2.1.1. Mụ tả ngành sản xuất thộp trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn
Đầu thập niờn 1960, Khu liờn hiệp gang thộp Thỏi Nguyờn (TIS) ra đời đƣợc xem là khu cụng nghiệp đầu tiờn tại Việt Nam cú dõy chuyền sản xuất liờn hợp khộp kớn từ khõu khai thỏc quặng sắt. Năm 1963, TIS cho ra lũ mẻ gang đầu tiờn, tuy vậy, đến năm 1975, mới cú đƣợc sản phẩm thộp cỏn. Qua quỏ trỡnh hỡnh thành và phỏt triển, cho đến nay, trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn đó cú 15 DNSX thộp.
Nhiều DNSX thộp trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn đƣợc biết đến trờn cả nƣớc, đúng vai trũ quan trọng trong sản xuất kinh doanh thộp cả nƣớc. Đứng đầu phải kể đến 2 cụng ty lớn: Cụng ty cổ phần Gang Thộp Thỏi Nguyờn, Cụng ty TNHH Natsteelvina. Hiện nay, cả 2 cụng ty này là thành viờn của Hiệp hội Thộp Việt Nam. Nguyờn liệu chớnh cho sản xuất thộp bao gồm: quặng sắt, than mỡ, cốc luyện kim, phụi để luyện thộp và thộp phế.
Trong những năm qua, sự phỏt triển của cỏc DNSX thộp trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn cũng nhƣ cỏc DNSX thộp trờn cả nƣớc đú gỳp phần thỳc đẩy tăng trƣởng kinh tế đất nƣớc, đúng gúp vào ngõn sỏch nhà nƣớc và gúp phần trong việc huy động nguồn vốn trong dõn cho phỏt triển kinh tế - xó hội. Sự hoạt động của cỏc DNSX thộp Thỏi Nguyờn đú tạo cụng ăn việc làm cho ngƣời lao động (khoảng 7.000 ngƣời), gúp phần giữ vững ổn định chớnh trị - xó hội của đất nƣớc. Sự phỏt triển của cỏc DNSX thộp trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn gúp phần quan trọng đối với sự phỏt triển của ngành thộp của đất nƣớc.
2.1.2. Quỏ trỡnh sản xuất thộp bằng lũ điện hồ quang
Tại Việt Nam hiện nay, cỏc DNSX thộp ỏp dụng cụng nghệ lũ điện (EAF), cụng nghệ lũ thổi oxy hay cụng nghệ sản xuất thộp từ thƣợng nguồn (BOF) và lũ cảm ứng (IF). Cỏc DNSX thộp trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn phần lớn ỏp dụng cụng nghệ lũ EAF và một số rất ớt doanh nghiệp tƣ nhõn nhỏ ỏp dụng cụng nghệ lũ IF, chƣa cú doanh nghiệp nào ỏp dụng cụng nghệ lũ BOF. Phần lớn chi phớ nguyờn liệu đầu vào của cụng nghệ lũ BOF là quặng sắt và than cốc (hơn 50%), đõy là
những nguyờn liệu đƣợc khai thỏc ngay trong nƣớc. Trong khi đú, cụng nghệ lũ EAF thỡ nguyờn liệu chủ yếu là thộp phế và điện (hơn 80%), trong đú nguồn thộp phế là từ nhập khẩu. Nhƣ vậy, cú thể thấy cụng nghệ lũ EAF lạc hậu, lóng phớ nhiều trong sản xuất dẫn đến chi phớ sản xuất và giỏ thành sản phẩm cao hơn lũ BOF.
Cụng nghệ lũ EAF bao gồm sỏu bƣớc là chuẩn bị liệu, nạp liệu, nấu luyện, ra thộp và xỉ, tinh luyện, thu gom xỉ và đỳc liờn tục đƣợc mụ tả qua hỡnh2.1.
