ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДЫ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. ПУТИ СНИЖЕНИЯ ВОДОППОТРЕБЛЕНИЯ

 

О.А. Дехтяр, В.В. Кочура

Донецкий национальный технический университет

Описание: В работе приведены источники образования сточных вод в черной металлургии. Прделожены пути сокращения водопотребления

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів — 2013 / Матеріали ХХIII Всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2013.

 

Водное хозяйство любого промышленного предприятия имеет свои специфические особенности использования воды, свои источники ее загрязнения, а, следовательно, требует разработки и введения конкретных технологических решений проблемы очистки образованных сточных вод с целью их повторного использования.

Наиболее крупными промышленными потребителями воды, а также наиболее крупными источниками образования значительных количеств загрязненных сточных вод являются металлургические предприятия. Так на 1 т. выплавляемой стали расходуется 150-250 м3 воды, которые загрязнены различными вредными примесями. Доля сброса сточных вод предприятиями черной металлургии  Украины составляет 17,5%, для сравнения, этот показатель в химической промышленности – 14%, машиностроении – 13%, нефтеперерабатывающей промышленности – 9,5%.

Металлургические заводы состоят из трех основных цехов: доменного, сталеплавильного и прокатного.

Сточные воды в доменном производстве образуются при очистке доменного газа, гидравлической сборке осевшей пыли и просыпи в подбункерных помещениях, увлажнении шихты, охлаждении доменных печей и арматуры воздухонагревателей, а также от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин. На 1000 м3 очищаемого газа образуется 4-6 м3 сточных вод, для которых характерно высокое содержание взвешенных веществ, кроме того в них присутствуют ионы кальция, магния, хлориды и сульфаты. При транспортировке, грохочении и дозировке шихты в подбункерных эстакадах выделяется пыль и просыпается некоторое количество материала на пол, который убирают водой смывом из дырчатых труб и сопел. Общее количество сточных вод, образующихся от смыва осыпи и пыли, составляет в среднем 300-360 м3/час на каждую доменную печь. Сточные воды загрязнены только механическими примесями. В процессе грануляции доменного шлака сточные воды образуются в количестве 2 м3 на 1 т. гранулированного шлака, имеют повышенную температуру (до 60 °С) и высокую концентрацию взвешенных частиц – до 2,0 г/л. Сточные воды разливочных машин получаются от охлаждения чугуна,  имеют высокую щелочность и содержат до 200 мг/л взвеси. Шихта увлажняется для уменьшения выноса из доменной печи пылеватых частиц руды, флюсов и кокса. Для этого обычно используется вода (0,5 м3 на 1 т выплавленного чугуна), отработавшая в системе охлаждения доменных печей.

Сталеплавильный цех подразделяется на мартеновский, конвертерный и электросталеплавильный. Сточные воды в сталеплавильном производстве образуются при очистке газов мартеновских печей, конверторов и электроплавильных печей, охлаждении и гидроочистке изложниц, установок непрерывной разливки стали и при обмывке котлов-утилизаторов. При кислородно-конверторной выплавке стали образуются 1200-1600 м3 отходящих газов на 1 т выплавляемой стали. Газ содержит мелкую металлическую пыль, что обуславливает значительное содержание взвешенных веществ в сточной воде от очистки газа – до 7000 мг/л. Аналогично производят очистку водой газов от электросталеплавильных печей. Количество сточных вод от газоочистки составляет 4,5-6,5 м3 на 1 т выплавляемой стали. В сточных водах содержится от 200 до 500 мг/л взвешенных веществ. котлы-утилизаторы  применяются Для утилизации тепла отходящих газов. В результате их обмывки образуются сточные воды, загрязненные механическими и химическими примесями. Количество стоков от промывки одного котла составляет в среднем 70 м3/час. Объем сточных вод от одной установки непрерывной разливки стали составляет до 300 м3/час.

В силу несовершенства, устаревания и исчезновения мартеновской плавки в мире водное хозяйство этого производства рассматриваться не будет.

Прокатные цехи являются значительными потребителями воды. Количество сточных вод от этих цехов составляет 3-16 м3 на 1 т прокатанного металла, а в целом объем сточных вод прокатного производства составляет 30-50 % общего их количества от металлургического завода с полным технологическим циклом. Образующиеся в прокатных цехах сточные воды характеризуются значительным содержанием взвешенных веществ в виде крупной, средней и мелкой окалины, наличием масел, в среднем 30-40 мг/л. Сточные воды прокатных цехов образуются при охлаждении валков, шеек валков и подшипников, смыве и транспортировке окалины, также при охлаждении вспомогательных механизмов (пил, ножниц и др.), при травлении металла. В трубопрокатном производстве образование сточных вод дополнительно связано с процессом гидравлического испытания труб.

Важнейшей составной частью перестройки технологических процессов на безотходный режим является сокращение водопотребления, направленное, в конечном счете на создание производства без сброса сточных вод в водоемы.

Значительное сокращение потребления воды черной металлургией может быть достигнуто внедрением следующих мероприятий:

1)                Расход воды, идущей на охлаждение металлургических агрегатов, может быть значительно сокращен за счет расширения объема внедрения испарительного охлаждения доменных, сталеплавильных и нагревательных печей;

2)                Использование сухих методов очистки газов позволяет сократить водопотребление на 15-20 %;

3)                комплексное использование воды, которое достигается следующими путями:

а) последовательная передача избыточной или продувочной воды от потребителей с более высокими требованиями к качеству воды потребителям с более низкими требованиями;

б) переход от локальных к централизованным системам водоснабжения групп цехов с идентичными требованиями к качеству воды (при этом происходит усреднение качества воды, что, как правило, способствует ее стабилизации и интенсификации процесса очистки);

в) централизованная аккумуляция случайных сбросов, дренажных вод, поверхностного стока и их очистка с целью дальнейшего использования;

4)                Создание систем бессточного водоснабжения;

5)                Интенсификация и повышение глубины очистки сточных вод с целью их повторного использования. Для интенсификации механической очистки сточных вод можно рекомендовать новые конструкции сооружений: безнапорные гидроциклоны, радиальные отстойники с камерой флокуляции, фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой, сетчатые самопромывающиеся фильтры, магнитно-дисковые аппараты и т.д.

6)                «Сухие» методы грануляции доменного шлака.