KỸ THUẬT TỐT NHẤT CÓ THỂ SỬ DỤNG CHO NGÀNH SẢN XUẤT SẮT VÀ THÉP

MÔN HỌC: NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP KỸ THUẬT TỐT NHẤT CÓ THỂ SỬ DỤNG CHO NGÀNH SẢN XUẤT SẮT VÀ THÉP Có 2 công nghệ sản xuất thép đang được sử dụng phổ biến trên thế giới bao gồm: a. Sản xuất sắt thép bằng lò cao và lò oxi cơ bản b. Sản xuất sắt thép bằng lò hồ quang điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN TP.HCM MÔN HỌC: NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP TIỂU LUẬN: KỸ THUẬT TỐT NHẤT CÓ THỂ SỬ DỤNG CHO NGÀNH SẢN XUẤT SẮT VÀ THÉP GVHD: PGS.TS. LÊ THANH HẢI THỰC HIỆN: MAI TRỌNG CƯỜNG TẠ THỊ PHƯƠNG THẢO NGUYỄN LỆ NHƯ SA HOÀNG ÁI NHÂN LỚP: QLMT-K2012 2 MỤC LỤC MỤC LỤC 3 PHẦN I: TÓM TẮT TÀI LIỆU THAM KHẢO 6 PHẦN II : TỔNG QUAN 8 2.1. Công nghệ sản xuất sắt thép 8 a.Sản xuất bằng lò cao (blast furnace) & lò oxy (Basic oxygen furnace) 8 Sau khi một phần tạp chất đã được loại bỏ, dòng kim loại nóng chảy bao gồm (Fe, C, Si, P, Mn…)sẽ được chuyển sang lò nung oxy cơ bản (basic oxygen furnace) để loại bỏ hoàn toàn các tạp chất bằng cách phun khí oxy vào lò nung để oxy hóa các tạp chất, các phản ứng xảy ra: 9 2.2. BAT ở xưởng nung 10 2.2.1. Loại bỏ bụi khí thải 10 2.2.2. Tuần hoàn khí thải 10 2.2.3. Tối thiểu hóa phát thải PCDD/F 10 2.2.4. Giảm thiểu phát thải kim loại nặng 10 2.2.5. Giảm thiểu phát thải chất thải rắn 11 2.2.6. Thu hồi nhiệt cảm biến 11 2.2.7. Giảm phát thải SO2 11 2.2.8. Giảm phát thải NOx 11 2.2.9. Giảm phát thải nước thải 11 2.3. BAT cho nhà máy sản xuất thép vê viên 12 2.3.1. Loại bỏ bụi, SO2, HCl, và HF khỏi dòng khí thải 12 2.3.2. Giảm phát thải nước thải 12 2.3.3. Tiến trình tổng hợp giảm thiểu NOx 12 2.3.4. Tối thiểu hóa phát thải NOx bằng kỹ thuật phát thải cuối đường ống 12 2.3.5. Giảm thiểu chất thải rắn 13 2.3.6. Phục hồi nhiệt cảm biến 13 2.4. BAT cho lò luyện bằng than cốc 13 2.4.1. Nạp liệu 13 2.4.2. Luyện cốc 14 2.4.3. Nung 14 2.4.4. Đẩy 14 2.4.5. Làm nguội 14 2.4.6. Khử lưu huỳnh trong lò cốc 15 2.4.7. Hệ thống kín hơi của nhà máy xử lý khí 15 3 2.4.8. Nước thải tiền xử lý 15 2.4.9. Xử lý nước thải 15 2.5. BAT cho lò cao 16 2.5.2. Phun trực tiếp tác nhân khử 16 2.5.3. Lò đốt 16 2.5.4. Xử lý khí thải lò cao với khử bụi hiệu quả 16 2.5.5. Nhà đúc khử bụi 16 2.5.6. Nước thải xử lý khí lò cao 16 2.5.7. Giảm phát thải xỉ xử lý và xỉ để chôn lấp 17 2.5.8. Giảm thiểu chất thải rắn/ sản phẩm 17 2.6. BAT cho sản xuất thép ô xi cơ bản và đúc thép 17 2.6.1. Giảm thiểu bụi từ quá trình tiền xử lý kim loại 17 2.6.2. Thu hồi khí BOF và khử bụi ban đầu 17 2.6.3. Khử bụi lần 2 18 2.6.4. Giảm thiểu/hạn chế phát thải nước thải từ quá trình khử bụi thứ nhất 18 2.6.5. Giảm thiểu phát thải nước thải từ hệ thống làm mát ở lò đúc liên tục 18 2.6.6. Giảm thiểu chất thải rắn 18 PHẦN 3 : CÁC KỸ THUẬT BAT ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO SẢN XUẤT SẮT THÉP BẰNG LÒ ĐIỆN HỒ QUANG 19 3.1. Quy trình sản xuất và các chất phát thải 19 3.2. Sử dụng nguyên liệu và khối lượng phát