ODPADY V HUTNICTVÍ. Domácí program

ODPADY V HUTNICTVÍ

Domácí program VŠB-TUO, FMMI

Moje internetové stránky: http://marekherman.mypage.cz/

zpracoval: Marek Herman

1. ÚVOD __________________________________________________________________________________

1.1. ZÁKLADNÍ POJMY Prach – malé částice tuhých látek, které po rozptýlení v klidném disperzním systému mají pádovou rychlost, která odpovídá zákonům volného pádu (polétavé prachy, hrubé prachy, jemné prachy, různé nečistoty) Aerosol – tuhé a kapalné částice, které po rozptýlení v klidném disperzním systému tvoří stabilní systém, „mají zanedbatelnou sedimentační rychlost“ a) disperzní – vznikají rozmělněním nebo destrukcí látek (prachové aerosoly, kouře) b) kondenzační – vznikají sráţením par nebo reakcemi v ovzduší (mlhy, dýmy, opary) Emisní limit – nejvýše přípustné mnoţství znečišťující látky vypouštěné do ovzduší ze zdroje znečišťování. Imisní limit – nejvýše přípustná hmotnostní koncentrace znečišťující látky obsaţená v ovzduší. Emisní faktor - hmotnostní koncentrace znečišťující látky vztaţená na jednotku objemu odpadního plynu [mg/m3; μg/m3] nebo vztaţená na hmotnostní jednotku výroby [mg/t] Regenerace – operace, při které navracíme původní uţitné vlastnosti výrobkům tak, aby mohly být vyuţity k původnímu účelu. Recyklace – vyuţití výrobních, zpracovatelských, spotřebitelských odpadů či energií (získávání druhotných surovin). Odlučivost – účinnost odlučovače. Je určena poměrem hmotnosti odloučeného prachu nebo vlhkosti k jejich hmotnosti v plynu na vstupu do odlučovače.

1.2. LEGISLATIVA ZÁKON Č. 185/2001 Sb. – ZÁKON O ODPADECH Stanovuje 3 pravidla: -

pravidla pro předcházení vzniku odpadu a pravidla nakládání s odpady pravidla a povinnosti osob v odpadovém hospodářství působnost orgánů státní zprávy

Vyuţití odpadu má přednost před zneškodněním. Odpad – kaţdá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit a přísluší do některé ze skupin odpadů uvedených v příloze č. 1 zákona o odpadech.

-1-

Podle pŧvodu vzniku mŧţeme odpady rozdělit na: -

průmyslové -> největší mnoţství

-

odpady vznikající v zemědělské výrobě

-

odpady komunální

Podle zákona o odpadech se dělí odpad do 2 kategorií: -

ostatní (O)

-

nebezpečný (N)

Nebezpečný odpad – odpad, který vykazuje jednu nebo více nebezpečných vlastností a je uveden v seznamu nebezpečných odpadů. Je 14 nebezpečných vlastností (H1 – H14), např. -

H1 výbušnost

-

H2 oxidační schopnost

-

H3 hořlavost

-

H6 toxicita

-

H7 karcinogenita

-

H14 ekotoxicita

Odpadové hospodářství: -

předcházení vzniku odpadu

-

omezování vzniku odpadu -> bezodpadová technologie a máloodpadová technologie

-

nakládání s odpady

Vyhláška: 381/2001 Sb. – Katalog odpadu U kaţdého druhu odpadu je uveden šestimístný kód, v němţ: první dvojčíslí – hlavní skupina odpadu druhé dvojčíslí – vedlejší skupina odpadu třetí dvojčíslí – vlastní číslo odpadu

-2-

př.

10 01 02 – popílek ze spalování uhlí (N) 10 02 02 – neupravená struska z výroby ţeleza a oceli (O)

Podle podmínek pro dovoz, vývoz a tranzit jsou odpady rozdělené podle nebezpečnosti do tří „barevných seznamŧ“ -

červený (podléhá schvalování ministerstva ŢP)

-

žlutý (podléhá oznamovací povinnosti)

-

zelený (odpady volně obchodovatelné)

41/2005 Sb. – Podrobnosti nakládání s odpady Technické poţadavky pro zařízení na zneškodňování odpadů 376/2001 Sb. – Hodnocení nebezpečných vlastností odpadu ZÁKON Č. 254/2001 Sb. – ZÁKON O VODÁCH (VODNÍ ZÁKON) ZÁKON Č. 274/2001 Sb. – ZÁKON O VODOVODECH A KANALIZACÍCH ZÁKON Č. 86/2002 Sb. – ZÁKON O OCHRANĚ OVZDUŠÍ 1.3. DĚLENÍ ODPADŦ V HUTNICTVÍ 1) Velkoobjemové odpady a) S využitelnou železnou substancí -

ocelárenské strusky

-

okuje

-

svářková struska

-

odprašky bez nebezpečných substancí

-

kaly bez nebezpečných substancí

b) Nemetalické odpady -

popílek

-

škvára a kotelní struska

-

ţárovzdorné materiály

-

slévárenské písky

-3-

-

struska z kuploven

-

stavební suť a demolice

2) Nebezpečné odpady a) S využitelnou železnou substancí -

vysokopecní odprašky a kaly s obsahy toxických látek

-

ocelárenské odprašky a kaly s obsahy toxických látek

-

zaolejované okujové kaly

-

kaly z koncových čistíren odpadních vod

b) Nemetalické odpady -

dehtové zbytky

-

alkalické odpady z fenolek

-

neutralizační, fosfatizační kaly

-

soli s obsahem kyanidů, barya, dusitanů a dusičnanů

-

anorganické kyseliny a louhy

-

kyanidové lázně s obsahem kovů

-

odpadní ropné látky

-

znehodnocené formovací pryskyřice

-

odprašky a strusky z výroby feroslitin

3) Inertní maloobjemové odpady – nejméně problematický odpad -

anorganické soli (síran amonný)

-

odpadní pneumatiky

-

odpadní dřevo

-

odpadní ionexy, filtrační prostředky a plasty

-4-

2. KOKSOVNY __________________________________________________________________________________

2.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ K závaţným plynným emisím patří polycyklické aromatické uhlovodíky (PAU) s karcinogenním působením a nebezpečným vlivem na pracovní prostředí. PROVOZ PŘÍPRAVY UHELNÉ VSÁZKY Zahrnuje technologické operace související s přípravou uhelné vsázky pro koksárenské baterie (skládání, dopravu, skladování, homogenizaci, mletí uhlí, mísení směsi uhlí…) Exhalace -> uhelný prach -

závisí na vlhkosti uhlí, technologii, technickém vybavení odsávacích a odlučovacích zařízení

-

sníţení úletu -> zakrytování přesypů a dopravních cest

-

únik uhelného prachu do venkovního prostředí není váţným problémem

-

zařízení k odsávání a odlučování prachu je určeno k ochraně pracovního prostředí na uhelné sluţbě koksovny

-

prašnost v mlýnici -> hermetizace mlýnů

PROVOZ KOKSÁRENSKÝCH BATERIÍ Obsazování komor -

vývin vodní páry a surového koksárenského plynu obsahujícího dehtové a uhlovodíkové páry -> tzv. plnicí plyny

Na bateriích s pěchovaným provozem se pouţívá bezdýmného obsazování pomocí parní injektáţe Výhody: sníţení exhalací Nevýhody: -

strhávání prachových podílů vsázky do kolen stoupaček a předloh -> zanášení armatur a zhoršení kvality dehtu

-

opatření  sníţení tlaku páry do zařízení -> nepříznivý vliv na odsávání plnicích plynů  injektáţ čpavkové vody do předlohy -> niţší odsávací účinek

Likvidace exhalací při pěchovaném provozu -> pouţití spalovacího vozíku -5-

Rozdílnost exhalací -> u sypného provozu je doba obsazování aţ dvojnásobně kratší Sypný provoz -> pouţití Venturiho pračky Pěchovaný provoz -> odlučovač plní další funkce – čištění stoupaček a stropů komor Otop baterií -

emise SO2 a NOX

-

rozhodující pro mnoţství emisí jsou netěsnosti mezi topným systémem a pecním prostorem

-

při netěsnostech dochází k vývinu sazí -> spojen s nedokonalým spalováním a se zvýšeným obsahem CO ve spalinách

Provoz baterií -

zdroj emisí z netěsností pecních dveří, vík stoupaček a stěn komor -> únik surového koksárenského plynu s vysokým obsahem dehtových sloţek do ovzduší

-

důsledky netěsnosti -> nerovnoměrně zkarbonizovaný koks -> zvýšení exhalací při vytlačování koksu, dopravě a chlazení

-

odsávání vzduchu s čištěním ve Venturiho pračkách

Chlazení koksu 1) Mokré chlazení koksu provádění vodou v hasicí věţi -> nejuţívanější způsob -

vzniká vodní pára -> řada škodlivin (H2S, SO2, CO, NH3…)

-

vzniká velké mnoţství strţeného koksového prachu

Omezení tuhého úletu: -

systém vysokotlakých vodních trysek umístěných v několika patrech věţe

-

zabudování skrápěných ţaluziových eliminátorů kapiček v horní části hasicí věţe

-

úprava tvaru hasicí věţe

2) Suché chlazení koksu -> sníţení emisí, vyuţití citelného tepla koksu Třídění koksu -

vznikají emise prachu s vlivem na pracovní prostředí

-

třídírny koksu se budují krytované s odtahy zaprášeného vzduchu do mokrých odlučovačů s centrálním odvodem kalu

