Politechnika Wrocławska
Wydział Górniczy
Wpływ huty żelaza na środowisko.
Wykonały: Anna Jakubowska
Agnieszka Waniewska
1. Wstęp.
Cechą charakterystyczną technologii stopów żelaza jest wielostopniowy sposób ich wytwarzania. Pierwszy stopień przerobu stanowi redukcja tlenowych rud żelaza w wielkim piecu. Otrzymany półprodukt - surówkę żelaza -
przetwarza się w drugiej fazie przerobu przeważnie na stal, usuwając szkodliwe domieszki i wprowadzając potrzebne dodatki. Niewielką część surówki (kilkanaście procent) przetapia się na żeliwo, z którego wykonuje się odlewy żeliwne. Stal najczęściej odlewa się we wlewki będące pod względem kształtu wytworem przejściowym, który w następnych fazach produkcji poddaje się
przeróbce plastycznej na gorąco (za pomocą walcowania, kucia, prasowania lub wyciskania), a w pewnych przypadkach i dalszym procesom, jak przeróbka
plastyczna na zimno (walcowanie, ciągnienie) lub obróbka cieplna (np. zmiękczanie, hartowanie, ulepszanie cieplne). Przez zastosowanie różnorodnych procesów przeróbki plastycznej istnieje możliwość nadania wyrobom stalowym kształtów różnych przedmiotów użytkowych (pręty, blachy, rury, druty, profile) często o bardzo wąskich tolerancjach wymiarowych.
2. Położenie.
Huta żelaza „Pręcik” znajduje się w okolicach miasta Rdza i jest głównym producentem stali w rejonie. Została wybudowana w roku 1966. Głównym projektantem był Zakład Metalurgiczny Politechniki Wrocławskiej w kooperacji z Instytutami Górnictwa i Budownictwa P.W. Stan techniczny na dzień dzisiejszy jest dobry, aczkolwiek należy pamiętać, iż większość parku maszynowego uległa już amortyzacji, i patrząc pod kątem ochrony środowiska, pomimo intensywnych prac remontowo-modernizacyjnych całość linii technologicznej kwalifikuje się do wymiany. Tym bardziej, iż technologia wytwarzania jest cały czas nie zmieniona, a produkty odpadowe przy produkcji 7.6 mln ton rocznie stali stanowi poważne obciążenie dla środowiska.3. Rodzaje zagrożeń emitowanych przez hutę:
Ze względu na zastosowane urządzenia pomiarowe ( elektroniczne analizatory stężeń w systemie ciągłego monitoringu ) dane są w formie jakościowej a nie tradycyjnej ilościowej.
Nazwa |
Stężenie zanieczyszczeń w μg/m3 |
substancji |
średnio roczne |
CO |
110 |
SO2 |
36 |
NOX1) |
55 |
Pyły2) |
30 |
NDS:
Nazwa |
Dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń w μg/m3 |
||
substancji |
30-min |
24 h |
średnio roczne |
CO |
5000 |
1000 |
120 |
SO2 |
600 |
200 |
32 |
NOX1) |
500 |
150 |
50 |
Pyły2) |
- |
60 |
40 |
1) Jako NO2,
2) W obszarze specjalnie chronionym.
Jak widać z powyższego zestawienia przekroczone są dopuszczalne stężenia, dwutlenku siarki i tlenków azotu, a tlenku węgla i pyłów są niepokojąco blisko wartości dopuszczalnych, a co za tym idzie, należy je także uwzględnić przy analizie szkodliwości zakładu dla środowiska.
4. Stosowana profilaktyka :
W zakładzie stosuje się urządzenia odpylające i odsiarczające.
4.1. Stosowany jest system odpylania dwustopniowego:
W etapie pierwszym do odpylania wstępnego pyłu o średnicy do 10 m używane są cyklony połączone w baterie. Działają one na zasadzie występowania dużych sił odśrodkowych, które odrzucają cięższe ciała stałe na ścianki cylindra. Zapylony gaz wprowadzany jest przez komorę wlotową, która jest ustawiona stycznie do cylindrycznej części cyklonu. Gaz porusza się w cyklonie ruchem spiralnym ku dołowi. W ruchu wirowym ziarna oddzielają się pod działaniem sił odśrodkowych. Gaz oczyszczony z pyłu porusza się nadal ruchem wirowym, ale już ku górze i wypływa z urządzenia kanałem odlotowym.
W etapie drugim do odpylania pyłów o średnicy do 0,1 m stosowane są odpylacze ze zwężką Venturiego. Działają one według następującej zasady: do cylindrycznego odpylacza doprowadza się bocznie gaz. Doprowadzenie rurowe ma zwężkę poniżej wlotu. Doprowadzony gaz przepływa przez konfuzor - zwężkę, gdzie wskutek zmniejszonego przekroju wzrasta jego prędkość a maleje ciśnienie statyczne. W zwężce jest zainstalowane urządzenie do wtryskiwania wody, która w zderzeniu z gazem rozbija się na drobne kropelki. Zwilżone ziarna podlegają zlepieniu, a następnie są oddzielane w separatorze. Separatorem jest cyklon.
Proces opisany powyżej charakteryzuje się bardzo wysoką skutecznością odpylania i stosunkowo niewielkim kosztem. Jednakże przy projektowaniu całości procesu odpylania nie wzięto pod uwagę słabej odporności cyklonów na korozję. Co przy bardzo korozyjnych właściwościach odpylanych pyłów powoduje, że efektywność odpylania gazów jest dużo niższa od projektowanej.
4.2. Zmniejszanie emisji tlenków siarki także można podzielić na dwa etapy:
W etapie pierwszym dodaje się do paleniska rozpyloną kredę jeziorną, która łączy się w podwyższonej temperaturze z tlenkami siarki i ulega zmianie na gips - siarczan wapnia.
W etapie drugim od niedawna stosowana jest metoda Reinlufta, która polega na przepuszczaniu gazów zawierających dwutlenek siarki przez warstwę węgla aktywnego. Następuje wówczas sorpcja SO2 do SO3, który łącząc się z parą wodną tworzy kwas siarkowy. Następnie zachodzi termiczna dysocjacja kwasu siarkowego i redukcja do gazowego dwutlenku siarki jako produktu handlowego.
5. Propozycja dodatkowej profilaktyki.
Drobna zmiana w konwertorze w postaci dostarczania tlenu zamiast powietrza niemal pięciokrotnie zmniejszy wydzielanie gazów i prawie całkowicie wyeliminuje NOX.
6. Literatura.
[1] Dziennik Ustaw nr15 z dnia 14.03.90,
[2] Encyklopedia techniki - chemia, WNT,
[3] A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej, cz. III”, PWN,
[4] Praca zbiorowa „Technologia chemiczna nieorganiczna”,WNT,
[5] K.Kuśnieruk - Notatki i prace własne z zajęć w Studium Podyplomowym.
Wnioski:
Pomimo przekroczenia normowych dopuszczalnych stężeń SO2 i NOX, oraz niepokojąco bliskich wartości dopuszczalnych pozostałych zanieczyszczeń, róża wiatrów oraz ukształtowanie terenu w skuteczny sposób przeciwdziałają wpływowi zanieczyszczeń na pobliskie miasta.
Zmniejszenie strefy obecności zanieczyszczeń można osiągnąć poprzez lepsze wykorzystanie łąk znajdujących się na obszarze pomiędzy hutą a miastem. Skuteczne będzie utworzenie pasa lasu mieszanego z przewagą drzew liściastych.