- Chuẩn bị liệu
Vật liệu chớnh sử dụng cho quỏ trỡnh luyện thộp theo cụng nghệ lũ điện hồ quang là sắt thộp phế, sắt xốp và gang lỏng. Những vật liệu chớnh này đƣợc tập kết tại bói chứa liệu để loại bỏ tạp chất và xử lý theo quy định. Quỏ trỡnh loại bỏ tạp chất tạo ra cỏc phế thải là đất cỏt, chất phi kim loại,… Sau khi xử lý, liệu đƣợc vận chuyển đến xƣởng luyện bằng cỏc thựng chứa liệu cựng với cỏc chất trợ dung nhƣ vụi, dolomit,…
- Nạp liệu
Cỏc thựng chứa liệu đƣợc đƣa vào lũ, bắt đầu đỏnh hồ quang. Thụng thƣờng liệu đƣợc đƣa dần vào lũ, lần đầu đƣa 50%-60% liệu, sau khi liệu đầu núng chảy thỡ tiếp tục chất phần liệu cũn lại vào lũ.
- Nấu chảy
Quỏ trỡnh nấu chảy là quỏ trỡnh tiờu hao nhiều năng lƣợng nhƣ điện, khớ thiờn nhiờn và dầu. Giai đoạn này cũng tạo ra khớ thải và khúi là nhiều nhất vỡ oxi đƣợc thổi vào tạo thành khớ CO và CO2.
Điện Điện Điện cực Chất tạo xỉ VL đầm lũ Gas Oxy Dầu mỡ Nƣớc Điện Dầu, mỡ Nƣớc Sắt thộp phế Chuẩn bị liệu Nạp liệu Nấu chảy Ra thộp Tinh luyện Đỳc liờn tục Sản phẩm Đất cỏt
Chất phi kim loại Tiếng ồn Khớ thải Bụi Hơi nƣớc Chất thải rắn Dầu mỡ Tiếng ồn Nhiệt độ cao Bụi Chất thải rắn Hơi nƣớc Tiếng ồn Nhiệt độ cao
Hỡnh 2.1. Quy trỡnh sản xuất thộp lũ EAF tại cỏc DNSX thộp trờn địa bàn Tỉnh Thỏi Nguyờn
(Nguồn: Nhà mỏy Luyện thộp Lưu Xỏ)
- Rút thộp và ra xỉ
Giai đoạn này sẽ rút thộp lỏng ra thựng để chuyển tiếp sang giai đoạn tinh luyện. Giai đoạn này tạo ra xỉ và xỉ phải đƣợc vớt ra trƣớc khi rút thộp lỏng.
- Tinh luyện
Sau khi rút thộp lỏng từ lũ điện hồ quang ra thựng sẽ đƣợc tinh luyện trong lũ thựng.
- Đỳc liờn tục
Đõy là giai đoạn cuối cựng trong quỏ trỡnh sản xuất thộp. Thộp lỏng sau khi qua giai đoạn tinh luyện sẽ đƣợc đỳc liờn tục để tạo thành phụi thộp vuụng, phụi thộp dẹt,…
2.1.3. Sử dụng tài nguyờn, ụ nhiễm mụi trường và an toàn sản xuất
Quỏ trỡnh sản xuất thộp cần một lƣợng lớn nguyờn liệu và năng lƣợng. Nguyờn vật liệu chớnh của quỏ trỡnh sản xuất là thộp phế, gang thỏi, sắt xốp, gang lỏng, vụi. Năng lƣợng sử dụng là than, gas, dầu, oxy, điện, nƣớc và cỏc chất phụ trợ nhƣ hợp kim, điện cực, khớ trơ,… Cỏc chất thải, khớ thải đầu ra phỏt sinh trong quỏ trỡnh sản xuất thộp là bụi, khớ thải, xỉ, chất thải, nƣớc thải, tiếng ồn. Tổng quan dũng cỏc nguyờn nhiờn liệu sử dụng và cỏc phỏt thải mụi trƣờng trong ngành luyện thộp lũ EAF đƣợc mụ tả trong hỡnh 2.2.
