Состояние современной металлургии в начале 21 века

Каменный век, бронзовый век (получили первый металл). Бронза – легкомплавкий металл.

более высокая температура, закрыв металл, удалось получить железо – железный век, который до сих пор продолжается. Прогнозы по изживанию железа, оказались не оправданы.

Появление химии. Бум по пластмассам пошел. 10-15 лет прошло, железо как было так и осталось.

Металл в будущем останется ведущими материалами. Всё что нас окружает и что дает комфортную среду. Чтобы получить легкие сплавы, нужно железо (например, создание агрегатов). Чтобы удовлетворить все эти потребности, необходимо создание новых сплавов, которые обладают широким диапазоном свойств. Сегодня, каждая доля процента улучшения свойств стали (снижение её эл.сопротивления, дает экономию по стране. Америка более 1 млрд. Мвт. Также прочностные сплавы, которые способны выдерживать громадные давления. Обычные газопроводы давление 75 атм. При движение газы расходует часть своей энергии на трение, поэтому необходимо подкачивать. По балтийскому морю идет газопровод более 1 тыс.км., вначале дают большое давление (250 атм).. Для этого нужны особые свойства и качества стали, которые могли бы удержать это давление, причем эта сталь должна лежать на дне балтийского моря не подвергаясь коррозии. Для этого разработаны специальные режимы на заводах, где получают такую сталь. Толщина 30-50 мм, нет необходимости до конца соблюдать это давление. К Берлину уже меньше давление, поэтому там трубы проще. Ширина листа 5 метров, 1 швом сваривают. Одно из направлений – создание сплавов, которые обладают разными уникальными свойствами. Второе направление – в производство металлов вовлекается новые вещества, которые раньше были известны, но не было технологий в получении, а сегодня эти технологии возникли. Цезий, иридий и др. привлекаются в эти технологии. Кроме радиоактивных вся таблица Менделеева используется в металлургии. Более 2 тыс. сплавов разработано в СССР. Всё это позволяет сделать более компактной и более ресурс сохраняющей технологию. Наша жизнь покоится на 30 млрд т. Железа (железнодорожные пути, туннели, мосты, здания и т.д.). За последние 25 лет металлургия развилась как отрасль промышленности (Бразилия, Мексика, Корея, Япония и т.д.).

Человеко-часы, рельсы – эквивалент для сравнения производства Америки и России.

Производство чугуна и стали 2008 года – 930 млн т. Чугуна, 1310 млн. т. Стали В 2010 году: 1414 млн.т. стали

По прогнозам в 20 году 1 300 млн.т. чугуна. 2 млрд ст.

Трубы – значительная доля продукции

Балки (двутавр, швелер, уголок)

Лист (60%)

Лидеры по производству металлу:

Чугун 1. Китай 2. Япония 3. Россия 4. США 5. Украина

Бразилия, Германия, Корея, Индия, Франция

Производят 86% в мире

В Китае пускают каждый год 2 завода 2размератагила.

По стали мы занимаем 4 место Китай Япония США

Уровень производста стали уменьшается в 2 раза в России.

Главный потребитель Ме – машиностроение (40%), строительство, ТЭК (добыча полиском. Угля газа) 13%, карьерный способ (3050 м глубина), шахты (дороже).

Техногенное развитие:

Избыточность природных ресурсов

Неограниченность теорриторий для размещения отходов

Значительные возможность гидросферы и атмосферы аккумулировать загрязнеющие вещества.

Устойчивое развитие мирвого сообщества – процесс, который обеспечивает сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей настоящего и будущих поколений людей (уровень компофрта жизни.

По силе воздействия на окружающую среду: извлечение минеральных (сырьевых).

При современных масштабах и разнообразии продукции очень остро встают вопросы ресурсо и энергосбережения. Для черной металлургии существующие показатели условного топлива на ед.продукции лежат в широких пределах от 0,85-1,1 т.усл. топлива/тонна металлопродукции.

Теоретически получить ту же самую металлургическую продукцию, нужно затратить 0,24. :

По странам энергоёмкость производства стали очень сильно различается:

0,614 т.усл.топлива – Англия 0,853 – США 0,807 – Япония 1,024 – РФ

Надо на 40% улучшить деятельность цехов, чтобы выйти на уровень Англии.

Доля чугуна в производстве стали:

Ресурсоемкость чугуна при разработке стали

0,361 т.чугуна/т.стали - США 0,705 – Россия. Остальное металлический лом.

Устаревшее оборудование, которое никто не меняет.

Задача заключается в том, чтобы металлурги развивали машиностроение на новой технологической, творческой основе.

Черная металлургия 1,5 млн. т. загрязняющих веществ в атмосферу (цифра за 2009 год).

Металлургические предприятия 600 м³ выбросили сточных вод (загрязнение). Процесс осознано улучшается. Это на 16% меньше чем в 2008. В металлургии хорошо организованно оборотное водоснабжение. 90% циркулирует, а 10% добавляется. Металлургические заводы больше всего вредят за счет шлаковых отвалов. 252 млн м³ (уменьшена на 7%) Научились из шлака делать готовый продукт, тем самым удешевлять продукцию и уменьшать загрязнение.

Появились направления, которые решают проблемы ресурсо- сбережения.

1Разработка и внедрение принципиально новых металлургических технологий, получение не только традиционных видов продукции, но и расширение их номенклатуры. Пример: прокатка на 100 м рельса.