thải của lò điện 20 3.3. Các vấn đề môi trường khi sử dụng công nghệ sản xuất lò hồ quang điện 20 3.4. Các kỹ thuật SXSH được áp dụng cho sản xuất thép bằng lò hồ quang điện 21 3.5. Các kỹ thuật BAT được áp dụng 21 3.5.1. Hiệu quả thu bụi 21 3.5.2. Khử bụi khí thải 22 3.5.3. Tối thiểu hóa phát thải hợp chất hữu có, đặc biệt là PCDD/F và PCB 22 3.5.4. Sấy sơ bộ phế liệu 22 3.5.5. Giảm thiểu chất thải rắn 22 3.5.6. Phát thải vào nước 22 Tóm tắt các kỹ thuật BAT được áp dụng: 24 PHẦN 4: VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH NHÀ MÁY THÉP ÁP DỤNG KỸ THUẬT BAT 26 4.1. Giới thiệu nhà máy thép Biên Hòa 26 4.2. Quy trình sản xuất và phát thải 26 Khối lượng phát thải tại nhà máy Thép Biên Hòa 27 4 4.3. Kỹ thuật BAT được áp dụng tại nhà máy Thép Biên Hòa 27 - Chất thải chủ yếu ở nhà máy cần được xử lý là khí thải và nước thải 27 - Các biện pháp xử lý đang được áp dụng tại Nhà máy: 27 +) Sử dụng hệ thống tuần hoàn nước làm mát để tiết kiệm nguồn nước sạch phải sử dụng và giảm thiểu nguồn nước thải ra ngoài 27 +) Sử dụng hệ thống xử lý lọc bụi khí thải, giảm thiểu phát tán bụi ra môi trường: 27 28 + Kết quả xử lý khí thải 28 + Kết quả sử dụng hệ thống tuần hoàn nước làm mát: 28 5 PHẦN I: TÓM TẮT TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/IS_LexUriServ.pdf Tài liệu này cho người đọc biết được: - Các quy trình công nghệ sản xuất sắt thép hiện có trên thế giới. - Các vấn đề môi trường liên quan đến từng quy trình sản xuất - Các ứng dụng kỹ thuật tốt nhất có thể sử dụng cho ngành sản xuất sắt thép. 2. Tài liệu hướng dẫn SXSH ngành luyện thép lò điện hồ quang. Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam- Đan Mạch về môi trường-Bộ Công Thương, 2010. Tài liệu này cho người đọc biết được: - Quy trình sản xuất thép bằng lò hồ quang điện tại Việt Nam - Các vấn đề môi trường liên quan đến quy trình sản xuất - Các ứng dụng sản xuất sạch hơn áp dụng cho ngành sản xuất sắt thép 3. Giáo trình thiết bị cơ khí xưởng luyện thép lò điện, TS. Dương Phúc Tý, NXB KHKT, Hà Nội, 2007 Tài liệu này cho người đọc biết được: - Trình bày chi tiết quy trình sản xuất thép bằng lò hồ quang điện 4. http://www.congnghiepquocte.vn/yeu-cau-chung-doi-voi-quang-sat- nguyen-lieu-cho-luyen-thép-lo-cao/a21260.html Tài liệu này cho người đọc biết được: - Các loại quặng sắt thường sử dụng để sản xuất sắt thép, hàm lượng sắt trong từng loại quặng, phân bố quặng sắt tại Việt Nam, nêu tác dụng của từng chất trong sắt thép để biết được chất nào cần giữ lại và chất nào cần loại bỏ trong quá trình sản xuất 5. http://thepbienhoa.com.vn Tài liệu này cho người đọc biết được: - Quy trình sản xuất sắt thép tại nhà máy thép Biên Hòa. - Các ứng dụng kỹ thuật BAT đã được áp dụng nhằm ngăn ngừa ô nhiễm (khí thải, nước thải) 6. Tiểu luận BAT ngành sắt thép_K2011, Viện MT & TN TP.HCM Tài liệu này cho người đọc biết được: - Các kỹ thuật BAT trong ngành sản xuất sắt thép được dịch từ tài liệu - Trình bày kỹ về quy trình sản xuất thép bằng lò oxy