Системы технологий металлургии и перспективы улучшения ее экологических характеристик
План
Системи технологій чорної металургії
Від руди до сталі без домни й коксу.
Системи електрохімічних технологій і токсичність їхніх відходів.
Література.
Системи технологій чорної металургії
Історичні періоди розвитку суспільства, як відомо, позначені назвами основного матеріалу, який воно застосувало для вироблення засобів праці і предметів ужитку: кам’яний, бронзовий і залізний віки. Останній охоплює і наш час, оскільки залізо і сьогодні є найпоширенішим штучно вилученим з природи конструкційним матеріалом — фундаментом сучасної цивілізації. За вмістом хімічних елементів у земній корі залізо (у хімічних сполуках) займає четверте місце (близько 5 %), поступаючись лише кисню, кремнію й алюмінію. За своїми властивостями воно задовольняє широкий спектр технічних вимог: може бути пластичним і піддатливим для обробки тиском, пружним або таким твердим, що може різати інші метали. Додаючи в залізо-вуглецеві сплави легуючі елементи, такі як Cr, Wo, Co, W та ін. , одержують нержавіючі й жаростійкі сталі.
Незважаючи на широке застосування в сучасній техніці алюмінію і нових сплавів на основі титану, цирконію, магнію та ін. , значення заліза в народному господарстві не зменшується.
Щорічне виробництво сталі у світі становить понад 700 млн. t. В Україні у 80-ті роки воно досягало 55 млн. t, тобто було більше, ніж у будь-якій іншій європейській країні
Традиційна система технології виробництва сталі складається з послідовних технологічних процесів:
— видобуток залізної руди і її збагачення;
— видобуток флюсів у кар’єрах;
— видобуток і збагачення вугілля;
— коксування вугілля;
— доменний процес відновлення заліза з одержанням чавуну;
— виплавлення сталей із чавуну в мартенах чи конверторах.
Стехіометрія, матеріальний баланс та екологія процесу. Розглянемо матеріальний потік системи технологій цього виробництва за вже відомою нам схемою (див. розділ 1. 2. 3). Нині промислові руди вміщують заліза від 20 % і вище, а в домну надходить попередньо збагачена (звільнена від пустої породи) руда зі вмістом заліза до 60 %.
Матеріальні потоки основних процесів доменного відновлення заліза базуються на стехіометрії процесу і можуть бути схематично викладені у розрахунку на 1 t чавуну — залізо-вуглецевого сплаву (940 kg Fe, 40 kg C, 20 kg — Si, Mg і домішки) у такій послідовності.
Реальний вміст заліза у збагаченій руді, яка завантажується в домну, може досягати 60 %. Отже, на одну тонну чавуну (940 kg Fe) потрібно збагаченої руди (за пропорцією):
Fe | Руда |
|
60 % — 100 % | хруди = (940 × 100)/60 = 1570 kg | |