2Совершенствование действующих металлургических технологий, за счет реконструкции оборудования, оптимизации условий протекания технологических процессов. Укрепление дисциплины труда и технической культуры производства.

3Внедрение существующих и разработка более эффективных методов очистки выбросов.

Создание и внедрение способов переработки и утилизации ВЭР и ВМР

Переход на международные стандарты на технологические процессы и производимую продукцию. (Продукция становится конкурентоспособной).

Подготовка и переподготовка и повышение квалификации кадров, осуществляющих охрану окружающей среды.

Данные 2005 года

15 в мире. Магнитогорский ме.комбинат

18. Комбинат Север Сталь Череповец, Вологодская область

21. Новолипецкий ме.комбинат (вырываются вперед)

35. Западно-сибирский ме. Комбинат. Новокузнец, Кемерская обл. (самый молодой в стране)

39. Нижнитагильский комбинат

56. Мечел (Челябинск)

80% чуган, 75% стали дают эти заводы в России.

Уральские дают 25% металла. Область дает 10%.

Государственная политика развития металлургии

Ме является базовой отраслью нашей промышленности

Основные направления формировались давно, остановимся на 21 веке.

2002 году Правительство РФ утвердило: «Комплекс мер по развитию металлургии до 2010 года»

Цель и задачи развития металлургической области.

Главная цель: Преобразование её в динамично развивающеюся высокотехнологическую, эффективную и конкурентоспособную отрасль, интегрированную в мировую металлургию, в рамках международного разделения труда.

Задачи

1)Оптимизация структуры отрасли на основе концентрации производства, включая и ликвидацию убыточных предприятий.

2)Внедрение современных ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий.

3)Преобразование действующих производств, путем их модернизации.

4)Повышение производительности труда, в том числе за счет сокращения промышленного персонала.

5)Повышение конкурентоспособности как на внутреннем, так и на внешнем рынке.

На примере Японии: после экологического кризиса (1 половина 70х годов), перед металлургами была поставлена цель поднять наукоемкость производства (внедрить высокотехнологичные технологии, которые обеспечить продукцию с высокой добавленной стоимостью). За счет уменьшения ресурсо, трудо и энергоёмкости. За счет закрытия неэффективных производств, черная металлургия сократила потребление энергии на 14%. К 80 году были выведены из эксплуатации все мартены (большой уд. расход топлива и сильное загрязнение, очень много неорганизованных выбросов). 65 доменных печей, после реконструкции закрыли 45 доменных печи, остались 20. Подобные процессы с опозданием на 20 лет происходили в России. Структура наших предприятий стала похожа на ту, что сложилась за рубежом. Это проявилось в том, что доля мартеновской стали сократилась до 4%. (было около 50%). Возросла за эти 10 лет доля стали которая разливалась на МНЛЗ, которые позволили без всяких усилий ув. на 15% производство стали (за счет уменьшения обрези). За это время развилось доля листового проката. Внедрение высокотехнологических и безопасных технологий. Увеличилась доля углеводородных добавок, что привело к значительному снижению потребления кокса. Улучшились технологии по выплавки стали с использованием шлака, богатыми легирующими элементами. Были внедрены технологии по более глубокому исопльзованию ВЭР (Теплообменики), обработка стали (печь-ковш). Переработка шлаков. Ликвидация убыточых предприятий (были закрыты все старые уральские заводы, некоторые градообразующие). В настоящие. время возвращают к жизни на другом техническом уровне. Некоторые цеха выведены за пределы завода. Металлургия высвободила (детские сады и т.д.), увеличилась автоматически пероизводительсть труда, за счет уменьшения непрофильных.

Последнее время подверглись все металлургические заводы модернизации. Металлургия лучше развивалась, в нее вкладывали деньги, по сравнению, например, с машиностроением. Постепенно реконструируя предприятия, удалось завоевать рынки за рубежом. Модернизация коснулась глубокой реконструкции доменных печей (сокращение количества доменных печей и увеличения объема печи). Замена воздухонагревателей,более высокий уровень нагрева, снижение расхода кокса. Построены новые сталеплавильные комплексы. Полностью заменены трубопрокатные станы. Активно развивался 4ый передел – термическая обработка стали.

Конкурентоспособность обеспечивалась за счет повышения качества продукции. Многие предприятия начали работать по международным стандартам ИСО – Р – 9000, ISO – 9000 – стандартизация в промышленности, учет и контроль всех звеньев, не допускается в технологии, и любое отклонение наказывается. ИСО – Р – 14000 – экологический менеджмент, который определяет движение любого производства к экологически чистому.

1. Переработка чугуна в сталь с помощью конвертера

2. Переработка в эл.печах переменного и постоянного тока.

Реконструкция:

Избавление от мартенов.

Расширение номенклатуры

Лист 6 метров (на магнитогорской) на производство газовых труб большого диаметра. Благодаря этому стану удалось изготавливать трубы большого диаметра.

Недалеко от Новолипицка (завод) специализируется на выпуске автолиста (для производства автомобилей). Чтобы предотвратить ржавление покрывали мастикой, но это не дело. Поэтому там пущен стан непрерывного оцинкования 300 т.в год. 3,5 млн тон в год – доменная печь на этом заводе будет пущена. Кол-во ПГ уменьшено, будет использоваться пылеугольное топливо. Оно дешевле ПГ и вместе с ПГ и кислородом могут обеспечить более высокую производительность доменной печи.

