Xử lý khí thải trong nhà máy gang thép

Thời kỳ trước năm 1975, ngành thép của 2 miền được hình thành dưới 2 hệ thống với những đặc trưng kinh tế khác nhau.Miền bắc, nhà máy thép Thái Nguyên TISCO được bắt đầu xây dựng năm 195

Đề tài :

Xử lí khí thải

Đề tài :

Xử lý khí thải trong nhà máy gang thép

I.Quá trình hình thành và phát triển ngành công nghiệp thép

ở Việt Nam

Lịch sử ngành công nghiệp thép có thể chia làm 2 giai đoạn lớn

là trước và sau ngày đất nước thống nhất(1975)

Thời kỳ trước năm 1975, ngành thép của 2 miền được hình thành dưới 2 hệ thống với những đặc trưng kinh tế khác nhau.Miền bắc, nhà máy thép Thái Nguyên (TISCO) được bắt đầu xây dựng năm

1959, đây là nhà máy liên hợp khép kín, mụctiêu bắt đầu sản xuất

200000 tấn thép thô /năm.Dung tích lò luyện 100m3, các lò thộp nhỏ được thiết kế và xây dùng nhờ viện trợ kinh tế của Trung Quốc.Sau năm 1966, thiết bị sản xuất - vận chuyển của nhà máy bị thiệt hại lớn trong chiến tranh.Sau 15 năm nhà máy gang thép Thái Nguyên mới có sản phẩm cán.Miền Nam, tõ nửa sau thập kỷ 60 tư sản Hoa Kiều bỏ vốn xây dựng 1 số nhà máy luyện cán thép.Các nhà máy nằm gần Sài Gòn vúi các lò luyện thép Hồ Quang Điện có dung lượng khoảng 5

-> 15 tấn/mẻ, máy cán thép năng lượng khoảng 5 tấn/ngày.Nhà máy quy mô nhỏ nhưng được Đài Loan và Nhật Bản cung cấp kỹ thuật nên được tiếp thu kỹ thuật tương đối mới.Những nhà máy cán thép được quốc hữu húa sau đất nước thống nhất

Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia Sàng do Đức giúp đã đi vào sản xuất, công suất thiết kế cả khu liên hợp gang thép Thái

Nguyên lên đến 10 vạn tấn/năm

Năm 1976, công ty luyện kim đen Miền Nam được thành lập với tổng công suất 80000 tấn thép cán/năm

Từ năm 1976 > 1989, ngành thép gặp rất nhiều khó khăn do kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng.Mặt khác ngành thép nhập khẩu từ Liên Xô (trước đây) & các nướcXHCN vẫn còn dồi dào.Vì

vậy ngành thép không phát triển được & chỉ duy trì mức sản lượng

40000 - 85000 tấn/năm

Từ năm 1989 > 1995 thực hiện chủ trương đổi mới, mở cửa của Đảng & nhà nước ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, sản lượng thép trong nước đã vượt ngưỡng 100000 tấn/năm.Năm 1990, tổng công ty thép Việt Nam được thành lập, thống nhất quản lý ngành sản xuất thép quốc doanh trong cả nước.Đây là thời kỳ phát triển sôi động& nhiều dự án đầu tư theo chiều sâu, liên

doanh với nước ngoài được thực hiện.Năm 1995, tổng công ty thép Việt Nam & tổng công ty kim khí thuộc Bộ thương mại được hợp nhất

Từ năm 1996 > 2000, ngành thép vẫn giữ dược tốc độ tăng trưởng khá cao, tiếp tục được đầu tư mới và đầu tư theo chiều sâu.Đã xây dựng và hoạt động 13 dự án liên doanh, trong đó có 12 nhà máy liên doanh cán thép& gia công chế biến sau cán.Sản lượng cán thép cả nước năm 2000 đạt 1, 57 triệu tấn gấp 3 lần năm 1995 và gấp 14 lần năm 1990.Đây là thời kỳ có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất

Hiện nay,lực lượng tham gia sản xuất & gia công chế biến thép trong nước rất đa dạng.Gồm nhiều thành phần kinh tế, ngoài tổng công ty thép Việt Nam& các cơ sở quốc doanh thuộc các ngành, địa phương khác nhau, còn có các liên doanh, các công ty cổ phần, công

ty 100% vốn nước ngoài & các công ty tư nhân.Sau 10 năm đổi mới

và tăng trưởng, ngành thép Việt Nam đã có công suất luyện thép lò luyện 500000 tấn/năm, công suất cán thép kể cả các đơn vị ngoài TCT thép Việt Nam tới 2, 6 triệu tấn/năm,gia công sau cán trên 500000 tấn/năm

Từ năm 1996 > 2000, ngành thép vẫn giữ dược tốc độ tăng trưởng khá cao, tiếp tục được đầu tư mới và đầu tư theo chiều sâu.Đã xây dựng và hoạt động 13 dự án liên doanh, trong đó có 12 nhà máy liên doanh cán thép& gia công chế biến sau cán.Sản lượng cán thép cả

nước năm 2000 đạt 1, 57 triệu tấn gấp 3 lần năm 1995 và gấp 14 lần năm 1990.Đây là thời kỳ có tốc độ tăng trưởng mạnh nhất

Hiện nay,lực lượng tham gia sản xuất & gia công chế biến thép trong nước rất đa dạng.Gồm nhiều thành phần kinh tế, ngoài tổng công ty thép Việt Nam& các cơ sở quốc doanh thuộc các ngành, địa phương khác nhau, còn có các liên doanh, các công ty cổ phần, công

ty 100% vốn nước ngoài & các công ty tư nhân.Sau 10 năm đổi mới

và tăng trưởng, ngành thép Việt Nam đã có công suất luyện thép lò luyện 500000 tấn/năm, công suất cán thép kể cả các đơn vị ngoài TCT thép Việt Nam tới 2, 6 triệu tấn/năm,gia công sau cán trên 500000 tấn/năm

Thị tương tiêu thụ của ngành gang thép ở nước ta có nhiều điều rất bất ổn Thị trường của ngành này không được ổn định như các ngành sản xuất khác ở Việt Nam

Ví dụ như : Năm 2015, thị trường thép trong nước có nhiều biến động và chịu nhiều ảnh hưởng cùng với xu hướng giảm giá nguyên liệu thế giới (phôi thép, thép phế) Do đó, từ tháng 01/2015 các nhà máy liên tục điều chỉnh giảm giá thép xây dựng Tính chung năm

2015, tổng mức giảm giá khoảng 900 - 2.800 đồng/tấn tùy từng loại

Xuất khẩu: Theo Tổng Cục Hải Quan, năm 2015, lượng thép

thành phẩm và bán thành phẩm xuất khẩu ước đạt 2,934 triệu tấn, giảm 8,62% so với cùng kỳ 2014; trong đó lượng thép thành phẩm xuất khẩu trong năm đạt 835.000 tấn, tăng 2,9% Xuất khẩu giảm là

do các vụ kiện chống bán phá giá đưa ra ngày một nhiều, với mục đích nhằm bảo vệ hàng sản xuất kinh doanh trong nước

Tiêu thụ nội địa

Theo số liệu thống kê của Hiệp hội Thép Việt Nam, trong năm 2015, tổng lượng thép tiêu thụ đạt 122.000 tấn, tăng 28,02% so với năm 2014;

Nhập khẩu của Việt Nam:

Theo thống kê của Tổng cục Hải quan, tính đến hết tháng 12/2015, lượng sắt thép cả nước nhập về là 15,7 triệu tấn, tăng 33,1% về lượng, đưa mặt hàng này thuộc nhóm hàng nhập khẩu chính trong năm; trong

đó nhập khẩu thép thành phẩm đạt 792.000 tấn, tăng 22,56% so với cùng kỳ 2014;

II Giới thiệu chung về quy trình công nghệ sản xuất của ngành

sản xuất gang thép ở nươc ta.

Giai đoạn 1: Xử lý quặng

Trong giai đoạn này các nguyên liệu đầu vào như: Quặng

viên(Pellet),quặng sắt( Iron ore), quặng thiêu kết, và các chất phụ gia như than cốc(coke), đá vôi(lime stone) được đưa vào lò nung(Blast furnace)

Nếu là phế liệu cũng sẽ được nung nóng tới 1 nhiệt độ nhất định để làm thành dòng kim loại nóng chảy(hot metal)

Giai đoạn 2: Tạo dòng thép nóng chảy

Dòng kim loại nóng chảy được hình thành từ giai đoạn 1, được dẫn tới lò cơ bản(Basic oxygen furnace), hoặc lò hồ quang điện( Electric arc furnace).Tại đây, kim loại nóng được xử lý, tách tạp chất và tạo ra

sự tương quan giữa các thành phần hoá học.Là cơ sở để quyết định

mẻ thép tạo ra cho loại sản phẩm nào, thuộc mác thép nào.Ví dụ mẻ thép sẽ dùng để cán thép thanh vằn SD390 thì các thành phần hoá học

sẽ được điều chỉnh ngay ở giai đoạn này để cho ra mác thép SD390

Giai đoạn 3:Đúc tiếp liệu

Dòng kim loại sau khi ra khỏi giai đoạn 2 được đưa tới:

-Steel Castings: Đúc các sản phẩm khác

-Tới lò đúc phôi: Từ lò này sẽ đúc ra 3 loại phôi:

Phôi thanh(Billet) là loại phôi thanh có tiết diện 100×100, 125×125, 150×150 dài 6-9-12 m Thường dùng để cán kéo thép cuộn xây dựng, thép thành vằn

Phôi phiến(Slab) loại phôi thành thường dùng để cán ra thép cuộn cán nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình.Có Phôi Bloom là loại phôi có thể sử dụng thay thế cho phôi thanh và phôi phiến

Sau khi, phôi được đúc xong có thể để ở hai trạng thái: Trạng thái nóng và trạng thái làm nguội

Trạng thái nóng(hot direct rolling) trạng thái này duy trì phôi ở một nhiệt độ cao sau khi ra khỏi quá trình hình thành phôi để đưa thẳng vào quá trình cán sản phẩm

Trạng thái nguội của phôi để chuyển tới các nhà máy khác và sẽ được làm nóng lại (Reheating furnace) tại các nhà máy đó để đưa vào quá trình cán sản phẩm

Giai đoạn 4: Cán

Phôi được đưa vào các nhà máy để cán ra các sản phẩm thép

-Đưa phôi vào nhà máy thép hình(Section mill) để cán ra các sản phẩm thép như sau:Rail( thép ray);Sheet pile(thép cừ lòng

máng);Shape( thép hình các loại);Bar( thép thanh xây dựng)

-Đưa phôi vào nhà máy thép (wire rode mill) để cán ra thép cuộn trơn xây dựng

-Đưa phôi vào nhà máy thép tấm(Plate mill) để cán ra thép tấm

đúc(Plate)

-Đưa phôi vào nhà máy thép cán nóng (Hot Strip mill), phôi sẽ được cán ra thép cuộn cán nóng(Hot roll coil-HRC).Hoặc thép tấm cắt ( cắt ngay kho ra cuộn và đóng kiện-Hàng Baotou).Trong quá trình cán ra thép cuộn cán nóng thép cuộn đang ở nhiệt độ cao(VD 780oC) nếu muốn cán ra thép cuộn cán nguội (Cold roll coil-CRC) thì hạ nhiệt độ

cuộn thép đó xuống nhiệt độ thích hợp(VD:480oc) và tiếp tục cán giảm độ dày.Như vậy, ngay ở giai đoạn này sản xuất ra thép cuộn cán nguội và thép cuộn cán nóng.Hiện nay, các nhà máy cán lại ở Việt Nam đang sử dụng Phôi thép cuộn cán nóng: (1,75-5,0 mm) sau đó đưa vào lò nung lên tới nhiệt độ thích hợp(VD 480oC) để cán giảm độ dày ra thép cuộn cán nguội

-Từ các nhà máy thép cán nóng sau khi cán ra thép cuộn cán nóng có thể đưa thẳng tới nhà máy cán thép ống hàn(welded pipe mill)

-Đưa phôi vào nhà máy cán thép ống đúc( Seemless pipe mill) để sản xuất ra thép ống đúc

Trên đây, là quy trình sản xuất các sản phẩm thép.Như vậy chúng ta

có thể hiểu được thép cán nguội, cán nóng sản xuất ra như thế nào

Tham khảo : thepbacninh.com

III Các vấn đề về môi trường và đặc trưng nguồn thải

Ngành công nghiệp luyện gang thép, thuộc nhóm ngành công nghiệp nặng, không những đòi hỏi nhiều thiết bị máy móc kỹ thuật, nguồn lao động, mà còn gây rất nhiều tổn hại đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng Ở các quốc gia đang phát triển, ví dụ Việt Nam, nhóm ngành này đóng vai trò then chốt trong sự phát triển kinh tế Tuy nhiên, hệ lụy mang lại từ ngành công nghiệp luyện gang thép là sự gia

tăng áp lực về ô nhiễm môi trường và sức khỏe con người Các vấn đề

ô nhiễm từ ngành công nghiệp luyện gang thép có thể kể đến như ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm đất, ô nhiễm không khí và ô nhiễm nước Luyện gang và thép là quá trình điều chế gang và thép từ các quặng trong tự nhiên hoặc các nguyên liệu tái chế, tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu mà có thể trải qua nhiều khâu khác nhau Các khâu sản xuất trong quá trình luyện gang thép phát sinh ra một lượng lớn chất thải

Khí và bụi thải.

