ВНЕПБЧНАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ И ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ

Одна из отраслей, к деятельности которой с точки зрения охраны природы человечество предъявляет серьезные претен­зии, является металлургия. Металлургическое производство по степени ущерба, наносимого окружающей среде, занимала в нашей стране второе место (среди отраслей промышленнос­ти) после топливно-энергетического комплекса, отличаясь высокой ресурсоемкостью и, как следствие, большими отхо­дами. Металлургический завод полного цикла, производящий 10 млн.т стали в год, до введения строгих мер контроля окружающей среды выбрасывал ежегодно в атмосферу более 200 тыс.т пыли, 50 тыс.т соединений серы, 250 тыс.т окси­да углерода, оксидов азота и других веществ. Работа металлургических агрегатов сопровождается шумами и вибра­циями. Металлургическое производство вообще, и производ­ство стали в частности, связано с получением значительно­го количества шлаков: и шламов. Их размещение требует зна­чительных площадей, что сопровождается отторжением

сельскохозяйственных угодий, загрязнением почвы, воздуш­ного и водного бассейнов, требует организации сети желез­нодорожных путей: и т.п.

Создание, развитие и повсеместное распространение ме­тодов внепечной обработки является важнейшим звеном в це­пи проблем, решение которых прямо или косвенно связано с уменьшением масштабов ущерба, наносимого металлургическим производством природе.

Проблему "внепечная обработка и экология" следует рас­сматривать с нескольких точек зрения: а) образование отходов в процессе собственно внепечной обработки (отхо­дящие газы, пыль, шлаки, шламы, охлаждающая агрегаты вода); б) влияние внепечной обработки на металлургическую отрасль вообще.

Количество дополнительно образующегося в процессах внепечной обработки шлаков и шламов или весьма невелико, или вообще отсутствует, расход воды на охлаждение также весьма невелик. Что касается отходящих газов, то все вво­димые в строй установки являются современными агрегатами, оборудованными пылеулавливающими устройствами. Влияние же внепечной обработки в широком смысле на решение проблемы охраны природы весьма велико. Оно складывается из следую­щего:

1. Внедрение современных методов внепечной обработки позволяет заметно уменьшить масштабы производства стали при сохранении потребностей машиностроения, строительст­ва, оборонной промышленности и других отраслей народного хозяйства. К сожалению, исторически сложилось так, что структура производства черных металлов в России заметно отличается от таковой в других промышленно развитых стра­нах мира. Сложившаяся структура (масштабы мартеновского производства, разливка стали преимущественно в изложницы, недостаточное развитие экономных видов проката и листово­го проката и др.) такова, что эффективность использования выплавляемой стали невелика. Современные методы внепечной обработки позволяют получать сталь с ничтожно малым со­держанием вредных примесей, Получение стали с гарантиро­ванно низким содержанием вредных примесей позволяет иск­лючить дефекты слитка, связанные с ликвацией и сегрега­цией примесей, образованием газовых пузырей, флокенов, трещин, расслоя и т.п. Это, в свою очередь, позволяет

41-3810

конструкторам существенно уменьшить или вообще исключить принимаемые ими коэффициенты запаса прочности. В резуль­тате оказывается возможным при меньших масштабах метал­лургического производства производить большую массу про­дукции машиностроения. Условно можно принять, что из каж­дых 100 млн.т выплавляемой стали 30—35 млн.т можно "съэкономить" только за счет внепечной обработки. А это значит, что можно меньше добывать железной руды (которая потом проходит через обогатительные фабрики, для работы которых характерен большой расход воды, обильное выделе­ние пыли и т.п.), не строить столько агломерационных фаб­рик (чрезвычайно вредных с экологической точки зрения), нет нужды в таком количестве кокса (можно уменьшить число коксовых батарей, очень вредных с экологической точки зрения), меньше нужно доменных печей и т.д.

2. Внедрение современных методов внепечной обработки
позволяет заметно уменьшить расход ферросплавов и соот­
ветственно сократить их производство. Как известно, фер­
росплавное производство является вообще одним из самых
"тяжелых", с точки зрения охраны человека и природы,
производств.

Современные методы внепечной обработки позволяют широ­ко использовать прямое легирование, при котором в ванну металлургических агрегатов подаются непосредственно руды (или их концентраты), содержащие легирующие компоненты. Например, подача в AOD-конвертер хромсодержаших руд по­зволяет существенно сократить расход феррохрома.

3. Внедрение современных методов внепечной обработки позволяет производить высококачественные легированные и высоколегированные марки сталей и сплавов при использова­нии более простых в изготовлении и более дешевых ферро­сплавов. Так, распространение в мире AOD-процесса позво­лило использовать при производстве высокохромистых сталей (например, нержавеющих) и сплавов (например, жаропрочных) высокоуглеродистый феррохром взамен более сложного в изготовлении и более дорогого низкоуглеродистого ферро­хрома, что вообще заметно отразилось на мировом произ­водстве низкоуглеродистых сортов феррохрома в мире (оно заметно снизилось).

4. Внедрение современных методов внепечной обработки существенно расширило возможности рационального исполь-

зования и переработки непосредственно на металлургических заводах шлаков из шлаковых отвалов, шламов, отходов смеж­ных производств (абразивного производства, алюминиевых заводов, производства электродов, золы тепловых электро­станций, отработанных катализаторов нефтехимических пред­приятий и т.п.). Помимо снижения себестоимости стали это позволяет решать экологические проблемы (снижение загряз­нения среды, ликвидация свалок отходов, более рациональ­ное использование природных ресурсов и т.д.).

Аргонокислородная и вакуум-кислородная обработки по­зволяют эффективно использовать углерод для восстановле­ния содержащихся в этих отходах ценных металлов, сдвигая вправо равновесие реакций МеО + С = Me + СО.

5. Высокое качество и надежность получаемой после вне­печной обработки металлопродукции (трубы, рельсы и т.п.) существенно сокращает случаи аварий на транспорте, разры­вов газопроводов, нефтепроводов и т.п., губительно отра­жающихся на природе.

Из сказанного выше становится ясным, что разработка, внедрение и распространение методов внепечной обработки обеспечивает существенную экономию материальных и трудо­вых ресурсов и существенно облегчает решение проблем охраны природы. Понятно поэтому, что и в мире и в нашей стране в ближайшие годы именно развитие этой подотрасли металлургического производство будет иметь приоритет пе­ред всеми другими.

Глава 8. КОМПЛЕКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЧУГУНА И СТАЛИ

Возможности получения стали той или иной степени чистоты существенно различаются для условий работы электростале­плавильных агрегатов и конвертеров (мартеновские печи за­нимают промежуточное положение). Конвертерное производст­во имеет то преимущество, что шихта состоит в основном из жидкого чугуна, не содержащего обычно заметных количеств примесей цветных металлов. Иногда для получения особо чистой стали металлошихта конвертеров состоит из чугуна на 100 %. Однако чугун содержит некоторое количество таких нежелательных примесей, как фосфор и сера. Вместе с тем современное металлургическое производство располагает

технологиями, обеспечивающими весьма эффективную обработ­ку жидкого чугуна перед подачей его к сталеплавильным аг­регатам. Целями внепечной (внедоменной) обработки чугуна являются его десульфурация, дефосфорация и обескремнива-ние. В отдельных случаях осуществляется дополнительный подогрев чугуна.