cơ bản và các vấn đề môi trường phát sinh trong quá trình sản xuất. 7. Xử lý chất thải trong ngành CN Thép VN, Phạm Chí Cường, Chủ tịch HH Thép VN, Tạp chí KH & CN, 2012 Tài liệu này cho người đọc biết được: 6 - Các phương pháp xử lý chất thải trong ngành sản xuất sắt thép đang áp dụng - Các hiệu quả đạt được khi áp dụng các quy trình xử lý 8. Báo cáo Ngành thép VN sau 5 năm gia nhập WTO, Phạm Chí Cường,Hiệp hội tuyển khoáng Việt Nam, 2012 Tài liệu này cho người đọc biết được: - Tình hình sản xuất sắt thép trong nước - Tình hình nhập khẩu thép từ nước ngoài. 7 PHẦN II : TỔNG QUAN 2.1. Công nghệ sản xuất sắt thép Có 2 công nghệ sản xuất thép đang được sử dụng phổ biến trên thế giới bao gồm: a. Sản xuất sắt thép bằng lò cao và lò oxi cơ bản b. Sản xuất sắt thép bằng lò hồ quang điện a. Sản xuất bằng lò cao (blast furnace) & lò oxy (Basic oxygen furnace) - Nguồn nguyên liệu bao gồm: than cốc, đá vôi, quặng sắt, quặng sắt vê viên, thép phế liệu được chuyển vào lò cao để nung nóng chảy, ở đây sẽ xảy ra quá trình nung chảy sắt thép, tạo xỉ để loại bỏ các tạp chất không mong muốn, các phản ứng xảy ra: 8 2C + O 2 -> 2CO 3 Fe 2 O 3 + CO -> CO 2 + 2 Fe 3 O 4 (850 ° F) Fe 3 O 4 + CO -> CO 2 + 3 FeO (1100 ° F) FeO + CO -> CO 2 + Fe (1300 ° F) CaCO 3 -> CaO + CO 2 SiO 2 + CaO (t 0 cao) -> CaSiO 3 2S + 2CaO -> 2CaS + O 2 FeS + CaO + C -> FeO + CaS + CO Xỉ - Sau khi một phần tạp chất đã được loại bỏ, dòng kim loại nóng chảy bao gồm (Fe, C, Si, P, Mn…)sẽ được chuyển sang lò nung oxy cơ bản (basic oxygen furnace) để loại bỏ hoàn toàn các tạp chất bằng cách phun khí oxy vào lò nung để oxy hóa các tạp chất, các phản ứng xảy ra: - Quá trình này cũng chỉ xử lý một phần các chất nói trên, một phần hàm lượng nhỏ các chất này vẫn được giữ lại trong thành phần của sắt nhằm đảm bảo tính chất hóa học và tính chất vật lý của sắt thép. - Dòng kim loại nóng chảy có thể được chuyển đến xưởng đúc (steel casting) để đúc những khối sắt cần trọng lượng, kích thước lớn mà không cần đòi hỏi quá khắt khe về kích thước, hay độ sáng bề mặt; hoặc có thể dòng kim loại nóng chảy tiếp tục được cho vào thùng tinh luyện và đúc (continous casting) để cho ra những thành phẩm gồm sắt dạng phôi thanh vuông (billet), dạng phôi hình tròn, hình chữ nhật (bloom), hoặc dạng phôi tấm (Slab); sau đó, các phôi thép được gia nhiệt trên băng chuyền (hot direct rolling) để đưa qua máy cán nóng để ra các thành phẩm như : sắt thanh, sắt tấm, sắt cuộn tấm, ống thép…. b. Sản xuất sắt thép bằng lò điện hồ quang (electric furnace) - Lò hồ quang là loại lò mà nhiệt nung chảy kim loại được tạo ra do sự phóng điện giữa hai điện cực.Kích cỡ của một chiếc lò hồ quang từ năng suất một vài tấn dùng trong nấu gang cho đến 400 tấn dùng cho luyện thép (gần giống với lò mà các nhà nghiên cứu dùng trong phòng thí nghệm với kích cỡ vài gam).Nhiệt độ bên trong lò hồ quang có thể lên tới 2000 độ C. - Nguyên liệu được cho vào lò hồ quang điện là sắt phế liệu, dưới nhiệt độ của hồ quang điện sẽ nung