3.2.1.2. Принципы построения схемы движения элементов на примере черной металлургии

В зависимости от количества и роли, которую играет химический элемент в рассматриваемой металлургической системе его принято относить к элементам основы, макропримесям или микропримесям. Применительно к процессам металлургии железа мы в дальнейшем будем относить:

- к макроэлементам: железо, углерод, кислород, азот, водород, кальций, кремний, алюминий, магний, марганец, фосфор, серу, цинк, калий и натрий. Первые девять элементов этого перечня являются обязательными составляющими любой металлургической системы, и мы их будем также называть элементами «основы». Марганец, фосфор и сера представляют собой элементы, определяющие свойства готового металлопродукта и, поэтому, контролируются на всем протяжении технологического цикла и включаются во все виды стандартов или сертификатов на изделия из железа. Обычно марганец, фосфор и серу относят в черной металлургии к макропримесным элементам. Калий и натрий играют важнейшую роль в процессах формирования металлургических шлаков, а также, совместно с цинком, существенным образом влияют на показатели процессов производства первичного металла (главным образом чугуна) и стойкость огнеупоров доменных печей. В связи с этим, химическому анализу на цинк, калий и натрий, как правило, подвергаются все шихтовые материалы, поступающие на металлургическое предприятие (прежде всего: коксующиеся угли, железорудные материалы, флюсы).

- к микропримесям: все остальные химические элементы периодической системы. Установлено, что в металлургических материалах могут присутствовать в количестве от долей до десятков тысяч ppm (г/т материала) химические элементы всех групп и периодов периодической системы за исключением инертных газов и трансурановых элементов.

Вовлекаясь в металлургический передел в составе шихтовых материалов и газов и макро- и микроэлементы могут:

1. Переходить в готовые продукты металлургического производства – как собственно в изделия из железа, так и в «попутные» продукты, например, в металлургические шлаки, или материалы, получаемые в процессе коксохимического производства и т.п.

2. Попадать в отходы производства (в основном в золы и шламы тепловых электростанций (ТЭС), а также сталеплавильные шлаки и шламы), которые в настоящее время складируются, в условиях России, как правило, без сортировки, в золошламонакопителях.

3. Накапливаться в металлургических агрегатах в составе гарнисажа, настылей и т.п.

4. Переходить в шламы газоочисток, окалину и другие материалы с формированием контура циркуляции внутри металлургического цикла при утилизации этих материалов в агломерационном процессе ( а также и в доменном, конверторном и проч.).

5. Выноситься в окружающую среду (атмосферу) в виде газов или возгонов, неулавливаемых очистными устройствами.

Для микроэлементов существует также возможность накопления в так называемых «циркуляционных контурах», которые формируются во внутреннем пространстве металлургических агрегатов в результате возгонки элементов при высоких и последующей конденсации при низких температурах.

Основой для определения параметров элементопотока на стадии металлургических технологических операций является схема движения основных металлургических материалов (см. раздел 4.5).