Công nghiệp luyện gang thép thải ra một lượng lớn khí thải Hơi và sản phẩm phụ từ quá trình luyện cốc, nung kết và làm sạch kim loại gây ô nhiễm nặng môi trường không khí Cụ thể các loại khí sinh ra từ quá trình này là oxit lưu huỳnh (SOx), oxit nitơ (NOx), và oxit các bon (CO, CO2) và các hạt lơ lửng Với 1 tấn thép được sản xuất thì lượng phát thải trung bình như sau:

o 1,5kg SOx;

o 1,2kg NOx;

o 15 đến 30kg hạt lơ lửng cho công nghệ lò thổi basic oxygene

o 20 kg bụi trong quá trình nung kết

o 15 kg bụi trong quá trình cán thép

Tại Ấn Độ, qua số liệu thu thập từ 5 nhà máy luyện gang thép năm 2009-2010, người ta tính toán trung bình để luyện 1 tấn thép thành phẩm thì phát thải 1,4 đến 4,2 tấn CO2 Dự báo đến năm 2030, ngành công nghiệp luyện gang thép của Ấn Độ sẽ phát thải khoảng 800 triệu tấn CO2

Một trường hợp điển hình khác có thể kể đến là tập đoàn luyện thép

AK, là một trong những tập đoàn lớn có 8 nhà máy luyện thép ở nhiều tiểu bang khác nhau trên nước Mỹ Năm 2009, tập đoàn AK đứng thứ

14 trong danh sách gây ô nhiễm không khí vì phát thải ra 136 tấn khí thải

Hình 1: Khói và bụi phát sinh từ nhà máy luyện thép, Ấn Độ

Nhiều công ty không muốn xử lý khí và bụi thải, vốn là một quy trình tốn phức tạp và tốn kém, vì vậy những loại khí này sẽ được thải trực tiếp ra môi trường Tại Ấn Độ, những khí thải, bụi thải này được kết luận là nguyên nhân gây ra các triệu chứng về nhãn khoa, bệnh về đường hô hấp của học sinh tại một số trường học gần khu vực thải của các nhà máy luyện gang thép

Chất thải rắn

Chất thải rắn phát sinh từ quá trình luyện gang thép bao gồm xỉ than

và bụi có lẫn kim loại nặng

Theo số liệu của bốn tổ chức WB/UNEP/UNIDO/WHO, sản xuất một tấn thép thành phẩm sẽ sản sinh ra khoảng từ 300-500kg chất thải rắn Tại Ấn Độ, số liệu trung bình từ bốn nhà máy luyện gang thép thải ra khoảng 500kg/1 tấn thép Giai đoạn từ năm 2010-2011, họ đã thải ra

từ 35 đến 40 triệu tấn chất thải rắn ra môi trường đất để sản xuất 70 triệu tấn thép Đây là cái giá phải trả cho sự phát triển kinh tế của Ấn Độ

Những chất thải rắn bao gồm các oxit kim loại, silica và kim loại nặng Một số công ty trên thế giới tái sử dụng khoảng 65% chất thải rắn này phục vụ cho các ngành vật liệu xây dựng hoặc bông khoáng

Hình 2: Chất thải rắn từ nhà máy luyện thép được người dân thu

gom và tái chế thành nhiên liệu đốt

Nước thải

Trong các nhà máy luyện gang thép bằng phương pháp truyền thống (sử dụng oxy trong lò đốt), nước làm lạnh thường bị nhiễm kim loại nặng và chất bôi trơn nên không được tái sử dụng, và được thải bỏ ra bên ngoài cùng với nước thải từ các nguồn khác nhau