chảy thép phế liệu, đồng thời loại bỏ các tạp chất không mong muốn trong thành phần hóa học của thép, các phản ứng xảy ra: - Sau đó, dòng kim loại nóng chảy có thể được chuyển đến xưởng đúc (steel casting) để đúc những khối sắt cần trọng lượng, kích thước lớn mà không cần đòi hỏi quá khắt khe về kích thước, hay độ sáng bề mặt; hoặc có thể dòng kim loại nóng chảy tiếp tục được cho vào thùng tinh luyện và đúc (continous casting) để cho ra những thành phẩm gồm sắt dạng phôi thanh vuông (billet), 9 Si + O 2 -> SiO 2 4P + 5O 2 -> 2P 2 O 5 2Mn + O 2 -> 2MnO Xỉ CaCO 3 -> CaO + CO 2 2S + 2CaO -> 2CaS + O 2 Si + O 2 -> SiO 2 4P + 5O 2 -> 2P2O5 2Mn + O 2 -> 2MnO Xỉ dạng phôi hình tròn, hình chữ nhật (bloom), hoặc dạng phôi tấm (Slab); sau đó, các phôi thép được gia nhiệt trên băng chuyền (hot direct rolling) để đưa qua máy cán nóng để ra các thành phẩm như : sắt thanh, sắt tấm, sắt cuộn tấm, ống thép…. 2.2. BAT ở xưởng nung - Nung, là kết quả của một quá trình kết tụ của các vật chất có sắt, điển hình là một phần chính của lò hơi. Vấn đề môi trường chủ yếu là khí thải từ quá trình nung, chứa đựng một lượng lớn các yếu tố gây ô nhiễm như bụi, kim loại nặng, SO 2 , HCl, HF, PAHs và các hợp chất clo (như PCB và PCDD/F). Vì thế, hầu hết các kĩ thuật đã áp dụng để cân nhắc vào việc quyết định của BAT đều tham khảo việc giảm phát thải khí thải. Các áp dụng giống nhau này đều dẫn tới những kết luận, bởi vậy các thông số quan trọng là bụi và PCDD/F. - Tại xưởng nung, các kĩ thuật tiếp theo hoặc kết hợp các kỹ thuật được cân nhắc theo BAT bao gồm: 2.2.1. Loại bỏ bụi khí thải - Thiết bị lọc bụi tĩnh điện (ESP) (tĩnh điện ESP, hệ thống rung ESP, điện áp cao ESP) hoặc - Lọc bụi tĩnh điện kết hợp túi lọc vải hoặc tiền giảm bụi khí thải (ESP hoặc cyclones) cộng với hệ thống máy lọc hơi đốt ẩm áp suất cao. Sử dụng những kỹ thuật này tập trung giảm bụi <50mg/Nm 3 đã đạt thành công trong điều kiện hoạt động thường. Trong trường hợp áp dụng túi lọc vải, bụi thải từ 10-20mg/Nm 3 là đã được chấp nhận. 2.2.2. Tuần hoàn khí thải Khí thải có thể được tuần hoàn nếu chất lượng và năng suất nung không ảnh hưởng nhiều, bằng cách áp dụng: - Tuần hoàn một phần khí thải từ toàn bộ bề mặt của quá trình nung Hoặc: - Tuần hoàn khí thải cục bộ. 2.2.3. Tối thiểu hóa phát thải PCDD/F - Áp dụng tuần hoàn khí thải; - Xử lý khí thải từ quá trình nung; + Sử dụng hệ thống lọc khí ẩm, giá trị <0.4 ng I-TEQ/Nm 3 là đạt hiệu quả. + Túi lọc vải với than cốc cũng đạt hiệu quả với phát thải PCDD/F thấp (giảm 98%), 0,1-0,5 ng I-TEQ/Nm 3 . – dãy này dựa trên 6h lấy mẫu ngẫu nhiên và điều kiện không đổi. 2.2.4. Giảm thiểu phát thải kim loại nặng - Sử dụng hệ thống lọc khí ẩm để loại bỏ các muối clorua kim loại nặng, đặc biệt là dẫn xuất chlo với hiệu quả >90% hoặc một túi lọc chứa vôi. 10 [...]