-6-

CHEMICKÁ ČÁST KOKSOVEN Jakýkoliv výpadek dopravy plynu způsobený poruchou na turboodsávačích způsobuje vypouštění koksárenského plynu do ovzduší. K exhalacím dochází především na styčných plochách nádrţí, neuzavřených částech zařízení, při dopravě, skladování a nakládce zachycených chemických produktů. Koncové chlazení je zabezpečováno přímým způsobem vodou, chlazenou na chladicích věţích. Odsiřování koksárenského plynu -> mokré způsoby odsiřování 1) Absorpčně desorpční procesy – zaloţeny na absorpci H2S v roztocích slabých zásad (Na2CO3, K2CO3, NH4OH) a zpětné regeneraci roztoku. Technologie odsiřování: -

absorpce kyselých sloţek v absorbéru

-

přehřátí nasyceného roztoku ve výměníku tepla a parními ohřívači

-

regenerace roztoku v desorbéru vodní parou

Vzniklé páry se ochladí, voda zkondenzuje a kyselé plyny se zpracovávají na H 2SO4, elementární síru nebo kapalný čpavek. Regenerovaný roztok se ochladí a vrací se zpět k absorpci. Podle druhu pouţité alkalické sloţky jsou známy metody čpavkové, uhličitanové (potašové nebo sodné). 2) Absorpčně oxidační metody – zaloţeny na absorpci kyselých plynů v alkalickém oxidačním prostředí, kde se H2S oxiduje na elementární síru. 2.2. ODPADNÍ VODY Dělení: a) Nezávadné vody -

odkaly z cirkulačních okruhů nepřímého chlazení koksárenského plynu

-

odkaly z nepřímého chlazení v benzolce, fenolce…

Vody nepřišly do styku s destilačními produkty karbonizace uhlí a neobsahují fenoly a čpavek Odkaly chladicích vod jsou při vyšším stupni cirkulace pouze obohacovány anorganickými solemi následkem odparu vody na chladicích věţích. K zabránění koroze se pouţívají různé inhibitory.

-7-

Odkaly vod z chladicích systému mohou být pouţity jako přídavné vody pro chlazení koksu nebo jsou odváděny na čistírny odpadních vod. b) Závadné vody 1) Surové fenol-čpavkové vody - patří mezi nejzávaţnější odpadní vody z koksoven Obsahují: -

Fenoly

-

Čpavek – v těchto vodách je vázán ve dvou formách: a) volně vázaný čpavek – tvoří sloučeniny, které jsou rozloţitelné varem (normální a kyselé uhličitany, sulfidy, kyanidy…) b) pevně vázaný čpavek – tvoří sloučeniny, které jsou rozloţitelné silnější zásadou (chloridy, sírany, siřičitany…)

-

Kyanidy – po odehnání čpavku zůstává v koksárenských vodách malá část kyanidů a většina se vrací spolu se čpavkem do surového koksárenského plynu

2) Odkaly z cirkulačních okruhů přímého chlazení koksárenského plynu -

chladicí voda při chlazení plynu přichází do přímého styku s koksárenským plynem

-

do chladicí vody přechází značný obsah fenolů, H2S, HCN, C10H8

Pro koncové chlazení plynu se pouţívá: a) otevřený okruh chladicí vody -

při ochlazování dochází k absorpci znečišťujících látek z plynu do vody

-

vznik nadměrného mnoţství fenol-čpavkových vod -> nákladné čištění

b) uzavřený okruh chladicí vody -

při ochlazování dochází k desorpci znečišťujících látek do ovzduší (emise HCN)

-

pouţíváme v provozní praxi

-

pro úplné zamezení emisí je pouţíváno tzv. dvouokruhové chlazení plynu

3) Kondenzáty z potrubí koksárenského plynu -

představují malou poloţku

-

obsahují fenoly a další toxické sloučeniny -> nesmí být vypouštěny do kanalizace

-8-

-

musí být odděleně jímány a zpracovány společně s ostatními fenol-čpavkovými vodami

Doprava odpadních koksárenských vod se provádí především nadzemním potrubím. Pro podzemní dopravu se pouţívají litinové roury dokonale vodotěsné a obetonované. Čištění fenol-čpavkových vod 1) Odstraňování fenolů a) Exploatační metody (se získáváním fenolů) Metody extrakční -

zaloţené na rozdílné rozpustnosti fenolů mezi vodou a různými organickými rozpouštědly

-

jako rozpouštědlo se pouţívá benzol -> způsob odfenolování Pott-Hilgenstock b) Likvidační metody

Metody adsorpční (bez regenerace) – mezi tyto metody zařazujeme adsorpci fenolů na aktivních látkách, spalitelných (např. na uhelných kalech z úpraven…). Metody biologické – patří mezi přirozené způsoby likvidace fenolů. Odbourávání fenolů probíhá pouze za přítomnosti mikroorganismů. Výsledkem biologického rozkladu fenolů je CO2. C6H5OH + 7 O2 = 6 CO2 + 3 H2O 2) Odstraňování amoniaku Odstraňování amonných iontů: -

volně vázané amonné ionty -> pára

-

pevně vázané amonné ionty -> NaOH – tvoří vodný roztok bez vzniku nerozpustných solí a kalů; (vápenné mléko)

3) Dočišťování koksárenských vod a) Společné čištění se splaškovými vodami -

nesmí obsahovat dehty, usaditelné látky (vápenné kaly) a jiné nerozpuštěné látky

b) Čištění na odvalech báňských hlušin -

zaloţen na principu biologického čištění fenolových vod na biologických filtrech nebo aktivací s rozdílem, ţe pro likvidaci fenolů je vyuţíváno vodního prostoru v tělese odvalu

-9-

-

odpadní vody se do odvalu zavádějí vsakovacími nádrţemi

-

probíhají anaerobní procesy (denitrifikace)

c) Čištění na uhelných kalech – uhelný kal vykazuje adsorpční schopnosti k zachycování fenolů, kal můţe být zpracován v energetice 2.3. ODPADY -

nebezpečné odpady -> dehtové zbytky a alkalické odpady z fenolek

-

malé hmotnostní výskyty

-

není vhodné jejich ukládání s inertními odpady na skládky -> riziko kontaminace vodních zdrojů

- 10 -

3. AGLOMERACE RUD ___________________________________________________________________________

3.1. ÚVOD Aglomerace (spékání ţelezných rud) je zahřívání prachové aglomerační směsi (rudná část, palivo, přísady) na takovou teplotu, ţe dojde k natavení povrchu jednotlivých zrn vsázky a vzniklá tavenina vytvoří mezi zrny kapalinové můstky, které po ztuhnutí zajistí vznik pevného pórovitého materiálu – aglomerátu. Celkově je moţno aglomeraci rozdělit na: 1) studený úsek -

výklopníky surovin

-

drcení, mletí, třídění

-

skládky a homogenizace surovin

2) teplý úsek -

skladování a dávkování surovin, jejich míchání a předpeletizaci

-

vlastní spékací pás s příslušenstvím

-

drcení, třídění a chlazení vyrobeného aglomerátu

-

odsávací soustava s čištěním spalin

Studený úsek aglomerace znečišťuje ŢP jen tuhými prachovými emisemi, které mají lokální charakter a spíše představují zdroj zhoršení pracovního prostředí. Teplý úsek aglomerace je hlavním zdrojem znečišťování ŢP při výrobě surového ţeleza, aglomerace je povaţována za největšího znečišťovatele v rámci celého hutnictví.

3.2. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Prach Mechanické odlučovače prachu – multicyklony – nezachytí jemné podíly prachu, ve kterém jsou největší podíly tzv. těžkých kovů, představující riziko kontaminace prostředí -> vyřazení Elektrostatické odlučovače prachu – bez problému plní emisní limit, který je pro tuhé znečišťující látky 100 mg.m-3.

- 11 -

Tuhý úlet i zachycený prach vykazuje nehomogenitu, jednotlivé částice mohou mít zcela rozdílné chemické sloţení – řešení -> předdimenzování objemu odlučovače a i sníţení rychlosti prostupu spalin přes odlučovač. Plynné emise CO – z principu spékání vyplývá, ţe asi 20% uhlíku koksu hoří na CO, zbytek na CO2. Jejich obsah můţeme sníţit recirkulací, emisní limit je 6000 mg.m-3 SO2 – síra je do procesu spékání vnášena hlavně palivem (koksem). V průběhu spékání se síra oxiduje aţ z 90% a přechází do spalin. Emisní limit je 400 mg.m-3 NOX – emisní limit je 400 mg.m-3 Nebezpečné látky: Zn, Pb, Cd, Hg, As, organické látky…

3.3. ODPADNÍ VODY Odpadní vody nepředstavují na aglomeraci problém, protoţe se pouţívá suchých způsobů odprašování. Voda z hydrosmyvů (z chlazení vratného aglomerátu) se po usazení nerozpustných látek znovu pouţívá.

3.4. ODPADY Tuhé odpady vznikající při výrobě aglomerátu nejsou ekologickým problémem. Asi 20 aţ 40% vyrobeného aglomerátu má zrnitost pod 6,3 mm a není vhodný pro vysokou pec. Tento tzv. vratný aglomerát se po třídění vrací do aglomerační vsázky. Materiál zachycený v odlučovačích prachu ze spalin a z chlazení aglomerátu se plně recykluje. Do aglomerační vsázky se přidává mnoţství různých odpadů z hutnických i jiných technologií ve formě odprašků, kalů nebo strusky.

