Анализ природоохранной деятельности по производству никеля

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ	4
ГЛАВА 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА НИКЕЛЯ	6
1.1 Усреднение руд по химическому  составу	6
1.2 Брикетирование	7
1.3 Агломерация	8
1.4 Конвертирование никелевого штейна	9
1.5 Шахтная плавка подготовленной  руды	10
1.6 Дробление и измельчение файнштейна	11
ГЛАВА 2 ПРИНЦИП РАБОТЫ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ЗАПЫЛЕННОГО ВОЗДУХА	12
2.1 Принцип работы рукавного фильтра	12
2.2 Принцип работы циклона	13
2.3 Принцип работы электрофильтра	14
2.4 Принцип работы пылеосадительной камеры	15
ГЛАВА 3 ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД НИКЕЛЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА	17
ГЛАВА 4 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НА ПРЕДПРИЯТИИ	18
4.1. Сведения об охране атмосферного  воздуха	18
4.2 Сведения об охране водного  бассейна	20
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	23
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ	24
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Сведения о выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух по ОАО «Уфалейникель» за 1 квартал 2013 года	25

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Сведения о сбросах загрязняющих веществ в водный бассейн по ОАО «Уфалейникель» за 1квартал 2013 года	26
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух	27

 

 

Оценка__________

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Кобальт и никель как индивидуальные химические элементы открыты лишь в середине XVIII в. Но их минералы были известны с древнейших времен.

Минералы никеля употреблялись в Китае за 235 лет до н. э. для изготовления монет, в которых содержалось 78% меди и до 20% никеля (этот сплав назывался пагфонгом). В Европе аналогичный минерал был открыт в 1094 г. в Саксонии. Но так как извлечь из него металл не умели, то назвали «купферникель», что означает «дьявольская медь».

Никель был открыт шведским ученым А. Ф. Кронштедтом и 1751 г. в минерале николите. Первое практическое применение он обрел в 1824 г., когда в Европе появилась имитация китайского пагфонга, а с 1850 г. в ряде стран началось производство мелких никелевых монет.

В конце XIX и начале XX в. были открыты многие исключительно ценные свойства кобальтовых и никелевых сплавов и с этого времени оба металла приобретают все подрастающее значение. И кобальт, и никель принадлежат к стратегическим металлам, и применяются в очень важных областях играющих первостепенную роль в научно-техническом прогрессе.

Страна остро нуждалась в никеле, необходимом для развития тяжелой промышленности, и в 1927 году на II Всесоюзном совещании по цветным металлам были намечены мероприятия по дальнейшим геологоразведочным работам в районе Верхнего Уфалея, а также строительству первого никелевого завода. Во главе с инженером Глазковским А.А. при участии геологов Блока И.И. и Пономарева Д.Д. открыты Тюленевское и Крестовское месторождения никелевых руд. Постройка завода в Верхнем Уфалее была выбрана не случайно, главным критерием было наличие в Уфалейском районе залежей окисленных никелевых руд с высоким содержанием никеля.

1 августа 1931 года закладывается  первый камень под производственные  цеха будущего никелевого завода  в Верхнем Уфалее, это событие  можно считать днем рождения  первенца никелевой промышленности  в СССР.  

2 августа 1933 года был получен  первый роштейн. Этот день считается  днем пуска завода. Роштейн был  продут в конверторе и получен файнштейн. Из файнштейна (полупродукта) в электропечах Златоустовского завода были выплавлены первые 3 тонны чистого никеля, которые явились результатом упорной, героической работы пионеров советской никелевой промышленности [6].

31 октября 1933 года электропечь  обжигового цеха выдала первую  опытную плавку. Первый никель  был недостаточно высокого качества, т.к. у рабочих недоставало технических знаний.

Целью данной работы является: Проанализировать влияние никелевого производства на ОС.

Задачи:

1 Рассмотреть технологическую схему производства никеля и кобальта;

2 Конструкции очистных сооружений для защиты атмосферного воздуха от выбросов производства на примере предприятия ОАО «Уфалейникель»;

3 Методы очистки сточных вод никелевого производства;

4 Мониторинг воздействия на ОС предприятия ОАО «Уфалейникель».

 

ГЛАВА 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА НИКЕЛЯ

 

1.1 Усреднение руд по химическому составу

 

Руду в том виде, в котором она поступает на завод, нельзя направлять на шахтную плавку, так как она неодинакова по химическому составу и неоднородна по крупности. Различный состав руды потребовал бы частой смены технологического режима, что ухудшило бы технико-экономические показатели.

Поэтому для обеспечения нормальной работы шахтной печи руду предварительно усредняют по химическому составу до более или менее постоянного содержания шлакообразующих компонентов, дробят и сортируют по крупности и затем подвергают окускованию.

Усреднение руды начинается на рудниках, где руда из забоев загружается в железнодорожные вагоны. Затем отбирают повагонную пробу и на основании данных анализа составляют железнодорожный состав — «вертушку», в котором средняя проба руды должна отвечать техническим требованиям на содержание никеля и шлакообразующих компонентов.

После прибытия на завод «вертушку» разгружают в несколько траншей, причем определенный сорт: железистая, кремнистая или магнезиальная руда — имеет свою траншею.

В дальнейшем при составлении шихты для окускования из этих траншей руду забирают в определенном количестве и порядке с помощью грейферного крана и загружают в дробилки, где и происходит окончательное ее усреднение по химическому составу [3].

 

1.2 Брикетирование

 

Сущность метода «заключается в уплотнении руды на вальцовых брикетных прессах. Возникающие при этом силы межмолекулярного сцепления обеспечивают определенную прочность полученных брикетов.

