Николай Мезенин - Занимательно о железе
Безотходная технология
Полное осуществление технологических процессов, рождающихся в ходе НТР, возможно лишь на заводе будущего. Это будет производство, использующее все сырье и материалы, не допускающее не только потерь, но и исключающее загрязнение окружающей среды. На этом заводе коренным образом изменятся условия труда металлургов. Действующие же цехи имеют пока весьма нелегкий “микроклимат”: высокие температуры, загазованность на многих участках, повышенный уровень шума и вибрации. Новый, более высокий уровень техники производства будущего окажет свое влияние и на характер труда металлургов, предъявит повышенные требования к уровню их подготовки. В конечном итоге все это можно осуществить только на заводе-автомате с последующей автоматизацией отрасли в целом и подключением ее на завершающем этапе к АСУ всего народного хозяйства страны.
При осуществлении этой цели возникает немало проблем. Одной из важных является снижение материалоемкости производства за счет комплексного и полного использования сырья и материалов.
Проблеме защиты окружающей среды много внимания уделяется в нашей стране. По мнению советских ученых, загрязнение природы нельзя считать следствием НТР и научно-технического прогресса. Это является результатом их пока еще неполного, недостаточного развития. Чем полнее и всестороннее пойдет развитие НТР, тем меньше будет отрицательных и вредных последствий.
Возможности научно-технического прогресса позволяют уже сейчас думать не только об очистке отходов, но и о том, чтобы их вообще не было. Важным направлением решения этой задачи является разработка новой технологии. Прежде всего — это маловодный и маловоздушный, безводный и безвоздушный технологические циклы. Сюда же относятся и использование воды и воздуха в замкнутых циклах.
Проблема очистки сбрасываемых вод от фенолов весьма эффективно решается с использованием сорбционных и эстракционных методов в пределах локальных схем очистки. Совершенствуя методы охлаждения оборудования и металла, создавая рациональные схемы водоснабжения, достигли резкого сокращения расходов воды в прокатном производстве. Так, например, на прокатном стане 2000 Череповецкого металлургического комбината количество сточных вод, выводимых на очистку, сокращается в 2 раза.
Донецкие ученые использовали для охраны окружающей среды магнитное поле. По их проекту на Макеевском металлургическом комбинате им. С.М. Кирова создана система обратного водоснабжения очистных сооружений мартеновского цеха. Она предотвращает выбросы пыли в атмосферу и сброс загрязненной воды. Магнитные поля собирают в комочки мельчайшие частицы, от которых не удалось освободить воду в традиционных отстойниках. Они выпадают в осадок, и чистая вода снова возвращается в производство. Удалось решить и другую сложную проблему — нейтрализовать воду от химических соединений, которые разъедают трубы коммуникаций.
Новая система значительно увеличила срок службы трубопроводов. Очищая стоки, здесь получают ежедневно до 80 тонн металлосодержащих примесей, которые идут как добавки в агломерат.
Важной проблемой при создании безотходной технологии является комплексное использование природных ресурсов, что приносит народному хозяйству огромные выгоды. К примеру, на базе железорудного карьера, кроме металлургического сырья, можно давать из вскрышных пород продукцию для строителей и химиков. С крупными горными предприятиями соседствуют более мелкие, добывающие сырье аналогичное или близкое по свойствам выброшенному в отвалы. Но если попутные породы будут переработаны и продукция из них отправлена потребителям, то надобность в дополнительных земельных отводах отпадет. Получается двойная экономия угодий. Рациональное природопользование повышает производительность общественного труда без дополнительных усилий и затрат.
Проектирование завода-автомата сначала казалось делом легким. Но со временем стало очевидным, что процесс соединения наилучших достижений техники современности не приводит к успеху. Дело в том, что завод-автомат будет действовать в завтрашнем дне и он не может быть простым соединением, хотя и посредством автоматической системы существующих металлургических процессов. Иначе это будет каждый раз неполная автоматизация.
