Отчет по практике в ОАО «Кузнецкие ферросплавы»

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Преддипломная практика по специальности «Геоэкология» проводится для сбора материалов дипломной работы, закрепления теоретических знаний и приобретения практических навыков в области охраны окружающей среды.

Особенность преддипломной практики студентов пятого курса заключается в том, что собираются материалы, техническая документация, нормативные документы регламентирующие природоохранную деятельность на предприятиях различной форме собственности и проводят эксперименты и наблюдения.

Целью преддипломной практики является сбор материалов для выполнения дипломной работы по теме «Снижение экологической нагрузки на окружающую среду от работы ОАО «Кузнецкие ферросплавы», проведение экспериментов и наблюдений, разработка технологий для природоохранной деятельности на предприятиях и организациях любой формы собственности.       

Задачи преддипломной практики:

- изучение количественных и качественных характеристик выбросов, сбросов, отходов и других экологических загрязнений и нарушений, их воздействие на окружающую среду на предприятиях и организациях;

- изучение способов, методов и технических средств охраны 
окружающей среды на предприятиях и организациях;

- разработка мероприятий, обоснование применения способов и 
средств защиты окружающей среды

-  при необходимости проведение экспериментов, экологического аудита, экспертизы предприятий и организаций;

-  обобщение результатов и материалов преддипломной практики, а также разработка рекомендаций по улучшению природоохранной 
деятельности предприятий и организаций.

Производственная практика была пройдена на ОАО «Кузнецкие ферросплавы» с 29.12.2008 по 16.03.2009.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНЬЯ О ПРЕДПРИЯТИИ

 

1.1 Общие сведенья

 

ОАО «Кузнецкие ферросплавы» расположено в г. Новокузнецке Кемеровской Области. Датой основания завода считается 7 июля 1942 года — момент пуска в эксплуатацию печи № 1. ОАО «Кузнецкие ферросплавы» является специализированным предприятием по производству кремнистых ферросплавов (ферросилиция).

В состав предприятия входят пять основных цехов и ряд вспомогательных подразделений. К числу основных цехов относятся:

— плавильный цех №1;

— плавильный цех №2,

— плавильный цех №3;

— цех переработки ферросилиция;

— цех очистки газов и производства огнеупорного микрокремнезема.

К числу вспомогательных подразделений относятся:

— ремонтно-механический цех;

— цех ремонта металлургического оборудования;

— энергоцех;

— электроцех;

— автотранспортный цех;

— железнодорожный цех.

Плавильные цеха имеют следующую структуру:

– в состав цеха №1 входят 5 открытых печей - № 1, 2, 3, 4, 5;

– в состав цеха №2 входят 4 открытые печи - № 6, 7, 8, 14 и две закрытых печи №11, 15;

– в состав цеха №3 входят 3 закрытые печи - №  10, 12, 13 и открытая печь №9.

Ферросплавные печи для выплавки ферросилиция бывают двух видов — открытые и закрытые.

Колошники печей открытого типа сообщаются с атмосферой, загружаются шихтовыми материалами при помощи  оторванных от колошника труботечек. Для дачи добавок применяются завалочные машины. На открытых печах выплавляется ферросилиций марок ФС 75, ФС 65. Печи открытого типа имеют установленную мощность трансформаторов от 20 до 29 мВа.

Колошники печей закрытого типа герметично закрыты от атмосферы сводом. Загрузка шихты осуществляется по труботечкам. На закрытых печах выплавляется ферросилиций марок ФС 45, ФС 65, в небольших коллисчествах ФС 75. Печи закрытого типа имеют установленную мощность трансформаторов от 27 до 29 мВа.

Каждый плавильный цех имеет свой шихтовый двор. В нем производится накопление сырья и его подготовка для плавки в ферросплавных печах. Подготовка сырья заключается в дроблении и последующем отсеве мелких классов.

