4. techniki brane pod uwagę przy określaniu ndt dla odlewni



Pobieranie 1,59 Mb.
Strona1/5
Data02.04.2018
Rozmiar1,59 Mb.
  1   2   3   4   5

Rozdział 4

4. TECHNIKI BRANE POD UWAGĘ PRZY OKREŚLANIU NDT DLA ODLEWNI
W tym rozdziale omówiono techniki stosowane w ochronie środowiska i prowadzące do oszczędności energii, które mogą być wykorzystywane w poszczególnych etapach procesu odlewniczego. Poszczególne techniki obejmują ogólne tematy, które pozwalają tematycznie zbliżyć się do oceny różnych procesów odlewniczych i etapów.

Wszystkie te techniki mają na celu albo optymalizację procesu lub redukcję jego wpływu na środowisko np. poprzez:



  • dobór i optymalizację każdej jednostkowej operacji t.j.: magazynowanie, topienie i obróbka metalu, produkcja form i rdzeni, odlewanie,

  • redukcję emisji do powietrza i wody,

  • wzrost efektywności wykorzystania energii,

  • minimalizację lub ponowne wykorzystanie pozostałości.

Razem z tematycznym zbliżeniem, zostaną omówione następujące zagadnienia:

    1. magazynowanie i przeładunek surowców,

    2. wytapianie i obróbka ciekłego metalu,

    3. wykonywanie form i rdzeni, wraz z przygotowaniem masy,

    4. odlewanie matalu,

    5. dymu, gazy spalinowe i odlotowe, ich wychwytywanie i obróbka,

    6. obróbka ścieków,

    7. efektywność energetyczna,

    8. masa: regeneracja, recykling, ponowne wykorzystanie, składowanie,

    9. pyły i stale pozostałości: obróbka i ponowne wykorzystanie,

    10. redukcja hałasu,

    11. wycofywanie instalacji z eksploatacji,

    12. narzędzia zarządzania środowiskiem.

Aby dokonać wyboru Najlepszej Dostępnej Techniki, zostaną omówione wszystkie znane techniki, zgodnie ze standardową strukturą. Elementy tej struktury zostały podane w tabeli 4.1.




Nazwa rodzaju informacji

Rodzaj zawartej informacji

Opis

Techniczny opis techniki

Osiągnięte korzyści środowiskowe

Główne wpływy na środowisko stosowanej techniki.

Dane eksploatacyjne

Dane odnośnie zużycia i poziomów emisji z instalacji

Oddziaływanie na środowisko

Wszystkie efekty uboczne i niekorzystny wpływ na inne media, wywołany wdrożeniem danej techniki. Wpływ na środowisko danej techniki w porównaniu z innymi.

Możliwości zastosowania

Wskazanie typów instalacji, w których dana technika może być zastosowana, rozważając np. wiek urządzenia (nowe lub istniejące), rozmiar (małe lub duże), techniki już zainstalowane (np. typ pieca, technika wytopu,...) i rodzaj produktu (stopy żelaza, stopy metali nieżelaznych).

Aspekty ekonomiczne

Informacja o kosztach (zarówno inwestycyjnych jak i eksploatacyjnych) oraz o możliwych oszczędnościach, wraz ze szczegółami, jak te koszty zostały wyliczone.

Powód wdrożenia

Lokalne warunki oraz wymagania, które mogą prowadzić do lub stymulować wdrażanie. Informacja o innych powodach niż środowiskowe wdrażania (np. wzrost wydajności, bezpieczeństwo)

Zakłady referencyjne

Odniesienie do zakładów, w których dana technika została wdrożona i z których zostały uzyskane informacje.

Literatura

Literatura, która została wykorzystana do napisania danego rozdziału i która zawiera więcej szczegółów

Tabela 4.1. Informacje zawarte przy omawianiu każdej techniki ujętej w Rozdziale 4
Informacje zawarte w tym rozdziale dotyczą każdej techniki. Bilansowanie i wybór właściwej techniki zostaną dokonane w Rozdziale 5, w oparciu o informacje z Rozdziału 4.
4.1. Magazynowanie i przeładunek surowców
4.1.1. Wprowadzenie
Magazynowanie i przeładunek materiałów stałych, gazowych i ciekłych jest dyskutowany w Storage BREF. [205, European IPPC Bureau, 2003]. W dokumencie tym omówiono dostępne techniki dla np. wiórów, silosów, zbiorników i materiałów opakowaniowych (np. dla substancji niebezpiecznych i palnych). Mogą one być stosowane do surowców odlewniczych takich, jak: piasek, złom, koks, paliwo (olej, gaz), chemikalia, dodatki i dla pozostałości z procesów, takich jak: zużyta masa formierska, pył z filtrów i żużle. W tym rozdziale będą przedyskutowane tylko te specyficzne problemy związane z odlewnictwem, które nie zostały ujęte w Storage BREF.
4.1.2. Magazynowanie pod przykryciem i na utwardzonym placu złomowy
Opis

Miejsce do składowania złomu powinno być zbudowane i zarządzane tak, aby uwzględniało następujące elementy:



  • Ze względu na zróżnicowanie wsadu do pieca wymagana jest znajomość podawanego materiału. Oddzielne składowanie metali lub stopów różnego rodzaju umożliwia kontrolę składu. Jest to realizowane przez stosowanie na składowisku lub w pomieszczeniu składowania oddzielnych pomieszczeń lub pojemników.