Последние успехи в области металлургии позволяют думать о создании завода-автомата с использованием прогрессивных технологических процессов, включающих элемент непрерывности, применение высоких температур реакций и высоких скоростей проката.
Перевод сталеплавильного передела, разделяющего непрерывность других металлургических участков, на непрерывный процесс революционизирует не только этот передел, но и металлургическое производство в целом, открывая путь к созданию сквозной поточной линии завода-автомата. От такой замены существующего цикличного производства непрерывным можно ожидать резкого сокращения капиталовложений, полной автоматизации производства, повышения производительности труда, качества и однородности продукции.
Непрерывный процесс дает наилучшие результаты при длительной бесперебойной работе агрегата, а любая частная неполадка дезорганизует работу всей линии и обычно ведет к браку продукции, в то время как в цикличном процессе это может вызвать лишь задержку ее выдачи. Отсюда важнейшее требование — высокая надежность и стойкость оборудования агрегата, согласованность работы смежных звеньев. Лишь научно-технические достижения последнего времени создают предпосылки для выполнения таких требований.
В будущий завод-автомат могут входить: фабрика-автомат по производству металлизованных окатышей методом прямого восстановления с высокой степенью металлизации; агрегат непрерывного получения стали из этих окатышей с использованием электротехнологии, прежде всего плазмы. Поток готового металла поступает в машину непрерывного литья и заготовок, связанную напрямую с литейно-прокатным комплексом высокой производительности, выдающим готовую продукцию — разнообразный прокат нужных профилей. При этом должны быть налажены комплексное использование всех материалов и сырья; полная утилизация тепловых отходов; поглощение всех отходов с последующим использованием; замкнутый кругооборот водного цикла, что должно обеспечить полную защиту окружающей среды и создание нужного микроклимата внутри цехов.
На таком заводе все остальные процессы могут осуществляться лишь при использовании электронно-вычислительной техники, обеспечивающей наиболее оптимальный вариант организации технологических процессов. Люди на этом производстве выполняют роль операторов, наладчиков, рационализаторов и изобретателей. Главная их цель — дальнейшее совершенствование предложенной схемы процесса. На их долю выпадает творческий труд в самом высоком значении этого слова.
Завод-автомат явится шагом на пути к конечной цели НТР — созданию комплексно-автоматизированного производства в масштабах отрасли и общества. Теоретически вопрос об осуществимости непрерывного производства проката, начиная с руды, изучается и разрабатывается во многих деталях. Дело за группами внедрения, которые должны воплотить в жизнь расчеты и теоретические размышления ученых. Таков путь осуществления НТР в металлургии.
БУДУЩЕЕ ЖЕЛЕЗА
Железо и технический прогресс
Авторы международного свода прогнозов “Мир в 2000 году” заявляют, что в 2080 году будет выплавлено около 5 миллиардов тонн стали, что явится кульминационной точкой в мировом производстве этого металла. Они предсказывают существенное сокращение объема производства металла. Даже если это будет так, то в течение предстоящего столетия ожидается постоянный рост производства стали, не может быть внезапного прекращения металлургического производства. Вопросы совершенствования технологических процессов будут всегда волновать металлургов.
Однако одного этого факта для серьезного разговора о далеких перспективах развития металлургии недостаточно. Следует рассмотреть возможную структуру потребления конструкционных материалов в будущем и место, которое среди них занимает железо, точнее сплавы на его основе, причем срок дальних перспектив определять не столетиями, а где-то за пределами ближайших двух — трех десятилетий.
Уже несколько десятилетий утверждают, что человечество из железного века вступит в эпоху новых материалов. В 20–30-х годах надежды возлагали на легкие металлы, в последние годы — на химические материалы. Легкие металлы (алюминий, позднее магний и титан) сегодня все еще играют второстепенную роль.
По мнению экспертов Комитета черной металлургии при Европейской экономической ко-' миссии ООН, доля замены черных металлов (5,1%) означает, что в условиях отсутствия конкуренции со стороны других материалов потребление чугуна и стали было бы выше на эту величину.
