальные породы), при обогащении (хвосты, шламы, сливы), в пирометаллургии (шлаки, шламы, пыли, газы), в гидрометаллургии (растворы, осадки, газы).

На металлургическом комбинате с замкнутым циклом (чугун-сталь-прокат) твердые отходы могут быть двух видов - пыли и шлаки.

Довольно часто применяется мокрая газоочистка, тогда вместо пыли отходом является шлам. Наиболее ценными для черной металлургии являются железосодержащие отходы (пыль, шлам, окалина), в то время как шлаки в основном используются в других отраслях промышленности. При работе основных металлургических агрегатов образуется большее количество тонкодисперсной пыли, состоящей из оксидов различных элементов. Последняя улавливается газоочистными сооружениями и затем либо подается в шламонакопитель, либо направляется на последующую переработку (в основном как компонент аглошихты).

Шламы можно разделить на:

1) шламы агломерационных фабрик;

2) шламы доменного производства:

а) газоочисток доменных печей;

б) подбункерных помещений доменных печей;

3) шламы газоочисток мартеновских печей;

4) шламы газоочисток конвертеров;

5) шламы газоочисток электросталеплавильных печей.

По содержанию железа их подразделяют следующим образом:

а) богатые (55-67%) - пыль и шлам газоочисток мартеновских печей и конвертеров;

б) относительно богатые (40-55%) - шламы и пыли аглодоменного производства;

в) бедные (30-40%) - шлам и пыль газоочисток электросталеплавильного производства.

Основными характеристиками шламов являются химический и гранулометрический состав, однако, при подготовке шламов к утилизации необходимо знать параметры, как плотность, влажность, удельный выход и др. Следует отметить, что пыли (шламы) металлургических предприятий по химическому (и отчасти по гранулометрическому) составу отличаются друг от друга, поэтому эти характеристики представлены далее в усредненном виде.

Шламы пылеулавливающих устройств мартеновской печи образуются при очистке газов, выходящих из нее, обычно в скрубберах или трубах Вентури. Перед ними устанавливаются радиальные или тангенциальные сухие пылеуловители, в которых улавливается наиболее крупная, так называемая колошниковая пыль, которая возвращается в аглопроизводство как компонент шихты. Химический состав шламов по основным компонентам, %:

Feобщ 30-50; CaO 5.0-8.5; SiO2 6.0-12; Al2O3 1.2-3.0; MgO 1.5-2.0;

P 0.015-0.05; Sобщ 0.2-0.9; Cобщ 2.5-30.0; Zn 0.05-5.3.

Плотность их колеблется в пределах 2.7-3.8 г/см, удельный выход в среднем составляет 2.75ё0.84%. Коэффициент использования этих шламов изменяется (для разных предприятий) довольно значительно – от 0.1 до 0.8. Это довольно тонкодисперсный материал: фракции >0.063 мм до 10-13%, 0.016-0.032 мм от 16 до 50% и < 0.008 мм от 10 до 18%.

В настоящее время эти шламы используются как добавка к агломерационной шихте. Сравнительно низкий уровень их использования объясняется относительно невысокой долей железа в них (Feобщ1%), что требует предварительного обесцинкования шламов. Шламы подбункерных помещений мартеновских печей образуется при гидравлической уборке просыпи с полов подбункерных помещений, их составной частью является также пыль аспирационных установок этих помещений. По химическому составу эти шламы подобны шламам аглофабрик - в них имеются почти все компоненты аглошихты, %:

Feобщ 33-35; SiO2 7-11; Al2O3 1-3; CaO 8-28; MgO 1-3; MnO 0.1-1.5; P2O5 0.01-0.2; Sобщ 0.15-0.40; Cобщ < 15.0; Zn 0.0-0.02.

Шламы подбункерных помещений по гранулометрическому составу являются материалами средней крупности (частиц размером 0.1-0.063 мм 20-40%). Плотность шламов подбункерных помещений колеблется в пределах 3.5-4.5 г/см. Эти шламы обычно используются как добавка к агломерационной шихте.

Обезвоживание шламов. Пыли металлургического производства, обычно, не требуют какой - либо предварительной подготовки перед утилизацией. Шламы, прежде чем их использовать (например, в качестве компонента шихты), необходимо подвергнуть обезвоживанию (сгущению, фильтрованию, сушке).

Сгущение - процесс повышения концентрации твердой фазы в сгущаемом продукте (шлам, пульпа), протекающий под действием гравитационных и (или) центробежных сил. При сгущении шламов стремятся получить не только осадок достаточной плотности, но и возможно более чистый слив, что позволяет использовать последний в оборотном цикле и исключить потери твердого продукта. Поскольку количество воды в сгущаемом продукте составляет 30-60%, то использовать такой обводненный материал в качестве добавки к аглошихте или окомковывать его с целью получения окатышей практически невозможно. Поэтому сгущенный продукт необходимо профильтровать для того, чтобы содержание влаги в нем снизить до 8-10%. При фильтровании шламов происходит процесс разделения жидкого и твердого под действием разрежения или давления, сопровождающийся удалением влаги через пористую перегородку (обычно фильтровую ткань и частично осадок). На фильтрование обычно подают шламы, частицы которых имеют размер<1 мм, так как обезвоживать такие дисперсные системы другими методами нецелесообразно из-за малой скорости удаления влаги и, как следствие, значительной влажности получаемого осадка. Процесс фильтрования зависит от многих факторов, основные из которых следующие: содержание твердого в шламе, крупность твердой фазы, разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки и др.

Металлургическая ценность шлака состоит в том, что наличие в печи жидкого текучего шлака необходимо, прежде всего, для выведения из печи составляющих пустой породы железных руд, вносимых агломератом и окатышами. Основу пустой породы большинства руд так же, как и основу золы кокса, составляют SiO2 и А12О3, температура плавления которых (соответственно 1710 и 2050°С) выше температур в доменной печи, в связи, с чем они в печи расплавиться не могут. Поскольку мартеновская печь не приспособлена для удаления твердых продуктов плавки, необходимо перевести оксиды SiO2 и А12О3 в жидкую фазу, что достигается добавкой в шихту агломерации флюса - известняка, вносящего оксид СаО, который, взаимодействуя с SiO2 и А120з, образует легкоплавкие химические соединения. Последние при температурах мартеновского процесса расплавляются, переводя, пустую породу и золу кокса в жидкую фазу - шлак, который периодически выпускают через летки, освобождая печь от непрерывно поступающих сверху невосстанавливаемых оксидов. Другой важной функцией шлака является десульфурация: в шлак из чугуна удаляется сера.