Выксунский мет завод и Ижорский. 450 тыс. тон в год и 800 тыс тонн соответственно для производства труб. Благодаря этим инновациям структура этих заводов стала на уровне современных.

КАОС – комплексная обработка стали. 1 установка. Доводит сталь по хим. составу до сотых долей и делает всё возможное, чтобы удалить неМе ключения.

Вакуумная установка – удаляет растворенные газы. Позволяет увеличить свойства стали (мех.прочность, коррозионная стойкость и т.д.).

На НТМК все доменные печи прошли реконструкцию. Уменьшены Завершена реконструкция кислородно-конверторный цех, построено 4 непрерывных машины литья. Построены 2 установки дегазации стали. Завершилась реконструкции колесо-прокатного цеха (производительность ув. на 30%, улучшилось качество).

На ЧМК (Мечел) ведется реконструкция создан новый лесобалочный стан (1 млн.т в год) будут прокатывать длинномерные рельсы.

Успешно идет развития (Пумпянский) трубной металлургической компании (Волжский, Северский и Таганрогский заводы). Все эти заводы последние 10 лет подвергаются капитальной реконструкции. На северском полностью убраны мартены, установлена ДСП, установки по вакуумированию, печь-ковш, МНЛЗ. Сегодня Северский трубный завод, хотя является музеем (сохранилась доменная печь, которая выведена из строя в 39 году, она интересна тем, что шихту завозили лошади на колошник). На воложском выпускают спиралешовная (из ленты) и прямошовная (из листа). Специализируется на производстве труб для газопроводов и нефтепроводов.

ПНТЗ. Пущена линия по производству труб для компрессорных холодильников (мощностью 800 млн. метров труб в год). Этот стан закрыл потребность страны и часть на экспорт для производства холодильников. 630 мм. Трубы квадратные и прямоугольные трубы (400 т. В год).

Не всегда нам продают новую технологию, и мы оказываем в зависимости от поставщиков оборудования.

Формируется в правительстве мирвозрение, что по реконструкции работу должно возглавить правительство, т.к. миллионеры сами не заботятся.

Производство конструкционных материалов.

Последние исследования показали, что прочность металла с наноструктурой в 1,5-2 раза выше. Пруток, который имеет квадратное сечение в 1 см по прочности эквивалентен прутку, имеющий размер 1,5-2 раза больше по стороне. Сталь с наноструктурой в 10-12 раз имеет более высокую коррозионную стойкость. Более высокая теплоемкость, коэф. термического расширения и диффузии. Внедрение таких сталей позволяет снизить материалоемкость машиностроения.

Когда сталь затвердевает идет кристаллизация и образуются большое зерно. Чтобы не дать ему вырасти, лист заливают водой. Как только появилось зерно, воду прекращают подавать. И за счет внутреннего тепла, тепло выходит на поверхность и снова подают струю воды. И т.о. импульсное охлаждение делается в пределах линии (режим просчитан на ЭВМ), получили оч. мелкое зерно, что позволило уменьшить на 30% ресурсов и получить высокую прочность. За счет этого металлургию удалось вывести на 2 место по экспорту в мире.

Новая программа – стратегия развития промышленности до 20 года (утверждена в 2009 году). Базируется на указе президента РФ.

В целях снижения к 2020 году энергоемкости ВВП не менее чем на 40% по сравнению с 2020 годом и обеспечения рационального и экологически ответственного использования энергии, предлагается обеспечить переход к единым нормативам.

Программы должны стимулировать развития технологий. Приближая их к экологически чистым.

Металлургия даёт: Налоги 5%, промышленное производство 18%, экспорт 14%

Металлургия потребляет: 32% электроэнергии, 26% ПГ, 25% угля, 10% нефти и нефтепродуктов, жд транспортное 23% загружен ме сырьем и продукцией.

В мире принято оценивать благополучие стран по произвоству т металла на человека.

В 2007 г. В России 261 кг стали на человека. В Японии 626. В Германии 463. В США 354.

Варианты развития металлургии:

Инерционный Энерго-сырьевой Инновационный

Инерционные (сегодняшний вариант) – как есть как и есть. Самый не перспективный.

Энерго-сырьевой. Сохранение экономики станы в зависимости от э-с ресурсов в стране. До 20 года должны произвести геологическое исследования шельфа (ледовитого океана). Развития ресурсов.

Инновационный предполагает диверсификации. Развитие внутреннего рынка.

Причина:

Высокий износ промышленных и производственных фондов на ряде предприятий.

Неконкурентоспособность многих видов рудного сырья. Связано с неудовлетворительными технологиями добычи и переработки рудного сырья.

Не развитость сети мелких и средних предприятий (мини заводы). Они позволяют удовлетворить запросы мелких потребителей.

Высокие удельные расходы сырья.

Обстановка и условия в металлургии

Низкий уровень производительности труда (в 3-4 раза ниже)

Медленно решаются проблемы охраны окружающей среды.

80% - загрязнители транспорт.

Только 1 завод по нефтепереработки прошел реконструкцию.

Предприятия очень медленно проявляют интерес к модернизации различных технологий, в т.ч. и металлургия. Передовые заводы всё таки модернизацией занимаются в серьёз. На мт заводах очень резко обостряется проблема с квалифицированными кадрами.

Стратегия, которая разработана и которая вступает в стадию осуществления. Что она даст, если все пункты выполнены.

Будут серьёзно обращено внимание на ресурсоёмкость продукции и она будет доведена по прокату до 1,09, но это больше чем за рубежом, но ниже чем что было до 2007 года.