 

1.2 Сырьевая база

 

Сырьем для выплавки ферросилиция на ОАО «Кузнецкие ферросплавы» служит:

– кварцит Антоновского месторождения в г. Анжеро-Судженске;

– кокс, поступающий с коксохимических предприятий Кузбасса и Алтая;

– уголь шахт и разрезов Кузбасса;

– железосодержащие материалы в виде стальной стружки поступают с предприятий Росси;

– древесная щепа с перерабатывающих предприятий Кузбасса. 

 

1.3 Готовая продукция

 

Продукция, производимая ОАО «Кузнецкие ферросплавы», пользуется неизменным спросом, как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Частично ферросилиций отправляется на экспорт.

Ферросилиций – бинарный сплав кремния и железа, используемый в черной металлургии для раскисления и легирования стали, в машиностроении для модифицирования чугуна. Процентное содержание кремния в сплаве определяет его марку. Основными видами продукции в настоящее время являются ферросилиций марок ФС75, ФС65, ФС45.

Ферросилиций имеет 6 классов крупности. В целом размер кусков варьируется от 3,2 мм до 315 мм.

Производство ферросилиция основано на реакции восстановления кремнезема SiO2 в кремний  при соединении его с углеродсодержащим компонентом (восстановителем), в качестве которого используют кокс-орешек и длиннопламенный каменный уголь. В качестве рыхлителя применяют древесную щепу.

При добавлении в шихту железосодержащего компонента происходит образование сплава кремния с железом в различных соотношениях, что определяет марку сплава. В качестве железосодержащего компонента при производстве ферросилиция используют стальную стружку.

Таблица 1 – Марочный состав ферросилиция и его крупность.

Марка	Массовая доля, %							Класс крупности	Размер кусков, мм
	Si	C	S	P	Al	Mn	Cr
ФС 75	74-80	0,1	0,02	0,04	1,5-2,0	0,4	0,3	1	100-315
								2	50-200
ФС 65	63-68	0,1	0,02	0,05	2,5	0,4	0,4	3	20-100
								4	10-50
ФС 75	41-47	0,2	0,02	0,05	2,5	1,0	0,2-0,5	5	3,2-20
								6	3,2-10

Другими товарными продуктами ОАО «Кузнецкие ферросплавы» является микрокремнезём и шлак от выплавки ферросилиция.

Микрокремнезём — мелкодисперсный порошок серого цвета, улавливается на газоочистках открытых печей. Широко используется в строительной индустрии для производства высококачественных бетонов, поставляется как на внутренний, так и на внешний рынки.

Таблица 2 – Химический состав микрокремнезёма.

Вещество	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	C	S
Массовая доля,%	86-92	0,68	0,69	0,85	1,01	0,61	1,23	0,98	0,26

Шлак — образуется при выплавке ферросилиция.

Таблица 3 – Химический состав шлака.

Вещество	SiO2	SiC	Si	FeO	Al2O3	CaO	MgO	Mn	C	S
Массовая доля, %	42,03-13,76	6,0-9,6	23,1-6,0	2,4-2,06	35,9-15	9,44-7,30	1,58-0,61	0,9-1,4	0,4-1,1	0,02-0,03

Шлак содержит до 40% ферросилиция, остальное – собственно шлак. Поэтому его используют в качестве добавки, вырабатывающей химическое тепло при производстве конверторной стали.

2 СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСИЛИЦИЯ

 

2.1 Физико-химические основы выплавки  ферросилиция

 

В любом восстановительном металлургическом процессе шихта состоит из рудной составляющей и восстановителя. В производстве ферросилиция рудным компонентом шихты является кварцит, а восстановителем – кокс и длиннопламенный уголь.

Железо для улучшения условий восстановления кремния вводят в состав шихты в виде стальной стружки. В зависимости от марки ферросилиция, качества сырьевых материалов и конструкции плавильного агрегата к шихтовым материалам предъявляются определенные требования по химическому составу, гранулометрическому, прочности и целому ряду физико-химических свойств.