3.5. RECYKLACE NA AGLOMERAČNÍM PROVOZU Zvýšený podíl prachových částic ve směsi zhoršuje sbalovatelnost spékané směsi a sniţuje rychlost spékání. Řešení: -

pouţití vápna -> zvyšuje obsah FeO a sniţuje obsah CO v aglomeračních spalinách

Vysokopecní a ocelárenské kaly je z hlediska technologie moţno zpracovat na spékacích pásech bez problémů, vzniká však velké mnoţství škodlivin unikajících do ovzduší. Odsiřování spalin -

před odsířením jsou spaliny čištěny v elektrostatických odlučovačích

-

po odsíření jsou chladné spaliny ohřívány

- 12 -

-

k odsířování spalin lze vyuţít NH3, produktem je síran amonný (hnojivo v zemědělství)

Vhodné je propojení odsiřování spalin z aglomerací a koksárenského plynu při vyuţivání odpadního čpavku z koksovny. Denitrifikace -

pouţíván proces suché katalytické denitrifikace čpavkem

-

suché postupy -> probíhá současně denitrifikace a odsiřování spalin

-

pouţití uhlíkového katalyzáoru -> u denitrifikačních reakcí působí katalyticky, u reakcí odsiřovacích jako adsorpční činidlo pro vzniklé vedlejší produkty

-

sniţuje podíl tuhých emisí

- 13 -

4. VYSOKÉ PECE __________________________________________________________________________________

4.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Tuhé prachové emise vznikají při manipulaci se vsázkovým materiálem, tj. při dopravě, skladování, třídění a dávkování surovin. Tyto prostory jsou odprašovány mechanickými nebo elektrostatickými odlučovači. Sazebna VP -

Bezzvonová i zvonová sazebna obsahuje prostor, který je střídavě spojený s atmosférou a s pecním prostorem -> vysokopecní plyn se přečerpává do plynového řádu

-

Odfuk – provádí se při poruchách, opravách a odstávkách VP -> nepravidelný zdroj emisí

-

Netěsnosti sazebního zařízení -> moţný únik vysokopecního plynu na sazebně

Produkce vysokopecního plynu můţe dosahovat aţ 2000 m3 na tunu vyrobeného surového ţeleza a obsah prachu při výstupu z pece je aţ 30 g na 1 m3 plynu. Protoţe vysokopecní plyn obsahuje víc neţ 20% CO, musí být ventily pro odfuk opatřené spalovacím zařízením. Odlévárna VP – další zdroj tuhých emisí. Při vypouštění surového ţeleza a strusky vznikají nad ţlaby tepelné vzduchové proudy, které unášejí tuhé a plynné emise. Moderní VP mají ţlaby zakryté s odsáváním plynů a následným odlučováním prachu. Licí stroj -> vlivem tepelných vzduchových proudů vznikají tuhé prachové emise. Emisní limit pro tuhé znečišťující látky ve vysokopecním provozu je 100 mg.m-1. Emise ohřívačŧ větru – jako palivo se pouţívá směsného plynu. Obsah CO2, CO, SO2 a NOX v plynu opouštějícím komín ohřívačů větru závisí na podílu koksárenského plynu, na teplotě větru a technologických parametrech.

4.2. ČIŠTĚNÍ VYSOKOPECNÍHO PLYNU Vysokopecní plyn má velmi malou výhřevnost (3000 – 4000 kJ.m-3), je ho velmi mnoho, pouţívá se v ohřívačích větru a při výrobě páry. Je hořlavý, výbušný a jedovatý (vlivem CO). 1) HRUBÉ ODLUČOVAČE PRACHU Prašníky -

η < 70%

-

malá ztráta tlaku plynu

- 14 -

Princip činnosti: -

náhlé rozšíření příčného průřezu potrubí

-

změna směru proudícího plynu

 sníţení rychlosti proudění plynu i prachu Cyklóny -

vyuţívá se vlivu odstředivé síly

-

zachycují i velmi jemný prach, η = 80%

Prašníky a cyklóny patří mezi suché odlučovače prachu. Uvnitř jsou vyzděny šamotem nebo ţárovzdorným betonem. 2) POLOJEMNÉ ODLUČOVAČE PRACHU Skrubry -

ocelové nádoby válcového tvaru o průměru 4 – 6m a výšce aţ 35 m

-

v horní části jsou v několika patrech rozmístěny vodní trysky -> vytvoření husté vodní clony

-

spodní část působí jako prašník ze zesíleným účinkem vody -> smáčí větší prachové částice -> odnáší je v podobě kalu

-

nepohlcené nejmenší částice jsou odnášeny plynovým proudem do jemného stupně čištění

Nízkotlaké skrubry -

opatřeny mříţovou výplní z dřevěných desek -> zlepšuje se styk plynu

-

s rozprašovanou vodou

-

niţší spotřeba vody

Vysokotlaké skrubry -

bez výplně, vyšší spotřeba vody

-

menší tlaková ztráta

-

konečný obsah prachu v plynu je menší

Účinnost skrubrů je 96%

- 15 -

Venturyho pračky - vhodné pro VP pracující se zvýšeným tlakem plynu -> způsobují velkou ztrátu tlaku Princip práce: Pracují na principu zrychlení prachu a plynu. V zúţeném místě, kde plyn i prach dosahují největší rychlosti, naráţí na proud vody. Tím dochází k turbulenci a sráţení zvlhčeného prachu. Spotřebuje 5 aţ 6 m3 vody na 1000 m3 plynu, η – 99% 3) JEMNÉ ODLUČOVAČE PRACHU Elektrostatické odlučovače prachu -

spojují se se skrubry

-

vynikající hospodárnost a vysoká účinnost

-

lze je pouţívat i při zvýšeném tlaku plynu

Princip práce: a) suchý způsob -

zachycování prachu se provádí chlazením plynů za pomocí vodních sprch

-

změnou směru a rychlosti proudu plynu jsou velké částice zachycovány v jímce, kde se oddělují od vody

-

ochlazené plyny postupuji malou rychlostí elektrostatickým polem s vysokým napětím, kde vlivem ionizace jsou částice prachu přitahovány a zachycovány elektrodami, prach se z elektrod periodicky odstraňuje oklepáváním a padá do násypek, odtud se odstraňuje šnekovými dopravníky

-

nevýhoda: nebezpečí vznícení a výbuchu vyvíjejícího se CO

b) mokrý způsob – odloučený prach na elektrodách v podobě kalu se periodicky splachuje vodou Tkaninové filtry (η >99%) Princip práce: Poločistý plyn se tlačí pomocí ventilátoru do vaků z plynopropustného tkaniva (zespodu nahoru). Zachycený prach se periodicky vytřepává mechanicky a čistý plyn se periodicky propouští opačným směrem.

- 16 -

Nevýhody: -

vysoká tlaková ztráta

-

krátká ţivotnost

-

pro provoz je nebezpečná olejová mlha obsaţená v čistém plynu

4.3. ODPADNÍ VODY CHLAZENÍ VP -

pouţívá se oběhové uzavřené chlazení v kombinaci s odparných chlazením

-

ohřátá voda se chladí v chladicích věţích, filtruje se a znovu se pouţívá

-

odparné chlazení sniţuje spotřebu vody, vyţaduje chemickou úpravu vody

-

kvalita oběhové chladicí vody se udrţuje odluhem, odkalem a přídavnou vodou

PŘI ČIŠTĚNÍ VYSOKOPECNÍHO PLYNU K čištění odpadních vod z čistíren vysokopecního plynu se nejčastěji pouţívají usazovací nádrţe. Vyčištěná voda přepadá do kruhového ţlabu a je odváděna potrubím k čerpací stanici. Kal usazený na dně nádrţe je odsáván potrubím do kalové čerpací stanice. Přidáním koagulátorŧ se urychlí usazování kalu a zvýší se účinnost usazovací nádrţe (FeSO4 a vápno) V systémem oběhového hospodářství vody při čištění vysokopecního plynu dochází k silné tvorbě vápenato-hořečnatých usazenin. Tyto usazeniny zanášejí potrubí, armatury a chladicí zařízení. -

příčina -> vysoký obsah CO2, aniontů HCO3- a CO32- v důsledku vysokého obsahu CO2 ve vysokopecním plynu

-

odstranění:  fosfátování -> přidávání fosforečných solí -> převádí vzniklé uhličitany do komplexních solí a udrţují je v roztoku  rekarbonizace -> umělé zvýšení obsahu CO2 v oběhové vodě před jejím vstupem do chladicí věţe a čistírny plynu, zvýšená koncentrace CO2 zabraňuje tvorbě nerozpustných uhličitanů

ODPADNÍ VODY Z GRANULACE VYSOKOPECNÍ STRUSKY Tekutá vysokopecní struska se granuluje většinou mokrým způsobem Znečištěná voda obsahuje nerozpustné látky, které se musí odstranit. Při granulaci dochází k značné ztrátě vody odpařením, rozstřikem a přechodem do granulátu.