Энергоемкость будет существенно снижена (к 2015 на 16%, а к 20 на 22%)

Если вводятся новые технологии они выводят на новый уровень механизацию производства, новая культура производства. Новая часть предприятий будет закрываться с высвобождением работников. К 18 году будет высвобождено 118 тыс. к 20 220 тыс. Сегодня работает 1 млн 800 тыс. рабочих.

Лист прокатный делают любой профиль. Лист получить легко, поэтому на него делают упор.

Повышению конкурентоспособности будет определяться заинтересованностью предприятий. Увеличится спрос на научно-исследовательский разработки.

Социальная сфера: стратегия может и приведет к моментам, которые можно приветствовать. Созданы новые рабочие места, за счет внедрения новых технологий. Увеличится спрос на квалифицированные научно-технические кадры. Сегодня во всех отраслях промышленности испытывается отчаянный голод на кадры в возрасте 35-45 лет.

Все эти решения могут быть обеспечены (достигнуты), если потенциал нашей мт-ой отрасли будет значительно усилен, при этом со стороны государства. Будет создан благоприятный, правовой и экономический климат для малого и среднего бизнеса в металлургии.

Производство импортно-замещающей продукции. Государство должно обеспечить условия, например, не взымать налоги в начале пути (3 года).

Охрана и защита окружающей среды

Мт стоит на 2 месте по загрязнению окр. среды (атмосферы) в России.

Нормативные акты:

Государственная стратегия по охране окр. среды и устойчивого развития. Рио-д-Жанейро.

Меры по повышению эконмический и энергетической эффективности экологических проблем. Медведев.

ФЗ об охране окр.среды. – осн.закон

Государственно-экологический мониторинг основан на сети государственных станций, который контролирует состав атмосферы, температуру и давление. На данных этого контроля и покоится мониторинг. Это слежение за изменением. Как только в силу какого-то выброса или катастрофы или техногенной – это всё фиксируется, и принимаются меры (ликвидация).

За нарушения положения и закона об охране предусматривается материальная и административная ответственность.

Не соблюдение стандартов и норм качество окр. и природной среды, связанных с превышением уровня физических полей, биологического воздействия.

Нарушения связаны с невыполнением обязанностей по выполнению государственной экспертизы.

Нарушение экологических требований при планировании. Проектировании, размещение и строительстве новых предприятий, а также вводе их в эксплуатацию.

Экоцид – преступление в деятельности любого предприятия, которое привело к нарушению биологических систем, т.е. разрушению природной среды и её составляющих (круговорот веществ). Пример: авария на Чернобыльской АЭС

Экологическая доктрина РФ. Формулирует стратегическую цель развития экономики в области экологии. Цель заключается в сохранении природных систем, их целостности и жизнеобеспечивающих функций для устойчивого развития общества, повышения качества жизни, улучшения здоровья населения и демографической ситуации, а также энергообеспечения безопасности. В этой доктрине сформулированы принципы в области экологии.

Деятельность любого предприятия направлено на устойчивое развитие общества. Любая деятельность должна иметь приоритет по сохранению биосферы и прямому использованию её ресурсов.

Принцип всё природопользования должно осуществляться на платной основе. И всякого рода нарушения, ущерб должен возмещаться населением и окружающей среде.

Отказ от хозяйственных и иных проектов связано с воздействием на природные системы, если их последствия непредсказуемы для окружающей среды.

Задачи для предприятий металлургической и другой области, которые покоятся и способствуют достижению стратегической цели.

Для металлургии:

Рациональное использование не возобновляемых ресурсов (флюсы, топливо, руды, уголь). Возобновляемые ресурсы нельзя доводить до истощения.

Внедрение комплексного природопользования, которое предполагает извлечение всех полезных ископаемых при минимизации отходов, как при добыче, так и при переработке.

Поддержание баланса. Минимизация.

Снижение загрязнений окружающей среды:

- выбросы

- сброс в водные источники

- размещение отходов на поверхности

Снижение удельной энерго и ресурсоемкости.

Решение:

- сберегающие, безотходные технологии;

- техническое перевооружение;

- оснащение предприятий природоохранным оборудованием (электрофильтры), абсорберы, адсорберы (для газов);

- развитие систем использования вторичных ресурсов;

- производство товаров рассчитанных на длительное использование.

Возможность сохранения природы в соответствии с нормами.

Организация научных исследований:

- методы мониторинга и контроля технологий, которые воздействуют с окружающей средой.

Необходимо упреждать последствия – разрабатывают меры и средства предупреждения и реабилитации.

Экологическая культура населения

Работа с инженерами

Формирование экологической культуры у народа и руководителей предприятий, специалистов, охранных служб и правоохранных органов.

На пути к экологически чистому производству

1 Этап.Реализация стратегии рассеивания выбросов

2 Этап.Появление очистного оборудования

3 Этап.Создание технологий производств, которые направлены на утилизацию, обработку, обезвреживание отходов.

4 Этап.Пропаганда идеологии превращения промышленного производство в экологически чистое

Экологически чистое производство – непрерывное приложение комплексной примитивной стратегии охраны окружающей среды к техническим процессам и продукции с целью уменьшения риска для здоровья людей и окружающей среды.

Процесс создания должен быть непрерывным, должен учитывать достижения прогресса.

Требования к металлургичесим технологиями:

- не вести к ухудшению состояния окр. среды;

- были экономически выгодными.