Руда, поступаемая на брикетирование, должна быть пластичной, что обеспечивается наличием в ней глинистых составляющих и влаги.

Ввиду того что окисленные руды всегда содержат много влаги, их перед брикетированием подсушивают. Окисленные никелевые руды содержат 20—25% гигроскопической (не связанной) влаги и 8—10% кристаллизационной (или, что то же самое, — конституционной), которая входит в состав минералов.

Гигроскопическая влага легко удаляется из руды при нагреве до температуры, превышающей на несколько градусов точку кипения воды. Кристаллизационная же влага удаляется из руды после прокалки при температурах выше 400°С.

Для получения качественных брикетов большое значение имеет гигроскопическая влага, часть которой удаляется при подсушке в барабанных сушилках диаметром 1,9—2,2 и длиной 10,5—11,2 м. Производительность сушилки составляет, 17—19 т/ч при расходе топлива 1—2% от массы руды.

Наличие излишней влаги отрицательно отражается на качестве брикетирования из-за обильного налипания руды на бандажах пресса при прессовании. Качество брикетов зависит и от давления, развиваемого прессом, а также от последующей сушки или прокалки брикетов. Как правило, в шихту брикетов вводят сульфидирующие добавки: гипс, пирит, а также иногда коксовую мелочь.

Брикеты хорошего качества получают на одном из заводов Урала прессованием рудной шихты, содержащей 11 —12% глинозема и 16% влаги. Давление пресса составляет 50 МПа (500 кгс/см2) [3].

 

1.3 Агломерация

 

Термической обработке на агломашине подвергают измельченную и сшихтованную с коксом руду. При этом наиболее легкоплавкие компоненты руды смачивают нерасплавившиеся кусочки и цементируют их. Механизм спекания руды может быть рассмотрен на эскизе распределения температурных зон по высоте слоя шихты.

В зоне горения кокса температура шихты достигает 1200°С. Наиболее легкоплавкие компоненты плавятся и смачивают шихту. По мере выгорания топлива температура на этом участке понижается за счет нагрева просасываемого воздуха. Нагретый воздух в свою очередь воспламеняет кокс нижележащего слоя. Таким образом, высокотемпературная зона постепенно передвигается сверху вниз, спекая шихту по всей ее высоте.

Полученный агломерат отличается достаточной прочностью и хорошо развитой поверхностью благодаря наличию, большого количества пор.

На составление шихты для агломерации поступает дробленая и отсортированная руда крупностью —20 мм, возврат мелкого агломерата крупностью —30 мм, пыль шахтных печей и агломашин и коксовая мелочь крупностью —5 мм. Все компоненты перемешивают и шихту увлажняют до содержания влаги 20—22%. При составлении шихты количество кокса должно быть оптимальным. Недостаток топлива в шихте приводит к «недопеку» агломерата, плохому его качеству и повышенному выходу возврата. В то же время при избытке топлива часть кокса не успевает сгореть на агломашине и он догорает в агломераторах — железнодорожных вагонах, предназначенных для перевозки. При этом продолжается спекание с образованием крупных валунов, дальнейшая транспортировка которых очень затруднена.

Агломерация ведется на агломашинах ленточного типа непрерывного действия с площадью 50 и 75 м2 [3].

 

1.4 Конвертирование никелевого штейна

 

Цель конвертирования никелевого штейна — получить никелевый файнштейн (сплав Ni3S2 и Ni) путем окисления железа и связанной с ним серы. Процесс осуществляют в горизонтальных конвертерах вместимостью 20-30 т, конструкция которых схожа с конструкцией горизонтальных конвертеров, применяемых для конвертирования медных штейнов. Поддувом служит воздух. Конвертирование никелевого штейна ведут постепенно, т.е. заливают порциями по 2—4 т с одновременной подачей кварцевого флюса для ошлакования железа. При продувке вначале окисляется металлическое железо, его окисление длится до 45 мин, за это время накапливается количество никелевого штейна, соответствующее вместимости конвертера. Основная реакция этого периода имеет вид:

2Fe + O2 + + SiO2 = (FeO)2 • SiO2

В результате этой экзотермической реакции расплав разогревается. Температуру рекомендуется держать на уровне 1300 °С. Чтобы не превышать этот уровень, в конвертер дают холодные присадки (ферроникель, твердый никелевый штейн). В дальнейшем протекает окисление сульфида железа:

2FeS + 3О2 + SiO2 = (FeO)2 • SiO2 + 2SO2

Окисляется также значительная часть кобальта. Общая длительность конвертирования никелевого штейна равна 8—12 ч. Получаемый файнштейн представляет собой сплав Ni3S2 с Ni. Он содержит 76—78% Ni, 19-21% S, 0,2-0,4% Fe, 0,3-0,5% Со и менее 2 % Cu. Конвертерный шлак содержит 26-30% SiO2, 55—60% FeO, около 1 % Ni и 0,2—0,5 % Со. Такой шлак, с целью извлечения кобальта и никеля, подвергают обеднению (обрабатывают штейном в обогреваемом конвертере или в электропечи), получая кобальтовый штейн, содержащий 4-5 % Со и 24—30 % Ni.

Далее идет подготовка никелевого фанштейна для дальнейшего его обжига [3].

 

1.5 Шахтная плавка подготовленной руды

 

В печи, в результате некоторых физико-химических превращений окислы никеля (совместно с частью окислов железа) восстанавливаются и сульфидируются (связываются с серой). Образовавшийся штейн обогащен никелем. Пустая порода совместно с флюсами при расплавлении образует отвальный шлак — обедненный никелем продукт.

Штейн представляет собой раствор металлов в их сульфидах и имеет переменный состав. Поэтому общая формула штейна может быть написана как:

xMe ∙ yMeS или MexSy