  • Wprowadzanie ze złomem tlenków lub minerałów takich, jak rdza, ziemia lub inne zanieczyszczenia powoduje zwiększone zużycie wyłożenia ogniotrwałego. Składowanie złomu na wybetonowanym placu zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń do gleby lub wody.

  • Zadaszenie składowiska złomu zabezpiecza przed działaniem opadów i zapobiega emisji.

  • Należy stosować systemy zbierania i oczyszczania odcieków ze składowiska, aby zapobiec zanieczyszczeniu gleby i wody.


Osiągnięte korzyści środowiskowe

Stosowanie zadaszonego i utwardzonego placu do magazynowania złomu umożliwia zbieranie wód odpływowych i w ten sposób zabezpiecza przed niekontrolowaną emisja zanieczyszczeń do wody i gleby. Bezpośrednia emisja do gleby jest również minimalna, ponieważ nie dochodzi do wymieszania materiału z glebą.


Oddziaływanie na środowisko

Nie stwierdzono ujemnego wpływu na środowisko.


Możliwości zastosowania

Nieprzepuszczalne składowiska złomu mogą być zastosowane przy magazynowaniu złomu we wszystkich nowych i istniejących odlewniach. Złom jest magazynowany pod zadaszeniem lub posiada system gromadzenia i oczyszczania odcieków, co zabezpiecza przed zanieczyszczeniem glebę lub wodę.


Powód wdrożenia

Kontrola składu wsadu wpływa korzystnie na kontrolę pracy pieca i składu metalu. Ma miejsce również minimalizacja zużycia wyłożenia ogniotrwałego.


Zakłady referencyjne

Ta technika jest stosowana w większości odlewni.


Literatura

[202, TWG, 2002]


4.1.3. Ograniczenia przy magazynowaniu spoiw chemicznych
Opis

Spoiwa chemiczne wymagają specjalnych warunków przy składowaniu, podanych przez producenta. Niedostosowanie się do tych zaleceń może spowodować bezużyteczność produktu lub pogorszenie jego jakość poniżej wymaganych norm. Wówczas, albo jest konieczność składowania tego materiału jako odpad specjalny, lub można doprowadzić do wytworzenia odlewu niskiej jakości, ze względu na obniżone właściwości formy/rdzeni. W tabeli 4.2. przedstawiono problemy związane z jakością, jakie mogą wyniknąć z niewłaściwego składowania ciekłych spoiw chemicznych. Właściwe składowanie pozwala uniknąć tych problemów.




Problem

Wpływ na produkt

Efekty

Wpływ na odlew

Narażenie na nadmierne zimno

Produkty oparte na wodzie mogą zamarzać

Może się pojawić segregacja produktu, wywołująca wady formy. Zdefektowane produkty powinny być składowane

Produkcja odlewów może być niemożliwa

Narażenie na nadmierne ciepło i światło słoneczne

Przedwczesne starzenie, kondensacja żywicy oraz wzrost lepkości

Słabe właściwości mieszające, mała wytrzymałości masy i mała odporność na wysokie temperatury

Naprawa wad

Przedłużone składowanie lub składowanie w niskich temperaturach

Wzrost lepkości

Utrudnione rozprowadzanie żywicy po powierzchni ziaren piasku. Sporządzona masa ma mniejszą płynność i trudno ją zagęścić. Formy o malych wytrzymałościach.

Erozja, zapiaszczenie powierzchni odlewu, nierówna powierzchnia i niedokładności wymiarowe.

Zawartość wilgoci

Produkty zawierające izocyjaniany będą ulegały rozkładowi w wyniku reakcji z wodą

Właściwości spoiwa są słaba i produkt będzie musiał być składowany

Zwiększone zagrożenie wystąpienia defektów gazowych (nakłucia)

Sedymentacja osadu w kontenerach, w których przechowuje się duże ilości ciekłej krzemionki

Pompowana ciecz może stać się niespójna

Formy o niskich wytrzymałościach

Niewymiarowe odlewy i efekt skurczu

Tabela 4.2. Problemy wynikające z niewłaściwego składowania ciekłych spoiw chemicznych [71, ETSU, 1998]


Podstawowe sposoby zapobiegania obejmują:

W zależności od warunków klimatycznych, pomieszczenie magazynowe może być narażone na nadmierne zimno, ciepło lub nasłonecznienie. Dodatkowe środki ostrożności należy podjąć przy składowaniu cieczy łatwopalnych takich, jak mrówczan metylu, trimetyloamina (TEA), dimetyloetyloamina (DMEA) oraz powłoki ochronne zawierające alkohol izopropylowi.


Osiągnięte korzyści środowiskowe

Zmniejszenie ilości odpadów chemicznych, które nie nadają się do wykorzystania.