Trung bình sản xuất một tấn sản phẩm sẽ thải ra khoảng 80m3 nước thải [1] Nước thải này nhiệt độ rất cao vì có hòa trộn nước làm mát Thành phần của nước thải từ ngành luyện gang thép rất khó xử lý, vì bao gồm nhiều hoá chất độc hại như phenol, xyanua, ammonia, dầu, kim loại nặng, và một số chất hữu cơ khác

Nồng độ của một số chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất thép, theo tính toán của WB/UNEP/UNIDO/WHO từ các nhà máy luyện gang thép trước năm 1999

o Tổng chất rắn lơ lửng 4000-7000mg/l;

o Xyanua 15mg/l;

o COD (nhu cầu oxy hóa học) 500mg/l;

o Kẽm 35mg/l;

o Chì 8mg/l;

o Cadimi 0,4 mg/l

o Crom 5 mg/l

Hình 3: Nước thải tại cống xả thải của một nhà máy luyện gang thép

ở Ấn Độ.

Tác hại của chất ô nhiễm trong nước thải đến sức khỏe cộng động

và môi trường

Xyanua: cụ thể là các dung dịch CaCN2 (Calcium cyanamide),

Ca(CN)2 (Calcium cyanide) và NaCN (sodium cyanide), được sử dụng trong công nghiệp luyện gang thép, dùng để tách các tạp chất, và tăng độ bền của bề mặt kim loại Xyanua theo nước thải ra trong môi trường nước thường tồn tại dạng muối có gốc (CN-), là chất hoạt động mạnh và độc tố cao với sinh vật

Đối với sinh vật biển, cá và động vật không xương sống rất nhạy cảm với xyanua Nồng độ xyanua trong nước từ 5 đến 7,2 μg/l có thể làm giảm khả năng bơi và ức chế quá trình sinh sản của một số loài cá Nồng độ từ 20 đến 76 μg/l có thể gây chết một số loài sinh vật biển và

cá Nếu nồng độ tăng đến 200 μg/l sẽ gây độc cực mạnh và có thể giết hầu hết tất cả các loại cá

Ở người, nhiễm độc xyanua thông qua việc hít thở không khí, nước uống có nhiễm xyanua hoặc thông qua chuỗi thức ăn (hải sản có

nhiễm xyanua) Cơ chế gây độc của xyanua là ức chế sự hấp thụ oxy của tế bào, vì vậy xyanua gây tổn hại nhiều nhất đến tim và não vì hai

cơ quan này sử dụng nhiều oxy Các triệu chứng biểu hiện khi nhiễm độc xyanua trong vài phút đầu như nhứt đầu, choáng váng, ói mửa, khó thở, tim đập nhanh, cơ thể yếu dần Nếu nhiễm độc với nồng độ lớn thì có thể rối loạn nhịp tim, thân nhiệt giảm, môi và mặt tím tái, hôn mê sâu…dẫn đến tử vong

TSS (thể huyền phù: tổng chất rắn lơ lửng): là những chất rắn có kích thước lớn hơn 2μm, không tan trong nước, và kém khả năng lắng TSS là nguyên nhân gây độ đục cho nước Nồng độ TSS càng cao thì gây ra các hiện tượng như giảm khả năng khuếch tán ánh sáng, tăng nhiệt độ của nước, và giảm lượng oxy hòa tan ở tầng dưới Việc này dẫn đến quá trình phân hủy kỵ khí của các chất hữu cơ, làm giảm oxy hòa tan và sinh ra các hợp chất khí như CH4, H2S, …gây ngộ độc cho sinh vật biển

COD (nhu cầu oxy hóa hoc) là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng trong nước COD thường được sử dụng để ước lượng gián tiếp nồng độ các chất hữu cơ trong nước Có thể hiểu một cách tương đối rằng: khi hàm lượng các chất hữu cơ tăng cao, chúng sẽ khử hết oxy trong nước Vì vậy, COD trong nước cao

sẽ gây thiếu oxy trong nước cho sinh vật biển và có thể dẫn đến ngộ độc

Tài liệu tham khảo:

[1] Handbook:

http://www-wds.worldbank.org/servlet/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/06/03 /000094946_99040905052283/Rendered/PDF/multi0page.pdf

[2] http://www.downtoearth.org.in/coverage/stained-steel-38359

[3] http://www.liquisearch.com/ak_steel_holding/environmental_reco rd

[4] http://desalitech.com/case-studies/

[5] http://www.kadinst.hku.hk/sdconf10/Papers_PDF/p537.pdf

IV Các công nghệ xử lý khí thải