Znečišťování životního prostředí při výrobě surového železa

Lukáš Kroča

Doctoral thesis

Environmental pollution in the production of pig iron

Abstract:

Nedílnou součástí procesu výroby kovů je produkce odpadů, které představují potencionální zdroje znečišťování životního prostředí, a také problematika jejich ekologického a současně ekonomického uplatnění. Získávání nových poznatků a studium vlastností odpadů napomáhá rozšířit možnosti jejich využití o – v současné době – netradiční způsoby. Tato práce je zaměřena na kvantifikaci procesu pyrometalurgického využití jemnozrnných polykomponentních kovonosných odpadů z metalurgie železa jako alternativního zdroje železa za metalické železo v procesu sekundární výroby olova technologií šachtové pece. K dosažení vytyčených cílů disertační práce a pro získání celkového pohledu na uplatnění odpadů z metalurgie železa v hutnictví olova byly provedeny experimentální tavby a statistická analýza dat. Experimentální tavby byly zaměřeny na získání dat o vlivech na důležité parametry, které charakterizují chod šachtové pece. K vyhodnocení dat získaných z provedených měření byly použity metody statistické analýzy, jež měly za cíl zjistit detailnější souvislosti. Disertační práce je rozdělena do dvou hlavních částí. V první části práce je pozornost věnována environmentálním aspektům konvenční výroby surového železa a oceli se zřetelem na jemnozrnné kovonosné odpady včetně současných způsobů jejich materiálového využití. Dále je blíže specifikována oblast metalurgie olova, zvláště recyklace olova z vyřazených olověných akumulátorů technologií šachtové pece a funkce železa v procesu. Druhá část práce přibližuje provedení taveb realizovaných v běžných provozních podmínkách šachtové pece se standardní a experimentální vsázkou. Detailně je objasněn vliv částečné náhrady železa, ve vsázce experimentálních taveb, odpady s obsahem železa na množství a tlak vzduchu dmýchaného do šachtové pece, emise oxidu siřičitého, spotřebu koksu, produkci a kvalitu surového olova a vedlejších produktů – strusky, kamínku a úletů. Součástí práce jsou také shrnutí a celkové zhodnocení využití kovonosných surovin s obsahem železa ve výrobě olova.

Abstract:

Production of metals is associated with production of waste, which not only constitutes a potential cause of environmental pollution but also raises the question of ecological and economic ramifications. New knowledge about waste and studies about its properties enable – currently – non-traditional possibilities to be added to its usage. This paper focuses on quantifying the process of pyrometallurgical usage of fine-grained poly-component, metal-containing waste from the metallurgy of iron, as an alternative source of iron instead of metallic iron in secondary production of lead through the technology of shaft furnace. In order to achieve the goals defined in this dissertation and to obtain a view on usage of waste from the metallurgy of iron in the metallurgy of lead, experimental melts and statistical data-analysis have been carried out. Experimental melts focused on acquisition of data about the impact on important parameters that characterize the work of shaft furnace. Methods of statistical analysis were used to evaluate the data acquired from measurements, aiming to provide more detailed connections. This dissertation consists of two main parts. The first part deals with environmental aspects of conventional production of crude iron and steel, focusing on fine-grained iron-containing waste, including current methods of their material usage. Further, metallurgy of lead is specified, mainly recycling of lead from discarded lead accumulators used in shaft-furnace technologies and the function of iron in the process. The second part specifies melts carried out under ordinary conditions during shaft-furnace work, using standard and experimental charge. A detailed clarification is provided about the influence of partial iron substitution in charge of experimental melts, waste containing iron per volume and air pressure of the air blown into the shaft furnace, sulphur-dioxide emissions, coke consumption, crude-iron quality and production, and by-products – slag, mattes and outlet. Part of the paper is also devoted to a summary and total evaluation of the usage of metal-containing raw materials in the production of lead which contain iron.

Keywords

kovonosné odpady, železo, neželezné kovy, recyklace, metalurgie olova

Keywords

metal bearing wastes, iron, non-ferrous metals, recycling, lead metallurgy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 6. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 12. 1. 2016
• Supervisor: Ján Kret
• Reader: Vlastimil Lukeš, Miroslav Kursa, Jaroslav Legemza

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Metalurgická technologie