Większość spoiw chemicznych jest niebezpieczna i charakteryzują się one jedną lub więcej z następujących właściwości: toksyczne, korozyjne, palne. Te właściwości oznaczają, że nawet małe ilości rozlanej cieczy mogą stwarzać zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa pracownika, natomiast większe ilości mogą być przyczyną poważnego wypadku. Natomiast duże ilości tych substancji, kiedy przedostaną się do wód powierzchniowych, mogą spowodować poważne zanieczyszczenie cieków wodnych.
Oddziaływanie na środowisko

Nie stwierdzono ujemnego wpływu na środowisko.


Możliwości zastosowania

Ta technika może być stosowana do wszystkich nowych i istniejących instalacji.


Powód wdrożenia

Zapewnienie bezpieczeństwa i optymalizacja procesu odlewniczego.


Zakłady referencyjne

Ta technika jest stosowana w większości odlewni.


Literatura

[75, ETSU, 1996]


4.1.4. Zastosowanie czystego złomu do topienia i usuwanie masy ze złomu obiegowego
Opis

Topienie czystego złomu zapobiega niebezpieczeństwu pojawienia się wtrąceń niemetalicznych, które mogą przechodzić do żużla i/lub atakować wyłożenie pieca. Tymi związkami są zazwyczaj: wapno, tlenki żelaza, tlenki manganu i tlenki zasadowe (np. MgO ze złomu własnego żeliwa sferoidalnego), które mogą występować w połączeniu z wyłożeniem krzemionkowym (kwaśnym). Jeżeli ilość zanieczyszczeń będzie ograniczona, to zmniejszy się ilość tworzącego się żużla i wzrośnie żywotność wyłożenia pieca i kadzi.

Przy produkcji żeliwa sferoidalnego w piecu o wyłożeniu kwaśnym, przywarta krzemionka może mieć korzystny wpływ, ponieważ zobojętnia MgO pochodzący ze złomu obiegowego odlewni.

Jeżeli te zanieczyszczenia i tlenki są obecne we wsadzie do pieca, to zużywają one część energii koniecznej do topienia. Ponadto usuwanie żużla powoduje konieczność utrzymywania wyższej temperatury kąpieli, aby żużel był w stanie ciekłym.


Złom obiegowy własny składa się z nadlewów i wybrakowanych odlewów. Nadlewy są obcinane po wybiciu. Na ogół nie zawierają one przywartej masy, z powodu ich kształtu. Wybrakowane odlewy są odrzucane po kontroli jakości, która ma miejsce po oczyszczeniu odlewu z przywartej masy poprzez piaskowanie lub śrutowanie. Stosowanie materiałów zwrotnych nie zawierających masy, na ogół nie wymaga dodatkowej obróbki.
Osiągnięte korzyści środowiskowe

Ta technika zmniejsza ilość żużla i pyłów, które muszą być składowane oraz ogranicza emisję LZO. Zużycie energii jest zmniejszone (o 10 do 15%) ze względu na mniejszą ilość żużla. Dodatkowo może być zmniejszona ilość odciąganego powietrza.


Śrutowanie jako metodę oczyszczania można zalecać dla złomu, którego zanieczyszczenia będą prowadzić do wytwarzania nadmiernych ilości żużla. Przeciwnie, stosowanie jedynie złomu śrutowanego mogłoby wymagać wprowadzania dodatków żużlotwórczych dla wytworzenia żużla.
Oddziaływanie na środowisko

Jeżeli odlewnia stosuje jedynie złom czysty, to obieg złomu zanieczyszczonego zostanie zredukowany. Będzie to stwarzać potrzebę dodatkowych operacji oczyszczania i wzrost ilości składowanego złomu.


Stosowanie technik oczyszczania dla usunięcia masy ze złomu zwrotnego wymaga zużycia energii. Energia ta jest bilansowana przez energię zużywaną podczas topienia.
Dane eksploatacyjne

Zużycie energii dla usunięcia 30 – 40 kg masy z 1 tony odlewów wynosi 12 – 15 kWh. Wartość ta zależy od wielkości i rodzaju odlewów.

Dla odlewni staliwa stosującej do topienia elektryczne piece łukowe można poprawić o 2 – 3% uzysk ciekłego metalu (metal odlany/metal we wsadzie).

Typowy wsad do elektrycznego pieca łukowego zawiera: 55% złomu stalowego własnego, 40% złomu obcego, 5% dodatków metalowych dla skorygowania składu.


Możliwości zastosowania

Usuwanie masy ze złomu własnego może być stosowane we wszystkich nowych i istniejących odlewniach. Stosowanie złomu czystego do topienia może mieć miejsce w odlewniach każdego typu, ale wybór gatunku złomu powinien być dobrany zgodnie ze stosowanymi technikami topienia i oczyszczania gazów. Jeżeli cala branża zacznie stosować złom czysty, to powstaną problemy z recyklingiem złomu zanieczyszczonego.


