Komisja europejska



Pobieranie 254,91 Kb.
Strona2/3
Data14.02.2018
Rozmiar254,91 Kb.
1   2   3

STRESZCZENIE

Dokument referencyjny na temat najlepszych dostępnych technik NDT (Best Available Techniques - BAT) (tzw. BREF), poświęcony kuźniom i odlewniom, odzwierciedla wymianę informacji przeprowadzoną zgodnie z art. 16 ust. 2 Dyrektywy Rady 96/61/WE (Dyrektywy IPPC). Niniejsze streszczenie należy odczytywać razem z przedmową do dokumentu referencyjnego (BREF), która opisuje strukturę dokumentu, jego cele, sposób wykorzystania i terminy prawne. Niniejsze streszczenie przedstawia najważniejsze ustalenia, podsumowanie głównych wniosków dotyczących najlepszych dostępnych technik (NDT) i związanych z nimi poziomów emisji/zużycia. Może ono być odczytywane i rozumiane jako samodzielny dokument, jednak jako streszczenie nie przedstawia ono złożonego charakteru całego dokumentu referencyjnego (BREF). Z tego względu przy podejmowaniu decyzji w sprawie najlepszej dostępnej techniki (NDT) nie powinno ono być stosowane zamiast pełnego tekstu dokumentu referencyjnego.


Zakres niniejszego dokumentu referencyjnego (BREF)
Niniejszy dokument odzwierciedla wymianę informacji na temat działalności objętych załącznikiem I, ust. 2.3 (b), 2.4. oraz 2.5. (b) do dyrektywy IPPC, tj.:
„2.3. Instalacje do obróbki metali żelaznych:

(b) kuźnie z młotami o energii przekraczającej 50 kilodżuli na młot, gdzie stosowana energia cieplna przekracza 20 MW

2.4. Odlewnie stopów żelaza o zdolności produkcyjnej przekraczającej 20 ton dziennie

2.5. Instalacje

(b) do wytopu, łącznie ze stapianiem, metali nieżelaznych, łącznie z produktami z odzysku, (rafinacja, odlewnictwo, itd.), o zdolności topienia przekraczającej 4 tony dziennie dla ołowiu i kadmu lub 20 ton dziennie dla wszystkich innych metali.”
Po porównaniu powyższych opisów z rzeczywistymi wartościami mocy instalacji istniejących w Europie, Techniczna Grupa Robocza (TGR) nakreśliła zakres roboczy, obejmujący:


  • odlewanie stopów żelaza np. żeliwa szarego z grafitem płatkowym, żeliwa ciągliwego i sferoidalnego, stali

  • odlewanie metali nieżelaznych, np. aluminium, magnezu, miedzi, cynku, ołowiu i ich stopów.

Kuźnie wyłączono z zakresu niniejszego dokumentu, nie zgłoszono bowiem żadnych kuźni europejskich, które spełniałyby warunki określone w załączniku I ust. 2.3. (b). W niniejszym dokumencie omówiono zatem jedynie procesy odlewnicze. Wykluczono również, ze względu na ograniczony zakres dokumentu, odlewnie kadmu, tytanu i metali szlachetnych, jak również odlewnie dzwonów i odlewów artystycznych. Odlewanie ciągłe (w postaci blach lub kęsisk płaskich) omówiono już w dokumentach BREF, związanych z produkcją żelaza i stali, jak również z sektorami metali nieżelaznych i stąd też nie omawia się go w niniejszym dokumencie. Przy omawianiu metali nieżelaznych przyjmuje się w niniejszym dokumencie, że proces rozpoczyna się od stapiania wlewków i złomu własnego lub od ciekłego metalu.


Z technologicznego punktu widzenia, w niniejszym dokumencie omówiono następujące etapy procesu odlewniczego:


  • wykonanie modelu,

  • magazynowanie i przeładunek surowców,

  • topienie i obróbka metalu,

  • wykonanie form i rdzeni,

  • zalewanie form,

  • wybijanie odlewów,

  • wykańczanie odlewów

  • obróbkę cieplną odlewów.