Принципы:

- превентивность (предупредительный);

- системность - реализация экономически обоснованных способов;

- локальность – ограническое появления загрязнения веществ;

- эколого-экономическая оценка принимаемых решений

- финансовая достижимость

- прибыльность

- непрерывность

Выгоды:

Умен выбросов, сбросов, твердых отходов

Умен риска для здоровья персонала

Улуч условия труда

Увел уровень привлекательности мест труда

Умен затрат на сырье, энергию, воду

Умен затраты на очистку потоков

Умен транспортных расходов

Умен экологические штрафы

Улуч отношений с населением

Отсутствие жалоб населения в госорганы.

Последовательность работы (технологии движения) экологического чистого производства. Можно выделить 5 этапов творческой деятельности в создании экологически-чистого производства.

1 Этап:

Разработка и декларирование экологической политики и обязательств предприятия. Предполагает, что руководитель предприятия создает рабочую группу, которая изучает состояние производства и определяет программные цели. Группа создает документ – декларация экологической политики предприятия.

Пример. Декларация НТМК.

«руководство в полной мере осознает ответственность за экологические последствия. При планировании своей природохранной деят-ти приоритетным считаем снижение и предотвращение вредного воздействия на окр. среду…непрерывно совершенствовать экологическую систему менеджмента, рассматривая её как возможность конкурентноспособности. Будет способствовать повышению уровня экологических знаний и компетентности, будут способствовать приобретению необходимых навыков и квалификации лиц, работающих на комбинате, чья деятельность может оказывать воздействие на окружающую среду. Внедрять передовые технологии и модернизация существующих, предусматривая воздействие на окр. среду. Комбинат берет обязательства содействовать законодательству по экологии. Снижать риски с потенциальными авариями. Высшее руководство НТМК берет на себя ответственность за обеспечение ресурсами для реализации эк. политики, а каждый работник предприятия берет себя персональную ответственность за соблюдение законодательно-установленных экологических норм.»

Экологически чистая продукция получена из экологически чистого сырья (определенные требования).

Этап 2 Разработка экологических целей и планирования деятельности

Включает составление материального и энергетического баланса каждой операции и анализируется где какие потери, где какое воздействие. ОВОС (оценка воздействия на окр. среду). Далее оценивается стоимостной баланс., оценка потерь и дополнительных расходов, связанных с выпуском продукции. На основании этого определяются цели и планирование деятельности предприятия в направлении к экологически чистому производству. Разработка и внедрение проектов. Рассматривают несколько вариантов. Выбирают экономически выгодный.

3 Этап Организация и практическая реализация экологической деятельности.

Связан с созданием нового оборудования (приобретением его), с обучением персонала для грамотного эксплуатирования, с оснащением более совершенного мониторинга.

Модульный принцип – сегодня актуально (замена части). Постепенно сохраняя производительность, происходит замена модулей. Когда всё построено, опробовано, вышло на устойчивый режим работы, тогда можно считать, что эта технология более совершенная в экологическом плане уже внедрена.

Этап 4 Внутренний мониторинг, контроль и корректировка намечаемой деятельности.

Насколько она хороша, осуществляется внутренним персоналом. В какой-то мере корректируют деятельность. Усовершенствуют.

Этап 5 Независимая оценка результатов деятельности. Анализ п пересмотр системы экологического менеджмента.

Для окончательной оценки всей работы с 1 по 4 этап, привлекается независимая экспертиза. Формулируются рекомендации по устранению либо неполадок, либо по улучшению технологии.

Этап 6 Совершенствование экологической политики и обязательств

Постоянное совершенствование, либо существующей, либо новой технологии.

Петля качества

Рациональн использование природных ресурсов

Металлурги, являясь ведущей отраслью тяжелой промышленности, с одной стороны, с другой стороны является крупнейшим потребителем природных ресурсов (рудные и нерудные материалы, все виды топлива, а также ресурсы в виде отходов производства и потребления). Вся деятельность, если оценивать её в стоимости продукции, то она зависит очень сильно от эффективности использования материальных ресурсов как минеральных, так и энергетических.

Природные ресурсы – представляют собой компоненты природной среды, природные и природно-антропогенные объекты, которые использовались используются и будут использоваться при осуществлении хозяйственной и иной деятельности в качестве источников энергии, продуктов производства и предметов потребления.

Природные объекты - это озера, реки, но являются прямым участником технологий. Природно-антропогенный связаны с жизнедеятельность человека (зоны отдыха, курорта, природно-охранные зоны).

Процесс вовлечения ресурсов в хозяйственный оборот оказывает влияние с 2х сторон: 1. Положительная. Извлекая природный газ, обеспечиваем комфортные условия (отопление). 2. Отрицательное. Техногенное давление на окружающую среду, в местах добычи.

Задача заключается в том, чтобы мы могли найти баланс интересов. Рациональное природопользование. Предполагает учет интересов научно-технических, экологических, экономических и социальных.

В результате рационального природопользования обеспечивается:

- экономное использование, эффективный режим воспроизводства с учетом развития промышленности и здоровья людей.

Чтобы это осуществить, существуют принципы, которые определяют такое отношение к природе:

Презумпция экологической опасности в любой планируемой хозяйственной или иной деятельности. (в предположении, что эта технология приведет к экологической опасности, задача уменьшить её).

Приоритет сохранения естественных экологических систем, природных ландшафтов и природных комплексов.

Руководствуясь этими двумя принципами, был изменен проект нефтепровод вблизи озера Байкал.