Суммарная реакция происходящая в ферросплавной печи:

 

SiO2 + 2C = Si + 2CО                          (1)

 

Теоретическая темпеpатуpа начала pеакции (1)   –  1540  °С.

В печи восстановление кpемнезёма пpоисходит с обpазованием каpбоpунда и монооксида кpемния по следующим pеакциям:

 

SiO2 + 3C = SiС + 2CО                       (2)

SiO2 + C   =  SiО + CО                         (3)

 

Темпеpатуpа начала реакций:  (2) -1430 °С,  (3) -1630 °С.

Монооксид кремния очень летучее соединение, поэтому при производстве кремнистых сплавов наблюдается значительный улёт кремния,   увеличивающийся с возрастанием содержания кремния в сплаве.

В гоpячих зонах печи монооксид кpемния восстанавливается до кpемния по pеакциям  (4)  и  (5):

 

SiO + 2C  = SiC + CO                (4)

SiO + SiC = 2Si + CO                (5)

 

Пpи темпеpатуpе около 1600 °С каpбоpунд может разрушаться пpи взаимодействии с железом  по pеакции (6):

SiC + Fe = FeSi + C (гp)             (6)

Эта pеакция получает pазвитие, главным обpазом, пpи пpоизводстве низкокpемнистых сплавов, когда имеется значительное количество   железа.

 

 

2.2 Кварцит

 

При производстве ферросилиция кремний восстанавливают из его диоксида (Si02). Руды кремния (кварц, кварцит) - самые богатые природные руды, поскольку содержание ведущего компонента (кремнезема) в них превышает 97 % и в отдельных случаях приближается к 100 %. Самым чистым по примесям является кварц – это природный кристаллический минерал (например, горный хрусталь), который содержит минимальное количество примесей. Месторождения кварцев редки, поэтому этот материал дефицитен и дорог. В металлургии кварц применяется в исключительных случаях при выплавке чистого кремния.

Кварциты менее дефицитны. В отличие от кварца это горные породы, состоящие из одного или нескольких минералов. По структуре кварциты бывают крупнокристаллические (размер зерна более 5 мм), среднекристаллические (+2-5 мм), мелкокристаллические (+0,1-2 мм), тонкокристаллические (+0,01-0,1 мм), скрытокристаллические (менее 0,01 мм) и аморфные. Примеси кварцита могут входить изоморфно в кристаллическую структуру и в виде примазок, расположенных в межзеренном пространстве. Последние легко удаляются при дроблении и промывке.

Пригодными для производства считаются кварциты с концентрацией SiO2 более 97 %, а А1203 - менее 1,8 % и Р205 - менее 0,045 %.

 

2.3. Углеродсодержащие материалы

 

Показатели процесса производства ферросилиция во многом определяются качеством используемого восстановителя.

Углеродистый восстановитель должен обладать следующими свойствами:

– высокая реакционная способность и развитая пористая структура;

– высокое удельное электросопротивление;

– минимальное содержание в золе вредных элементов, ухудшающих качество сплава, например алюминия, фосфора и титана. В составе золы должно быть максимальное количество ведущих элементов (кремния и железа);

– стабильный выход летучих веществ с минимальным содержанием в их составе смолистых продуктов;

– достаточная механическая прочность (структурная и на истирание) для уменьшения количества мелочи при транспортировке и подготовке к плавке.

Влажность, зольность и летучие должны быть постоянными для стабилизации шихтовки по углероду.

Кокс. Основным   видом   восстановителя   при   производстве  ферросилиция  является   кокс, поступающий от коксохимических и металлургических заводов с полным металлургическим циклом.

Технологическим регламентом установлена крупность восстановителя, подаваемого в печь, в пределах 5-20 мм.

Каменный уголь. Каменные угли делятся на длиннопламенные, газовые, жирные, коксовые, слабоспекающиеся, отощенные спекающиеся, тощие и антрациты. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменных углей увеличивается содержание углерода и уменьшается количество кислорода, водорода и летучих веществ.