8. Влияние производства стали на окружающую среду

Наиболее широко используемым строительным и инженерным материалом в мире является сталь. Строительный сектор и инфраструктура потребляют чуть более половины всей производимой стали. Возникает вопрос: оказывает ли производство стали воздействие на окружающую среду?

Сталь, скорее всего, будет широко использоваться в различных конструкциях, включая уличную мебель, многоэтажные здания, дома и мосты, как в структурной ткани, так и в отдельных частях.

Стоимость стали во всем мире огромна. На сталь приходится около 95% всех производимых металлов. и оказывает существенное влияние на экономику и общество не только в плане финансовой выгоды. Это жизненно важное сырье для широкого спектра товаров и применений благодаря его адаптируемости, прочности и практичности.

Что такое сталь?

Нам следует сначала рассмотреть определение стали, прежде чем рассматривать ее воздействие на окружающую среду. Проще говоря, сталь — это сплав, состоящий в основном из железа, углерода и марганца, а также незначительного количества кремния, серы и кислорода.

Этот сплав содержит 2% и 1% углерода и марганца соответственно. Однако создаются низко-, средне- и высокоуглеродистые стали, а стали товарного качества обычно имеют значительно меньшие концентрации этих компонентов.

Прочность и твердость стали обусловлены углеродом, который также делает материал более хрупким и менее поддающимся обработке. Таким образом, обеспечение того, чтобы сталь была соответствующей марки для ее предполагаемого использования, требует тщательного контроля содержания углерода. В большей части стали содержание углерода составляет 0.35%, а в очень немногих — 1.85%.

Стали можно придать соответствующие эксплуатационные качества, добавляя в эту смесь дополнительные ингредиенты. Например, добавление хрома приводит к производству нержавеющей стали.

Воздействие производства стали на окружающую среду

Процесс превращения железной руды в сталь начинается с добычи полезных ископаемыхили, проще говоря, это первый этап процесса. Процесс взрывных работ и т.д., с уголь сильно загрязняет окружающую среду. Он выделяет несколько загрязняющих веществ, в том числе ТЧ, летучую пыль и оксиды серы.

• Коксовая печь
• Доменная печь
• Двуокись углерода
• Оксиды азота
• Диоксид серы
• Пыли
• Органические загрязнители
• Вода

1. Коксовая печь

Угольная смола, летучие органические соединения, мышьяк, бериллий, хром и другие материалы входят в число загрязняющих веществ, выделяющихся из угольных печей. Они ядовиты и, возможно, даже раковые.

2. Доменная печь

Железную руду плавят для получения жидкого железа в доменной печи. Этот метод называется «Основной кислородный метод». Чушковой чугун, также известный как сырое железо, производится в печи путем подачи смеси металлической руды, кокса и флюсов, таких как известняк. Затем чугун перерабатывается в сталь.

Технология EAF (электродуговая печь) является альтернативой, которая плавит при высоких температурах стальной лом, а не чугун. Оба процесса приводят к образованию загрязняющих веществ, таких как углеводороды, окись углерода, PM, NO2 и SO2.

3. Двуокись углерода

Углекислый газ (CO2) является самым большим в количественном отношении выбросы в атмосферу от металлургических предприятий. Изменения в количестве стали, производимой из руды, влияют на выбросы углекислого газа, поскольку доменные печи и заводы по производству губчатого железа сокращают количество железной руды, которая является основным источником выбросов.

Например, использование ископаемого топлива в печах для термической обработки и повторного нагрева также приводит к выбросам.

Около половины энергии, потребляемой сталелитейной промышленностью в целом, приходится на уголь, используемый в качестве восстановителя в доменных печах и на заводах по производству губчатого железа (технологический уголь плюс другие виды энергии). Примерно 90% выбросов углекислого газа в сталелитейном секторе приходится на уголь.

4. Оксиды азота

Выбросы оксидов азота (NOx) происходят в основном на коксохимических заводах, электродуговых печах, печах подогрева и термической обработки, травлении азотной кислотой и транспортировке.

Из-за высоких температур, необходимых в черной металлургии, трудно предотвратить образование оксидов азота в процессах сгорания топлива, поскольку азот присутствует в воздухе.

5. Диоксид серы.

Выбросы диоксида серы (SO2) тесно связаны со сжиганием нефти, в первую очередь при производстве кокса и в печах подогрева.

6. Пыль

Большинство операций сталелитейной промышленности приводят к образованию пыли, особенно в доменных печах и коксохимических установках. Развитие систем вентиляции, фильтров и технологий обеспыливания привело к значительному снижению выбросов пыли.

Вообще говоря, установленные фильтры могут удалить более 99 процентов частиц пыли, присутствующих в отходящих печных газах.

Металлическое содержимое пыли — цинк, никель, хром и молибден — удаляется, обрабатывается и по существу перерабатывается, превращая его в ценный побочный продукт.

Фактические и удельные выбросы пыли снизились примерно на 80% с 1992 года. Исследования мха, проведенные в течение нескольких десятилетий, показали, что выбросы металлов сократились, в первую очередь, вместе с пылью.

В сталелитейном секторе выбросы пыли больше не считаются серьезной экологической проблемой. Следует отметить, что современные технологии очистки являются дорогостоящими и энергозатратными, в том числе и по очистке от пыли.

7. Органические загрязнители

Основным источником выбросов углеводородов является применение растворителей при покраске и очистке. Печи, используемые в производственном процессе для плавки металлолома, являются основным источником выбросов углеводородов. Выбросы углеводородов из плавильных печей могут быть связаны с изменением параметров обработки в печи, а также, скорее всего, с составом лома.

В сочетании с фильтрами эффективное отделение пыли и контроль температуры дымовых газов могут снизить содержание некоторых загрязняющих веществ, таких как диоксины, которые в основном связаны с частицами пыли. Однако, как показывают результаты измерений сталелитейных заводов в 2005 году, оценить выбросы диоксинов чрезвычайно сложно.

8. Вода

Основное использование воды – в процедурах охлаждения. Технологическая вода используется в качестве смазки, для очистки, травления и очистки технологических газов. Вода, используемая для канализации, также используется в меньших количествах.

Там, где доступна морская вода, теплообменники используют ее в основном для непрямого охлаждения. Это указывает на то, что повышение температуры не более чем на несколько градусов не окажет воздействия на воду при ее повторном выпуске. В других случаях в методах охлаждения используются поверхностные воды озер и водотоков.

Поверхностные воды также широко используются в качестве технологической воды на сталелитейных заводах; После таких процессов очистки, как седиментация и отделение воды от масла, степень переработки может достигать более 90%. Помимо использования для канализации, городская вода также используется в небольших количествах для технологической воды.

Заключение

Многие сталелитейные предприятия в настоящее время не придерживаются лучших практик, когда речь идет о решении проблем воздействия производства стали на окружающую среду и проблем выбросов. Требуются быстрые и решительные действия для соблюдения правил и снижения загрязнения воздуха, вызываемого сталелитейной промышленностью.

Один из способов снижения промышленное загрязнение заключается в использовании улавливание и секвестрация углерода (CCS), который удаляет углекислый газ из промышленных предприятий у источника. Однако CCS — дорогой и энергоемкий процесс, который также может быть очень разрушительным.

Согласно исследованиям, сжигание угля и т. д. может привести к увеличению выбросов на 25% при использовании CCS. Единственным жизнеспособным вариантом является недорогой и высокоэффективный метод покрытия обширных регионов.

Рекомендации

• 9 лучших курсов по углеродному следу
  .
• 18 способов уменьшить углеродный след дома
  .
• Причины важности поглотителей углерода
  .
• 11 углеродоотрицательных продуктов, сокращающих выбросы парниковых газов
  .
• Что такое искусственные угольные поглотители и как они изготавливаются?