RUS UKR ENG

ДонНТУ | Магистратура ДонНТУ |
  Ссылки | Электронная библиотека | Главная страница | Индивидуальное задание |Результаты поиска в Internet |



Автореферат

Побокина Е. П.

Тема магистерской работы: "Анализ ресурсосберегающих технологий и усовершенствование процессов утилизации отходов литейного произвоства машиностроительного и металлургического комплекса"

Руководитель: доц. Ростовский В.И.

E-mail: ukrlena@mail.ru





Актуальность темы

Актуальность магистерской работы заключается в том, что в нашем регионе много машиностроительных и металлургических заводов, на которых имеются литейные цеха. Как всем известно, что металлургическая промышленность, является одним из главных источников загрязнения атмосферы, литосферы, гидросферы, а также биосферы, то соответственно и литейное производство также является источником загрязнения. В первую очередь, актуален вопрос по очистке выбросов, производимых литейными цехами, а также вопрос об отходах, которые образуются в результате работы литейных цехов. Некоторая часть отходов является вредной, и просто складирование ее на полигонах будет только наносить вред нашей окружающей среде, и целесообразно их рационально утилизировать. Я в своей магистерской работе предлагаю использовать отходы литейного производства, а частности это ваграночный шлак, пыль ваграночная, шлам газоочистных устройств, недолитые слитки и металлическая стружка, бой огнеупоров, футеровка от печей, отработанные формовочные смеси и горелая земля. Все это является вторичным ценным сырьем, и может повторно использоваться либо литейном производстве или в металлургическом производстве.


Цели и задачи темы

Цель и задачи: изучить экологические проблемы литейного производства, проанализировать и дать экологическую оценку, разработать мероприятия по улавливанию пыли и газов, предусмотрев их очистку, организовать рециклинг отработанных смесей, предложить варианты утилизации ваграночного шлака, пыли и шламов, сделать экономический расчет по замене пылеочистных установок, и произвести расчеты по замене известняка конверторным шлаком в качестве оборотного продукта, составить тепловой баланс, по данным проведенного нами исследования по использованию конвертерного шлака в литейном производстве.


Научная новизна

Научная новизна магистерской работы заключена в том, что я предлагаю ресурсосберегающую технологию в литейном производстве. Она заключается в том, что мы предлагаем использовать наши отходы, в качестве оборотного продукта, тем самым сберегаем наши природные ресурсы. Я также предлагаю новую схему очистки отходящих литейных газов.


Практическая ценность

Практическая ценность магистерской работы заключена в том, что переработка и использование шлаков, не только расширяет сырьевую базу производства строительных материалов, но и экономит флюсы при производстве черных металлов. При этом повышаются технико-экономические показатели металлургических процессов, а также значительно экономятся природные минеральные ресурсы. При замене в металлургических процессах известняка конвертерным шлаком улучшается тепловой баланс процесса.


Обзор существующих исследований

Применение сталеплавильного шлака испытывалось в России в чугунолитейных цехах на Магнитогорском меткомбинате и Верхнее-Исетском металлургическом заводе. Нами проведены промышленные исследования по использованию на Макеевском труболитейном заводе конвертерного шлака Енакиевского металлургического завода. На данном заводе постоянно в работе находились 3 вагранки. В качестве флюсов применяли известняк фракции 30-90 мм и плавиковый шпат. Расход известняка составлял 4-5% от массы металлозавалки. В шихте использовали литейный и передельный чугун, 45%-ный ферросилиций, ферромарганец, феррофосфор и стальной лом. Топливом являлся литейный кокс.


Перечень нерешенных проблем и вопросов

В магистерской работе я не рассмотрела такие вопросы как, мокрая очистка ваграночных газов, очистка сточных вод литейного производства, виды отстойников, способы осаждения мелких частиц в воде. Также я не рассматривала полностью отходы машиностроительного производства, а только отходы литейных цехов.


Отвалы отходов литейного производства


Аналитический обзор состояния охраны окружающей среды в литейном производстве

В данной главе я рассматриваю тенденцию развития литейного производства в целом, наблюдаем количество сбросов и выбросов, а также отходов в целом по Украине, России и зарубежом. По оценкам специалистов на литейные цехи приходится от 5 до 70% вредных выбросов, сбросов, стоков, отвалов машиностроительных предприятий, а в общих выбросов в атмосферу на долю литейного производства приходится 3% пыли и 0.5% угарного газа. Для выхода из кризиса целесообразно, изучить зарубежный опыт. Поворотным пунктом в экологической политике Запада стала конференция ООН по окружающей среде. С этого времени в США, Германии, Англии, Австрии началось интенсивное законотворчество в области экологии, в том числе и в литейном производстве.


