yandex.metrica
Металлургия марганца

Экологические аспекты металлургии марганца

По токсикологической характеристике марганец относится ко 2-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007—76. Длительное воздействие марганца на организм может вызвать органические изменения в центральной нервной системе, а вдыхание пыли особой формы пневмокониоза — манганокониоза. Однако случаи отравления пылью марганецсодержащих веществ наступает лишь при концентрациях в три — десять раз превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК). ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны составляют: марганца (в пересчете на MnO2) 0,3 мг/м3, пыли — 4 мг/м3 по ГОСТ 12.1.005—76. ПДК марганца (Mn2+) в питьевой воде составляет 0,1 мг/дм3 по ГОСТ 2874—73. Пыль металлического марганца является взрывоопасной. Нижний концентрационный предел взрывоопасности (НКПВ) частиц размером < 0,044 мм составляет 90 г/м3. Марганец может вызывать отравление печени как в случае изолированного воздействия, так и при совместном поступлении в организм с хромом и другими металлами. В случае совместного присутствия марганца и Cr6+ в воздухе рабочей зоны гигиеническую оценку воздушной среды следует производить по значениям ПДК индивидуальных веществ.

Охрана природы и рационального использования природных ресурсов отнесена к числу важнейших государственных задач. При современных масштабах металлургического производства чугуна, стали и ферросплавов проблема защиты окружающей среды от вредных выбросов, в том числе и при получении марганцевых ферросплавов, требует постоянного внимания.

Основными источниками пылегазовых выбросов при производстве марганцевых ферросплавов являются металлургические переделы, связанные с агломерацией концентратов, выплавкой сплавов марганца, их разливкой и дроблением. Состав и количество этих выбросов зависит от сквозной технологии получения ферросплавов, конструкции электропечей, газоочисток и эффективности работы очистных сооружений.

Аглофабрика ОАО НЗФ оборудована двухступенчатой очисткой газов после агломерации при спекании неофлюсованного марганцевого агломерата, разработанная сотрудниками ВНИПИ-Черметэнергоочистка и ОАО НЗФ. На первой ступени газы очищают в сухих одиночных циклонах диаметром 1,5 м, на второй — в низконапорной прямоугольной трубе Вентури (0,55×4,2 м) и центробежном скруббере — каплеуловителе диаметром 6,5 м. По габаритным размерам, капиталовложениям и эксплуатационной надежности такая схема выгоднее схем с мультициклонами. Одной из проблемных задач при очистке газов как побочных продуктов процессов агломерации, выплавки чугуна и ферросплавов в доменных и электрических печах является снижение в них содержания оксидов азота, которые обычно описывают формулой Nox.

Наибольшее количество пылегазовыделений и отвальных шлаков приходится на процессы, связанные с использованием углерода и кремния как восстановителей, т. е. на крупнотоннажные углеродо- и силикотермичные процессы получения сплавов марганца. В табл. 20.10 приведены данные, характеризующие пылегазовые выделения и шлаковые отходы марганцевого производства. Шихта для выплавки марганцевых ферросплавов, как и отвальные шлаки производства ферромарганца и силикомарганца обладает сравнительно высокой серопоглотительной способностью. По этой причине колошниковые газы практически не содержат оксидов серы и сероводорода.

Химический состав газов закрытых ферросплавных печей

Химический состав пылевидных выделений зависит прежде всего от вида выплавляемого сплава (табл. 20.11).

химическим состав пыли, выделяющейся при выплавке марганцевых ферросплавов

Трудность решения задачи глубокой очистки технологических газов от пыли связана с ее мелкодисперсным составом. Дисперсный состав твердых частиц, содержащихся в технологических газах ферросплавных печей при выплавке различных ферросплавов, приведен ниже:

таблица

Пыль от камер леточных узлов ферросплавных печей и различных машин имеет исключительно мелкий гранулометрический состав (88,4 % фракции < 0,056 мм), удельная поверхность ее равна 1750—2150 м2/кг. При нагревании более 300—400 °С вследствие присутствия углеродсодержащих компонентов ≤10 %) пыль возгорается. В пыли кроме оксидов марганца, железа, кремния, магния, кальция содержатся соединения цинка (1,2—3 %), свинца (1—2,5 %) и серы (1,8—2,4 %).

Для очистки технологических газов от печей производства марганцевых сплавов применяют электрофильтры, мокрую и сухую схемы газоочистки, которые имеют как преимущества, так и недостатки. Фактическое количество газов, поступающих на очистку, составляет при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца 600—650 м3/т, а силикомарганца 800—900 м3/т. При этом удельные выбросы пыли с газами не превышают 3—4 кг для печей РПЗ-63, выплавляющих ферромарганец и силикомарганец.

Для улавливания и очистки колошниковых газов, пылегазовых выделений от леточной и ковшевой камер применяют мокрые и сухие системы газоочисток.

Преимущества мокрой газоочистки состоят в том, что колошниковый газ в контакте с водой сразу же охлаждается. Однако на последующих стадиях требуется очистка воды от твердых частиц и растворенных веществ, чтобы обеспечить работу газоочистки с оборотным водным циклом. Одной из распространенных является установка сухой очистки газов с тканевыми фильтрами. Основным недостатком этих установок является низкая стойкость ткани и высокие расходы, связанные с эксплуатацией.

Оценивая состояние экологических проблем производства марганцевых ферросплавов, следует отметить, что многие вопросы улавливания, очистки и использования пыли, шламов, образующихся в процессе выплавки сплавов марганца на отечественных заводах получили конкретное разрешение. Вместе с тем проблема извлечения марганца из отвальных шлаков силикомаргаица, ферромарганца, металлического марганца по-прежнему остается актуальной, поскольку со шлаками теряется от 20 до 30 % марганца, поступающего с шихтой в ферросплавные электропечи. Марганцевые руды (концентраты) содержат редкие и рассеянные элементы. При выплавке марганцевых ферросплавов таллий и галлий концентрируются частично в пыли. Так, в пыли ферромарганцевых печей содержание таллия было обнаружено 0,003 %, галлия 0,005 %; в пыли силикомарганцевых печей 0,003 % и 0,00065 %.