Przemysł odlewniczy
Odlewnie zajmują się topieniem metali żelaznych i nieżelaznych oraz ich stopów i przekształcaniem w wyroby w ich ostatecznym kształcie, bądź kształcie zbliżonym do ostatecznego, poprzez wlewanie ciekłego metalu lub stopu do formy i pozostawianie go w niej do zakrzepnięcia. Sektor odlewniczy to sektor zindywidualizowany i zróżnicowany. Obejmuje szeroką gamę instalacji, począwszy od małych, a na bardzo dużych skończywszy; każda łączy w sobie technologie i operacje jednostkowe dobrane odpowiednio do stosowanych materiałów wsadowych, wielkości serii i rodzajów produktu wytworzonego przez konkretną instalację. Organizacja w tym sektorze opiera się na rodzaju metalu stosowanego jako materiał wsadowy, przy czym zasadniczego rozróżnienia dokonuje się pomiędzy odlewniami stopów żelaza i metali nieżelaznych. Z uwagi na to, że odlewy są zasadniczo półproduktami, odlewnie znajdują się w pobliżu klientów.
Europejski sektor odlewniczy jest trzecim pod względem wielkości na świecie sektorem odlewów ze stopów żelaza i drugim pod względem wielkości sektorem odlewów z metali nieżelaznych. Roczna produkcja odlewów w rozszerzonej Unii Europejskiej wynosi 11,7 mln ton odlewów ze stopów żelaza oraz 2,8 mln ton odlewów z metali nieżelaznych. Niemcy, Francja i Włochy to trzy wiodące kraje produkcyjne w Europie, z których każdy produkuje rocznie ogółem ponad dwa mln ton odlewów. W ciągu ostatnich kilku lat Hiszpania zajęła czwarte miejsce, zastępując Wielką Brytanię, przy czym produkcja obu krajów wynosi ponad milion ton odlewów. Pięć czołowych krajów produkuje łącznie ponad 80% całkowitej produkcji europejskiej. Choć wielkości produkcyjne utrzymywały się na stosunkowo stałym poziomie na przestrzeni ostatnich kilku lat, to nastąpił spadek całkowitej liczby odlewni (która obecnie wynosi w sumie około 3000 zakładów), co odzwierciedlają również dane dotyczące zatrudnienia (obecnie około 260000 osób). Można to wytłumaczyć stopniowym udoskonalaniem i automatyzacją produkcji w zakładach odlewniczych. Jednakże sektor odlewniczy nadal pozostaje w głównej mierze branżą MŚP (Małych i Średnich Przedsiębiorstw), w której 80% firm zatrudnia mniej niż 250 osób.
Główne rynki obsługiwane przez przemysł odlewniczy to rynek motoryzacyjny (50% udziału w rynku), inżynieria ogólna (30%) oraz budownictwo (10%). Coraz większy nacisk na lżejsze pojazdy w przemyśle motoryzacyjnym znalazł odbicie w rozwoju rynku odlewów aluminiowych i magnezowych. Odlewy żeliwne w większości (tj. >60%) trafiają do sektora motoryzacyjnego, natomiast odlewy staliwne znajdują głównie zastosowanie w sektorze budowlanym, maszynowym i w produkcji zaworów.

Proces odlewniczy
Ogólny schemat procesu odlewniczego przedstawiono na rysunku poniżej. Proces ten można podzielić na następujące główne czynności:


  • topienie i obróbkę metali: wytapialnia,

  • przygotowanie form i rdzeni: formiernia,

  • wlewanie ciekłego metalu do formy, chłodzenie w celu zakrzepnięcia odlewu i usuwanie odlewu z formy: hala odlewnicza,

  • wykańczanie surowego odlewu: wykańczalnia.

