Указания и руководящие принципы по категориям источников: Категории источников в Части III Приложения C (стр. 10 )

Oehme M., Larssen S. and Brevik E. M. 1991. “Emission Factors of PCDD/CDF for Road Vehicles Obtained by a Tunnel Experiment.” Chemosphere 23:1699–1708.

UNEP (United Nations Environment Programme). 2005. Standardized Toolkit for Identification and Quantification of Dioxin and Furan Releases. UNEP, Geneva. www. pops. int/documents/guidance/Toolkit_2005.pdf.

VAMI (Russian National Aluminium-Magnesium Institute). 2004. Magnesium Production Process from Magnesium Oxide Resources. www. vami. ru/processes/magnesium/sposob_proizvod_magnia_is_oksidnogo_siria. htm.

(iv) Производство вторичной стали

Резюме

Вторичная сталь производится методом прямой выплавки из железосодержащего лома в электродуговых печах. В процессах плавки металлической части шихты и рафинирования стали из лома на сталеплавильных заводах с неполным металлургическим циклом получают углерод, легированные и нержавеющие стали. Железосодержащие сырьевые материалы могут состоять из лома (например, дробленого очищенного лома автомобилей и металлической стружки) или железа прямого восстановления.

С большой долей вероятности можно предположить, что в процессе выплавки стали в электродуговых печах химические вещества, перечисленные в токгольмской конвенции, возникают в результате de novo синтеза при горении нехлорированных органических веществ, например полистирола, угля и диспергированного углерода, в присутствии доноров хлора. Многие из этих веществ содержатся в следовых концентрациях в стальном ломе или входят в состав исходных материалов процесса, например впрыскиваемого диспергированного углерода.

Основные меры включают в себя надлежащую обработку и кондиционирование отходящих газов, необходимые для предотвращения условий образования ПХДД/ПХДФ в процессах de novo синтеза. К основным мерам можно отнести дожигание отходящих газов с их последующим резким охлаждением. Дополнительные меры включают в себя впрыск адсорбента (например, активированного угля) и обеспыливание высокоэффективными тканевыми фильтрами.

Достижимый уровень эксплуатационной эффективности при использовании наилучших имеющихся методов производства вторичной стали составляет < 0,1 нг/нм3 (при рабочих концентрациях кислорода).

1. Описание технологического процесса

1.1. Общее описание технологического процесса

Непосредственная плавка железосодержащих материалов, например металлолома, обычно производится в электродуговых печах, играющих важную и все возрастающую роль на современных металлургических заводах. На металлургических заводах неполного цикла, производящих вторичную сталь, в печи происходит плавление и рафинирование металлической части шихты, содержащей стальной лом. В качестве конечных продуктов здесь получают легированные и нержавеющие стали и углерод.

Электродуговая печь представляет собой цилиндрический сосуд с чашевидным отражательным подом и электродами, выступающими вниз со съемного свода печи. Футеровка печи выполнена из огнеупорного кирпича. Стены обычно состоят из охлаждаемых водой панелей с изоляционным покрытием, уменьшающим тепловые потери. Электроды также могут быть оборудованы системами водяного охлаждения.

Процесс выплавки стали в электродуговой печи включает в себя операции загрузки лома, плавления, рафинирования, удаления шлака и выпуска плавки. Кроме стального лома в составе шихты могут быть передельный чугун и легирующие элементы. По мере расплавления стального лома в печь могут загружаться дополнительные партии лома. Электродуговая печь генерирует теплоту, пропуская электрический ток между электродами через загруженную шихту. Теплопоступления от дуги дополняются теплотой реакций между природным газом, кислородом и другими топливами.

Другие технологии, используемые для плавки железосодержащих материалов – купольные печи (горячие и холодные), индукционные печи и печи с продувкой.

Купольные печи используется для производства формового железа и формовой стали. Купольные печи – это работающие на коксе вертикальные печи, которые загружаются партиями сырьевых материалов или иногда загружаются непрерывно с использование вибрационные лотки. Необходимое для плавки тепло получается путем сжигания кокса и воздуха (горячего или холодного), продуваемого внутрь через фурмы по бокам печи. Сама плавильная зона располагается в нижней трети вертикальной печи. Что касается использования тепла, функционирование ее подобна домашним печам, работающим на угле. Плавильная мощность в основном зависит от объема воздуха, вдуваемого внутрь для поддержания горения, количества топлива и диаметра печи (Quass, Fermann and Bröker 2000).