Bụi Khớ thải Tiếng ồn
Thộp phế Gang lỏng Gang thỏi Vụi Than Điện cực Vật liệu chịu lửa Điện, gas Oxi
Quỏ trỡnh sản xuất thộp
bằng lũ điện hồ quang Phụi thộp
Xỉ Chất thải Nƣớc thải
Hỡnh 2.2. Nguyờn nhiờn liệu sử dụng và cỏc phỏt thải mụi trƣờng của ngành sản xuất thộp EAF
Cơ cấu chi phớ đầu vào của cụng nghệ lũ EAF nhƣ sau: Lũ EAF Điện 26% Nhõn cụng 3% Gas Thộp 1% phế Khỏc 55% 15%
Hỡnh 2.3. Cơ cấu chi phớ lũ EAF năm 2016
Nguồn: Hiệp hội thộp Việt Nam, 2016
Cỏc vấn đề về mụi trƣờng liờn quan đến quỏ trỡnh luyện thộp hồ quang bao gồm:
- Khớ thải: Khớ thải trong sản xuất thộp lũ điện bao gồm khớ thải trực tiếp từ lũ điện hồ quang và lũ thựng tinh luyện, khớ thải do vận chuyển và nạp liệu, rút thộp và đỳc thộp và khúi do chế biến xỉ. Khớ thải trực tiếp từ lũ điện và lũ thựng tinh luyện chiếm khoảng 95% toàn bộ khớ thải trong xƣởng thộp lũ điện. Khớ thải trong luyện thộp gồm bụi, kim loại nặng trong khớ thải (chủ yếu là kẽm), chất hữu cơ bay hơi (đặc biệt là benzen).
- Chất thải rắn: Chất thải rắn của xƣởng luyện thộp chủ yếu là xỉ (100-150 kg/tấn thộp lỏng từ lũ điện hồ quang và 10-30 kg/t từ lũ thựng tinh luyện), bụi và vật liệu chịu lửa.
Cỏc chất thải này cú thể đƣợc bỏn (nhƣ xỉ đƣợc sử dụng trong xõy dựng đƣờng, bụi lũ điện hồ quang sử dụng cho nung chảy kẽm), sử dụng lại (nhƣ bụi lũ điện, vật liệu chịu lửa) hoặc thải bỏ tại cỏc bói chụn lấp (nhƣ xỉ, bụi và vật liệu chịu lửa).
- Nƣớc thải: Nƣớc cụng nghệ trong sản xuất thộp lũ điện chủ yếu đƣợc dựng để làm mỏt lũ điện hồ quang và lũ tinh luyện với lƣợng khỏ lớn (40-50m3/tấn thộp lỏng). Tuy nhiờn lƣợng nƣớc này đƣợc tuần hoàn triệt để. Nƣớc làm mỏt trong đỳc liờn tục cũng đƣợc tuần hoàn. Chỉ cần bổ sung thờm khoảng 5 – 10% lƣợng nƣớc cần thiết (2,5 – 5 m3/tấn thộp lỏng). Do đú, nƣớc thải trong xƣởng thộp lũ điện chủ yếu là nƣớc mƣa, nƣớc từ thỏp lọc bụi ƣớt, nếu cú, và nƣớc làm mỏt khụng đƣợc
tuần hoàn hết. Cỏc nguồn nƣớc thải này cú thể bị ụ nhiễm dầu nờn cần xử lý trƣớc khi thu gom vào kờnh thoỏt nƣớc. Nƣớc làm lạnh tuần hoàn cần đƣợc lắng cặn để tỏch cỏc chất rắn lơ lửng chủ yếu là gỉ sắt bong ra từ bề mặt thộp đỳc.
- Tiếng ồn: Tiếng ồn phỏt sinh từ bói liệu, lũ điện hồ quang, thiết bị lọc bụi và thiết bị cấp nƣớc. Tiếng ồn từ lũ điện phụ thuộc vào dung lƣợng lũ, từ 118- 133dB cho lũ ≥ 10T, từ 108-115 dB cho lũ ≤ 10T.