Można zastosować różne opcje obróbki, w zależności od rodzaju metalu, wielkości serii i rodzaju produktu. Zasadniczo, główny podział w ramach sektora opiera się na rodzaju metalu (żelazny lub nieżelazny) oraz rodzaju stosowanej formy (formy jednorazowe lub trwałe). Choć możliwa jest dowolna kombinacja, odlewnie stopów żelaza w większości przypadków korzystają z form jednorazowych (tj. formowanie w masie formierskiej), natomiast odlewnie metali nieżelaznych głównie korzystają z form trwałych (tj. stosują odlewanie kokilowe). W ramach każdej z tych podstawowych opcji obróbki istnieje szereg technik w zależności od rodzaju stosowanego pieca, stosowanego systemu przygotowania formy i rdzenia (masy z bentonitem lub rozmaite spoiwa chemiczne), jak również systemu odlewania i stosowanych technik wykańczania. Każda z nich ma odmienne właściwości techniczne, ekonomiczne i środowiskowe oraz zalety i wady.


W celu opisania różnych czynności w rozdziałach 2, 3 i 4 niniejszego dokumentu przedstawiono schematy poszczególnych procesów, od przygotowania modelu, poprzez jego wykańczanie do obróbki cieplnej. Opisuje się stosowane techniki, podaje poziomy emisji i zużycia, jak również techniki, mające na celu zminimalizowanie wpływu na środowisko. Struktura rozdziału 5 opiera się na rozróżnieniu pomiędzy rodzajami metalu i rodzajami formowania.

Proces odlewniczy


Podstawowe zagadnienia środowiskowe
Przemysł odlewniczy zajmuje liczącą się pozycję w recyklingu metali. Stal, żeliwo i złom aluminiowy podlegają przetopieniu i przetworzeniu na nowe produkty. Najbardziej prawdopodobny negatywny wpływ odlewni na środowisko wiąże się z obecnością procesu cieplnego oraz stosowaniem dodatków mineralnych. Skutki środowiskowe zatem są głównie związane ze spalinami i gazami odlotowymi oraz ponownym wykorzystaniem lub składowaniem pozostałości mineralnych.
Emisje zanieczyszczeń do powietrza to główne problemy środowiskowe. W wyniku procesu odlewniczego powstają pyły mineralne (zawierające metale), związki zakwaszające, produkty niepełnego spalania oraz lotne związki organiczne. Pył to poważny problem, powstaje on bowiem na wszystkich etapach procesu, występuje w różnych rodzajach i różnym składzie. Pył wydzielany jest podczas topienia metalu, formowania w masie formierskiej, odlewania i wykańczania. Jakikolwiek powstały pył może zawierać metale i tlenki metali.
Zastosowanie koksu jako paliwa lub ogrzewanie tygli bądź pieców gazem czy też stosowanie palników olejowych może spowodować emisję produktów spalania, takich jak NOx i SO2. Ponadto, stosowanie koksu i obecność zanieczyszczeń (np. oleju, farby, ...) w złomie może spowodować powstanie niektórych produktów niekompletnego spalania lub rekombinacji (jak np. PCDD/F) oraz pyłu.

Przy wytwarzaniu form i rdzeni, stosuje się różne dodatki w celu związania masy formierskiej. Przy wiązaniu masy formierskiej i zalewaniu formy ciekłym metalem, powstają produkty reakcji i rozkładu. W ich skład wchodzą związki nieorganiczne i organiczne (np. aminy, lotne związki organiczne). Produkty rozkładu (głównie lotne związki organiczne) powstają nadal w trakcie schładzania odlewu i wyjmowania go z formy. Produkty te mogą również wywołać przykry zapach.