Индукционные печи – это простые тигли или желоба, которые нагреваются внешней электрической катушкой. Индукционные печи в форме желобов используются, главным образом, для плавящихся предметов большого размера. Электроток индуцируется в металле, загруженном в печь, и выделяется тепло. Печи могут быть снабжены колпаками по улавливанию дыма и системами пылеулавливания, которые могут использоваться в ходе операций шлакования и очистки. Для доступа к индукционной печи с целью загрузки и выпуска часто используется подвижная система колпаков. Колпаки весьма прочные, так что могут выдерживать механическое воздействие. Иначе, используют эффективное извлечение частями или ступенчато. Эффективность этой печи для некоторых материалов может быть низкой, но может быть увеличена, особенно если загрузочный материал небольшой по размерам. Для улучшения эффективности и с целью правильного размещения колпаков для улавливания дыма большие предметы могут быть разрезаны на части. При некоторых непрерывных процессах, если эксплуатация печи это позволяет, на дне печи между загрузками также сохраняется пята расплавленного металла. Они могут также работать под вакуумом, например, при плавке твердых сплавов, высоколегированных сталей или чистых металлов, а в некоторых случаях – для перегонки металлов. Температура печи может контролироваться автоматически, чтобы минимизировать образование дыма при плавке летучих или окисляющихся металлов, таких как цинк или цинк содержащие сплавы. Эти печи также используют для помещения металла при получении сплавов и формовки. Индуцированный в этих печах ток вызывает электромагнитное перемешивание металла, что способствует смешению загрузки и любого добавленного легирующего материала (European Commission 2001).

Доменная печь – это вертикальная печь с использованием фурм для продувки горячего или холодного воздуха в загрузку печи для плавки содержимого. Шлак загружается в верхнюю часть доменной печи слоями попеременно с коксом.

1.2 Исходное сырье

Главным видом исходного сырья для печи является лом черных металлов, в частности, обрезки с металлургических заводов, отходы производства стальных изделий (например, в автотракторной промышленности) и крупный металлолом, получаемый после использования продуктов и изделий (например, по истечении срока службы автомобилей и бытовой техники) (European Commission, 2000). Кроме того, в печь вводят флюсы и различные присадки, например раскислители, или легирующие элементы. Железо прямого восстановления все шире используют в качестве исходного сырья ввиду низкого содержания в нем породных примесей и неустойчивых цен на лом (European Commission, 2000).

Флюсующие материалы добавляют для связывания нежелательных примесей с образованием шлака. Со шлаком из расплавленной стали удаляются загрязнители (например, кремний, сера и фосфор). Для ускорения процесса производства стали, в печь может вводиться кислород. По окончании плавки печь наклоняется вперед, и расплавленная сталь выпускается.

1.3 Электродуговая печь

Для повышения производственной мощности многие сталеплавильные заводы применяют электродуговые печи на стадии плавления, а в ковшовых разливочных цехах - для окончательного рафинирования и легирования. В некоторых случаях сталеразливочный ковш направляют на станцию вакуумной дегазации для удаления газа, содержащегося в расплавленной стали, в соответствии с требованиями к качеству продукта.

Расплавленная сталь из электродуговой печи или разливочного литейного отделения направляется в машину непрерывного литья для производства фасонного литья, включая слябы, сутунки и балочные заготовки. На некоторых технологических линиях фасонное литье подвергают кислородной резке на мерные заготовки и транспортируют в горячем состоянии на стан горячей прокатки для дальнейшей обработки. На других сталеплавильных заводах имеются нагревательные печи. Стальным сутункам дают охладиться, а затем подвергают повторному нагреву в печи перед прокаткой для получения сортового проката требуемого профиля.

Производство стали из лома требует значительно меньших энергозатрат по сравнению с ее производством из железных руд (НИИ электроэнергетики США - EPRI, 1997). Производство вторичной стали с применением электродуговых печей является важным методом утилизации отходов, вносящим вклад в восстановление ресурсов стали и минимизацию отходов.

Производство стали с применением электродуговых печей имеет три важных преимущества: меньшие капиталовложения в сталеплавильный цех, значительно меньший расход энергии на производство стали в сравнении с технологией коксовых печей - доменных печей - кислородных конвертеров, применяемой на металлургических предприятиях полного цикла, и устранение из технологического процесса коксовых печей.

Производство стали в электродуговых печах это динамический периодический процесс с продолжительностью цикла плавки от выпуска до выпуска один час или менее (исключение представляют нержавеющие и специальные стали). Условия процесса непрерывно меняются в течение всего периода от раскрытия свода печи для загрузки стального лома до расплавления лома с выбросом в атмосферу таких загрязнителей, как масла и пластмассы, последующей ректификации и, наконец, выпуска стали. Условия в электродуговой печи и режим процессов горения изменяются на всем протяжении термического цикла.

В прошлые годы много новых и существующих электродуговых печей было оборудовано системой предварительного нагрева лома в потоке отходящих газов для регенерации энергии. Внедрены в производство две системы, доказавшие на практике свою эффективность: это так называемая шахтная технология и процесс «констил» непрерывного производства стали в электропечах. Шахтная система может быть рассчитана на предварительный нагрев 100% лома (European Commission, 2000).