Запрещение хозяйственной и иной деятельности, последствия воздействия которой не предсказуемы для окружающей среды. А также запрещение реализации проектов, которые могут привести к деградации естественных экологических система, изменению и (или) уничтожению генетического фонда (растений, животных или др. организмов), истощению природных ресурсов и иным негативным изменениям окружающей среды. (Самое страшное – радиационное загрязнение).

Реализовать рациональное природопользование, которое предполагает учет интересов биосферы и человека, как её составляющей на принципах экологического равновесия.

Чтобы это реализовать, должны решаться определенные задачи.

Задачи:

1. Обеспечение жизни общества и получения материальных благ для удовлетворения потребностей.

2. Максимальное использование каждой единицы, свойств и качеств природопользования

3. Предотвращение и максимальное снижение негативного последствия процессов производства.

4. Поддержка продуктивности природных ресурсов и объектов.

Законы, соответствующие мировоззрениям людей:

1. Закон неограниченности прогресса

2. Закон соответствия между развитием производственной силы и изменением ресурсным потенциалам.

3. Падение природо-ресурсного потенциала снижает доступность природных ресурсов и увеличивает энергетические и трудовые затраты на получение, обогащение и транспортировку.

4. Ограниченность природных ресурсов

5. Снижение природоемкости готовой продукции

Классификация природных ресурсов

Природные условия – компоненты природы, которые не включают в хозяйственный оборот при достижимом уровне производства, но могут оказывать + и – влияние на производительность производства и жизнедеятельность.

Природные условия определяются функциями:

внутренние: гидросферой, атмосферой, литосферой, биосферой.

внешние: через влияние на солнце, природу, космос, производство, изменение границ зон суши и океанов.

Территориальные ПР - земельные угодья для производства пищи, ресурсы по строительству и кэсплуатации жилых помещений – не возобновляемые, незаменимые.

Антропогенно (технологические)- экологические ПР – обеспечивают жизнедеятельность человека, биологические – используются для удовлетворения материальных и духовных благ человека

Генетические ПР – все живое, вещество планеты, что участвует в круговороте.

Компоненты природной среды: вещественная, энергетическая.

Обеспеченность ресурсами

Не возобновляемые ресурсы: минеральные.

Для учета всех природных ресурсов, используется классификация полезных ископаемых по запасам (на 4 категории):

А. Включает запасы, которые хорошо разведаны, т.е. эксплуатационники представляют как глубоко залегает, какую площадь занимает, какие экономические способы добычи – категория, когда всё о ресурсе известно.

Примеры: руда.

В. Характеризует запасы, которые определены по относительно разреженной (от редко) разведочной сети. Могут быть использованы для обоснования перспектив эксплуатирования, строительства.

Разведочная сеть: берут пробу (керн) и исследуют. Закладывают взрывчатку, устанавливают датчик, по взрывной волне определяют плотность.

С. Делится на 2 части

С1. Не исследованы детально. Представляют собой 1 резерв для перевода в категорию В.

Запасы А-С1 необходимы для текущего планирования.

С2. Идут для перспективного планирования, запасы характеризуются по геохимическим данным, съемкам с учетом аналогии с уже разведанными запасами. Пример с алмазами.

Природно-ресурсный потенциал территорий или регионов – обобщённый показатель, характеризующий комплекс ресурсов для данного региона. Пример: расположение и эксплуатация, связанная с производством черных металлов. Каждая 10 тонна стали выплавляется в Свердл.области. (по России).

Обеспеченность железной рудой в металлургии: 600 млрд. тонн. Сегодня добывается 2 млрд. тонн руды, чтобы обеспечить потребности. 1,5 трл.тонн марганца в отложениях шельфа океана. Больше всего угля – на 3600 лет.

Главное направление, которые геологи ведут:

ПГ (оно в дефиците), Россия заключила контракт с США на поиск в шельфе Ледовитого океана. Обнаружены места ПГ в странах, где даже не могли предполагать (Норвегия и Великобритания). Запасы ПГ громадны – 10¹⁵ м³, условно доступно - 10¹². Часть газа относят к месторождениям в каменноугольных пластах – 10¹⁰, методы только разрабатываются. Первая шахта из каменных пластов – Кузбасс. Метан при высоких давлениях и низких температурах хранится в твердом состоянии на 46 молекул воды приходится 8 молекул метана. Вся Россия насыщена ПГ, но методов, чтобы достать его очень сложные. ПГ есть в сланцах (большое кол-во золы, низкая теплота сгорания), в Канаде даже разработана технология добычи, но пока она заморожена, т.к. она дорогая. Американский астрофизик: между ядром Земли и твердой её оболочки существует линза с ПГ, по его запасам обеспечат углеродом (через диффузию Землю).

Атомная энергия. Общие запасы Урана – 4 млн. тонн. Потребность оценивается в 135 тыс. тонн по миру. В мире 6% электроэнергии вырабатывается на атомных электростанциях. Франция – ведущая страна 80% на атомных станциях. Водородная металлургия (минимальный расход на электроэнергии, нет отходов). Новые реакторы разрабатываются, чтобы не было отходов.

Нетрадиционные виды энергии – солнечные, ветровые. Коэффициент пока низкий, но работы ведутся. – 8%

25% - газ, 27% - нефть (бензин), 31% - уголь, гидроэнергетика – 6%

Как используются промышленные ресурсы (по каким направлениям).

