4.3. Вредные выбросы при плавке металла и сплавов в электродуговых печах

Основными технологическими не­достатками плавки в электодуговых печах (ЭДП) является отсутствие перемешива­ния металла в процессе плавки. К эколо­гическим недостаткам относятся повы­шенные шум (выше установленных норм) и пылегазовыделение. Последнее требует сложных систем пылегазоочистки, что повышает стоимость выплавляемого металла.

Сравнительно большой выход техно­логических газов наблюдается при плавке стали в электродуговых печах. В данном случае состав газов зависит от периода плавки, марки выплавляемой стали, гер­метичности печи, способа газоотсоса и наличия кислородной продувки.

Для определения среднего выхода технологических газов рекомендуется формула, полученная на основании мате­риального баланса плавки:

(10)

,

где К_г - усредненное количество отходящих газов, м³/ч, Е_п - вместимость печи, т, п = 96...3,8 - коэффициент газообразования, учитывающий выгорание загрязненной шихты, подрезку ее кислородом и обрабатывание газов раскислителямн, ΔС - количество углерода, выгоревшего из металлической ванны, Р_э - расход электродов на 1 т стали, кг, т, и τ_а - про­должительность исследуемого и активно­го периода плавки соответственно, а -величина недопала извести, %, q„ - расход извести на 1 т металла, кг, СО, С0₂ - состав газа по анализу, %.

Принципиальными преимуществами плавки металла в ЭДП являются невысо­кие требования к качеству шихты, размерам и конфигурации кусков шихты, что снижает стоимость шихты, высокое каче­ство выплавленного металла.

Расход энергии составляет 400... 800 кВт-ч/т в зависимости от размеров и конфигурации кусков шихты, необходи­мой температуры жидкого металла, его химического состава, стойкости огне­упорной футеровки, метода рафинирова­ния, типа установок для пыле- и газоочи­стки. Снижение расхода энергии при плавке в кислых ЭДП обеспечивается за счет уменьшения рафинировочного пе­риода, меньшего состава шлака, лучших огнеупорных характеристик кремнезема.

Расход электродов в большинстве случаев составляет 5,5...6 кг/т. Важным фактором, влияющим на расход электро­дов, особенно при плавке в печах неболь­шой вместимости, является тип и конст­рукция системы отсоса. По данным Коми­тета плавки в электропечах американско­го общества литейщиков, более 80 % ЭДП, используемых в США для выплавки стали и чугуна, имеет диаметр корпуса 2,1...3,4м.

Источники выделений при плавке в ЭДП можно разделить на три категории:

шихта, выделения, ооразующиеся в про­цессе плавления и рафинирования; выде­ления при выпуске металла из печи.

Загрузка большинства ЭДП осущест­вляется сверху, для чего свод и электроды поднимаются и отводятся в сторону при­мерно на 90 %. Шихта загружается с по­мощью бадьи или магнитной шайбы. В случае, если футеровка печи горячая, то все горючие вещества, вносимые шихтой при загрузке, быстро возгораются и из печи поднимается плотный темный дым. Этот период длится несколько секунд. При зажигании дуги, плавке металла и продувке кислородом из печи выделяются газы, в том числе и пары металлов. Ана­логичное явление отмечается при введе­нии в расплав ферродобавок и шлакообра-зующего материала. При выпуске металла из печи происходит выделение газов в незначительных количествах.

Отбор проб пылевыделений из 23 ЭДП в США и их анализ активациоиным и атомно-адсорбционным методами на 47 элементов показал наличие в них цинка, циркония, хрома, железа, кадмия, молибдена и вольфрама. Количество других элементов было ниже предела чувствительности методов.

Количество вторичных выделений, т.е. пыли и газов, выделяющихся при за­грузке шихты и при выпуске металла из печи, незначительно по сравнению с ко­личеством, выделяющимся в процессе плавки и доводки металла. По американ­ским и французским данным, количество выделений из ЭДП колеблется от 7 до 8 кг на тонну металлической шихты при нор­мальном ведении плавки, а в случае за­грязненной шихты может возрастать до 32 кг/т. Между скоростью выделения и скоростью обезуглероживания существует линейная зависимость. При выгорании 1 % С в минуту выделяется 5 кг пыли и газа на каждую тонну обрабатываемого металла. В табл. 9 приведены варианты заданий для расчетов и данные по удельному выделению загрязняющих ве­ществ при плавке стали и чугуна в ЭДП.

Таблица 9

Варианты заданий для расчетов. Удельное выделение загрязняющих веществ q, кг/т, при плавке стали и чугуна

Варианты заданий	Плавка стали			Производительность печи, т/ч	Плавка чугуна
Производи­тельность печи, т/ч	Пыль	Оксид углерода	Оксиды азота		Пыль	Оксид углерода	Оксиды азота
0,33	9,9	1,4	0,27	-	-	—	-
0,94	9,8	1,2	0,26	—	—	—	—
1,56	9,5	1,3	0,26	1,65	9,5	1,3	0,26
2,0	9,4	1,3	0,26	2,5	9,4	1,3	0,26
2,7	9,2	1,4	0,27	2,8	9,2	1,4	0,27
3,0	8,8	1,4	0,27	4,5	8,8	1,4	0,27

Продолжение табл. 9
4,2	8,7	1,5	0,29	5,1	8,7	1,5	0,29
5,9	8,1	1,5	0,29	7,0	8,1	1,5	0,29
6,2	7,6	1,5	0,29	8,0	7,6	1,5	0,29
10,6	7,0	1,5	0,29	12,0	7,0	1, 5	0,29
11,4	6,9	1,4	0,28	14,0	6,9	1,4	0,28
21,0	6,6	1,5	0,29	23,0	6.6	1,5	0,29

Примечание. При плавке чугуна и стали дополнительно выделяется 0,028 кг/т цианидов и 0,006 кг/т фторидов. Температура отходящих газов может быть снижена до 200 ^о С путем разбавле­ния газа воздухом. Расположение устано­вок для удаления вредных выделений как можно ближе к источнику образования выделений уменьшает загрязненность атмосферы рабочей зоны, увеличивает эффективность очистки и снижает ее стоимость