Отходы народного хозяйства и собственного производства в доменной плавке

Введение.

Доменная плавка как процесс и доменная печь как агрегат сформировались в конце средневековья и последние 500-600 лет не изменили своей сущности, сохранив следующие особенности: непрерывный характер процесса, шахтный принцип конструкции, противоточное движение шихты и газа (шихта движется вниз, а нагретые газы и продукты сгорания поднимаются вверх), наличие в одном агрегате зон твердого, пластичного и жидкого состояния, значительный диапазон температур (от 20 до 3500 °С).

Температура в нижней зоне может достигать 2400°С. При такой температуре сгорает все органическое и химическое с образованием летучих оксидов и газов. Но домна устроена так, что ни те ни другие в атмосферу не попадают. Стало быть, домна, что бы в ней ни сжигалось, окружающую среду не загрязняет и представляется идеальным "котлом" для сжигания и полного уничтожения и твердых, и жидких отравляющих веществ.

Нужно сказать, что идея сжигания отравляющих веществ не нова. В девяностые годы только в России запатентованы десятки разных способов и устройств. Например, предлагалось сжигать ОВ в отработанных нефтяных и газовых скважинах, подавая в них вместе с отравой горючее и окислитель, при том под солидным давлением. Способ экологически чист, но требуются глубокие и, главное, прочные скважины. Кроме того, заполнить скважину твердыми ОВ весьма проблематично. Вот и получается, что нет для этого дела ничего лучше домны.

Отходы народного хозяйства в доменной плавке.

До недавнего времени достаточно молодая отрасль переработки твердых бытовых отходов и отсчитывающая не одно тысячелетие черная металлургия сосуществовали параллельно и не пересекались. Стремительное развитие первой привело к появлению новых технологий и новых материалов из вторичных ресурсов, зачастую эффективно заменяющих традиционные. В настоящее время существует множество технических возможностей переработать отходы бумаги, полимеров, резины и т.д.

На начало 1999 года на предприятиях различных отраслей промышленности накопилось около 1500 млн. тонн токсичных отходов производства и потребления. Ежегодно на предприятиях Российской Федерации образуется около 90 млн. тонн токсичных промышленных отходов (ПО), из которых 87 млн. тонн относятся к III и IV классам опасности. Количество отходов потребления, или твердых бытовых отходов (ТБО), ежегодно возрастает в России на 30 млн. тонн.

В 1999 году предприятиями использовано в собственном производстве около 40 млн. тонн (40%) и полностью обезврежено 9 млн. тонн (10%) от общего количества образовавшихся за год отходов. Остальные отходы переданы на полигоны для захоронения.

Развитие черной металлургии всегда было тесно связано с использованием собственных отходов или отходов смежных отраслей. Металлургия является отраслью, полностью перерабатывающей отходы потребления из черных металлов, замыкая таким образом их жизненный цикл. Как отмечает профессор Московского института стали и сплавов Ю.С. Юсфин, «с переработки стального лома в мартеновских печах, конвертерах, а затем и в электропечах началась эра промышленного рециклинга».

В последние годы вовлечение металлургических агрегатов в переработку различных видов отходов наблюдается во всем мире. Металлурги разных стран мира, начиная со второй половины ХХ века, предлагают и успешно реализуют идеи утилизации в высокотемпературных металлургических агрегатах различных горючих компонентов ТБО. Это обусловлено тем, что ни один мусоросжигатель не может конкурировать с такими высокотемпературными металлургическими агрегатами как кислородный конвертер или доменная печь по условиям обезвреживания токсичных отходов, включающим температуру до 2500 – 2700 °С, активную окислительную или восстановительную атмосферу, интенсивный тепло – и массообмен, наличие высокоактивных основных шлаков, связывающих негорючий остаток от сжигания отходов и переводящий его в остеклованный шлак. В таких условиях практически невозможно образование диоксинов. Диокси́ны — это группа полихлорированных полициклических соединений, состоит из сотен веществ близкого строения, одно из самых токсичных синтетических соединений. Кроме этого, мощные металлургические агрегаты оснащены полным набором оборудования для улавливания и очистки выделяющихся газов, а также имеют замкнутую систему водоснабжения.

Наиболее перспективным считается использование пластмассовых отходов (кроме ПВХ) в доменном производстве. Отходы пластмасс проявляют восстановительные свойства и при этом не образуются диоксины. Смешанные отходы пластмасс используются при выплавке стали путем вдувания отходов в доменные печи, т.е. происходит вдувание твердых гранулированных или измельченных отходов пластмасс (Япония, Германия). При этом уничтожаются отходы и используется их теплота горения. Более простым способом является инжекция через фурмы жидкостей, в частности электротехнических (совол, совтол), основу которых составляют полихлорбифенилы (ПХБ). В процессе их производства появляются микропримеси, а при их горении диоксины образуются в чрезвычайно опасных количествах. Это подтверждено последствиями пожаров силовых подстанций. Поэтому в настоящее время ПХБ-материалы выводятся из эксплуатации, и проблема их уничтожения стоит очень остро.

Эксперименты по уничтожению жидких ПХБ-отходов вдуванием в доменную печь с успехом проводятся на НЛМК.

Известно, что металлургические компании Германии и Японии уже более 10 лет перерабатываю