Комплексное использование сырья

При таком способе, получают одновременно несколько видов готовой продукции. (Ванадий и руда – Качканар)

Комбинирование технологических процессов

Пример: сразу разливка на МНЛЗ, причем заготовка максимально приближена к готовой продукции.

Технология, которая замыкает цикл материальных и энергетических потоков, т.е. практически используются все имеющиеся ресурсы, которые присуще данным процессам.

Пример: пароиспарительное охлаждение.

Использование материальных и энергетических ресурсов

Позволяет повысить конкурентоспособность, за счет снижения себестоимости. Пример: рекуператоры, регенераторы

Использование малоотходных технологий

Пример: добыча медно содержащего сырья гидрометаллургическим способом.

Все эти направления в той или иной мере используются в металлургии.

Характеристика ресурсов вторичного использования – отходы производства

Ресурсам вторичного потребления уделяется высокое внимание. Декларация РИО – уделено внимание ресурсам ВИ. Если эти ресурсы не использовать, то происходит загрязнение.

Ежегодно:

1 млн – газообразные отходы

15 млрд тон – жидкие отходы

80 млрд тонн – твердые отходы

300-400 кг мусора на человека.

Ресурсоемкость отходов на человека: в Японии 1, в США – 2, Россия – 4.

Нам улучшить технологии, увеличить производительность труда.

Из этих ресурсов можно получать из отходов.

Отходы производства и потребления – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образуются в процессе производства и потребления, а также товары, утратившие свои потребительские свойства.

Закон об отходах

Отношение государства к отходам производства двойное:

+ рассматривает отходы, как продукт, который замещает минеральные и другие материальные ресурсы, как дополнительный источник сырья.

- как материалы, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду, и с этой стороны проявляет заботу по предотвращению влияния на здоровье населения.

Схема, направлено на удлинение эксплуатации. Отходы.

Принцип 1. Охрана здоровья человека, поддержанием и восстановлением благоприятного состояния окружающей среды и биологическим разнообразием окружающей среды.

Принцип 2. Сочетание экономических и экологических интересов общества.

Принцип 3. Разработка новых безотходных технологий.

Принцип 4. Использование методов экономического регулирования в области обращения отходов. Направлены на уменьшение отходов и вовлечение их в оборот.

Если предприятие финансирует мероприятия по уменьшению отходов.

Создание государственного кадастра отходов. Снижает ресурсопотребление, увеличивает энергоэффективность технологий.

Отходы делятся по принципу возникновения:

- технологические (отходы машиностроительных заводов)

- бытовые отходы

- эксплуатационные отходы

Чтобы организовать обращение с отходами и чтобы получить качественную информацию о них, создается квалификационный кадастр отходов.

Федеральный классификационный каталог отходов (ФККО)

Государственный реестр размещения отходов.

Банк данных об отходах.

Банк данных о технологиях использования и обезвреживания отходов.

Федеральный классификационный каталог отходов

Представляет собой перечень отходов, которые систематизированный по следующим признакам: происхождение, агрегатному состоянию, химическому составу и экологической опасности.

Используют коды – 13-значное число.

Первые 8 цифр характеризуют происхождение отходов, они сформированы в 4 блока: органические природного происхождения, минерального происхождения, химического происхождения, отходы коммунальные. (1359), 2468 – резервные цифры.

353 103 01 01 01 3 – минерального происхождения, содержащий медь несортированный.

01 – 9 и 10 цифры агрегатное состояние и физическую форму отходов (00 – не установлено, 99 – другие свойства)

01 - 11 и 12 цифры - кодируют опасные свойства отходов (01- токсичные(Т), 02- взрывоопасные (В), 03 - пожароопасные (П), 04 – высокореакционная способность (Р), 05 – возбудители инфекций (И), 10-в+р (взрывоопасен и высокая реакционная способность), могут быть т(токсичный)+в(взрывоопасный)+п(пожароопасный)+р(реакционная способность) - 21).

3 - последняя цифры, характеризует класс опасности и аккумулирует все опасности. Сегодня их всего 5.

Степень вредного воздействия отходов на окружающую среду	Критерии отнесения отходов к классу опасностей	Класс опасности
Очень высокая	Нарушения эко-систем: не обратимо нарушена и период восстановления отсутствует.	I Чрезвычайно опасные
Высокая	Экологическая система сильно нарушена, а период восстановления составляет не менее 30 лет, когда будет полностью устранен источник вредного воздействия.	II Высоко опасные
Средняя	Экологические системы просто нарушены, а период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного источника загрязнения.	III Умерено опасные
Низкая	Экосистема нарушена, период самовосстановления не менее 3 лет.	IV Мало опасные
Очень низкая	Система практически не нарушена	V Практически не опасные

Реестр характеризует объекты, в которых размещаются отходы, то есть на сколько хранилище отходов удалено от населенного пункта, какой контроль осуществляется на этом объекте, фиксируется наличие защиты, на сколько объект огражден техникой, освещением, наблюдательными скважинами (позволяет следить за изменением грунтовых вод).

Банк данных отходов

Документ предназначен для использования коммерческих организаций, если им необходимо для производства и технологий. Сведения об отходах, накопленных на начало года, также за более длительный период.

Банк данных о технологиях использования и обезвреживания отходов

Сведения о действующих технологиях по переработке отходов. Также технологии, которые разработаны и прошли государственную экспертизу и имеют соответствующие сертификаты.

Вторичные ресурсы металлургических предприятий

Металлургия является одним из источников отходов.

Все формируются на металлургических предприятиях, которые представлены на схеме.

Вторичные ресурсы предприятий черной металлургии

Предприятия с замкнутым металлургическим цехом (на входе имеют всё для производства сырья, заканчивая термической обработкой) – интегрированные (за рубежом).

С незамкнутым (как правило, нет доменных цехов и коксохим), процессы начинаются со сталеплавильного + прокатка.

Мы будем рассматривать с полным металлургическим циклом.

Энергетические ресурсы

Это топливные энергетические ресурсы.

Кокосовый газ

Искусственное топливо, без которого не может быть реализован процесс получения чугуна – кокс. Вторичный продукт – коксовый газ.

Коксовый газ – богатый 80-90 % горючие компоненты, в качестве которых выступают: водород 50%, метан (25%), СО – 6%, углеводороды CmHn – 2-2,5 %.

Выход газа – 350 м³/т кокса

1 батарея 1500 тонн в сутки.

Для того, чтобы получить качественный коксовый газ надо подвергнуть его глубокой очистки и от вредных загрязнителей: серводород, оксид углерод, парообразные и капельные вещества – ценные химические продукты, их более 100.

Доменный газ

Относят к бедным газам, горючие компоненты – СО 25%, водород 5%, метан - 0,5%, для печей с добавлением углеводорода.

Теплота сгорания 3,5 Дж/ м³

Выход – 2,5 тыс м³/т чугуна.

25% - на нагрев дутья доменных печей, остальное на нагревательные печи. Если избыток, то сжигают на ТЭЦ, нагрев цехов, душевых.

Конвертерный газ

С ним большие проблемы: количество оксидов углеродов достигает 90%, а выход газа – 70 м³/т стали. Во время продувки образуется этот газ, а это занимает непродолжительное время – 25 минут, остальные 40-45 минут не образуется, проблема в периодичности формирования газа, отсюда его проблема использования. Нет заводов, которые используют этот газ для технологических процессов. Его отправляют на котел утилизатор – пар, нагрев и так далее.

Можно в шихту ввести более 2 тонн окатышей в конвертер и снизить расход на 370 м³ за плавку. Удается повысить годности металла. Подогрев шихты.

Газ ДСП – технологический

Интересен для мини заводов. Используют: подача угольной пыли, кислорода, поднятие температуры за счет горения факелов. Получаются неполные продукты горения: СО, С, метан. Также сюда горение электродов – образование СО. Этот газ целесообразно использовать, его сегодня за рубежом используют для подогрева металлической шихты и сыпучих материалов.

Лом для подогрева должен прийти специальную подготовку: размеры.

Нагрев лома в бадьях. Выход газа на тону стали – 85 м³, температура 1700-1750, объем выбросов на тонну 8000 м³/ч.

Газ ферросплавных печей

Ферросплавы – сплавы легирующих компонентов, с помощью которых сталь приобретает потребительские свойства и качества. Есть массовые: ферросилиций, используется для поглощения кислорода, растворенный в стали, для трансформаторов, ферромарганец - и для легирования и связывания кислорода, силикомарганец, феррохром – для нержавеющих жаропрочных сталей.

Газ формируется за счет, богат оксидом углерода 80%, водород 4%, метан образует при выплавке ферросилиция. Теплота сгорания 10 МДж, выход 800 м³/т. Газ можно использовать, только если выплавка осуществляется в закрытых печах, тогда образование газов можно направить в подогреватель шихты.

Чтобы обеспечить нормальный подогрев, надо чтобы газ был 1000С.

Шлак – 1600-1650.

Тепловые энергетческие

Традиционно на 1 месте – тепло продуктов горения.

Если удается подогреть воздух до 600С, то величина экономии топлива – 34%.

Когда температура газов 1000 можно ставить разные рекуператоры.

Чаще всего это 400-500 – низко потенциальные.

Термосифоны и тепловые трубы.

Термосифон: запаянная труба, внутри которой жидкость. Если трубу расположить вертикально в канале, по которому движутся ПГ, жидкость вскипает, концентрирует в парах – теплоту парообразования, он поднимается к верху, а сверху пропускают воздух, который будет получать тепло от сифона. Далее по стенкам стекает вода и снова нагревается.

Тепловая труба: Точно также есть жидкость, запаянная труба, но в отличие от термосифона внутрь вставлена сетка (фитиля). Сверху ПГ, внизу воздух. Циркуляция сверху вниз. Жидкость поднимается к верху за счет фитилей (капиллярные явления). Труба может быть ориентирована в любом положение.

Сейчас стали применять их в металлургии: при использовании тепла, покидающие доменный подогреватель. Удается подогреть воздух до 250-270С и обеспечить нагрев воздухонагревателей без ПГ, только за счет доменного газа.

Тепло горячего кокса

Выдается с t=1000С. Сухое тушение и водой.

Если водой, то высокие напряжения.

Если кокс измельчается, то его потребительские качество снижается.

Сухое тушение кокса

Шахтного типа, рядом вагонетка, которая поднимается.

Продувается нейтральным газом, который циркулирует (снизу 100С, поднимается к верху, и выходит с температурой 800С выходит в котел утилизатор). На пути к нему, устанавливают устройство очистки от пыли, с другой стороны получить чистый газ, который может быть повторно использован.

Утилизировать значительное кол-во тепла и получить пар, в количестве 0,5 пара/тон охлажденного кокса. С давлением 3Мпа – 30 атм. При этом давлении удается получить пар и выработать определенное количество электроэнергии (электро генератор).