- 17 -

4.4. ODPADY Vysokopecní struska – v současnosti se celý výskyt vysokopecní strusky zpracovává Využití: -

granulace -> prudce ochlazená struska v proudu vody se rozpadne na písek -> stavebnictví -> výroba cementu

-

výroba štěrku

-

výroba skla, keramiky a ţárovzdorných vláken

Vysokopecní výhoz -

produktem hrubého čištění plynu v prašníku

-

suchý prachový odpad s vysokým obsahem uhlíku a nízkým obsahem škodlivin (Pb, Zn, Cd)

-

veškerý výskyt se zpracovává na aglomeraci

Vysokopecní kal -

produktem polojemného a jemného čištění vysokopecního plynu

-

obsahuje vyšší mnoţství škodlivin (Zn, Pb, Cd, alkálie)

-

recykluje se částečně

4.5. RECYKLACE ODPADŦ V HUTNÍM ZÁVODĚ Zavádí se recyklace aglomeračních spalin -> dojde k dospálení značného mnoţství CO i ke sníţení obsahu prachu a jiných škodlivin. Vyuţije se i tepelného obsahu spalin. Tuhé odpady: -

vznikají v technologickém cyklu (struska) nebo při čištění odpadních plynů a vod (odprašky a kaly)

-

strusky se částečně vracejí na začátek technologického cyklu, ostatní se vyuţívají ve stavebnictví

-

ostatní kovonosné odpady se pouţívají při výrobě daného kovu, lze je povaţovat za druhotné suroviny

Nevhodné odpady se skladují na skládkách nerecyklovatelných odpadů. Suroviny dováţené do podniku představují neustálý přísun látek škodlivých při výrobě ţeleza a oceli (neţelezné kovy, S, P, alkálie…). Při úplné recyklaci odpadních látek by mnoţství těchto látek uvnitř technologického cyklu neustále rostlo, coţ není moţné.

- 18 -

Řešení: 1) skládka nerecyklovatelných odpadŧ  nebezpečí poškozování ŢP  z dlouhodobého hlediska je nekoncepční a neperspektivní 2) náhrada skládky nerecyklovatelných odpadŧ závodem, který pyrometalurgickým nebo jiným (chemickým) procesem oddělí škodliviny od základní hmoty odpadŧ  technologie jsou velmi nedokonalé, nákladné nebo nevyhovují z hlediska ochrany ŢP  pouţívají se jen na zpracování odpadů z výroby vysocelegovaných ocelí k získávání vzácných drahých prvků -> V, W, Mo 3) nové technologie výroby ţelezné houby (DRI, HBI)

4.6. VLIV ZINKU NA TECHNOLOGII VÝROBY SUROVÉHO ŢELEZA Část Zn kondenzuje na drobných zrnech vsázky, která jsou odnášena plynem ven z prostoru pece (končí ve vysokopecních kalech, vysokopecním výhozu). Další část zinku kondenzuje na povrchu vyzdívky vysoké pece, vniká do jejich pórů a způsobuje opotřebení ţárovzdorného materiálu. Opotřebení vyzdívky vytváří podmínky pro vznik nasazenin s obsahem Zn. V případě, ţe vstup Zn jev větší neţ 120 aţ 150 gramŧ na tunu vyrobeného surového ţeleza, vznik nasazenin způsobuje velmi váţné poruchy chodu vysoké pece. Při odpichu Zn uniká do atmosféry ve formě tzv. bílých dýmů, „kouřící odpichy“. Působí nepříznivě na zdraví obsluhy odlévárny vysoké pece. Koncentrace Zn v ţelezných rudách a koncentrátech je do 0,01%. Zn se dostává do vysoké pece z rudné části a koksu. Obsah Zn v aglomerátu a peletách je vyšší neţ v přírodních rudách, v důsledku zpracování odpadů (odprašky a kaly), které se vyznačují zvýšeným obsahem Zn. Polovina vyráběného Zn se pouţívá na pokovování plechů, drátů a při jejich recyklaci se vrací do hutnických agregátů. Zn a ZnO urychlují rozklad CO (Bellova reakce), kde působí jako katalyzátor. Po inhalaci par nebo velmi jemného prachu kovového Zn a ZnO dochází k tzv. horečce slévačů (horečka z kovů). Horečka slévačů nevzniká, nepřevýši-li koncentrace Zn v ovzduší 15 mg.m-3.

- 19 -

4.7. VLIV ALKÁLIÍ NA TECHNOLOGII VÝROBY SUROVÉHO ŢELEZA Alkálie se do VP dostávají především v manganové rudě a hutních odpadech. Velkou část alkálií přináší koks. Překročení přípustného obsahu alkálií ve vysokopecní vsázce na tunu surového ţeleza způsobuje poruchy technologického procesu a sníţení výkonu VP. Důsledkem koloběhu uhličitanů a kyanidů je zvýšení spotřeby koksu, který se spotřebovává na jejich redukci ve spodní části VP, která má endotermický charakter. Kyanidy a uhličitany v kapalné fázi mohou způsobovat shlukování prachových částic vsázky a sniţovat prodyšnost sloupce vsázky, nebo vytvářet zárodky nasazenin na stěnách pece. Alkálie, které jsou obsaţeny v konečné vysokopecní strusce mohou sniţovat její viskozitu (zvyšovat tekutost).

- 20 -

5. OCELÁRNY __________________________________________________________________________________

5.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ KYSLÍKOVÉ KONVERTORY -

mají nízký podíl emisí v porovnání s ostatními způsoby výroby oceli

-

tuhé emise jsou ve formě velmi jemného prachu oxidů ţeleza projevujících se jako hnědé dýmy

-

80 m3 CO/t (80 – 95% CO)

-

prach (12 kg.t-1) – oxidy Zn, Pb, Sn

Odsávání plynŧ: 1) spalováním plynu v odtahu (získané teplo je vyuţíváno v kotli na odpadní teplo), tzv. otevřené uspořádání Nevýhoda: -

přerušovaný a nerovnoměrný vývin plynů

-

značné mnoţství spalin, které čištěním nutno zbavit prachových podílů

2) Uzavřené uspořádání – unikající plyn bez přístupu vzduchu je čištěn na poţadovaný stupeň a odváděn do plynojemu. Výhodnější, technicky náročnější. Čištění konvertorových plynŧ: Mokré zpŧsoby čištění: Venturiho trubice Elektrostatické odlučovače TANDEMOVÉ PECE -

zachycování prachu -> Venturyho pračky

-

při sázení tzv. „lehkého šrotu“ je sázecí otvor delší dobu otevřen do výrobní haly -> v obsazované nístěji je přetlak -> únik spalin do haly

-

důsledek:  nadměrné zhoršení pracovních podmínek v hale  nekontrolovatelný únik prachu do vnějšího prostředí

- 21 -

-

řešení:  zkrácení doby sázení  sníţení intenzity dmýchání větru

ELEKTRICKÉ OBLOUKOVÉ PECE Tuhé emise vznikající při výrobě ušlechtilých ocelí obsahují těţké kovy. K odsávání spalin z EOP se pouţívají: -

odsávací zákryty na víku pece a nad sázecím otvorem

-

odsávání čtvrtým otvorem v klenbě pece (u pecí s horní výpustí) nebo ve víku pece (u pecí s dolním odpichem)

-

zakrytování celé pece odsávaným a hlukově izolovaným pláštěm

Odprašování odsávaných spalin je zabezpečováno látkovými filtry nebo Venturiho pračkami. Pro dokonalé zachycení emisí se instalují odsávací a odlučovací zařízení aţ s dvacetinásobně vyšším výkonem neţ je teoretické mnoţství spalin. Odsávání spalin -> v peci se udrţuje podtlak -> -

sníţením obsahu hořlavých plynů klesá moţnost exploze v odsávacích potrubích

-

nedochází k únikům spalin do pracovního prostředí netěstnostmi kolem elektrod a dvířek

Plynné emise – CO, NOx, HCN

5.2. ZNEČIŠŤOVÁNÍ VOD 2 druhy oběhové vody: a) voda je uţita pro nepřímé chlazení a nepřichází do styku se znečišťujícími látkami b) voda je pouţívána přímo v jednotlivých technologických operacích: 1) Odpadní vody z mokrého čištění spalin  je znečištěna nerozpuštěnými a rozpuštěnými látkami  jsou čištěny v kruhových usazovacích nádrţích  účinnější čištění vod -> předusazovací nádrţe -> zachycení hrubších podílů nerozpuštěných látek

- 22 -

 při čištění je výhodnější udrţovat určitou alkalitu z důvodu, aby obsah zásaditých sloţek postačoval pro neutralizaci volných kyselin v oběhové vodě  v případě nízké alkality vody je nutné do oběhové vody přidávat CaO  po vyčištění a ochlazení na chladicích věţích jsou znovu pouţity na plynočistírně Odpadní vody z tandemových pecí a EOP -> kruhové usazovací nádrţe, kaly z usazovacích nádrţí jsou odvodňovány a tvoří jemnozrnný odpad. Ke zvyšování účinnosti usazovacích nádrţí jsou vyuţívány chemické způsoby koagulace, zejména magnetické koagulace. Princip spočívá ve zmagnetování částic průchodem magnetickým polem nebo elektrickým proudem. Zmagnetované jemné částice se shlukují do větších částic s vyšší schopností sedimentace. Výhody: -

nízké náklady

-

nestoupá příliš obsah rozpuštěných látek -> niţší poţadavek na přípravnou vodu

2) Odpadní vody z plynulého odlévání oceli a) čistý uzavřený chladicí okruh (chlazení krystalizátorů)  tlakový, pod neutrální atmosférou  kvalita vody v okruhu se udrţuje odluhem, odkalem a regulací volného kyslíku a pH b) znečištěný otevřený chladicí okruh (přímí ostřik tuhnoucí oceli)  2 stupně čištění: předusazovací nádrţe (lapáku okují), usazovací nádrţe  obsahují nerozpuštěné látky a oleje  po vyčištění a ochlazení je voda zpětně vyuţita  kvalita oběhové vody se udrţuje vícestupňovou sedimentací (filtrací), řízeným odluhem a odkalem a dávkováním inhibitoru koroze, stabilizátoru tvrdosti… 3) Odpadní vody z chlazení a čištění kokil  obsahují okuje, strusky, uhlíkové spečeniny, zbytky vápna, smoly…  čistí se v usazovacích nádrţích  někdy jsou dodatečně filtrovány v pískových filtrech (beztlakových)