Stosowanie czystego złomu żelaznego (zarówno stalowego jak i surówki) będzie prowadzić do wzrostu kosztów zakupu i będzie wymagać nowych inwestycji w urządzenia do oczyszczania. Nie występują trudności spowodowane stosowaniem złomu powierzchniowo utlenionego lub wlewków surówki podczas topienia w żeliwiaku (proces redukcyjny). W przypadku pieców elektrycznych mogą wystąpić trudności tylko z takim złomem zanieczyszczonym, który nie odpowiada parametrom złomu stalowego używanego w odlewniach.
W żeliwiaku można łatwo topić złom, który nie jest czysty. W tym przypadku ma miejsce tylko niewielki wzrost zużycia koksu i mały wpływ na środowisko, jeżeli gazy są odpowiednio oczyszczone.
Ograniczenie ilości powstającego żużla jest bardzo ważne dla prawidłowej pracy bezrdzeniowych pieców indukcyjnych. Zanieczyszczony złom wpływa bardziej na pracę tego pieca niż innych typów pieców.
Stosowanie złomu zanieczyszczonego nie wywiera ujemnego wpływu na prawidłowe działanie pieca obrotowego, ale jest to głównym czynnikiem określającym emisję pyłu. Ma to mały wpływ na środowisko, jeżeli gazy są odpowiednio oczyszczone.
Aspekty ekonomiczne

Cena złomu czystego (t.j. 1–szej klasy) jest 20 – 30% wyższa niż złomu zanieczyszczonego (t.j. 2-ej klasy). Ponadto przy stosowaniu tej techniki redukcji ulegną koszty składowania pyłów i żużli.


Powód wdrożenia

Wysokie opłaty za składowanie odpadów i wysokie ceny materiałów na wyłożenie ogniotrwałe.


Zakłady referencyjne

Ta technika jest stosowana normalnie w odlewniach.


Literatura

[103, Vereniging van Nederlandse Gemeenten, 1998], [110, Vito, 2001], [202, TWG, 2002]


4.1.5. Wewnętrzny recykling złomu żelazonośnego
Opis

Złom własny powstaje po obcięciu nadlewów i układów wlewowych, podczas kontroli jakości i wykańczania. Względna ilość wytworzonego złomu własnego może być wyliczona z uzysku metalu zdefiniowanego w Rozdziale 3.10.1.3. Aby zminimalizować ilość pozostałości, złom własny jest zawracany jako wsad do pieca.


W odlewni staliwa nie stosuje się 100% metalu zwrotnego, ze względu na ilość rozpuszczonego gazu. Rozważa się maksymalny udział we wsadzie złomu zwrotnego w ilości 60% (nadlewy, złomowane odlewy,..). Opiłki i wióry mogą powodować nadmierne utlenianie ciekłego metalu.
Recykling złomu własnego może być również ograniczony w przypadku wytapiania żeliwa sferoidalnego. Powodem jest zbyt duża zawartość krzemu (w większości przypadków około 1%), który jest dodawany do ciekłego żeliwa podczas obróbki metalu. W niektórych przypadkach przetopienie całego złomu własnego nie jest możliwe, ponieważ zawartość końcowa krzemu byłaby zbyt wysoka (typowo 2,5 – 3% w odlewach).
W przypadku żeliwa szarego lub sferoidalnego, na właściwości metalu po zakrzepnięciu, bardzo szkodliwie wpływają bizmut lub ołów. Jeżeli wystąpi przypadkowe zanieczyszczenie złomu własnego tymi pierwiastkami, to nie powinien on być wprowadzany do obiegu.
Osiągnięte korzyści środowiskowe

Minimalizacja pozostałości w wyniku recyklingu materiałów wsadowych.


Oddziaływanie na środowisko

Nie stwierdzono ujemnego wpływu na środowisko.


Możliwości zastosowania

Technika ta może być stosowana we wszystkich nowych i istniejących instalacjach.


Aspekty ekonomiczne

Technika ta nie powoduje żadnych dodatkowych kosztów.


Powód wdrożenia

Minimalizacja pozostałości, optymalne wykorzystanie metalu.


Zakłady referencyjne

Ta technika jest stosowana we wszystkich europejskich odlewniach.


-Literatura

[202, TWG, 2002]


4.1.6. Wewnętrzny recykling złomu magnezowego
Opis

Recykling „in cell”

Czyste układy wlewowe mogą być bezpośrednio topione w piecu topialnym. Ze względu na obecność tlenków i innych wtrąceń, ilość złomu która może być poddana recyklingowi jest ograniczona. Niezbędne jest specjalistyczne wyposażenie dla dokładnej analizy i kontroli metalograficznej złomu.


Recykling „in house”

Złom jest poddawany obróbce i recyklingowi w oddzielnej instalacji w odlewni. Stosowane są tu dwie techniki:



  • przetapianie bez udziału topników: przetapianie złomu Mg prowadzone jest pod gazem ochronnym w piecu trzonowym. Ta technika może być wykorzystana tylko do złomu klasy 1. Zaletami są: małe nakłady inwestycyjne i niskie zużycie energii.

  • przetapianie z udziałem soli: złom Mg przetapiany jest po warstwą soli ochronnych. Metoda ta może być wykorzystywana do przeróbki wszystkich klas złomu z wyjątkiem stosowania topników i szlamów (nie obrobionych). Jeżeli wykorzystuje się tylko złom 1 – 2 klasy, to można produkować stopy magnezu wysokiej czystości.

Obydwoma technikami można produkować wlewki Mg lub ciekły metal jako wsad do pieca.

