Нижнетагильский технологический институт (филиал)
Допустить к защите:
руководитель программы
доктор техн. наук, профессор
__________________О.Ю. Сидоров
(дата, подпись)
ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОКОВ ПРОКАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В УСЛОВИЯХ АО «ЕВРАЗ НТМК»
Выпускная аттестационная работа
Пояснительная записка
2018 20162039 ПЗ
Руководитель:
д.т.н., доцент О.Ю. Сидоров
Консультант: Н.А. Аристова
к.т.н., доцент
Н. контр. Е.В. Ноговицына
к.х.н., доцент
Слушатель Т.А. Ратникова
гр. ППФ - 160541 ХТ
Нижний Тагил
2018
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ. 3
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ.. 4
ВВЕДЕНИЕ. 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 9
1.1. Стокообразование и водоотведение на предприятиях черной металлургии 9
1.2. Влияние выпуска сточных вод металлургических предприятий на состояние водоемов. 12
1.3. Очистка оборотной воды в отстойниках - флокулянтах. 13
1.4. Сорбционная очистка с применением углеродных волокнистых сорбентов 19
1.5 Отстаивание и фильтрация. 21
1.5.1 Гравитационное разделение. 21
1.5.2 Фильтация. 25
1.6 Флотация. 28
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 33
2.1 Система оборотного водоснабжения прокатных цехов АО «ЕВРАЗ НТМК». 33
2.1.1 Существующее положение. 33
2.1.2 Очистка дебалансных стоков. 38
3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ. 40
3.1 Расчет радиального отстойника. 40
3.2 Подбор напорного фильтра. 46
4 ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.. 48
5.1 Охрана водных объектов. 49
5.2 Охрана природы на АО «ЕВРАЗ НТМК». 51
5.3 Безопасность жизнедеятельности. 53
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 55
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 56
РЕФЕРАТ
Выпускная аттестационная работа объемом 59 машинописных листов, содержит 10 рисунков, 7 таблиц, используется 28 литературных источников.
Графический материал представлен на 2 листах формата А1.
Ключевые слова: системы водного хозяйства предприятий, прокатное производство, загрязняющие вещества, очистка сточных вод, радиальный отстойник, тонкослойные блоки.
В обзоре литературных источников рассмотрены источники загрязнений оборотных вод предприятий и различные способы очистки промышленных сточных вод.
Приведены расчеты радиального отстойника с тонкослойными блоками. Подобран напорный фильтр для очистки дебалансовыхных стоков прокатных цехов поступающих в промливневую канализацию.
ПЕРЕЧЕНЬ ЛИСТОВ ГРАФИЧЕСКИХ ДОКУМЕНТОВ
| № п/п | Наименование документа | Обозначение документа | Формат |
| А1 | |||
| А1 | |||
ВВЕДЕНИЕ
Вода – неотъемлемая и важнейшая часть окружающей среды, она является средой обитания микроорганизмов, растений и животных, от которых зависит жизнь и здоровье людей. Основными источниками загрязнения водных объектов являются недостаточно очищенные бытовые и промышленные сточные воды. Ухудшающаяся экологическая обстановка в промышленных регионах привод к ужесточению требований к качеству очистки сточных вод предприятий.
Металлургические предприятия являются крупными промышленными потребителями воды, а также источниками поступления в водоемы загрязняющих веществ с промышленно-ливневыми сточными водами.
Вода в технологических процессах на металлургических предприятиях может выполнять различные функции:
а) технологические – используется в качестве растворителя и реакционной среды;
б) экстрагенные – используется для извлечения из продукта нежелательных примесей, очистки газообразных выбросов, очистки твердых отходов от водорастворимых компонентов, мойки оборудования;
в) охлаждающие и транспортирующие.
Системы водного хозяйства предприятий черной металлургии имеет сложную сетевую структуру. Они содержат много подсистем: локальных и общезаводских очистных сооружений, оборотных циклов, других сооружений и технологических трубопроводов, связывающих эти объекты между собой в единое целое. Продувочные воды и осадки (шламы) поступают в производственно-ливневую канализацию и шламонакопители, после чего вновь подаются на подпитку оборотных циклов и сбрасываются в окружающую среду. Наибольшее влияние на количественные и качественные характеристики использованной воды, в том числе на содержание солей, оказывают мокрые газоочистки, участки химической обработки металла, прокатные станы, а также очистные и охладительные сооружения.
В последнее время все большее значение принимает утилизация промышленных стоков и повторное использование воды после очистки.
Наибольшие затруднения при очистке и повторном использовании представляют стоки, загрязненные взвешенными и растворенными веществами. Качественный состав сточных вод зависит от вида и интенсивности производства, а также от совершенства системы водного хозяйства на предприятии. Стоки предприятий черной металлургии содержат такие загрязнения как: нерастворимые примеси (твердые частицы оксидов, железа, угля и др.) и органические загрязнители (масла, нефтепродукты, смолы и др.), которые поступают с доменного, сталеплавильного, прокатного переделов, коксохимического производства, а также от энергетического, транспортного и ремонтно-механического хозяйств. Растворимые примеси (неорганические соли, кислоты, щелочи, органические вещества) поступают от процессов обработки поверхности металла, коксохимического и доменного производств, теплосиловых установок и др.
Проблема защиты водных объектов от негативных воздействий и рационального использования водных ресурсов не теряет своей актуальности.
Наиболее распространенными и одновременно трудноудаляемыми из загрязнений являются нефтепродукты и фенолы, соединения этих групп часто превышают нормы ПДК.
Растущие масштабы производства, высокая вероятность аварий из-за изношенности оборудования, повышения требований к качеству воды в производстве и в хозяйственно-бытовой сфере ставят задачу поиска более эффективных методов очистки вод от различных загрязнений.
