Назад в библиотеку

ЭКОЛОГИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ
С.В.Ткаченко, И.М.Мищенко
Донецкий национальный технический университет

В настоящее время современные процессы и технологическое оборудование позволяют черной металлургии мира производить около 1,35 млрд.т стали в год. Львиную долю (96%) этого объема производят по классической схеме: производство - кокса, агломерата, чугуна, стали, проката. Вместе с коллосальным объемом производства готовой метало-продукции, в окружающую среду попадает громадная масса загрязняющих веществ.
Таблица. Приведенные удельные выбросы на тонну выплавленного чугуна с учетом выбросов производств кокса, агломерата, окатышей, и выбросов доменных печей.

Производства - источники загрязнения окружающей среды

Пылегазовые выбросы, кг/т чугуна

пыль

CO

SO2

NOx

H2S

NH3

HCN

C6H5OH

CnHm

C20H12

Cсаж

CS2

C6H6

C10H8

Коксохимическое

Агломерационное

Производство окатышей

цианиды

графит

Производство чугуна

Итого

Этим производствам принадлежит, %: 89 СО; 62,3 SO2; 38 NOx; более 50 пыли.
Видно, что наибольшая доля вредных выбросов принадлежит доменному и сопряженным с ним производствам кокса и агломерата. Одним из вариантов кардинальной экологизации производства черных металлов, является использование внедоменных процессов получения металла, которым наряду с преимуществами, принадлежит существенный недостаток - малая производительность агрегатов, то есть внедоменное производство металла не может сравниться с производительностью классических агрегатов. Следовательно в регио­нах, лишенных возможности производить кокс, единственной возможностью получать первичный металл является применение способов прямой металлизации железа. При этом выбор способа получения ме­талла зависит от конкретных условий наличие и качество руд, энергетические ресурсы, запасы и вид твердого топлива, ассортимент металла и требуе­мые объемы производства и пр. Основным преимуществом бескоксовой металлургии железа, над ущербной, в экологическом отношении, классической схемой является то, что некоторые передовые за­воды, использующие технологии прямого получения железа, являются прак­тически безопасными для окружающей среды. Это преимущество является одним из основных, а в будущем может явиться ре­шающим в борьбе двух схем производства первичного металла, для производства стали. Важной особенностью металлургии железа является то, что из первородного металла, удается получать сталь с очень высокими служебными характеристиками (прочность, пластичность и др.). Глубоких, исчерпывающих обьяснений этому явлению все - таки не предложено. Чаще всего основную причину повышения качества стали видят в том, что металлизованные материалы, в отличие от металлического лома, практически не содержат нежелательных примесей, и особенно - цветных металлов. В этом смысле говорят о "первородных свойствах" металлизованных материалов или "пер­вородной шихте", подчеркивая, что губчатое железо не прошло ранее стадию металлургического переплава, не содержит на ряду с ”загрязненными” металлами, растворенные в железе газы и неметаллические включения.
Еще одним заблуждением, как оказалось, стал тезис о лучшей обеспеченности электрометаллургов сырьем по сравнению с заводами полного цикла, использующими традиционный набор в виде железорудной продукции и кокса. Здесь ярким примером может служить ситуация, которая сложилась на "Донецком электрометаллургическом заводе" (ДЭМЗ). Это предприятие в 2008-2009 годах находилось под контролем группы Электросталь России, в состав которой, помимо прочих активов, входит компания "Ломпром", объединяющая сеть ломозаготовительных предприятий. Казалось бы, пребывание в составе вертикально-интегрированной структуры гарантировало ДЭМЗ бесперебойное обеспечение сырьем. Однако на практике получилось с точностью до наоборот, и складские запасы лома на ДЭМЗ в I полугодии 2009 года составляли в среднем 2-3 тыс. т лома в месяц при необходимых 7-10 тыс. т. 
Качественным заменителем металлического лома, могут стать продукты прямой металлизации железа, а точнее окускованное губчатое железо, которое как уже отмечалось ранее, не содержит вредных примесей,  неметаллических включений, что позволяет  выплавлять дорогостоящие, высококачественные марки стали.  
 Расчеты и промышленный опыт применения технологии производства губчатого железа показывают, что для плавки в сталепла­вильных печах металлизованные материалы должны иметь сте­пень металлизации не менее 80 %, т.е. степень восстанов­ления должна быть достаточно высокой. Эффективность про­цесса восстановления в этом случае значительно зависит от метода восстановления и применяемого агрегата. Широкие промышленные исследования проведены в отношении агрегатов трех типов: шахтных установок непрерывного и периодического (реторты) действия; аппаратов кипящего слоя; трубчатых вращающихся печей и комбинированных установках типа кон­вейерная машина—трубчатая печь. Трубчатые печи не наш­ли широкого распространения. Основное количество губчато­го железа производят в печах шахтного типа. Различные способы получения металлизованного продукта в этих агре­гатах (Мидрекс, Армко, Пурофер, ХиЛ-3 и другие) не имеют принципиальных отличий, однако наибольшие перспективы имеет, по нашему мнению, шахтный процесс ”Мидрекс”. Такому процессу готовят инвестиционную перспективу на Полтавском ГОКе, где уже начата подготовка так называемого ”нулевого цикла” (земляные работы) для сооружения металлургического предприятия ”Ворскла - сталь”.