W obu metodach przetapiania – bez udziału topnika i pod warstwą soli – powstają szumowiny (zgary) (pływające na powierzchni kąpieli) i szlam (osad) (zanurzony w kąpieli), jak również pozostałości zawierające pewną ilość metalu (70 – 80% Mg w przypadku szlamu, 60 – 90% Mg w przypadku zgaru). Dla odzysku tego metalu stosowane są trzy metody:


  • przetapianie z udziałem soli (w tym samym lub oddzielnym piecu),

  • przetapianie w przemyśle aluminiowym,

  • wykorzystanie do odsiarczania żeliwa lub stali.

Jeżeli złom jest przetapiany w piecu bez udziału topnika, to przetapianie pod warstwą soli zgarów lub szlamu wymaga prowadzenia tej operacji w oddzielnym piecu.


Do przetapiania złomu mieszanego (różnych klas) zaleca się stosowanie metody pod warstwą soli ochronnych. Złom mieszany wymaga wstępnej obróbki. W tabeli 4.3. podano przegląd materiałów wchodzących i wychodzących z instalacji do wstępnej obróbki.


Materiały wchodzące

Instalacja


Materiały wychodzące

Technologia

końca rury”



- zaolejone lub mokre Mg-zwroty (>2% olej/woda)

- elektryczność



Wirówka

- Mg-zwroty (< 2% olej/woda)

- emulsja olej/woda






- odwirowane i inne zwroty

- elektryczność



Prasa obrotowa

(T = 400 °C.)

- sprasowane zwroty

- powietrze wylotowe



Oddzielacz cząstek stałych dla odparowania oleju

- nadlewy, wadliwe odlewy

-zgary (bez soli, z procesu odlewniczego)

- elektryczność


Rozdrabniacz

(jeśli konieczny)

- rozdrobniony materiał

- pył





Tabela 4.3. Materiały wchodzące i wychodzące dla instalacji do obróbki złomu magnezowego

[202, TWG, 2002]
Odzysk materiałów z pozostałości po metodzie przetapiania z udziałem soli ochronnych prowadzony jest poprzez kruszenie na sucho i przesiewanie z udziałem separacji magnetycznej lub z zastosowaniem metody mokrej – przemywania. W metodzie mokrej powstaje frakcja magnezu i szlam, który po odwodnieniu może być wykorzystany w przemyśle nawozów sztucznych.
Osiągnięte korzyści środowiskowe

Główną korzyścią jest optymalizacja recyklingu magnezu. Recykling wewnętrzny przynosi dodatkowe korzyści w postaci wyeliminowania transportu do zakładu na zewnątrz, gdzie byłby prowadzony odzysk. Skuteczność odzysku metalu wzrasta przy specjalnych metodach topienia.


Oddziaływanie na środowisko

Przy przetapianiu bez stosowania topnika wykorzystuje się gazy ochronne zawierające siarkę, które przyczyniają się do ocieplenia klimatu (SF6) lub są toksyczne (SO2). Problem ten będzie dyskutowany w Rozdziale 4.2.7.1.


Dane eksploatacyjne

Na rys. 4.1. i 4.2. podano diagramy przepływu masy przy przetapianiu złomu 1 klasy. Obejmują one wewnętrzne przetapianie szlamu i zgarów.


Rys. 4.1. Diagram przepływu masy dla procesu przetapiania złomu magnezowego



1 klasy bez udziału topnika [206, Ditze and Scharf, 2000]

Rys. 4.2. Diagram przepływu masy dla procesu przetapiania złomu magnezowego

1 klasy z zastosowaniem soli [206, Ditze and Scharf, 2000]

Dane eksploatacyjne: instalacja przetapia 2000 ton/rok złomu mieszanego wstępnie obrobionego w procesie z zastosowaniem soli (3 piece, każdy o pojemności 600 kg); zużycie soli: 3,4 kg/tonę złomu, zużycie gazu ziemnego: 26,5 Nm3/tonę złomu.


W wyniku obróbki na mokro frakcji solnej powstaje frakcja magnezowa (43%) i szlam (57%). Szlam jest odwadniany przy zastosowaniu przeponowej prasy filtracyjnej, a woda jest zawracana do procesu.
Możliwości zastosowania

Technika ta może być stosowana we wszystkich nowych i istniejących instalacjach w odlewniach magnezu.


Aspekty ekonomiczne

Koszty zewnętrznego recyklingu są określane na około 1200 EUR/tonę, w zależności od wykorzystywanego transportu, odległości przewozu i lokalnego rynku. Koszty recyklingu wewnątrzzakładowego wynoszą 500 EUR/tonę, zatem różnica jest 700 EUR/tonę. Dla pojedynczej instalacji, o możliwości recyklingu 1500 ton/rok, oznacza to potencjalne oszczędności rzędu ponad 1 milion EUR w ciągu roku.


Powyższe dane są ogólne i muszą być wyliczone dla każdej instalacji indywidualnie. W rachunku ekonomicznym należy również uwzględnić wydatki niezbędne na oddzielenie odpadów. Koszty te zależą od powstających produktów i stosowanych procesów. Odpady muszą być oddzielnie zbierane z każdego procesu i dla każdego stopu.
Innymi czynnikami mającymi ważny wpływ są:

  • amortyzacja (około 10% w okresie amortyzacji 5 lat),

  • koszty osobowe (35 – 40%),

  • koszt nowych materiałów (około 30%) uzupełniających straty materiałowe (szacowane na 7%),

  • koszty energii, obsługi, części zapasowych, soli, składowania odpadów (20-25%).

Amortyzacja instalacji pracującej z zastosowaniem topników, obejmującej 2 piece, wynosi 8 do 11 miesięcy.

Amortyzacja instalacji do pracy ciągłej o wydajności 500 kg magnezu/godzinę będzie prawdopodobnie o kilka miesięcy dłuższa.
Powód wdrożenia

Optymalizacja wykorzystania magnezu, wraz ze zmniejszeniem ilości magnezu przekazywanego na składowisko.


Zakłady referencyjne

TCG Unitech, Kirchodor/Krems (A): instalacja do recyklingu wewnątrzzakładowego.

W Europie nie pracuje instalacja do przetapiania bez udziału topnika, chociaż technologia ta jest dostępna na rynku.
Literatura

[202, TWG, 2002], [206, Ditze and Scharf, 2000], [223, Rauch, et al.., 2003].


4.1.7. Recykling zużytych pojemników
Opis

Dostawcy chemikaliów i dodatków powinni odbierać swoje puste opakowania (plastikowe, drewniane, metalowe) i poddawać je recyklingowi. Można rozpatrywać możliwość wykorzystania największych pojemników.


Osiągnięte korzyści środowiskowe

Zapobieganie tworzeniu się odpadów i dalsza stymulacja recyklingu.


Oddziaływanie na środowisko

Jeżeli pojemniki są zwracane bez dalszego oczyszczania, to nie ma negatywnego oddziaływania na środowisko.


Możliwość zastosowania

Technika ta może być zastosowana we wszystkich nowych i istniejących instalacjach.




Aspekty ekonomiczne

Dane ekonomiczne różnią się w zależności od miejsca oraz zależą od uzgodnień poczynionych z dostawcą.


Powód wdrożenia

Przepisy o zapobiegania i recyklingu w odniesieniu do odpadów i odpadów opakowaniowych.


Zakłady referencyjne

Ta technika jest normalnie stosowana w odlewniach europejskich.


Literatura

[110, Vito, 2001].


4.2. Topienie metalu i jego obróbka metalurgiczna po stopieniu
4.2.1. Żeliwiaki
W niniejszym rozdziale zostaną przedyskutowane technologie stosowane przy prowadzeniu procesu żeliwiakowego. Technologie te znajdują zastosowanie do żeliwiaków z zimnym bądź gorącym dmuchem albo do obydwu tych rozwiązań. Technologie dotyczące gazów odlotowych, takie jak podgrzewanie i oczyszczanie zostaną omówione w rozdz. 4.5.2. W tymże rozdziale zostaną również przedstawione możliwości przestawienia żeliwiaka z zimnym dmuchem na pracę z gorącym dmuchem.
4.2.1.1. Optymalizacja procesu żeliwiakowego

Opis

Natężenie emisji pyłów i gazów jest związane bezpośrednio z zużyciem koksu wsadowego (w kg/100 kg wsadu metalowego). Dlatego wszelkie przedsięwzięcia, zmierzające do zwiększenia sprawności cieplnej żeliwiaka, prowadzą również do zmniejszenia emisji pyłów i gazów z tego pieca.


Praktyczne zasady prawidłowej pracy żeliwiaka obejmują:


  • prowadzenie pieca w możliwie najlepszych warunkach: wpływ ilości dmuchu i zużycia koksu na temperaturę przegrzania żeliwa i wydajność żeliwiaka można przedstawić dla każdego żeliwiak za pomocą wykresu siatkowego (wykresu Jungblutha). Ważność tego wykresu ogranicza się do danych, dla których go opracowano. Wskazuje on na zmiany temperatury żeliwa i wydajności żeliwiaka pod wpływem zmian ilości dmuchu i zużycia koksu i pozwala na określenie punktu (bądź linii) optymalnej sprawności cieplnej pieca

  • unikanie nadmiernego przegrzania żeliwa

  • równomierne załadowywanie wsadu do pieca; należy się starać, aby metal i koks z nabojów wsadu rozkładały się równomiernie w szybie pieca

  • prawidłową kontrolę masy naboju wsadowego, ilości dmuchu i temperatury metalu

  • zminimalizowanie strat powietrza dmuchu; prawidłowa ilość powietrza dostarczanego do żeliwiaka ma istotne znaczenie dla wskaźników jego pracy; dane ilościowe, dotyczące tej wielkości mogą się okazywać fałszywe z powodu strat powietrza. Dlatego istotne jest zwracania bacznej uwagi na ewentualne wypływy powietrza na drodze od wentylatora do dysz. Źródłem znacznych strat powietrza mogą być w żeliwiakach z okresowym spustem żużla otwory spustowe do żużla, pozostawiane otwartymi; przy tym są one często przewymiarowane. Szczególnie często występują straty dmuchu przy żeliwiakach z gorącym dmuchem; mają one zwykle miejsce w rekuperatorach. Następstwem tego jest konieczność wdmuchiwania przez dysze tlenu w miejsce traconego dmuchu.

