钢铁业环境因素
基础金属及金属制品环境专业技能与基础第一节 行业特点与典型产品一、钢铁工业铁是金属中最普遍的一种。早在史前时代人们即已从事铁的冶炼和加工。炼钢是在十九世纪随着各种炼钢方法的发明而发展起来的。如今，钢产量已是国家繁荣富强的一个标志。钢是其他许多工业得以大规模生产的基础。钢铁企业生产的规模有大有小，生产设备也各有差异。目前钢铁生产的趋势是建立大型钢铁联合企业，钢铁年产能力可高达一千万吨左右，这类企业工序齐全，从运入矿石、原煤开始直到生产出各种商品钢材和副产品，但是，也有许多小型企业，只生产铁、钢或某种特殊钢。二、有色金属工业有色金属是除铁、锰、铬以外的所有金属的总称。在我国，列入有色金属范围的有64种金属。有色金属冶炼及压延加工工业主要包括重有色金属冶炼、轻有色金属冶炼、贵有色金属炼和有色金属加工等行业。第二节 工艺流程一、钢铁工业的典型工艺流程钢铁生产全过程包括采矿、选矿、冶炼、加工等。原料主要有铁矿石、燃料及熔剂；燃料主要有煤、天然气及石油等；熔剂主要有石灰石、白云石和萤石，部分石灰石需事先焙烧成石灰。一个钢铁联合企业主要生产工序包括： 采矿、选矿：开采金属矿石，将矿石选矿富集得到高品位的精矿粉。 原料准备：在原料场破碎、筛分、混匀、提供所需原料。 烧结：将选矿工序生产的铁精矿粉、燃料和熔剂混合熔融，生成烧结矿。 炼焦及化工副产品回收：经洗选、破碎、筛分、配煤后利用可燃气加热将炼焦煤去除挥发分生成焦炭，并回收对挥发分洗涤后的焦炉煤气、煤焦油以及氨、苯、甲苯、重溶剂油、萘、蒽、甲基萘、酚、吡啶、喹啉、沥青等多种化工产品。 炼铁：将铁矿高温冶炼还原成金属铁。 炼钢：将铁水脱碳去除杂质炼成钢。 铸锭及连铸：将钢水铸成钢锭或半成品。 热轧：将钢坯在一定温度下轧制成不同规格钢材。 冷轧和精整加工：酸洗去除带钢或板坯上氧化层，冷轧、退火获得所需钢材并进行表面处理。钢铁工业主要有“联合法”和“电弧法”两种工艺路线变异和组合，两者主要差异是它们所使用的含铁原料和类型不同。联合钢铁厂主要使用铁矿石及少量废钢铁，而电弧炉钢厂则主要使用废钢。联合钢铁厂工艺流程，主要包括炼焦、炼铁、炼钢、连铸等工艺。工艺流程及其中的炼铁生产工艺详细流程分别如图1和图2所示。烧结厂炼焦烧结矿分级高炉铁水BOF炼钢钢水连铸铸锭粗轧车间钢锭厚板坯大方坯小方坯型材轧制棒材和线材轧制热轧薄板轧制厚板轧制型钢钢筋和线材热轧薄板轧机钢板制钢管由卷材制成的钢管酸冼、冷轧及涂镀图1 联合钢铁厂工艺流程焦槽矿槽矿槽焦炭烧结矿矿石辅助原料振动筛振动筛给料机原料除尘烧结粉皮带矿石称量漏斗碎焦皮带碎焦槽块焦皮带烧结粉槽矿石皮带卡车碎焦皮带卡车烧结粉皮带烧结车间烧结车间焦炭称量漏斗中间漏斗上料皮带炉顶装料设备重油喷吹加温制氧、鼓风热风炉高 炉碾泥机卡车煤粉喷吹助燃风机撤渣器溜槽铁罐渣罐炼钢铸铁机水渣池成品外运图2 炼铁生产工艺流程图二、铝冶炼的工艺流程铝的冶炼包括从铝矿石中提取氧化铝和以氧化铝为原料，氟化物为熔剂，用电解法制取金属铝两个独立的生产工艺流程。氧化铝生产多以铝土矿为原料。制取氧化铝采用碱法，其生产工艺有烧结法、拜耳法和联合法三种。烧结法适于处理铝硅比低、碱浸出性能较差的铝矿石。拜耳法适于处理铝硅比高的铝矿石。联合法又可分为并联和串联两种流程：前者是拜耳法和烧结法两种流程并行；后者是拜耳法提取氧化铝后的残渣再用烧结处理。在串联法中，拜耳法部分的赤泥，添加一部分铝硅比约为4的铝矿石进行烧结；自烧结法系统中取出部分精液加入到拜耳法系统中，以补充拜耳法系统的碱损耗，这样便形成了具有我国特色的混联联合法。这种方法兼有烧结法和拜耳法两种方法的特点，能同时处理铝硅比高、低两类不同性质的铝矿石。三种生产工艺流程分别见图3、图4、图5。石灰图3 拜耳法铝生产工艺流程铝土矿苛性碱破碎（1）（1）（1）湿磨高压溶出稀释沉降分离蒸汽澄清过滤赤泥洗涤弃赤泥赤泥洗水种分沉降分离AI（OH）3洗涤焙烧AL2O3赤泥洗水重油（1）（1）包装母液蒸发（1）粉尘产生点（2）（1）洗水（2）（2）（2）石膏（1）（1）白煤碱粉铝土矿焦炭石灰石铁粉砂岩生料磨烧成冷却磨细水泥包装破碎石灰烧制（1）破碎原料磨制烧成中碎烟煤硅渣化浆沉降分离赤泥洗涤脱硅弃赤泥种分炭分种分母液炭分母液AL（OH）3洗涤焙烧AL2O3（1）（1）包装（1）（1）（1）CO2熟料溶出图4 烧结法工艺流程注: （1）粉尘产生点（2）烟尘产生点精液碳酸钠高硅矿石石灰石铝土矿烧结煅烧高压溶出熟料溶出稀释及赤泥分离洗涤赤泥分离及洗涤赤泥精液种分氢氧化铝分离洗涤赤泥脱硅及叶滤精液碳分氢氧化铝分离及洗涤种分母液氢氧化铝蒸发煅烧沉降及过滤氧化铝氢氧化铝碳分母液蒸发钠盐种分蒸发母液图5 混联联合法工艺流程铝电解生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法，主要设备是电解槽。按电解槽所用阳极类型和加工方式的不同可分为两大类、四种槽型，即：上部导电（上插）自焙槽自焙阳极电解槽侧部导电（侧插）自焙槽边部加工预焙槽预焙阳极电解槽中间加工预焙槽电解铝生产工艺流程示于图6。（1）阳极（糊）氧化铝氟化盐其它填加剂（1）（1）电解槽直流电烟气净化（1）（2）（3）铝液净化铸造铝锭（1） 粉尘产生点（2） 氟化氢产生点（3） 沥青烟产生点图6 电解铝生产工艺流程三、有色金属加工生产工艺流程有色金属加工按金属性质可分为轻有色、重有色和稀有金属加工。有色金属（含添加元素）通过熔炼、铸造、加热、压力加工、退火、碱洗、酸洗（或氧化）等过程，生产出有色金属及其合金的板、带、箔、管、棒、型、线等加工材料。1、 铝加工生产工艺流程铝加工是轻有色金属加工之代表，生产企业较多，产量也大。铝加工企业一般的生产工艺流程如图7所示。棒材型材燃烧废气、生产性粉尘硫酸雾碱雾油雾碱雾（油雾）连铸带坯配料铝锭等加工返回料重（柴）油、煤气、电阻熔炼炉精炼废气电阻保温炉及精炼装置铸造机锯切扁锭铸锭电加热炉铸锭电加热炉挤压机热（粗）轧机热处理精冷轧机碱洗热处理轧管、拉伸剪切精整矫直精整矫直时效涂油包装入库板材涂油包装入库时效碱洗氧化、上色包装入库图7 铝加工生产工艺流程及主要大气污染因素2、 铜加工生产工艺流程铜加工是重有色金属加工之代表，生产企业众多，产量最多。铜加工企业一般的生产工艺流程如图8所示。扁锭酸雾酸雾酸雾酸雾棒配料电解铜、锌锭等加工返回料工频感应熔炼电炉及保温炉铸造机氧化锌烟尘等锯切线坯连铸带坯工频感应加热炉铸锭加热炉燃烧废气热（粗）轧机水蒸汽（油雾）挤压机线坯酸洗酸雾轧管、拉伸铣面精（冷）轧机油雾光亮退火光亮退火酸洗酸洗精整检查精整检查管棒材包装入库板带材包装入库酸洗拉伸退火酸洗拉伸线材检查包装入库图8 铜加工生产工艺流程及主要大气污染因素第三节 主要工艺流程的环境因素及其环境影响一、钢铁工业钢铁工业生产有炼焦、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等各种生产环节，拥有各种炉窑、机械、设备，生产过程中，消耗大量的矿石、燃料、水、电和其他辅助原料，废气、废水、废渣、噪声的排放都是严重的，针对各生产环节采取有效的清洁生产措施是其达标排放，保护环境的关键。1、 主要的废气污染源及其对环境的影响钢铁工业废气来源及主要污染物如表1所示。表1 钢铁工业废气来源及主要污染物生产类型主要来源主要污染物原料处理原料堆场、原料运输机转运、矿石破碎筛分设备、煤粉碎设备粉尘烧结（球团）烧结机机头、带式（或竖炉）球团设备、烧结机机尾、烧结筛分系统、贮矿槽、粉焦粉碎系统粉尘、烟尘、SO2、NOX炼铁炉前原料贮存槽、原料转运站、主炉出铁场、高炉煤气放散、铸铁机粉尘、烟尘、CO、SO2、HF炼钢混铁炉、平炉（吹氧平炉）、转炉（顶吹氧转炉）、连铸、火焰清理机、电炉、炉外精炼炉、化铁炉、铁水脱硫、散状料转运站、辅助物料破碎粉尘、烟尘、CO、SO2轧钢加热炉（烧煤）、钢坯火焰清理机、机械清理机、热带连轧、精轧机、冷带连轧、双平整机NOX、SO2、CO2、酸雾、乳液烟雾、粉尘铁合金敞开式电炉、封闭式电炉、精炼电弧炉、回转窑、熔炼炉烟尘、NOX、SO2、CO2 Cl2炼焦焦炉装煤设备、出焦设备、熄焦设备、焦炉、煤及焦粉碎、筛分、转运点烟尘、H2S、HCN、NH3、CS2、苯类、酚类、萘、蒽耐火竖窑、回转窑、隧道室、破碎和筛分设备、运输系统粉尘、CO炭素制品锻烧炉、焙烧炉、石墨化炉、浸焙炉、原料破碎和筛分转运点粉尘、沥青烟、F机修化铁炉烟尘动力锅炉烟尘、SO2辅助原料加工石灰窑、白云石窑、矿石破碎、筛分、转动点烟尘、粉尘钢铁工业废气排放量大，污染面广，废气污染源集中在炼铁、炼钢、烧结、焦化等冶炼工业窑炉，窑炉排放的废气温度高，一般为4001000，最高可达14001600。高温烟气的治理直接关系到钢铁企业烟尘控制的水平。另外，生产过程中，高炉出铁、出渣、开堵铁口；转炉铁水、吹氧冶炼、出钢以及浇注钢锭等冶炼过程，其烟气的产生具有阵发性。钢铁企业产生的废气直接危害人体的健康和农作物的生长，并腐蚀金属器材和建筑物。废气中除含有尘和二氧化硫等外，还含有致癌物质，如多环芳烃和苯并（a）芘，游离二氧化硅粉尘使长期在此环境中工作的人易患“矽肺”。氟的污染对附近地区植物的生长、牲畜和人体骨骼都会产生不良影响。2、 主要的废水污染源及其对环境的影响钢铁工业废水来