- 23 -

5.3. ODPADY Ocelárenská struska Využití: -

recyklace strusek do vsázky aglomerací a VP

-

v ocelárnách

-

zemědělství (CaMg hnojivo) -> omezení -> kontaminace půd (Cr, Ni, Zn, Pb, Cd)

-

stavebnictví -> větší rozpadavost ve srovnání s vysokopecní struskou, výroba cementu

Ocelárenský prach a kaly -

vysoké obsahy neţelezných kovů

-

úprava před recyklací -> úprava zrnitosti, odstranění Zn a Pb

Odstranění neželezných kovů: -

metoda selektivní redukce -> vyredukování Zn a Pb

-

pochody tavné redukce

5.4. TECHNOLOGIE ZPRACOVÁNÍ OCELÁRENSKÝCH KALŦ Vstupní materiál Okujové kaly: -

80 – 85 % sušiny

-

do 5% olejů (LRX)

-

10 – 15 % vody

Technologická cesta okují Jeřábník podává drapákem materiál násypkou na vstupní šnekový dopravník, který dopravuje materiál přes komoru nepřímého ohřevu do desorpční komory. Komora nepřímého ohřevu je vyzděna ţáruvzdornou vyzdívkou a vybavena 2 hořáky. Z této části zařízení je první výstup – tuhé podíly (odprašky) odstraňován vynášecím šnekovým dopravníkem. Desorpční komora

- 24 -

Ze ţáruvzdorné oceli -> není nutno vyměňovat vyzdívku a nevzniká odpad ve formě opotřebované keramiky. Ohřev vsázky -> hořák, případný vývin vlastního tepla v případě vznícení a hoření těkavé hořlavé sloţky Proces v komoře je protiproudý – ventilátorem čerpaný vzduch je do komory vháněn proti směru postupu materiálu. Bod vzplanutí přítomných uhlovodíkových látek je od 300 °C. Proces přechodu vody a olejových podílů v plynné skupenství a jejich oddělení z povrchu okují (desorpce) probíhá při teplotě do 400 °C. Doba zdrţení materiálu v komoře je 0, 5 hod. Přímým exhalátem desorpční komory jsou: -

zplodiny spalování desorbovaných látek zplodiny spalování směsného a zemního plynu

Za desorpční komorou je zařezen ocelový rotační bubnový chladič, do něhoţ z komory vypadává produkt – okuje po desorpci. V chladiči je produkt ochlazen na teplotu max. 70 °C. Z výstupu rotačního bubnového chladiče přepadávají desorbované okuje do homogenizátoru tuhých podílŧ (mísiče). Z homogenizátoru tuhých podílů jsou desorbované okuje přepravovány pásovými pryţovými dopravníky do vagónů, jimiţ jsou přepravovány na aglomeraci. Technologická cesta spalin a jejich čištění Dospalovací komora je situována nad komorou nepřímého ohřevu. Je vyzděna ţáruvzdornou vyzdívkou a vybavena hořákem. Slouţí k dospálení všech organických sloţek a CO ve spalinách odcházejících z desorpční komory. Z dospalovací komory odcházejí výstupním potrubím: produkty spalování uhlovodíkových zbytků, směsného plynu a zemního plynu. Do spodní části komory klesají působením gravitace tuhé částice -> výstupním tuhým podílem -> dostává se do chladicího šneku napojeného na odprašky z komory nepřímého ohřevu. Za dospalovací komorou je zařazen přímý vodní chladič -> první stupeň čištění spalin. -

chlazení spalin se v něm provádí přímým vstřikem vody do proudu spalin

-

zvýšení chladicího efektu -> přisávání okolního vzduchu (sníţení teploty z 800 °C na max. 250 °C)

- 25 -

Účelem chlazení je získat teplotu spalin odpovídající pracovní teplotě tkaninového rukávcového filtru. Ve spodní části chladiče vzniká kal sloţený z tuhých částic a vody, který se stává výstupním podílem. Je umisťován do kontejneru (bikranové bedny) a pak odváţen nákladním automobilem na aglomeraci. Vodní chladič opouštějí spaliny stále ještě obsahující tuhé částice a oxidy kovu, které je třeba odloučit pro splnění emisních limitů. Druhý stupeň čištění spalin Odlučovač sestávající z dvojice mechanických cyklónŧ. Odloučené tuhé podíly jsou odváděny pomocí několika šnekových dopravníků do homogenizátoru tuhých podílů. Třetí stupeň čištění spalin Tkaninový rukávcový filtr – zajišťuje odloučení tuhých znečišťujících látek na výstupní koncentraci pod 10 mg/m3, pracuje při teplotě 200 °C, výstupem je tuhý podíl. Odtah spalin do komína zajišťuje spalinový ventilátor. Účelem homogenizátoru tuhých podílů je společná úprava vlhkosti všech přiváděných tuhých podílů z důvodů navazující transportní technologie k vagónům, které pak produkt odváţejí na aglomeraci.

5.5. BRIKETOVÁNÍ Briketování za horka Tato metoda je vhodná pro briketování konvertorového výhozu ze suchých plynočistíren. Výhoz má vysoký podíl kovového ţeleza, při teplotách nad 150 °C spontánně hoří. Princip metody: Ohřev prachu v inertní nebo redukční atmosféře na teploty nad 600 °C a jeho briketování v briketovacím lisu. Brikety z hrubých odpraškŧ (obsahující málo Zn, S a oxidů Fe) se uţívají jako náhrada chladicího šrotu v konvertoru nebo v pánvi. Brikety z jemného prachu slouţí jako náhrada rudy v konvertoru. Princip technologie: -

ohřev prachu na briketovací teplotu (hrubý prach - 630 °C, jemný - 750 °C) ve speciálním reaktoru

- 26 -

-

ohřátý prach padá do zásobníků a je šnekovým dopravníkem dopravován na válcový briketovací lis

-

hotové brikety padají na síto, kde se oddělí otřepy a neslisované prachové podíly

-

horké brikety se na chladicím roštu ochladí na 60 °C a transportují do zásobníků

U jemného prachu se k ohřevu vyuţívá částečně energie, která se uvolňuje při oxidaci pyroforického ţeleza řízením mnoţství vzduchu v pecní atmosféře. Brikety z hrubého prachu – vykazují pórovitost a pro vysoký obsah CaO, který na vlhkém vzduchu hydratuje, se v krátké době rozpadají -> skladovatelnost je omezená. Povrch briket z jemného kalu lze povaţovat za uzavřený -> vápno v briketách nereaguje se vzdušnou vlhkostí a jejich skladovatelnost je aţ 4 týdny. Briketování za studena Konvertorové kaly z Dorrů se odstředěním odvodní na 25 – 35 % vlhkosti, které na mezideponii transportem do briketárny obvykle vyschnou na 15 – 18% vlhkosti. V briketárně se zpracovávají hrubé a jemné konvertorové kaly a okuje. Technologický proces briketace je složen z těchto operací: -

jednotlivých vstupů podle chem. sloţení a vlhkosti -> dosaţení ţádoucího sloţení briket

-

sušení v rotační peci na vlhkost 0,5 – 1%, vysušený materiál se osévá na sítu s okatostí 6,3 mm (nadsítné se vrací do hutě k přímé vsázce)

-

mísení s pojivem tj. melasou (6,2%) a hydratovaným vápnem (2,4%), mísení probíhá ve dvou kolových hnětačích zařazených za sebou

-

briketace probíhá na briketovacím lisu – brikety padají na síta 6,3 mm, kde se odstraní otřepy a neslisovaný materiál, podsítné se vrací do vysušené vsázky

-

zrání probíhá na hromadách 3,66 m vysokých o sypném úhlu 160° po dobu 48 hod, po 24 hod. jsou brikety jiţ schopné překládky a transportu do ocelárny

Při opakované recyklaci konvertorového výhozu dochází k obohacování výhozu Zn a Pb. Při dosaţení koncentrace Zn nad 20% se část prachu z recyklace odnímá a prodává do kovohutí na zpracování. Vyuţití briket v konvertoru Zpracování ocelárenských kalů – zpětné vyuţívání ve vsázce kyslíkového konvertoru

- 27 -

Podstatou je zvýšení obsahu těţkých neţelezných kovů, aby byly pokryty náklady na získávání Zn a Pb z těchto kovonosných materiálů v metalurgii neţelezných kovů. Další výhodou je vyšší chladící efekt briket způsobený endotermickou reakcí při redukci oxidů Fe, Zn, Pb. S rostoucím obsahem Zn tento efekt roste -> pouţitím briket se sniţuje spotřeba šrotu a roste potřeba tekutého kovu.