W procesie odlewniczym, emisje szkodliwych substancji do powietrza zwykle nie ograniczają się do jednego (lub kilku) stałych punktów. Proces obejmuje różne źródła emisji (np. z gorących odlewów, masy formierskiej, gorącego metalu). Kluczową kwestią w ograniczaniu emisji jest nie tylko oczyszczanie strumienia gazów spalinowych i odlotowych, ale również ich wychwytywanie.
Formowanie w masie formierskiej wiąże się z wykorzystaniem dużych ilości piasku, przy stosunku wagowym piasku do ciekłego metalu zwykle w przedziale od 1:1 do 20:1. Zużytą masę można poddać regeneracji, ponownie wykorzystać lub unieszkodliwić. Dodatkowe pozostałości mineralne, takie jak żużel i popioły, powstają na etapie topienia przy usuwaniu zanieczyszczeń z kąpieli metalowej. Można je albo ponownie wykorzystać albo unieszkodliwić.
Ponieważ odlewnie zajmują się procesem cieplnym, do ważnych zagadnień środowiskowych należy sprawność energetyczna i gospodarka wygenerowanym ciepłem. Jednakże ze względu na dużą ilość transportowanego i przeładowywanego nośnika ciepła (tj. metalu) i jego powolne stygnięcie, odzyskiwanie ciepła nie zawsze jest proste.
W odlewniach może występować duże zużycie wody, np. w przypadku chłodzenia i hartowania. W większości odlewni gospodarka wodna wiąże się z wewnętrznym obiegiem wody, przy czym znaczna część wody wyparowuje. Wodę stosuje się zasadniczo w systemach chłodzenia pieców elektrycznych (indukcyjnych lub łukowych), bądź żeliwiaków. Ogólnie rzecz biorąc, końcowa ilość ścieków jest bardzo niewielka. Niemniej jednak, w przypadku zastosowania mokrych technik odpylania, powstałe ścieki wymagają specjalnego oczyszczenia. W przypadku wysokociśnieniowego odlewania kokilowego, powstaje strumień ścieków, który przed usunięciem należy poddać oczyszczeniu w celu usunięcia związków organicznych (fenolu, oleju).
Poziomy zużycia i emisji
Ogólny przegląd materiałów wsadowych i produktów procesu odlewniczego podano na rysunku poniżej. Etap „zalewania formy” wymieniony w środkowej części rysunku obejmuje również wszelkie niezbędne czynności formowania. Do podstawowych strumieni wejściowych należą: metal, energia, spoiwa i woda. Do głównych substancji emitowanych należą pyły, aminy, lotne związki organiczne, a dla konkretnych rodzajów pieców również SO2, dioksyny i NOx.
Na etapie topienia wykorzystuje się 40 - 60% energii dostarczonej. W przypadku niektórych rodzajów metali, zużycie energii zależy od rodzaju stosowanego pieca. Wkład energii do topienia waha się od 500 do 1200 kWh/t wsadu metalowego w przypadku metali żelaznych oraz od 400 do 1200 kWh/t wsadu metalowego w przypadku aluminium.
Ilości i rodzaje stosowanych spoiw, substancji chemicznych i masy formierskiej w dużej mierze zależą od rodzaju wykonywanego odlewu, w szczególności jego wielkości i kształtu, jak również od tego, czy wykonuje się produkcję masową czy seryjną.
Zużycie wody w dużej mierze zależy od rodzaju wykorzystywanego pieca, rodzaju stosowanego sposobu oczyszczania gazów spalinowych i stosowanej metody odlewania.
Pył powstaje na każdym etapie procesu, choć o różnych poziomach tlenków mineralnych, metali i tlenków metali. Ilości względne pyłu w przypadku topienia metali zawierają się w przedziale od wartości niewykrywalnej dla niektórych metali nieżelaznych do wartości powyżej 10 kg/tonę w przypadku wytapiania żeliwa w żeliwiaku. Duża ilość piasku stosowanego do odlewania przy użyciu form jednorazowych powoduje emisję pyłów na różnych etapach formowania.
Aminy wykorzystuje się jako katalizatory w najczęściej stosowanych systemach wytwarzania rdzeni. Powoduje to emisje ukierunkowane ze strzelarek do rdzeni i emisje niezorganizowane przy przeładunku rdzeni.
Emisje lotnych związków organicznych (głównie rozpuszczalników, BTEX – węglowodorów aromatycznych /benzenu, toluenu, etylobenzenu, ksylenu/ oraz w mniejszym stopniu fenolu, formaldehydu, itp.) powstają na skutek stosowania np. żywic, rozpuszczalników organicznych lub powłok organicznych przy wytwarzaniu rdzeni. Związki organiczne ulegają rozpadowi termicznemu podczas zalewania ciekłym metalem, a dalsza ich emisja następuje podczas wybijania i chłodzenia. W niniejszym dokumencie przedstawiono strumienie emisji mieszczące się w przedziale 0,1 - 1,5 kg/t odlewu.



1   2   3


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna