第六章金屬材料和冶金流程的環(huán)境協(xié)調(diào)化

第六章金屬資料和冶金流程的環(huán)境協(xié)調(diào)化1內(nèi)容6．1金屬類生態(tài)環(huán)境資料6．2鋼鐵冶金清潔消費的環(huán)境協(xié)調(diào)性6．3環(huán)境協(xié)調(diào)的鋁電解消費技術6.4鎂工業(yè)的環(huán)境特征6.5冶金工業(yè)廢渣的綜合利用6．6再生金屬資源利用2世界鋼產(chǎn)量3世界鋁產(chǎn)量46.1金屬類生態(tài)環(huán)境資料從環(huán)境資料的根本觀念出發(fā)，資料本身無毒無害、全壽命過程資源和能源耗費少、可再生循環(huán)、高效率運用等要求對金屬資料的冶金、制備工藝和合金化等提出了不同于傳統(tǒng)金屬資料合金設計、加工制備等方面的要求，不僅要開展資料的運用性能，而且要充分思索資料對環(huán)境的影響。5一、合金元素無害化、資源豐富和易于再生循環(huán)1．添加元素無毒無害化2.合金元素的選擇3．采用資源豐富、廉價易得的元素替代昂貴稀缺的合金元素，研討開發(fā)具有高性能、低環(huán)境負荷的新鋼種67二、圍繞降低資源、能源耗費和降低排放進展的工藝技術構(gòu)造調(diào)整“節(jié)能降耗、緊湊流程、降低排放、改善環(huán)境〞是金屬冶煉、加工工藝環(huán)境協(xié)調(diào)性改良的中心內(nèi)容寶鋼二號高爐噴煤系統(tǒng)8三、開展高效率運用的金屬資料從90％以上所消費的鋼鐵構(gòu)造資料強度來看，目前消費的最高強度只需實際強度的1/7~1/6，鋁合金的實踐強度也只到達實際強度的1/20~1/1096.2鋼鐵冶金清潔消費的環(huán)境協(xié)調(diào)性一、清潔消費的概念和內(nèi)容對消費過程及其產(chǎn)品延續(xù)地實施集成的、預防性的環(huán)境維護戰(zhàn)略，以減少消費對人類及其環(huán)境的風險，就過程而言，它包含節(jié)約原料和能源，革除有毒原資料的運用，減少各種廢物排放量和危害性，對于產(chǎn)品而言，那么要求減少從消費原料到產(chǎn)品報廢后最終處置的“產(chǎn)品生命周期〞對人類及其環(huán)境的不利影響。清潔消費是以最大限制提高資源的利用率和減少環(huán)境的不利影響為目的10清潔消費包括以下幾方面的內(nèi)容：〔1〕選擇清潔原資料和能源；〔2〕選擇無污染和少污染的替代產(chǎn)品和清潔工藝、設備；〔3〕強化消費技術管理和技術改造，提高物質(zhì)流在消費全過程中資源、能源綜合利用率；〔4〕減少消費排泄物，以最少量的投入獲得最高的產(chǎn)出、最少的污染，并高效率、低費用途置和處置必排的少量污染物。11二、鋼鐵工業(yè)清潔消費技術與環(huán)境效益的關系1.燒結(jié)工序清潔消費技術對環(huán)境的影響2.煉鐵工序清潔消費技術對環(huán)境的影響3.煉鋼工序清潔消費技術對環(huán)境的影響4.軋鋼工序清潔消費技術對環(huán)境的影響5.綜合利用技術對環(huán)境的影響12三、實施清潔消費降低環(huán)境負荷的結(jié)果〔1〕對于燒結(jié)工序〔2〕對于高爐煉鐵工序〔3〕對于煉鋼工序〔4〕對于軋鋼工序13四、鋼鐵工業(yè)清潔消費改良環(huán)境影響工藝措施1.原料預備2．煉鐵系統(tǒng)1〕繼續(xù)完善和改建高爐煉鐵工藝〔1〕增大高爐噴煤，降低焦比〔2〕實現(xiàn)高爐爐容大型化〔3〕需用新的燒結(jié)、焦比節(jié)能工藝和節(jié)能技術2〕熔融復原煉鐵3．煉鋼工藝技術及連鑄技術4．軋鋼技術的開展146.3環(huán)境協(xié)調(diào)的鋁電解消費技術2Al2O34Al+3O2大型鋁電解槽在高溫下運轉(zhuǎn)，能加速鈉對槽內(nèi)襯的浸蝕和鈉鋁氧化物的生成，降低槽壽命。一、鋁電解工藝的環(huán)境改善1．鋁電解槽的大型化開展1〕大型預焙槽的開展2〕低溫電解技術15300KA大型預焙槽年產(chǎn)15萬噸電解鋁消費線投資6000多萬元興建的300KA大型電解鋁煙氣干法凈化回收系統(tǒng)162．鋁電解煙氣凈化國際上通用的煙氣凈化方法是干法凈化，干法吸附的原理是利用低溫下氟化氫能與氧化鋁發(fā)生化學吸附和物理吸附，即以電解鋁消費原料氧化鋁為吸附劑，在給定的條件下吸附煙氣中的氟化物。1718二、環(huán)境協(xié)調(diào)的鋁電解技術新資料1．惰性陰極資料研討1〕可潮濕陰極可潮濕陰極的優(yōu)點，是它與鋁熔體的潮濕性好，鋁液可在其上構(gòu)成一薄層。這樣，在新型槽的陰極上就不需求厚的鋁液層，磁場的作用幾乎降為零，磁場對鋁液層不能起擾動作用，鋁液面堅持平整，因此極距可以大為降低，僅堅持必要的熱平衡需求即可。TiB2是獨一在鋁液中溶解度很小、導電率高、且能為鋁液潮濕的資料。硼化鈦陰極資料主要有兩種：一是涂層陰極，包括：TiB2-碳膠涂層，TiB2等離子噴涂層，TiB2電鍍層；二是TiB2復合體。192〕硼化鈦涂層陰極TiB2涂層的導電性能好，有涂層的陰極電阻率比無涂層的炭陰極電阻率低50%；對鋁熔體的潮濕性好，可有效阻撓電解質(zhì)對炭塊的浸透，有利于延伸陰極運用壽命；可以提高電流效率，降低鋁電解的能耗。3〕硼化鈦復合陰極TiB2陰極對鋁液的潮濕性良好，使氧化鋁沉淀不易黏附在陰極外表，陰極電流分布均勻；另一方面有利于減少磁場呵斥的鋁液動搖，陽極電流分布更趨均勻，有效地降低了鋁的再溶解損失。202．惰性陽極資料研討1〕惰性陽極假設可以開發(fā)出惰性陽極電解槽，陽極產(chǎn)物將是氧氣，這對現(xiàn)行電解工藝中放出CO2來說，消除CO2排放是革命性變革。對陽極資料的要求是：導電率≥現(xiàn)用碳陽極；腐蝕率<100mm/a，壽命≥5年；電流密度為0.8A/cm2的條件下，陽極過電壓ηa<0.5V；鋁的質(zhì)量≥現(xiàn)行的鋁質(zhì)量，不能含Be、Cr等有害環(huán)境的元素。3〕金屬基陶瓷2〕金屬氧化物陶瓷216.4鎂工業(yè)的環(huán)境特征鎂的比重輕，具有高的比強度和比剛度，良好的阻尼和電磁屏蔽性能，易于再生利用等一系列獨特的優(yōu)點。一、鎂礦的資源特點鎂是地殼中含量較豐富的元素，占地殼質(zhì)量的21％，按量排序為第8位，在海水中含量1.1kg/m2，在溶解的礦物質(zhì)中排第3位。22二、鎂冶金的環(huán)境負荷1.鎂冶煉的環(huán)境負荷鎂的消費方法主要有熔鹽電解法和硅熱復原法。電解法鎂廠的主要污染物是含Cl2、HCl廢氣、氯鹽廢渣、酸性廢水和含鉻廢水。硅熱法煉鎂工藝中，有內(nèi)熱法、外熱法和半延續(xù)法三種工藝。232(CaOMgO)(固)+Si(Si-Fe)(固)===2Mg(固)+2CaOSiO2(固)242．鎂精煉的環(huán)境負荷我國皮江法鎂廠多以SO2為維護氣體3．鎂冶金廢棄物的綜合利用鎂精煉會產(chǎn)生廢渣40～100kg/t〔Mg〕，由含金屬氯化物、氟化物組成，其中含有金屬鎂15％～45％利用途徑有：加維護性熔劑，把含鎂廢料熔化，聚集金屬鎂；或加維護性熔劑，把剩余物稀釋，將金屬與熔鹽分別；進展機械破碎，再把廢石篩出；將液態(tài)剩余物進展離心分別。皮江法煉鎂中產(chǎn)生的復原渣，可用于水泥消費中。25三、鎂制品的環(huán)境效能1．鎂制品的運用鎂的質(zhì)量輕，相對密度為1.74，比鋁輕1/3，比強度高，機械性能好，廣泛用于航空、汽車、造船等工業(yè)。鎂在冶金中的運用，主要是煉鋼脫硫、球墨鑄鐵和鈦、鈹、鋯、鉿、釷、鈾的復原劑。鎂對氧的親和力大，作為犧牲陽極，廣泛用于陰極維護。鎂合金的機械性能優(yōu)越，可以加工成外形復雜的機械構(gòu)件。鎂作為儲能資料的研討，也在向適用化開展。262.鎂制品的循環(huán)再生性我國鎂產(chǎn)量已居世界首位，占世界總產(chǎn)量的40％以上，也是鎂的出口大國。鎂的再生性強，與鋁合金相近似。276.5冶金工業(yè)廢渣的綜合利用2829一、鋼渣經(jīng)濟效果最好的途徑是將鋼渣作為高爐、轉(zhuǎn)爐爐料，在鋼鐵廠內(nèi)自行循環(huán)運用。此外還可作道路資料、建筑工程資料、肥料以及填坑造地等。1．鋼渣的組成煉鋼過程是除去生鐵中的碳、硅、磷和硫等雜質(zhì)，使鋼具有特定性能的過程，也是造渣資料和冶煉反響物以及熔融的爐襯資料生成交融物的過程。30鋼渣的主要礦物組成為硅酸三鈣〔C3S〕、硅酸二鈣〔C2S〕、鈣鎂橄欖石〔CMS〕、鈣鎂薔薇輝石〔C3MS2〕、鐵酸二鈣〔C2F〕、RO〔R代表FeO、MgO、MnO構(gòu)成的固溶體〕、游離石灰〔f-CaO〕等。312．用作冶金原料1〕作燒結(jié)熔劑燒結(jié)礦中配5％～15％粒度小于8mm的鋼渣替代熔劑，不僅回收利用了渣中鋼粒、氧化鐵〔FeO〕、氧化鈣〔CaO〕、氧化鎂〔MgO〕、氧化錳〔MnO〕、稀有元素〔V、Nb…〕等有益成分，而且成了燒結(jié)礦的加強劑，顯著地提高了燒結(jié)礦的質(zhì)量和產(chǎn)量。2〕作高爐或化鐵爐熔劑鋼渣直接前往高爐做熔劑，其主要優(yōu)點是利用渣中氧化鈣〔CaO〕替代石灰石，同時利用了渣中有益成分，節(jié)省了熔劑耗費〔石灰石、白云石、螢石〕，改善了高爐渣流動性，添加了煉鐵產(chǎn)量；其缺陷是鋼渣成分動搖大。323〕鋼渣做煉鋼前往渣4〕從鋼渣中回收廢鋼鐵總之，鋼渣在鋼鐵廠內(nèi)部做冶金原料運用效果良好，利用價值也高，但最不利的要素是磷的富集而影響煉鋼。333.用于建筑資料鋼渣中含有和水泥相類似的硅酸三鈣、硅酸二鈣及鐵鋁酸鹽等活性礦物，具有水硬膠凝性1〕消費水泥2〕高爐渣、鋼渣玻璃與陶瓷可制備高性能工業(yè)用玻璃陶瓷資料3〕碎石和細骨料鋼渣替代碎石和細骨料具有資料性能好、強度高、自然級配好的優(yōu)點，并且對開發(fā)利用老渣山有意義。344．鋼渣用于農(nóng)業(yè)鋼渣是一種以鈣、硅為主含多種成分的具有速效又有后勁的復合礦質(zhì)肥料，由于鋼渣在冶煉過程中經(jīng)高溫煅燒，其熔解度已大大改動，所含各種主要成分易溶量達全量的1/3～1/2，有的甚至更高，容易被植物吸收。鋼渣內(nèi)含有微量的鋅、錳、鐵、銅等元素，對缺乏此微量元素的不同土壤和不同作物，也同時起不同程度的肥效作用。35二、赤泥36赤泥是鋁土礦提煉氧化鋁過程中產(chǎn)生的廢棄物。赤泥的成分和性質(zhì)有較大的差別，赤泥的利用方法也不一樣。1．赤泥堆存的現(xiàn)狀我國的氧化鋁廠，大都采用平地高臺、河谷攔壩、凹地充填等方法堆存赤泥，由于未采取任