Черная металлургия

Выше мы уже писали о том, что первый промышленный выброс в атмосферу связывают с возникновением металлургии. В Европе первый крупный металлургический завод, на котором работало около 100 человек, в 1700 г. основал шведский инженер Х.Полем. В России развитие промышленной металлургии связывают с именем Петра I. При нем за четверть века возникло свыше 100 мануфактур, в том числе металлургические, чугунолитейные и медеплавильные заводы. Выплавка чугуна поднялась с 2400 до 12800 тонн, а в середине XVIII в. составляла уже 32 тысячи тонн. За весь XVIII в. выплавка чугуна увеличилась в 66 раз. Всё возрастающими темпами металлургия развивалась и в дальнейшем. И с каждым годом всё острее становился вопрос о необходимости оснащения металлургических заводов газоочистительным оборудованием. Приводятся следующие цифры, как черная металлургия загрязняет атмосферу.

Для получения тонны чугунного литья пе­рерабатывается 8–10 тонн различных сыпучих материалов: песок, сухая глина, угольная пыль и др. Выброс пыли в расчете на 1 тонну передельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа 2,7 кг и марганца 0,5–0,1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу выбрасываются соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества. Пыль выбрасывается с вентиляционным воздухом из землеприготовительных, обрубных, очистных, выбивных и других участков литейного цеха. Значительным источником загрязнения воздуха сернистым га­зом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации руды происходит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10 % серы, а после агломерации ее остается лишь 0,2–0,8 %. Выброс сернистого газа при агломерации может быть принят в размере 190 кг на 1 т руды, т. е. одна ленточная машина дает около 700 т сернистого газа в сутки.

Значительную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы мартеновских и конверторных сталеплавильных цехов. При ведении мартеновского процесса пыль образуется из металлической шихты при ее окислении, из шлака, руды, известняка и окалины, идущих на окисление примесей шихты, из доломита, применяющегося для заправки пода печи. При кипении стали выделяются пары окислов шлака и металла, газы. Размеры частиц пыли не превышают 3 мкм. При бескислородном процессе на 1 т мартеновской стали выделяется 3000–4000 м3 газов с концентрацией пыли в среднем 0,5 г/м3. В период подачи кислорода в зону расплавленного металла пылеобразование многократно увеличивается, достигая 15–52 г/м3. Кроме того, плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выдаваемой стали.

При конверторном способе получения стали образуются дымовые газы из частиц окислов кремния, марганца и фосфора. В составе дыма содержится значительное количество окиси углерода – до 80%. Концентрация пыли в отходящих газах составляет примерно 15 г/м 3. Основная масса пыли – 90%, состоит из частиц размером 0,2-1 мкм.

Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений. При коксовании 1 т угля образуется 300–320 м3 коксового газа. В его состав входят: водород, метан, окись углерода, углекислый газ, азот, углеводороды и кислород. Основная масса коксового газа улавливается и направляется на химическую переработку и утилизацию, около 6% газа поступает в атмосферу вследствие потерь во время загрузки и выгрузки печей и негерметичности аппаратуры. При нарушении режима работы батарей коксования или вспомогательных отделений утилизации, в атмосферу выбрасываются значительные количества неочищенного коксового газа. Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и мокрым тушением кокса. Мокрое тушение сопровождается также выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

В книге С.М.Андоньева и О.В.Филипьева «Пылегазовые выбросы предприятий черной металлургии» можно найти подробную информацию о технологических выбросах черной металлургии. Список состоит из нескольких десятков позиций, однако и он не охватьвает весь спектр источников вредных выбросов