  • unikanie ” zawisania” wsadów w szybie żeliwiaka: jest to zjawisko wstrzymywania nabojów wsadu w ich ruchu w dół szybu i jest przyczyną spadku wydajności i sprawności cieplnej pieca, a w cięższych przypadkach - zatrzymania procesu topienia

  • prawidłowe postępowanie z wykładziną: wewnętrzna średnica wykładziny w strefach najwyższej temperatury (spalania i topienia) powiększa się z upływem czasu trwania procesu żeliwiakowego wskutek erozji i zużycia ściernego. Wpływa to na przebieg procesu, oddalając go od przebiegu optymalnego. Minimalizowanie obciążenia cieplnego wykładziny jest więc również działaniem na rzecz oszczędności energii. Aby zapewnić zadowalające i ekonomiczne prowadzenie żeliwiaka, należy po każdym wytopie odnawiać wykładzinę w wymienionych powyżej krytycznych miejscach.

Osiągnięte korzyści środowiskowe

Zwiększona sprawność zużywania energii, zmniejszone zużycie koksu, zmniejszona ilość odpadów.


Oddziaływanie na środowisko

Nie stwierdzono występowania efektów ubocznych.


Możliwość zastosowania

Opisana technika ma zastosowanie do żeliwiaków istniejących i instalowanych.


Powody wdrożenia

Optymalizacja pracy żeliwiaka.


Zakłady referencyjne

Dobrą praktykę metalurgiczną można zaobserwować we wszystkich odlewniach z żeliwiakami.


Literatura

[32, CAEF, 1997], [44, ETSU, 1993], [202, TWG, 2002]


4.2.1.2. Kontrola jakości koksu
Opis

Jakość stosowanego koksu wywiera istotny wpływ na sprawność operacji żeliwiakowych, a szczególnie na początkową temperaturę żeliwa, stopień jego nawęglenia i końcową zawartość siarki w żeliwie. Przy ocenie jakości koksu bierze się pod uwagę następujące jego właściwości:




  • zawartość węgla związanego: im jest ona większa tym większa jest wartość opałowa koksu

  • zawartość popiołu: z jej zwiększeniem zmniejsza się wartość opałowa koksu i zwiększa ilość wytwarzanego żużla

  • zawartość części lotnych: z jej zwiększeniem się zmniejsza się zawartość węgla związanego i maleje wartość opałowa koksu

  • zawartość siarki: obecność siarki jest niepożądana w każdym rodzaju żeliwa1, a jej obecność w koksie prowadzi do emisji SO2. Zawartość siarki w koksie zależy od jej zawartości w węglu, z którego koks jest wytwarzany Niestety, brak jest metody usuwania siarki z koksu.

  • wilgotność: obecność wody w koksie jest niepożądana, gdyż zmniejsza ona ilość węgla w odważanym koksie wsadowym. Niewielka wilgotność koksu jest jednak wskazana ze względu na zmniejszenie wtedy zapalności koksu w urządzeniach transportowych

  • wymiary kawałków: rozmiary kawałków koksu odlewniczego wpływają bezpośrednio na zużycie koksu wsadowego i na szybkość topienia. Optymalne wymiary kawałków koksu w chwili załadowywania go do pieca powinny mieć średni wymiar większy od 90 mm, a udział kawałków o rozmiarze poniżej 50 mm nie powinien przekraczać 4%. Udział koksiku w partiach koksu wsadowego wpływa w istotnym stopniu na ilość pyłu emitowanego z żeliwiaka.


Osiągnięte korzyści środowiskowe

Zoptymalizowanie zużycia koksu przyczynia się do zwiększenia sprawności procesu.


Oddziaływanie na środowisko

Nie stwierdzono występowania efektów ubocznych.


Dane operacyjne

Typowe właściwości koksu odlewniczego zestawiono w tab. 4.4




Właściwości

Wartość typowa, %

Wartość graniczna, %

Popiół

5.8 – 5.9

6.5 max

Części lotne

0.3 – 0.4

0.8 max

Siarka

0.68 – 0.70

0.75 max

woda

1.5 – 2.5

3.0 max

Wytrzymałość

M80 wskaźnik Micum

M10 wskaźnik Micum

81 – 82


8 – 8.5

78.0 max


9.0 max

Węgiel związany

93.7 – 93.8

93.0 min

Ciepło spalania

32200 kJ/kg

31800 kJ/kg

Tabela 4.4. Typowe właściwości koksu odlewniczego

[197, Nalonchem, 2002]


Dane zamieszczone w tabeli 4.4 wzięto ze specyfikacji dostawcy. Normy lokalne mogą przewidywać wyższe wartości graniczne.
Możliwości zastosowania

Opisana technika ma zastosowanie do żeliwiaków istniejących i instalowanych.


Aspekty ekonomiczne

Koks wsadowy o niskiej zawartości siarki bywa na ogół droższy.


Powody wdrożenia

Poprawa sprawności pracy żeliwiaka.




Zakłady referencyjne

Technika ta jest stosowana we wszystkich odlewniach europejskich dysponujących żeliwiakami.