- 28 -

6. VÁLCOVNY __________________________________________________________________________________

6.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Emise válcoven pocházejí především z ohřívacích pecí. K menším zdrojům emisí můţe docházet při čištění povrchu oceli před tvářením. SOX - mnoţství emisí závisí na obsahu síry v palivu a na měrné spotřebě paliva NOX – mnoţství exhalací závisí na poţadované teplotě ohřevu oceli, na způsobu ohřevu, spalovacím prostoru, na způsobu spalování paliva (teplotě plamene), na obsahu dusíkatých látek v palivu a na přebytku vzduchu při spalování. CO – vznikají při nízkém přebytku vzduchu. Jejich výskyt svědčí o nevhodném spalování. Emise válcoven jsou důsledkem tepelně-technických ukazatelů ohřívacích pecí a vyplývají z měrné spotřeby paliva pro poţadovaný okruh ohřevu. Hlubinné pece – pouţívají se pro ohřev ingotů. Pece strkací – pouţívají se pro ohřev bram a sochorů. Niţší emise NOX budou při konvenčním a vyšší při sálavém způsobu ohřevu. Krokové pece – pouţívají se ve stejných případech jako pece strkací, oproti nim vynikají pruţnějším řízením ohřevu. Pece s otočnou nístějí (karuselové pece) – pro ohřev předvalků kruhového průřezu. Pece pro tepelné zpracování – měrné spotřeby tepla se pohybují v širokém rozmezí. Plynulé lití oceli  vede ke sniţování plynných emisí: -

vyloučením ohřevu v hlubinných pecích

-

moţnosti úspory paliv doohřevem teplé vsázky z plynulého lití v palivových pecích nebo elektroohřevem

-

přímé válcování odlitých bram bez meziohřevu a k lití a válcování tenkých bram

6.2. ZNEČIŠŤOVÁNÍ ODPADNÍCH VOD Znečištění vod způsobují především hrubé i jemné okuje (nerozpuštěné kaly) a ropné látky z mazacích prostředků. 2 druhy odpadních vod: a) Odpadní vody z čistých chladicích okruhů - 29 -

-

pouţívá se na nepřímé chlazení zařízení válcoven (hlubinné a ohřívací pece, ventilátory, elektrotechnická zařízení a pohony, olejové hospodářství…)

-

nepřichází do styku s okolím -> velmi málo znečištěna nerozpuštěnými látkami

-

kvalita vody se udrţuje odkalem, odluhem a přídavky inhibitorů koroze, stabilizátorů tvrdosti..

-

pouţití filtrace

-

část pouţité vody se přepouští do špinavých okruhů válcoven

b) Odpadní vody z válcovacích tratí, tzv. špinavého okruhu -

vznikají z přímého chlazení válcovacích tratí a řízeného chlazení vývalků

-

obsahují značné mnoţství okují, olejů, tuků a emulzí

Čištění vod -> vícestupňová sedimentace a chlazení: -

voda se nejprve zbavuje hrubých nečistot (okují) v kanálech pod válcovacími tratěmi > primární okruh čištění -> zachycují se další hrubé okuje a oleje

-

primární čistící zařízení se skládá z okujové jímky, usazovací nádrţe (hydrocyklonu)

-

v sekundárním čisticím zařízení jsou pak zachycovány jemné okuje a oleje (usazovací nádrţe, hydrocyklony, magnetická koagulace a filtrace)

Ultrafiltrace přes membránu -

moderní postup umoţňující vracet ropné látky při vysokém stupni recirkulace

-

pouţívá se po předchozím mechanickém předčištění vod

-

membrány jsou vyrobeny z polymerů

-

regenerace filtru -> zpětný proplach filtrátem nebo vodou

-

optimální podmínky: p = 0,4 MPa, t = 40 – 50 °C, pouţití membrán s rozměrem póru 50 nm

6.3. ODPADY Okujové kaly -

vysoký obsah ţeleza (70%) X nízké vyuţivání

-

ukládání na sloţiště -> riziko kontaminace vodních zdrojů ropnými látkami

- 30 -

-

zpracovávány při spékání rud X ropné látky způsobují poruchy elektrostatických odlučovačů

Odstranění ropných látek z kalŧ: -

odmašťování - pouţití fosforečnanů -> znečištění odpadních vod

-

termický rozklad – vyuţití rotačních pecí -> znečišťování ovzduší

-

redukční rafinace – olej se uplatní i jako redukovadlo

Likvidace okujových kalŧ přímo v hutních technologiích: -

přidávání nízkého podílu okujových kalů do uhelné vsázky koksoven -> ČSSR

-

pouţití okují ve směsi pro výrobu elektrod pro EOP -> Japonsko

-

část okují je moţno vyuţívat do struskotvorných přísad oceláren

Zásadní pro vyuţívání kalů je sniţování spotřeby mazadel na provozech a omezování znečišťování vod ropnými látkami. Válcovny jsou i významným zdrojem hluku do pracovního prostředí.

- 31 -

7. TEPLÁRNY __________________________________________________________________________________

7.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Teplárny jsou největším zdrojem tuhých i plynných emisí. Vyrábí vysokotlakou páru, která se transformuje na elektrickou energii, teplo, stlačený vzduch, dmýchaný vítr a technologickou páru. -

tuhé emise (popílek) -> elektrostatické odlučovače

-

SOX

Odsiřování spalin Absorpční metody – tzv. mokré vápno-vápencové postupy (výkon > 500 MW – Japonsko, USA) Reakce: Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 CaSO3 + ½ O2 → CaSO4 -

pouţití aditiv: MgSO4, Na2CO3 -> vyšší účinnost odsíření

Polosuchá metoda (výkon do 150 MW) Suchá metoda -

aditiva: uhličitany

-

teploty procesů musí být vyšší neţ je teplota rozkladu uhličitanů a niţší neţ je teplota rozkladu síranů

Aplikace: Odsiřování ve fluidní vrstvě – výhody: -

účinné odsiřování spalin přidáváním aditiva do fluidní vrstvy

-

účinné spalování vysokosirných paliv s vysokým obsahem popelovin, omezování emisí NOX, těţkých kovů

Fluidní spalování: -

jednostupňové -> spalovací vzduch je přiváděn do fluidní vrstvy

-

dvoustupňové -> dochází k dohořívání zplyněných paliv (1400 – 1500 °C)

- 32 -

-

dvoustupňové s mnohonásobnou cirkulací popela do fluidní vrstvy pro různá paliva

Produktem těchto metod je technická sádra s různým stupněm znečištění popelovinami -> ukládá se na sloţiště nebo se vyuţívá ve stavebnictví. -

NOX

Omezení: -

správná funkce hořáků s co nejdokonalejším a nejrychlejším průběhem spalování

-

selektivní katalytická redukce (SCR) -> přidání NH3 do kouřovodu nebo do reaktoru s katalyzátorem

7.2. ODPADNÍ VODY Vzhledem na nízké znečištění vod je vysoký podíl oběhových (cirkulačních) vod na teplárně. Přídavné vody je vyuţíváno pro krytí spotřeby páry a k úpravě oběhových vod odluhem a kaly. Jsou vysoké náklady na jejich úpravu, nejvyšší ze všech hutních provozů.

7.3. ODPADY Škvára a kotelní struska -

odpad je tvořen nespálenými zbytky při spalování uhlí

-

inertnost a vhodné zrnění

-

použití: stavebnictví, posypový materiál

Popílek -

vzniká při výrobě páry a elektrické energie

-

obtíţný odpad, recyklace je moţná mimo podnik

-

použití: stavebnictví, nutná znalost přirozené radioaktivity; vyuţití v dolech

-

vzhledem k obsahu toxických prvků je zakázáno pouţití pro zemědělské účely

- 33 -

8. SLÉVÁRNY __________________________________________________________________________________

8.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Prach vzniká: -

při tavení kovů

-

při přípravě formovacích směsí

-

při výrobě forem

-

při vytloukání odlitků z forem

-

při čištění odlitků

-

při regeneraci formovacích směsí

Mnohé oxidy nebo částice kovů jsou karcinogenní a zdraví nebezpečné, částice SiO2 jsou zdrojem silikózy, zbytky fenolických a furanových pryskyřic jsou toxické. Systémy odlučování prachu jsou dvojího typu: Vlhké odlučovače – pouţívají pro separaci prachu vodní sprchy a výsledkem jsou dva produkty: -

„černá voda“ – obsahuje koloidální jíl a uhlíkaté částice, které sedimentují velmi pomalu

-

kal – obsahuje větší a těţší částice uhlí, písku a kovu, které klesají velmi rychle

Suché odlučovače -

pouţívají textilní vloţky, které separují prach jako různé druhy vysavačů.

-

preferovanější – zachycené produkty není nutno sušit

Vyuţití prachu: a) přísada do bentonitových formovacích směsí -

nutná podmínka -> aby prach byl získán pouze z formovacího systému (příprava směsí, formovna)

-

znalost sloţení prachu je podmínkou pro jeho správné dávkování do formovací směsi

b) recyklace v kuplovně (tavící pece pouţívané ve slévárnách litiny)

- 34 -

-

likvidace spočívá v převedení různých sloţek prachu do strusky, spalitelné sloţky (zbytky organických pojiv, uhlíkaté přísady) díky vysoké teplotě v kuplovně vyhořívají

-

prach z kuploven se obohacuje Zn

Prach mŧţe být do kuplovny vnášen dvěma základními postupy: -

Vhánění prachu přes dmyšny (pouţívanější)  přednosti: dávkování prachu je moţné rychle přizpůsobit chodu kuplovny a proces můţe být snadno automatizován  nedostatky: zanášení dmyšen vnášeným prachem, při větší intenzitě dmýchání > pokles teplot v pásmu před dmyšnami  řešení: přidání koksu, pouţití kyslíko-palivového hořáku

-

Peletizace prachu a přidávání pelet do vsázky (méně pouţívaný způsob)  proces není tak flexibilní a snadno automatizovatelný  proces byl ověřován v anglických slévárnách

8.2. ODPADNÍ VODY 1) odpadní vody z vodní dopravy a regenerace použité (vypálené) formovací směsi 

regenerace je prováděna v hydrocyklonech poměrně sloţitým technologickým způsobem

2) odpadní vody z tlakového čištění odlitků 

k čištění se pouţívá tlakové vody



odcházející voda obsahuje značné mnoţství nerozpuštěných látek



čištění je prováděno mechanicky v usazovacích nádrţích

3) odpadní vody z čištění odcházejících spalin z kuploven a odprašovacích zařízení 

pouţívá se mokrý způsob, jsou čištěny sedimentačně v usazovacích nádrţích

8.3. POUŢITÉ FORMOVACÍ A JÁDROVÉ SMĚSI Objemově tvoří největší část slévárenských odpadů. SLOŢENÍ POUŢITÝCH FORMOVACÍCH SMĚSÍ Základní sloţkou je ostřivo, které představuje 98% objemu směsi. Nejčastěji pouţívaným ostřivem je křemenný písek (SiO2), chromit (vyšší ochlazovací účinek a ţárovzdornost X vyšší cena), chrommagnezit… - 35 -

Sloţkou, která zpevňuje formu je pojivo, které je k ostřivu přidáváno v mnoţství 1 – 10% v závislosti na typu pojivového systému. Směs můţe obsahovat vodu a další přísady na zlepšení vlastností. Směsi s jílovými pojivy Nejpouţívanějším jílovým pojivem je bentonit -> dokonale váţe vodu Bentonitová směs -

nejpouţívanější směsí pro výrobu forem v sériové výrobě v zásadě je velmi čistá ve slévárnách litiny jsou do směsí přidávány uhlíkaté přísady na zlepšení povrchu odlitku -> vývin škodlivých látek -> vyšší obsah fenolu, polycyklických aromatických uhlovodíků

Chemicky pojené směsi  směsi s anorganickými pojivy – pojivem je vodní sklo – alkalický křemičitan  směsi s organickými pojivy (umělými pryskyřicemi)  nejpouţívanější pojivové systémy pro výrobu jader  výhody: rychlost přípravy forem/jader, výborná jakost (dobrá kvalita odlitků)  nevýhody: vznik toxických produktů  vývoj posledních let -> sníţení obsahu volných monomerů (fenol, formaldehyd) PŘEDCHÁZENÍ VZNIKU „ODPADNÍCH“ SMĚSÍ Zásahem do vlastní technologie výroby forem: -

sníţení tloušťky stěny formy

-

zamezit mísení různých dílčích toků materiálu – prioritou by mělo být co nejdokonalejší oddělení formovacích směsí podle jejich druhů hned při vyjímání odlitku z formy

-

pouţívat při výrobě směsí minimální počet rozdílných technologií a u rozdílných technologií se snaţit o pouţití technologií kompatibilních

-

pouţívat při výrobě forem a jader jiné technologie, neţ je proces chemického vytvrzování, např. zpevěnování na bázi fyzikálních účinků, technologie na bázi biologických principů, aplikace proteinových paliv

- 36 -

REGENERACE FORMOVACÍCH SMĚSÍ Refenerace formovacích směsí představuje technologický proces zpětného získání podstatné části ostřiva z pouţité směsi pro další přípravu formovacích a jádrových směsí. Smyslem regenerace je odstranění zbytků pojiv a dalších příměsí ze zrn ostřiva. Výsledným produktem regenerace není ostřivo původní kvality, ale regenerát – ostřivo kvalitativně pozměněných vlastností, které lze pouţít při další výrobě forem a jader. Ne ostřivo, ale kvalita odlitkŧ je rozhodujícím faktorem pro stanovení účinnosti regenerace. Základní postupy regenerace: 1) REGENERACE MECHANICKÁ a) Jednoduchá (otěr s nižší spotřebou energie) -

investičně a provozně nejméně nákladný systém

-

základní operace: vytloukání, vibrační otěr, odprášení, třídění a chlazení

-

pouţívají se vibrační třídiče -> nejméně poškozují zrna písku v důsledku drcení a zajišťují dostatečný otěr

-

organická pojiva s velmi nízkou adhezní pevností se snadno odstraňují z povrchu křemenného zrna

-

účinnost: 95%, dochází k odstranění 25 – 30% pojiva

-

výhodnější neţ tepelná regenerace -> vnitřní povrch zrn zůstává z velké části zablokován zbytky pojiva -> klesá nasákavost zrn i spotřeba pojiva pro přípravu směsi v dalších obězích -> klesá výskyt slévárenských vad

b) Otěr s vyšší spotřebou energie  Odstředivý otěr -> zvýšení intenzity tření nárazem a otíráním zrn o sebe  Otěr obrušováním c) Pneumatický otěr - pojiva jsou odstraňována ze zrn ostřiva nárazy a otěrem -

kinecká energie je zajišťována proudem stlačeného vzduchu, výsledkem je současné odprašování

-

výhody: směr a rychlost písku mohou být řízeny

-

nevýhody: vyšší spotřeba energie

- 37 -

Pneumatická regenerace zajišťuje nejintenzivnější otěr ze všech suchých mechanických postupů a její pouţití je vhodné u pojivových systémů, které se vyznačují špatnou redukovatelností (směsi s alkalickými silikáty – vodním sklem). 2) REGENERACE TEPELNÁ Je proces, při kterém jsou zbytky pojiva odstraňovány ohřevem na teploty 450 – 800 °C. Výhody: -

nejdokonalejší odstranění organických látek

-

sníţení obsahu S a N2

-

z regenerování směsi se vrací zpět do oběhu 98% spolehlivě regenerovaného písku

Nevýhody: -

velká energetická náročnost – nejnákladnější postup

Typy zařízení: -

zařízení vytápěná plynem

-

zařízení pracující na principu krátkovlnného infračerveného záření

-

kyslíkové zařízení

Součástí všech regeneračních zařízení je vedle intenzivního odsávání vychlazení písku a neutralizace všech plynných zplodin -> neunikají ţádné exhaláty. 3) REGENERACE MOKRÁ Princip spočívá v převedení zbytků pojiv do roztoku a jejich odstranění praním a je pouţitelný především u anorganických pojiv. Postup je vhodný u směsí s vodním sklem. Jedná se o nejúčinnější způsob regenerace směsí s vodním sklem – voda rozpouští řadu solí ze směsí (Na2CO3, CH3COONa) a louţením se sniţuje koncentrace Na-iontů v regenerátu. Nevýhody: -

vysoké pořizovací a provozní náklady regeneračního zařízení

-

velmi vysoká spotřeba vody

-

problematické a nákladné čištění a úprava velkého objemu pouţité vody (odstranění rozpustných látek – Na-iontů odsolování vody, úprava kalů)

-

konečný regenerát je nutno sušit

- 38 -

Dává se přednost suché regeneraci.

8.4. VYUŢITÍ ODPADNÍCH FORMOVACÍCH SMĚSÍ -

výroba cementu

-

pouţití v maltách a betonech

-

úprava zdevastovaných ploch, profilování terénu, výstavba těles komunikací

-

zaváţky skládek komunálního odpadu

-

minerální přísada do asfaltových směsí

- 39 -

9. POVRCHOVÉ ÚPRAVY __________________________________________________________________________________ Mezi povrchové úpravy patří:

-

moření kovů v kyselinách

-

pozinkování v tavenině

-

galvanické pokovování

-

lakování

9.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Při moření a galvanickém pokovování vznikají emise ve formě plynu a aerosolů a ovlivňují pracovní prostředí provozu. K odlučování emisí je pouţíváno převáţně mokrých postupů. Odlučovače pracují na principu absorpce. Mořící linky a linky na galvanické pokovování: -

vybaveny odsáváním par z prostoru nad vanami

-

mokré pračky a hladinové odlučovače

-

vodní clony s účinným záchytem kapiček

Pozinkování v tavenině nebo pohliníkování hutních výrobkŧ: -

hadicové tkaninové filtry a mokré hladinové odlučovače

-

odlučovací zařízení musí být jištěno proti explozi prachu

Nanášení rozpouštědlových nátěrových hmot: -

malé stříkací boxy jsou vybaveny odtahem přes filtry s vyměnitelnou náplní dřevěných hoblin nebo jiného spalitelného filtračního materiálu

-

velké lakovny mají odsávání přes filtrační jednotku opatřenou náplní z rohoţí

-

vzduch s parami ředidel je vedeo do chladicí kondenzační jednotky nebo spalovacího zařízení

9.2. ZNEČIŠŤOVÁNÍ VOD Z MOŘENÍ Moření HCl V reaktoru je prováděn termický rozklad FeCl2 za vzniku oxidu ţeleza a par HCl. Oxidy ţeleza jsou odlučovány v látkových filtrech a HCl a vodní páry jsou vedeny do absorbéru. Takto regenerovaná kyselina opět vstupuje do procesu. - 40 -

Moření v HCl s její regenerací nepředstavuje ţádnou zátěţ z oblasti znečištění vod, regenerována je i kyselina v oplachových vodách. Zpracování a čištění oplachových odpadních vod – 3 základní zpŧsoby neutralizace: -

reagenční způsob – ke kyselým vodám se přidávají tuhá nebo kapalná neutralizační činidla (CaO, Ca(OH)2)

-

filtrační způsob – odpadní voda se filtruje přes neutralizační materiál (vápenec, dolomit)

-

kombinovaný způsob

Další metody čištění vod: Fyzikální metody -> ionexová recirkulační technologie Elektrolytické metody – výhodné pro zpracování menších objemů vod

9.3. ODPADY Neutralizační kaly, fosfatizační kaly -

skládky těchto odpadu vyvolávají problémy, rekultivace je nákladná

-

nesmí se pouţívat v zemědělství k hnojení -> kontaminace

Soli s obsahem kyanidŧ, barya, dusitanŧ, dusičnanŧ a kyanidové lázně -

vysoce toxický odpad

- 41 -

10. VÝROBA FEROSLITIN __________________________________________________________________________________

Feroslitiny jsou slitiny ţeleza s dalšími kovy i nekovy např. FeMn, FeCr, FeSi. Pouţívají se k legování a dezoxidaci oceli. Jsou vyráběny v EOP. Hlavním zdrojem škodlivin jsou tuhé i plynné emise pocházející z termických výrob. Tuhé emise vznikají u doprovodných provozů.

10.1. ZNEČIŠŤOVÁNÍ OVZDUŠÍ Prach – zrnění je velmi jemné, přítomnost tzv. těţkých kovů (Cr), vysoký podíl SiO2 Pouţívá se suché čištění -> hadicové látkové filtry, bylo upuštěno od mokrého čištění vzhledem k vysokému obsahu toxických látek, nedochází k váţným problémům se znečišťováním odpadních vod. Plynné emise -

SO2 (mnoţství emisí není významné)

-

CO

-

NOx

-

PH3, AsH3, HCN (malé mnoţství)

10.2. ODPADY Odprašky a strusky

-

nebezpečí těţkých kovů

-

podmínkou dalšího zpracování je zkusovění jemnozrnné substance

-

FeSiMn struska -> kamenivo

-

FeCr struska -> vzhledem k vysokému obsahu CaO je samorozpadavá -> prašnost úloţišť, nízké vyuţití do slévárenských směsí a na barvení skla

- 42 -

11. ZLEPŠOVÁNÍ ŢP - MITTAL STEEL OSTRAVA A.S. __________________________________________________________________________________

Postupné sniţování zátěţe ŢP u společnosti Mittal Steel Ostrava a.s. Po roce 1990 je sniţování zátěţe ŢP zabezpečováno především: a) Sníţením výroby a počtu provozovaných zdrojŧ znečišťování Součastnost

Minulost

ZÁVOD KOKSOVNA Provozováno 11 koksárenských baterií Provozovány 3 koksárenské baterie (KB). 2 s minimální environmentání vybaveností KB jsou obsazovány pěchovanou vsázkou a Roční produkce 3,2 mil. tun koksu 1 KB je obsazována sypno vsázkou Roční produkce max. 1,5 mil. tun koksu ZÁVOD VYSOKÉ PECE Provozováno 5 spékacích pásů. 2 pásy 5 spékacích pásů je odprášeno moderními odprášeny starými nemoderními elektrofiltry elektrofiltry. Trvalý provoz 3 VP a 3 pásy odprášeny multicyklóny. Trvalý s odprášením lisích plošin. 4 VP je ve provoz 4 VP bez odprášení licích plošin studené záloze ZÁVOD OCELÁRNA Provozováno 10 SM a Maerz Boelens pecí Provozovány 4 tandemové dvounístějové (3 s minimální environmentální vybaveností v provozu, 1 v opravě). Roční produkce 4 mil. tun surové oceli, Roční produkce 3,2 mil. tun surové oceli, odlévané do ingotů odlévané na zařízení plynulého odlévání ZÁVOD VÁLCOVNY Provozováno 42 hlubinných pecí, slouţících Provoz všech hlubinných pecí zastaven – k ohřevu ingotů před válcováním ingotový způsob odlévání oceli nahrazen plynulým odléváním b) Realizací environmentálních akcí

V oblasti ochrany ovzduší, např. -

modernizace a ekologizace koksárenských baterií

-

odsíření koksárenského plynu

-

odprášení tandemových pecí a haly ocelárny

-

odprášení kotlů teplárny

-

odprášení licích plošin VP

V oblasti ochrany vod, např. -

dostavba čistíren odpadních vod

-

biologická čistírna fenolčpavkových vod - 43 -

V oblasti nakládání s odpady, např. -

zapracování dehtového recyklátu do uhelné vsázky

-

zařízení k odmašťování okují a okujových kalů

-

zařízení k odvodňování vysokopecních a ocelárenských kalů

-

separace VP kalů hydrocyklony

c) Zavedením systému integrovaného systému řízení ve společnosti Mittal Steel Ostrava a.s. OCHRANA OVZDUŠÍ Postupné sniţování mnoţství tuhých znečišťujících látek, SO2, NOx NAKLÁDÁNÍ S ODPADY A VEDLEJŠÍMI PRODUKTY Popílek ze spalování uhlí -

roční produkce: 200 tis. Tun

-

významná část (výrobek) -> vyuţití ve stavebnictví nebo pro rekultivace pozemků

-

zbývající část -> vyuţití jako odpad

Škvára, struska a kotelní prach -

roční produkce: 26 tis. tun

Ocelárenské kaly -

roční produkce: 70 000 tun

-

významná část (výrobek) -> rekultivace pozemků

-

zbývající část -> vyuţití jako odpad

Vysokopecní struska -

je upravována na granulát a kamenivo

-

granulát o objemu 500 tis. tun ročně a upravená vysokopecní struska o objemu 600 tis. tun ročně jsou prodávány jako výrobek

Neupravená struska -

vzniká při teplotní a chemické homogenizaci oceli v pánvovích pecích

- 44 -

-

roční produkce: 73 000 tun

-

vyuţití při zemních pracech

Vyzdívka, ţárovzdorný materiál -

roční produkce: 60 000 t

-

10% roční produkce je recyklováno a znovu vyuţíváno při opravách metalurgických agregátů

-

zbývající mnoţství je vyuţíváno ve stavebnictví

„Čistírenské kaly“ -

vznikají na ČOV Lučina a Ostravice

-

usazeniny z vyčištěných odpadních vod v tzv. „kalových polích“ obou ČOV

-


Odpadní písek -

vzniká v provozu slévárny při výrobě odlitků z ocelolitiny a šedé litiny

-


-

vyuţití ve stavebnictví

OCHRANA VOD Mittal Steel Ostrava a.s. všechny své produkované odpadní vody před jejich vypouštěním čistí. Veškeré odpadní vody průmyslové, splaškové a dešťové mimo fenolčpavkových jsou odváděny jednotným kanalizačním systémem na 2 koncové mechanicko-chemické ČOV Lučina i Ostravice. Celková kapacita obou ČOV je 1880 l/s. Po vyčištění jsou odpadní vody vypouštěny do řek Lučina a Ostravice. Na ČOV Lučina i Ostravice jsou instalována zařízení recirkulací, která umoţňují vyuţívat část vyčištěných odpadních vod jako vodu provozní. Fenolčpavkové odpadní vody koksochemické výroby jsou po čištění na biologické ČOV samostatně Termické zpŧsoby zneškodňování odpadu Technologie, které termickým působením na odpad překročí meze jeho stability a způsobí jeho rozklad. Probíhají v teplotním rozmezí od 300 – 2000 °C. Podle charakteru procesu je dělíme na:

- 45 -

-

oxidační procesy -> spalování

-

redukční procesy -> pyrolýza a zplyňování

Solidifikace – přeměna odpadu na nerozpustný (inertní) produkt. K této přeměně pouţíváme fyzikálně – chemické metody. Účelem solidifikace je: -

zamezení nebo zpomalení migrace (pohybu) nebezpečných škodlivin z odpadů do ŢP

-

usnadnění manipulace (dopravy) a ukládání odpadů

Mezi solidifikační technologie patří např.: -

zkusovění (briketování)

-

vitrifikace (přeměna odpadu na formu podobnou sklu nebo glazury)

-

zpevnění odpadu hydraulickými pojivy (cementy)

- 46 -

POUŢITÁ LITERATURA [1]

Drabina, K. Ochrana ţivotního prostředí v hutnictví ţeleza. I. díl. VŠB-TU Ostrava, 1992, 238 s.

[2]

Bednářová, V. Recyklace slévárenských odpadů a regenerace formovacích směsí. VŠB-TU Ostrava, 2004, 58 s.

[3]

Kret, J. Škodliviny při výrobě surového ţeleza. VŠB-TU Ostrava, 2003, 84 s.

[4]

Broţ, L., Bilík, J., Kret, J. Vysokopecní výroba ţeleza. VŠB-TU Ostrava, 1985.

- 47 -

ODPADY V HUTNICTVÍ. Domácí program

Recommend Documents