В данной работе проблемы очистки сточных и оборотных вод рассмотрим на примере АО «ЕВРАЗ НТМК» - ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат.
Производство на предприятии осуществляется по схеме полного металлургического цикла.
Продукция комбината – строительный прокат, прокат транспортного назначения, мелющие шары различного диаметра, непрерывнолитые слябы, чугун.
В 2016 году ЕВРАЗ НТМК произвел 4,8 млн тонн чугуна, 4,2 млн тонн стали, 4 млн стальной продукции [1].
Коксохимическое производство обеспечивает доменный цех металлургическим коксом, осуществляет очистку коксового газа, переработку выделенных химических продуктов с получением товарной продукции, передачу очищенного коксового газа к тепловым агрегатам комбината.
Доменное производство в настоящий момент представлено двумя доменными печами: №5 и №6 [1].
| Полезный объем, м3 | 2 200 | 2 200 |
| Проектная мощность, тыс. т/год | 1 835 | 1 765 |
| Число литейных дворов |
Сталеплавильное производство представлено конвертерным цехом производительностью 4 500 тыс. т/год. Сталь выплавляется из ванадиевого чугуна дуплекс-процессом.
Вся сталь на ЕВРАЗ НТМК разливается на МНЛЗ. Кроме непрерывно-литой заготовки продукцией конвертерного цеха является товарный ванадиевый шлак, получаемый на первой стадии выплавки стали дуплекс-процессом.
Прокатное производство включает в себя семь станов горячей прокатки:
- рельсобалочный стан "800" с отделением термической закалки рельсов;
- крупносортный стан "650";
- универсально-балочный стан "1300";
- колесопрокатный стан;
- бандажный стан;
- шаропрокатные станы СПШ-80 и СПШ-120.
Технология производства проката в общем виде включает в себя нагрев заготовок, прокатку металла в прокатных клетях до заданных размеров профиля, порезку раскатов на пилах или ножницах на мерные длины, отделку готового проката [1].
Сброс сточных вод за 2016 год составил: в реку М. Кушва – 21828,56 тыс. м3, в реку Вязовка – 11425,4 тыс. м3.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.1. Стокообразование и водоотведение на предприятиях черной металлургии
Черная металлургия является одним из крупнейших потребителей воды. Из общего количества воды, потребляемой предприятиями из источников, до 10-15 % составляют безвозвратные потери, связанные с испарением и каплеуносом в системах оборотного водоснабжения, приготовлением химически очищенной воды, потерями в технологических процессах и др. Остальная вода после использования возвращается в водоем в виде сточных вод. Сточные воды образуются при обогащении руд, очистке технологических газов и аспирационного воздуха, гидротранспортировке различной пыли, золы и других материалов, грануляции шлаков охлаждения прокатного оборудования, отделке проката, разливке чугуна и сплавов, а также при охлаждении доменных печей, конверторов и др. Доля водопотребления и водоотведения составляет: на охлаждение оборудования – 49%, очистку газов и воздуха – 26%, обработку и отделку металла – 12%, гидравлическую транспортировку отходов производства – 11%, прочие нужды – 2% [2].
Коксохимическое производство
На коксохимических производствах сточные воды образуются от химических цехов и от тушения кокса. Основное количество сточных вод образуется за счет влаги коксуемых углей и пирогенной влаги, а также вследствие конденсации пара, используемого при загрузке коксовых печей шихтой и в процессе переработки химических продуктов. Количество сточных вод и концентрация в них загрязнений зависят от качества коксуемых углей, состава цехов завода, состояния химического оборудования и условий эксплуатации. В ходе технологического процесса на коксохимическом производстве на 1 тонну коксующейся шихты образуется 0,2 – 0,3 м3 сточных вод. В общезаводском стоке производственной канализации содержатся фенолы, аммиак, сероводород, цианиды, бензольные углеводороды и смолы. Последнее имеет особое значение, так как многочисленными исследованиями установлено, что основным носителем канцерогенных веществ в сточных водах являются именно смолы [2].
Доменное производство.
Сточные воды в доменном производстве образуются при газоочистке доменного газа, гидравлической сборке осевшей пыли и просыпи в подбункерных помещениях, а также от установок грануляции доменного шлака и разливочных машин.
На 1000 м3 очищаемого газа образуется 4 – 6 м3 сточных вод. Стоки окрашены в красно-бурый цвет, для них характерно высокое содержание взвешенных веществ, кроме того в них присутствуют ионы кальция, магния, хлориды и сульфаты. От доменного цеха образуются также загрязненные воды из подбункерных помещений. При транспортировке, грохочении и дозировке шихты в подбункерных эстакадах выделяется пыль и просыпается некоторое количество материала на пол, который убирают водой смывом из дырчатых труб и сопел. Общее количество сточных вод, образующихся от смыва осыпи и пыли, составляет в среднем 300 – 360 м3/час на каждую доменную печь. Сточные воды загрязнены только механическими примесями – мелочью агломерата в виде частиц руды, кокса и известняка. В процессе грануляции доменного шлака сточные воды образуются в количестве 2 м3 на 1 т гранулированного шлака. Сточные воды имеют повышенную температуру (до 60 °С) и высокую концентрацию взвешенных частиц – до 2,0 г/л. Сточные воды разливочных машин получаются от охлаждения чугуна, разлитого в мульды на машине, и от охлаждения слитков чугуна после машины на вагонах с помощью душирующих устройств. Количество сточных вод от данного технологического процесса составляет 70-80 % потребляемой на охлаждение воды. Сточные воды имеют высокую щелочность и содержат до 200 мг/л взвеси [2].