... : CÁC KỸ THUẬT BAT ĐƯỢC ÁP DỤNG CHO SẢN XUẤT SẮT THÉP BẰNG LÒ ĐIỆN HỒ QUANG 3.1 Quy trình sản xuất và các chất phát thải 19 3.2 Sử dụng nguyên liệu và khối lượng phát thải của lò điện 3.3 Các vấn đề môi trường khi sử dụng công nghệ sản xuất lò hồ quang điện 20 3.4 Các kỹ thuật SXSH được áp dụng cho sản xuất thép bằng lò hồ quang điện stt Công đoạn sản SXSH xuất 1 Chuẩn bị vật +Khu chứa phế cần có mái... cài đặt cũ và mới 2.3 BAT cho nhà máy sản xuất thép vê viên - Sản xuất thép vê viên là một quá trình khác để kết tụ các vật chất chứa sắt Trong khi nung là xưởng trên thực tế luôn diễn ra ở các nhà máy sản xuất thép với nhiều mục đích, thì thép vê viên là công đoạn chính tại khu vực khai thác mỏ hoặc xuất khẩu Vì thế ở Châu Âu có công đoạn sản xuất thép vê viên như là một phần của sản xuất thép đồng... đầu tư, cải tạo và trang bị mới thiết bị ở khâu luyện thép: thay lò điện luyện thép cũ bằng lò điện luyện thép siêu cao công suất có tường và nắp lò làm nguội bằng nước; đầu tư mới lò thùng tinh luyện thép 30 tấn/mẻ Những đầu tư này đã làm cho khâu sản xuất thép thỏi trở nên đồng bộ và hiện đại hơn, cho phép Nhà máy sản xuất những mác thép chất lượng cao (thép hợp kim thấp độ bền cao, thép dập sâu )... Các kỹ thuật BAT được áp dụng - Trong quá trình này, quặng sắt, phế liệu sắt thường được nung trực tiếp trong các lò điện hồ quang, cần rất nhiều điện năng và phát thải vào không khí một lượng chất thải rắn chủ yếu là bụi và xỉ Lò điện hồ quang phát thải vào không khí bao gồm một loạt các hợp chất vô cơ (sắt ô xít và bụi có chứa kim loại nặng) và các hợp chất hữu cơ có chứa clo, PCB và PCDD/F Kỹ thuật. .. Kiểm soát chất thải không thể tránh khỏi (bùn thải của hệ thống xử lý khí thải, một phần của đổ vỡ) Kết luận: Về nguyên tắc các kỹ thuật từ 1-8 đều được áp dụng đối với cả nhà máy mới và hiện hữu đã đề cập ở phần mở đầu 2.6 BAT cho sản xuất thép ô xi cơ bản và đúc thép - Mục đích của sản xuất thép ô xi là oxi hóa các tạp chất không mong muốn vẫn còn có trong gang nóng sản xuất từ lò cao Nó bao gồm... quả sản xuất chung của nhà máy - Sản lượng thép của nhà máy: Sản phẩm Năm 2012 (tấn) Năm 2013 (KH) (tấn) Thép phôi 146.433 130.000 Thép cán 120.427 130.000 4.2 Quy trình sản xuất và phát thải Quy trình sản xuất thép 26 Lò hồ quang Lò tinh luyện 50.000m3 khí thải/ngày (Bụi : 20-30kg/tấn SP) + Máy đúc liên tục 300m3 nước/ngày Khối lượng phát thải tại nhà máy Thép Biên Hòa 4.3 Kỹ thuật BAT được áp dụng. .. xử lý khí lò cao - Tái sử dụng nước giải nhiệt càng nhiều càng tốt - Kết tủa/lắng đọng chất rắn lơ lửng (chất rắn lơ lửng còn lại . đọc biết được: - Trình bày chi tiết quy trình sản xuất thép bằng lò hồ quang điện 4. http://www.congnghiepquocte.vn/yeu-cau-chung-doi-voi-quang-sat- nguyen-lieu-cho-luyen-thép-lo-cao/a21260.html Tài. sunphua nhằm đạt: - COD >90% - Sunphua <0,1mg/l - PAH (6 borneff) <0,05mg/l - CN - : <0,1mg/l - Phenols: <0,5mg/l - Tổng NH 4 + , NO 3 - , và NO 2 - <30mN/l - Chất rắn lơ lửng:. + O 2 -& gt; SiO 2 4P + 5O 2 -& gt; 2P 2 O 5 2Mn + O 2 -& gt; 2MnO Xỉ CaCO 3 -& gt; CaO + CO 2 2S + 2CaO -& gt; 2CaS + O 2 Si + O 2 -& gt; SiO 2 4P + 5O 2 -& gt; 2P2O5 2Mn + O 2 -& gt; 2MnO Xỉ dạng