Окислительно-восстановительный процесс печи


Текущие и планирующие разработки

Ежегодно в Украине образуется около 1 млрд. тонн техногенных отходов, из которых лишь 10-15% используется, как вторичные материалы, остальные поступают в различные хранилища (отвалы, шламонакопители, терриконы). В решении проблемы широкого охвата отходов в процессе утилизации, его эффективности и экономичности, важным и целесообразным является комплексный подход в ее реализации, заключающийся в рассмотрении вопросов улавливания, транспортирования, накопления и утилизации отходов, как единого целого. При выпуске 1т. отливок в атмосферу поступает до 40-60 кг. Пыли , 200-300 кг. Оксида углерода, 1-2 кг. Оксида азота и серы 0,5-1,5 кг, фенола, формальдегидов, ароматических углеводородов, аммиака, цианидов. В водный бассейн поступает до 3м3 сточных вод, а в отвалы вывозится до 6т. отработанных формовочных смесей. Существует много способов переработки отходов. Мы разработали наиболее рациональные способы, которые возможно применить на наших машиностроительных и металлургических заводах. Металлургические шлаки - ценное сырье для производства строительных материалов. Однако эти материальные ресурсы используются пока недостаточно. В нашей стране годовой выход шлаков черной металлургии составляет свыше 70 млн.т. Из этого количества используется около 53%, остальное идет в отвалы. В шлаковых отвалах накопилось свыше полумиллиарда тонн отходов, и занимают они тысячи гектаров полезных земель. Переработка и использование шлаков, не только расширят базу сырья производства строительных материалов, получаемых из природного сырья, но и улучшит ее географическое размещение, тем самым уменьшит и дальность перевозки. От замены строительными материалами из шлаков можно получить экономический эффект в народном хозяйстве. Наибольшую опасность представляют именно пыль и газы в связи с трудностью их улавливания, обезвреживания и удаления. А их количество при производстве 1 т отливок из стали или чугуна примерно составляет, кг: пыли — 50, оксида углерода (II) —250, оксида серы (II) — 1,5—2, углеводородов — 1. Кроме того, выделяется ряд других вредных газов, таких как фенол, формальдегид, фурфурол, ацетон, бензол и др., общее количество которых хотя и невелико, однако представляет опасность из-за их токсичности. В газах, удаляемых от литейного оборудования и выбрасываемых в атмосферу, содержится пыль, состоящая в основном из мелкодисперсных частичек. Содержание свободного оксида кремния (IV), в которых достигает 60 %. Для улучшения условий труда в сталелитейных цехах необходимо осуществлять комплекс мероприятий, который включает улучшение технологии по всему переделу, усовершенствование оборудования, внедрение эффективных газоотсасывающих установок. Для уменьшения технологических и неорганизованных выбросов в чугунолитейном производстве целесообразно следующее:
1)перейти там, где возможно, на специальные виды литья (в металлические формы — кокиль,центробежное под давлением, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы и др.);
2)автоматизировать процессы,сопровождающиеся выделением пыли (приготовление формовочной смеси в бегунах, распределение ее по бункерам, прием и отвод горелой смеси из-под выбивных решеток и др.) и герметизировать оборудование; осуществлять гидравлическую и песко-гидравлическую очистку литья; применять гидравлическую, электрокоронную или воздушную регенерацию отработанной смеси и воздушную сепарацию свежего, песка для отделения частиц размером менее 60 мкм; перемещать пылящие, сухие, сыпучие материалы при помощи пневматического транспортера
3)использовать природный газ в сушилках, исключить процесс сушки, где это возможно, и применить формовочные смеси, самотвердеющие на воздухе;
4)использовать крепители с минимальным содержанием серы, установить на технологическом оборудовании укрытия с мест ным отсосом, выделяющихся в процессе работы вредностей.
Для удовлетворительной работы цеховой вентиляции необходимо устанавливать фильтры и вибраторы для встряхивания решеток. Выбивать и очищать отливки следует на отдельно расположенных участках, оборудованных вытяжной вентиляцией. Транспортные ленты необходимо оборудовать специальными укрытиями. В общем объеме отходов промышленного производства значительную часть составляют отходы, содержащие различные металлы в данном разделе рассматриваются: сплавы, а также оксиды металлов, стружка литейного производства. По важности возврата легирующих элементов, одной из наиболее востребованных, является переработка стружки инструментальных сталей. В частности штамповых и быстрорежущих, содержащих значительное количество дефицитных и дорогих легирующих элементов — вольфрама, молибдена, ванадия, кобальта. По данным работы стружка, образующаяся при обработке деталей из инструментальных сталей, составляет 20-40 % от массы исходной заготовки. Для утилизации указанных отходов предлагались различные методы. Например, для переработки легированной стружки широко применяется переплав в электродуговых печах с получением паспортных шихтовых слитков. Литейный цех завода производит около 50 т в год стального и 30 т в год чугунного литья. При этом образуется около 40 т. в год отработанных формовочных смесей, которые вывозятся согласно договору на Ларинскую свалку. Плата за размещение отходов составляет около 2500 грн/год. При хранении отработанных формовочных смесей на свалке происходит пыление и загрязнение окружающей среды. Для решения этой проблемы предлагается проводить регенерацию отработанных формовочных смесей, химический состав которых, %: SіО2 95; глина - 2; Fe2O3 - 1,5. После регенерации качество формовочных смесей должно соответствовать качеству свежих смесей. Современное промышленное производство стремится к развитию безотходных технологических процессов, более широкому использованию в производстве всевозможных отходов и побочных продуктов. Оно направлено на охрану природы, т.е. на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей средой, рациональное использование природных ресурсов, предупреждение вредного влияния на природу. Экономическая целесообразность и социальная привлекательность предприятий и комплексов, которые практически полностью используют сырье и не загрязняют окружающую среду, очевидны. При разработке литейной технологии имеется возможность широко использовать как отходы литейного производства, так и отходы, а также побочные продукты других производств. Хорошим примером, тому являются использование конверторного шлака взамен известняка. Большие сложности возникают при обезвреживании токсичных газов, отходящих от стержневых сушил и установок, производящих стержни с использованием холоднотвердеющих смесей, и в других процессах, основанных на применении синтетических смол в составе формовочных и стержневых смесей. В состав этих газов входят различные альдегиды, ароматические углеводороды, спирты, оксиды азота, серы, углерода и фосфора, аммиак, цианиды и другие вещества. Существующие способы обезвреживания газов основаны на химическом связывании вредных веществ, их адсорбции, абсорбции и т. п. К одному из наиболее перспективных в настоящее время способов относится каталитическое окисление отходящих газов в контактных аппаратах на специальных катализаторах при температуре 200—500 °С .

Получение стали

Заключение

Мы рассмотрели проблемы, связанные с литейным производством. Литейное производство, также оказывает серьезное влияние на загрязнение атмосферы. Количество отходов в литейном производстве с каждым годом увеличивается и свозится в отвалы. Основными отходами литейного производства являются:
-литейный горелый песок;
-шлак от вагранок и дуговой печи;
-пыль (уловленная пылегазоочистными аппаратами);
-лом цветных металлов (алюминий, цинк, латунь, свинец, аноды, гальванопокрытия);
-лом черных металлов (сталь, чугун, стружка);
-лом черных металлов (легированный);
-нефтеотходы (отработанные масла, смазки);
-абразивные круги (отработанные);
-пыль (уловленная от абразивных кругов);
-огнеупорный отработанный кирпич (динас, шамот);
-древесные опилки;
-строительные отходы;
-шлак от выплавки алюминиевых сплавов;
-шлам ванн обезвреживания механосборочного цеха.
Данные промышленные отходы, относятся к трем классам токсичности от второго до четвертого. Горелая земля, образующиеся при выбивке литья и опок на выбивных решетках. Основным компонентом горелой земли является горелый песок, поэтому этот вид отходов используется как инертный наполнитель при выравнивании поверхности земли в строительстве дорог и засыпке котлованов при рекультивации плодородных земель. Уловленная пыль, пылеулавливающих аппаратов, установленных за основными технологическими агрегатами, а также остатки абразивных кругов используются по аналогии с отходами горелой земли. Шлак от вагранок образуется в процессе выплавки чугуна и используется в строительной промышленности, а также при строительстве автомобильных дорог. Отходы металлолома, образуещиеся при производстве отливок из литейного чугуна и используются в качестве шихты для вагранок. Крупногабаритный лом черных металлов и лом легированных металлов создается заготовительными организациями для переработки с целью последующего использования их в плавильных агрегатах. Строительные отходы используются на полигонах в качестве материала для санитарной засыпки мест складирования бытовых отходов. Огнеупорный лом шамотного и динасового кирпича, образующийся при капитальных ремонтах вагранок, электропечи и кательных установок, подлежит сортировки его по видам и отправке на огнеупорные заводы для использования в качестве добавок при изготовлении новых огнеупорных изделий. Огнеупорный лом, может также использоваться при производстве порошков и масс различного происхождения, а также изделий строительной керамики и бетона. Благодаря данным утилизациям отходов литейного производства, мы будем получать экономический эффект от использования вторичных ресурсов, а также уменьшим количество заскладированных отходов на свалках.
Получение стали

Перспективы данного направления

Область, к которой принадлежит разрабатываемая тема, имеет большие возможности для развития и перспективы данного направления достаточно широки, поскольку степень развития литейного производства в сфере экологии еще далека до 100%, а острая необходимость в этом есть.

Литература

  1. Ростовский В.И.\ Конспект лекций по курсу "Экологическая безопасность"


  2. Титов Н.Д., Степанов Ю.А.. Технология литейного производства. Машиностроение, 1978. - 432с. 245-254.


  3. Иванов Б.С. Охрана труда в литейном и термическом производстве. Москва: Металлургия. 1990. – 222с.


  4. Розенгарт Ю.И. Вторичные энергетические ресурсы в черной металлургии и их использование. Высшая школа. 1988. – 327с.


  5. Денисов С.И. Управление и утилизация пыли и газов. Москва: Металлургия. 1991.-300с.




ДонНТУ | Магистратура ДонНТУ |
  Ссылки | Электронная библиотека | Главная страница | Индивидуальное задание |Результаты поиска в Internet |







   

Статистика Реклама
Мониторинг сервера осуществляется системой UpTime.Ru
Rambler's Top100
www.software-testing.ru -- тестирование и качество программного 
обеспечения.