Literatura

[44, ETSU, 1993], [225, TWG, 2003]


4.2.1.3. Prowadzenie pieca na żużlu kwaśnym lub zasadowym
Opis

W celu uzyskania odpowiedniej płynności żużla i ułatwienia oddzielania go od ciekłego metalu i swobodnego wypływania z pieca stosuje się topniki. Najpowszechniej używanym topnikiem jest kamień wapienny (węglan wapnia), który dysocjuje w szybie żeliwiaka, dając wapno palone CaO i dwutlenek węgla. CaO łączy się z innymi składnikami żużla (zwykle o charakterze kwaśnym), tworząc ciekły żużel.


Zasadowość żużla określa stosunek zawartości tlenków zasadowych i kwaśnych: B = (CaO + MgO)/(SiO2), przy czym, zawartości są podane w % masowych.
Większość żeliwiaków działa z zastosowaniem żużla kwaśnego lub lekko zasadowego (B < 1.2). Żeliwiaki zasadowe dają następujące korzyści:

  • większą zawartość węgla,

  • mniejszą zawartość siarki,

  • możliwość zastosowania złomu gorszej jakości,

ale wykazują równocześnie następujące wady:




  • duży zgar krzemu,

  • większy koszt materiałów wykładziny (o ile nie pracuje się bez wykładziny),

  • większy koszt topników,

  • trudniej jest regulować skład chemiczny metalu niż przy stosowaniu żużla kwaśnego.



Osiągnięte korzyści środowiskowe

Przy żeliwiakach kwasnych można stosować filtry suche. Żużel zasadowy ma wyższą temperaturę topnienia; upłynnia się go za pomocą CaF2, co jest źródłem emisji składników zawierających fluor, a to wymaga zastosowania mokrych skruberów do skutecznego wychwytywania tych składników.
Możliwości zastosowania

Opisana technika ma zastosowanie do żeliwiaków istniejących i instalowanych. W przypadku stosowania żużla zasadowego konieczne jest zainstalowanie mokrych odpylaczy.


Zakłady referencyjne

Technika ta jest stosowana we wszystkich odlewniach europejskich dysponujących żeliwiakami.



Literatura

[44, ETSU, 1993], [202, TWG, 2002], [225, TWG, 2003]


4.2.1.4. Powiększanie wysokości szybu żeliwiaków z zimnym dmuchem (ŻZD)
Opis

Wymaganą wysokość użyteczną żeliwiaków o różnej wydajności podano w tabeli 4.5. Taka wysokość zapewnia ustalenie się rozpiętości strefy podgrzania wsadu metalowego na wymaganej wysokości szybu. Jeżeli jednak gaz żeliwiakowy ma być spalany na poziomie okna wsadowego, można rozważać mniejszą wysokość szybu. Ogólnie biorąc, im mniejsza jest wysokość użyteczna szybu, tym większa jest pewność zapalenia się gazu – samoczynnego bądź za pomocą palnika.




Wydajność żeliwiaka

(t/h)

Wysokość użyteczna

(m)

Do 5

4.9

5 – 8

5.8

>8

6.7

Tabela 4.5. Wymagania stawiane wysokości szybu żeliwiaka


Powiększając wysokość szybu można zwiększyć sprawność cieplną ŻZD. Ogólnie biorąc, im większa jest wysokość szybu, tym dłużej przebywa gaz w szybie w kontakcie z wsadem i tym większa ilość ciepła zostaje przekazana wsadowi.
Osiągnięte korzyści środowiskowe

Zależnie od typu instalacji wysokość szybu musi być optymalizowana, aby można było zapewnić zupełne dopalenie się gazu żeliwiakowego i skuteczne podgrzanie wsadu metalowego.


Oddziaływanie na środowisko

Nie stwierdzono występowania efektów ubocznych.


Dane operacyjne

Dane operacyjne zestawiono w tabeli 4.6. Zmiana obejmuje podwojenie objętości strefy podgrzania, w wyniku czego można zmniejszyć zużycie koksu wsadowego z 14 do 11,5 kg/100 kg wsadu metalowego, czyli zmniejszyć je o 18%. Należy zaznaczyć, że w ogólności wysokość użyteczną szybu określa się zgodnie z przybliżoną zasadą: wysokość = 5 x średnica wewnętrzna żeliwiaka na poziomie dysz.







Żeliwiak przed zmianą

Żeliwiak po zmianie

Średnica

- strefa topienia (m)

- strefa podgrzania (m)

1.4


1.4

1.4


1.7

Wysokość nad dyszami

5

6.5

Zużycie koksu (kg/100kg wsadu metalowego

140

115

Tabela 4.6. Przykładowe dane dotyczące zmiany zużycia koksu po zwiększeniu wysokości użytecznej żeliwiaka



Możliwości zastosowania

Optymalizacja wysokości użytecznej żeliwiaka powinna być przeprowadzona na etapie jego projektowania. W przeciwnym razie zmiany takiej można dokonać tylko w czasie zasadniczej modernizacji pieca.



Powody wdrożenia

Zwiększenie sprawności pracy żeliwiaka.


Zakłady referencyjne


  1   2   3   4   5


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna