1. Všeobecné informace ........................................................

Transkript

OBSAH
1.
Všeobecné informace ....................................................................................................................... 3
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
1.11
10.12
2.
Obecné pochody a zařízení ........................................................................................................... 50
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
3.
USPOŘÁDÁNÍ KAPITOLY ............................................................................................................... 50
MĚŘENÍ EMISÍ A VYUŢÍVÁNÍ ÚDAJŦ O EMISÍCH .................................................................... 52
SYSTÉMY ŘÍZENÍ ............................................................................................................................. 58
PŘÍJEM, SKLADOVÁNÍ MANIPULACE SE SUROVINAMI A ODPADY ................................... 60
PŘEDBĚŢNÉ ZPRACOVÁNÍ A PŘEPRAVA SUROVIN ................................................................ 69
VÝROBA KOVŦ A TECHNIKY PRO REGULACI POCHODU ..................................................... 77
TECHNIKY PRO ZACHYCOVÁNÍ VÝSTUPNÍHO PLYNU........................................................ 100
ODLUČOVÁNÍ A REKUPERAČNÍ TECHNIKY ........................................................................... 106
ÚPRAVY VYPOŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY A ZNOVUVYUŢITÍ VODY ..................................... 134
MINIMALIZACE ODPADŦ A MANIPULACE S NIMI ................................................................ 153
REKUPERACE ENERGIE ................................................................................................................ 165
PROBLÉMY PŘENOSU VLIVŦ Z PROSTŘEDÍ DO PROSTŘEDÍ .............................................. 168
HLUK A VIBRACE .......................................................................................................................... 169
ZÁPACH ............................................................................................................................................ 169
APEKTY BEZPEČNOSTI................................................................................................................. 170
PROVOZ ZÁVODU A ODSTAVENÍ .............................................................................................. 171
NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY .................................................................................................. 171
TECHNIKY PRÁVĚ VYVÍJENÉ ..................................................................................................... 182
Postupy výroby mědi a jejích slitin (včetně Sn a Be) z primárních i sekundárních surovin183
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
4.
PROCESY, OBSAŢENÉ V ROZSAHU PRÁCE................................................................................. 3
PŘEHLED PRŦMYSLU ....................................................................................................................... 4
MĚĎ A JEJÍ SLITINY ........................................................................................................................... 6
HLINÍK ................................................................................................................................................ 10
ZINEK, OLOVO A KADMIUM ......................................................................................................... 13
UŠLECHTILÉ KOVY ......................................................................................................................... 22
RTUŤ.................................................................................................................................................... 25
TÉŢKOTAVITELNÉ (ŢÁRUVZDORNÉ) KOVY............................................................................. 27
REROSLITINY .................................................................................................................................... 32
ALKALICKÉ KOVY A KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN ............................................................. 38
NIKL A KOBALT ............................................................................................................................... 41
UHLÍK A GRAFIT .............................................................................................................................. 46
POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKY ......................................................................................... 183
SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB ................................................................................ 207
TECHNIKY ZAVŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT ...................................................................... 223
NEJLEPŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT).................................................................................... 248
NOVĚ VYVÍJENÉ TECHNOLOGIE ............................................................................................... 268
Postupy výroby hliníku z primárních a sekundárních surovin .............................................. 270
1
4.1
4.2
4.3
4.4
5.
Procesy výroby olova, zinku a kadmia (+ Sb, Bi, In, Ge, Ga, As, Se, Te) .............................. 329
5.2
5.2
5.3.
5.4.
6.1
6.
POUŢÍVANÉ PROCESY A TECHNIKY ......................................................................................... 329
SOČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB ................................................................................... 346
TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT ...................................................................... 368
NEJLEPŠÍ DOTUPNÉ TECHNIKY (BAT) ...................................................................................... 384
NOVÉ TECHNOLOGIE ................................................................................................................... 396
Procesy výroby ušlechtilých kovŧ ............................................................................................. 398
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
9.
POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNOLOGIE ................................................................................. 270
TECHNOLOGIE ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT .............................................................. 295
NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT) ...................................................................................... 311
POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKY ......................................................................................... 398
NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT) ...................................................................................... 424
NOVĚ VYVÝJENÉ TECHNOLOGIE .............................................................................................. 434
Feroslitiny ..................................................................................................................................... 437
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
POUŢITÉ PROCESY A TECHNIKY ............................................................................................... 438
NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY .................................................................................................. 510
NOVĚ VYVÍJENÉ TECHNOLOGIE ............................................................................................... 523
2
Kapitola 1
1. VŠEOBECNÉ INFORMACE
1.1
PROCESY, OBSAŢENÉ V ROZSAHU PRÁCE
Existuje mnoho podobností mezi primární a sekundární výrobou neţelezných kovŧ a
v některých případech je nemoţné rozlišit mezi pouţitými technikami. Sekundární výroba
neţelezných kovŧ zahrnuje výrobu kovu z druhotných surovin (včetně šrotu) a přetavovací a
slévárenské procesy.
Tento BREF dokument překrývá techniky jak primární, tak sekundární výroby.
Výroba uhlíkových a grafitových anod (Oddíl 6.8 Přílohy I Směrnice IPPC) je rovněţ
zahrnuta z toho dŧvodu, ţe výroba anod je nedílnou součástí výrobních procesŧ v některých
hutích hliníku.
Výroba 42 neţelezných kovŧ a výroba feroslitin byla identifikována v zemích, které jsou
povinny zavést IPPC. Bylo specifikováno 10 skupin kovŧ s podobnými metodami výroby.
Studie shromáţdila údaje na podkladě těchto skupin a tento dokument je podle této podstaty
uspořádán..
Skupiny jsou následující :










Cu a její slitiny, Sn a Be
Al a jeho slitiny
Zn, Pb, Cd, Sb, Bi
Ušlechtilé kovy
Rtuť
Těţkotavitelné kovy, např. Cr, W, V, Ta, Nb, Re, Mo
Feroslitiny, např. FeCr, FeSi, FeMn, SiMn, FeTi, FeMo, FeV, FeB
Alkalické kovy a kovy alkalických zemin Na, K, Li, Sr, Ca, Mg a Ti
Ni a Co
uhlíkové a grafitové elektrody
Výroba radioaktivních kovŧ v této práci zahrnuta není. Výroba takových sloţek jako jsou
polovodiče není zahrnuta rovněţ.
Zařízení pod bodem 2.1, přílohy I směrnice- aglomerace a praţení jsou v tomto dokumentu
začleněny. Procesy praţení a aglomerace jsou začleněny do dvou oblastí :
a) do těch, které jsou součástí procesu k bodu 2.5a) o výrobě kovu
b) tam, kde se praţení a aglomerace provádí nezávisle, např. u praţení sirníku
molybdenového
Existují styčné body s oddílem Chemikálie, ale existují specifické výstupy a rozdíly, se
kterými je nutno počítat, kdyţ se tyto procesy spojují s výrobou kovu, nebo kdyţ se vyrábějí
sloučeniny kovŧ jako vedlejší produkty výroby kovu.
V rozsahu této práce jsou začleněny následující procesy :
3
Výroba produktŧ s obsahem síry, jako je elementární síra, oxid siřičitý a kyselina sírová všude
tam, kde existuje spojení s výrobou neţelezných kovŧ. V případě kyseliny sírové, pak tam,
kde se kyselina vyrábí z SO2 obsaţeného v plynech, které jsou emitovány z rŧzných stupňŧ
procesu. Koncentrace plynu, teplota a stopy kontaminantŧ (znečišťujících látek) ovlivňují
provedení procesu a volbu katalyzátoru.




Výroba oxidu zinečnatého z plynu vznikajícího během výroby ostatních kovŧ
Výroba sloučenin niklu z kapalin vznikajících při výrobě kovu,
Výroba CaSi a Si, která se provádí v téţe peci jako ferosilicium (ferokřemík)
Výroba oxidu hlinitého z bauxitu mající přednost před výrobou primárního hliníku. Jde o
stupeň předúpravy, který by mohl být prováděn v dolech nebo v huti. Je nedílnou součástí
výroby kovu, kdyţ se provádí v huti a je zahrnuta do BREF.
Válcování, taţení a protlačování neţelezných kovŧ, kdyţ je přímo spojeno s výrobou kovu by
mohlo být zahrnuto do povolení (v souvislosti s povolovací procedurou podle IPPC) a proto je
začleněno do tohoto dokumentu. Slévárenské procesy do této práce zahrnuty nejsou a budou
zaneseny jinde.
1.2
PŘEHLED PRŦMYSLU
Evropský prŧmysl neţelezných kovŧ má ekonomickou a strategickou dŧleţitost větší neţ
indikují statistiky o zaměstnanosti, investicích a obratu. Například Cu o vysoké čistotě je
základním kamenem pro výrobu elektřiny a její rozvod a malé mnoţství Ni zlepšuje
korozivzdornost oceli.
Neţelezné kovy a jejich slitiny proto mají místo v srdci moderního ţivota a mnohé z
vrcholných technologických projektŧ, zejména
v
prŧmyslu počítačŧ, elektroniky,
telekomunikací a dopravy, jsou na nich závislé.
1.2.1
Neţelezné kovy a slitiny
Všechny neţelezné kovy, které jsou zohledněné v tomto dokumentu a uvedené výše
pod bodem 1.1 mají své vlastní individuální vlastnosti a pouţití. V některých případech se
však, např. u Cu nebo Al, pouţívají slitiny v mnohem více případech, neţ čisté kovy, protoţe
mohou být upraveny tak, aby měly specifickou pevnost, houţevnatost atd., aby splnily
poţadavky zvláštních aplikací.
Kovy jsou v podstatě recyklovatelné a mohou být čas od času recyklovány beze ztrát
jakýchkoliv svých vlastností. Jsou tedy významným příspěvkem udrţitelného rozvoje. Běţně
není moţné rozlišit mezi čistým kovem , který se vyrobil z primárních nebo druhotných
surovin (např. ze šrotu).
1.2.2
Sféra pŧsobnosti prŧmyslu
Výkonnost prŧmyslu se odvozuje od rozličných primárních nebo sekundárních surovin.
Primární suroviny pocházejí z rud, které se těţí a potom dále zpracovávají, předtím, neţ se
podrobují metalurgickým pochodŧm, kterými vzniká surový kov. Úprava rud se provádí
v blízkosti dolŧ, protoţe výroba kovu stále vzrŧstá. Druhotnými surovinami je tuzemský šrot
a odpady.
4
V Evropě, byla loţiska rud s obsahem kovŧ v pouţitelných koncentracích postupně vyčerpána
a zŧstalo málo domácích zdrojŧ. Většina koncentrátŧ je tedy dováţena do Evropy z rŧzných
světových zdrojŧ.
Produktem prŧmyslu je buď čistý kov, nebo to, co je známo jako poloprodukty, tj. odlité
ingoty kovu, nebo kovových slitin, nebo tvarované profily, nebo protlačované tvarovky, folie,
pás, drát atd.
V tomto dokumentu BREF nejsou slévárny neţelezných kovŧ obsaţeny, ale jsou uvedeny
v dokumentu BREF Kovárny a slévárny.
Shromaţďování, vytřídění a dodávky druhotných surovin pro prŧmysl spočívá na prŧmyslu
recyklace kovŧ, který rovněţ není v tomto BREF dokumentu zařazen.
Ačkoliv existuje zřejmý nesoulad v podmínkách, výroba feroslitin, které se vyuţívají
především jako hlavní slitiny v prŧmyslu ţeleza a oceli je i významnou součástí prŧmyslu
neţelezných kovŧ. Jejich legovacími prvky, tj. těţkotavitelné kovy, Cr, Si, Mn a Ni jsou
všechny neţelezné kovy.
Sektor ušlechtilých kovŧ je pro účely tohoto dokumentu také významnou součástí prŧmyslu
neţelezných kovŧ.
1.2.3
Struktura prŧmyslu
Struktura prŧmyslu se liší od jednoho kovu k druhému. Neexistují společnosti, které vyrábějí
všechny, nebo dokonce většinu neţelezných kovŧ, ačkoliv existuje několik Evropských
společností, které vyrábějí kovŧ několik, např. Cu, Pb, Zn, Cd atd.
Velikost společností, které vyrábějí kovy a slitiny kovŧ v Evropě se pohybuje od několika,
které zaměstnávají více neţ 5000 lidí k velkému počtu, které mají mezi 50 aţ 200
zaměstnancŧ.
Vlastnictví rozlišuje mezi Evropskými a národními společnostmi kovŧ, skupinami
prŧmyslového holdingu, samostatnými státními společnostmi a soukromými společnostmi.
1.2.4
Ekonomika prŧmyslu
Klíčovými statistickými údaji Evropského prŧmyslu neţelezných kovŧ pro účely tohoto
dokumentu jsou :
Výkony..(výrobky)............................ 18 – 20 milionŧ tun
Odbyt ................................................ 40 – 45 bilionŧ E
Zaměstnanci ..................................... více neţ 200 000
Mnohé čisté neţelezné kovy jsou mezinárodními komoditami. Hlavní kovy (Al, Cu, Pb, Ni,
Sn, a Zn) se obchodují na jednom ze dvou termínovaných trhŧ, London Metal Exchange a
Comex v New Yorku. Společný název „ minoritní“ (menšinové) kovy nemají ústřední místo
trhu; cenové úrovně jsou určovány buď výrobci, nebo obchodníky na volném trhu. V mnoha
aplikacích soutěţí tyto neţelezné kovy s jinými materiály, zejména keramikou, plasty a
dalšími ţeleznými a neţeleznými kovy.
5
Výnosnost kaţdého kovu nebo skupiny kovŧ a tedy ekonomická ţivotaschopnost prŧmyslu
kolísá, jak absolutně, tak na základě krátkodobosti, v závislosti na současné ceně kovu a šíři
rozsahu ostatních ekonomických faktorŧ.
Obecné ekonomické pravidlo však stanoví, ţe čím je materiál, nebo výrobek bliţší
podmínkám světového trhu a statutu mezinárodní komodity, tím niţší je návratnost
investovaných nákladŧ.
Existují tudíţ silné tlaky na disponibilnost kapitálu pro nevýrobní náklady na zlepšení
ochrany ţivotního prostředí. Ty jsou všeobecně součástí vývoje a zlepšení celého procesu.
Investice do ochrany ţivotního prostředí a na zlepšení operace musí být obecně konkurenční i
v globální ochraně ţivotního prostředí, protoţe evropský prŧmysl je konkurencí pro podobné
závody v ostatních vyvinutých a rozvojových zemích.
1.2.5
Pŧsobení na ţivotní prostředí
V posledních 25 letech se ustálilo a v některých případech velmi významně, zlepšování
v pŧsobení prŧmyslu na ţivotní prostředí a energetické efektivitě a to od přijetí Směrnice
84/360/EEC o regulaci znečištění z prŧmyslových závodŧ. Poţadavek, aby se k minimalizaci
znečištění pouţilo nejlepších dostupných technik (BAT) je prŧmyslem ve většině členských
státŧ dobře vnímán.
Prŧmysl recyklace nesoupeří s ţádným jiným prŧmyslem.
1.3
MĚĎ A JEJÍ SLITINY
1.3.1
Obecně
Měď se pouţívala po mnohá století; má velmi vysokou tepelnou a elektrickou vodivost a je
relativně odolná ke korozi. Pouţitá měď se mŧţe recyklovat beze ztrát na kvalitě. Tyto
vlastnosti znamenají, ţe měď se pouţívá v rozličných odvětvích, jako elektrotechnice,
automobilovém prŧmyslu, stavebním, výrobě potrubí, strojírenství, stavbě lodí, letectví a
přesné mechanice. Měď je často legovaná zinkem, cínem, niklem, hliníkem a ostatními kovy
při vytvoření široké palety mosazí a bronzŧ /tm 36, Panorama 1997/.
Výroba mědi se zakládá na katodách jakosti mědi A, tj. 99,95 % Cu. Označení jakosti A pro
katody pochází ze slovníku Londýnské burzy kovŧ a vztahuje se k Britské normě. Ta byla
nahrazena současně Evropskou normou CEN – EN 1978, kde je jakost stanovena jako Cu
CATH 1 nebo v novém evropském abecedně-číslicovém systému CR 001A.
Maximální meze nečistot v % jsou následující :





Ag 0,0025 - As 0,0005–Bi 0,00020–Fe 0,0010–Pb 0,0005 – S 0,0015 – Sb 0,0004 – Se 0,00020
Te 0,00020 s As + Cd + Cr + Mn + P + Sb ...........................
0,0015
Bi + Se + Te
...........................
0,0003
Se + Te
...........................
0,0003
Ag +As +Bi +Cd +Co +Cr +Fe +Mn +Ni +P +Pb +S +Sb +Se +Si +Sn +Te +Zn........ 0,0065
6
1.3.2
Zdroje surovin
Rafinovaná měď se vyrábí z primárních a sekundárních surovin v relativně malém počtu
rafinerií mědi; jejich výrobkem je měděná katoda. Ta se roztaví, leguje a dále zpracuje na
tyče, profily, dráty, plechy, roury atd. Tento krok lze spojit s rafinací, ale často se provádí na
jiném místě.
Okolo 55 % vsázky, která se dodává do rafinerií mědi je nakoupena na mezinárodním trhu ve
formě měděných koncentrátŧ, surové mědi, anod, nebo šrotu. Zbytek 45 % přichází
z domácích měděných koncentrátŧ, stejně jako z domácích odpadŧ s obsahem mědi a šrotu.
EU má málo primárních zdrojŧ mědi, ale její činnost v metalurgii mědi je vysoce významná.
Velikostí srovnatelnou dŧlní výrobu mědi lze nalézt v Portugalsku ( počátek těţby v Neves
Corvo v roce 1989, 106 500 tun mědi 1997) a ve Švédsku (86 600 t). Okolo 239 000 t mědi se
získalo v roce 1997 z domácích rud, na EU připadá okolo 2 % celkového celosvětového
výnosu mědi z dolŧ.
Rafinace a výroba polotovarŧ se vyvinula ve spojení s poţadavky na jejich velkou spotřebu,
při vyuţívání dováţených primárních surovin a domácího, stejně jako dováţeného šrotu.
Přístup k primárním dodávkám se v období posledních několika let stával stále těţším a
těţším, kdyţ země těţící měď vyvinuly svoje vlastní rafinační zařízení v blízkosti svých dolŧ,
čímţ sníţily dostupnost surovin na mezinárodním trhu.
Recyklace tvoří dŧleţitou sloţku dodávek surovin do zařízení pro rafinaci mědi a továrního
zařízení. Veškeré druhotné suroviny v Evropě připadají asi na 45 % pouţité mědi a jejích
slitin, buď rafineriemi, jako celková vsázka , nebo část jejich vsázky, nebo přímo v tovární
výrobě poloproduktŧ.
Jakost druhotných surovin velice kolísá a mnoho zdrojŧ těchto materiálŧ není vhodných pro
přímé pouţití ve výrobě polotovarŧ. Prŧmysl šrotu je odkázán na poskytování jakostního
materiálu odpovídající čistoty prŧmyslu a ačkoliv existují odsouhlasené jakosti šrotu, je
moţno se setkat s širokou paletou variant. Dodatečná úprava, nebo čistící systémy jsou spíše
nutností.
1.3.3
Výroba a spotřeba
Roční výroba Cu katod v době práce na dokumentu činila 959 000 t z primárních zdrojŧ a 896
000 t z druhotných surovin. V EU se nevyrábí Be a nepředpokládá se, ţe by se vyskytovalo
v dostatečném mnoţství šrotu, aby to představovalo nějaký problém pro ţivotní prostředí. U
třech ze sekundárních hutí a téměř u všech hutí primárních výrob vzrostl výkon jejich
produkce. Tento významný rŧst výrobní kapacity se uskutečnil simultánně se zlepšováním
vztahu k ţivotnímu prostředí. Šrot z počítačŧ a tištěných spojŧ se stal běţnějším sekundárním
zdrojem, zatímco třeba obsah Cu je nízký.
Šrot prochází předúpravou v prŧmyslu šrotového hospodářství (kovošrotech) a
prostřednictvím některých hutí. To poskytuje moţnost odběru tohoto materiálu.
Recyklace je na vysoké úrovni, protoţe např. Cu se mŧţe vracet do operací beze ztráty svých
pŧvodních vlastností a je k dispozici mnoho druhotných surovin. Činnosti, které zajišťovaly
rafinaci Cu v EU se mohly rozvíjet především zabezpečením surovin na mezinárodním trhu a
vyuţívat Cu, nebo mosazný šrot a odpad od spotřebitelŧ a zpracovatelŧ. Výrobci polotovarŧ
mědi v EU mají produkci, která je 3x taková, jako výstupy z rafinerií v rámci EU. Vyuţívají
mezinárodní trh, aby zabezpečily odpovídající objemy dodávek Cu a mosazi společně
s legujícími materiály (hlavně Zn, Sn, a Ni). Tato část prŧmyslu je čistě vývozcem okolo 500
000 t/rok.
7
Obr.1.1 Celosvětová výroba Cu v roce 1997
EU
Evropa mimo EU
Afrika
Asie
Amerika
Oceánie
Doly
239
1135
642
1884
6952
672
Hutě
1168
1310
562
3330
4586
208
Rafinerie
1854
1271
531
3630
6000
271
Polotovary
4700
500
20
5600
3900
150
Tab. 1.1 EU (a EAA) : Výroba Cu a jejích slitin v tis. tunách v 1997.
Produkce rud v EU činí až 30 % vsázky primární suroviny
Země
Dŧlní produkce Primární
katody (anody)
Sekundární
katody (anody)
77
183 (126)
Rakousko
Belgie
203 (35)
Dánsko
Finsko
9
116 (171)
Francie
6
29
Německo
296
378
Řecko
Irsko
Itálie
6
80
Lucembursko
Holandsko
Portugalsko
108
Španělsko
37
229 (+61)
63 (+28)
Švédsko
87
95
34
Velká Británie
9
58
Island
Norsko
7*
33
Švýcarsko
Poznámka: * Současná produkce rudy se zastaví v roce 2000
1.3.4
Výroba
polotovarŧ
58
392
120
684
1406
81
990
268
206
483
70
Výrobní místa
V EU existuje 10 hlavních rafinerií. Vyuţívá primární i sekundární suroviny a ostatní
vyuţívají pouze druhotné suroviny. Odhaduje se, ţe prŧmysl rafinace Cu zaměstnával v roce
1997 více neţ 7500 lidí. Tři společnosti mají kapacitu nad 250 000 t rafinovaných Cu
katod/rok.
Patří sem : Atlantic Copper (E), Union Miniere (B) a Norddeutsche Affinerie (D)
4 další společnosti vyrábějí kaţdá více neţ 100 000 t/rok.
Jsou to MKM Hettstedt (D), Huttenwerke Kayser (D), Boliden (SW), Outokumpu (FIN).
8
Výrobní kapacita u ostatních zařízení v Itálii, Španělsku, Rakousku, Velké Británii a Belgii
dosahuje mezi 35 – 100 000 t Cu katod/rok.
V prŧmyslu polotovarŧ existuje mnohem více společností. Vyuţívají rafinace Cu a vysokou
jakost druhotných surovin jako vsázkového materiálu. Okolo 100 společností v rámci EU
zaměstnává nějakých 40 000 lidí. Prŧmysl mŧţe trpět nadvýrobou a je citlivý k cyklickým
výkyvŧm odbytu.
Potřeba Cu v EU sleduje pomalý rŧst profilově vyzrálého trhu.
Odvětví elektrického válcovaného drátu činí okolo poloviny výroby polotovarŧ. Nějakých 20
společností, které patří do tohoto odvětví zaměstnává okolo 3000 lidí. Významnou část této
činnosti náleţí odvětví kabelŧ, jako integrovanému čelnímu vstupnímu zdroji (Alcatel, Pirelli,
BICC atd.), zatímco další část je vázána na odvětví rafinerie jako integrovaný dodavatel
výroby (pokračovatel výroby) (Deutsche Giessdraht, Norddeutsche Affinerie, Union Miniere,
Atlantic Copper atd.)
Existuje mnohem více společností v dalších prŧmyslových oblastech Cu polotovarŧ, které
vyrábějí Cu a pruty z měděných legur, tyče, válcovaný drát, tvarovky, trubky, ploštiny, plech
a páskovinu. Do EU náleţí 80 společností, které zaměstnávají nějakých 3500 lidí. Prŧmyslu
však dominují 3 velké skupiny. KME-Evropa Metal (D), s hlavními výrobními činnostmi ve
Francii, Německu, Itálii a Španělsku, dále
Outokumpu (Fin) ve Finsku, Švédsku, Holandsku a Španělsku a společnost Wieland Werke
(D) v Německu a Velké Británii.
Ostatní hlavní samostatné skupiny zahrnují Boliden (SW) se závody ve Švédsku, Holandsku,
Belgii a Velké Británii a Carlo Gnutti (I) a IMI (VB).
V prŧmyslu mědi EU existovala během minulých dvou desetiletí výrazná racionalizace
odpovídajících investic. Byla to reakce na tvorbu jednotného trhu v EU a ekonomické tlaky,
jako rostoucí náklady na energii, potřeba podstatných investic do sniţování emisí a časté
změny v záměně sazeb (kvót).
1.3.5
Problémy ţivotního prostředí
V minulosti spočíval hlavní problém ţivotního prostředí ve spojení s výrobou mědi
z primárních zdrojŧ v emisích SO2 do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ.
Tento problém se v hutích EU účinně řešil, kdyţ nyní se dosáhlo 98 % odloučení síry a vyrábí
se kyselina sírová a kapalný SO2.
Hlavní problém ţivotního prostředí spojený s výrobou mědi ze sekundárních surovin se také
vztahuje k odcházejícím plynŧm, které vycházejí z rŧzných pouţívaných pecí. Tyto plyny se
čistí přes tkaninové filtry a tak se mohou sniţovat emise prachu a sloučenin s obsahem kovŧ,
jako je olovo. Existuje také moţnost tvorby dioxinŧ v dŧsledku přítomnosti malého mnoţství
chloru v druhotných surovinách a rozklad dioxinŧ je problém, který se sleduje.
Fugitivní a nezachycované emise jsou také problémem, který nabývá rostoucího významu, jak
pro primární, tak sekundární výrobu. Je potřeba pečlivého projektu (provozování) závodu a
výrobního postupu, kde by se zachycovaly plyny z procesu.
Regulace emisí do ovzduší a vypouštěné do vody z výroby válcovaného měděného drátu a
mědi a měděných legovaných polotovarŧ se dobře rozpracovala. Regulace emisí CO ze
šachtových pecí zejména těch, které se provozují za redukčních podmínek, se dosahuje
optimalizací hořákŧ.
9
Recyklace nahrazuje dŧleţitou sloţku dodávek suroviny z rafinace mědi a z továrních
zařízení. Měď se mŧţe získat z hlavních částí jejích aplikací a navrátit se do výrobního
procesu z recyklace beze ztráty jakosti. Protoţe EU má velmi omezený přístup k domácím
primárním zdrojŧm mědi, její prŧmysl věnuje tradičně velmi mnoho pozornosti tak zvaným
„povrchovým dolŧm“, které se opírají o široké rozmezí vsazovaného šrotu, který sniţuje
velký deficit v obchodní vyváţenosti měděných surovin.
Téměř 100% nového nebo výrobního měděného šrotu se recykluje a podle některých studií se
odhaduje, ţe 95 % starého šrotu, který je k dispozici se také recykluje.
Veškeré sekundární suroviny činí v EU pro výrobu Cu okolo 45 % , ale v některých
případech, jako je mosazný drát se produkt vyrábí výhradně z recyklované mědi a mosazi,
s pouze malým přídavkem primárního Zn.
Prŧmysl mědi v EU vyvinul pokrokové technologie a provádí významné investice tak, aby byl
schopen zpracovávat širokou paletu měděného šrotu, včetně slitin, nízkojakostních zbytkŧ a
zároveň být v souladu s rostoucími přísnými poţadavky na ochranu ţivotního prostředí.
Schopnost prŧmyslu zvyšovat tento vysoký podíl recyklace závisí na celém komplexu
faktorŧ.
1.4
HLINÍK
1.4.1
Obecně
Hliník /tm 36, Panorama 1997/ je materiál s širokou paletou aplikací, v prŧmyslu dopravy,
stavebním a obalové technice, v odvětví elektřiny, ve všech vysokonapěťových systémech
přenosu elektřiny, pro pouţití v domácnostech a strojírenském a zemědělském sektoru. Je
lehký, elektricky vodivý a tvoří povrchovou vrstvu oxidu, je–li vystaven vzduchu, která
chrání před korozí. Hliník je vysoce reaktivní, zejména ve formě prášku a vyuţívá se při
aluminotermických reakcích k výrobě rozličných dalších kovŧ.
Prŧmysl hliníku je nejmladší a nejrozšířenější z prŧmyslu neţelezných kovŧ, tavení hliníku
z rud má svŧj pŧvod asi před stoletím. Prŧmysl hliníku v EU představuje přímou pracovní sílu
okolo 200 000 lidí a jeho roční obrat je řádově 25 bilionŧ E. Celková výroba nezpracovaného
kovu činila v roce 1997 aţ 3,9 milionŧ tun. Okolo 43 % tohoto výkonu připadá na zpracování
recyklovaného šrotu, které se neustále zvyšuje.
1.4.2
Zdroje surovin
Primární hliník se vyrábí z bauxitu, který se konvertuje na hliník. 100 tun bauxitu poskytne 40
– 50 tun oxidu hlinitého, který potom dává 20-25 t hliníku. Většina bauxitu se těţí mino
Evropu, ale v rámci Evropy existuje několik zařízení na výrobu oxidu hlinitého.
Prŧmysl druhotných surovin je závislý na zdrojích šrotu. Šrot lze označit jako „ nový šrot “
(výrobní) , který vzniká během výroby a továrního zpracování a odlévání výrobkŧ nebo
„starý šrot“ (amortizační), který vzniká z odloţených předmětŧ na konci doby jejich
ţivotnosti. Výrobní šrot (nový) je ze 100 % recyklován. Dodávka surovin do primárního a
sekundárního prŧmyslu EU je do značné míry naplňována domácí výrobou oxidu hlinitého a
recyklací šrotu. Celkový výnos kovu však nedostačuje potřebám zpracovatelského prŧmyslu a
v současné době naplňuje pouhých 55 % poţadavkŧ EU.
10
1.4.3
Výroba a spotřeba
Evropský hliníkový prŧmysl charakterizuje dŧlní výroba a výroba oxidu hlinitého, primární i
sekundární tavení a zpracování kovu do polotovarŧ ( např. tyče, profily, dráty, plechy, folie,
trubky, potrubí) nebo speciální výrobky ( např. prášky, speciální slitiny).
Tab. 1.2 : Primární výroba hliníku podle zemí v roce 1997 (tis.tun)
Oblast
Evropa
USA
Rusko
Kanada
Čína
Austrálie
Brazílie
Venezuela
Výroba
3216
3603
2907
2327
1776
1495
1189
643
Spotřeba
5603
5390
509
642
2013
362
479
193
Obr. 1.4 Diagram primární výroby hliníku podle zemí v roce 1997 (dle předchozí tabulky)
Mnoho těchto činností je integrovaných, ale větší počet výrobcŧ v EU soustřeďuje své
aktivity pouze na jediný obor, jako je recyklace a sekundární tavení nebo výroba polotovarŧ
V roce 1997 tvořila EU 10 % celosvětové výroby. Výroba hliníku z druhotných surovin je
v EU jednou z největších na světě, kdy v roce 1997 činila 1,7 mil. tun. To představuje v
západním světě 23 % produkce z recyklovaných materiálŧ.
1.4.4
Místa výroby
Na začátku roku 1998 bylo v EU v provozu 22 primárních hutních výrob a dalších 8 v EEA.
Počet provozujících společností je ve skutečnosti mnohem menší; hlavními jsou Aluminium
Pechiney (F), VAW aluminium (D), Alcoa Spain (Š), Alcoa Italy (I), Hoogovens (H), British
Alcan (VB), Hydro (N) a Alusuisse (Švý). Některé z těchto společností provozují závody
v rŧzných zemích Evropy, nebo mají pobočky nebo odvětvové závody v jiných částech světa,
nebo jsou částí mezinárodních korporací.
Mnohá ze společností zabývajících se sekundární výrobou hliníku je velmi rozsáhlá. Existuje
okolo 200 společností, jejichţ roční produkce sekundárního hliníku je větší neţ 1000 t/rok /tm
116, Alfed 1998/. Při procesu zpracování existuje dobré propojení s činností válcoven, ale
prŧmysl protlačování (taţení) je mnohem méně integrovaný asi s 200 místy výroby
rozptýlenými na území EU.
11
Tab. 1.3 : Výroba hliníku v Evropě v roce 1997
Země
Výroba
Výroba
bauxitu (tis.t) Al2O3
(tis.t)
Rakousko
Belgie
Dánsko
Finsko
Francie
Německo
Řecko
2211
Irsko
Itálie
Lucembursko
Holandsko
Portugalsko
Španělsko
Švédsko
Velká Británie
Island
Norsko
Švýcarsko
Evropa celkem 2211
1.4.5
600
750
640
1250
880
1110
120
5350
Primární
hliník
(tis. t)
Sekundární
hliník (tis.t)
Poloprodukty
(tis.t)
98
399
572
133
14
33
233
433
10
189
353
18
35
741
1797
213
188
443
862
232
150
3
154
26
257
200
59
6
1803
250
131
5757
360
98
248
123
919
27
3216
330
131
507
Hlavním problémem ţivotního prostředí u primární výroby hliníku je tvorba
polyfluorovaných uhlovodíkŧ a fluoridŧ během elektrolýzy, tvorba pevného odpadu z van
(elektrolyzérŧ) a vznik pevných odpadŧ během výroby oxidu hlinitého. Podobně pro výrobu
sekundárního hliníku existuje moţnost emisí prachu a dioxinŧ ze špatně provozovaných pecí
a špatného spalování a produkce pevných odpadŧ (zasolené strusky, kontaminované pecní
vyzdívky, stěry a prach z filtrŧ). Prŧmysl udělal pokrok ve sniţování těchto emisí. V prŧběhu
posledních 15 let se sniţovaly při koeficientu mezi 4 – 10, v závislosti na druhu emise a
pouţitém postupu.
Hlavní náklad na výrobu primárního hliníku je elektřina a výroba má tendenci soustředit se
tam, kde je k dispozici niţší náklad na elektřinu, coţ ovlivňuje rozloţení míst. Evropský
prŧmysl hliníku vynaloţil značné úsilí, aby sníţil svou spotřebu elektřiny a dosáhl poklesu od
17 kWh / vyrobený kg v roce 1980 na 15 kWh / vyrobený kg v roce 1998. Výroba a rafinace
sekundárního hliníku je mnohem energeticky náročná a spotřebovává méně neţ 5 % energie,
která je zapotřebí k výrobě hliníku primárního.
Existuje mnoho zpŧsobŧ, které se zabývají zdokonalováním návratu hliníkového šrotu a
prŧmysl hraje v této oblasti aktivní úlohu. Recyklace pouţitých nápojových obalŧ je tohoto
příkladem.
12
Sběrový materiál se recykluje v uzavřeném okruhu, aby se vyrobilo více nápojových obalŧ ve
stejné specifikaci legury. Mnoho pozornosti se věnuje sekundárnímu prŧmyslu, aby se
vyrábělo správné sloţení slitiny a je dŧleţité předtřídění druhŧ šrotu.
Příkladem toho je vyřazení protlačovaného šrotu, aby se zabezpečila jednodruhová slitina.
1.5
ZINEK, OLOVO A KADMIUM
1.5.1 Zinek
1.5.1.1 Obecně
Zinek /tm 36, Panorama 1997; tm 120, TU Aachen 1998/ má třetí největší vyuţití
z neţelezných kovŧ za hliníkem a mědí. Má relativně nízký bod tavení a pouţívá se při
výrobě velkého počtu slitin, jako je např. mosaz. Je snadno aplikovatelný na povrchové
úpravy jiných kovŧ, jako je ocel (galvanizace, pozinkování) a tam, kde se vyuţívá zinek jako
kovový potah, podléhá korozi přednostně jako ochranný obal. Zinek se také pouţívá ve
farmacii, jako ţivina, ve stavebním a chemickém prŧmyslu a výrobě baterií.
Tab. 1.4 Vyuţití zinku v Evropě a ve světě
Komerční vyuţití Zn Celosvětově
1975
(%)
Pozinkování
38,
0
Mosaz
19,
8
Odlévání pod tlakem 18,
(do kokil)
3
Polotovary
8,5
Chemikálie
12,
7
Ostatní
2,8
Celosvětově
1984
(%)
48,5
Celosvětově 2005 Evropa 1995
(%)
(%)
54,8
43
17,6
16,6
23
14,3
10,5
13
7,3
9,6
6,4
8,0
12
8
2,7
3,7
1
Zinek je dodáván na trh v rŧzných jakostech, nejvyšší kvalitu má speciální jakostní třída Z1,
která obsahuje 99,995 % Zn, zatímco nejniţší kvalita běţné dobré značky neboli Z 5 má okolo
98 % čistoty. Vyrábějí se protlačované výrobky, jako jsou tyče, pruty a válcovaný drát
(hlavně mosazný); válcované výrobky, jako jsou plechy a pásy; odlévané slitiny; a prášky a
chemické sloučeniny, jako jsou oxidy.
13
Tab.1.5 Jakosti primárního zinku
Jakostní
Třída
Barevný
znak
Nominální
obsah Zn
1
2
3
4
5
6
Celkem
Pb
Cd*
Fe
Sn
Cu
Al
1–6
max.
Max.
max.
max.
max.
max.
max.
Z1
Bílý
99,995
0,003
0,003
0,002
0,001
0,001
0,001
0,005
Z2
Ţlutý
99,99
0,005
0,005
0,003
0,001
0,002
0,01
Z3
Zelený
99,95
0,03
0,01
0,02
0,001
0,002
0,05
Z4
Modrý
99,5
0,45
0,01
0,05
0,5
Z5
Černý
98,5
1,4
0,01
0,05
1,5
Pozn.: V období pěti let po datu ratifikace této normy bude max. obsah Cd u jakostí Z3, Z4 a Z5 0,020; 0,050 a
0.050
Tab. 1.6 : Jakosti sekundárního zinku
Jakostn
í
Třída
ZS1
ZS2
ZS3
ZSA
Nominální
Obsah Zn
98,5
98
97,75
98,5
1
Pb
max.
1,4
1,6
1,7
13
2
Cd*
max.
0,05
0,07
0,09
0,02
3
Fe
max.
0,05
0,12
0,17
0,05
4
Sn
max.
*
*
-
5
Cu
max.
-
6
Al
max.
-
Celkem
1–6
max.
1,5**
2,0**
2,25
1,5
poznámky
Jakosti se tvoří hlavně
recyklací šrotu a
pouţitých výrobkŧ
Jakost je tvořena
hlavně ze zbytkŧ
s obsahem Zn, z popelŧ
Pozn.: * Pouze 0,3% Sn pro výrobu mosazi, 0,7 % pro pocínování. Tam kde se dosahuje těchto hodnot, mŧţe
být skutečný obsah Zn niţší neţ nominální.
** Mimo Sn, kde se vyskytuje v hodnotách *
Konečné vyuţití tvoří širokou paletu aplikací, nejdŧleţitější je ochrana oceli proti korozi u
výroby automobilŧ a pro pouţití ve stavebním prŧmyslu. Slitiny zinku (např. mosaz, bronz,
slitiny odlévané pod tlakem ( do kokil) a polotovary Zn jsou druhou resp.třetí hlavní spotřební
oblastí rovněţ s pouţitím v prŧmyslu automobilŧ, v přístrojové technice a stavebnictví.
1.5.1.2 Zdroje materiálŧ
Kov se vyrábí z řady zinkových koncentrátŧ pyrometalurgickými a hydrometalurgickými
pochody. Některé koncentráty obsahují vysoké podíly olova a tento kov se také získává.
Zinek se také přidruţuje ke kadmiu a koncentráty jsou zdrojem tohoto kovu.
Koncentráty vyuţívané v EU splňovaly více neţ 45 % poţadavkŧ na rafinaci v EU před 10
lety, ale nyní činí méně neţ 25 %. Deficit se nahrazuje rostoucími dovozy, protoţe
v současné době vzrŧstá kapacita dŧlní těţby v Severní Americe, Austrálii a v některých
zemích Jiţní Ameriky.
Sekundární (druhotné) suroviny, jako jsou odpady z galvanizace (pozinkování) (popely, stěry,
kaly atd.), prach ze spalin oceláren a zpracování mosazi a šrotu z tlakového protlačování jsou
také zdrojem Zn. Výroba kovu v EU ze sekundárních zdrojŧ činila v roce 1994 více neţ 8 %
z celkového mnoţství výroby rafinovaného Zn . Recyklace Zn a výrobkŧ s obsahem Zn je
klíčovým problémem prŧmyslu.
14
1.5.1.3 Výroba a spotřeba
Za dŧlní výroby v EU jsou hlavně povaţovány procesy v Irsku a Španělsku, které vyrobily
v roce 1994 383 000 t zinkových koncentrátŧ. To byl proti roku 1993 pokles, kdy se jednalo o
397 000 t, jako následek čerpání reserv a niţší jakosti rudy v některých dŧlních provozech.
Výroba kovu ustoupila pod 1,8 mil.t, míru, která byla překročena v roce 1992, zatímco
spotřeba rafinovaného zinku vzrostla z 1mil. 640 000 t na 1 770 000 t při započítání 30 %
potřeby zinku v zemích s trţní ekonomikou.
Tab. 1.7 Výroba koncentrátŧ zinku /tm 36, Panorama 1997/
Země
Kanada
Austráli
e
Peru
USA
Evropská Unie
Výroba v roce 1992 Výroba v roce 1993
(tis. t)
(tis. t)
1325
1004
1014
1007
626
551
500
668
513
411
Výroba v roce 1994
( tis.t)
1008
928
682
601
383
Obr. 1.5 Světová výroba Zn z koncentrátů v roce 1994 (tis. t)
Diagram : Evropská Unie : 11 %
USA
: 17 %
Peru
: 19 %
Kanada
: 27 %
Austrálie : 26 %
EU se stává čelným světovým představitelem ve výrobě Zn, daleko před Kanadou a
Japonskem, které se řadí na druhé resp. třetí místo. V roce 1994 byl zaznamenán objem
výroby EU 1 749 000 t kovu, počítajíce téměř 33 % na země s trţní ekonomikou, celkem 5
376 000 tun. EU je mezi zeměmi s trţní ekonomikou také hlavní oblastí spotřeby. 1 770 000 t
Zn, který byl spotřebován v roce 1994 bylo o 49% více neţ na trhu druhého největšího
spotřebitele (USA) a o 145 % více neţ je u třetího spotřebitele (Japonska).
Tab. 1.8 : Výroba rafinovaného zinku
Země
Evropská Unie
Kanada
Japonsko
USA
Austrálie
CIS
Výroba v roce 1992
Výroba
v roce
(tis. t)
1993
(tis. t)
1844
1819
672
662
729
696
400
382
333
317
431
15
Výroba v roce 1994
(tis. t)
1749
693
666
356
318
390
1.5.1.4 Místa výroby
Zinek se vyrábí postupy kombinací praţení, louţení a elektrolýzou a v kopulovité tavící peci –
destilací. Následující tabulka ukazuje umístění a kapacity v prostoru Evropské Unie.
Tab. 1.9 : Špičkoví evropští výrobci , vyjádřeno v roční kapacitě (1994)
Země
Belgie
Německo
Španělsko
Francie
Finsko
Itálie
Společnost
Union Miniere
Ruhr-Zink
MIM
Huttenwerke
Duisburg
Metaleurop Weser Zink
Asturiana de Zink
Espaňola del Zinc
Union Miniere France
Metaleurop
Outokumpu Zink Oy
Enirisorse
Lokalita
Balen-Wezel
Datteln
Duisburg-Wanheim
Nordenham
Pochod
E
E
ISF-RT
E
Kapacita (t/r)
200 000
96 000
100 000
130 000
Sun Juan de Nieva
Cartagena
Auby
Noyelles Godault
Kokkola
Porte Vesme (Sardegna)
Porte Vesme (Sardegna)
Crotone (Calabria)
Budel-Dorplein
E
E
E
ISF-RT
E
ISF-RT
E
E
E
E
ISF-RT
320 000
60 000
220 000
100 000
175 000
75 000
100 000
80 000
210 000
140 000
105 000
Pertusola Sud
Holandsko Budelco (Pasminco)
Norsko
Norzink
Velká
Britannia Zinc
Avonmouth
Británie
(MIM Holdings)
Poznámky : E= elektrolytický závod
ISF = Imperial smelting furnace (kupolová tavící pec)
RT = fire refining ( ţárová rafinace)
Zdroj : prŧmyslová statistika
Obr. 1.6 Výroba kovového zinku v EU (1994)
Velká Británie : 5 %
Holandsko
: 11 %
Itálie
: 13 %
Finsko
:9%
Francie
Španělsko
Německo
Belgie
: 16 %
: 19 %
: 17 %
: 10 %
1.5.1.5 Problémy ţivotního prostředí
V minulosti byly hlavním problémem spojeným s výrobou Zn z primárních zdrojŧ emise SO2
do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ. Tento problém byl v hutích EU účinně
řešen, kdy se nyní dosahuje vysokého odloučení síry a vyrábí se kyselina sírová a tekutý SO2.
Louţením praţence a dalšího materiálu vzniká kapalina, která obsahuje ţelezo. Odstraňování
ţeleza má za následek tvorbu významného mnoţství pevného odpadu, který obsahuje rozličné
kovy. Zneškodňování odpadu vyţaduje velmi vysoký standard kontroly a monitorování.
Fugitivní emise z praţení a kalcinace jsou také velmi dŧleţité a musí se s nimi počítat ve
všech stádiích procesu. Z toho jsou zvláštním příkladem fugitivní emise kyselé mlhy
z elektrolytické výroby Zn.
16
Zinek a výrobky s obsahem Zn se mohou v široké rozsahu recyklovat. Odhady zaloţené na
spotřebách v minulosti a ţivotnost produktŧ indikují, ţe se dosáhlo podílu rekuperace 80 %
rekuperovatelného Zn. Systém recyklace zinku je zdaleka nejpokročilejší, nejen jako
kovového Zn, ale také v několika rozličných podobách.
1.5.2
OLOVO
1.5.2.1 Obecně
Olovo / tm 36, Panorama 1997/ je nejhojnější těţký kov v zemské kŧře a pouţívalo se po
mnohá staletí. Nachází se výhradně v sulfidických rudách nebo v současnosti více ve
směsných rudách, kde se přidruţuje k zinku a malému mnoţství stříbra a mědi. Olovo je
měkký kov, má nízkou teplotu tavení a je odolné ke korozi. Tyto vlastnosti mu dávají velkou
funkční hodnotu, jak v jeho čisté formě, tak ve slitinách a sloučeninách.
Olovo se klasifikuje v souvislosti se sloţením výrobku, následující tabulka ukazuje chemické
sloţení jakostí olova podle nové Evropské normy.
Tab. 1.10 Jakosti olova
Označe
1
2
3
4
5
6
7
8
9
ní
Pb
Bi
Ag
Cu
Zn
Ni
Cd
Sb
Sn
As
Jakosti Min.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
max.
PB 990 99,990
0,010 0,0015 0,0005 0,0002 0,0002 0,0002 0,0005 0,0005 0,0005
PB 985 99,985
0,015 0,0025 0,0010 0,0002 0,0005 0,0002 0,0005 0,0005 0,0005
PB 970 99,970
0,030 0,0050 0,0030 0,0005 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010
PB 940 99,940
0,060 0,0080 0,0050 0,0005 0,0020 0,0020 0,0010 0,0010 0,0010
Poznámka : Německá norma DIN 1719 je základem pro novou Evropskou normu EN 12659
Celkem
1–9
max.
0,010
0,015
0,030
0,060
V charakteru pouţití olova nastaly závaţnější změny. Prŧmysl baterií tvoří aţ 70 % potřeby a
je docela stabilní, ale další pouţití olova, které se týká barviv a sloučenin, ochrany proti
radiaci, válcované a taţené výrobky pro stavební prŧmysl, pouzdra kabelŧ, broky a přídavky
do benzinu jsou na ústupu.
Tab. 1.11 Využití olova ve světě
Komerční vyuţití
Baterie
Chemikálie
Poloprodukty
a odlitky
Kabely
Slitiny
Ostatní
1973 (%)
38
24
17
1983 (%)
48
27
17
15
2
4
1993 (%)
56
22
16
5
3
-
1994 (%)
59
22
16
2,5
1,1
1,6
2,0
0,8
0,2
1.5.2.2 Zdroje materiálŧ
Rafinované olovo pochází z primárního materiálu ve formě olověných rud a koncentrátŧ a
druhotné suroviny v podobě šrotu a odpadu. Primární výroba vyţaduje tavení rud s obsahem
olova, aby se vytvořila olověná slitiny, která se potom rafinuje. Ekonomika výroby
17
primárního olova z rudy je vázána na obsahy stříbra a zinku v rudném loţisku. Výroba
kovového olova vyţaduje, aby se obsah síry z rud zpracoval ve výrobě kyseliny sírové.
Většina hutí primárního olova má komplex rafinačních úprav spojených s pochody
pro rekuperaci obsahu stříbra jako slitiny zlata a stříbra. Primární rafinace se proto váţe
na ekonomiku těţby rudných olovnato- zinkových loţisek. Obsah zinku a stříbra v rudách je
hlavním ziskem zpracovatelŧ.
EU má málo dŧlních zdrojŧ olova, ale výroba olova je rozšířeným a dŧleţitým prŧmyslovým
odvětvím.
Během posledních 10 let spotřeba a výroba v EU pocítily pouze skromný rŧst, v dŧsledku
poklesu EU kvót na světových trzích.
Prŧmysl druhotné rafinace nyní dodává více neţ 50 % spotřeby olova. Olověné kyselinové
akumulátory do aut jsou hlavním zdrojem šrotu pro sekundární zpracování. Prŧmysl dělá
pozitivní kroky na podporu recyklace těchto baterií, tento podíl vzrŧstá, protoţe roste i
světová výroba aut a podíl návratnosti starých baterií roste rovněţ. Sekundární výroba
vyţaduje také spíše rafinační zařízení, pokud druhotné suroviny obsahují sloučeniny, které se
nepředpokládaly.
Výroba olova v EU je vysoká, řadí se mezi první země s trţním hospodářstvím s 1 398 000 t
v roce 1994, z nichţ 52 % bylo z druhotných vsázkových materiálŧ. Prŧmysl odpovídá
ekologickým zájmŧm rekuperací stále zvyšujícího se mnoţství olova, tak, ţe primární výroba
stabilně klesá.
EU je největší oblastí výroby olova na světě, před USA. V roce 1994 tyto dvě oblasti společně
vykazovaly při 59% zemí s trţním hospodářstvím celkovou čistou výrobu 4,5 mil. tun. Velká
Británie, Německo, Francie a Itálie jsou hlavními výrobci a v prŧměru 49 % jejich výroby se
zakládá na dodávkách druhotné vsázky. Prŧměr EU při 52 % je z tohoto pohledu významně
niţší neţ prŧměr 72 % USA, který je největší na světě, ale zŧstává zřejmě nad ním
v kterékoliv jednotlivé zemi s trţním hospodářstvím.
EU se řadí na druhé místo za USA v souvislosti se spotřebou, počítajíce v roce 1994 s 28 %
spotřeby olova u zemí s trţní ekonomikou, zatímco podíl USA je blízko 30 %. Čtyři hlavní
vyrábějící Členské státy EU jsou také trhem hlavní spotřeby.
V rámci EU existuje 7 primárních hutí, jejichţ výrobní kapacita má rozsah od 40 000 tun/rok
do 245 000 t /rok. Primární rafinerie jsou většinou vícenárodní a jsou rozšířeny v prostoru
Velké Británie (Britannia refined metals, BRM), Francie (Metaleurop), Německa (Ecobat,
Metaleurop), Belgie (Union Miniere) a Itálie (Enirisorse).
Všechny závody taví olovo nebo olovnato-zinkové koncentráty před rafinací olověné slitiny
(zlata a stříbra) a také rafinují surovou slitinu z dalších zdrojŧ, aby získaly ušlechtilé kovy.
BRM také rafinuje surovou slitinu olova stříbra a zlata dováţenou z její mateřské společnosti
MIM v Austrálii. S výjimkou Union Miniére, se všechny tyto primární rafinerie zabývají
rovněţ druhotnou recyklací /rafinací.
18
Sekundární prŧmysl je charakterizován velkým mnoţstvím menších rafinerií, z nichţ mnohé
jsou samostatné. V EU existuje asi 30 sekundárních hutí /rafinerií, které vyrábějí od 5000 do
65 000 tun ročně. Recyklují a rafinují šrot, který vzniká v jejich lokalitě. Počet těchto rafinerií
klesá, protoţe velké nadnárodní společnosti a hlavní skupiny výroby baterií rovněţ získávají
menší sekundární zařízení, nebo postaví své vlastní nové provozy recyklace.
Tab. 1.12 Evropské roční kapacity procesŧ výroby olova
Země
Vysoká pec Přímé tavení Sekundární
na olovo *
(t /rok)
rotační pec
(t/rok)
(t/rok)
Rakousko
32 000
Belgie
115 000
20 000
Francie
110 000
162 000
Německo
35 000
220 000
130 000
Řecko
12 000
Itálie
90 000
125 000
Holandsko
20 000
Španělsko
14 000
62 000
Švédsko
50 000
65 000
Velká Británie
40 000
107 000
200
000
t/rok
rafinační
kapacity
Pozn.: * primární a/nebo sekundární suroviny
Celková roční
kapacita čistého
olova (t/rok)
32 000
175 000
299 000
507 000
12 000
235 000
20 000
76 000
155 000
307 000
Obr.1.7 Kapacita rafinace olova v Evropě
Německo
Francie
Belgie
Rakousko
: 27 %
: 16 %
: 10 %
: 2%
Velká Británie
Švédsko
Španělsko
Holandsko
: 17 %
: 9%
: 4%
: 1%
Itálie
Řecko
: 13 %
: 1%
V minulosti byly hlavním problémem spojeným s výrobou Pb z primárních zdrojŧ emise SO2
do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ. Tento problém byl v hutích EU účinně
řešen, kdyţ se nyní dosahuje vysokého odloučení síry a vyrábí se kyselina sírová a tekutý
SO2.
Hlavními problémy ţivotního prostředí spojené se sekundární výrobou olova se také vztahují
k výstupním plynŧm z pouţití rozličných pecí. Tyto plyny se čistí přes tkaninové filtry a tak
se sniţují emise prachu a sloučenin kovŧ. Existuje také moţnost vzniku dioxinŧ v dŧsledku
přítomnosti malých mnoţství chloru v sekundárních surovinách a rozrušování dioxinŧ je
problém, který se sleduje.
Olovo je velký problém ţivotního prostředí a mnoho sloučenin olova se řadí mezi toxické.
Běţně je obecnou taktikou omezit emise na nejniţší moţnou úroveň, coţ je dáno stavem
19
technologie a recyklace se obvykle provádí kdykoliv je to vhodné a ekonomické. Většina
regulačních opatření se zabývá hlavně pŧsobením na člověka (lidé jsou většinou ovlivněni
pŧsobením olova), ačkoliv existují určité případy, kdy mohou být vystavena i zvířata
pŧsobení olova v ţivotním prostředí .
Legislativa na ochranu ţivotního prostředí poţaduje investice na sníţení emisí olova do
ovzduší. V současných letech bylo vyvinuto a bylo zavedeno několik nových technologií,
které nabízejí efektivnější metody tavení koncentrátŧ olova. Tyto pochody také sníţily emise
do ţivotního prostředí. Stávající pochody se zlepšily pouţitím kontroly parametrŧ a
odlučovacích systémŧ.
Baterie, které tvořily v roce 1994 v EU 50 % spotřeby olova se recyklují s účinností více neţ
90 %.
Nařízení, která se týkají olova spadají do třech hlavních kategorií : pracovní prostředí, emise (
kvalita ovzduší- imise) a kontrola pitné vody a výrobkŧ. Pracovního prostředí se týká
Směrnice EU 82/605/EEC z 28. července 1992 o ochraně pracovníkŧ před riziky
vztahujícími se k pŧsobení kovového olova a jeho iontových sloučenin při práci. Tato
Směrnice stanoví limitní hodnoty pro olovo v ovzduší na pracovišti a na určité biologické
indikace, které odráţejí hladinu styku (vystavení se) pro jednotlivé pracovníky. Limitní
hodnoty jsou doplněny předpisy o ochraně pracovní síly, coţ předpokládá pouţití ochranného
oděvu, respirátorŧ, mycích zařízení, nebo specifická pravidla o stravování, pití, kouření atd.
Olovo v obecné atmosféře je omezeno Směrnicí 82/844/EEC ze 3. prosince 1982, která
stanoví limit pro hladiny olova v ovzduší v prostoru EU. Tyto limitní hodnoty se v současné
době revidují. Hladiny olova ve vodě se také regulují v několika směrnicích vztahujících se
k vodě, podle jejího druhu a pouţití např. voda pro lidskou spotřebu, voda ke koupání, voda
pro ţivot ryb atd.
1.5.3
KADMIUM
1.5.3.1 Obecné
Kadmium náleţí k podskupině zinku v periodické tabulce a bylo objeveno Strohmeyerem
v roce 1817 během výzkumu ZnCO3. Přidruţuje se k zinku v horninách v poměru 1 : 200 (Cd
: Zn). Je po fyzikální stránce podobné Zn, ale je těţší, měkčí a lze jej leštit. Na rozdíl od zinku
je také odolné k alkáliím. Kadmium je také dobrý pohlcovač neutronŧ a proto se často
vyuţívá v jaderných reaktorech.
Ve svých sloučeninách je dvojmocné. Kadmium je široce rozptýleno po celém světě
s obsahem mezi 0,1 a 1 ppm v orné pŧdě.
1.5.3.2 Zdroj surovin
Existuje pouze několik kadmiových hornin, jako greenockit (CdS), nebo otavit (CdCO3) a
jako CdO. Źádný z těchto minerálŧ není prŧmyslově významný. Minerály Zn, které obsahují
Cd jako isomorfní sloţku při koncentracích okolo 0,2 % mají ekonomický význam pro získání
Cd. Kromě toho rudy olova a mědi mohou obsahovat malé mnoţství Cd.
20
Na rozdíl od jiných těţkých kovŧ je Cd rafinováno a vyuţíváno relativně nově; výroba a
pouţití se objevuje pouze během minulých 40-50 let. Hlavní vyuţití dnes spočívá v :




elektropokovování kadmiem
bateriích Ni-Cd
některých barvivech a stabilizátorech plastŧ
slitinách pro pájky, v ochraně před ohněm, pro kontrolu (regulace neutronŧ)
v jaderném reaktoru, pro elektrické vodiče
tyčí
Malé mnoţství se pouţívá do solárních článkŧ.
Od roku 1970 se výroba kadmia v západním světě ustálila mezi 12 000 a 16 000 tunami/rok.
Světová výroba se pohybuje okolo 20 000 t/rok. Vyuţití kadmia v rŧzných aplikacích od roku
1970 kolísalo a bylo ovlivňováno technickými, ekonomickými faktory i ohledy k ţivotnímu
prostředí. To ovlivňovalo ceny kovu. Ceny kovu v 70. letech dosahovaly 3 US$ /lb a v
80.letech kolísaly mezi 1,1 aţ 6,9 US$ /lb.
Od té doby cena kadmia klesala na 1 US$ /lb a dokonce šla tak nízko aţ na 0,45 US $/lb, coţ
je ekvivalentní úrovni ceny zinku.
Hlavní země výroby a spotřeby ukazuje následující tabulka.
Tab.1.13 Hlavní výrobci a uţivatelé kadmia v roce 1996
Země
Kanada
Japonsko
Belgie
PR Čína
USA
Německo
Finsko
Francie
výroba (t/rok)
Uţití (t/rok)
2832
2357
1579
1300
1238
1145
600
205
107
6527
2017
600
1701
750
1276
Kadmium se získává :


z pyrometalurgické rekuperace Pb-Cu v prachu odplynŧ z tavících pochodŧ
z pyrometalurgické rekuperace Pb-Cu z prachu odplynŧ z pochodŧ aglomerace a praţení a
ze surového zinku
Prachy z výstupního plynu se obvykle louţí s H2SO4, aby se oddělilo kadmium, které se
potom vysráţí jako CdCO3, nebo se vyredukuje jako kadmiová houba s více neţ 90 % Cd.
Kadmiová houba se potom buď ţíhá s NaOH, nebo destiluje ve vakuu, nebo se rozpouští a
podrobí se elektrolýze, čímţ se vyrobí Cd o vysoké čistotě (≥ 99,99 % Cd).
Surový zinek se mŧţe destilovat v kolonách (New Jersey) , aby se vyrobil čistý zinek a slitina
Cd-Zn s více neţ 60 % Cd. Slitina Cd/Zn z procesu destilace (New Jersey) se musí destilovat
2x, neţ se vyrobí čisté Cd.
21
Recyklace se uskutečňuje, ale provádí ji pouze velmi málo zemí. Hlavně se recyklují baterie,
aby se získalo Cd a Ni.
Charakter sloučenin Cd a Ni má významný dopad při posuzování emisí a Cd je uvedeno ve
Směrnici 76/464 o nebezpečných látkách ve vodě v seznamu II. Technická pracovní skupina
podle Směrnice 96/62 o posuzování a řízení kvality ovzduší pracuje na normě pro kadmium
v ovzduší. Tyto faktory je nutno vzít v úvahu.
Kadmium je rozptýleno všude v přírodě po miliony let. Prŧmyslová výroba ovlivnila celkové
rozptýlení pouze nevýznamnou měrou, ale v některých omezených oblastech se problémy
ţivotního prostředí projevily. Běţná výroba Zn mŧţe produkovat 600 t Cd/rok. Výroba
kadmia je velmi regulována, aby se předešlo fugitivním emisím a prach se maximální moţnou
měrou odstraňuje .
Uvádí se, ţe více neţ 90 % nekuřákŧ přebírá kadmium z potravy. Následně se musí sniţovat
a kontrolovat (regulovat) kontaminace kadmia v obdělávané pŧdě. Hodnoty emisních limitŧ
pro kadmium do ovzduší jsou niţší neţ 0,2 mg/Nm3 a do vody pod 0,2 mg/l.
Kritický účinek kadmia se projevuje jako dysfunkce ledvinových kanálkŧ. Toto poškození je
nevratné, takţe prevence je dŧleţitější neţ diagnoza. Dlouhotrvající biologický poločas
kadmia mŧţe vést k plynulému rŧstu hladiny v ledvinách po mnoho let a tak pŧsobení
(expozice) kadmia v minulosti je často dŧleţitější neţ pŧsobení (expozice) současná.
V mnoha aplikacích jsou kadmiové slitiny nepostradatelné a nemohou být nahrazeny jinými
materiály. Podobně uţití kadmia v dobíjecích bateriích mŧţe být rovněţ přínosem pro ţivotní
prostředí.
1.6
UŠLECHTILÉ KOVY
1.6.1
Obecně
Ušlechtilé kovy /tm 36, Panorama 1997/ zahrnují tak velmi známé kovy, jako je zlato a
stříbro, stejně jako 6 ze skupiny platinových kovŧ : Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, Os. Jsou nazvány
ušlechtilými kovy z dŧvodu jejich vzácnosti a odolnosti proti korozi.
EU má největší rafinační a výrobní kapacitu pro ušlechtilé kovy na světě dokonce i kdyţ
jejich současné minerální zdroje jsou velmi omezené. Recyklace ušlechtilých kovŧ ze šrotu a
prŧmyslových odpadŧ bylo v EU vţdy dŧleţitým zdrojem suroviny .
Spotřeba zlata v EU je hlavně ve zlatnictví (klenotnictví), v menším mnoţství se pouţívá
v elektronice a dalším prŧmyslu a při aplikacích dekorace. Hlavními uţivateli stříbra jsou
prŧmysl fotografický a šperkařství
Skupina platinových kovŧ se vyuţívá ve větší míře jako katalyzátory a uvalení přísných
emisních limitŧ na vozidla prodávaná v EU stimulovalo poţadavek na jejich vyuţití v
automobilových katalyzátorech.
1.6.2
Zdroje materiálŧ
22
Doly ve všech částech světa odesílají velká mnoţství ušlechtilých kovŧ v podobě surové rudy
nebo ve formě vedlejších produktŧ do rafinerií EU. Rafinerie ušlechtilých kovŧ
s významnými kapacitami se nacházejí v Belgii, Německu, Švédsku, Finsku a Velké Británii.
Ty obvykle rekuperují ušlechtilé kovy z rud olova nebo zinku, mědi nebo niklu, stejně jako
z nízkojakostních materiálŧ šrotu všeho druhu a dodávají čisté kovy v tyčích nebo deskách,
zrnech nebo jako houbu.
V Evropě existují malá loţiska rud ušlechtilých kovŧ. Následující tabulka z roku 1997
ukazuje primární zdroje. Tyto zdroje činí okolo 4,5 % světového primárního stříbra, 1,1 %
světového primárního zlata a 0,08 % primárních platinových kovŧ na světě.
Loţiska zlata byla odhalena v Řecku a jejich přínos bude v nadcházejících letech významný.
Tab. 1.14 : Ušlechtilé kovy – primární zdroje (1997)
Země
Stříbro
Finsko
Francie
Řecko
Irsko
Itálie
Portugalsko
Španělsko
Švédsko
(t /rok)
Zlato (t/rok)
11,0
0,1
1,2
0,4
0,3
1,1
6,2
8,8
1,0
5,7
Platinové
(t/rok)
kovy
0,1
5,4
6,3
V Evropě je mnoho společností, které se specializují na sběr, přepracování a obchod se šrotem
a druhotnými surovinami neţ se provede analytický rozbor na obsah kovu a stupeň
rafinačního zpracování.
Běţnými poloţkami jsou vyřazené tištěné spoje, zastaralé počitače, staré fotografické filmy,
roentgenové desky a roztoky, vyčerpané elektro-pokovovací lázně atd.
1.6.3
Výroba a spotřeba
Náklad na rekuperaci a recyklaci je více neţ oprávněný vysokou skutečnou hodnotou
ušlechtilých kovŧ obsaţených v tomto šrotu a odpadech. Nejsou to vysloveně ekonomické
aspekty, které podporují recyklaci ušlechtilých kovŧ, ale také problémy ţivotního prostředí,
kde jsou nastaveny přísnější limity pro přípustnost obsahu kovu v odpadních materiálech
posílaných na skládku.
Rafinace zlata, stříbra a skupiny platinových kovŧ v EU se provádí buď ve společnostech
specializujících se na rafinaci a zpracování ušlechtilých kovŧ, nebo v rafineriích základních
kovŧ. Celková kapacita rafinace ušlechtilých kovŧ je u firem v EU největší na světě.
Tab. 1.15 : Roční kapacita výroby Evropských rafinerií (tuny)
Země
Rakousko
Belgie
Stříbro (t/rok)
190
2440
Zlato (t/rok)
70
60
23
Platinové kovy (t/rok)
1
45
Francie
Německo
Itálie
Lucembursko
Holandsko
Španělsko
Švédsko
Velká Británie
Švýcarsko
Ostatní země EU
1520
2700
1050
135
193
115
12
92
15
130
830
250
2320
620
50
15
30
15
300
565
10
1
5
1
100
14
5
Obr. 1.8 Celková kapacita rafinace ušlechtilých kovů v EU
(diagram tabulky 1.15)
Kapacita rafinace je přibliţně dvojnásobná ke skutečně zpracovávanému mnoţství, tak ţe se
mŧţe udrţovat rychlý obrat zpracovávaného kovu.
Většina z ušlechtilých kovŧ jsou docela snadno zpracovatelné buď jako čisté kovy, nebo jako
slitiny.
Zejména zlato se přepracovává do specifických slitin pro zlatnictví nebo k dentálním účelŧm,
aby se zlepšila jeho odolnost k opotřebování nebo barva. Z dŧvodŧ vysoké skutečné hodnoty
a široké palety podob a poţadovaných slitin jsou takové kovy obvykle přepracovávány nebo
zpracovávány ve srovnání se základními kovy v relativně malých mnoţstvích. Jedním z mála
výrobkŧ z ušlechtilých kovŧ přepracovávaným v tunovém mnoţství je dusičnan stříbrný pro
fotografický prŧmysl.
Potřeba ušlechtilých kovŧ v Evropě je vysoká. Obchod s klenoty má nejvyšší spotřebu zlata a
obchodování s fotografickým materiálem stříbra. Nejvyšší spotřeba platiny je při výrobě
katalyzátorŧ do automobilŧ. Další hlavní vyuţití jsou chemikálie, dentální zboţí a investice
(pro slavnostní příleţitosti), jako je raţení mincí.
Potřeba ušlechtilých kovŧ v roce 1996 je uvedena v tabulce.
Tab. 1.16 Potřeba (poptávka) ušlechtilých kovŧ v roce 1996
Celková potřeba EU
Celková světová potřeba
Stříbro (t/rok)
5710
19 600
Zlato (t/rok)
881
2621
Platinové kovy (t/rok)
85
360
1.6.4 Místa výroby
Hlavní rafinerie a továrny na ušlechtilé kovy v EU se provozují v mezinárodním měřítku a
mají v této oblasti světové prvenství. Prominentními názvy jsou Degussa a Heraeus
v Německu a Johnson Matthey ve Velké Británii. V USA je to firma Engelhard Corporation,
24
která má mnohá léta provozovny v EU a ke konci roku 1994 oznámila join venture
s Francouzskou společností pro ušlechtilé kovy CLAL.
Hlavní evropské rafinerie základních kovŧ s významnou angaţovaností pro ušlechtilé kovy
zahrnují Union Miniere v Belgii, Norddeutsche Affinerie v Německu, Outokumpu ve Finsku
a Boliden ve Švédsku.
1.6.4
Rafinerie ušlechtilých kovŧ v EU vytvářejí pokrokovou technologii vysoce výkonného
prŧmyslu, který se velmi silně zaměřuje na výzkum a vývoj. Procesy často vyuţívají
nebezpečná činidla jako je HCl, HNO3, Cl2 a organická rozpouštědla. Pokročilé
zpracovatelské technologie tyto látky vyuţívají a malý rozsah výroby umoţňuje, aby se tyto
technologie vyuţívaly efektivně, při minimalizaci a potlačení eventuálních emisí. Toto
zahrnuje ne jenom nová pouţití ušlechtilých kovŧ, ale také objevy technik pro ekonomické
nakládání s mnoţstvím ušlechtilých kovŧ, které se pouţívají pro aplikace stávající.
Suroviny jsou předmětem intensivního vzorkování a analytických rozborŧ a jakékoli
zpracovatelské odpady jsou analyzovány podle stejné normy.
Je zvláště dŧleţité, aby se tyto materiály získávaly z druhotných surovin a mnohé z těchto
látek jsou klasifikovány jako odpady z jiných odvětví prŧmyslu. Existují lhŧty pro pohyb
surovin z dŧvodŧ legislativy o přeshraniční dopravě odpadŧ a to mŧţe být překáţkou
recyklace.
1.7
RTUŤ
1.7.1 Obecně
Rtuť je jediným kovem, který se vyskytuje v kapalném stavu při pokojové teplotě a má ze
všech kovŧ nejniţší body tání a varu. Má také vysokou elektrickou vodivost a tyto
charakteristiky se vyuţívají v rozličných aplikacích, jako je výroba elektrických spínačŧ
(relé) a baterií. Rtuť tvoří snadno slitiny s velkým počtem ostatních kovŧ a ty jsou pak známy
jako amalgamy, které jsou široce pouţívány ve stomatologii. Hlavní pouţití rtuti je jako
plovoucí katoda v chlor-alkali procesech (alkalických chloridŧ). Tyto procesy vyuţívají
vysokou vodivost rtuti a tvorbu amalgamu se sodíkem.
Rtuť je charakteristická toxicitou své kovové formy a jejích par a extrémní toxicitou
některých svých sloučenin. Dŧsledkem je, ţe rtuť je nahrazována alternativními materiály
v mnoha jejích aplikacích a tak poţadavek na výrobu rtuti rychle poklesl. Existují náznaky do
budoucnosti, protoţe je pravděpodobné, ţe určité stávající zásoby rtuti přijdou na trh, nebo se
z nich mohou dokonce stát i odpady.
1.7.2
Zdroje surovin
Rtuť se objevuje v přírodě ve formě cinnabaritu (rumělky-HgS), který se přidruţuje k velmi
těţké hlušině jako je křemenec (kvarcit) a čedič. Je také přítomna ve formě dalších sloučenin
25
jako jsou oxidy, sírany, chloridy, nebo selenidy. Ty jsou vzácné a jsou vţdy připojeny
k rumělce a mají obecně malý význam.
Existují výjimky, jako je livinstonit (HgSbS), který se vyuţíval v Mexiku. Jakost primárních
rud výrazně kolísá od 0,1 % Hg aţ více neţ 3 %.
Ostatní zdroje rtuti jsou rudy a koncentráty jiných kovŧ jako je měď, olovo a zinek atd. Rtuť
se získává při čištění plynŧ, které jsou emitovány během výroby těchto kovŧ. Rtuť se také
rekuperuje z druhotných surovin, jako je zubní amalgam a baterie a také se získává při
rafinaci oleje.
1.7.3
Výroba a spotřeba
Rozklad rumělky se dosahuje při teplotě 600 oC a probíhá podle níţe uvedené rovnice.
Kovová rtuť kondenzuje při pokojové teplotě. Zahřívání lze provádět buď v Herreschofově,
nebo muflové či rotační peci. Poslední dvě se příliš často neuţívají.
HgS
+
O2

Hg +
SO2
Tab. 1.17 : Zdroje rtuti
Zdroje
Almaden,
Španělsko
Mc Dermitt, USA
Nikitovska,
Ukrajina
Obsah rtuti v rudě
3
(%)
Výroba
(t/rok)
390
0,5
0,1
V případě bohatých rud, nad 2 % Hg, se za předúpravu povaţuje pouze drcení a prosévání a
rozdrcená ruda mŧţe být vsazena přímo do pece. V případě chudých rud s 0,5 % Hg se
pouţívá diferenční flotace, aby se odstranila křemičitá hornina a získaly se koncentráty
s prŧměrným obsahem rtuti 70 %. U hornin s niţším obsahem neţ 0,1 % Hg se ruda po
rozdrcení praţí. Pouţívají se vysokokapacitní pece (1000 t/den)
Výroba Hg v EU (1997) z produkce ostatních neţelezných kovŧ se odhaduje na 350 t. Tyto
pochody všeobecně produkují Hg, nebo kalomel v rozsahu od 0,02 do 0,8 kg Hg na tunu
vyráběného kovu v závislosti na obsahu rtuti v koncentrátu
Pokles výroby Hg lze pozorovat na Evropské produkci v letech 1960, 1970 a 1980
Tab. 1.18 Výroby Hg v Západní Evropě
1.7.4
Rok
1960
1970
1980
Výroba
(t/rok)
4250
3700
1100
Toxicita rtuti a jejích sloučenin je významným faktorem. Rtuť v ţivotním prostředí mŧţe
reagovat s rŧznými organickými sloučeninami za tvorby velmi toxických organortuťnatých
26
sloučenin. Současná legislativa proto ukládá přísnější normy prŧmyslu, aby předešla emisím
a sníţila její vyuţívání v rŧzných pochodech a odstranila rtuť z ţivotního prostředí .
Rtuť je v Seznamu látek I pod Směrnicí 76/464 o znečištění nebezpečnými látkami
vypouštěnými do vodního prostředí ve Společenství. Směrnice 84/156 stanoví pro
Evropskou Unii paletu limitních hodnot pro vypouštění rtuti.
1.8
1.8.1
TÉŢKOTAVITELNÉ (ŢÁRUVZDORNÉ) KOVY
Obecně
Název těţkotavitelné kovy se vztahuje ke skupině kovŧ (v některých případech kovŧ
vzácných zemin), které se mohou charakterizovat převáţně stejnými fyzikálními
vlastnostmi. Těmito vlastnostmi jsou pro většinu těţkotavitelných kovŧ vysoký bod tavení,
vysoká hustota, zvláštní elektrické vlastnosti, netečnost (inertnost) a zejména schopnost
udělovat při malém přídavku do oceli a jiných kovŧ výjimečný nárŧst fyzikálních
schopností. Vybrané fyzikální vlastnosti některých těţkotavitelných kovŧ jsou uvedeny dále.
Tab. 1.19 Fyzikální vlastnosti těţkotavitelných kovŧ
Kov
Chrom
Mangan
Wolfram
Molybden
Tantal
Titan
Niob
Rhenium
Hafnium
Zirkonium
Značka
Cr
Mn
W
Mo
Ta
Ti
Nb
Re
Hf
Zr
Atomové
Číslo
24
25
74
42
73
22
41
75
72
40
Atomová
hmotnost
51,99
54,94
183,85
95,94
180,95
47,88
92,90
186,2
178,4
91,22
Bod tavení
( o C)
1857
1220
3410
2610
2996
1725
2468
3180
2230
1857
Bod varu
( o C)
2672
2150
5900
5560
5425
3260
4927
5900
4602
3580
Hustota
( g /cm3)
7,19
7,44
19,3
10,22
16,65
4,5
8,57
21,02
13,09
6,5
Těţkotavitelné kovy a prášky těţkých kovŧ se vyuţívají v široké rozmezí prŧmyslových
aplikací. Kovový chrom je dŧleţitý v legování oceli a jako kov pro prŧmysl galvanického
pokovování.
Mezi rozličným dalším pouţitím je mangan klíčovým legovacím prvkem u určitých široce
pouţívaných hliníkových slitin a uţívá se i ve formě oxidu v článcích suchých baterií /tm
174, T.S.Jones USGS 1997/.
Největší vyuţití wolframu je jako slinuté karbidy, které se také nazývají tvrdé kovy. Slinuté
karbidy jsou materiály s trvalou odolností vyuţívané v kovovýrobě, dŧlním a stavebním
prŧmyslu. Dráty z kovového wolframu, elektrody a / nebo spoje se vyuţívají ve světelné
elektronice, ohřevu a při svařování /tm 175, K.S. Shedd USGS 1997/. Molybden nalézá
významné vyuţití jako ţáruvzdorný kov v řadě chemických aplikací včetně katalyzátorŧ,
mazadel a barviv /tm 176, J.W.Blossom USGS 1997/. Tantal a jeho dvojče prvek niob se
vyuţívají v práškové metalurgii a jako karbidŧ. Prášek tantalu se pouţívá hlavně pro výrobu
tantalových kondenzátorŧ.
Niob a kolumbium jsou synonyma pro stejný prvek. Kolumbium byl první název, který byl
tomuto prvku dán a niob byl název oficielně uznaný Mezinárodním Unií pro čistou a
aplikovanou chemii v roce 1950 /tm 172, L.D.Cunningham USGS 1997/.
27
Jako kov je titan velmi znám svoji odolností proti korozi a pro svŧj vysoký koeficient
pevnosti vŧči váze. Asi 95 % Ti se však spotřebovává ve formě TiO2 (oxid titaničitý), bílé
barvivo do barev, papíru a plastŧ /tm 177, J. Gambogi USGS 1997/.
Rhenium se vyuţívá jako katalyzátoru při krakování nafty při výrobě vysoko-oktanových
uhlovodíkŧ, které se vyuţívají při výrobě bezolovnatého benzinu /tm 178, J.W. Blossom
USGS 1997/.
Zirkonium je 18. nejhojnější prvek zemské kŧry s prŧměrným výskytem krystalŧ 165 ppm
(parts per million). Martin Heinrich Klaproth objevil prvek v roce 1789 v hornině zirkonu
(ZrSiO4). Hafnium prosté zirkonia se vyuţívá jako pouzdro (pancéř) pro tyče jaderného
paliva. Zirkonium obchodní jakosti na rozdíl od jakosti pro nukleární potřeby, obsahuje
hafnium a uţívá se v pochodech chemického prŧmyslu z dŧvodu výborné odolnosti proti
korozi. Hafnium je jasně stříbrný, kujný lesklý kovový prvek s velmi vysokým bodem tavení.
Kovové hafnium bylo poprvé vyrobeno v roce 1925 Antonem Edwardem van Arkel a Janem
Hendrikem de Boer prŧchodem ţhavého wolframového vlákna chloridem hafničitým (HfCl4).
Hafnium se vyuţívá v jaderných kontrolních tyčích z dŧvodu jeho vysoké tepelné absorpce
neutronŧ z prostředí /tm 179, J.B.Hedrick USGS 1997/. Ostatní aplikace těţkotavitelných
kovŧ zahrnují pouţití jako směsných prvkŧ pro výrobu keramických materiálŧ s obsahem
kovŧ.
V dŧsledku jejich ţáruodolné povahy se kovy někdy zpracovávají rŧznými zpŧsoby při
výrobě běţnějších kovŧ. Výroba vyţaduje obvykle hydrometalurgické postupy pro extrakci a
čištění /tm 8, HMIP 1993/ a redukci vodíkem a nauhličování (obohacování uhlíkem) při
výrobě prášku těţkých kovŧ (práškové metalurgii) a slinutých karbidŧ. Surové těţkotavitelné
kovy a kovové prášky se často podrobují technikám práškové metalurgie, aby se vyrobily
konečné produkty, nebo polotovary.
Pochody pro zpracování těţkotavitelných kovŧ, které zahrnují výrobu prášku těţkých kovŧ a
kovových karbidŧ se týkají kovŧ jako je chrom, mangan, wolfram, vanad, molybden, titan,
tantal, niob, rhenium, stejně jako výroba zirkonia a hafnia.
1.8.2
Zdroje surovin
Těţkotavitelné kovy se mohou vyrábět z široké palety primárních a sekundárních surovin.
Těţkotavitelné kovy se vyrábějí z primárních surovin při hydrometalurgickém zpracování
oxidických a sulfidických rud a koncentrátŧ a dále redukcí vodíkem a nauhličením, aby se
získaly slinuté karbidy.
Výroba z druhotných surovin se běţně zakládá na šrotu těţkých kovŧ a odpadŧ z jiných
výrobních pochodŧ, jako jsou vypotřebované katalyzátory. Skutečnost, ţe recyklace hraje
významnou úlohu lze předvést mimochodem tím, ţe okolo 30 % světové dodávky wolframu
je vyrobeno z druhotných surovin. Zpracovatelský prŧmysl wolframu je schopen zpracovat
téměř kaţdý druh šrotu s obsahem wolframu a odpad, aby získal wolfram a pokud jsou
přítomny, tak i další hodnotné prvky.
Následující tabulka ukazuje přehled nejdŧleţitějších primárních i sekundárních surovin, které
se vyuţívají při výrobě těţkotavitelných kovŧ. Poskytuje také informace o loţiskách hornin
v rámci Evropské Unie.
28
Řada dalších surovin se pouţívá jako redukčních činidel. Jde o koks, uhlí, černé uhlí, křemík,
hliník, vápník a hořčík. Rŧzné chemikálie, např. kyselina sírová se pouţívají na louţení,
čištění, sráţení, jako iontoměniče a pro elektrolytické procesy.
Tab. 1.20 Primární a sekundární suroviny pro výrobu těţkotavitelných kovŧ
Kov
Horniny
Chrom
Chromit
Mangan Pyrolusit
Braunit
Manganit
Psilomelan
Wolfram Wolframit
Scheelit
Ferberit
Hubnerit
Vanad
Titanomagnetit 3)
Montroseit
Corvusit
Roscoelit
Molybde Molybdenit
n
Wulfenit
Powelit
Ferrimolybdit
Chalkopyrit4)
Titan
Rutil
Ilmenit
Leukoxen
Struska bohatá
TiO2
z ilmenitu
Tantal
Tantalit
Wodginit
Mikrolit
Columbit
Primární suroviny (zdroje)
Obsah
Ostatní kovy
Fe, Mg, Al
Cr50 %
Mn 63%
Si
Mn 66%
Mn 62%
Mn 45-60%
Ba
WO3 76 %
Fe, Mn
WO3 80 %
Ca
WO3 76 %
Fe
WO3 76 %
Mn
V 1,5 %
Fe, Al, Ti, Cr
V 45 %
Fe
V 40 %
Al, Si
V  14 %
Re
Pb
Ca,W
Fe
Cu
TiO2 94 %
TiO2 70%
TiO2 80 %
Ta2O5 42-84%
Ta2O5 60-70%
Ta2O5 1-40%
Renium
Zirkoniu
m
Tantalit
Kolumbit
Mikrolit
Molybdenit
Zirkon6)
Nb2O5 2-40%
Nb2O5 40-75%
Rakousko
Francie
Portugalsko a
Velká Británie
Šrot chromu
Šrot wolframu
(třísky, piliny a prach
z broušení)
šrot těţkých kovŧ
Zbytky z kotlŧ
Polétavý popílek ze
spaloven
Vyuţité katalyzátory
z petrochemického a
chemického prŧmyslu
Odpadní soli z výroby
oxidu hlinitého
Molybden obsaţený ve
vyčerpaných
katalyzátorech
z rafinace nafty
Šrot titanu většinou
z výroby poloproduktŧ
Titanové třísky (piliny)
Fe,Mn, Nb
Nb, Sn, Mn,Fe
Na, Ca, Nb
Fe, Nb, Mn
Neoxidovaný šrot
kovového tantalu
Tantalové anody
Kondenzátory
Pelety z aglomerace
Oxidovaný tantalový
šrot přidruţený k jiným
zoxidovaným kovŧm
Tantalové anody
potaţené zoxidovaným
manganem
Fe, Mn, Ta
Fe, Mn, Ta
Na, Ca, Ta
Mo
Šrot těţkých kovŧ
(kasiterit) 5)
Niob
Druhotné suroviny
Loţisko v EU
Finsko a Řecko
Řecko a Itálie 2)
Katalyzátory Pt-Re
uţívané v naftařském
prŧmyslu
Hf
29
Hafnium Zirkon6)
Zr
Poznámky :
1) seznam neposkytuje veškeré moţné suroviny, pouze přehled nejdŧleţitějších materiálových zdrojŧ
2) loţiska manganu v Řecku a Itálii obsahují nízkojakostní horniny a mají být pouţity pouze občas
3) vanad obsahující loţiska titanomagnetitu jsou sopečného pŧvodu a nacházejí se v mnoha částech světa
/tm 107, Ullmans 1996/. Mŧţe se vyrobit z titanomagnetitové rudy a strusky vanadu, coţ je první zdroj pro
výrobu sloučenin vanadu.
4) koncentrát sirníku Cu-Mo, který se pouţívá jako druhotná ruda
5) výroba cínu z kasiteritové rudy vedla ke strusce s obsahem Ta a Nb, která je hlavním surovinovým zdrojem
pro výrobu Ta a Nb
6) zirkonium a hafnium jsou někdy vedlejšími produkty z loţisek těţkých pískŧ, které vţdy obsahují titan a jiné
kovy vzácných zemin
1.8.3
Výroba a spotřeba
Světová i evropská výroba těţkotavitelných kovŧ a trh jsou velmi citlivé na politickou a
ekonomickou situaci zemí, které produkují suroviny. Světová spotřeba primárního wolframu
byla například velmi silná v roce 1997 a zŧstala velmi vysoko nad světovou dŧlní produkcí.
Odhadem 1/3 světové dodávky byla z rezervních zásob hornin s obsahem wolframu v Rusku
a Kazachstánu. Uvolnění zásob udrţovalo přesycení trhu a drţelo ceny primárního wolframu
pod provozními náklady většiny dolŧ. Jako dŧsledek toho byly mnohé doly zavřeny a světová
kapacita produkce wolframu poklesla na 75 % světové spotřeby.
Také Čína pokračuje jako silný konkurent v případě vzrŧstu své produkce těţkotavitelných
kovŧ. V dŧsledku toho však výhodné vlastnosti těţkotavitelných kovŧ a rŧst znalostí, jak
vyuţít tyto kovy, výrobu zvyšují přinejmenším v dlouhodobém horizontu.. Budoucí spotřeba
slinutých karbidŧ wolframu je například největším koncovým odvětvím odhadována, ţe
poroste o více neţ 5 % proti roku 1998 /tm 175, K.B.Shedd USGS 1997/. Světová výroba
kovového chromu je uvedena v následující tabulce.
Tab. 1.21 Kapacita výroby chromu ve světě / tm 173, J.F.Papp USGS 1997/
Země
Brazílie
Čína
Francie
Německo
Indie
Japonsko
Kazachstán
Rusko
Velká Británie
USA
Výrobní
(t/rok)
500
4 000
7 000
1 000
500
1 000
1 000
13 000
10 000
3 000
kapacita
Výroba těţkotavitelných kovŧ v Evropské Unii je zaloţena na omezeném počtu společností.
Hlavně dvě přední společnosti vyrábějí např. kovový chrom. Jsou to London and
Scandinavian Mettalurgical Co. limited ( Londýnská a Skandinávská hutní společnost s.r.o),
která provozuje nový moderní závod na výrobu chromu, postavený v roce 1997 a Delachaux
ve Francii, která právě oznámila dokončení svého závodu na chrom ve Valenciennes.
30
Následující společnosti v Evropě produkují wolframový prášek a karbidy. Jsou to :
Kennametal Hertel AG, Widia GmbH a HC Stark GmbH v Německu
Treibacher Industrie AG a Plansee AG v Rakousku
Sandvik a Seco Tools ve Švédsku
Eurotunstene Poudres ve Francii /tm 182, ITIA 1999/
Společnosti uvedené výše, produkující prášek kovového wolframu vyrábějí některé další
těţkotavitelné kovy. Přehled světově největších společností vyrábějících tantal a niob a jejich
výrobky je uveden v tabulce 1.22. Bohuţel neexistují dostupné informace o výrobcích v Číně
a proto v tabulce chybějí.
Tab. 1.22 Hlavní světoví výrobci niobu a tantalu / tm 172, L.D. Cunnigham USGS 1997
Země
Rakousko
Brazílie
Společnost
Treibacher Chemische Werke AG
Cia Brasileira de Metalurgia e
Mineracao (CBNM)
Cia.Industrial Fluminense (N 2)
Mineracao Catalao de Goias S.A. (Catalao)
Kanada
Cainbior Inc., and Teck Corp. (Niobec)
Estonsko
Silmet
Německo Gesellschaft Fur Elektrometallurgie
GmbH (GFE) (N2)
H.C.Stark GmbH  Co. KG
Japonsko
Mitsui mining  Smelting Co.
Showa cabot Supermetals (N3)
H.C.Stark-Vtech Ltd. (N4)
Kazachstán Ulba metallurgical
Irtysh Chemical  Metallurgical Works
Rusko
Solikamsk Magnesium Works
Thajsko
H.C.Stark (Thajsko) Co. Ltd. (n4)
USA
Cabot corp.
H.C.Stark Inc. (N5)
Kennametal, Inc.
Reading Alloys, Inc.
Shieldalloy Metallurgical Corp. (N2)
Wah Chang (N6)
H.C.Stark-TTI, Inc. (N4)
Výrobky (A 1)
Oxidy a karbidy Nb a Ta, FeNb, NiNb
Oxid Nb/kov, FeNb,NiNB
Oxid Nb a Ta
FeNb
FeNb
Oxid Nb/kov
FeNb, NiNb,
oxid Nb a Ta/kov/karbid, K-sŧl
FeNb, NiNb, Ta kondenzátorový prášek
Oxid Nb a Ta/kov/karbid
Ta kondenzátorový prášek
Oxid Nb/kov
Oxid Nb a Ta
K-sŧl, Ta kov
Oxid Nb a Ta/kov, K-sŧl, FeNb, NiNb
Nb a Ta kov, Ta kondenzátorový prášek
Nb a Ta karbidy
FeNb, NiNb
FeNb, NiNb
Nb oxid/kov, FeNb, NiNb
Poznámky :
(N1) Nb, niob; Ta, tantal; FeNb, feroniob; NiNb niobid niklu; K-sŧl, fluorotantalan draselný; oxid, pentoxid
(N2) vlastněný výhradně jako přidruţený k Metallurg Inc. , New York
(N3) Joint venture mezi Showa Denko a Cabot Corp.
(N4) přidruţené H.C.Starck GmbH Co.KG
(N5) vlastněné propojeně Bayer USA a H.C.Starck GmbH  Co. KG
(N6) přidruţené Allegheny Teledyne Inc.
1.8.5
Hlavním dopadem výroby těţkotavitelných kovŧ na ţivotní prostředí je prach s obsahem
kovŧ a prášky těţkých kovŧ, stejně jako spaliny z tavících procesŧ např. při výrobě
31
kovového chromu. Emise prachu vznikají při skladování, manipulaci se surovinami a
výrobky a při pecní operaci, kde hrají dŧleţitou roli jak emise z komína, tak fugitivní.
Vyuţití vodíku jako redukčního činidla váţe v sobě moţné riziko nehod. Fluorovodík, který
se vyuţívá v několika pochodech je vysoce toxický a proto je nutné, aby se s ním zacházelo
s velkou péčí, aby se zabránilo zdravotním problémŧm zaměstnancŧ závodu.
Dalším dopadem na ţivotní prostředí z výroby těţkých kovŧ je vysoká úroveň radioaktivity
některých surovin (např. pyrochloru ?) a toxicitě sloučenin kovŧ, jakými je kobalt a nikl.
Odpady z pochodŧ a vedlejšími produkty jsou struska, kal s obsahem kovu, prach z filtru a
upotřebené zdivo (vyzdívka). Tyto materiály se jiţ tam, kde je to moţné, ve značném
rozsahu recyklují a znovu se vyuţívají. V dŧsledku úrovně radioaktivity některých surovin,
mohou být i odpady z operací radioaktivní.
Při chlazení, granulaci a dalších pochodech vznikají emise do vody a znečišťující látky
vztahující se k danému místu. Významným problémem je odpadní voda, která vzniká při
mokrém čištění v odlučovacích systémech.
Emise do ovzduší, voda a pŧda a tudíţ dopad na ţivotní prostředí je relativně nízký ve
srovnání s ostatními obory prŧmyslu neţelezných kovŧ. To je následkem malého mnoţství
vyráběných těţkotavitelných kovŧ a jejich vysoké hodnoty. To znamená, ţe z ekonomického
hlediska je velmi dŧleţité, sbírat, filtrovat a recyklovat maximální moţnou měrou. Úprava
malých objemŧ výstupního plynu je také bez problémŧ, protoţe příkladně pytlové
(rukávové) filtry jsou vysoce výkonné a mohou se s výhodou pouţít.
1.9
REROSLITINY
1.9.1
Obecně
Feroslitiny jsou předslitinami, které obsahují nějaké ţelezo a jeden nebo více neţelezných
kovŧ jako legující prvek. Feroslitiny umoţňují legujícímu prvku jako je chrom, křemík,
mangan, vanad, molybden atd., aby bezpečně a ekonomicky vstoupily do metalurgického
pochodu a tak poskytly určité poţadované vlastnosti legovanému kovu, např. při zvýšení
odolnosti ke korozi, tvrdosti, nebo odolnosti k opotřebení.
Jejich význam vzrostl s vývojem výroby oceli, který znamenal rozšířenější legování prvky,
při lepší regulaci mnoţství při čistší oceli. Prŧmysl feroslitin se stal klíčovým dodavatelem
ocelářskému prŧmyslu.
Feroslitiny se obvykle řadí do dvou skupin :


objemné feroslitiny (ferochrom, ferosilikon společně s kovovým křemíkem,
feromanganem a silikomanganem), které se vyrábějí ve velkých mnoţstvích
v elektrických obloukových pecích;
speciální feroslitiny (ferotitan, ferovanad, ferowolfram, feroniob, feromolybden, ferobor
a troj a čtyř prvkové slitiny), které se vyrábějí v menších mnoţstvích, ale s rostoucím
významem
Feroslitiny vyráběné ve velkých objemech se vyuţívají výhradně při zpracování oceli a ve
slévárnách oceli nebo ţeleza. Vyuţití speciálních feroslitin je mnohem rozmanitější a podíl,
32
který se vyuţívá v ocelářství poklesl v posledních letech ve prospěch prŧmyslu hliníku a
chemického prŧmyslu, zejména u výrobkŧ křemíku.
Následující obrázek představuje vyuţití feroslitin, vyráběných ve velkých objemech i
feroslitiny speciální v analyzovaném roce 1994 pro jednotlivá odvětví
Obr. 1.9 Využití feroslitin v různých odvětvích průmyslu v roce 1994 / tm 36, Panorama
1997/
Ferroslitiny : oblasti pouţití
Výroba oceli : 86,7 %
Slévárny ţeleza : 4,1 %
Hliník (výroba) : 5,3 %
chemikálie :
rŧzné
:
2,3 %
1,6 %
Obr. 1.10 Využití velkoobjemově vyráběných a speciálních feroslitin v různých odvětvích
průmyslu v roce 1994
Velkoobjemově vyráběné slitiny :
Speciální feroslitiny
Výroba oceli : 97,4 %
Slévárny ţeleza : 1,7 %
Rŧzné
: 0,9 %
Výroba oceli
Slévárny ţeleza
Chemikálie
Hliník
Rŧzné
1.9.2
: 21,1 %
: 18,7 %
: 16,4 %
: 37,4 %
:
6,4 %
Zdroje materiálu
Suroviny (legující prvky) pro výrobu feroslitin jsou buď horninové s obsahem samotných
prvkŧ (kvartzit pro Si, chromit pro chrom..), nebo vedlejší produkty z jiných výrob ( např
molybdenit z měděné rudy). Dva zdroje však mohou existovat simultánně.
Také je lze rekuperovat ze šrotu, coţ je většinou častý případ u sloţení podílu ţeleza, který
pochází ze šrotu ţeleza a oceli, ale také u legujících prvkŧ samotných, např. titanu. Odpady
z oceláren např. z elektrických obloukových pecí a prachu z filtru konvertorŧ, stejně jako
prach z otryskávání brokŧ (ocelové drti) a broušení je dŧleţitou druhotnou surovinou
rostoucího významu.
Hlavní zdroje surovin a horninových loţisek pro legující prvky jsou :


chromit, který se soustřeďuje ve dvou velkých úloţištích, které jsou umístěny především
v Jiţní Africe a Kazachstánu. Menší loţiska se nacházejí na jiných místech ve světě a
zejména v Evropě (Finsko, Turecko, Albánie, Řecko);
surovina pro výrobu ferokřemíku a kovového křemíku je k dispozici kdekoliv na světě,
ačkoliv ne všechny zdroje umoţňují výrobu celého rozsahu legur křemíku při
ekonomických podmínkách a v dobré jakosti ;
33


rudy obsahující mangan se nacházejí hlavně v Jiţní Africe, na Ukrajině, v Gabonu a
Austrálii. Menší naleziště se nacházejí v Brazílii, Indii, Mexiku a Barmě. Jakost (obsah
manganu a úroveň k mnoţství nečistot) rudy mŧţe značnou měrou ovlivnit ekonomiku
výroby feroslitiny;
speciální legující prvky jsou soustředěny velmi často v několika zemích (molybden
v Severní Americe, Čile a Číně; niob v Brazílii) a ceny a dostupnost jsou velmi citlivé
faktory s ohledem k ekonomickým podmínkám
1.9.3
Výroba a spotřeba
Za posledních 15-20 let se světový obraz trhu feroslitin hluboce změnil :



spotřeba rozvojových zemí obrovsky vzrostla s rozvojem jejich ocelářské výroby
jejich produkce dokonce vzrostla více, protoţe přejaly podíl rŧstu tradičních trhŧ zemí
zavádějících prŧmysl, kde výroba oceli stagnovala, nebo rostla pomalou rychlostí
prŧmysl feroslitin čelí rostoucímu podílu dovozŧ především z nových
industrializovaných zemí a v současných letech ze zemí Východní Evropy a CIS.
V dŧsledku toho je výroba feroslitin v EU vystavena těţké konkurenci, která má za následek
potlačování vývoje produkce celkového mnoţství feroslitin. Ačkoliv poslední roky ukázaly
určitou stabilizaci, dokonce slabý nárŧst výroby, zŧstává Evropský trh velmi citlivý
(zranitelný). Podíl současné EU výroby feroslitin vyráběných ve velkých objemech v tunách
za rok ukazuje diagram a tabulka v dalším textu. Informace zde uvedené jsou převzaty z /tm
180, M.Tenton USGS 1997/ a byly předány experty skupiny pro feroslitiny.
Obr. 1.11 Výroba feroslitin produkovaných ve velkých objemech v Evropě /tm 36, Panorama
1997/.
Celková výroba velkoobjemových feroslitin v Evropě rozdělená na rŧzné slitiny a pece, ve
kterých se vyrábějí je uvedena v následující tabulce. Uvedené znázornění nemusí nutně
udávat přesné výrobní kapacity a mělo by se na ně pohlíţet jako na indikaci.
Tab.1.23: Výroba velkoobjemových feroslitin v Evropě v t/tok /tm 180, M.Tenton USGS 1997/
Výroba
Rakousko: EP*
feronikl 1/
ostatní e/
Celkem
Belgie : EP; feromangan
Finsko: EP; ferochrom
1993
1994
1995
1996
1997
8 000
5 900
13 900
25 000
218 370
5 250
5 900
11 150
25 000
229 000
6 200
5 900
12 100
25 000
232 300
5 000
5 900
10 900
25 000
236 100 r/
5 000
5900
10 900
25 000
236 652 6/
34
Výroba
Francie:
VP**; feromangan
EP: feromangan
ferokřemík
silikomangan e/2/
kovový křemík
ostatní e/
Celkem e/
Německo : e/
VP: feromangan 3/
EP: ferochrom
feromangan 4/
ferosilikon
kovový křemík
ostatní 5/
Celkem
Řecko : feronikl
Island : EP; ferosilikon
Itálie: EP e/
ferochrom
feromangan
silikomangan
kovový křemík
ostatní 6/
Celkem
Norsko: EP
ferochrom
feromangan
ferosilikon
silikomangan
kovový křemík
ostatní e/2/
Celkem e/
Španělsko : EP e/
ferochrom
feromangan
ferosilikon
silikomangan
kovový křemík
ostatní e/ 10/
Celkem e/
Švédsko : EP
ferochrom
ferosilikon
Celkem
Švýcarsko : EP
ferosilikon
kovový křemík
Celkem
Velká Británie:VP
feromangan
EP ostatní e/
Celkem e/
Poznámka : e/ odhad
r/ revidováno
1993
1994
1995
1996
1997
300 000
57 000
84 000
80 000
59 000
29 000
609 000
294 000
66 200
111 000
66 000 r/
66 000
20 000
623 000 r/
384 000 r/
46 000 r/
108 000
71 000 r/
71 450 r/
20 000
664 000 r/
337 000 r/
65 000 r/
130 000 r/e/
61 000 r/
73 800 r/
20 000
687 000 r/
326 000
60 000
130 000
66 000
74 000
20 000
676 000
100 000
16 400 6/
20 000
20 000
500
30 000
187 000
10 930
67 375
17 283 6/
20 000
20 000
500
30 000
87 800
16 190
66 003
21 665 r/6/
20 000
20 000
500
30 000
92 200 r/
17 170
71 410
25 303 r/6/
20 000
20 000
500
30 000
95 800 r/
17 800
70 520 r/
25 856 6/
20 000
20 000
500
30 000
96 400
17 610
71 000
53 504 6/
17 000
50 000
10 000
12 000
143 000
22 650 6/
16 000
40 000
12 000
90 700
51 017 6/
20 216 r/6/
103 961 r/6/
10 000 r/
12 000
197 000 r/
29 915 6/
25 143 r/6/
100 353 r/6/
14 000 r/
10 000
179 000 r/
11 295 6/
16 000
100 000
15 000
10 000
152 000
80 000
226 018
399 559
218 566
81 000
14 000
1 020 000
120 000
248 648
452 984
197 328
92 000
14 000
1 120 000
148 000 r/
213 000 r/
474 875 r/
210 000 r/e/
101 000
15 000
1 160 000 r/
108 900 r/
215 000 r/
462 423 r/
210 000 r/e/
110 000 e/
15 000
1 120 000
145 124 6/
215 000
470 000
210 000
110 000
15 000
1 170 000
2390 6/
40 000
30 000
35 000
5 000
5 000
117 000
2300 6/
35 000
25 000
35 000
3 000
4 000
104 000
1320 6/
25 000
30 000
50 000
5 000
5 000
116 000
805 6/
30 000 r/
30 000
70 000 r/
5 000
5 000
141 000 r/
490 6/
35 000
30 000
10 000
15 000
5 000
185 000
127 543
20 381
147 924
134 076
21 392
155 468
130 170
21 970
152 140
138 110
21 287 r/
159 397 r/
101 842 6/
22 000
124 000
3 000
2 000
5 000
-
-
-
-
45 000
10 000
55 000
1/ uváděný diagram…..2/ zahrnut silikozrcadlovina, případně
3/ včetně VP zrcadloviny, pokud je ;
4/ včetně silikomanganu, pokud je;
35
-
5/ včetně ferochromsilikonu a feroniklu, pokud jsou
6/ serie vylučují kalciumsilikon
Celková kapacita světové výroby velkoobjemově vyráběných feroslitin rozdělená na rŧzné
slitiny a pece, ve kterých se vyrábějí uvádí následující tabulka. Uvedená čísla nemusí uvádět
přesné kapacity výroby a mělo by se na ně pohlíţet spíše jako na indikace.
Tab. 1.24 Světová výroba velkoobjemových feroslitin / rm 180, M. Tenton USGS 1997/
Typ pece, 1/2/ a typ slitiny
Celkem veškerá výroba
Z toho :
Vysoká pec (VP)
Feromangan 4/
VP zrcadlovina 5/
Ostatní 28/
Celkem VP
Elektrická oblouková pec (EOP)
Ferochrom 6/
Ferochromsilikon
Feromangan 7/ 8 /
Feronikl
Silikomangan 8/ 9/
Kovový křemík
Ostatní 10/
Celkem EOP
1993
15 700 000 r/
1994
16 300 000 r/
1995
17 700 000 r/
1996
17 900 000 r/
1997 e/
17 600 000
1 210 000
12 000
225 000
1 450 000
1 010 000
10 000
230 000
1 250 000
874 000 r/
9 500
230 000
1 110 000 r/
927 000 r/
9 500
220 000
1 160 000 r/
871 000
9 500
220 000
1 100 000
3 270 000 r/
62 500
2 320 000
755 000 r/
2 740 000 r/
564 000
575 000 r/
14 300 000 r/
3 530 000 r/
89 500
2 770 000 r/
772 000 r/
2 850 000 r/
559 000
635 000 r/
15 000 000
4 550 000 r/
90 700
2 780 000 r/
946 000 r/
3 010 000 r/
588 000 r/
589 000 r/
16 600 000 r/
4 010 000 r/
50 200
3 050 000 r/
923 000 r/
3 110 000 r/
649 000 r/
589 000 r/
16 700 000 r/
4 470 000
50 000
2 900 000
913 000
3 000 000
662 000
383 000
16 500 000
Poznámky: (tuny, hrubá váha), e/ odhad….r/ kontrolováno
1/ Výroba feroslitin manganu, ferosilicia a kovového křemíku začala v roce 1996 v Saudské Arábii, ale údaje o
současné výrobě nejsou k dispozici
2/ Výroba feroslitin se v kaţdé zemi rozdělila podle druhu pece, ve které se feroslitiny vyrábějí; výroba odvozená
z metalo-tepelných procesŧ je zahrnuta do výrob v elektrické peci
3/ Co do moţného rozsahu, je výroba feroslitin v kaţdé zemi rozdělena a vykazuje následující jednotlivé hlavní
druhy feroslitin: ferochrom, ferochromsilicium, feromangan, feronikl, ferosilicium, silikomangan, kovový
křemík a vysokopecní zrcadlovinu. Feroslitiny jiné, neţ jsou uvedeny v seznamu, které se identifikovaly
specificky u zdrojŧ, stejně jako feroslitiny, které se specificky neidentifikovaly, ale které se samozřejmě
vynechaly v tomto doplňku předem, jsou uvedeny jako „ostatní“. Tam, kde jedna, nebo více jednotlivých
feroslitin, vyjmenovaných odděleně v tomto doplňku nebylo vyčleněno od ostatních feroslitin, patřících do
systému národních zpráv, jsou odchylky opatřeny jednotlivými poznámkami.
4/ vysokopecní zrcadlovina, ať jakákoliv je u Německa zahrnuta k vysokopecnímu feromanganu
5/ začleňuje ferofosfor a údaje obsaţené v „ vysoká pec : ostatní“
6/ ferochrom zahrnuje ferochromkřemík, pokud je, u Japonska, Jiţní Afriky a USA
7/ feromangan zahrnuje silikomangan, pokud je, u zemí s poznámkou 12 na řádku o feromanganu .
3I /U.S. výroba je pod „ostatní“
8/ zahrnuje vysokopecní zrcadlovinu křemíku, pokud je, u Francie
9/ zahrnuje kalcium-křemík, feromolybden, ferovanad a údaje obsaţené u elektrické pece
10/ostatní u kaţdé země indikované
V dŧsledku technického a metalurgického rozvoje a změn ve výrobě ţeleza a oceli se také
změnil profil spotřeby feroslitin, zejména v zemích s rozvíjejícím se prŧmyslem:
36




zaostávající výroba uhlíkové oceli je rostoucí měrou vyráběna v elektrických obloukových
pecích ze šrotu, který umoţňuje rekuperaci legujících prvkŧ při relativním sníţení
spotřeby feroslitin;
efektivnější výroba uhlíkové oceli (např. plynulé odlévání) a pokročilejší metalurgie vedly
k významnému poklesu specifické spotřeby manganu (ze 7 kg/t oceli na 5 kg/t v prŧběhu
20 let) a ferokřemíku ( z 5 kg/t oceli na 3,5 kg/t během 20 let)
rostoucí potřeba pro metalurgii, sofistikované legující prvky (Nb, Mo) a při úpravě prvkŧ
(vápník) vedly k rostoucí spotřebě speciálních slitin;
vzrŧstající výroba korozivzdorné oceli vedla k významnému zvýšení spotřeby slitin
chromu (hlavně vysokouhlíkový ferochrom
Toto vše berouc v úvahu, spotřeba v Západní Evropě se více-méně ustálila asi na 4,2 mil.
t/rok a její výroba během posledních 10 let poklesla ze 4 mil. tun na 3 mil. tun.
1.9.4
Místa výroby
Existuje řada společností, které vyrábějí rŧzné feroslitiny asi na 60 místech prŧmyslové
výroby v Evropě. Největšími zeměmi v Evropě, které vyrábějí feroslitiny je Norsko, s
výrobou velkoobjemových feroslitin a Francie a Španělsko speciálně s výrobou slitin
manganu a křemíku. Finsko je hlavním výrobcem ferochromu z místního dolu chromové
rudy. Ve Švédsku se vyrábí hlavně ferochrom a ferokřemík. Speciální feroslitiny jako je
feromolybden, ferovanad a ferotitan se vyrábějí ve Velké Británii, Belgii, Rakousku a
Německu.
1.9.5
Výroba feroslitin obvykle vyţaduje vyuţití elektrických obloukových pecí a reakční kelímky,
do kterých se vkládají přírodní materiály (křemen, vápno, rŧzné rudy, dřevo atd.) s relativně
kolísavým fyzikálním sloţením. V dŧsledku toho jsou hlavním dopadem na ţivotní
prostředí výroby feroslitin emise prachu a spaliny z tavících procesŧ. Emise prachu vznikají
rovněţ při skladování, manipulaci a předúpravě surovin, kde hrají významnou úlohu fugitivní
emise. V závislosti na surovině a pouţitém procesu jsou emisemi do vzduchu oxid siřičitý,
NOx, plynný CO, CO2, polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), VOC (těkavé organické
látky) a těkavé kovy. Ve spalovací zóně a v části systému chlazení při úpravě výstupního
plynu se mohou tvořit dioxiny (nové syntézy).
Odpady z procesu a vedlejšími produkty jsou ve výrazném mnoţství struska, prach z filtru a
kal a upotřebená vyzdívka. Tyto materiály se jiţ ve velkém rozsahu recyklují a tam, kde je to
moţné se znovu vyuţívají. Bohatá struska, kterou se rozumí struska s relativně vysokým
podílem oxidŧ kovŧ se vyuţívá jako surovina v dalších výrobách feroslitin. Např. bohatá
struska z výroby feromanganu je jednou z nejdŧleţitějších surovin pro výrobu silikomanganu.
K emisím do vody dochází při chlazení, granulaci a dalších postupech a výpustě se vztahují
k místu.
Odpadní voda vzniklá při mokrém čištění v odlučovacím systému hraje také dŧleţitou úlohu.
Prŧmysl feroslitin, jehoţ základním nástrojem je elektrická oblouková pec, ve které jsou
oxidy kovu redukovány uhlíkem, je hlavním konsumentem energie a producentem oxidu
uhličitého. Tudíţ se vţdy sledovalo sniţování energetické spotřeby, jako ţivotně dŧleţité
37
priority.Termodynamické zákony, kterými se řídí probíhající reakce, omezují sniţování
energie potřebné pro tavící proces.
Omezení celkové spotřeby energie je tedy ve většině případŧ moţné pouze při pouţití
účinného systému rekuperace energie. Znovuzískaná energie se mŧţe přeměňovat na energii
elektrickou, nebo pouţít jako teplo pro rŧzné účely. Na CO bohatý výstupní plyn z uzavřené
pece se mŧţe pouţít rovněţ jako sekundární palivo, nebo surovina pro chemické pochody.
Rekuperace energie sniţuje pouţití ostatních přírodních zdrojŧ energie a tedy i vliv odpadŧ na
globální oteplování.
1.10 ALKALICKÉ KOVY A KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN
1.10.1 Obecně
Alkalické kovy, které patří chemicky do první skupiny periodické tabulky prvkŧ zahrnují
kovy jako lithium, sodík, draslík a rovněţ extrémně vzácné radioaktivní francium. Alkalické
kovy jsou charakteristické svým nízkým bodem tavení (tání) a hustotou. Mají stříbřitě bílou
barvu a jsou měkčí neţ ostatní kovy. Alkalické kovy mají jen jeden, vysoce pohyblivý
elektron ve valenční sféře. V dŧsledku toho jsou vysoce reaktivní zejména s kyslíkem, nebo
vodou, kdy také mohou reagovat bouřlivě při vzniku plynného vodíku a tepla.
Kovy alkalických zemin podobné alkalickým kovŧm v několika směrech, ale reagují méně
prudce s vodou. Kovy alkalických zemin jsou prvky druhé skupiny periodické tabulky. Podle
jejich rostoucího atomového čísla a metalurgické a technické dŧleţitosti to jsou hořčík, vápník
a stroncium.
1.10.2 Zdroje surovin
Sodík jako kov a sodné sloučeniny se vyuţívají v širokém měřítku v prŧmyslu při výrobě
chemikálií a ve farmacii, při hutních pochodech a rozličných dalších produktech kaţdodenní
potřeby. Kovový sodík se vyrábí běţně elektrolýzou taveniny chloridu sodného.
Kovové lithium se vyrábí velmi podobným zpŧsobem jako kovový sodík. Výroba se provádí
elektrolýzou roztavené eutektické směsi chloridu lithného a chloridu draselného okolo 450 oC
v Downově elektrolyzéru.
Draslík, který byl objeven v roce 1807 anglickým chemikem Humphry Davym se vyskytuje
v mnohých křemičitanových horninách, kdy hlavním komerčním zdrojem je naleziště soli.
Kovový draslík je stříbřitě-bílé barvy a byl prvním kovem který byl izolován elektrolýzou.
V prŧmyslovém měřítku je kovový draslík vyráběn pouze redukcí chloridu draselného
kovovým sodíkem.
Humphry Davy objevil stejně jako draslík i hořčík jako kovový prvek v roce 1808. Je to
stříbřitě bílý, kujný chemicky reaktivní kov, který závisí na skupině alkalických kovŧ.
Hořčík se mŧţe vyrábět buď elektrolýzou chloridu hořečnatého, coţ se provádí ze suroviny
jako je dolomit a mořská voda, magnezit, karnalit nebo solné roztoky, nebo z dolomitu, který
se redukuje ferosiliciem a / nebo hliníkem při tepelně-redukčním pochodu. Hořčík se také
rekuperuje a vyrábí z druhotných surovin ze široké palety odpadŧ s obsahem hořčíku a ze
šrotu kovového hořčíku.
38
Hořčík se pouţívá hlavně při legování hliníku, zatímco největší míra produkce je odzkoušena
při pouţití hořčíkových slitin při tlakovém odlévání tvarovek do forem pro pouţití kdekoliv,
kde je dŧleţitá nízká váha, např. v automobilovém prŧmyslu.
Další velká oblast aplikace je při odsiřování oceli při pouţití hořčíkového prášku. Vzrŧstající
vyuţití druhotných hořčíkových odpadŧ při odsiřování oceli znamená sníţení rŧstu primární
výroby práškového hořčíku.
Vyuţití kovového hořčíku na rŧzných trzích ve světě je uvedeno dále / tm 1, HMIP 1993/.
Obr. 1.12 Světové pouţití kovového hořčíku
legování hliníku : 51,8 %
tlakové odlévání ( do forem) : 14,4 %
k odsiřování : 11,1 %
tvárná litina : 5,7 %
redukce kovŧ : 3,5
v elektrochemii : 3,8 %
tvářený kov : 2,7 %
chemikálie : 2,9 %
gravitační odlévání : 1,3
ostatní : 2,8 %
Vápník a stroncium se uţívají pro rŧzné účely. Vápník jako legovací prvek zlepšuje kvalitu
oceli zejména její mechanické vlastnosti, jako tvárnost, taţnost a obrobitelnost. Z dŧvodu jeho
silných schopností tvořit oxidy a siřičitany je vápník dŧleţitým při výrobě ultračisté oceli.
Vápník jako kov se také mŧţe pouţít k odstranění vismutu z olova. Kovové stroncium je
potřebné při rafinaci hliníku, stejně jako k rafinaci ocelárenské strusky.
1.10.3 Výroba a spotřeba
Výroba alkalických kovŧ a kovŧ alkalických zemin zejména výroba Na, Li, Ca a Sr se týká
pouze několika zemí. Světová kapacita u primární výroby hořčíku je řádově 400 000 tun /rok
při evropské výrobě okolo 57 000 t/rok. Následující tabulka uvádí přehled o výrobních
kapacitách primárního hořčíku a celosvětové výrobě primárního a sekundárního hořčíku podle
zemí /tm 189, D.Kramer, USGS 1997/.
Tab. 1.25 : Kapacity primární výroby hořčíku ve světě podle zemí
Světadíl a země
Severní Amerika:
Kanada
USA
Evropa :
Francie
Kazachstán (N 3)
Norsko
Rusko (N 3)
Srbsko a Černá Hora
Ukrajina (N 3)
Ostatní :
Čína
Indie
Brazílie
Izrael
Celkem ve světě (N 1,2)
Kapacita
Počet výrobcŧ
49 000
80 000
2
2
17 000
10 000
35 000
45 000
5 000
24 000
1
1
1
2
1
1
asi 150 000 – 200 000
900
10 000
27 500
503 400
cca 200
1
1
1
cca 215
39
Poznámky :
N1 zahrnuje kapacitu v provozovaných závodech, stejně jako v závodech příleţitostné potřeby
N2 údaje jsou zaokrouhleny na tisíce; nepřipočítávat k uvedeným celkovým sumám
N3 vyjma výrobní kapacity hořčíku, které se pouţívají výlučně pro výrobu Ti
Tab. 1.26 : Vyráběné množství primárního a sekundárního hořčíku v tunách za rok
Země
Primární výroba :
Brazílie e/
Kanada e/
Čína e/
Francie
Izrael
Japonsko
Kazachstán e/
Norsko
Rusko e/4/
Srbsko a Černá Hora
Ukrajina e/
USA
Celkem
1993
1994
1995
1996
1997
9 700
23 000
11 800
10 982
7 471
2 000
27 300
30 000
- e/
14 900
132 000
269 000
9 700
28 900
24 000
12 280
3 412
- 3/
27 635
35 400
12 000
128 000
282 000
9 700
48 100
93 600
14 450
9 000 r/
28 000 e/
37 500
2 560
10 000 r/
142 000
395 000 r/
9 000
54 000
73 100 r/
14 000 e/
9000 r/
28 000 r/e/
35 000
2 500 e/
10 000 r/
133 000
368 000 r/
9 000
57 700
92 000
12 000
8 000
-3/
8 972 3/
28 000
39 500
2 500
10 000
125 000 3/
392 000
Sekundární výroba
Brazílie e/
1 600
1 600
1 600
1 600
1 600
Japonsko
13 215
19 009
11 767
21 243 r/
22 797 3/
SSSR e/ 5/
6 000
5 000
6 000
6 000
není k disp.
Velká Británie e/ 6/
1 000
1 000
1 000
1 000
1 000
USA
58 900
62 100
65 100
70 200 r/
80 200 3/
Celkem
80 700
88 700
85 500
100 000 r/
106 000
Poznámky :
1/ sumy za svět a odhadované údaje jsou zaokrouhleny na tisíce; nepřipočítávat k uvedeným celkŧm
2/ tabulka zahrnuje údaje k dispozici v červenci 1998
3/ uvedená částka
4/ zahrnuje sekundární
5/ zrušeno v prosinci 1991; ale informace neodpovídá k vyjádření hodnověrných odhadŧ od jednotlivých
zemí, které tvořily SSSR
6/ zahrnuje slitiny
r/ revidováno
e/ odhadováno
V rámci Evropské Unie existuje pouze několik míst pro výrobu sodíku, lithia a draslíku.
Kov sodíku se vyrábí associací Octel, společností se sídlem ve Velké Británii a společností,
která provozuje výrobu sodíku ve Francii. Pro výrobu primárního hořčíku existují dvě
společnosti v Evropě. Hydromagnesium (NHM) provozuje závod pro elektrolytickou výrobu
hořčíku v Porsgrunnu, Norsko, zaloţenou na surovině dolomitu a mořské vodě. Pechiney
Electrométallurgie (PEM) provozuje závod tepelné redukce v Marignac ve Francii, zaloţenou
na tepelném pochodu výroby hořčíku, který byl vyvinut společností Pechiney. V rámci EU
existuje několik většinou menších společností, které vyrábějí hořčík sekundárním pochodem.
V Evropské Unii je pouze jeden závod pro výrobu vápníku a jeden pro kovové stroncium.
Oba závody provozuje společnost Pechiney Electrométallurgie (PEM ve své továrně v La
Roche de Rame ve Francii.
40
1.10.5 Problémy ţivotního prostředí
Hlavním vstupem do ţivotního prostředí z výroby alkalických kovŧ a kovŧ alkalických zemin
jsou emise do ovzduší a vody. Tvorba emisí do ovzduší je v dŧsledku prašné povahy
některých pochodŧ a provozní jednotky, které se vyuţívají při výrobě alkalických kovŧ a
kovŧ alkalických zemin. Např. vykládání, drcení a kalcinace surovin je spojena s tvorbou
prachu. Dalším hlavním problémem ţivotního prostředí jsou emise chloru a chlor ve
sloučeninách, jako jsou chlorované uhlovodíky a dioxiny. Chlorované uhlovodíky a dioxiny
jsou hlavně emitovány při procesech s chlorem, který se pouţívá při elektrolýze hořčíku. Tyto
znečišťující látky se musí z výstupního plynu odstraňovat, coţ lze provádět pouţitím systému
mokrého čištění. To následně zpŧsobuje znečištění vypírací vody, coţ samo pak potřebuje
účinnou úpravu odpadní vody. Emise do vody budou také při výrobě sodíku vznikat při
vypírání filtračního koláče. K ochraně kovového hořčíku před novou oxidací okolním
vzduchem se pouţívá v odlévacím zařízení hexafluorid síry SF6 , který je také emitován do
atmosféry.
1.11 NIKL A KOBALT
1.11.1 Nikl
1.11.1.1 Obecně
Nikl /tm 36, Panorama 1997; tm 94, Nickel Expert Group 1998/ je stříbro-bílý kov
s typickými vlastnostmi kovu. Ačkoliv byl jako kov objeven jiţ v roce 1751, jeho slitiny se
pouţívaly jiţ několik století např. Číňané obráběli „ bílou měď“, která připomínala vzhledem
stříbro. Mezi roky 1870 – 1880
Bylo předvedeno pouţití niklu v legování ocelí a rozvíjelo se elektropokovování niklem.
Velký význam niklu spočívá v jeho schopnosti spojovat se s jinými prvky při vzrŧstu
pevnosti, houţevnatosti a odolnosti ke korozi v širokém pásmu teplot. Nikl je tudíţ výjimečně
dŧleţitým obchodním artiklem. Jako nositel těchto přínosných vlastností je nikl pouţíván
v široké rŧznorodosti výrobkŧ. Většinou se primární Ni pouţívá ve slitinách; nejdŧleţitější
z nich je korozivzdorná ocel.
Ostatní vyuţití zahrnují elektropokovování, slévárny, katalyzátory, baterie, mincovnictví a
ostatní rozmanité aplikace. Nikl se nachází ve výrobcích pro přepravu, v elektronickém
vybavení, chemikáliích, stavebních materiálech, pro naftařský prŧmysl, letectví, trvanlivém
spotřebním zboţí, barvách a keramice. Nikl je ţivotně dŧleţitým kovem pro prŧmyslově se
rozvíjející společnosti.
Chemicky se nikl podobá ţelezu a kobaltu, jako mědi. Nikl mŧţe tvořit několik sloučenin,
např. síran, chlorid, oxid, hydroxid. Jednou z vlastností niklu je jeho schopnost reagovat
přímo s CO na podvojný karbonylový komplex, který je těkavý při teplotách okolí. Při
mírných teplotách je nikl odolný proti korozi na vzduchu, proti mořské vodě, neoxidujícím se
kyselinám. Další vlastností niklu je jeho odolnost k alkáliím. Naproti tomu na něj pŧsobí
vodné roztoky čpavku.
1.11.1.2
Zdroje a suroviny
41
Nikl je přirozeně vzniklý prvek, který existuje v přírodě hlavně ve formě sirníku, oxidu a
křemičitých hornin. Jsou dva hlavní druhy loţisek:


sirníky niklu se často vyskytují společně s ekonomicky rekuperovatelným mnoţstvím Cu,
Co, Au, Ag, skupiny platinových kovŧ a několika dalších kovŧ. Nejdŧleţitější naleziště
jsou v Africe, Australii, Kanadě a Sibiři.
Niklové laterity (minerály) jsou výsledkem povětrnostních vlivŧ ultrazásadité horniny,
která pŧvodně obsahovala velké mnoţství niklu. Během času se nečistoty vyplavily
z loţisek a nikl zŧstal jako komplex oxidu křemíku, ţeleza a hořčíku. Kobalt a ţelezo jsou
běţně připojeny k niklu, ale laterity neobsahují další hodnotné sloţky.
Nejdŧleţitější naleziště jsou v tropických oblastech jihovýchodní Asie, v Austrálii, Jiţní
Americe, Karibském moři a oblasti Balkánu, zejména v Řecku, které je jediným zdrojem
niklové rudy v Evropě v době vzniku tohoto dokumentu.
Metalurgie komplexŧ niklu se odráţí v širokém pásmu extrakčních a rafinačních pochodŧ,
které se provozují. Kaţdý závod představuje unikátní soubor procesních charakteristik a
environmentálních problémŧ. Sulfidické rudy s obsahem Ni se mohou obvykle několikrát
zakoncentrovávat relativně ekonomickými úpravárenskými technikami, předtím, neţ se
koncentrát taví a rafinuje na produkty niklu.
Rudy lateritu naopak podléhají pouze omezenému obohacování fyzikálními metodami, např.
magnetickými technikami, nebo technikami gravitačního rozdruţování a tudíţ téměř pŧvodní
objem rudy musí jít přímo do hutních závodŧ. A tak zpracování lateritu směřuje k vyšším
nákladŧm, ale náklady na těţbu jsou obvykle mnohem niţší neţ u sulfidických rud.
Tyto rozdíly plus dostupnost hodnotných vedlejších produktŧ mŧţe mít významný vliv na
ţivotaschopnost specifického loţiska a zda rafinovaný kov nebo feronikl se bude vyrábět z
něho .
Výrobky niklu se mohou rozdělit do tří skupin zaloţených na prŧmyslové klasifikaci, která je
mezinárodně uznávaná :
Jakost I – rafinovaný nikl, nikl s obsahem 99 % nebo více. Skupina zahrnuje elektrolytický
nikl, pelety, brikety, granule, kulatinu a prášek / hobliny.
Jakost II – šarţový nikl, nikl s obsahem méně neţ 99 %. Skupina zahrnuje feronikl, aglomerát
oxidu niklu a uţitkový Ni
Jakost III – chemikálie, oxidy niklu, síran, chlorid, uhličitan, acetát a hydroxid atd.
Světová výroba niklu zŧstávala aţ do roku 1876 pod 1000 tunami /rok; v současné době je to
přibliţně 1 mil tun/rok. Světová primární výroba niklu byla v roce 1996 asi 950 000 tun a
výrobní kapacita asi 1mil. 200 000 tun. V Evropě je výrobní kapacita asi 20 000 tun a
spotřeba je asi 330 000 tun, a tak se Ni dováţí.
Obr. 1.13 Využití Ni v západním světě v roce 1996
42
Korozivzdorná ocel : 66 %
Slitiny neţelezných kovŧ : 11 %
Pokovování : 8 %
Legovaná ocel 5 %
Slévárny 4 %
Ostatní : 6 %
Spotřeba Ni v západním světě vzrostla v prŧměru o 6,5 % / rok v rozmezí let 1945 – 1974.
V roce 1975 spotřeba prudce poklesla a potřeba niklu zŧstala chabá po dalších 10 let. V roce
1987 spotřeba Ni se v západním světě zvyšovala. Nový poţadavek na rekuperaci niklu
odstartoval v roce 1993 rŧst okolo 15 % do roku 1995 a pokračuje dodnes. Světová spotřeba
niklu v roce 1996 byla asi 940 000 t a očekávalo se, ţe potřeba zŧstane silná.
Nikl se vyrábí v Evropě na následujících místech
Tab. 1.27 Místa výroby niklu
Výrobce
Outokumpu, Finsko
Eramet, Francie
Falconbridge, Norsko
INCO, Velká Británie
Treibacher, Rakousko
Larco, Řecko
CELKEM
Zdroj suroviny
Finsko, Norsko a Austrálie
Nová Kaledonie
Kanada  Botswana
Kanada
Sekundární surovina
Řecko
Výrobní kapacita t Ni/rok
36 000
16 000
85 000
41 000 Ni prášku a pelet
4 000
20 000
202 000
Vedlejší produkty
Cu, Co, H2SO4
CoCl2, FeCl3
Cu, Co, H2SO4
Síran Ni
Vyrábí se FeNi
Vyrábí se FeNi
Skutečná celková výroba z míst uvedených výše byla 167 900 tun v roce 1996 ve srovnání
se 144 800t v roce 1994.
Obr. 1.14 Výroba Ni v Evropě
Falconbridge, Norsko
INCO, Velká Británie
Outokumpu, Finsko
Larco, Řecko
Eramet, Francie
Treibacher, Rakousko
: 42 %
: 20 %
: 18 %
: 10 %
: 8%
: 2 %
Emise oxidu siřičitého do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ jsou
potenciálním váţným problémem ţivotního prostředí. Tento problém byl efektivně řešen
hutěmi EU, kde nyní dosahují v prŧměru 98,9 % fixace síry a vyrábějí H2SO4 a kapalný oxid
siřičitý. Fugitivní emise prachu, kovŧ a roztokŧ jsou také problémem a je třeba jim předcházet
a regulovat je. Vyuţití chloru v některých pochodech je spojeno s preventivními opatřeními
proti mohutným únikŧm a signálním zařízením.
43
Hlavní problémy ţivotního prostředí spojené se sekundární výrobou Ni se také týkají
výstupních plynŧ z rozličných pouţitých pecí. Tyto plyny se čistí pomocí tkaninových filtrŧ a
tak se mohou sniţovat emise prachu a sloučenin kovŧ, jako je olovo. Existuje také moţnost
tvorby dioxinŧ v dŧsledku přítomnosti malých mnoţství chloru v druhotných surovinách a
rozklad dioxinŧ je problém, který se sleduje.
Stav některých sloučenin Ni má významný dopad na posuzování emisí a nikl se uvádí ve
Směrnici 76/464 o nebezpečných substancích do vody v Seznamu II. Technická pracovní
skupina zpracovává podle Směrnice 96/62/EC o posuzování jakosti ovzduší a řízení normu
pro jakost ovzduší v ţivotním prostředí týkající se niklu. Na druhé straně se ukázalo, ţe nikl je
základním prvkem určitých mikroorganismŧ, ţivočichŧ a rostlin.
Nikl je obnovitelná komodita. Korozivzdorná ocel a další Ni obsahující slitiny jsou
primárními zdroji druhotného Ni. Odhaduje se, ţe nějakých 80 % niklu se recykluje z nového
a starého šrotu korozivzdorné oceli a vrací se k tomuto konečnému vyuţití. Ostatní materiály
s obsahem Ni jako jsou sraţeniny a odpady se recyklují v primární výrobě.
V mnoha aplikacích jsou slitiny niklu zcela nepostradatelné a nemohou být nahrazeny jinými
materiály.
Na vyuţití niklu v aplikacích, kde jsou vyuţity jeho vlastnosti, jako pevnost, odolnost proti
korozi, vysoká vodivost, magnetické charakteristiky a katalytické vlastnosti se pohlíţí jako na
pozitivní přínos pro ţivotní prostředí. Podobně vyuţití niklu v dobíjecích bateriích je také
přínosem pro ţivotní prostředí.
1.11.2
KOBALT
1.11.2.1 Obecně
Kobalt /tm 36, Panorama 1997; tm 94, Nickel Expert group 1998/ je stříbrobílý kov
s typickými vlastnostmi kovu, který byl poprvé izolován v roce 1735. Čistý kovový kobalt
má málo pouţití, ale jeho vyuţití jako legujícího prvku pro tepelně nebo k opotřebení odolné
aplikace a jako zdroje chemikálií z něj dělá strategicky významný kov.
Ačkoliv aţ do 20. století se vyuţilo velmi málo kovového kobaltu, jeho rudy se uţívaly po
tisíce let jako činidlo modrého zabarvení ve sklářství a hrnčířství např. egyptské hrnčířství
okolo 2600 před n.l. a u čínského hrnčířství okolo roku 700 n.l. Vyuţití kobaltu jako kovu
spadá do roku 1907, kdy E. Haynes patentoval řadu kobaltochromových slitin nazvaných
Stelity, které byly předchŧdci moderních superslitin. Jeho schopnost zvýšit vlastnosti
permanentních magnetŧ byla uvedena v roce 1930.
Kobalt se vyuţívá ve slitinách včetně superslitin v leteckých motorech, magnetických
slitinách pro výkonné permanentní magnety, slitinách těţkých kovŧ pro materiály na řezné
nástroje, do slinutých karbidŧ, do k opotřebení odolných nebo korozivzdorných slitin a slitin,
které poskytují ochranný obal odolný proti opotřebení a korozi při ukládání elektrického
materiálu. Jeho vyuţití v dobíjecích bateriích se během posledních let rychle rozšířilo.
Chemikálie kobaltu se vyuţívají rovněţ v dobíjecích bateriích, dále jako barvivo ve sklářství,
keramice a prŧmyslu barev; jako katalyzátorŧ v ropném prŧmyslu; k vysušování barev, jako
stopové kovové aditivum v zemědělství a lékařství.
1.11.2.2 Zdroje a suroviny
44
Na začátku 20. století přicházely hlavní světové dodávky kobaltu z Evropy do Afriky,
Austrálie, Ruska a Kanady. Dnes se vyrábí okolo 30 000 t/rok.
Kobalt se vyrábí hlavně jako vedlejší produkt při těţbě a zpracování měděných a niklových
rud. Rudy stříbra, zlata a zinku mohou také obsahovat významná mnoţství kobaltu, jejich
zpracování jiţ nesměřuje k rekuperaci. Zdroje rudy jsou :



naleziště mědi s kobaltem v Kongu a Zambii
rudné ţíly sirníku niklu v Austrálii, Kanadě, Finsku a Rusku
oxidické rudné ţíly niklu na Kubě, Nové Kaledonii, Austrálii a Rusku
K rekuperaci z druhotných surovinových zdrojŧ mŧţe docházet při zaváţení materiálu
k recyklaci ve vhodném poměru do primárního procesu rafinace nebo do konvertoru
v závislosti na jeho technické a ekonomické vhodnosti. Mohou být potřeba doplňkové nebo
předúpravárenské postupy. Konečnými produkty mohou být katody, prášky, soli nebo
roztoky.
Kobalt v přírodě se vţdy druţí k jiným kovŧm, zejména k mědi a niklu a ty jsou obvykle
v přebytku. V závislosti na materiálu vsázky se mŧţe rozvíjet několik pochodŧ, které mohou
tvořit fáze pyrometalurgické, stejně jako hydrometalurgické. Tyto etapy produkují buď :



na kobalt bohatý roztok v integrovaných závodech
kobaltem bohatý sirník, hydroxid nebo uhličitan, provádí-li se rafinace kdekoliv
slitinu s vysokým obsahem kobaltu
Další rafinace je hydrometalurgický pochod, ačkoliv konečný stupeň, výroba obchodního
produktu mŧţe být vysokoteplotním procesem; zejména je-li produkt prášek a rafinace se
provádí v konvertoru.
Celosvětová kapacita výroby je přibliţně 30 000 tun.
Kobalt se vyuţívá k rozličným účelŧm a ty jsou uvedeny v následující tabulce :
Tab. 1.28 Rozložení celkové výroby kobaltu do různých sektorů použití
Pouţití
Slitiny
Keramika
Tvrdý kov (slinutý karbid)
Magnety
Katalyzátor (v katalýze)
Řezné nástroje
Baterie
Magnetické pásky
Ostatní
Rozloţení celkové výroby
kobaltu
34 %
12 %
11 %
10 %
8%
6%
6%
4%
9%
45
Spotřeba kobaltu v západním světě je okolo 25 000 t/rok, evropské mnoţství je asi 25 %
z toho.Vyuţití kobaltu v bateriích je rozšiřující se oblastí a ta vyţaduje kovový kobalt,
práškový oxid, nebo hydroxid a morfologie prášku je dŧleţitým faktorem.
Kobalt a sloučeniny kobaltu se vyrábějí hlavně v týchţ místech, kde se vyrábí nikl. Místa jsou
uvedena v tabulce 1.27 ( podle Ni). Kromě toho vyrábí kobalt také Union Miniere v Belgii.
Celosvětová výroba je znázorněna na následujícím obrázku :
Výroba rafinovaného (čistého) kobaltu v roce 1996:
Kongo * …..
Zambie ……
Finsko
……
Rusko ……
Kanada **…..
21 %
17 %
15 %
14 %
13 %
Pozn. : * včetně Belgie
Norsko ………
Čína
………
Jiţní Afrika ……
Francie ………
Japonsko ……..
;
11 %
4%
3%
1%
1%
** včetně Velké Británie
Charakter některých sloučenin kobaltu má významný dopad na posuzování emisí a kobalt je uveden
v Seznamu II Směrnice 76/464 o nebezpečných látkách pro vodní prostředí. Existují potenciání emise
kovu a prach z pochodŧ broušení a v menším rozsahu z hydrometalurgických operací; chlor při
elektrovýrobě a těkavé organické látky při extrakci kovu rozpouštědly ve výtocích z hydrometalurgického
čištění a rekuperačních pochodŧ; pevný odpad z čištění a úpravy vypouštěné vody. Prŧmysl vyuţívá
k rekuperaci a výrobě kobaltu rozličné techniky v podstatě v závislosti na surovinách a mísení konečných
produktŧ a skutečný projev a význam těchto problémŧ je tudíţ specifický pro dané místo.
Vyuţití kobaltu v dobíjecích bateriích je přínosem pro ţivotní prostředí.
10.12 UHLÍK A GRAFIT
1.12.1 Obecně
Existuje rozsáhlý rejstřík výrobkŧ z uhlíku a grafitu (tuhy), které se v době zpracování dokumentu
vyuţívají. Sahají od velkých elektrod k malým pouzdrŧm a loţiskŧm. Další speciální výrobky jako jsou
uhlíková vlákna a uhlíkové konstrukce se vyrábějí pro prŧmysl vyspělých technologií, které vyţadují od
těchto materiálŧ vysokou pevnost a nízkou váhu.
Uhlík se vyskytuje ve třech podobách, jako diamant, tuha a amorfní uhlík. Rozdíl mezi alotropiemi
spočívá v podstatě ve struktuře uhlíkových atomŧ a struktura určuje vlastnosti výsledného materiálu .
Výrobky z uhlíku a grafitu se pouţívají v nekonečně aplikacích, protoţe mohou být provedeny se
specifickou pevností, houţevnatostí , elektrickými i mechanickými vlastnostmi a zejména s vysokou
čistotou a chemickou odolností v bezkyslíkovém prostředí atd., aby splňovaly poţadavky jednotlivých
aplikací / tm 207, TGI 1999/.
Materiály z uhlíku a grafitu se pouţívají hlavně pro vedení elektrického výkonu (katody a
grafitové elektrody) a jako chemického redukčního činidla v prŧmyslu hliníku (anody).
46
Výrobky z uhlíku a grafitu lze v podstatě rozdělit do čtyř skupin výrobkŧ :


surová směs a pasta – pouţívá se hlavně v prŧmyslu hliníku, feroslitin a vysoké pece
v ocelářství
anody – vyuţívané hlavně v prŧmyslu hliníku jako chemické redukční činidlo

uhlík a grafit – uţívané většinou při recyklaci oceli v elektrické obloukové peci a jak
katody tak nespotřebované elektrody v prŧmyslu hliníku

speciální uhlík a grafit – široká paleta výrobkŧ sahajících od velmi vysoké čistoty k velmi
vysoké mechanické pevnosti a tepelné odolnosti
Speciální výrobky uhlíku se mohou zhruba rozdělit takto :




uhlík a grafit vysoké čistoty
vysoce efektivní mechanické a tepelné aplikace
technické výrobky jako uhlíková a grafitová vlákna
grafitové fólie a provozní vybavení
Uhlíkové a grafitové anody a vyzdívky pecí se vyrábějí pro rozličné pochody výroby
ţelezných i neţelezných kovŧ a spotřebovávají se během výroby kovŧ. Více neţ 2 000
ostatních výrobkŧ rozličných velikostí, tvarŧ a vlastností se vyrábí pro další pouţití. Uhlíkové
a grafitové materiály vysoké čistoty jsou nepostradatelné pro výrobu polovodičŧ a mikročipŧ,
grafitové elektrody pro recyklaci ocelového šrotu a chemicky vysoce odolný uhlík a grafit se
pouţívají při rekuperaci odpadŧ a zpracování znečišťujících látek.
1.12.2 Zdroje surovin
Výroby materiálŧ uhlíku a grafitu jsou zaloţeny hlavně na ropném koksu a uhlí a vysoce
vyţíhaném koksu, který je základnou pro černouhelný dehet.Naftová smola a černouhelná
dehtová smola se uţívají jako spojovací materiál, který se nakonec přemění na inertní pevný
uhlík a grafit.
Pouţívá se pryskyřic, které se před aplikací konzervují.
Jakost koksu kolísá v závislosti na zdroji, ale nejdŧleţitějším faktorem je obsah síry v koksu
protoţe ta bude emitovat jako oxid siřičitý během zpracování, nebo pouţití. Běţně se pro
hlavní výrobky jako je pasta, anody a elektrody pouţívá ropný koks, který má nízký nebo
střední obsah síry.
Vlastnosti surovin musí být velmi stálé a jsou sledovány fyzikálními a chemickými
zkouškami. Nové suroviny se testují provozními zkouškami, aby se zkontrolovala jejich
vhodnost a pro nastavení výrobních ukazatelŧ pro nový materiál. Na konečné jakosti surovin
je pouze zaloţen profil a přijatelnost vyrobených produktŧ uhlíku a grafitu.
Při výrobě speciálních uhlíkŧ se pouţívají další materiály a zahrnují kov a kovové prášky a
rozličné pryskyřice.
47
1.12.3 Výroba a spotřeba
Koks nebo uhlík se obvykle váţe s bitumenem (smolou) (14-18 % hm.), aby se vytvořila
surová pasta.
Tato pasta se potom podrobuje sérii tváření, vypalování, impregnaci a grafitizaci, aţ se
vytvoří konečný výrobek. Surová pasta se také vyuţívá přímo pro Soderbergovy elektrody.
Vypalovací proces má za následek ztrátu váhy materiálu asi o 5 % hmotnosti. V určitých
pecích se pouţívá výplňový koks a v těchto případech se spotřebovává v poměru 14 kg/t
výrobku.
Uhlík a grafit (tj. anody pro hliník a elektrody pro ocel) se většinou během svých aplikací
spotřebovávají a mění se na oxid uhličitý . Výroba oceli spotřebovává elektrody v poměru 1,5
– 3 kg/t oceli. Dŧsledkem výrazného sníţení poměru spotřeby u některých oblastí prŧmyslu
se sníţilo mnoţství pouţívaného uhlíku a grafitu při výrobě hliníku a oceli.
Stupeň zpracování a délka pochodu kolísá podle výrobku. Prŧmysl hliníku je zdaleka
největším uţivatelem uhlíkových materiálŧ, jako předvypálených anod, Sodebergovy pasty a
katodových blokŧ.
Obecně jsou speciální grafitové výroby menší co do rozsahu neţ výrobci elektrod.
Následující tabulka ukazuje velikost rŧzných výrobních oborŧ.
Tab. 1.29 Roční výroba uhlíku a grafitu v EU a Norsku
Druh výrobku
Surová směs pro Sodebergovy elektrody nebo pastu
Anody při primární výrobu hliníku
Elektrody
Speciální uhlík a grafit
Výroba (t/rok)
410 000
1 380 000
420 000
25 000
Výrobky z uhlíku a grafitu se vyrábějí na 88 místech v EU s roční kapacitou 2 miliony tun.
Tab. 1.30 : Výroba uhlíku a grafitu v EU v roce 1998 v tis. t.
Země
Rakousko
Belgie
Dánsko
Finsko
Francie
Německo
Řecko
Irsko
Itálie
Lucembursko
Holandsko
Portugalsko
Surová
pasta (kaše)
Anody
Elektrody
Velké tvary
15 (1)
18 (1)
Speciality uhlíku
a grafitu
0,2 (1)
214 (1)
450 (4)
77 (1)
62 (2)
117 (3)
16 (3)
6,2 (4)
81
85 (1)
89 (2)
0,2 (1)
492 (2)
48
Španělsko
81 (1)
100 (1)
52 (2)
Švédsko
37 (1)
13 (1)
34
Velká Británie
7 (1)
148 (3)
11 (1)
Island
Norsko
2221 (3)
162 (2)
Švýcarsko
Poznámky : Číslo v závorce představuje počet výrobcŧ v Evropě
2,2 (1)
1.12.5 Problémy ţivotního prostředí
Během skladování smoly, směsí a tvarovek vznikají emise, při karbonizaci ve vypalovacích pecích a
během impregnace.
Pouţívá-li se během výroby speciálních výrobkŧ uhlíku koksu se zvýšeným obsahem síry, nebo sirných
aditiv, nejspíš budou vznikat a odcházet emise SO2.
Prach nebo hmotné částice jsou potenciálně významné. Jemně zrnité materiály se běţně pro výrobu
pasty anod a elektrod nepouţívají, ale pro jiné výrobky ano.
Pokrok v pouţívaných technikách pro regulaci dopadu do ţivotního prostředí je výrazný.
Znečištění vody je pro prŧmysl uhlíku obvykle minoritním problémem, neboť výrobní procesy
probíhají v suchém stavu a obecně vyuţívají zařazení systémŧ chlazení vodou. Výjimečně mŧţe být pro
chlazení pouţita povrchová voda, kde je to vhodné v dŧsledku místních okolností.)
Většinou je prŧmysl uhlíku a grafitu úspěšný ve snaze recyklovat uhlíkové materiály (pouţité i
nespotřebované) a otevírá novou oblast pŧsobnosti pro tyto materiály nahrazováním dalších přírodních
zdrojŧ.
49
Kapitola 2
2. OBECNÉ POCHODY A ZAŘÍZENÍ
2.1
USPOŘÁDÁNÍ KAPITOLY
Existuje mnoho postupŧ, variant ve vybavení a technik, které se při výrobě neţelezných
kovŧ pouţívají. Tyto postupy a obměny bylo třeba zpracovat logickým zpŧsobem,
aby umoţňovaly poskytovat informace a byly podány srozumitelně. Mnohé z technik
a jednotlivých etap výrobních procesŧ jsou společné většině produkovaných
neţelezných kovŧ a tyto společné etapy lze tedy popsat najednou, aby se zabránilo
přílišnému opakování. Společné stupně jsou rozděleny následovně:







Řízení, provádění a proškolování:
Příjem, skladování a manipulace se surovinami
Předběţné zpracování a předúprava surovin a přeprava k výrobnímu pochodu
Typy pecí a techniky regulace pochodu
Odlučování spalin a čistící techniky
Znovu vyuţití vody a úprava odpadních vod
Prevence, minimalizace, recyklace a úprava zbytkŧ z výroby (včetně vedlejších
produktŧ a odpadu
Kromě toho jsou v této kapitole zahrnuty následující společné problémy:






měření emisí a vyuţití údajŧ o emisích
energie a rekuperace odpadního tepla
problémy přenosu vlivŧ prostředím
hluk a vibrace
zápach
uzavření provozu - likvidace
Techniky pro sniţování dopadŧ na ţivotní prostředí ze zařízení mohou být popsány u
třech kategorií:



techniky řízení : vztahují se k systémŧm a postupŧm při projektování, provádění a
provozování procesŧ a pro proškolování provozovatelŧ a ostatního personálu;
techniky zaintegrované do procesu: vztahují se k vyuţití technik pro prevenci, nebo
sniţování emisí z takových činností, jako je skladování, vlastní reakce, oddělování a
čištění;
sniţování spotřeby energie a odlučovací techniky: vztahují se k technikám
koncového čištění, ke sniţování emisí do ovzduší, vody a pŧdy
Tato kapitola zkráceně popisuje společné techniky, které se týkají všech třech kategorií,
které se v tomto odvětví vyskytují. Tam, kde je to moţné, se uvádí indikace technik,
které jsou prevencí před emisemi do všech oblastí ţivotního prostředí, nebo je omezují..
Tato kapitola také uvádí, kde se mohou tyto techniky pouţít v rozličných stadiích
procesu, aby se zlepšily stávající pochody. Toto téma je rozvinuto v kapitolách u
specifického kovu, které budou následovat.
50
Pochody metalurgické výroby pro 10 skupin, které jsou specifikovány technickou
pracovní skupinou, jsou uvedeny v kapitolách 3 aţ 12. Techniky, které se uvaţují při
stanovení BAT v těchto kapitolách, zahrnují podrobnější popisy procesu, příklady a
diagramy. Ty také poskytují více podrobností o tom, jak integrovaný proces probíhá a
kde lze pouţít alternativy technik, které jsou popsány v kap. 2, např. pecní procesy se
liší v popisech druhŧ. Tento přístup se pouţívá proto, aby se minimalizovalo opakování
popisŧ a aby se umoţnil přenos informací o technikách, které se těchto 10 skupin týkají.
Nejlepší dostupné techniky nejsou vyspecifikovány u všech společných postupŧ, které
jsou popsány v této kapitole, ale rozličné společné procesy a techniky přispívají k BAT,
které jsou popsány v kapitolách 3 aţ 12. Kromě toho jsou techniky popsané v této
kapitole také vhodné ke sniţování veškerých emisí a proto budou mít vliv na zpŧsob,
jakým se budou zdokonalovat (rekonstruovat) stávající závody.
Kapitola 2 by se měla vyuţívat ve spojení s kapitolami 3 aţ 12, aby se uvedl úplný
výrobní cyklus, např. kapitoly 2 a 3 budou udávat celkový rozsah výroby mědi a jejích
slitin.
2.1.1 Zařízení, která vyrábějí několik kovŧ, nebo propojily výroby v podniku
Významný počet zařízení vyrábí několik kovŧ rŧzných skupin, nebo spíše přidruţily
postupy, které jsou s nimi spojené. Příkladem je zpracování bauxitu a huť na hliník,
přítomnost závodu na výrobu anod v hliníkové huti, nebo výroba palety rŧzných kovŧ ze
souboru surovin, zejména Cu, Pb, Zn a ušlechtilých kovŧ.
Prvky integrovaného závodu lze nalézt v rŧzných částech BREF, např. podrobnosti o
anodovém kalu u ušlechtilých kovŧ; podrobnosti o předběţném vypalování anod
v kapitole 12 a o ostatních kovech v rámci kapitol, kde se pojednává zejména o nich.
Kapitola popisující hlavní kovy bude obsahovat některé odkazy na tyto procesy, např.
výroba anodového kalu v kapitole o Cu a přítomnost závodu na výrobu anod v kapitole
o Al. Tento oddíl o propojení vysvětlí, kde tyto oddíly a prŧřezové odkazy jsou a
budou probírány, jak lze přistupovat ke komplexnímu závodu.
Tab. 2.1 : Postupy, které mohou probíhat na tomtéž zařízení
Materiály vyrobené Procesy obsažené Přehled obsahu Připomínky
na tomtéž zařízení v kapitolách a jiné kapitol
podrobnosti
Al2O3
z bauxitu Kapitola 4
Kapitola 4
Spojené
s několika
v hliníkové huti
Hliník
Hliník
zařízeními
Anody
předem Kapitola 12
Kapitola 4
Berou se v úvahu faktory
vypalované v huti Uhlík a grafit
Hliník
společného odlučování
na hliník
Pb, Zn, ušlechtilé Kapitola 4
Kapitola 3
Některé duplicity mezi Cu
kovy při výrobě Cu Olovo, zinek a
Měď (a obecně a ostatními kapitolami
Kapitola 6
o Cu)
Ušlechtilé kovy
Ni, Co a Cu
Kapitola 3- Měď Kapitola 11
Kapitola 11-Nikl, Nikl, Kobalt
Kobalt
51
Rtuť při výrobě Kapitola 7-Rtuť
ostatních kovŧ
Kapitola 2
FeCr, FeSi, FeMn Kapitola 9
atd.
Feroslitiny
Těţkotavitelné kovy Kapitola 8
Těţkotavitelné
kovy
Feroslitiny a těţko- Kapitola 8 a 9
tavitelné kovy
2.2
Kapitola 3-Cu
Kapitola 5Olovo, zinek
Kapitola 9
Odstranění Hg z hutních
plynŧ před závodem výroby
kyseliny
Počítá
se
s faktory
společného
čištění,
rekuperace energie
Kapitola 8
Kapitola 8,9
MĚŘENÍ EMISÍ A VYUŢÍVÁNÍ ÚDAJŦ O EMISÍCH
O této části se předpokládá, ţe bude zajišťovat, ţe emise, které jsou uvedeny v tomto
dokumentu budou měřeny takovým zpŧsobem, který bude representativní, obecně
srovnatelný a bude jasně popisovat odpovídající stav provozovaného závodu. Pouţité
metody a nástroje by měly odpovídat národním a mezinárodním metodám (např.
Evropské Komise pro standardizaci /CEN/; ISO; VDI Richtlinien; Netherlands Emission
regulations – Ch 4 /NER/, UK Guidance Notes; British standards atd.) Níţe jsou
uvedeny obecné principy .
2.2.1 Měření emisí
Měření emisí se provádí stanovováním látek v čistém plynu, nebo odpadních vodách
tak, aby je bylo moţno uvádět, pouţívat ke kontrole procesu, nebo v provozech čištění,
nebo mohlo být vyuţíváno pro předpoklady dopadŧ na ţivotní prostředí. Fugitivní
(druhotné) emise lze také odhadovat na podkladě měření.
Především je pro programy měření nutno brát v úvahu :
 zpŧsob pochodu
 stav provozu čištění výstupního plynu nebo vypouštěné kapaliny z úpraven
 podmínky provozu v závodě (kontinuální, diskontinuální, zahájení a ukončení
provozu, změna vsázky) a
 vliv interference termodynamických faktorŧ
Tyto faktory pak mohou tvořit základnu pro volbu procesních podmínek, při kterých :
- mohou být zaznamenávány nejvyšší emise
- mŧţe být zvolen počet a doba trvání měření
- mohou být zvoleny nejvhodnější metody měření
- mŧţe být určeno stanoviště a odběrové místo
U odpadní vody se mŧţe pouţívat blíţe určeného nepravidelného vzorkování, nebo 24
hodinové vzorky na základě proporcionálního prŧtoku, nebo prŧměrné časové vzorky.
Při kontinuálních procesech je obvykle potřeba minimálního času pro odběr vzorku,
nebo měření vzorkŧ v prŧběhu pŧlhodinových intervalŧ (střední hodnota
pŧlhodinového intervalu). Je-li obsah prachu nízký, nebo pokud mají být stanoveny
PCDD/PCDF, jsou potřeba delší měřící intervaly a následně další srovnávací časové
úseky kvŧli rozsahu detekce.
52
Vzorkování nebo měření by se také mělo provádět pouze během probíhajícího procesu a
mělo by se vyloučit ředění vzduchem. Pro kontinuální operaci, pokud existuje pouze
lehké kolísání emisních charakteristik, se mohou provádět 3 jednotlivá měření při
nejvyšší úrovni emisí. Předpokládá-li se, ţe úroveň emisí bude během kontinuálního
měření velmi kolísat, mŧţe se provést větší počet měření; vzorkování a zprŧměrování
doby bude omezeno na fázi vzniku emisí.
Pro vsázkovou operaci se mŧţe doba měření a zprŧměrování přizpŧsobit tak, aby
vzorek, nebo vzorky byly odebírány během celého procesu vsazování. Tyto výsledky
se mohou pouţít k výpočtu prŧměrŧ, nebo aby ukázaly, kde nastávají vrcholy během
cyklu. Vzorkování a měření by se opět mělo provést během prŧběhu operace a mělo by
se vyloučit ředění vzduchem.
2.2.1.1 Vzorkovací místa
Vzorkovací místo by mělo splňovat poţadavky odpovídajících národních předpisŧ.
Vzorkovací místa by měla běţně :
 být jasně označena
 pokud moţno mít bezporuchový tok v sekci měření
 mít monitorovací místa, která se mohou izolovat
 mít poţadovanou dodávku energie
 mít dostatečně velký pracovní prostor a
 zajistit, aby byly splněny poţadavky na bezpečnost práce
2.2.1.2 Sloţky a parametry
Nejběţnějšími sloţkami, které se měří v odvětví výroby ţeleza a oceli a neţelezných
kovŧ zahrnují prach, kovy, SO2, celkový uhlík (také VOC /těkavé organické látky/,
dehet a uhlovodíky), dioxiny, oxidy uhlíku a NOx. Kyseliny, jako HCl a HF se stanoví u
některých postupŧ jako chloridy a fluoridy. Specifická stanovení zahrnují PFH
(polyfluorované uhlovodíky) a PAH (polycyklické aromatické uhlovodíky) u primární
výroby hliníku, PAH pro uhlík a grafit a některá stanovení, která jsou specifická pro
určitá reakční činidla pouţívaná při výrobě ušlechtilých kovŧ.
V kapitolách pro specifické kovy se uvádějí jednotlivé sloţky, analytické metody jsou
uvedeny v odpovídajících národních a mezinárodních normách o monitorování a
analýzách.
Analýzy některých parametrŧ se mohou provádět metodami stanovenými dalšími
orgány, např. OSPARCOM. V tomto zvláštním případě v době psaní dokumentu je
několik pouţívaných metod pro vzorkování a měření emisí při primární výrobě hliníku a
výrobě přepalovaných anod definováno dle OSPARCOMu, nebo jsou předmětem
posuzování. Měření a stanovení zejména PAH je předmětem regulace. Počet PAH,
který je třeba stanovit a protokol pro zprávu o některých z nich nebo o všech, není
v době psaní dokumentu upřesněn a mŧţe se vyřešit budoucím doporučením
OSPARCOM.
53
2.2.1.3 Referenční podmínky
U emisí do ovzduší při přepočtu emisních koncentrací na standardní podmínky 273 ºK a
tlaku 101,3 kPa, při měřeném obsahu kyslíku a suchém plynu by měly být stanoveny
následující parametry výstupního plynu :





objemový prŧtok výstupního plynu (aby se vypočítala koncentrace a hmotnostní tok
emisí),
teplota výstupního plynu
obsah vodní páry ve výstupním plynu
statický tlak v potrubí výstupního plynu
atmosférický tlak
Mŧţe být uveden rovněţ podíl výroby tak, aby emise mohly být udány formou měrných
(specifických) emisí vztaţených na tunu kovu. Specifický objem plynu (m3 / t kovu) lze
rovněţ vypočítat.
2.2.1.4 Kontinuální měření
Kontinuální měření některých sloţek v plynech nebo v odpadní vodě je moţné a
v několika případech lze uvádět přesné koncentrace kontinuálně nebo jako střední
hodnoty v dohodnutém časovém intervalu (pŧlhodinovém, denním atd.). V těchto
případech mohou analýzy prŧměrŧ a vyuţití percentilŧ poskytovat flexibilní metodu,
která představuje soulad s podmínkami povolení a prŧměry lze snadno a automaticky
posuzovat.
Jsou k dispozici metody pro kontinuální měření :
 prachu
 SO2
 NOx
 CO
 fluoru a jeho sloučenin
 chloru a jeho sloučenin
 celkového uhlíku
Kompetentní orgány mohou poţadovat kontinuální měření v závislosti na hmotnostním
prŧtoku znečišťujících látek. Ve vodě lze kontinuálně monitorovat vodivost, zákal, pH a
některé specifické ionty.
Dokonce v případech, kde nemohou být odsouhlaseny absolutní hodnoty jako reálné, lze
pouţít kontinuálního měření, aby se prokázaly trendy v emisích a jako kontrolu
parametrŧ procesu, nebo úpravárenského závodu a je proto velmi dŧleţité.
Některé fyzikální parametry lze pouţít pro indikaci přítomnosti určitých sloţek v proudu
plynu. Například přítomnost anodového efektu mŧţe indikovat tvorbu PFH při primární
výrobě hliníku a teplota, kyslík a obsah prachu v plynu mŧţe udávat míru rozrušení
dioxinŧ. Měření pH lze také pouţít k indikaci účinného vysráţení kovŧ.
54
2.2.2 Podávání zpráv o emisích
Jakákoliv zpráva o měření a pořízený protokol o měření by měl být v souladu
s odpovídajícími národními a mezinárodními předpisy.
Zpráva by měla obsahovat:
-
účel
všeobecné informace o měření
popis závodu, jeho stav a provozní údaje
informace o plánovaném měření
vzorkovací stanoviště
tabelární úpravu jednotlivých měření včetně teplot, prŧtokových rychlostí plynu
nebo objemŧ
hodnocení výsledkŧ
uvaţované chyby
uvedená opatření k zajištění bezpečnosti
krátké shrnutí
Předloţené údaje o emisích v tomto dokumentu se běţně udávají jako hodinové nebo
denní prŧměry nebo jako hmotnostní koncentrace emisí/tunu výroby. Ředění plynŧ,
nebo odpadní vody není přípustné. Uváděné metody jsou uţitečné jak při definování
výkonu, tak dopadu procesu. Kompetentní orgány běţně pouţívají ve svých povoleních
jednotek koncentrace (mg/Nm3, nebo mg/l) a/nebo specifických emisních faktorŧ (g/t
kovu), nebo při uvádění údajŧ o emisích. Dvě formy údajŧ lze propojit za předpokladu,
ţe jsou k dispozici údaje o objemech plynu ve všech stádiích procesu. Tento případ
nenastává vţdy a proto v tomto dokumentu jsou emise spojené s pouţitím BAT běţně
uvedeny jako koncentrace denních prŧměrŧ, zaloţené na kontinuálním monitorování
během procesního intervalu. Jsou pouţity standardní podmínky 273 ºK, 101,3 kPa,
měřený obsah kyslíku a suchý plyn.
V případech, kde se nedá kontinuální monitorování prakticky pouţít, nebo se v praxi
nepouţívá, bude hodnota brána jako prŧměr celé doby vzorkování. Koncentrace kovŧ
nebo jiných látek ve vodě, nebo odpadní vodě se uvádí jako celkové rozpuštěné a
nerozpuštěné látky. Emise do vody, které se uvádějí, nebo jsou spojeny s BAT jsou
zaloţeny na blíţe určeném náhodném vzorku, nebo sloţení vzorku ve 24 hodinovém
intervalu.
V době psaní dokumentu byly udávané údaje natolik nedostatečně spolehlivé, ţe
neumoţňovaly, aby byly předloţeny specifické emise spojené s BAT paralelně
s koncentracemi.
2.2.2.1 Vzájemný vztah mezi koncentrací a specifickými (měrnými) emisemi
Tam, kde jsou k dispozici informace, lze propojit vztah mezi jednotkami koncentrace a
specifickými emisními faktory. Údaj o emisích pro oba případy vyjádření je velmi
uţitečný jak pro regulaci, tak pro provozovatele. Tam, kde se porovnávají, nebo
převádějí údaje do těchto podob, je však potřeba věnovat velkou pozornost fugitivním
emisím. Fugitivní emise mohou tvořit hlavní podíl celkových emisí v závislosti na
postupu.
55
V následujícím příkladu je pouţit jednoduchý převod prŧměrných emisí za rok, aby se
znázornilo, jak přepočítávat koncentraci dotyčné znečišťující látky (mg/Nm3) na
specifické objemové zatíţení ( m3/t kovu) a specifický emisní faktor (g / t kovu).
Pro místo, kde se vyrábí více kovŧ se bude běţně pouţívat specifických emisí.
a) měřená koncentrace prachu na bázi roku, která je běţně k dispozici z kontinuálního
monitorování jako rozsah hodnot v mg/Nm3
b) roční prŧměrná koncentrace prachu (mg/Nm3)
c) objemový podíl prŧtoku plynu za hodinu (Nm3/hod)
d) provozní hodiny za rok (h/rok)
c. d = e
e) objem plynu za rok (Nm3/rok)
f) roční emise prachu (kg znečišťující látky / rok)
g) roční kapacita výroby (t kovu/rok)
e÷ g = h
h) specifický objem výstupního plynu (Nm3/ t)
f ÷ g = i (kg/t)
i) specifický emisní faktor (kg/t kovu)
Tento výpočet se zakládá na spolehlivých znalostech o následujících údajích:




objemové koncentraci prachu v ročním prŧměru (mg/Nm3)
rychlosti prŧtoku výstupního plynu v hodině (Nm3/hod)
provozní době v roce (hod/rok)
roční kapacitě výroby ( t kovu/rok)
Výše uvedené vztahy se zakládají na znalostech naměřených hodnot pro případ rozmezí
ročních koncentrací prachu a skutečného objemového prŧtoku, které je třeba potom
převést na roční prŧměry. Výsledky těchto výpočtŧ platí pouze pro zachycované emise a
jsou postaveny na prŧměrných hodnotách.
V případě nového závodu, nebo podstatné změny u zařízení stávajícího, mohou být výše
uvedené vztahy zaloţeny na teoreticky vypočtených, nebo odhadnutých hodnotách.
Údaje by měly brát v úvahu jakékoliv výkyvy měření, např. objem výstupního plynu
z kteréhokoliv jednotlivého procesu mŧţe kolísat v koncentraci svých sloţek. Spoléhat
se na projektované kapacity odsávacích ventilátorŧ mŧţe vést k chybám v odhadech,
protoţe se běţně pouţívají ventilátory o kolísající rychlosti. S tímto problémem měření
objemu je také moţno se setkat při odhadování nezachycovaných nebo fugitivních
emisí, při čemţ vzorkování a měření fugitivních plynŧ je v době psaní dokumentu také
nejisté.
2.2.2.2 Pouţití údajŧ o emisích
Tam, kde jsou informace k dispozici, umoţní výpočet ročních emisí prachu (kg/rok) a
specifických emisních faktorŧ pro znečišťující látku (g/t vyrobeného kovu), ţe :

mŧţe být identifikována velikost jednotlivých zdrojŧ emisí do ovzduší a vody buď u
zařízení, nebo mezi zařízeními.
56


mohou být udány fugitivní emise v jednotkách hmotnosti na jednotku času nebo jako
hmotnost na tunu vyrobeného kovu, viz oddíl 2.7
mŧţe být navrţen základ pro ustavení priorit budoucímu managementu ţivotního
prostředí závodu, nebo aplikace „koncepce únikŧ“ pro emise do ovzduší nebo vody
v celém prostoru pŧsobení závodu, pokud je to zapotřebí
Následující tabulka uvádí roční emise prachu u některých částí primární výroby mědi
/tm 213, PRAM 1991/, která produkuje 170 000 t/rok surové mědi
Tab. 2.2 Příklady priority nastavení údajů
Systém
sušička
praţící zařízení
filtr šachtového konvertoru
peletizace
granulace strusky
odlévací zařízení na anody
odvětrávání haly
specifický
prach
0,2
1,5
0,7
0,1
7,2
36,7
19,3
emisní faktor
( g/t Cu)
pro
V tomto jednotlivém případě umoţňuje rovnice b x e = f vypočítat specifické emise
prachu a vede k závěru, ţe odlévací zařízení na anody a odvětrávání haly jsou největšími
jednotlivými zdroji emisí prachu a lze tedy ustavit prioritu :

dlouhodobost a velký rozsah účinkŧ emisí lze stanovit pouţitím modelování rozptylu
a dalších technik
Ke zlepšení rozptylu plynŧ se vyuţívá vysokých komínŧ a to mŧţe mít za následek
dopad na ţivotní prostředí daleko od vlastního zařízení. Sloţky, jako je SO2, mohou mít
velmi dlouhý časový interval, neţ se projeví vliv jejich akumulace a v některých
případech mŧţe být překročena kritická zátěţ u některých ţivočišných nebo rostlinných
druhŧ vlivem určitých znečišťujících látek. Rozptyl proto není náhraţkou pro dosaţení
nízkých emisí.Vyuţití koncentrací zaloţených na definovaných parametrech a metodách
měření umoţňuje, aby mnohé parametry byly měřeny kontinuálně.
Tyto parametry se mohou vztahovat k odlučovacímu systému, který se pouţívá.
Měření koncentrací umoţňuje :



snadné doloţení shody
ukázku „ skutečného časového intervalu“ provedení
vysoký stupeň regulace (kontroly) odlučování a případné selhání varovného
signálního zařízení
57
2.3
SYSTÉMY ŘÍZENÍ
Efektivně pracující management je dŧleţitý pro dosaţení dobrých výsledkŧ v pŧsobení
podniku na ţivotní prostředí. Je významnou sloţkou BAT a tvoří část definice technik
uvedených v článku 2 Směrnice.
Práce provedené při přípravě tohoto dokumentu ukázaly, ţe existuje mnoho výrazných
rozdílŧ mezi pŧsobením procesu na ţivotní prostředí, který je dobře veden a provozován
a identického procesu, který je řízen a provozován špatně. Vedení a systémy
komunikace jsou určitě nejvýznamnějšími faktory tohoto rozdílu.
Dosaţení dobrého provedení vyţaduje angaţovanost na všech úrovních v rámci
společnosti od správní rady, nebo politické úrovně přes vedení v místě závodu,
dozorování a provozovatele.
Systémy potřebují, aby se stanovily cíle a cílové hodnoty a návody ke komunikaci a
výsledky. Systémy environmentálního řízení, jako je ISO 14001 a EMAS, nebo systémy
řízení jakosti jako je ISO 9000 mohou při tvoření systému napomáhat.
Ačkoliv nejsou poţadavkem Direktivy, zařízení by měla počítat s přínosy, které mohou
z přijetí takového systému vzniknout. Pouţité techniky mohou také zlepšit ekonomické
výsledky zvýšením efektivity provozu, sníţením nákladŧ, např. na energii, nebo
náklady na likvidaci, nebo zlepšení výtěţku kovu. Tyto techniky jsou proto základními
faktory pro moderní zařízení.
2.3.1
Politika řízení a angaţovanost
Efektivní systém řízení by měl zahrnovat následující faktory :








Identifikace dopadŧ činností, výrobkŧ a pochodŧ na ţivotní prostředí, zdraví a
bezpečnost
Angaţovanost rozvíjet a prosazovat identifikovaná opatření
Komunikaci o politice se zaměstnanci a smluvními stranami (dodavateli a
odběrateli), aby se zajistilo, ţe jsou si vědomi nastoupených záměrŧ a jsou
zainteresování na jejich provádění
Vyuţití jasné struktury pro řízení problémŧ ţivotního prostředí, které je plně
integrováno do systémŧ širší společnosti a místa, o němţ se rozhoduje
Pŧsobení procesu na ţivotní prostředí je velmi závislé na pozornosti a uvědomění
provozovatele procesu. Uvědomění odpovědnosti a její úloha v pŧsobení společnosti
na ţivotní prostředí je dŧleţitá.
Veškeré pŧsobení na ţivotní prostředí by se mohlo pravidelně monitorovat a
výsledky mohou tvořit část pochodu posuzování řízení. Indikátory o pŧsobení na
ţivotní prostředí se mohou pro provozovatele navrhnout a rozšířit, lze získat a vyuţít
zpětnou vazbu provozovatelŧ.
Lze připravit plán plnění, který identifikuje moţné druhy incidentŧ, které mohou
nastat a poskytnout jasný návod k tomu, jak mají být řešeny a kdo je odpovědný.
Lze připravit postupy, které budou specifikovat, jak reagovat a poučit se ze všech
potíţí (stíţností) a incidentŧ.
Tam, kde se začínají uvádět do provozu nové postupy, nebo kde se stávající postupy
po úpravě (modernizaci) uvádějí znovu do provozu, lze připravit provozní plán,
58
který bude zřetelně definovat problémy a osobní odpovědnosti za pŧsobení procesu
na ţivotní prostředí během doby provozu.
2.3.2
Provedení a údrţba
Směrnice poţaduje dosahovat „vysokou úroveň ochrany ţivotního prostředí jako celku“.
Provedení (projekt) a údrţba mají hlavní vliv na plnění tohoto poţadavku při posuzování
vlivu stávajícího závodu a jakýchkoliv nových nebo podstatně změněných pochodŧ na
míru ochrany ovzduší, vody a pŧdy. Tento poţadavek se mŧţe dosáhnout následovně :

dŧsledky na ţivotní prostředí (včetně hluku) při zavádění nových, nebo podstatně
modifikovaných pochodŧ, nebo surovin by se měly uvaţovat jiţ při nejrannějším
stadiu projektu a měly by být následně i nadále kontrolovány v pravidelných
intervalech. To je nákladově nejúčinnější doba k zavedení zlepšení veškerého
pŧsobení na ţivotní prostředí. Doprovodný audit návrhu a rozhodovacího postupu je
uţitečnou metodou, aby se ukázalo, jaké rozličné pochody a zvolená odlučovací
zařízení byla brána v úvahu. Pro nové nebo rekonstruované závody by se měly
programově plánovat výstupy z provozování.

moţnost vzniku fugitivních emisí by se měla uvaţovat ve všech etapách procesu

měl by se pouţívat a zaznamenávat program preventivní údrţby. Měl by se případně
spojit s diagnostikací (provozními testy)

místní odlučovací systémy by se měly pravidelně zkoušet a defekty, nebo poškození
promptně opravit

všichni zaměstnanci by si měli uvědomovat úlohu, kterou mohou hrát ostraţitostí při
údrţbě, např. v souvislosti s poškozením odsavačŧ a pracovního potrubí, nebo při
nedostatcích v závodě. Měly by se pouţívat vhodné postupy pro podporování
zainteresovanosti zaměstnancŧ a reagovat na zpracovávané zprávy.

při autorizování modifikací a provádění kontroly by se měl po provedené úpravě
před uvedením pochodu do provozu pouţít interní postup
2.3.3





Proškolování
všichni zaměstnanci by si měli být vědomi dŧsledkŧ pochodu a svých pracovních
činností na ţivotní prostředí
měla by se jasně stanovit odbornost a kompetence, které vyţaduje kaţdá práce
školení, kterým procházejí zaměstnanci obsluhy provozovaného procesu by mělo
zahrnovat dŧsledky jejich práce na ţivotní prostředí a postupy pojednávající o
incidentech
záznamy o provedeném školení obsluhy procesu mohou být velmi uţitečné při
zajišťování pokročilého a úplného proškolení
proškolování ostatních oddělení o problémech ţivotního prostředí a dŧleţitých
záleţitostech, které ovlivňují zařízení, by mělo být rovněţ efektivní, aby se
předcházelo konfliktŧm, které ovlivňují vztah k ţivotnímu prostředí. Například
59
financování a platy kolektivu mohou mít významný vliv na postoj k ţivotnímu
prostředí. Např. plně prosazovaná opatření mohou znamenat vzrŧst vyuţití surovin a
identifikaci skutečných nákladŧ na energii a zneškodňování u procesních etap:
neplánované dodávky a platby mohou vést ke zkrácení výroby a zpŧsobit konflikty.
2.4
PŘÍJEM, SKLADOVÁNÍ MANIPULACE SE SUROVINAMI A ODPADY
Hlavními surovinami vyuţívanými při výrobě neţelezných kovŧ jsou rudy a
koncentráty, druhotné suroviny, paliva (olej, plyny a pevné palivo) a procesní plyny
(jako je kyslík, chlor a inertní plyny. Pouţívají se také ostatní materiály jako jsou
tavidla, aditiva a provozní chemikálie ( např. pro systémy odlučování).
Tento druh materiálu zpŧsobuje mnoho problémŧ při manipulaci a skladování a
speciální vyuţívaná technika závisí na jeho fyzikálních a chemických vlastnostech.
Studie identifikuje, které z následujících technik se pouţívají.
2.4.1
Pouţívané postupy a techniky
2.4.1.1 Rudy a koncentráty
Rudy a koncentráty se mohou dodávat na místo po silnici, ţeleznici nebo lodí. Odsávání
prachu a odlučovací systémy se zde pouţívají v širokém rozsahu.
Řízení pochodu se stává dŧleţitější při zlepšování účinnosti, omezení spotřeby energie a
sniţování emisí a je často zaloţeno na efektivním vzorkování, analýze a vedení záznamŧ
o surovinách, aby se stanovily optimální podmínky pro provozování procesu. To
ovlivňuje volbu technik pro skladování a manipulaci.
Vykládání, skladování a přeprava pevného materiálu se provádí technikami podobnými
těm, které se vyuţívají u pevných paliv. Obecně se přijala u těchto materiálŧ přísnější
kontrola metod, protoţe jsou obecně reaktivnější, mají menší velikost částic a snadněji
se vznášejí v ovzduší, nebo se vypírají do vody. Pouţívají se obvykle automatická
uzavřená rychlá zařízení.
Tavící a struskotvorná činidla se přijímají také na místě a manipuluje se s nimi
podobným zpŧsobem jako s rudami a koncentráty.
Rudy nebo koncentráty (pokud se tvoří prach) a další prašné materiály se obvykle
ukládají v uzavřených budovách. Uţívají se rovněţ uzavřené, zakryté zásobníky a sila.
Otevřená úloţiště se pouţívají pro velké kusy materiálu, ale jsou obvykle umístěna na
pevném nepropustném povrchu, jakým je beton, aby se předešlo ztrátám na materiálu,
kontaminaci pŧdy a kontaminaci rudy. Některé objemné materiály se neukládají na
pevný povrch, protoţe často mŧţe nastat poškození povrchu a zpŧsobit skryté problémy.
Často se pouţívají přepáţky mezi nosníky, aby se oddělily rudy o rŧzné jakosti.
Rudy a koncentráty se ve velkých zařízeních pouţívají běţně a proto se pro skladování
primárních surovin sila příliš často nepouţívají, ale mohou se pouţít pro ukládání
meziproduktŧ a při přípravě namíchané rudy s tavidlem. „ Ztráty na váze“ u zásobních
systémŧ a pásové váhy atd. se vyuţívají při odměřování rud a tavidel, aby se dosáhlo
optimálního namíchání a zlepšila se regulace pochodu.
60
Často se pouţívá rozstřikování vody, aby se potlačil prach, ale někteří provozovatelé
vyţadují pro pochod suchou vsázku a nesdílejí pouţívání vodního rozstřiku.
Alternativními metodami k potlačení prachu jsou rozstřiky jemné vodní mlhy, aniţ by
došlo k promočení veškerého materiálu. Některé koncentráty obsahují samy o sobě
dostatek vody, aby se předešlo tvorbě prachu.
Pojidla, (jako melasa, vápno, nebo polyvinyl acetát) se pak mohou pouţít k prevenci
tvorby prachu při větrných podmínkách.
Pojiva mohou zabraňovat oxidaci v povrchových vrstvách a následnému vylouţení
materiálu do pŧdy, nebo povrchových vod.
Potenciálním zdrojem významných emisí prachu je spíše vykládání materiálu.. Hlavní
problém nastává, kdyţ ţelezniční vagón, nebo jiné výklopné vozidlo se vyklápí vahou.
Rychlost vyklápění se nereguluje a vede k vysokému objemu zvířeného vzduchu a
prachu, který mŧţe zahltit systémy odsávání prachu. Vyuţívají se uzavřené přejímací
haly, pouţívající automatické zavírání dveří.
U výklopných vozidel se pouţívají polykarbonové clony. V tomto případě zvířený
vzduch prochází přes pruţinový úsek a výkyvný jímač, aby se absorbovala energie
z vykládání; nárŧst objemu vzduchu se sníţí, coţ umoţní extrakčnímu systému, aby to
zvládl.
Materiál se mŧţe získat zpět dopravníky zdola, drapákovým jeřábem, nebo čelním
nakladačem, pro přepravu materiálu, který tvoří prach se pouţívá zcela uzavřených
dopravníkŧ.
Také se pouţívá pneumatická přeprava, systémy pro hutné fáze. Pro prašné materiály
se mŧţe pouţít odlučovacího a filtračního zařízení, pokud se jedná o prach ze stabilních
výklopných míst a míst přepravních dopravníkŧ. V případě pouţití otevřených
přepravníkŧ se mŧţe tvořit prach, pokud pás běţí příliš rychle (tj. více neţ 3,5 m/sek).
Jestliţe se pouţije čelní nakladač, mŧţe vznikat prach během celé přepravované
vzdálenosti.
Pevné materiály se mohou přilepovat na kola a další části vozidel a budou kontaminovat
okolí dopravní cesty jak v místě, tak mimo ně. Pouţití oplachu kol a spodku vozidel
(nebo jiné čistící techniky, moţno i zmrazení, je-li vhodné), se k dekontaminaci vozidel
často pouţívá.
Zametače silnic, nebo jiné speciální zařízení které vyuţívá kombinaci vodního rozstřiku
a bezvzduchového zachycování se běţně pouţívají při udrţování čisté dopravní cesty.
Materiály, které obsahují sloţky s velkým dopadem na ţivotní prostředí např. olovo,
kadmium se upravují za uvedených opatření s co největší efektivitou.
2.4.1.2 Druhotné suroviny
Toto odvětví prŧmyslu je aktivní zvláště při rekuperaci kovŧ z rŧzných zdrojŧ a
následně vyuţívá širokou paletu druhotných surovin. Kovový šrot, stěry, prach ze
spalin nebo z filtrŧ a kaly se vyuţívají jako zdroje neţelezných kovŧ a tyto materiály
obsahují mnoţství kovŧ nebo sloučenin kovŧ. Druhotné suroviny se také pouţívají při
některých primárních výrobách.
Zdroje druhotných surovin
podávají spíše informace o potenciálních emisích
v dŧsledku přítomnosti kyselin, olejŧ, organických nečistot, které se mohou tvořit
během procesu tavení (dioxiny), aniontŧ a sloţek jako je čpavek z reakce stěru
61
s vlhkostí. Ta ovlivňuje přímo potenciální emise do ovzduší, vody a pŧdy a jakákoliv ze
sloţek těchto materiálŧ se mŧţe emitovat. Materiály se kontrolují (např. analyzou a
tříděním) kvŧli nepředpokládaným nečistotám a kontaminaci a to mŧţe být nákladově
efektivní pro podporu čistšího výrobku a sníţení emisí.
Fyzikální stav materiálu také ovlivňuje metody skladování a manipulace. Tyto
materiály mohou být prašné, zaolejované a o širokém rozmezí velikosti částic, od
jemných prachŧ do kusových sloţek. Tyto faktory mají vliv na pouţívané metody
přejímky, manipulace a skladování materiálu.
Techniky, které se pouţívají pro primární materiál lze pouţít i pro tento případ.
Druhotné suroviny mohou být dodávány na místo potřeby jako nebalený (volně loţený)
materiál, v přepravních pytlích nebo sudech. Fyzikální stav materiálu určuje zpŧsob
dodání a pouţité skladovací metody. Zdroj materiálu má také významný dopad a k
dispozici existuje několik metod pro třídění materiálu. Ve většině případech se
praktikuje kontrola jakosti a analýza vsázkového materiálu.
Velkoobjemové sloţky a takový materiál jako jsou třísky, nebo piliny z broušení se
ukládají na vybetonované plochy, které mohou být na otevřeném nebo zastřešeném
prostranství nebo uvnitř budov. Některé velké materiály se neukládají na pevný povrch,
protoţe mŧţe nastat jeho poškození. Materiál se obvykle ukládá do sloupy a překáţkami
oddělených boxŧ, aby se zachovalo roztřídění jakostí a oddělení podle sloţení slitin.
Prašné materiály a stěry se také ukládají do boxŧ, které mohou být buď otevřené,
zastřešené, nebo uvnitř budov. Tyto materiály mohou být samozápalné, nebo mohou
reagovat s vlhkostí za tvorby čpavku nebo jiných plynŧ, jako je arsenovodík,
antimonovodík a to v závislosti na sloţení. Metoda skladování musí proto počítat
s těmito eventualitami. Studený prašný materiál mŧţe být obalen materiálem, jako je
melasa, aby tvořil suché drobky, které netvoří prach.Takový obalový materiál
neovlivňuje pyrometalurgické procesy.
Druhotné suroviny jsou kontaminovány spíše jinými rozličnými materiály jako jsou
oleje, kyseliny a organické hmoty, které by mohly proniknout do drenáţních systémŧ.
Moţnost kontaminace dešťovou a jinou vodou je nutno vzít rovněţ v úvahu při
provádění (projektování) metod skladování a úprav dešťové (splaškové) vody z těchto
prostor. Pro zamezení emisí do vody se pouţívají izolované vymezené prostory,
utěsněná podlaţí a jímky na olej.
S materiálem se manipuluje rozličnými metodami v závislosti na zpŧsobu uloţení.
Pouţívají se drapáky, dopravníky a lţícová rypadla. Druhotné suroviny se často musí
před zpracováním nebo před úpravou promísit a pak je potřeba meziskladového
prostoru.
Druhotné suroviny, které obsahují sloţky s velkými dopady na ţivotní prostředí např.
olovo, kadmium atd. se upravují za co nejefektivnějších opatření.
2.4.1.3 Paliva
Palivo se mŧţe pouţít přímo jako zdroj tepla nebo jako redukčního činidla, nebo pro
obojí. To je nutné pro kaţdé zařízení definovat. Paliva také mohou být dodána do místa
potrubím, po silnici, ţeleznicí, nebo lodí. Metody pro dodávání jdou mimo rozsah tohoto
dokumentu, ale vyuţití silniční přepravy pro časté dodávky mohou zpŧsobovat hluk a
62
neprŧjezdnost cest. Dodávky a sklady paliva se obvykle regulují provozovatelem, aby se
zabránilo rozlití a prŧsakŧm. Pouţívané techniky se týkají následujících paliv :
a) Kapalná paliva
Při dodávkách se nejobvykleji pouţívají silniční a ţelezniční cisterny. Systémy ukládání
na místo jsou charakterizovány pouţitím odvětrávaných nebo pohyblivě zastřešených
zásobních nádrţí, které jsou umístěny v uzavřených prostorách, nebo bunkrech
s dostatečnou kapacitou, aby pojaly obsah největších skladovacích nádrţí (nebo 10 %
celkového objemu jednotlivé nádrţe, pokud je větší. Efektivní olejové jímky se
vyuţívají k prevenci únikŧ oleje v místě, kde proudí voda.
Odvětrávání plynŧ ze zásobní nádrţe zpět do dodací cisterny se praktikuje často, pokud
se nepouţívají zásobní nádrţe s plovoucím víkem. Automatické utěsnění spojovacích
hadic se pouţívá tehdy, dodávají-li se kapaliny a zkapalněné plyny. Spojky pro
přepouštění jsou umístěny uvnitř bunkrŧ.
Obvyklou praxí je zabezpečit příjem objemu a pravidelnou kontrolu obsahu nádrţí, aby
se identifikovaly prŧsaky. Pouţívá se signalizační zařízení.
Příleţitostně se pouţije inertní atmosféry. Pro dodávku kapalných paliv lze pouţít také
potrubí a mŧţe se těsně propojit se střední zásobní nádrţí. Převod paliva z místa
zásobních nádrţí do procesu se děje prostřednictvím nadzemního potrubí, přes provozní
ţlaby nebo méně obvykle rourami v zemi. Pro nadzemní potrubí se pouţívá lešení, které
ho chrání před poškozením. Pouţívání podzemních rour brání okamţité identifikaci
úniku paliva, který mŧţe zavinit kontaminaci pŧdy a podzemní vody.
Jestliţe existuje riziko kontaminace podzemní vody, měl by být prostor úloţiště
nepropustný a odolný proti uloţenému materiálu.
b) Plynná paliva
Nejobvyklejším přepravním systémem pro plynná paliva je potrubí. Ačkoliv LPG lze
povaţovat za kapalinu, pouţívají se stejné techniky. O plynech, které vznikají při
procesu se pojedná později.
Při některých pyrometalurgických pochodech (např. karbotermické výrobě feroslitin
v uzavřených ponorných elektrických obloukových pecích) vzniká jako vedlejší
produkt odpadní plyn bohatý na CO. Mnoţství CO kolísá v širokém rozmezí v závislosti
na kovu a výrobním pochodu. Odpadní plyn mŧţe obsahovat CO od niţších mnoţství
(plyn s nízkým objemem CO) aţ do 90 % (plyn o vysoké koncentraci CO). Plyn se
čistí (tj. promývá se v kaskádovém mokrém skrubru) a potom se odesílá do místa jako
sekundární palivo, nebo se prodává do sousedních závodŧ. Nadbytek plynu se mŧţe
pouţít k výrobě elektřiny nebo spaqlovat svíčkou na výstupu..
Dodávka plynŧ je často spojena s vybavením tlakové redukce nebo tu a tam
kompresním zařízením. Ve všech případech se často praktikuje monitorování tlaku nebo
objemu, aby se identifikovaly úniky a někdy se k monitorování pracovního prostředí a
v blízkosti zásobních nádrţí pouţívají testovače plynu.
Ať jiţ se jedná o nadzemní vedení plynu, nebo potrubní ţlaby, jsou přijata společná
opatření, aby se zamezilo poškození.
63
c) Pevná paliva
Pouţívají se dodávky po silnici, ţeleznici, nebo lodí. Úloţištěm jsou sila, uzavřené
skladovací prostory, otevřená úloţiště a haly, v závislosti na druhu paliva (např. koks,
uhlí atd.) a jeho tendenci tvořit prach.
Otevřené sklady se neuţívají často, ale ty, které existují, jsou provedeny tak, ţe stojí ve
svahu za větrem a mohou mít nepropustné stěny, aby omezily účinek větru a
zachycovaly materiál. Materiál se mŧţe vyzvednout při vyuţití vedení zdola
dopravníkem a drapákovým jeřábem nebo čelním nakladačem.
Systémy dopravníkŧ jsou provedeny tak, aby se minimalizoval počet změn směru a
spádová výška v místech těchto změn a tím se omezilo roztrušování a tvorba prachu.
Uzavřené, přikryté, nebo otevřené dopravníky se pouţívají podle toho, zda existuje
moţnost tvorby prachu; je-li zapotřebí, pouţívá se odlučování prachu a filtrace. Prach
mŧţe vznikat v případě, ţe pás běţí příliš rychle (tj. více neţ 3,5 m /sek). Pouţívají se
shrnovače pásu, aby se vyčistil úsek pásu, který se vrací a zabránilo se roztrušování.
Obsah vlhkosti paliva lze regulovat, aby se předešlo únikŧm prachu. Explose prachu je
moţná u suchého a jemného materiálu.
Některá otevřená úloţiště jsou upravována ostřikováním vodou nebo pojidly (jako je
polyvinylacetát nebo melasa), aby se předešlo tvorbě prachu za větrných podmínek, a ta
mohou rovněţ předcházet povrchové oxidaci paliva. Pevné částice se mohou smýt do
drenáţních systémŧ a proto se často pouţívá efektivního usazování, aby se předešlo
znečištění vypouštěné vody z otevřených skladŧ.
Pevné palivo lze dodávat na místo nákladními vozy, dopravníky, nebo pneumaticky.
Často se pouţívají pro denní nebo pohotovostní zásobu sila nebo násypky. Tyto systémy
mají obvykle zabudované odlučování prachu a filtrační zařízení.
2.4.1.4 Provozní chemikálie a plyny
Kyseliny a alkálie a ostatní chemická činidla se často pouţívají v hlavním pochodu
v odlučovacím zařízení a během pochodu mohou i vznikat. Mohou se pouţívat
k louţení kovŧ, vysráţení, slučování nebo v úpravárenských pochodech při čištění
výstupních plynŧ nebo vypouštění znečišťujících látek. Chemické sloučeniny mohou
vznikat jako součást hlavního pochodu.
Dodavatelé obecně specifikují, jak vhodně tyto materiály uloţit. Mnohé z těchto
chemikálií mohou reagovat spolu navzájem a metody skladování a manipulace s tím
počítají a tudíţ se reaktivní materiály ukládají odděleně. Kapaliny se obvykle skladují
v barelech nebo cisternách v otevřených nebo uzavřených přístavních prostorech,
pouţívají se obaly odolávající kyselinám nebo jiným chemikáliím. Pevné látky jsou
obvykle skladovány v sudech nebo pytlích (velké pytle), pro některé materiály, jako je
např. vápno se pouţívají sila s izolovaným drenáţním systémem. Uţívají se
pneumatické přepravní systémy.
Plyny se při výrobě neţelezných kovŧ pouţívají k rozličným účelŧm. Prŧmysl mŧţe
vyuţívat velká mnoţství provozních plynŧ a spotřeba jednotlivých plynŧ ovlivňuje
metodu pouţívanou při přepravě a distribuci.
Kyslík se pouţívá ke zlepšení spalování, oxidaci a zdokonalení procesu konverze a
zemní plyn nebo propan se pouţívají k redukci oxidŧ kovŧ. Oxid uhličitý, dusík a argon
64
jsou vyuţívány k poskytování inertní atmosféry a k odplynění taveniny kovu. Chlor se
vyuţívá při postupech chlorace při elektrolytické výrobě hořčíku, k odplynění taveniny
kovu a k odstranění neţádoucích kovových prvkŧ (např. hořčíku). Oxid uhelnatý a
vodík se vyuţívají v hlavních pochodech. Vodík a oxid siřičitý se pouţívají k redukci
oxidŧ a solí. Chlor a kyslík pŧsobí při procesech louţení. Specifická pouţití jsou
probírána u výrobních procesŧ jednotlivých kovŧ.
Provozovatel mŧţe plyny vyrábět přímo na místě, ačkoliv se lze setkat i se smluvní
výrobou plynŧ a tato zařízení také dodávají jiným lokalitám. Několik míst vyuţívá
kyslík, aby zlepšily spalování a dusík pro potlačení jiskření u zápalných materiálŧ.
Pro některé postupy v inertním prostředí mohou být jak plyny, tak nízko-jakostní dusík
vyráběny pomocí vhodných kryogenních postupŧ nebo pochodŧ zaloţených na výkyvu
(změně) tlaku. Podobným zpŧsobem se vyuţívají k předcházení samozápalu spalné
plyny, které mají nízký obsah kyslíku.
Plyny se mohou přepravovat v cisternových vozech (tankery), nebo potrubím. Chlor se
obvykle skladuje jako kapalina ve válcových nádobách (barely, sudy), nebo cisternách a
distribuuje se prostřednictvím odpařování a sacím potrubím, tedy se zamezí únikŧm.
Kontrola a regulace tlaku a monitorování mŧţe detekovat únik u všech plynŧ.
Při míšení plynŧ se pouţívá vyrovnávání prŧtoku a tlakové čiření (např. směsi
argon/chlor ). U malých objemŧ mohou být dodávány předem namíchané plyny.
Distribuce plynŧ v prostoru místa se běţně provádí potrubím, která jsou vedena nad
zemí, při pouţití systémŧ proti poškození. Vyuţití a distribuci chloru řídí bezpečnostní
regulace pro ochranu zdraví.
2.4.1.5 Zbytky (odpady)
Při pochodech v tomto oboru vzniká celá paleta odpadŧ. Mnohé tvoří základ surovin
pro jiné oblasti prŧmyslu. Pro část jiţ uvedenou, která popisuje druhotné suroviny je
společná většina technik, které se pouţívají. Další kapitoly popisují specifické odpady
z procesŧ a metod manipulace a skladování podrobněji.
2.4.2
Současné hodnoty emisí a spotřeb
Spotřeba surovin je závislá na kovu, který se má vyrobit a tento údaj je začleněn
v kapitolách 3 aţ 12.
Během nakládání, skladování, vykládání a přepravy kapalin a plynŧ existuje moţnost
vzniku emisí VOC (těkavých organických látek) do ovzduší a z olejŧ do vody nebo
pŧdy. Existují rovněţ potenciální emise VOC do ovzduší z odvzdušňování cisteren a
únikŧ z potrubí.
Existují potenciální emise prachu a kovŧ do ovzduší a pŧdy z procesŧ nakládání a
vykládání, přepravy a skladování pevného materiálu a usazeného prachu ze
skladovacích prostor a dopravníkŧ. Suspendované pevné látky, kovy, olej a rozličné
anionty, jako jsou sírany ( v závislosti na rudě a její úpravě) se mohou dostat do vody.
65
Emise z těchto zdrojŧ jsou obvykle fugitivní a je těţké je kvantifikovat. Některé odhady
lze provést při vzorkování v ţivotním prostředí měrkami nánosŧ prachu, nebo ze vzorkŧ
povrchové vody.
Tato kapitola se proto soustřeďuje na techniky, které se pouţívají, aby se předcházelo
emisím z manipulace surovinami.
66
2.4.3
Techniky, zvaţované při stanovení BAT
Tento úsek uvádí některé techniky k předcházení, nebo omezování emisí a odpadŧ,
stejně jako techniky omezující celkovou spotřebu energie. Všechny jsou komerčně
dostupné. Jsou uvedeny příklady, kdy jsou techniky představeny, aby se ilustroval
vysoce ohleduplný postoj k ţivotnímu prostředí.Techniky, které se uvádějí jako příklady
závisejí na informacích, které poskytl prŧmysl, Evropské členské státy a hodnocení
Evropského úřadu pro IPPC.
Aplikované techniky zmíněné výše jsou všechny schopny do určité míry předcházet
vypouštění emisí do všech oblastí ţivotního prostředí. Techniky, které se pouţívají
závisejí do značné míry na druhu materiálu, který se právě pouţívá. Například velké a
těţké látky se u jemného, prašného materiálu upravují zcela rozdílnými technikami.
Tyto problémy jsou specifické podle individuálního místa a materiálu. Existuje však
několik technik, které se povaţují pro prevenci vypouštění znečišťujících látek za
účinnější.
Jsou to :

vyuţití systémŧ skladování kapalin, které se nacházejí v nepropustných jímkách,
které mají kapacitu schopnou obsáhnout přinejmenším objem největší skladovací
cisterny. V rámci kaţdého členského státu existují rozličná nařízení, která by se
měla přiměřeně dodrţovat. Skladovací prostory by se měly projektovat tak, aby se
úniky z přepadŧ nádrţí a ze systémŧ přepouštění shromaţďovaly a zadrţovaly
uvnitř úloţiště. Obsahy cisteren by se měly sledovat při napojení na výstraţnou
signalizaci. Vyuţíváním plánovaných dodávek a systémŧ automatické regulace se
předchází přeplnění zásobních cisteren.

kyselina sírová a další reaktivní látky by měly být také skladovány v cisternách
s dvojitými stěnami nebo v nádrţích umístěných v chemikáliím odolných jímkách o
stejné kapacitě. Je rozumné vyuţívat systémŧ detekce únikŧ a signalizace. Existujeli riziko kontaminace spodní vody, pak by měly být skladovací prostory nepropustné
a odolné vŧči uloţenému materiálu.

přejímací místa dodávek by měla být součástí jímky, aby se shromaţďoval
roztroušený materiál. Mělo by se praktikovat zpětné odvětrávání uvolněných plynŧ
do dodávkového vozidla, aby se omezily emise těkavých organických látek. Pro
prevenci roztrušování (rozstřiku) by se mělo počítat s pouţitím automatického
zatěsnění přejímacích spojek.

nesourodé materiály ( např. oxidující a organické látky) by se měly ukládat odděleně
v zásobních nádrţích nebo ve skladovacích prostorách za pouţití inertních plynŧ,
je-li potřeba.

vyuţívání lapačŧ oleje a pevných látek, je-li nutno, u odvodňovacího systému
z otevřených skladištních prostor. Sklad materiálu, který mŧţe propouštět olej na
vybetonované plochy, které mají obrubníky nebo jiné zádrţné vybavení. Vyuţití
metod úpravy znečištění druhu chemikálií, které jsou skladovány.
přepravní dopravníky a potrubí umístěná v zabezpečených, otevřených prostorách
nad zemí tak, aby se úniky mohly rychle detekovat a mohlo se předejít škodám u

67
vozidel a jiného vybavení. Pouţívá-li se podzemního potrubí, jejich cesta mŧţe být
dokumentována a označena a zavedeny bezpečnostní systémy pro výkopy

vyuţití dobře provedených (projektovaných), masivních tlakových nádob pro plyny
(včetně LPG), aby se předešlo prasklinám a únikŧm, s monitorováním tlaku nádrţe a
s přívodní trubkou (nálevkou). V uzavřených prostorách a v zásobních nádrţích by
se mělo praktikovat monitorování plynu.

tam, kde se to vyţaduje, by se měly pouţívat zatěsněné systémy při přejímání,
skladování a opětné manipulace s prašnými materiály a pro denní zásobu by se měla
pouţívat sila. Zcela uzavřené haly by měly být vyuţívány při skladování prašných
materiálŧ a nemusí se vyţadovat speciální filtrační zařízení.

pojící činidla ( jako je melasa a PVA=polyvinylacetát) se mohou vyuţívat tam, kde
je to vhodné a přiměřené při omezení tendence materiálu tvořit prach.

tam, kde je potřeba, se mohou pouţít uzavřené dopravníky s dobře projektovaným
zařízením s velkou odlučovací a filtrační schopností u přejímacích úsekŧ, sil,
pneumatických dopravních systémŧ a u přepravních dopravníkŧ, aby se předešlo
emisím prachu.

bezprašný, nerozpustný materiál se mŧţe skladovat na izolovaném povrchu s drenáţí
a sběrným systémem.
hobliny a brusné třísky a jiný zaolejovaný materiál by se měl ukládat pod střechou,
aby se předešlo vyplavování dešťovou vodou.


pro minimalizaci vzniku prachu z přepravy v rámci daného místa se mohou
pouţívat racionalizované přepravní systémy. Dešťová voda, která odplavuje prach
by se měla zachycovat a předtím neţ se vypustí, upravit.

vyuţití mytí kol a těles nákladních automobilŧ nebo jiných čistících systémŧ, které
se pouţívají při přejímce nebo manipulaci s prašným materiálem. Metody budou
ovlivňovány místními podmínkami, např. tvorbou ledu. Mŧţe se naplánovat
časované čištění silnice

mohou se přijmout systémy inventární kontroly a revize, aby se předešlo
roztrušování a identifikovaly se prŧsaky.

při manipulaci s materiály a do systému skladování se mŧţe zařadit soustava
vzorkování materiálu a testování, aby se identifikovala kvalita materiálu a stanovila
metoda zpracování. Tyto systémy by měly být provedeny a provozovány na vysoké
úrovni, stejně jako systémy manipulace a skladování.

skladovací prostory pro redukční činidla jako je uhlí, koks nebo dřevěné třísky musí
být pod dozorem, aby se detekoval poţár, zpŧsobený samovznícením

vyuţití předpisŧ pro správný projekt a konstrukci a odpovídající údrţbu.
68
2.5
PŘEDBĚŢNÉ ZPRACOVÁNÍ A PŘEPRAVA SUROVIN
2.5.1
Pouţité postupy a techniky
Rudy, koncentráty a druhotné suroviny se vyskytují někdy v podobě, která nemŧţe být
vyuţita přímo v hlavním pochodu. Pro regulaci, nebo z bezpečnostních dŧvodŧ mŧţe
být nutné sušení / rozmrazování. Mŧţe být potřeba, aby se zvětšila nebo zmenšila
velikost (mnoţství) materiálu, aby se podpořily reakce nebo omezila oxidace. Mŧţe být
třeba, aby byla pro regulaci metalurgického pochodu přidávána redukční činidla, jako je
uhlí, koks a tavidla nebo další struskotvorné materiály. Mŧţe být potřebné odstranit
povlak, aby se zamezilo problémŧm při procesu odlučování a zlepšily se poměry tavení.
Všechny tyto techniky se pouţívají, aby se dospělo k regulovatelnější a správné vsázce
do hlavního procesu a vyuţívají se také při rekuperaci ušlechtilých kovŧ, aby se
surovina analyzovala a tak, aby se mohly spočítat ztráty na rekuperovanou vsázku .
2.5.1.1 Rozmrazování
Rozmrazování se provádí proto, aby se umoţnilo manipulovat se zmrzlým materiálem.
K tomu dochází například, kdyţ jsou rudy, nebo koncentráty nebo fosilní pevná paliva
vykládána při transportu nebo z lodi v zimním období. Rozmrazení lze dosáhnout
pouţitím trysek páry, aby led roztál a aby se dosáhlo vyloţení suroviny.
2.5.1.2 Sušení
Procesu sušení se pouţívá, aby se připravila surovina, která bude vhodná pro hlavní
výrobní pochod. Přítomnosti vody se zabraňuje z několika dŧvodŧ :





je nebezpečné, kdyţ se ve velmi horké peci rychle tvoří velké objemy páry
voda mŧţe zpŧsobit rozdílnou potřebu tepla ve středovém hořáku, coţ poruší
rovnováhu v regulaci procesu a mŧţe vyvolat autogenní pochod
izolované vysušování při nízkých teplotách sniţuje energetickou náročnost. Díky
energii, potřebné k vysokému vyhřátí páry v huti a významným nárŧstem celkového
objemu plynu, se zvyšuje nárok na výkon ventilátoru.
vliv na korozi
vodní pára mŧţe reagovat s uhlíkem za tvorby vodíku a CO.
Vysušení se obvykle dosáhne při aplikaci přímého tepla z hořáku nebo tryskami páry,
nebo nepřímo za pouţití páry nebo horkého vzduchu z okruhŧ výměníku tepla. Teplo
vytvořené při pyrometalurgických pochodech se také často vyuţívá k tomuto účelu,
stejně jako odpadní plyn obohacený CO, tak, ţe se mŧţe spalovat, aby vysušil surovinu.
Pouţívají se rotační pece a sušárny s fluidním loţem.
Vysušený materiál je obvykle velmi prašný a proto se vyuţívá odsávacích a čistících
systémŧ pro čištění odloučených prašných plynŧ. Odloučený prach se vrací do procesu.
Vysušené rudy a koncentráty také mohou být pyroforické (samozápalné) a projekt
odlučovacího systému s tím obvykle počítá a pro potlačení samovznícení se musí pouţít
dusík nebo plyn chudý na kyslík. Vysušené plyny mohou obsahovat SO2 a musí se
počítat s úpravou plynŧ.
69
2.5.1.3 Drcení a zmenšování velikosti
Drcení a zmenšování velikosti se praktikuje proto, aby se sníţila velikost produktu,
odpadŧ nebo surovin tak, aby byly vhodné k prodeji nebo dalšímu zpracování. Pouţívá
se mnoho typŧ drtičŧ včetně kuţelovitých (kónických) a kulových. Drtí se mokré nebo
suché materiály a lze zařadit i ty v promíchaném stavu. Speciální zařízení, které se
pouţívá bude záviset na surovinách, které se mají zpracovat. Suché drcení je potenciálně
hlavním zdrojem emisí prachu a pouţívají se odlučovací a čistící systémy, odloučený
prach se vrací do procesu. Materiály, které se budou ukládat na skládku se mohou
rozdrtit, tam kde by mohlo docházet k tvorbě prachu, následuje stadium mokré
peletizace. K výrobě malých částic strusky se pouţívá granulace, kde je to vhodné, jako
granulovaný otryskávací materiál, výplň silnic a materiál, který lze vrátit zpět do
procesu s ohledem na rekuperaci obsaţeného kovu. Roztavená struska se odlévá do
vodní lázně nebo se sype přes proud vody. Granulace se také vyuţívá k výrobě
kovových brokŧ. Procesy granulace jsou potenciálním zdrojem tvorby jemného prachu a
aerosolŧ, které se musí regulovat.
Elektronické prvky jsou zdrojem několika neţelezných kovŧ a tyto mohou být
rozemlety ve šredrech nebo mlýnech, aby se zbavily povrchových pouzder a jiného
materiálu na kovových prvcích, tak, aby je bylo moţno oddělit.
2.5.1.4 Rozbíjení baterií
Rozbíjení baterií se provádí proto, aby se získalo olovo, nikl, kadmium a další materiály
z baterií. Pro olověné baterie plněné kyselinou se pro rozbíjení pouzdra baterie pouţívají
kladivové mlýny, aby se uvolnilo olovo (jako mříţky) a sloučeniny olova (jako pasta) a
umoţnila se recyklace materiálu plastových pouzder (hlavně polypropylenu), elektrolyt
se odstraní také a zpracuje se, nebo se vyuţije. Pro regulaci velikosti částic a aby se
zabránilo oxidu olova pronikat do plastu během jednoho stupně mletí, se mohou
vyuţívat dvě stadia drcení. Plastový materiál se oddělí a propírá, aby se zlepšila kvalita
a dospělo se k plastŧm, které jsou vhodné k recyklaci. Obsah kyseliny z baterií mŧţe
kontaminovat pŧdu a vodu, pokud se s ním nepatřičně manipuluje a není náleţitě
shromaţďován prostřednictvím zatěsněných kyselinoodolných drenáţních systémŧ se
sběrnými a zásobními nádrţemi. Při mletí se mŧţe vytvořit kyselá mlha, která se mŧţe
odvádět přes mokré skrubry nebo demistery (odlučovače mlhy/úkapŧ).
Baterie z článkŧ Ni/Cd se rozkládají pyrolýzou, aby se odstranily jakékoliv plastické
obaly a baterie se otevřely. Pyrolýza se provádí při nízkých teplotách a plyny se upravují
v dospalovacím hořáku a potom přes rukávové filtry. Kadmium a nikl se získávají
z elektrod a z materiálu pouzdra ocel.
2.5.1.5 Mísení
Mísení se pouţívá k vytvoření směsi rud nebo koncentrátŧ o rŧzné kvalitě, případně
tavidel nebo redukčních činidel s rudou, aby se vytvořila stabilní vsázka pro hlavní
pochod. Mísení lze provádět ve speciálním mísícím zařízení při mletí, nebo během
dopravy, vysoušení a skladování. Přesné smíchání se provádí při pouţití systémŧ
váţení při zjišťování ztrát skladováním, pásových vah nebo podle objemu zaváţecího
zařízení. Mísení mŧţe znamenat velmi prašný pochod a pouţívá se vysoce efektivní
odlučování a separace. Odloučený prach se vrací do procesu.
70
Pouţívá se rovněţ smáčení směsi, aby se předešlo tvorbě prachu. Při procesu peletizace
se vyuţívá řídké kaše, která se posléze odvodní. Pro tyto účely lze také pouţít povlaky a
pojivové materiály. V závislosti na procesu mŧţe být zapotřebí, aby se směsný materiál
podrobil peletizaci ještě předtím, neţ bude dále zpracován například aglomerací.
2.5.1.6 Briketace, peletizace a další spékací metody
Ke zpracování koncentrátŧ, spalinového prachu a dalších druhotných surovin, kam se
zařazují i vázací dráty, nebo malý šrot, se pouţívají mnohé techniky, lisování briket, jak
je uvedeno výše a lisovací nebo válcovací mazadla, aby se vytvořily souměrné
velikosti balíkŧ materiálu. Obaly a pojivová činidla se k tomuto účelu pouţívají proto,
aby se sníţila tvorba prachu v následujících etapách procesu.
Často se vyrábějí brikety a pelety, které obsahují směs jemné rudy nebo koncentrátu,
prach z recyklace a přídavný materiál, jako jsou redukční činidla, aby se zajistily
efektivní podmínky pro tavení. Po přidání pojiv nebo vody se směs vloţí do lisu, který
často vytváří povlak na tvarovaných briketách nebo se peletizuje v rotačním bubnu nebo
na peletizačním disku. Pojivový materiál musí mít takové vlastnosti, aby měly brikety
dostatečnou pevnost za syrova, aby to umoţnilo jejich snadnou manipulaci a aby zŧstaly
neporušeny (aby se nelámaly), kdyţ se vsazují do pece.
Mohou se pouţít rozličné druhy pojiv, jako je melasa a vápno, křemičitan sodný,
ocelárenská struska nebo cement, které také sniţují tvorbu prachu. Ke zlepšení
pevnosti za syrova se mŧţe přidat smola. Hrubé frakce prachu z filtru pecního
odlučovače a prachu z filtru z drcení a pochodŧ prosévání se mohou přimíchávat
k ostatním materiálŧm, které se budou briketovat.
2.5.1.7 Spékání a kalcinace
Tyto pochody se vyuţívají, aby se zvýšila zrnitost suroviny nebo upravilo chemické
sloţení tak, aby byla vhodná pro další zpracování. Aglomerace a spékání umoţňují
stejnoměrnější prŧtok plynu pecním loţem a sniţují tvorbu prachu, objem plynu a
fugitivní emise /tm 109, UNEP 1993/
Slinování a kalcinace se vyuţívá za tímto účelem také a navíc se vyuţívá k upravení
chemické podoby směsi nebo pro přeměnu přítomné síry, např. kalcinace dolomitu na
dolomitické vápno při výrobě hořčíku. Hlavním tmelícím mechanismem při spékání
rudy je přivádění rudy aţ na teplotu, kdy se hornina obsahující rudu začne tavit, čímţ se
jednotlivé částice nataví společně do matrice roztavené strusky. V některých případech
bude hrát v procesu spékání určitou úlohu rekrystalizace, např. tvorba nových krystalŧ
vazbami mezi formujícími se zrny. Aglomerát (spečenec) se obvykle drtí a třídí a jemné
materiály se vracejí do spékacího procesu, někdy je vratného materiálu 2-4 x více neţ
vyrobeného aglomerátu. Zásoba se pak posílá do hutě.
Spékání a praţení sulfidických rud se provádí často společně při vysokých teplotách a
v tomto případě jsou vznikající plyny bohaté na oxid siřičitý. Oxidace síry poskytuje
teplo, které je potřebné pro pochod. Obvykle se ruda mísí s vratným aglomerátem a
tavícími činidly a mŧţe se před spékáním podrobit peletizaci. V případě oxidŧ se také
přidává koks.
Aglomerační závody vyuţívají pohyblivý rošt, nepřetrţitý rošt nebo ocelový pás pro
unášení materiálu při prŧchodu výhřevnou a chladící zónou, některé závody vyuţívají
ocelových palet,. které obsahují vsázku.
71
Plyny jsou nasávány nahoru nebo dolŧ vrstvami loţe ( vzestupné nebo sestupné spékání)
Pouţívá se rovněţ spékacího stroje, který má kombinaci těchto dvou pochodŧ a je
schopen minimalizovat objemy plynu a fugitivních emisí a efektivně rekuperovat teplo.
Někdy se pouţívá k ochraně ocelového roštu vrstvy spékaného materiálu mezi roštem a
směsí.
Spékání sulfidických rud je exotermní, ostatní materiály vyuţívají jako palivo zemní
plyn. Horké plyny se obvykle recyklují do předehřevu loţe nebo spalovacího vzduchu.
Aglomerát se chladí vzduchem, který se prosává loţem nebo se sprchuje vodou.
Aglomerát se potom prosévá a někdy drtí, aby se vyrobil konečný vsázkový materiál o
konstantním rozměru. Jemné materiály se vracejí do spékacího procesu.
Kalcinace se provádí v rotační peci, ve fluidním loţi nebo v etáţové praţící peci, běţně
se během procesu uhlík nepřidává. Kalcinace sulfidických koncentrátŧ se provádí při
praţení a diskutuje se v kapitolách u výroby kovu.
2.5.1.8 Dýmavé pochody
Tyto pochody se pouţívají při odkouření kovŧ jako je olovo, nebo zinek ze substrátu.
Pochody vyuţívají vysokých teplot a zdroj uhlíku, aby se odkouřením (odehnáním
v podobě kouřových plynŧ) nebo odtěkáním kovŧ z materiálu získala inertní struska. To
umoţňuje, aby se kovy rekuperovaly obvykle jako oxidy pro další zpracování. K tomu
se pouţívají Waelzovy pece a pece na odkouření strusky. Odkouření se také dosáhne
během vsázkových procesŧ v konvertorech, kde se těkavé kovy během procesu
odstraňují.
2.5.1.9 Odstraňování povlakŧ a odolejování
Tyto pochody se obvykle provádějí u druhotných surovin, aby se sníţil obsah
organických látek ve vsázce některého z hlavních pochodŧ. Pouţívá se promývání a
pyrolýza. Odstřeďování mŧţe odstranil olej a sníţit zátěţ u tepelného systému. Větší
kolísání obsahu organických látek mŧţe u některých pecí zpŧsobit neefektivní spalování
a vznik velkých objemŧ spalných plynŧ, které obsahují zbytkové organické sloučeniny.
Přítomnost potahového materiálu mŧţe také významně sníţit intenzitu tavení /tm 121,
Hoogovens 1998, tm 125, ETSU 1994/. Tyto skutečnosti mohou zpŧsobit výrazné
emise kouře, dioxinŧ a prachu s obsahem kovŧ do ovzduší, nedochází–li k zachycování
plynu a spalovací systémy jsou dostatečně mohutné. Mohou vznikat jiskry nebo hořící
částice, které mohou zpŧsobit významné škody na odlučovacím zařízení. Vnitropecní
zbavování povlakŧ z kontaminovaného šrotu je také ve většině případŧ méně účinné neţ
odpovlakování materiálu ze šrédrŧ ve zvláštních pecích s ohledem na větší
mnoţství škváry /tm 125, ETSU 1994/, některé pece jsou však projektovány specielně
pro organické kontaminanty.
Odstranění oleje a některých povlakŧ se dosahuje ve speciálně projektované peci, jako je
sušárna brusných třísek a pilin. Ve většině případŧ se pouţívá rotační pec o nízké teplotě
a vyuţívá se přímého a nepřímého ohřevu materiálu, aby olej vytěkal a odpařila se
voda. Pro rozrušení organických látek vznikajících v peci se uţívá dospalovacího
hořáku provozovaného při vysoké teplotě (více neţ 850oC) a plyny se obvykle čistí
prŧchodem přes tkaninové filtry.
Také se často pro odstranění izolace z kabelŧ a povlakŧ z ostatního materiálu vyuţívá
mechanického odstraňování povlaku. Některé procesy zahrnují kryogenní techniky, aby
byl povlak křehčí a tudíţ snadněji odstranitelný.
72
Mŧţe se také pouţít promývání rozpouštědly, (někdy chlorovanými) nebo detergenty.
Nejobvyklejší jsou systémy rozpouštědlových par s propojenými kondenzátory. Tyto
pochody se také pouţívají k odmašťování vyrobených produktŧ. Aby se předešlo
kontaminaci vody, vyuţívají se v těchto případech úpravárenské systémy.
2.5.1.10 Spalování a pyrolýza
Běţně se pouţívá ke zpracování fotografického filmu, smetkŧ, katalyzátorŧ a dalších
materiálŧ pro obohacení obsahu ušlechtilých kovŧ nebo pro rekuperaci Ni. Také se jí
pouţívá při úpravě katalyzátorŧ k odstranění obsahu organických látek před dalším
zpracováním. Tyto pochody se obvykle provádějí při nízké teplotě, aby se předešlo
unášení kovŧ. Plyny, které odcházejí ze spalování jsou potom upraveny pomocí
dospalovacích hořákŧ a rukávových filtrŧ. Při těchto procesech je potřeba počítat s
potenciální tvorbou dioxinŧ.
Pro spalování nebo pyrolýzu se pouţívají vypalovací nebo rotační pece. Surové
materiály se vsazují do komorových pecí v mělkých korýtkách. Popílky obohacené kovy
jsou odsávány nebo prudce ochlazovány (sprchovány vodou) dříve, neţ se dále
zpracovávají.
2.5.1.11 Postupy louţení
Vyluhování nebo předběţné louţení se pouţívá k tomu, aby se odstranily nečistoty, jako
jsou alkálie a kovy alkalických zemin, hořčík, síran nebo chloridy z některých
koncentrátŧ a druhotných surovin před dalším zpracováním. Louţení se také pouţívá
k tomu, aby se sníţil obsah kadmia, chloridŧ a síranŧ atd. v odpadech nebo pro jejich
rekuperaci jako vedlejších produktŧ. Např. oxidy se mohou (Waelsŧv oxid) vypírat, aby
se získal materiál, který bude vhodný pro vyuţití v primárním procesu; kadmium se
z prachu filtrŧ mŧţe odstranit ještě předtím, neţ se prach bude recyklovat v huti.
Předběţné louţení se také vyuţívá k odstranění kovŧ ze základních matric nebo při
zakoncentrování ušlechtilých kovŧ, které se vyuţívají jako povlak katalyzátorŧ. Rudy
jako křemičitanová hornina se vypírají a před pouţitím se třídí. Aplikují se otevřené
nebo uzavřené vypírací okruhy, z uzavřených okruhŧ se odebírá tekutina. Před
vypouštěním se odpadní voda upravuje.
2.5.1.12 Rozdruţovací techniky
Tyto procesy se vyuţívají k odstranění nečistot ze surovin ještě předtím, neţ se pouţijí.
Odlučovací techniky u rud a koncentrátŧ znamenají obvykle např. flotaci a realizují se u
dolŧ, kdyţ se materiál zakoncentrovává, nebo zušlechťuje, ale tyto techniky se vyuţívají
rovněţ u některých míst výroby, aby se zpracovala struska a odstranily se frakce bohaté
na kovy. Magnetická separace se pak pouţívá k odstranění látek jako je ţelezo.
Separační techniky jsou častěji pouţívány u druhotných surovin a nejběţnější je
magnetická separace. Těţké látky a oddělování na základě hustoty (plavou/klesají) se
pouţívá v prŧmyslu zpracování šrotu, ale mŧţe se vyskytovat i v prŧmyslu neţelezných
kovŧ, např. při zpracování šrotu baterií při odstraňování plastového materiálu. V tomto
případě se vyuţívá rozdílnosti v hustotě a velikosti rozličných frakcí, aby se oddělil kov,
oxidy kovŧ a sloţky plastŧ, které jsou unášeny vodou. Třídění proudem vzduchu se při
oddělování kovŧ vyuţívá také zejména u materiálŧ o menší hustotě, jako jsou plasty a
vlákna z elektronického šrotu, při obohacování louţeného odpadu se vyuţívá také
flotace.
73
Magnetická separace se aplikuje při odstraňování částic ţeleza, aby se sníţila
kontaminace slitin. Obvykle se aplikují magnety umístěné nad pásy dopravníkŧ.
Nakloněná nístěj v plamenné peci se vyuţívá pro tavení zinku, olova a hliníku, aby se v
nístěji oddělily velké nečistoty o vysoké teplotě tavení ( např. ţelezo) a dále se
zpracovaly.
Pohyblivá magnetické pole (oddělování vířením) se vyuţívají k separaci hliníku od
ostatního materiálu. Alternativou této techniky je pouţívání pohyblivého magnetického
pole k přečerpávání roztaveného hliníku nebo jiných kovŧ, aniţ by došlo k přímému
styku mezi kovem a mechanickými sloţkami.
Další separační technika zahrnuje vyuţití barev, UV, IR, X paprskŧ a laseru a jiných
detekčních systémŧ ve spojení s mechanickými nebo pneumatickými třídiči. Ty se
vyuţívají např. při oddělování Ni a Cd z baterií, u jiných typŧ baterií a techniky se dále
vyvíjejí i pro jiné aplikace.
2.5.1.13 Přepravní a zaváţecí systémy
Tyto systémy se pouţívají k přepravě surovin mezi stupni předúpravy a potom k
vlastnímu hlavnímu pochodu. Techniky, které jsou podobné těmto se vyuţívají i pro
suroviny a vyskytují se u nich podobné problémy se vznikem prachu, izolací a
odlučováním. Odloučený materiál se znovu vyuţívá.
Předběţně upraveným materiálem mŧţe být sušina suroviny a pouţívají se přísnější
postupy, aby se předešlo emisím prachu, systémy sprchování vodou se obvykle
nepouţívají, ale je nutno dbát na vysokou úroveň realizace procesu. Dopravníky pro
přepravu prašných materiálŧ jsou obvykle uzavřené, v těchto případech pracují
v dotyčných oblastech účinné odlučovací a čistící systémy. Alternativně se vyuţívá
jemného rozstřiku vody nebo mlhy. U dopravníkŧ se pouţívají také škrabáky, aby se
předešlo přenosu materiálu při návratu úseku dopravníkového pásu. Často se také
pouţívá pneumatických dopravníkŧ pro hutné fáze.
2.5.2
Současné emise a úroveň spotřeb
Potenciální emise do všech oblastí ţivotního prostředí jsou podobné těm, které vznikají
při manipulaci se surovinami. Kromě toho existují výduchy kouře, kyselých plynŧ,
spalin a prachu do ovzduší z tepelných procesŧ a prachu z mechanických operací a
vypouštění kovŧ do vody z granulačních a filtračních systémŧ. Emise z těchto pochodŧ
se obvykle zachycují.
2.5.3
Techniky, o kterých se uvaţuje jako o moţných BAT
Tato část představuje několik technik pro předcházení nebo sniţování emisí a odpadŧ,
stejně jako technik sniţujících celkovou energetickou náročnost (spotřebu energie).
Všechny jsou komerčně dostupné. Jsou uvedeny příklady pro demonstraci technik, které
znamenají vysokou úroveň ochrany ţivotního prostředí. Techniky, které jsou uvedeny
jako příklady jsou odvislé od informací, které byly poskytnuty prŧmyslem, evropskými
členskými státy a vycházejí z hodnocení Evropského úřadu pro IPPC.
74
Techniky, kterých se vyuţívá, závisejí do značné míry na druhu materiálu, který se
pouţije, např. velké těţké poloţky se upravují řadou naprosto rozdílných technik
s ohledem na jemný prachový materiál.
Tyto problémy jsou specifické pro jednotlivá místa a materiály. Operace předúpravy a
přepravy však často pracují s materiály, které jsou suché nebo je pravděpodobné, ţe
budou zdrojem emisí do některých z oblastí ţivotního prostředí. V tomto stadiu je proto
potřebné podrobnější provedení projektu vyuţívaného procesního zařízení a pochody se
musí monitorovat a efektivně regulovat. Je nutno vzít v úvahu povahu materiálu (např.
takového, co tvoří samovznětlivý prach) a posoudit potenciální emise těkavých
organických látek a dioxinŧ z tepelných procesŧ. Zejména se musí pečlivě
vyprojektovat, postavit a udrţovat extrakční a odlučovací systémy.
Přehled aplikovaných technik v této části zahrnuje problémy, na které se bude naráţet
při rozličných volbách pochodŧ. Technik, které byly vyjmenovány u manipulace se
surovinami by se to mělo týkat rovněţ..
Za nejdŧleţitější jsou však povaţovány následující aspekty:








Vyuţití pochodŧ předúpravy a přepravy s dobře vyprojektovaným výkonným
extrakčním a odlučovacím zařízením, aby se předešlo emisím prachu a jiných látek.
Projekt takového zařízení by měl počítat s povahou emisí, podílem maximálních
emisí a všemi potenciálními zdroji.
Vyuţití uzavřených dopravníkových systémŧ pro prašné materiály. Tyto systémy by
měly být opatřeny extrakčními a odlučovacími systémy tam, kde lze očekávat emise
prachu
Procesy, které ústí přímo do následného pochodu, pokud to lze, aby se
minimalizovala manipulace a uchovala tepelná energie
Vyuţití systémŧ broušení za mokra, mísení a peletizace, pokud se nedají realizovat
nebo nejsou vhodné jiné techniky regulace prachu
Systémy termického čištění a pyrolýzy (např. sušení třísek a odstraňování povlaku),
které vyuţívají výkonné systémy dospalovacích hořákŧ k rozrušení produktŧ
spalování, např. VOC (těkavých organických látek) nebo dioxinŧ. Plyny by měly být
zdrţeny při teplotě větší neţ 850 oC (1100 oC, pokud existuje více neţ 1 %
halogenovaných organických látek v materiálu) za přítomnosti 6 % kyslíku po dobu
nejméně 2 sek. Niţší doba zdrţení mŧţe mít rovněţ za následek úplné rozštěpení
VOC a dioxinŧ, ale to by se mělo projevit v místních podmínkách. Plyny by se měly
rychle ochladit, aby nedocházelo k nové tvorbě dioxinŧ (nové-syntézy).
Ke sníţení dopadu VOC pomocí vypíracích procesŧ, pro odstranění oleje nebo
dalších kontaminujících látek by se měla pouţít neškodná rozpouštědla. Měla by se
pouţívat efektivní rozpouštědla a systémy rekuperace páry.
Ocelový pás u aglomeračního procesu o horním tahu, nebo zcela uzavřený u
spodního tahu jsou moţnými technikami. Ocelový pás u aglomerace má několik
výhod pro určité skupiny kovŧ a mŧţe minimalizovat objemy plynu, sniţovat
fugitivní emise a rekuperovat teplo. To bude prodiskutováno později. Systémy
odlučování odcházejícího plynu by měly předcházet fugitivním emisím.
Vyuţití rotačních pecí se sprchováním (s mokrým hašením) popele u procesŧ
znamená sníţení objemu materiálu, jakým je např. fotografický film. Menší zařízení
mohou vyuţívat pec s pohyblivým roštem. V obou případech by se spalné plyny
měly čistit odlučováním prachu a kyselých plynŧ, pokud se vyskytují.
75



Jestliţe se vyţaduje minimalizovat tvorbu kouře a spalin a zlepšit tavící poměry
měly by se projektovat resp.provádět postupy třídění, aby se získaly čisté materiály,
které budou vhodné pro pochody rekuperace.
Zachycování a úprava kapalných odpadŧ před vypuštěním z procesu, aby se
odstranily neţelezné kovy a jiné sloţky.
Vyuţití dobrého projektu a stavební praxe a adekvátní údrţby
Tab. 2.3 : Souhrn metod předúpravy
Metoda
předúpravy
Materiály
Skupina kovů
Sušení
Drcení
Koncentráty a tavidla Všechny
Struska
Všechny
Baterie
Mísení
Aglomerace
Slinování
Dýmání
Odstraňování
povlakŧ
Odolejování
Spalování
Louţení
Třídění
Odmašťování
Poznámky
Suchá vsázka do hutě
Mechanicky nebo vodou
Mechanicky ve dvou
stupních.Potenciální
kyselé emise do všech
prostředí
Koncentráty a tavidla Všechny
Vyuţití dopravníkŧ a
mísících plošin
Koncentráty a tavidla Všechny (vzácně Potahování a peletizace
Odpady
Cu a Ni)
Koncentráty a tavidla Pb,Zn, feroslitiny Emise SO2 a prachu
Prach z filtrŧ, struska Pb,Zn
Prach
z filtrŧ
z rozličných
procesŧ
s obsahem Pb a Zn
Kabel
Cu, Al, Ti, atd. EmiseVOC a dioxinŧ
Třísky
z tepelných systémŧ.
Odstřeďováním lze
Jsou k dispozici
získat olej a sníţit
mechanické a kryogenní
zátěţ tepelného
systémy
systému
Film, katalyzátory
Ušlechtilé kovy Emise VOC a dioxinŧ
Suroviny
Pb, Zn,
Odpady
Ušlechtilé kovy
Plastové materiály
Pb, Cd, Al,
Systémy
na
bázi
Kovy
Ušlechtilé kovy vzduchu nebo kapaliny
Výrobky – vyuţívá se Cu atd.
Potenciální moţnost
rozpouštědel nebo
chlorovaných
vodních systémŧ
uhlovodíkŧ
76
2.6
VÝROBA KOVŦ A TECHNIKY PRO REGULACI POCHODU
Tabulka 2.4 : Typické aplikace pecí
Kov
Měď
Hliník
Olovo
Zinek
Ušlechtilé kovy
Rtuť
Ţáruvzdorné
kovy
Typ pece pravděpodobně se vyskytující
(Flash smelting furnaces) (tavení v
plameni)
Obloukové tavící pece
Vanové tavící pece
Elektrické pece
Rotační pece nebo konvertory
Vysoké pece
Šachtové pece
Indukční pece
Plamenné pece
Elektrolyzéry roztaveného elektrolytu
Plamenné pece
Rotační a šachtové pece
Indukční pece
Kopulovitá tavící pec (ISF)
Oblouková (záţehová) pec (Kivcet)
Vanová pec (QSL,ISA Smelt/Ausmelt)
Krátká rotační pec (short rotary)
Ohřívaný kotlík (heated kettle)
Aglomerační stroj
ISF a frakční destilace
Praţení ve fluidním loţi
Aglomerační stroj
Indukční a kelímková pec
Pece pro dýmání strusky
(Slag fuming furnaces)
Elektrická pec
Vysoká pec
Kelímková pec
Rotační a stabilní pece
Kuplovny a kyslíkové konvertory
Vakuová destilace
Rotační pec
Trubková pec
Herreshoffova pec
Naráţecí pec
Pásová pec
Vsázková pec
Rotační pec
Elektronová pec
Vakuová indukční pec
77
Poznámky
- rozličné aplikace, závisející
na surovině a stadiu procesu
- elektrolyzéry s roztaveným
elektrolytem jen pro primární
výrobu
- Je nezbytná regulace
teploty tavení
- rozličné aplikace závisející
na surovině a stadiu pochodu
-
-
naráţecí, pásová
vsázková a rotační pec se
vyuţívá pro výrobu
práškŧ
elektronová pec se
pouţívá pro tavení ingotŧ
Feroslitiny
Alkalické kovy
Ni a Co
Uhlík a grafit
Vysoká pec
Elektrická oblouková pec
Elektrická pec
Reakční kelímky
Herreshoffova pec
Metalo-termické reaktory
-
elektrická oblouková pec
se pouţívá jako
otevřená, polouzavřená a
uzavřená
- Herreshoffova pec se
pouţívá pouze pro
praţení molybdenu
Elektrolyzéry pro roztavené elektrolyty - indukční pece se pouţívají
Elektrické pece
většinou pro přetavování
Indukční pece
Obloukové tavící pece (flash)
- rozličné aplikace závisející
Vanové tavící pece
na surovině a stadiu pochodu
Elektrické pece
Pálací pece
Konvertory
Rotační pece
Indukční pece
Hlubinné pece, vakuové pece
Elektrické pece
Existuje několik pochodŧ nebo kombinací pochodŧ, které se uţívají k výrobě a tavení
kovŧ. Dále jsou znázorněny pyrometalurgické a hydrometalurgické pochody. Pořadí, ve
kterém se uvádějí není dŧleţité a neznamená hodnocení resp. klasifikaci. Popsané
techniky uvádějí u kapitol vztahujících se ke specifickým kovŧm více podrobností o
pyrometalurgických nebo hydrometalurgických pochodech, které se u kovŧ pouţívají a
specifické výhody a nevýhody těchto aplikací.
Pece se u tohoto prŧmyslu vyuţívají k rozličným účelŧm, jako je praţení nebo kalcinace
surovin, tavení a rafinace kovŧ a pro vytavování rud a koncentrátŧ.
Stejný „druh“ pece nebo pochodu se mŧţe pouţít pro rŧzné účely a seznam má tudíţ ten
smysl, aby ukázal přehled rozličných aplikací /tm 22, EC 1991; tm 26, PARCOM 1996;
tm 35, LRTAP 1995/.
Dŧleţitým aspektem výběru procesu je vztah mezi zachycováním spalin a plynŧ;
setkáváme se s pochody izolovanými, polouzavřenými a otevřenými. Projekt systému
zachycování spalin je značně ovlivňován prostorovým uspořádáním, které mŧţe dělat v
některých případech potíţe. Takovým názorným příkladem je vyuţití přepravních
systémŧ, které vyţadují záchytné odsavače u pece.. Jiným významným faktorem při
aplikovatelnosti specielního typu pochodu je variabilita pouţívaných surovin, některé
procesy umoţňují pouţít celou paletu materiálŧ, ale jiné potřebují specifický druh
suroviny.
Tyto problémy jsou probírány dále u kapitol jednotlivých výrob kovŧ pod technikami, o
niţ se uvaţuje jako o moţných BAT. Podobným zpŧsobem mají svá kritická místa i
provoz a údrţba těchto systémŧ.
2.6.1 Pece pro praţení, kalcinaci atd.
78
2.6.1.1 Rotační pece
Rotační bubnové pece vyuţívají stejná uspořádání jako karuselová pec, ale provozují se
bez tavení vsázky.
Obr. 2.1 Rotační pec / tm 124, DFIU Cu 1999/
Legenda k obrázku:
stack = komín ; filter = filtr ( odlučovací zařízení); exhaust fan= sací ventilátor;
gas cooling = chlazení plynu; feed=zásoba; rotary kiln = rotační pec; air= vzduch;
oil=olej; gas= plyn; slag= struska; water basin= vodní nádrž;
Tyto pece se vyuţívají pro rozličné dýmavé a kalcinační pochody. Hlavními příklady je
výroba oxidu zinečnatého dýmáním ve Waelzově peci; výroba výpraţku pro výrobu
feroniklu; kalcinace hydroxidu hlinitého a kalcinace hydroxidu hořečnatého na jasně
hořící oxid hořečnatý pro elektrolytickou výrobu hořčíku.
Jinými aplikacemi jsou přeúpravy rozličných surovin při vysokých teplotách, spalování
fotografického filmu a foto-papíru a vysoušení koncentrátŧ a směsí materiálu při
nízkých teplotách.
2.6.1.2 Praţení ve fluidním loţi (vrstvě)
Pece jsou zvláště vhodné, kdyţ se vyţaduje dobrá regulace teploty například pro
sulfatační praţení a dokonalé praţení Zn koncentrátŧ, stejně jako při kalcinaci oxidu
hlinitého.
Spalovací vzduch je vháněn tryskami na mříţku u dna pece a přes fluidní loţe
s materiálem, který se má na mříţce praţit. Koncentrát se vsazuje na horní vrstvu loţe.
Kyslík reaguje se sirníky v loţi za tvorby oxidŧ praţence. Oxid siřičitý se tvoří při
rozmezí okolo 900 – 1000 oC oxidací sirníku za tvorby oxidu. Při této teplotě je
v přítomnosti nadbytku kyslíku prakticky veškeré ţelezo navázáno na oxidy těţkých
kovŧ za vzniku feritu (ţelezitanu).
Část praţence se mechanicky odstraní z pece, ale něco přechází do proudu plynu a je
odstraňováno v kotli na odpadní teplo a v systému elektroodlučovače. Praţení
odstraňuje některé minoritní nečistoty jako je Cl, F, Se a Hg převedením do plynné fáze.
Teplo uvolněné při praţení se rekuperuje jako pára v chladícím vinutí v loţi a v kotli na
odpadní teplo. Zuţitkování páry mŧţe kolísat, coţ závisí na potřebě místního závodu,
ale část z ní je vţdy vyuţívána pro procesní ohřev.
2.6.1.3 Herreshoffova pec
Pec se skládá z věţe, která obsahuje od 8 do 12 profilovaných prstencových
ţáruvzdornými cihlami vyzděných nístějí ve vertikálním uspořádání a uzavřených do
cylindrického ocelového pláště se ţáruvzdornou vyzdívkou. Vsázka do pece je obvykle
zvnějšku, vrcholem nístěje a materiál se přemístí do středu nístěje rameny hřebla,
odkud padá do středu druhé nístěje. Materiál proudí ve druhé nístěji mimo střed, odkud
padá do stran třetí nístěje. Tento klikatý tok se opakuje dokud není vypraţený materiál
vysypán. Ramena hrabla jsou upevněna do středu vertikálně rotující trubky, která je
chlazena vzduchem. Plynové nebo olejové hořáky jsou umísťovány do rŧzných bodŧ
79
pece v závislosti na charakteristikách materiálu. Chladící vzduch, který se vyuţívá
k chlazení středu roury se běţně vyuţívá jako předehřívaný spalovací vzduch pro pec.
Obr. 2.2 Herrenshoffova pec
Legenda: a) Hopper= násypka; b) circular hearth=kruhová nístěj; c)hollow shaft= prázdná
šachta; d)rabble arm with teeth= rameno hřebla se zuby; e) discharge outlet= výtokový
otvor; f) gas outlet= výstup plynu
Této pece se vyuţívá k praţení sulfidických rud, k přímé výrobě kovu v případě rtuti
nebo oxidu, jako je oxid molybdenu. Rhenium, které se uvolní v parách při praţícím
procesu z molybdenitu se mŧţe zachytit z odpadního plynu po praţení v systému
mokrého vypírání společně u následného závodu rekuperace rhenia. Herreshoffova pec
se také vyuţívá k regeneraci aktivního uhlíku.
2.6.1.4 Aglomerační pece
Surovinami pro aglomerační závod jsou koncentráty, jemné rudy, prach ze spalin a jiný
druhotný materiál. V aglomeračním závodě se materiál nejdříve aglomeruje na
poţadovaný rozměr a mŧţe se peletizovat.
Aglomerovaný materiál se vsazuje do slinovacích pecí ve vrstvě nebo na nosičích,
ohřáté plyny procházejí nahoru (horní tah), nebo dolŧ (dolní tah) loţem.
U aglomeračního stroje s ocelovým pásem se vyuţívá vícekomorové pece, ve které je
aglomerát uloţen na perforovaný ocelový dopravníkový pás. Aglomerát se vysouší
v sušící komoře pomocí cirkulujícího plynu z poslední sekce chlazení. V oddílu
předehřevu teplota aglomerátŧ vzrŧstá tak, ţe se materiál kalcinuje a zaţehuje se uhlík
v loţi. Zahřátý plyn se odvádí z druhé sekce chlazení. V aglomerační komoře se
dosahuje aglomerační teploty. Ohřátý plyn kromě energie z hoření uhlíku a oxidace
ţeleza se odvádí z první části chlazení. Přední strany koncových sekcí jsou protahovány
spodním tahem, chladící vzduch je přes loţe vháněn do třetí chladící komory. Případně
se vyţaduje dodatková energie pro regulaci teplotního profilu sekcí.
Při předehřevu části slinování se zapaluje oxid uhelnatý z procesu tavení nebo zemní
plyn. Část vyrobeného aglomerátu nebo pelet se pouţívá jako vrstva na dně ocelového
pásu, aby se ochránil při příliš vysokých teplotách. Odsávané plyny se čistí ve
stupňovitých pračkách a / nebo přes rukávové (pytlové) filtry. Prach se vrací k recyklaci
do aglomerace.
Obr. 2.3 : Aglomerační pec s ocelovým pásem.
Aglomerační pece se aplikují při aglomerování rozličných rud, prachŧ a kalŧ. Pec pro
aglomeraci na ocelovém pásu se vyuţívá pro chromitové pelety, manganovou rudu a
koncentrát niobu, ale mŧţe mít i jiné pouţití.
2.6.2
Tavící pece
2.6.2.1 Plamenná pec
Pálací pece se pouţívá při tavení koncentrátŧ a druhotných surovin. Existují dva hlavní
typy, jednoduchá vanová pec pro vytavování kalcinátu nebo koncentrátŧ a plamenná
80
nístějová pec pro tavení nebo rafinaci. Pece mohou být někdy nakloněny při odlévání
nebo vnášení kovu. Mohou se pouţít trysky pro injektáţ plynŧ nebo pro doplňování
jemného materiálu. Pec je konstruována v mnoha modifikacích v závislosti na daném
kovu a pouţití, varianty zahrnují návrh šikmých nístějí a postranních vstupŧ (šachet a
nístějí) při specifických záměrech tavení, trysky a dmýšní trubky pro vhánění plynŧ.
Struska se obvykle odstraňuje při odpichu.
Kdyţ se v plamenné peci taví sulfidické rudy, je koncentrace SO2 obvykle nízká
vzhledem k vysokému objemu spalných plynŧ a nízkému podílu eliminace síry v peci.
Obr. 2.4 :Příklad naklonění plamenné nístějové pece používané pro druhotnou
surovinu /tm 124 DFIU Cu 1999 ; tm 226, VDI 2102 1999/.
Legenda: input materials= vstupní suroviny; slags= strusky; fuel= palivo; molten
copper to anode production= roztavená měď na výrobu anod; natural gas for
poling= zemní plyn pro polování mědi; gas cleaning plant= závod na čištění
plynu; cooler= chladič; furnace off gas= výstupní plyn z pece; copper= měď
Tyto pece se pouţívají pro vytavování rozličných primárních a sekundárních surovin a
pro ţárovou rafinaci.
2.6.2.2 Šachtová tavící pec
Jedná se o typ šachtové pece. Uţívá se ohřátý vzduch foukaný tryskami do niţší části
pece, aby se rozhořel koks, který je promíchán se zaváţkou oxidu kovu nebo druhotné
suroviny a tavících činidel, při čemţ jsou materiály často před zaváţením podrobeny
briketaci. Spalováním podílu koksu roste teplota v peci a vzniká CO, který současně
s vodíkem uvolněným při reakci vodního plynu (CO + H2) redukuje oxidy kovu na kov.
Reakcí se tvoří plyn, který je bohatý na oxid uhelnatý. Ten se mŧţe zachycovat a čistit a
spalovat, aby předehříval vzduch v ohřívačích větru nebo se mŧţe spalovat oddělenými
spalovacími hořáky nebo v části pece bohaté na kyslík.
V některých případech jsou suroviny, jako například prach oxidu zinku vnášeny
prostřednictvím trysek.
Kovy se zachycují v nístěji nebo v kelímku na dně pece a mohou se odpichovat plynule
nebo po dávkách. Kdyţ se provádí odpich přerušovaně, struska plave na povrchu
taveniny kovu a kov se odpichuje z odděleného odpichového otvoru. Během procesu
odpichu se vyuţívá odsávání a čištění kouře.
Plášť pece se běţně chladí vodou buď po celé výši nebo v niţší části, vysoká pec se také
mŧţe nazývat pec s vodním pláštěm. Existují dvě varianty vysoké pece, které závisejí na
metodě zaváţení a provozní teplotě pouţívané při tavení kovu.
Pec mŧţe být :
a) se sazebnou, kde vsazovaný materiál prochází přes zvon nebo blokovacím zařízením
dopravníku nebo
b) bez sazebny, kde se pec zaváţí z násypných zásobníkŧ a vsázka obstarává sama
zatěsnění vrcholu.
Obr. 2.5 : Šachtová pec pro sekundární výrobu mědi /tm 124 DFIU Cu 1999; tm 226,
VDI 2102 1999/
81
Legenda: blast furnace= šachtová pec pro výrobu mědi; input materials= vstupní
suroviny; off gas= výstupní plyn; burner air= vzduch pro hořák; afterburning
chamber= dospalovací komora; water= voda; wasteheat boiler= kotel na odpadní
teplo; cooler= chladič, filtr= filtr; lime/coke= vápno/koks; oxide= oxid; flue dust (input
to blast furnace)= prach spalin( vsázka do šachtové pece); ventilation= odvětrávání;
stack= komín; stal= struska; metal= tavenina kovu; hood off gas= odsávání výstupního
plynu; natural gas= zemní plyn; steam= pára; air= vzduch
Šachtové pece se pouţívají k tavení a rekuperaci rozličných kovŧ včetně ušlechtilých,
mědi a olova z primárních a sekundárních surovin stejně jako vysoce uhlíkatého
feromanganu. Současné projekty umoţňují zaváţení jemných materiálŧ do pece
prostřednictvím trysek (dmýšních trubek) a to dovoluje vyhnout se briketaci a omezuje
manipulaci s prašným materiálem.
Jednou ze specifických aplikací šachtové pece je kupolová tavící pec, která se pouţívá
pro směsné koncentráty zinku a olova. Tato pec pouţívá kondenzátoru při rozstřiku
roztaveného olova za sekcí šachtové pece, aby se zachytily páry zinku odcházející
v plynech, zatímco olovo se shromaţďuje v nístěji. Zinek a kadmium, zachycené
v kondenzátoru se čistí v systému frakční destilace (New–Jerseyská destilační kolona=
frakční destilace).
2.6.2.3 Elektrické obloukové pece
Elektrické obloukové pece se provozují na principu prŧchodu střídavého elektrického
proudu mezi sadami obvykle tří uhlíkových elektrod (v případě pouţití třífázového
elektrického proudu), za vzniku elektrických obloukŧ. Lze pouţít i dodávky
stejnosměrného elektrického proudu a v tomto případě se oblouk vytvoří mezi
elektrodami a uhlíkovým vyzděním pece.
Elektrické obloukové pece se mohou rozdělit do následujících hlavních sloţek :




zařízení pro vnášení rud a koncentrátŧ nebo směsných surovin do pece
zařízení pro dodávku elektrické energie do pece obsahující elektrickou síť,
transformátory, rozvodnou skříň a elektrody
těleso pece nebo šachta mají plášť, vyzdívku a poklop pece, coţ chrání zařízení před
teplem a chemickými vlivy
zařízení pro odpich kovu a strusky z pece
Surovina mŧţe být vsazována do pece rŧzným zpŧsobem. U menších pecí se mŧţe
surovina zaváţet manuálně za pouţití zaváţecího vozu. Zaváţecí vŧz se mŧţe také
někdy pouţít při nezbytné práci odhrabování strţených nánosŧ (inkrustací) z horní
zaváţecí části pece. Velké elektrické obloukové pece jsou běţně zaváţeny pomocí
zaváţecích rour, kudy zaváţka proudí do nístěje tak, ţe materiál v rourách tvoří
v případě uzavřené pece pro plyn nepropusné těsnění.
Systém dodávek elektřiny přetransformuje elektrickou energii, která je běţně
vysokonapěťová na nízkonapěťový proud, který se u procesu vyţaduje. Tři pecní
transformátory jsou umístěny okolo pece tak, aby se získala elektrická symetrie. Provoz
oddělených transformátorŧ má určité výhody při regulaci pece. Elektrody jsou
propojeny se systémem dodávky elektřiny přes rozvodnou skříň. Elektrody mohou být
82
předem vypáleny (vysušeny), nebo jsou Søderbergova typu. Jsou vyrobeny z grafitu
nebo uhlíkového materiálu a v pochodu jsou spotřebovávány tak, ţe se musí prŧběţně
nahrazovat.
Obr. 2.6 : Systém Søderbergových elektrod v elektrické obloukové peci.
Legenda: transformer= transformátor; busbar= přípojnice; flexibles= hadice;
electrical contact shoes= kolíky pro elektrické připojení; holder clamp ring držák
objímky; arc= oblouk; furnace roof= klenba pece; electrode holder= držák elektrod;
hydraulic hoist= hydraulický zdvihač; suspension casing= nádoba na suspenzi; lower
clamp ring= spodní objímka; upper clamp ring= horní objímka; slipping system=
únikový systém ; electrode casting= odlévání electrod; new carbon paste cylinders=
válce s novou uhlíkovou pastou; new electroce casing= nové zapouzdření electrody;
baked electrode= vypálená electroda;
baking zone= vypalovací zóna; solid carbon paste´pevná uhlíková pasta
Søderbergŧv systém, který je znázorněn na obr. 2.6 je zaloţen na vnějším plášti
elektrod, který pŧsobí jako tvarovací forma pro uhlíkovou pastu. Uhlíková pasta se
vypálí do podoby stálé elektrody namísto ocelového pouzdra, kdyţ se elektroda ohřívá,
jak se přibliţuje k více horké části pece. Určitý ohřev zpŧsobuje elektrický proud
v elektrodě. Uhlík z elektrod se mŧţe spotřebovávat k redukci oxidŧ na kov nebo mŧţe
být unášen pryč při pŧsobení oblouku. Mohou se tvořit význačné koncentrace oxidu
uhlíku. Některá zařízení pouţívají duté elektrody, které umoţňují, aby se materiál do
pece zaváţel skrz ně.
Surovina pŧsobí jako odpor elektrického okruhu a podporuje tvorbu elektrického
oblouku, který pŧsobí vysoké teploty. Hloubka zasunutí elektrod nastavuje odpor.
Existují obloukové pece na stejnosměrný proud a pouţívají anodové hroty
(kolíky) nebo vodivé nístěje. Elektrické obloukové pece se mohou provozovat po
vsázkách nebo nepřetrţitě.
Pece mohou být otevřené, poloizolované (s odtahem obvykle ze čtyř otvorŧ v poklopu),
nebo úplně izolované pouţívající pro zaváţení podávací ţlaby a těsnící poklopy.
Následně jsou všechny pecní plyny účinně odsávány a čistí se a mohou se pouţít pro
předehřev vsázkových materiálŧ, nebo jako zdroj paliva. Poklopy a těleso pece se
mŧţe tu a tam ochladit vodou, aby se reguloval proces a předcházelo se poškození.
Obr. 2.7 Rotační elektrická oblouková pec
Legenda: raw materials= suroviny; electrical energy= elektrická energie;
ferroalloy= feroslitina; off gas (dust and fume)= výstupní plyn(prach a dým) ;
Tyto pece se uţívají pro tavení celé palety feroslitin. Také se pouţívají pro tavení a
rafinaci vysokotavitelných kovŧ, vysokoteplotních slitin a v těchto případech jsou
provozovány za vakua.
Pece se mohou provozovat po vsázkách nebo nepřetrţitě při vsazování taveniny.
Následně se elektrody ponořují do strusky a nevytváří oblouk (vyjma během náběhu),
ale pŧsobí jako elektrická odporová pec nebo elektrické pece s ponorným obloukem .
83
2.6.2.4 Elektrická odporová pec
Tento typ pece pouţívá podobné uspořádání jako elektrická oblouková pec.
Podle velikosti pece je 3 aţ 6 Sødebergových nebo předvypálených elektrod vnořeno do
tekuté vrstvy. Teplota tavení se udrţuje prostřednictvím elektrického odporového
ohřevu. Pec se obvykle provozuje nepřetrţitě.
Roztavené nebo pevné suroviny se vsazují mnoha zpŧsoby za pouţití ţlabŧ, zaváţecích
rour nebo dutou elektrodou.
Podmínky izolace nebo poloizolace se snadno dodrţují. Při procesu tavení, přecházejí
vypraţené rudné koncentráty do tekuté taveniny, vsazují se buď přes vrchol pece nebo
po stranách jednotlivými násypkami a elektrody se ponořují do roztavené vrstvy strusky.
Obr. 2.8: Elektrická pec pro tavení koncentrátu nebo kalcinátu.
Legenda: matte= kamínek; converter slag launder= žlab na konvertorovou strusku;
fettling pipes= potrubí ve vyzdívce; dry feed or calcine feed= suchá vsázka nebo
kalcinovaná vsázka; electric power= zdroj elektrické energie; electrodes= elektrody;
off gas= výstupní plyn; slag= struska; feed= vsázka ( zásoba)
Mohou se provozovat několika zpŧsoby za pouţití koksu a struskotvorných činidel
v závislosti na pouţití. Uhlíkové elektrody se spotřebovávají, kdyţ se oxidy redukují
(uhlíkem z elektrod), ale objemy plynu vzniklého během pochodu se udrţují na minimu,
protoţe se netvoří plyny spalováním paliva. Tyto pece jsou obvykle izolovány a plyny
se snadno zachycují a upravují, aby se odstranil CO a oxid siřičitý a je-li to moţné,
recykluje se prach.
Tyto pece se vyuţívají při výrobě řady kovŧ z primárních i sekundárních surovin včetně
ušlechtilých kovŧ, olova a mědi a při čištění strusky /tm 124, DFIU Cu 1999/. Některé
strusky z primárního tavení, např. Cu se obvykle čistí v kruhových pecích. Také se
pouţívají pro rekuperaci ušlechtilých kovŧ zejména stříbra.
2.6.2.5 Hlubinné pece vyzděné ţáruvzdornou vyzdívkou a kelímkové pece
Existují jednoduché jámy vytvořené z oxidu hlinitého nebo jiného ţáruvzdorného
materiálu a ocelové válce s ţáruvzdornou vyzdívkou, do kterých jsou umístěny kelímky.
Obvykle se vyuţívají pro metalo-termické reakce. Jámy vyzděné ţáruvzdorným
materiálem a kelímky se často vyuţívají při výrobě speciálních feroslitin, jako je
ferovanad a feromolybden, stejně jako pro těţkotavitelné kovy.
2.6.2.6 Pece ISA Smelt/Ausmelt (autogenní tavení)
Pec vyuţívá ocelovou trubku pro injektáţ palivového plynu, oleje nebo uhlí a kyslíku
nebo vzduchu do kruhové pecní lázně. Trubka je zasunuta do roztavené lázně a opírá se
o útvar obalu strusky, aby se předešlo rychlému poškození. Jiné suroviny se vsazují do
pece zaizolovanými dopravníky a tam ve značné míře reagují a taví se. Trubka, kde
probíhá spalování míchá lázní za tvorby strusky společně s ţádoucím kovem nebo
kamínkem. Oddělení roztavené hmoty vyţaduje oddělenou usazovací pec, ze které se
rŧzné fáze odpichují zvlášť. Pece se mŧţe vyuţívat při vsázkovém tavení, kdyţ se
podmínky v peci, jako je dmýchání plynu trubkou změní u konce vsázky. Příklady
vsázkových operací jsou:
84
a) tavení druhotných surovin mědi a olova v prvním stupni na měďnato-olovnatý
kamínek a následnou konverzi kamínku při dmýchání kyslíku na surovou měď
b) úprava odpadŧ s obsahem Zn louţením
Je moţno provádět kontinuální operace při pouţití dvou pecí v serii např. jak se
navrhuje u ISA procesu výroby olova.
Obr. 2.9 : Pochod Ausmelt /ISA tavba /tm 124, DFIU Cu 1999/
Legenda: process air= procesní vzduch; oxygen= kyslík; natural gas= zemní plyn;
input charge (pelletized)= vstupní vsázka (pelety); lance (in operation position)=
přívodní trubka (v provozní poloze); lance lifting gear= zdvižné zařízení přívodní
trubky; process gas (to cleaning system)= procesní plyn (do systému čištění plynu);
hood = digestoř, sací ventilátor;burner= hořák;crude lead ( to decopperisation)=
surové olovo ( na odměďování); slag= struska; lance (in raised position)= přívodní
trubky ve zvýšené poloze)
Pec pouţívá mohutný poklop a odsávací systém k zachycení a zpracování kouře ze
systému pece a odpichových pochodŧ. Kdyţ se taví sulfidické koncentráty přecházejí
plyny do jednotky na odstraňování síry.
Existuje několik aplikací tohoto typu pece včetně výroby měděného kamínku
z koncentrátŧ (ISA tavba) a konvertování, výroba olova z primárních a sekundárních
surovin (ISA tavba), zpracování upotřebené vyzdívky pánví a odkuřování Zn (Ausmelt)
/tm 38-45, Ausmelt 1997/.
Pec pro ISA tavbu se také vyuţívá pro výrobu mědi a olova ze směsné vsázky. Tato pec
se pouţívá pro nepřetrţité přímé pecní vytavování stejně jako pro vsázkové a
přerušované operace. Kdyţ se měděný koncentrát vytavuje na kamínek, vyuţívá se při
pochodu vlhké vsázky, která se zaváţí s tavidly nepřetrţitě do pece.
2.6.2.7 Rotační pec s vrchním dmýcháním
Jde o rotační a sklopnou pec, která vyuţívá trubice k ohřevu a dmýchání. Pec je
malá a je obvykle oplášťovaná, aby se potlačily druhotné emise, které se upravují.
Rotováním pece se podporuje dobré promísení zaváţky a dokončení reakce
sloţek, ale to mŧţe vést k abrazi ţáruvzdorné vyzdívky.
Obr. 2.10 Rotační pec s horním dmýcháním
Legenda: water cooled charging chute= vodou chlazený násypný žlab; water cooled
oxygen/natural gas lance= vodou chlazená přívodní trubka s kyslíkem/zemním
plynem;rotate drive motor= motor pro rotační pohon; trust roller= přítlačný válec;
treck ring= posuvný prstenec
Kyslík a palivo se přidávají trubkami, kterými se dmýchá na povrch taveniny. Pouţití
kyslíku má za následek tvorbu nízkých objemŧ výstupního plynu a vysokého obsahu
oxidu siřičitého, pokud se taví sulfidy. Pochod se běţně provádí vsázkovým zpŧsobem
a obvykle se pouţívá pro tavení, konverzi a čištění strusky několika takových pecí.
Toho se vyuţívá při výrobě primární a sekundární mědi a olova, feroniklu a při
rekuperaci ušlechtilých kovŧ.
85
Pro tavení se vyuţívá i dalších komerčních projektŧ sklopných rotačních pecí, příkladem
mohou být minihutě a sklopná rotační pec s okysličovaným palivem (TROF).
2.6.2.8 Procesy Noranda, El Teniente, Baiyin a Vanyukov
Reaktor Noranda vyuţívá pro tavení bubnovou pec se ţáruvzdornou vyzdívkou.
Peletizovaný koncentrát a aditiva se zaváţejí do lázně roztavené strusky shora na konci
pece. Hořáky spalující zemní plyn, nebo olej jsou umístěny na obou koncích a
produkují potřebné teplo pro pochod. Vzduch obohacený kyslíkem se vhání do
roztavené lázně trubkami, coţ zpŧsobuje, ţe se síra a ţelezo oxidují.
Obr. 2.11: reaktor Noranda
Legenda: feed end = vstupní strana; flux= tavidla; pelletized concentrates and coal
fines= peletizované koncentráty a jemné uhlí; rotation gear= otočné ústrojí; burner=
hořák; steel shell= ocelový plášť; tuyeres= trubky; mouth= otvor (vstupní); gas hood=
digestoř plynu; slag end= strusková strana; burner= hořák; slag tap hole= odpichový
otvor pro strusku; copper tap hole= odpichový otvor pro měď
Během nepřetrţitého tavení v peci se tavenina rozděluje do dvou fází : strusky a
kamínku. Vzhledem k jejich rozdílné hustotě se usazují ve dvou vrstvách. Kamínek se
odpichuje periodicky ze dna pece a struska proudí ven nepřetrţitě naproti zaváţecímu
konci. Pec se izoluje a odsává a ţlaby jsou opatřeny jímáním.
Tento proces se vyuţívá k tavení měděných koncentrátŧ a mŧţe poskytovat surovou
měď tam, kde se vyuţívá koncentrátŧ s nízkou hladinou nečistot nebo vysokojakostním
kamínkem. Běţnou provozní praxí je vyrábět na měď bohatý kamínek pro zpracování
při další konverzi.
Pochody El Teniente, Baiyin a Vanyukov jsou podobné pochodu Noranda. Při procesu
El Teniente se vlhké koncentráty přidávají do pece pomocí Garovy injektáţe (G
výklopný vŧz, G stříkačky) a suché koncentráty jsou přidávány tryskami. Z počátku byl
do pece zaveden kamínek jako inhibitor, aby napomáhal pochodu a tvořil se bílý kov.
Pochod Baiyin vyuţívá obdélníkové pece, která je rozdělena na zónu tavení a usazování.
Ve Vanyucově procesu je vzduch obohacený kyslíkem vháněn spíše do vrstvy strusky
neţ vrstvy kamínku.
Obr. 2.12 : Reaktor El Teniente
Legenda: off gas= výstupní plyn; matte= kamínek; concentrate and flux=
koncentrát a tavidla; white metal= bílý kov; air and oxygen= vzduch a kyslík;
slag= struska
2.6.2.9 Pochod Mitsubishi
Tento proces vyuţívá tři mezi sebou propojené pece, pec s tavící lázní, elektrickou pec
na čištění strusky a konvertorovou pec. Mezi pecemi se vyuţívá spádového prŧtoku a
vyhýbá se přenosu pánví. Všechny pece jsou izolovány a odsávány, teplo z procesních
plynŧ se rekuperuje a upravují se odstraňováním prachu a oxidu siřičitého.
Suché koncentráty, vzduch, kyslík a aditiva se zaváţejí do vanové pece pomocí trysek a
následně se taví, aţ se vytvoří kamínek (60 – 65 % obsahu Cu) a struska. Tato směs
86
proudí nepřetrţitě ţlabem do elektrické nístějové pece, která slouţí jako usazovací pec
k oddělování strusky. Kamínek se nepřetrţitě vypouští z usazovací pece přes výpusť do
konvertorové pece.
Obr. 2.13 : Pochod Mitsubishi
Legenda:Concentrates, silica, air, oxygen= koncentráty, křemen, vzduch, kyslík;
converting furnace slag, granulation and recycle= struska z konvertorové pece,
granulace a recyklace;burner= hořák; slag and matte= struska a kamínek; smelting
furnace= tavící pec; coke and FeS2= koks a FeS2; electric slag cleaning furnace=
elektrická pec na čištění strusky; slag granulation and discard= granulace strusky a
odpad; converting furnace= konvertorová pec;blister copper= surová měď; air,
oxygen= vzduch, kyslík
Do konvertoru se dmýchají na tekutou lázeň vzduch, kyslík a aditiva trubkami
chlazenými vodou aţ se vyrobí surová měď. Konvertorová struska se recykluje do tavící
pece, kam mŧţe být vsazena s anodovým šrotem. Je moţné, ţe konvertorová fáze by
mohla být vyuţita u jiných tavících pecí.
Tímto pochodem se surová měď vyrábí nepřetrţitě.
2.6.2.10 QSL pec
Pecí je horizontální buben rozdělený na zónu oxidace a zónu redukce. Pec je vyzděna
chrom-magnezitovými cihlami, aby se vypořádala s teplotou 1250 o C. Trysky u dna
pece dodávají kyslík do zóny oxidace a směs vzduchu a uhelný prach do struskové
redukční zóny. Surovina mŧţe být vlhká a o velikosti od velkých kusŧ po jemný
materiál. Je vsazována do vrcholu pece namíchaná s uhlím a tavidly.
V oxidační zóně se tvoří surové olovo, oxid siřičitý a na olovo bohatá struska. Ta
prochází do redukční zóny tak, ţe se vytváří další mnoţství surového olova, které proudí
v opačném směru k odpichovacímu otvoru pro olovo. Struska se odpichuje na konci
redukce a potom se granuluje. Surové olovo se odpichuje z konce oxidace a potom se
rafinuje. Poklopy a úplné zákryty se na výstupu a u ţlabŧ odsávají. Odsáté plyny se
vyuţívají při rekuperaci tepla a potom se odprašují předtím, neţ přecházejí do závodu na
kyselinu sírovou. Ostatní procesní plyny se čistí v rukávových filtrech.
Obr. 2.14 : Pochod QSL /tm 102, DFIU Zn 1999/.
carrier air= přívod vzduchu; oxygen= kyslík; shield gas= ochranný plyn; oxidation
zone= zóna oxidace; concentrate, fluxes, flue (coal) = koncentrát, tavidla, palivo
(uhlí); oxygen lance= přívodní trubky s kyslíkem; off gas= výstupní plyn; dust=
prach;
Pochod QSL byl vyprojektován pro výrobu olova z koncentrátŧ a některých
sekundárních surovin v jediné vanové peci a s ohledem na maximalizaci rekuperované
energie.
87
2.6.2.11 Cyklonové tavící pece
Zde jsou zařazeny cyklonové plamenné reaktory a reaktor Contop. Při těchto vysoce
intenzivních procesech tavení výbojem (flash = zášleh, výboj) se koncentráty a tavidla
taví s kyslíkem ve spalovacích komorách cyklonového typu. Při pochodu Contop je
cyklon umístěn vertikálně a zreagovaná směs padá do usazovací komory pod cyklonem.
U plamenných cyklonových procesŧ dochází ke spalování ve vertikální reakční šachtě a
oddělování strusky a kamínku nastává v dalším horizontálním reaktoru. Struska a bílý
kov nebo na měď bohatý kamínek se oddělují v předpecí a odpichují se. Bílý kov nebo
kamínek se zpracovávají v běţném konvertoru.
Obr. 2.15 : Proces Contop
Legenda anode copper= anodová měď; high grade matte= vysocejakostní kamínek;
slag= struska; off gas= výstupní plyn; concentrate and flux= koncentrát a tavidlo;
reducing gas= redukční plyn;
Tyto pochody se vyuţívají hlavně při tavení měděných koncentrátŧ.
2.6.2.12 Tavící autogenní pec Outokumpu
Jde o exotermický proces tavení. Vysušené koncentráty se taví za pouţití obsahu energie
koncentrátŧ pro výrobu tepla potřebného pro tavení koncentrátu a tavidla.
Směs koncentrátŧ se plynule prosazuje se vzduchem bohatým na kyslík prostřednictvím
středového hořáku do vertikální reakční šachty izolované pece, kde dochází rychle
v suspenzi k reakci mezi kyslíkem a koncentrátem. Teplo vzniklé reakcí taví částice.
Tavené částice tvoří kamínek a strusku. Tvoří se zároveň oxid siřičitý. Při pochodu ve
starším zařízení se pouţíval vzduch předehřátý na 200 – 800o C, aby se dosáhlo
autogenního pochodu, ale v současné době je popisována většina zařízení, která dosahují
autoreakce obohacením provozního vzduchu asi ze 30 – 90 % kyslíkem. Stupeň
obohacení kyslíkem je dán kvalitou koncentrátu a poţadavky tepelné bilance.
Nepřetrţitý proud odpadního plynu opouští pec přes kouřový kanál šachty, aby se
rekuperovalo teplo a odstranily částice. Má konstantně vysokou koncentraci oxidu
siřičitého a síra se získává z plynu hlavně zpracováváním na kyselinu sírovou poté, co se
odstraní částice (tuhé a prach).
Roztavená struska a částice kamínku se usazují mimo plyn v horizontální usazovací části
pece za tvorby roztavené lázně, kde se oddělují fáze bez vnější usazovací nádrţe.
Kamínek se odpichuje z pece do pánví nebo odchází přes licí ţlaby na granulaci
v závislosti na metodě konverze, která se pouţije. Struska se odpichuje plynule, nebo
poloplynule mimo pec a mŧţe se dále zpracovávat ve struskové peci nebo v okruhu
struskové flotace při získávání mědi. U některých zařízení umoţňuje niţší obsah mědi ve
strusce, ţe struska se tvoří v huti primární výroby, aby se přímo odloţila jako odpad
nebo vyuţila.
Obr. 2.16: Pec Outokumpu
Legenda: concentrate and sand= koncentrát a písek; concentrate burner= středový
hořák (pro koncentrát); oil= olej; preheated air or enriched air= předehřátý vzduch,
88
nebo vzduch obohacený (kyslíkem); reaction shaft= reakční šachta; matte= kamínek;
slag= struska; settler= usazovák; uptake= stoupačka;
Reakční pec je určena k výrobě měděného a zinkového kamínku a surové mědi přímo
z koncentrátŧ. Pec poskytuje vysoce jakostní kamínek tak, ţe hlavní podíl síry
v koncentrátu se odloučí v podobě plynŧ z tavení a umoţní se proces přeměny (např.
v diskontinuálním Pierce-Smithovu konvertoru), aby se snadněji eliminoval zbytkový
obsah síry. Pece se vyuţívalo k demonstraci při výrobě surového olova a při dýmavém
odpadu (Jarosite).
Stejný typ pece se také pouţívá při autogenním konvertorovém pochodu při konverzi
základního granulovaného kamínku na surovou měď. Pochod má rysy podobné
autogennímu tavícímu pochodu tj. autogenní operaci se vzduchem obohaceným kyslíkem
a nepřetrţitý proud odpadního plynu s vysokým obsahem oxidu siřičitého.
2.6.2.13 INCO pec
Je to autogenní pec podobná peci Outokumpu, ale pouţívá k prŧběhu reakce čistý kyslík.
Promíchané koncentráty měděné rudy se struskotvornými činidly jsou vnášeny
horizontálně z obou koncŧ do pece a odcházející plyny se shromaţďují uprostřed pece.
Obr. 2.17 INCO pec
Legenda: chalcopyrite concentrate= koncentrát chalkopyritu; sand= písek; constant
weight feeders= zásobníky pro konstantní navážky;oxygen= kyslík; slag=struska;
matte= kamínek; converter slag recycle= recyklace konvertorové strusky; off gas =
výstupní plyn;
Koncentráty se praţí a taví v suspenzi v peci a padají do usazováku stejným zpŧsobem
jako u pece Outokumpu a pece záţehové. Teplo vznikající praţením je pro autogenní
proces dostatečné. Struska, která obsahuje měď protéká nepřetrţitě ven na konci pece a
kamínek se odpichuje periodicky ze středu jedné postranní stěny. Odpadní plyn obsahuje
aţ 75 % oxidu siřičitého.
2.6.2.14 Kivcetova pec (KSS)
Je to autogenní pec podobná peci Outokumpu. Suché a promíchané sloţky vsázky a
kyslík se prostřednictvím hořákŧ plní shora do oxidační šachty. Současně se přidává
koksový hrášek.
Vsázka se zaţehne, kdyţ vstoupí do reakční šachty, dosáhne se teploty aţ 1400 o C a hned
se provede úplné odsíření. Koksový hrášek se pouze zahřeje, jak padá do šachty. Koks
vyplave na struskové lázni a redukuje PbO. Částečně redukovaná struska a surový kov
protékají pod ponořenou příčnou stěnou do redukční části pece, která je elektricky
vyhřívaná a kam se přidává pro konečnou redukci dodatečný koks nebo uhlí.
Obr. 2.18: Kivcetova pec
Legenda: a) electrodes= elektrody; b) concentrate burner=středový hořák pro
koncentrát; c)smelting shaft= tavící šachta; d) partition walls=příčky;e) belt of watercooled elements= pás s vodou chlazenými úseky; f) water-colled refractory lining=
89
vodou chlazená žáruvzdorná vyzdívka; g) gas removal shaft= šachta na odstraňování
plynu;
Surové olovo se posílá na rafinaci, strusku lze poslat do Waelzovy pece. Prach plynŧ
z oxidace se vrací zpět do pece. Prach ze spalin při etapě redukce se zpracovává v ISF
peci. Pochodu se také pouţívá při výrobě mědi.
2.6.3
Konvertory
2.6.3.1 Pierce-Smithŧv konvertor
Tyto konvertory se provozují vsázkovým zpŧsobem a vyuţívají trysky pro dmýchání
vzduchu nebo kyslíku do kamínku, aby nastala dvoustupňová reakce za vzniku surové
mědi nebo vysokojakostního niklového kamínku a strusky. Také se jich pouţívá při
redukci feroniklu a některých oxidŧ kovŧ.
Během period foukání vznikají velké objemy horkých plynŧ a jsou zachycovány pomocí
odsávacích digestoří nad otvorem konvertoru. Prostor mezi tělesem konvertoru a
digestoří umoţňuje přístup přisávaného vzduchu, který zpŧsobuje zřeďování na oxid
siřičitý bohatých výstupních plynŧ. Koncentrace oxidu siřičitého kolísá v závislosti na
cyklu pochodu. Během počátečního dmýchání mŧţe být koncentrace oxidu siřičitého
výrazně vyšší neţ o 10 % proti následné periodě dmýchání a kdyţ se konvertor otáčí
pryč od digestoře je koncentrace SO2 mnohem niţší a často nulová. Kolísající
koncentrace SO2 není dostatečná natolik, aby se jí vyuţilo pro závod kyseliny, který
vyţaduje relativně stabilizovaný tok. To se dá překonat v mnohém konvertorovém
závodě, rozvrţením konvertorování, aby se dosáhlo relativně stálého prŧtoku. Plyny se
také mohou míchat s plyny z další mnohem větší hutě. Pouţitím kyslíku pro obohacení
dmýchaného vzduchu se bude obsah SO2 rovněţ zvyšovat, ačkoliv obohacení se
omezuje s ohledem na rychle se zvyšující poškození vyzdívky. V některých závodech se
pouţívají vodou chlazené kryty.
Konvertor se zaváţí z pánví tekutým kamínkem a struskou, které během konverze
kamínku a výroby surové mědi vznikají, následně se odlévají z konvertoru do pánví.
Během těchto odpichovacích pochodŧ dochází ke vzniku fugitivních emisí. Pouţitím
dodatečného zařízení na odsávání kouře ( např. sekundárních sacích ventilátorŧ a clon
vzduchu) a regulace nastavení polohy konvertoru, aby se předešlo dmýchání během
vysunutí konvertoru, se mohou tyto emise omezit. Také se pouţívá systémŧ zaváţení
prostřednictvím krytŧ a dmýšními tryskami tak, ţe není vţdy nutné při vsazování
kovového šrotu a tavidel naklánět konvertor směrem od poklopu.
Obecný bubnový tvar pece přináleţející tomuto typu konvertoru se také vyuţívá u
anodových pecí, kde se rafinuje surová, nebo černá měď vyrobená v konvertorech.
Tyto pece vyuţívají dmýšní trubice pro další dmýchání vzduchu, následované přídavkem
redukčního činidla (obvykle zemního plynu nebo propanu), aby se odstranily konečné
stopy síry a převedl se potom oxid mědi na měď.
Obr. 2.19 Konvertor Peirce a Smitha
Legenda: tuyere pipes= dmýšní trubice; automatic tuyere= automatické dmýchání;
pneumatic puncher= pneumatický průbojník;siliceous flux = křemičitá tavidla(
90
struskotvorná přísada);
výstupní plyn
flux gun= ucpávka toku; hood= odsávaný kryt; off gas=
Jedná se o zdaleka nejobvyklejší nádobu pro konvertorování kamínku a pouţívá se
k výrobě mědi a vysoce jakostního kamínku niklu a při rafinaci feroniklu.
2.6.3.2 Hobokenŧv konvertor
Ten se provozuje na stejném principu dmýchání jako konvertor Pierce a Smitha, ale
vyhýbá se velkým únikŧm plynu, které obvykle nastávají, kdyţ se konvertor vysune, aby
se plnil, nebo aby se odpichovala struska a surová měď.
Vypouštěný plyn se odsává přes spaliny na konci konvertoru. Ucpávka minimalizuje
úniky plynu během všech fázích pochodu. Konvertor se zaváţí malým otvorem ve
vrcholu pláště a zaváţet je proto moţné během dmýchání, aniţ by se konvertor nakláněl,
protoţe pochod trvá kratší dobu. Zředění výstupních plynŧ vlivem přisávaného vzduchu
je malé, takţe stálá prŧměrná koncentrace oxidu siřičitého je vyšší neţ u konvertoru
Pierce a Smitha. Koncentrace SO2 však bude ještě v prŧběhu cyklu kolísat.
Konečným výsledkem je, ţe jsou menší ztráty SO2 z konvertoru. Vyuţívaný menší otvor
pro zaváţení mŧţe vytvořit problémy s ohledem na narŧstající strusku.
Obr. 2.20 : Hobokenův konvertor
Legenda: air inlet to tuyeres= přívod vzduchu do dmýšních trubek; mouth= vstupní
otvor; counterweight=vývažek; gas flow= průtok plynu; goos neck= předloha; special
tight joint= speciálně těsný spoj; flue= palivo
2.6.3.3
Další konvertory
Pec pro ISA /Autotavení, TBRC, konvertorový stupeň procesu Mitsubishi a konvertor
Noranda se také pouţívají jako konvertory. Tyto pece vyuţívají jako vsázkový materiál
taveninu kamínku. Konvertor OBM se vyuţívá pro feronikl. Záţehové konvertory
(Kennecott / Outokumpu) se vyuţívají také a v tomto případě se pouţívá jako
vsázkového materiálu základního kamínku. Konvertor Mitsubishi a záţehový konvertor
jsou v hutnictví v době vzniku tohoto dokumentu pouze kontinuálními konvertory (pro
kontinuální procesy).
2.6.4
Pece pro tavení a rafinaci
2.6.4.1 Indukční pece
Jde o jednoduché kelímky nebo kanálky, které se zahřívají vnějším elektrickým vinutím,
kanálkové indukční pece se pouţívají hlavně pro tavení materiálŧ o velkých rozměrech.
V jednom případě se kanálkové pece pouţívá k tavení hliníkových tyčí.
Obr. 2.21 Indukční pece
Legenda: crucible induction furnace = kelímková indukční pec; channel induction
furnace= kanálková indukční pec ; a) spout= licí žlab;b) induction coil= indukční cívka;
91
c)crucible= kelímek;d) molten metal= tavenina kovu; e) iron core= železné jádro; f)
channel =kanálek; g)rammed lining = výduska pece ( vyzdívka)
Proud se indukuje do kovu, který byl vsazen do pece a vzniká teplo. Pece jsou vybaveny
digestořemi pro zachycování kouře a sniţování prachu, které se mohou v prŧběhu pouţít
stírání pěny z kovu a procesu odlévání. Přístup do indukční pece při vsazování a
odpichování znamená časté pouţití pohyblivého odtahového systému. Digestoře jsou
mohutné, takţe mohou odolávat některým mechanickým vlivŧm. Alternativně se pouţívá
účinně umístěného odsávání nebo jímání u výpusti této pece. Efektivita takové pece
mŧţe být u některých materiálŧ nízká, ale mŧţe se zvyšovat zejména pokud je vsazovaný
materiál malý.
Velké kusy se mohou nařezat, aby se zlepšila účinnost a umoţnilo se také, aby digestoře
pro zachycování kouře byly patřičně rozestaveny. Některé kontinuální pochody také
zanechávají zbytky roztaveného kovu na dně pece mezi vsázkami, pokud to proces
umoţňuje.
Tyto pece se uţívají pro malá tavená mnoţství aţ do 30 t obecně u Cu, mosazi, Zn a Al.
Mohou se také provozovat ve vakuu, například, kdyţ se taví superslitina, vysoce
legovaná ocel, čisté kovy a v některých případech při destilaci kovŧ. Teplota pece se
mŧţe regulovat automaticky, aby se minimalizovala tvorba kouře, kdyţ se taví těkavé
nebo oxidovatelné kovy jako je Zn, nebo slitiny s obsahem Zn,
Tyto pece se také pouţívají k udrţování roztaveného kovu při legování nebo odlévání.
Indukovaný proud v těchto pecích pŧsobí elektromagnetické míchání kovu, coţ
podporuje mísení vsázky a určitého legovacího materiálu, který se přidává.
2.6.4.2 Nepřímo ohřívané kelímky
Jsou to jednoduché kelímky, které se ohřívají zvnějšku spalnými plyny z hoření plynu
nebo oleje, elektricky nebo niţšími teplotami prostřednictvím zahřáté kapaliny. Kontakt
s přímým plamenem se vylučuje, aby se předcházelo místním horkým skvrnám na
podkladu kelímku a správná regulace teploty taveniny se mŧţe provádět, tak, ţe se
předejde oxidaci a odpařování kovu.
Tyto kelímky se pouţívají hlavně při tavení vyčištěného olova a slitin s olovem a u Zn a
jeho slitin.
2.6.4.3 Šachtová pec pro tavení kovu
Jde o jednoduchou vertikální pec se sběrnou nístějí (uvnitř, nebo vně pece) a systém
hořákŧ na spodním konci a vsazovacím systémem materiálu nahoře.
Hořáky jsou obvykle na plyn a jsou provedeny tak, aby vytvářely oxidační nebo redukční
atmosféru. To umoţňuje, aby se kov roztavil za oxidace, nebo bez ní. Kov se vsazuje na
vrcholu pece a taví se, jak prochází dolŧ šachtou. Nezávislá regulace poměru
palivo/vzduch se obvykle provádí u kaţdého hořáku . Kontinuální monitorování CO nebo
vodíku se zajišťuje rovněţ u kaţdé serie hořákŧ a následně se monitorují spalné plyny u
kaţdého hořáku. Spalné plyny se zpravidla odlučují a čistí. Někdy se pouţívá
dospalovacího hořáku, aby se rozloţil oxid uhelnatý, olej, těkavé organické látky nebo
dioxiny, které se vypouštějí. Přídavek kyslíku nad tavícím prostorem se mŧţe pouţít
k tomu, aby se zajistilo dospalování v hořejších částech šachtových nebo vysokých pecí.
92
Pece se vyuţívá k tavení čistého kovu, ale čas od času se pouţije i kov, který je znečištěn
organickou látkou. Pokud se vsazuje do pece zaolejovaný kov, prochází gradientem
teplot, který existuje mezi vsázkovým prostorem a hořáky. Při nízké teplotě se mŧţe
vytvářet mlha z částečného hoření organického materiálu.
Šachtové pece se také pouţívá k předehřevu vsázkového materiálu před tavením.
2.6.4.4 Proces kontinuálního tavení
Proces tvoří dvě propojené pece, nístěj šachtové pece a bubnová pec. První je vertikální
obdélníkovou pecí s horizontální sběrnou komorou, která je zavezena surovou nebo
černou mědí a dalšími surovinami. Kyslíkové hořáky dodávají teplo a vsázka se taví, aţ
se vyrobí ţárově rafinovaná měď a malé mnoţství strusky, která se odděluje.
Obr. 2.22 Kontitavící proces /tm 124, DFIU Cu 1999/
Legenda: copper= měď; poling furnace=polovací pec; anode furnace= anodová
pec;cooler= chladič; filter= filtr; off gas= výstupní plyn; charging= vsazování
Roztavená měď protéká přes uzávěr a ţlab do horizontální bubnové pece, kde je
odkysličena za pouţití zemního plynu. Rafinovaná měď se potom odlévá jako anody.
Plyny z druhé pece procházejí přes dospalovací hořák. Potom se spojují s plyny
odloučenými z první pece a procházejí do kotle na odpadní teplo, předehřev vzduchu do
hořáku, stupněm chlazení a nakonec přes rukávový filtr (lapač prachu).
Podmínky provozu pece se mohou regulovat, aby se minimalizovala oxidace kovu.
Uspořádání umoţňuje rekuperaci tepla výrobou páry nebo předehřev vsázky.
Jde o dvouetapový kontinuální proces pro tavení a úpravu černé a surové mědi, vysoce
jakostního měděného šrotu a anodového šrotu pro výrobu měděných anod. Podobným
provedením je věţový proces tavení (meltower process) v prŧmyslu hliníku /tm 116,
ALFED 1998/. Tento pochod vyuţívá vertikální tavící věţ a obsahuje předehřev vsázky
za pouţití horkých odsávaných plynŧ.
2.6.4.5 Elektronové pece
Velmi vysoké teploty tavení těţkotavitelných kovŧ jako je wolfram, tantal nebo niob
neumoţňuje tavení v normálních tavících pecích. Kvŧli vysokým bodŧm tavení kovŧ
byla vyvinuta pec s elektronovými paprsky, která pouţívá urychlování elektronŧ jako
energetického zdroje, které předávají svou energii pecní vsázce. Tavení elektronovými
paprsky se pouţívá, aby se vyrobily vysoce čisté kovy prosté vměstkŧ. Moţnost roztavit
kovy o vysoké čistotě je dána pŧsobením zcela čistým vysoko teplotním zdrojem tepla
(elektrony) a vodou chlazené měděné nístěje. Roztavený kov oproti mědi tuhne tak, ţe
tavenina je v kontaktu s její vlastní pevnou fází.Tavení a rafinace elektronovými paprsky
je dobře proveditelný pochod při výrobě ultračistých těţkotavitelných kovŧ jako je
vanad, niob, tantal, molybden a wolfram.
2.6.4.6 Rotační pec
Je to rotační buben se ţáruvzdornou vyzdívkou vybavený na jednom konci hořákem.
Zaváţecí dveře jsou na jednom konci a hořák mŧţe být někdy umístěn na druhém. Mŧţe
93
se pouţít spalování kyslíku jako paliva. Pece mohou být buď dlouhé, nebo krátké a
někdy existují i varianty.
 krátké rotační pece : tavení sekundárního olova, ušlechtilých kovŧ atd.
 dlouhé rotační pece : tavení a rekuperace hliníkového šrotu atd.
 Thomasova pec: tavení a rafinace měděného šrotu atd.
 rotační pec s ponornými dmýšními trubkami : rafinace surové nebo černé mědi,
čištění strusky atd.
Otáčení pece se mŧţe měnit, aby se dosáhlo úplného zreagování vsazeného materiálu a
vysoké efektivity. Suroviny se obvykle vsazují koncovými dveřmi, které jsou běţně
uzavřené a odsávané, aby se předešlo fugitivním emisím. Pece vyuţívají olej nebo plyn
jako paliva a běţně kyslíkové hořáky, teplo z hořáku se přenáší na ţáruvzdornou stěnu
a vsázka se ohřívá od stěny během otáčení.
Struska a během procesu vyrobený kov se mohou odpichovat z odpichovacího otvoru ve
dveřích na konci nebo z místa uprostřed pece. Odpichovací otvor je orientován podle
parciální rotace pece, aby se udrţovalo oddělování kovu a strusky. Odpichování ze dveří
na konci umoţňuje, aby se zachycoval kouř z jednotného uzavíracího a odsávacího
systému. Náklopné rotační pece se pouţívají také, vykazují zlepšené rekuperační poměry
u některých vsazených dávek a mohou méně záviset na tavidlech.
V těchto pecích se mŧţe vytavovat nebo tavit mnoţství rozličných kovŧ.
2.6.4.7 Plamenná pec
Je to ţáruvzdornou vyzdívkou opatřená obdélníková nebo kruhová vanová pec, která je
ohřívána stěnami nebo v klenbě zamontovanými hořáky. Pouţívají se rozličná paliva a
kyslíkové hořáky se mohou pouţít ke zvýšení rychlosti tavení. Pouţívá se odlučování a
úprava spalných plynŧ a pece jsou částečně izolovány. Kryty a zakryté ţlaby obstarávají
jímání během odpichování a vsazování
Struska nebo pěna se mohou odstraňovat hrably nebo odpichem.
Mnohá provedení mají široký přistup dveřmi, které umoţňují, aby se vsazovaly velké
předměty. To vytváří problém při zaizolování a odtahu během vsazování. Chlazení vodou
mŧţe tento problém minimalizovat tím, ţe se omezí deformování dveří. Vyuţívá se
utěsněných zaváţecích vozŧ a pro koncentráty se mohou pouţívat zaváţecí roury.
Podobným zpŧsobem mŧţe být utěsnění dveří ovlivňováno materiálem, který se do pece
vsazuje nesprávným zpŧsobem. V některých případech mŧţe utrousená tavenina kovu
nebo strusky ztuhnout na otvoru nebo v jiných případech mŧţe drát nebo kabel zpŧsobit,
ţe se dveře patřičně nezavřou.
Účinnost tavení plamenné pece není obvykle velká z dŧvodu slabého přenosu tepla
z hořáku. V praxi se efektivita mŧţe zlepšit při obohacení kyslíkem nebo za pouţití
kombinace plynu a pevného paliva, aby se prodlouţila délka plamene.
Tyto pece se pouţívají pro vsázkové (diskontinuální) tavení, rafinaci a udrţování teploty
rozličných kovových tavenin.
94
2.6.5
Přehled pecí
Tab 2.5 : Sušící, pražící, aglomerační a kalcinační pece
Pec
Parní sušárna
Fluidní sušárna
Záţehová sušárna
Rotační pec
Fluidní loţe
Aglomerační stroj
s horním tahem
Aglomerační stroj se
spodním tahem
Aglomerační stroj
s ocelovým pásem
Herreshoffova
Etáţová pec
Pro kovy
Cu a některé další
Použitý materiál
Koncentráty
Většina kovŧ k sušení.
Dýmavý ZnO.
Kalcinace Al2O3
Ni a feroslitiny
Vypalování filmu pro
ušlechtilé kovy
Odolejování šrotu Cu a Al
Cu a Zn
Al2O3
Zn a Pb
Rudy, koncentráty Sušení, kalcinace
a rozličný šrot a
a dýmavé
zbytky
pochody
Vyuţití jako
spalovny
Feroslitiny, Mn, Nb
Koncentráty
Al(OH)3
Koncentráty a
druhotné
Koncentráty a
druhotné
Ruda
Hg a ţáruvzdorné kovy,
Mo (rekuperace Re)
Rudy a
koncentráty
Zn a Pb
Poznámka
Kalcinace a
praţení
Slinování
Slinování
Moţné i další
aplikace
Praţení,
kalcinace
Tab. 2.6 : Tavící a konvertorové pece
Pec
Uzavřená kelímková
se ţáruvzdornou
vyzdívkou
Otevřená hlubinná
Pro kovy
Použitý materiál
Těţkotavitelné kovy, Oxidy kovŧ
speciální feroslitiny
Těţkotavitelné kovy,
speciální feroslitiny
Cu
Feroslitiny
Cu
Ušlechtilé kovy, Cu,
feroslitiny
Oxidy kovŧ
Sklopná rotační pec
Al, Pb, ušlechtilé
kovy
Al
Šrot a další druhotné
suroviny
Šrot a další druhotný
Plamenná
Al, Cu, další
Šrot a další druhotné
suroviny
Baiyin
Elektrická oblouková
Contop/Cyklonová
Pec s ponořeným
elektrickým
obloukem
Rotační
Koncentráty
Koncentráty, ruda
Koncentráty
Struska, druhotné
suroviny, koncentráty
95
Poznámka
Pro výrobu
feroslitin se
pouţívají otevřené,
polouzavřené a
uzavřené typy
Oxidace a reakce
se substrátem
Pouţití minima
tavících solí
Tavení oxidických
materiálŧ Cu,
rafinace
Vanyukov
Cu
ISA tavení/ autotavení Cu, Pb
QSL
Pb
Kivcet
Pb, Cu
Noranda
El Teniente
TBRC
TROF
Minihuť
Šachtová pec a ISF
Cu
Cu
Cu,
Ušlechtilé kovy
Cu / Pb / Sn
Pb, Pb/Zn, Cu,
ušlechtilé kovy,
Fe-Mn s vysokým
obsahem C
INCO záţehová pec
Cu, Ni
Outokumpu záţehová Cu,Ni
pec
Proces Mitsubishi
Cu
Pierce-Smith
Hoboken
Cu(konvertorová),
feroslitiny, výroba
oxidŧ kovu
Cu (konvertorová)
Outokumpu záţehový Cu (konvertorová)
konvertor
Konvertor Noranda
Cu (konvertorová)
Konvertor Mitsubishi Cu (konvertorová)
Koncentráty
Meziprodukty,
koncentráty a druhotné
Koncentráty a druhotné
suroviny
Koncentráty a druhotné
suroviny
Koncentráty
Koncentráty
Většinou druhotné
včetně stěrŧ
Šrot
Koncentráty, většinou Pro výrobu Fedruhotné suroviny
Mn se pouţívá
pouze společně
s rekuperací
energie
Koncentráty
Koncentráty
Koncentráty a anodový
šrot
Kamínek a anodový
šrot
Kamínek a anodový
šrot
Kamínek
Kamínek
Kamínek
Tab. 2.7 : Tavící pece
Pec
Indukční
Použité pro kov
Většina
Použitý materiál
Čistý kov a šrot
Elektronová
Rotační
Těţkotavitelné kovy
Al, Pb
Čistý kov a šrot
Šrot rŧzných jakostí
Plamenná
Al (primární i
sekundární výroba)
Rŧzné jakosti šrotu
96
poznámky
Indukční míchání
napomáhá
legování,
v některých
případech se mŧţe
pouţít vakua
Tavidla a sole
pouţívané pro
komplexní
matrice
Vanové nebo
nístějové
Kontitavení
Cu
Šachtová
Cu
Bubnová
(Thomasova)
Vytápěné kelímky
(nepřímo- kotlíky)
Přímo vyhřívané
kelímky
Cu
2.6.6
Pb, Zn
Ušlechtilé kovy
uspořádání se
mŧţe měnit
Tavení nebo
udrţování
Cu anoda a čistý šrot Integrovaný pecní
systém
Cu katoda a čistý šrot Redukční
podmínky
Čistý měděný šrot
Tavení, ţárová
rafinace
Čistý šrot
Tavení, rafinace,
legování
Čistý kov
Tavení, legování
(tavenina kovu)
Elektrochemické pochody
2.6.6.1 Elektrolytické získávání kovŧ
Vyuţívá se elektrolyzéru, který obsahuje inertní anodu z olova nebo titanu a katodu,
které jsou umístěny ve vodném roztoku elektrolytu obsahujícím kov. Katoda je buď
z tenké vrstvy ryzího kovu (startovní vrstva) nebo tvarovaný plech, vytvořený
z korozivzdorné oceli nebo hliníku (permanentní katodová deska). Ionty kovu přicházejí
z roztoku a usazují se na katodě, plyny, jako je chlor, nebo kyslík se vylučují na anodě
Chlor se zachycuje v izolovaném úseku anody, ale kyslík se obvykle vylučuje a mŧţe
strhávat nějaký elektrolyt a vytváří kyselou mlhu, která musí být zachycena a vrácena
do pochodu. Vyčerpaný elektrolyt se běţně vrací do procesu.
Tímto zpŧsobem se vyrábějí Cu, Co, Ni, Zn, Sn a ušlechtilé kovy. Kdyţ se pouţije
permanentních katodových desek, nánosy ryzího kovu se mohou stahovat nebo
seškrabovat, tavit a odlévat do poţadovaného tvaru.
2.6.6.2 Elektrorafinace
Vyuţívá se elektrolyzéru, který tvoří odlitá anoda z rafinovaného kovu a katoda,
umístěná v elektrolytu, obsahujícím roztok kovu. Katodou je buď tenká vrstva ryzího
kovu, nebo tvarovaný plech z korozivzdorné oceli (permanentní desková katoda) Ionty
kovu se ze znečištěné anody uvolňují (rozpouštějí) do roztoku, ze kterého se vylučují na
katodě.
Tímto zpŧsobem se rafinuje měď ušlechtilé kovy, olovo a cín. Pouţije-li se
permanentních katodových desek, mohou se vrstvy vyloučeného kovu setřít, seškrábat,
roztavit nebo odlít do poţadovaného tvaru.
Během elektrorafinace jsou odloučeny další kovy obsaţené v anodách, rozpustné kovy
jsou rozpuštěny v elektrolytu a nerozpustné kovy jako ušlechtilé kovy, Se, Te tvoří
anodový kal, který se usazuje v elektrolyzéru. Anodový kal se periodicky odstraňuje
97
z elektrolyzéru a hodnotné kovy se rekuperují. V některých případech se pouţívají
anodové vaky, aby anodové kaly zadrţovaly.
Část elektrolytu se vypouští ze systému a získávají se z něho další kovy.
2.6.6.2 Elektrolýza roztavených solí
Elektrolyzér je konstruován tak, ţe vyuţívá inertní katody a anody (ocelové a uhlíkové)
tak, aby mohly odolávat vysokým teplotám elektrolytu. Roztavený kov se ukládá na
katodě a periodicky se odstraňuje za pomoci vakua nebo vytlačením. Plyny, jako chlor
nebo kyslík se vylučují na anodě. Chlor se zachycuje a recykluje nebo prodává.U
hliníku reaguje kyslík s uhlíkovou anodou, která se nepřetrţitě spotřebovává.
Elektrolýza roztavených solí se mŧţe pouţít při výrobě hliníku, lithia, sodíku a hořčíku.
2.6.7
Hydrometalurgické pochody
Kyseliny a NaOH, někdy také uhličitan sodný se pouţívají k rozpouštění obsahu kovŧ
z rŧzných rud a koncentrátŧ před jejich rafinací a elektrolýzou. Materiál, který se má
louţit je obvykle ve formě oxidu, buď jako oxidická ruda, nebo oxidu vyrobeného při
praţení / tm 137, Expertní skupina pro Cu 1998/. Přímé louţení Zn koncentrátu se také
uvádí a to jak při zvýšeném, tak atmosférickém tlaku. Některé sulfidické rudy Cu
mohou být louţeny kyselinou sírovou nebo jiným prostředkem, někdy se vyuţívají
přírodní bakterie, aby se podpořila oxidace a rozpouštění, ale k tomu se vyuţívá se
velmi dlouhé doby. Vzduch nebo kyslík nebo chlor se mohou do louţecích systémŧ
přidávat, aby se vytvořily vhodné podmínky a také se pouţívají roztoky obsahující
chlorid ţelezitý. Roztoky, které vznikají se zpracovávají několika zpŧsoby, aby se
rafinovaly a získaly se kovy. Obecnou praxí je vrátit vyčerpané roztoky do etapy
louţení, případně k uchovávání kyselin a alkalických roztokŧ
2.6.7.1 Louţení odvalu
Louţení otevřených odvalŧ se obvykle provádí v dole. Materiál se drtí a rozmělňuje,
aby se umoţnil dokonalý kontakt mezi částicemi a kyselinou a potom se ukládá v
podobě přirozených valŧ na nepropustné podloţky. Kyselina se na podkladu zachycuje
a recirkuluje se, aby se umoţnilo, obohacování obsahu kovu. Doba louţení jednoho
odvalu mŧţe kolísat mezi 100 dny u oxidické měděné rudy a po 500 dní u sulfidické
měděné rudy.
2.6.7.2 Louţení na vzduchu (otevřená nádrţ )
Louţení oxidŧ a koncentrátŧ na vzduchu se provádí v otevřených nebo částečně
uzavřených nádrţích pomocí recirkulace směsi, aby se udrţela teplota a koncentrace
kyseliny. Systém se obvykle provozuje v několika nádrţích za sebou. Pak následuje
sedimentace, aby se oddělila hlušina a čištěním se získá roztok kovu. Některé odpady
z louţení se mohou louţit dále, pokud síla kyseliny a teplota rostou. Vyuţití několika
etap louţení mŧţe zlepšit efektivitu louţení, ale mŧţe mít za následek rozpuštění více
nečistot, zejména ţeleza, které se následně musí odstraňovat.
98
2.6.7.3 Louţení pod tlakem (autokláv)
Louţení pod tlakem nebo autoklávování se mŧţe provádět jako úplný louţící pochod,
nebo jako část z řady louţících etap. Vyuţívají se tlakové nádoby odolné proti kyselině
nebo alkáliím a tekutina recirkuluje, aby se umoţnilo pokračování reakcí. Mohou se
přidávat kyslík, vzduch, nebo chlor, aby se zvýšila oxidace. Etapy redukce tlakem
mohou mít za následek tvorbu kyselých mlh a ty se pak zachycují.
2.6.7.4 Extrakce rozpouštědlem
Kovy se mohou extrahovat z vodných roztokŧ určitými organickými rozpouštědly, které
jsou nerozpustné ve vodě. Vodná a organická fáze se rozptylují jedna do druhé a za
regulace pH směsi a za pouţití komplexotvorného činidla se poţadovaný kov selektivně
extrahuje do organické fáze. Po oddělení fází se získá roztok ryzího kovu pomocí
reextrakce kovu z organické fáze do sekundární fáze vodné (vytřepáním), ze které se
mŧţe kov získat rŧznými zpŧsoby. Následující schema ukazuje princip takového
pochodu.
Obr. 2.23 : Stupně zpracování extrakčního rozpouštědla
Legenda: raffinate= rafinát; pregnant leach solution= bohatý loužící
roztok;extraction= extrakce;stripped organic= stržené organické látky; loaded
organic= znečištěno organickými látkami; stripping= odstraňování; spent electrolyte=
vyčerpaný elektrolyt; advanced electrolyt=postupující elektrolyt;electrowinning=
elektrolytická operace;
2.6.8
Techniky řízení procesu
Zásady nejlepších dostupných technik zahrnují pojmy týkající se navrţení procesu, jeho
provozování, řízení, obsluhy a udrţování. Tyto faktory umoţňují dobrý výkon, kterého
se má dosáhnout s ohledem na prevenci emisí a jejich minimalizaci, účinnost pochodu a
úspory nákladŧ. Vyuţívá se tedy správné regulace pochodu, aby se dosáhlo jak těchto
cílŧ tak se dodrţovaly podmínky bezpečnosti.
Provozování pochodu za regulace se v tomto sektoru v současné době osvojilo a
aplikuje se na rozličné procesy. Pouţívají se následující techniky :
Obecně se k regulaci podmínek provozu pouţívá vzorkování a analýzy surovin . Mělo
by se dosáhnout dobrého promíšení rŧzných vsázkových materiálŧ, aby se získala
optimální účinnost konverze a omezení emisí a odpadŧ.
Značnou měrou se vyuţívá navaţování vsázky a měřících systémŧ. Za tímto účelem se
široce aplikují pásové váhy a počítá se s váhovými koeficienty pro váhové ztráty
zásobníkŧ.
Pro regulaci podílu vsázkového materiálu, kritických hodnot pochodu a podmínek
spalování a dodávek plynu se pouţívá mikroprocesorŧ. Několik parametrŧ se měří, aby
se umoţnila regulace procesu, nastavuje se signální soustava pro výstrahu při dosaţení
kritických parametrŧ :
-
pouţívá se kontinuálního měření teploty, tlaku v peci ( nebo podtlaku) a objemu
plynu nebo jeho prŧtoku
monitorují se plynné sloţky (kyslík, oxid siřičitý a oxid uhelnatý)
99
-
kontinuálně se monitorují vibrace, aby se detekovalo zablokování a moţné poruchy
zařízení
kontinuálně se monitoruje proud a napětí u elektrolytického pochodu
kontinuálně se monitorují emise, aby se regulovaly kritické procesní parametry
Provádí se monitorování a regulace teploty tavících pecí, aby se předešlo dýmu oxidŧ
kovŧ a kovŧ přehřátím.
Plyny z procesu se zachycují při vyuţívání izolovaných nebo poloizolovaných pecních
systémŧ. Vyuţívají se vzájemně pŧsobící, propojené ventilátory o nastavitelné rychlosti,
aby se zajistilo, ţe se udrţují optimální podíly zachycování plynŧ a mohou se
minimalizovat náklady na energii.
Odpary rozpouštědel se zachycují a rekuperují se maximální moţnou měrou. Praktikuje
se další odstraňování par rozpouštědel, aby se předešlo emisím těkavých organických
látek a zápachu.
Provozovatelé, technici a další pracovníci by se měli nepřetrţitě proškolovat a
posuzovat ve vyuţívání provozních předpisŧ, vyuţívání popisovaných moderních
regulačních technik a o významnosti akcí, které se provádějí, kdyţ se ozvou výstraţné
signály.
Úrovně revize se optimalizují přijetím výhod výše uvedených a dodrţováním
odpovědnosti provozovatele.
Vyuţívají se systémy jakosti a environmentálního řízení.
Provádějí se náhodné a operativní prŧzkumy. Rostoucí měrou se vyuţívá zaměstnancŧ,
kteří se věnují údrţbě a vytváří se část týmŧ provozovaného podniku, které doplňují
týmy údrţbářŧ.
Obecné připomínky k určeným aspektŧm některého pochodu jsou uvedeny v rŧzných
úsecích tohoto dokumentu. Tyto navrţené aspekty se vyuţívají obecně i v tomto
sektoru. K úplnému provádění pochodu se přistupuje pečlivě, vyuţívajíce profesionalitu
technikŧ, kteří mají zkušenosti a znalosti o procesu a o dopadech na ţivotní prostředí a
o poţadavcích z toho plynoucích.
Struska, kov a kamínek se analyzují na základě vzorkŧ odebraných v intervalech
pochodu. Nepřetrţitá analýza těchto tokŧ se předpokládá ve výhledu.
U některých procesŧ je třeba brát v úvahu Směrnice Seveso nebo o spalování odpadŧ.
2.7
TECHNIKY PRO ZACHYCOVÁNÍ VÝSTUPNÍHO PLYNU
Etapy pochodu, které tvoří výrobu neţelezných kovŧ jsou spojeny s potenciální tvorbou
prachu, kouře a dalších plynŧ ze skládky materiálu, manipulace a zpracování. Techniky
k prevenci fugitivních emisí ze skladování a manipulačních pochodŧ jsou uvedeny
v dřívějších kapitolách a tato část pojednává o plynech z procesu. Techniky jsou
zařazeny podle hierarchie od prevence, minimalizace po zachycování odplynŧ (spalin).
Utěsňování pecí (nebo pouţití zatěsněných pecí) v kombinaci s regulací pochodu je
technikou, která by se měla aplikovat kdekoliv je to moţné, aby se předešlo emisím
z provozovaného závodu, nebo se alespoň emise zachytily. Část, která se zabývá
emisemi, uvádí, kde je moţné utěsňovat pece a kde se mohou pouţívat další odlučovací
techniky, aby se dosáhlo integrovaného zachycování emisí.
100
Jsou k dispozici další techniky k zachycování emisí, které nejsou preventivního
charakteru /tm 75, Theodore 1994; tm 76, Scapa 1998 ; tm 78, IEA 1997; tm 79, Soud
1995/.
Plyny a kouř, které unikají z procesu, odcházejí do prostoru pracovního prostředí a
potom odcházejí do okolního prostředí. Ovlivňují tudíţ zdraví a bezpečnost obsluhy a
přispívají k dopadŧm procesu na ţivotní prostředí. Pro předcházení a minimalizaci
těchto fugitivních emisí se pouţívají techniky k zachycování z procesu vystupujících
plynŧ.
Fugitivní emise jsou velmi dŧleţité, ale dají se těţko měřit a kvantifikovat. Při
posuzování jejich odsávaných objemŧ a imisních podílŧ lze pouţít metod odhadu.
Několik let byla na určitém místě pouţívána jedna spolehlivá metoda /tm 163, Steudtner
1998/. Metoda, která se pouţívá k měření objemu a sloţení fugitivních emisí prachu se
odzkoušela, jako spolehlivá /tm 161, Petersen 1999/ a výsledky monitorování jsou
reprodukovatelné. Výsledky uvedené v tabulce dále ukazují, ţe mnoţství fugitivních
emisí mŧţe být mnohem významnější neţ zachycované a sniţované emise vznikající
z procesu. Fugitivních emisí mŧţe být 2x aţ 3 x více neţ mnoţství regulovaných emisí.
Tab 2.8 : Porovnání zátěže odlučovaných a fugitivních emisí prachu při primárním tavení
mědi /tm 161, Petersen 1991/
výroba anod t/rok
Emise prachu kg/rok
před dodatečným záchytem
po dodatečném záchytu
sekundárního plynu (1992)
sekundárního plynu
(1996)*
220 000 (325 000)
325 000 (220 000)
?
přehodit
fugitivní emise:
huť celkem
66490
střešní větrání
56160
regulované emise :
(primární hutní výroba) :
huť/ závod na kyselinu 7990
komín sekundárního odtahu 2547
Poznámka:
* Emise po investování 10 milionŧ Euro do zlepšeného
fugitivních emisí. Dodatečná energie = 13,6 GWh/rok
32 200
17 020
7600
2116
systému odsávání a úpravy
Snadné detekce a techniky LIDAR pro měření emisí v širokém rozsahu ( co do druhu a
mnoţství) lze pouţít rovněţ k měření sloţek fugitivních plynŧ jako jsou SO2 a VOC
(těkavých organických látek).
2.7.1
Aplikované techniky
Prach, kouř a plyny se zachycují prostřednictvím systémŧ izolace pece, buď úplné, nebo
částečné, nebo odsávacími ventilátory /tm 75, Theodore 1994/. Izolované pece se
mohou zaváţet zatěsněnými trubicemi, nebo hořákovými systémy, přes duté elektrody,
přes poklopy nebo potrubí nebo dog-house systémy, které utěsňují pec během zaváţení.
Odsavače jsou projektovány tak, aby byly co nejtěsněji moţno u zdroje emisí, kdyţ
101
opouštějí komoru při provozu procesu. Při některých aplikacích a určitých pochodech se
pouţívají pohyblivé digestoře pro zachycování primárního a sekundárního dýmu.
2.7.1.1 Vyuţití energie
Zachycování plynu znamená prŧchod významných objemŧ vzduchu. To mŧţe
spotřebovávat velké mnoţství elektrické energie a moderní systémy se zaměřují na
projekt odsávacích systémŧ, které by zvýšily podíl odsávání a zmenšily objem
procházejícího vzduchu /tm 124, DFIU Cu 1999/.
Projekt zachycování nebo systém odsávání jsou velmi dŧleţité, protoţe tento faktor
mŧţe udrţovat účinnost odsávání, bez nadměrné spotřeby energie ve zbývajícím
systému. Zatěsněné systémy, jakými jsou izolované pece mohou umoţnit, aby se
dosahovalo velmi vysoké účinnosti odsávání.
Potrubí a ventilátory se pouţívají k tomu, aby dopravovaly zachycované plyny k čištění
nebo úpravě. Účinnost zachycování závisí na účinnosti odsavačŧ, integrity potrubí a na
vyuţití správného regulačního systému tlaku a prŧtoku. Pouţívají se ventilátory
s regulovanou rychlostí, aby se dosáhlo takových podílŧ odlučování, které jsou vhodné
při měnících se podmínkách objemu plynu při minimální spotřebě energie. Systémy se
mohou také projektovat tak, aby zohledňovaly charakteristické rysy závodu spojené
např. se závodem úpravy nebo výroby kyseliny sírové (při odlučování oxidu siřičitého
z plynŧ).
Do praxe se zavádí správné provozování a systémy údrţby.
2.7.1.2 Kritéria pro provedení
Sběrné systémy a poměry odlučování se navrhují na základě dobrých informací o
charakteristických rysech materiálu, který má být zachycován (jeho velikosti,
koncentrace atd.), rozsahu objemu prachu při extrémech provozu a vlivu změn objemu,
teploty a tlaku na systém.
Správné měření nebo odhad objemu plynu, teploty a tlaku se provádí tak, aby se
zajistilo, ţe se bude dodrţovat dostatečné odlučování podílŧ plynu během nejvyššího
prŧtoku. Některé z charakteristických parametrŧ plynu a prachu jsou také kritérii pro
dobré provedení (projekt), k tomu, aby se předešlo abrasi, inkrustacím, korozi nebo
kondenzaci a tyto se měří.
Dalším významným faktorem je návrh přístupu k plnění pece, nebo prostoru pro
odpichování, zatímco se udrţují správné poměry odtahu, pouţívá se zkušeností, které ve
stadiu projektu poskytne provozovatel.
2.7.2
Techniky, o kterých se uvaţuje při určování BAT
2.7.2.1 Některé příklady moţných technik
Uvaţované techniky jsou zaloţeny na aplikaci zásad správné praxe, jiţ zaznamenané.
Správná praxe se zakládá na profesionálním provedení projektu a udrţování sběrných
systémŧ stejně jako nepřetrţité monitorování emisí v potrubí vyčištěného vzduchu. Pro
102
ilustraci správné praxe jsou pouţity následující příklady, není to ale vyčerpávající
seznam, mohou se aplikovat i jiné příklady.

při vyuţívání izolovaných pecí se mohou zachycovat plyny a předcházet fugitivním
emisím. Příklady jsou izolované tavící pece, izolované elektrické obloukové pece a
bodové zaváţení elektrolyzérŧ při primární výrobě hliníku. Izolování retortové pece
počítá s dostatečnými podíly odsávaného plynu, aby se předešlo přetlaku v peci.
Znázorněné bodové zaváţení elektrolyzérŧ je obvykle spojeno s odpovídající kapacitou
odsávacího systému, který se stará o dostatečný podíl odtahu, aby se předešlo unikání
plynŧ během krátkodobého otevření pecí, například při výměně anod.
Technika se dá pouţít pouze u nových nebo generální opravou procházejících
provozŧ.
Obr. 2.24 : Elektrolyzér s předem vypálenými anodami a bodovým dávkováním
Legenda:alumina hopper= zásobník oxidu hlinitého; feeder= dávkovač; gas off take=
stoupačka plynu; crust breaker= drtič kůry; frozen flux and alumina= zmrazené tavidlo
a oxid hlinitý; iron cathode bar= železná katodová tyč; steel shell= ocelový plášť;
point feeder prebake anode cell= elektrolyzér s předem vypalovanými anodami a
bodovým dávkováním; insulation= izolace; carbon cathode= uhlíková katoda; molten
aluminium= tavenina hliníku; molten flux= roztavené tavidlo; gas colection
hoods´zachycování plynu digestořemi; alumina= oxid hlinitý; anode beam= anodový
nosník; air cylinder= vzduchový válec;

Vyuţití izolovaného systému vsazování u pecí předchází fugitivním emisím během
otevření pece. Příkladem je vyuţití zaváţecích skipŧ (násypek), které zatěsňují
vsázkové dveře pece a vyuţívají systému odsávání při zaváţení. Tyto techniky se
mohou aplikovat u některých nových a stávajících pochodŧ zejména při
diskontinuálních pochodech.

Dŧleţitým zavedením do praxe je automatická regulace odtahu (hradítek pro výpust
kouře), aby se dosáhlo dobrého odlučování , tak, aby bylo moţné zaměřit výkon
odlučování na zdroj kouře, aniţ by se spotřebovalo příliš mnoho energie. Regulace
umoţňuje, aby se odsávání místa vsazovacího otvoru měnilo během rŧzných fází
procesu automaticky. Například k zaváţení a odpichování pecí nedochází obvykle
ve stejnou dobu a tak místa vsazování a odpichu se mohou naprojektovat jako
společně izolovaná tak, ţe bude potřeba pouze jediného místa pro odtah kouře.
Místo pro odsávání se mŧţe vyprojektovat také tak, aby se umoţnil dobrý přístup do
pece a dosáhlo se správného podílu pro odloučení. Odsávání je velkokapacitní
(mohutné) konstrukce a je odpovídajícím zpŧsobem udrţováno.
Příkladem toho je adaptace krátké rotační pece. Vsázkové dveře a odpichovací
otvory jsou na stejném konci pece a digestoř pro zachycování dýmu umoţňuje volný
přístup pro pánev na strusku a dopravník vsázky, je také dost mohutná, aby odolala i
minimálním účinkŧm během pouţití.
Obr. 2.25 Společný systém pro vsazování a odpich
Legenda:fume collection enclosure: kryt na záchyt kouřových plynů; tapping holes=
odpichvé otvory; charging door= vsazovací otvor; burner exhaust= hořákový
odtah;burner= hořák;
103
Tento princip se snadno aplikuje u krátné rotační pece, ale cílovým úkolem je
zaměřit odsávání na záměnu zdrojŧ kouře, coţ lze dosáhnout automatickou regulací
hradítek kouře, aby se odsával během cyklického pochodu tj. buď při vsazování,
nebo u odpichu vţdy hlavní zdroj dýmu.
Krátkou rotační pec a TBRC lze také zcela izolovat.
Tyto techniky se mohou pouţít u všech nových a stávajících pochodŧ, zejména u
diskontinuálních procesŧ.

Jestliţe nejsou k dispozici izolované pece, pak musí být vyuţito maximálního
zatěsnění (izolování), aby se zachytily pecní plyny např. v době, kdy se provádí
generální oprava stávající otevřené pece
Obr. 2.26 Čtyři místa pro zachycování kouře
Legenda: tapping= odpichování; additions= přídavná činidla;casting= odléváníbagfilter= pytlový filtr, lapač
Příkladem toho je pouţití čtyř odsávacíh míst u elektrické obloukové pece, aby se co
nejúčinněji zachytily plyny z pochodu , jak ukazuje obrázek výše.

Údrţba kolektoru digestoře, vedení, filtrační systém a ventilátor je nezbytný k tomu,
aby se zajistilo. ţe zachycování, nebo odsávaný podíl zŧstanou na projektované
úrovni. Fysikální poškození při sráţkách nebo abrazi, inkrustaci v pracovním
potrubí a nánosy na lopatkách ventilátoru jsou určitými problémy, se kterými je
moţno se setkat.
Pro jejich zabezpečení se provádí pravidelná prohlídka a preventivní údrţba. Tyto
techniky lze aplikovat na nové i stávající pochody

Zachycování plynŧ ze vsázkových konvertorŧ mŧţe být těţké, protoţe přesuny
pánve ruší odsávání digestoří. Některá zařízení zachycují veškerý dým z prostoru
zastřešení (haly) při vynaloţení vysokých nákladŧ na energii. Jiná zařízení vyuţívají
systém aţ 3 odsavačŧ jako přídavek k hlavnímu odsávacímu ventilátoru. Tyto
odsavače mohou být propojeny buď se závodem na kyselinu sírovou (odsavač 1),
nebo se sekundárním systémem čistění (odsavače 2 a 3). Během plnění a odlévacích
operací jdou jednotlivé digestoře na motorový pohon v místech, kde zajišťují
optimální účinnost odsávání. Systém úpravy plynu bude znázorněn později
obrázkem 2.28.
Obr. 2.27 Systém sekundárního odsávání u konvertoru /tm 201, Velten 1999/
Legenda: main hood= hlavní odsávací kryt; suction= odsávání; secondary hoods=
druhotné sací ventilátory
2.7.2.2 Fugitivní emise
Dobré odlučování se pouţívá proto, aby se předešlo fugitivním emisím, jak je
znázorněno výše, ale některé systémy nemohou zachycovat veškeré plyny z procesu a
104
ty jsou pak emitovány do pracovního prostředí a následně odsávány střešními
ventilátory. O těchto emisích je známo, ţe je těţké je měřit, ale existují techniky, které
se přesto mohou pouţívat účinně.

mohou se odebrat vzorky ze ţivotního prostředí, aby se změřil dopad fugitivních
emisí. V těchto případech se odebírají vzorky vzduchu nebo prachu v řadě míst,
podle rozptylového modelu při atmosférickém proudění. Při odhadech o vypouštění
se počítá s korekcemi s ohledem na atmosférické podmínky

fugitivní emise z haly, kde je pecní komora se mohou měřit odebráním vzorkŧ
z ventilátorŧ budovy. Prŧtok plynŧ z ventilátorŧ se mŧţe odhadnout při měření
teplotního rozdílu mezi prŧtokem z ventilátorŧ a okolním ovzduším/ tm 163,
Steudtner 1998/.
Jak bylo uvedeno výše, fugitivní emise mohou být velmi významné, protoţe pokud se
jim nemŧţe předejít, nebo minimalizovat je na přijatelnou úroveň, musí se pouţít
sekundárních systémŧ, které jsou znázorněny dále.
a)
některé pece mohou být vybaveny sekundárními sacími ventilátory, aby se
předešlo fugitivním emisím během zaváţení nebo odpichu, jak je dále popsáno. Sací
ventilátor je umístěn přímo u zdroje kouře, aby se potlačení fugitivních emisí stalo
optimální.
Alternativně se mŧţe odtahovat vzduch střešními ventilátory, ale muselo by se
manipulovat s velkým objemem vzduchu, který nemohl být účinně čištěn tkaninovými
filtry. Jiné nevýhody spočívají ve vysoké spotřebě energie, vysokých investicích, větším
mnoţství odpadu (kdyţ se vyuţívají filtry). Systémy sekundárního záchytu kouře se
projektují ve specifických případech. Vyuţití energie se mŧţe minimalizovat
automatickou regulací odsávání míst za pouţití hradítek kouře a regulace ventilátorŧ,
tak, ţe systémy jsou rozmístěny a zapnuty tam, kde a kdy jsou potřebné, například
během vsazování nebo během vyklonění konvertoru.
Obr. 2.28 : Hlavní rysy sekundárního systému zachycování dýmů (kouře, spalin) u
primárního pochodu výroby mědi / tm 124, DFIU Cu 1999/
Legenda: secondary hoods of flash smelting furnace= sekundární odsavače u pece na
rychlé tavení ; secondary hoods of electrical furnace= sekundární odsavače u elektrické
pece; secondary hoods of konverters= sekundární odsavače u konvertorů; off-gas and
secondary hoods of anode furnace= fýstupní plyn a sekundární odsavače u anodové
pece; hoods for auxiliary devices e.g. loading station= odsávací ventilátory u
pomocných provozů například u zavážecí stanice; off-gas conditioning and fabric
filter= odvětrávání výstupního plynu a tkaninový filtr; fabric filter= tkaninový filtr; dust
and used filter media recycled to flash smelting furnace= prach a využitá filtrační
media recyklovaná v tavící peci; cleaned off-gas= vyčištěný výstupní plyn;
U výše uvedeného pochodu se reguluje podíl proudu vzduchu regulačním systémem
uzavřeného cyklu redukčním šoupětem. Pouţívají se odsávací ventilátory s regulací
rychlosti, aby se minimalizovala spotřeba energie. Jímá se 580 000 Nm3 sekundárních
plynŧ a čistí se tkaninovými filtry. Při 700 kg zachyceného prachu za hodinu se
spotřebuje 13,6 GWh elektrické energie /rok. /tm 124, DFIU Cu 1999/.
105
b)
Následující příklad ukazuje, jak se mohou zachycovat dýmy sekundárním
záchytným systémem kouře při odpichu šachtové pece.
Zařízení pro odprášení tvoří rŧzné odsavače, které jsou umístěny nad odpichovacím
otvorem šachtové pece, hlavním proudem taveniny a zařízením, kde se tekutý kov
odlévá do pánve. Zachycený kouř se čistí v oddělených rukávových (pytlových)
filtrech. Odsávací systém ( z pohledu od vrcholu šachtové pece) ukazuje následující
obrázek.
Obr. 2.29 : Zachycování kouře u odpichového otvoru /tm 195, SFPO 1999/
Primary hood= primární sací ventilátor; secondary hood= sekundární sací ventilátor;
bag filter= pytlový filtr, lapač; slag= struska; runner hood= vodorovný
odlučovač;metal pouring= čištění taveniny kovu;
2.8
ODLUČOVÁNÍ A REKUPERAČNÍ TECHNIKY
Zachycené plyny se převádějí do úpravárenského závodu, kde se odstraňují
kontaminující látky a získávají se některé ze sloţek. Prach a kyselé plyny se obvykle
odstraňují a hodnotné nebo toxické kovové prvky se rekuperují, aby se pouţily v dalších
pochodech. Pro projekt čistícího pochodu jsou rozhodující takové faktory, jako je
účinnost, vhodnost pouţité metody, přísun vsázkového materiálu a vypouštění látek,
které se mají zachycovat.
2.8.1
Pouţité pochody a techniky
V prŧmyslu neţelezných kovŧ se pouţívají následující odlučovací techniky, u nichţ
jsou uvedeny principy jejich provozování.
2.8.1.1 Odstraňování prachu a hmotných částic
Pro odstraňování částic, jako je prach a kouř z rŧzných prŧmyslových procesŧ se
pouţívají následující techniky.
2.8.1.1.1
Elektrostatické odlučovače
Elektrostatický odlučovač je v prŧmyslu široce vyuţíván a je schopen pracovat
v širokém rozsahu teplotních a tlakových podmínek při rozličné koncentraci prachu.
Není příliš citlivý na velikost částic a zachycuje prach za podmínek mokrého i suchého
odlučování.
Odolnost ke korozi a abrazi se zohledňuje jiţ do projektu /tm 75, Theodore 1994; tm 78,
IEA 1997; tm 79, Soud 1995; tm 222, VDI 3678, 1998/.
Elektrostatický odlučovač se skládá z řady vyjímatelných vysokonapěťových elektrod a
odpovídajících sběrných elektrod. Částice se nabíjejí a následně se oddělují z proudu
plynu vlivem elektrického pole, které vzniká mezi elektrodami.
106
Elektrické pole se vytváří mezi elektrodami pomocí nízkého stejnosměrného proudu o
vysokém napětí (100 kV). Elektrostatický odlučovač je rozdělen prakticky na řadu
oddělených dílŧ (obecně se pouţívá aţ 5 úsekŧ).
Částice se odstraňují z proudu plynu ve čtyřech stupních :
 nabíjení prachu
 rozmístění nabitého prachu v elektrickém poli
 jímání prachu na sběrnou elektrodu
 odstranění prachu z povrchu elektrody
Vypojené (nenabité) elektrody se musí oklepnout, nebo rozvibrovat, aby se předešlo
navrstvení prachu a jejich mechanická pevnost musí odolávat přenosu oklepového
úhozu nebo vibraci. Mechanická spolehlivost (odolnost) nenabitých elektrod a jejich
podpŧrný rám je dŧleţitý protoţe jediný zlomený drát mŧţe zkratovat pŧvodní
elektrické pole odlučovače.
Výkon elektrického odlučovače je dán rovnicí, která udává vztah mezi účinností celého
povrchu sběrných elektrod, podílu objemového prŧtoku plynŧ a rychlostí pohybujících
se částic. Tudíţ pro daný plyn je maximalizace plochy povrchu sběrných elektrod velmi
dŧleţitá a praxí současnosti je vyuţít široko-prostorové elektrody. Praktické provedení
je odkázáno naopak na dobrý projekt usměrňovače a regulaci.
Prŧmysl vyuţívá dobré provedení usměrňovače, který obsahuje pouţití oddělených
úsekŧ usměrňovače pro kaţdé pásmo nebo části pásma elektrického odlučovače.. To
umoţňuje pouţít kolísavé napětí u vstupního a výstupního pásma s ohledem na
omezenou zátěţ prachu na výstupu a dává moţnost provozovat pásma při postupně
vyšších napětích bez jiskření. Dobrý projekt se také praktikuje, uţije-li se soustavy
automatické regulace. Ta udrţuje optimální výšku elektrodového potenciálu
v jednotlivém pásmu bez jiskření. Při aplikaci maximálního napětí bez jiskření se
pouţívá automatického monitoringu a konstantně kolísajícího vysokého napětí.
Dodávky stálého vysokonapěťového výkonu, které by zabezpečovaly optimální
účinnost zachycování jsou nepravděpodobné.
Obr. 2.30: Běžné uspořádání elektrostatického odlučovače (jsou znázorněny pouze dvě
pásma) /tm 198, Lurgi 1999/
Legenda:support insulator with base´nosný izolátor s podstavou; gas distribution
plate= deska pro rozdělování plynu;direction off-gas flow= směr toku výstupního
plynu; raw gas connection duct= spojovací potrubí pro surový plyn; electrical field
1,2= elektrické pole 1,2;
Plate support= podpěra desky;roof beam= nosník klenby; suspension tube= trubka se
suspenzí;steadying bracket= pevná opěra; discharge frame= vybíjecí konstrukce;
spacer= rozpěra; plate rapping bars= tyče k oklepávání desek;dust hopper= výsypka
prachu; discharge electrode=vybitá elektroda; rapping device= oklepávací zařízení;
collecting electrode= sběrná elektroda; conduit=potrubní vedení; clean gas connection
duct= spojovací potrubí pro čistý plyn; rainproof covering= nepromokavý kryt;rapping
system drive= pohon systému oklepávání; gas deflector plate=deska pro odloučení
plynu
107
Dŧleţitý je zejména měrný odpor prachu. Je-li příliš nízký, pak částice, které dosáhnou
sběrné elektrody ztrácejí snadno svŧj náboj a mŧţe nastat unášení prachu. Kdyţ má
naopak prach příliš vysoký měrný odpor, vytvoří se na elektrodě izolační vrstva, která
brání běţnému koronovému výboji a vede ke sníţení účinnosti zachycení. Většina
prachŧ má měrný odpor v rámci správného rozmezí a zachycení se mŧţe zlepšovat
pomocí úpravy prachu. Obvykle se pouţívají čpavek a oxid sírový. Měrný odpor se
mŧţe také sníţit poklesem teploty plynu, nebo dodatečným zvlhčením plynu.
Elektrické odlučovače obvykle nedosahují tak nízkých koncentrací jako se dosahuje
pomocí tkaninového filtru. Aby se dosáhlo lepšího výkonu odlučovače, optimalizuje se
proud plynu jednotkami, aby se získal jednotný prŧtok a předešlo se by-pasování
elektrického pole plynem.(plyn by procházel obtokem mimo elektrické pole ve stejném
směru).
Vyuţívá se správného provedení vstupního potrubního vedení a zařízení pro distribuci
prŧtoku uvnitř vstupního otvoru, aby se dosáhlo jednotného prŧtoku na vstupu do
odlučovače. Za těchto okolností lze docílitt emisí prachu v rozmezí 5 – 15 mg/Nm3.
2.8.1.1.2
Mokrý elektrický odlučovač
Mokré elektrické odlučovače se provozují na stejných principech. V takovém případě je
zachycovaný prach odstraňován z desek kolektoru (sběrače) splachováním vhodnou
tekutinou, obvykle vodou buď přerušovaně (občas), nebo kontinuálním rozstřikováním
oplachu. Nabízejí výhody u určitých prachŧ, které přilínají na normální desky, nebo
tam, kde v proudu plynu ruší pochod jiné sloţky např. v případě chlazení vlhký
(kondenzující úkapy) plyn. Vzniklá tekutina se vypouští a vyţaduje další úpravu.
Obr. 2.31 : Mokrý elektrostatický odlučovač /tm 198, Lurgi 1999/
2.8.1.1.3
Cyklony
Cyklony byly nainstalovány v 80. letech u mnoha pochodŧ a jsou ještě široce rozšířeny.
Cyklon je zařízení pro čištění plynu na základě odstředivé síly (setrvačnosti). Prach se
odděluje od proudu plynu tehdy, změní-li se směr prŧtoku plynu a prach pokračuje
v pŧvodním směru silou své setrvačnosti a hromadí se na povrchu sběrače.
Obr. 2.32: Uspořádání cyklonu /tm 198, Lurgi 1999/.
Legenda: clean gas= čistý plyn; raw gas= surový plyn; plan view= půdorys
(průmět,řez);
Vstupující plyn je převeden ţlabem do spirálového prŧtoku. Dostředivé síly pŧsobící
uvnitř spirály zajišťují změnu směru a částice o vyšší hmotnosti se ukládají ke stěnám
cyklonu.
Cyklony nejsou obvykle u tohoto prŧmyslového sektoru vhodné pro regulaci emisí
přímo u procesu. Účinnost při zachycování jemného prachu je příliš nízká, neţ aby byla
u výstupu z pece efektivní. Provozní zkušenosti ukázaly, ţe nejsou schopny splňovat
pokročilé normy vypouštění. Cyklony se však uţívají efektivně jako primární sběrače
při spojení s jinou technikou, zejména u větších výrob, kde mŧţe kolísat prosaz /tm 75,
Theodore 1994; tm 220, VDI 3476, 1990/.
108
2.8.1.1.4 Tkaninové filtry a rukávové filtry
Soustavy tkaninových filtrŧ se v tomto prŧmyslovém odvětví pouţívají při mnohých
aplikacích, vzhledem k jejich vysoké účinnosti při regulování jemných hmotných částic,
se kterými je moţno se setkat při tavících procesech /tm 75, Theodore 1994; tm 79,
Soud 1995; tm 221, VDI 3677, 1997/. Vzhledem k jejich tendenci zalepovat se za
určitých okolností a jejich náchylnosti hořet, však nejsou vhodné pro všechny aplikace.
Před filtry se zařazují usazovací a chladící komory, ale také kotle pro rekuperaci
odpadního tepla, aby se sníţila pravděpodobnost vznícení zpŧsobeného částicemi a
získalo se teplo obsaţené ve výstupním plynu před odprášením.
Obr. 2.33 : Obecné uspořádání tkaninového filtru (s jedním oddělením v čistícím cyklu).
Legenda: 1 raw gas duct=potrubní veden surového plynu
2 filter bags= filtrové lapače (rukávy)
3 compartment casing= oddělená pouzdra
4 clean gas duct= vedení čistého plynu
5 scavenging air fan= ventilátor na odsávání vzduchu
6 control valves= regulační ventily
7 dust hopper= výsypky prachu
8 rotary valves= rotační ventily
Základním principem tkaninové filtrace je vyuţití tkaninové membrány, která je
propustná pro plyn, ale zachytí se prach. Lapače jsou obvykle upevněny na kovovém
rámu a kaţdý lapač bude součástí konstrukce izolované (zatěsněné) jednotky. Na
počátku se prach ukládá jak na povrchu tkaniny, tak uvnitř tkaninového vaku, ale jak
povrchová vrstva narŧstá, stává se sám dominujícím filtračním médiem. Kdyţ je vrstva
silná, vzrŧstá odpor proti proudícímu plynu.
Proto je nutné periodické čištění filtračního media, aby se regulovala tlaková ztráta při
prŧchodu plynu filtrem. Směr proudu plynu, který se upravuje, mŧţe být buď zvnitřku
lapače ven, nebo zvnějšku lapače dovnitř.
Tkaninové filtry se běţně třídí podle zpŧsobu, jakým se filtry čistí. Pravidelné
odstraňování prachu z filtru je významné pro udrţování efektivního výkonu odlučování,
ale také to ovlivňuje ţivotnost filtrŧ.
Nejobvyklejší metody čištění zahrnují opačný prŧchod vzduchu, mechanické vytřepání,
vibrace a pulsaci stlačeného vzduchu. Pro čistění filtrŧ se také uţívají akustické
impulzy. Běţné čistící mechanismy nevracejí tkaniny do pŧvodního stavu a částice,
které jsou usazeny uvnitř látky, pomáhají ke sniţování velikosti póru mezi tkaninou,
tedy umoţňují dosáhnout vysoké účinnosti u kouře s částicemi o velikosti menší neţ
mikron.
Obr. 2.34 : Čistící systém s opačným prouděním / tm 198, Lurgi 1999/
Legenda 1 inlet raw gas=přívod surového plynu
2 baffle plate=desková příčka
3 filter bags= filtrové lapače
4 clean gas space= prostor pro čistý plyn
5 clean gas duct= potrubní vedení čistého plynu
6 diaphragm valve= membránový ventil
109
7 compressed air reservoir= zásobník stlačeného vzduchu
8 nozzle lance= dmýšní tryska
9 dust hopper= výsypka prachu
Tkaninové filtry jsou navrţeny na základě předpokládané rychlosti filtrace, která je
definována jako maximálně přijatelná rychlost proudění plynu jednotkou plochy
tkaniny (m3/s ÷ m2- vyjádřeno v m/s). Rychlosti filtrace leţí obvykle v rozmezí od 0,01
do 0,04 m/s podle aplikace, typu filtru a druhu tkaniny.
Volba tkaniny musí brát v úvahu sloţení plynŧ, povahu a velikost částic prachu, metodu
čištění, která se pouţije, poţadovanou účinnost a ekonomické náklady. Musí se brát
v úvahu také teplota plynu, zároveň s metodou chlazení plynu, pokud se provádí, a tedy
vznikající vodní pára a kyselý rosný bod.
Charakteristiky tkaniny znamenají chemickou odolnost, podobu tkaniny a typ vlákna,
vazbu tkaniny, jakost povrchu tkaniny, abrasivnost a odolnost proti ohybu, sílu,
účinnost zachycování, úpravu a propustnost látky.
Pro srovnání jsou nejobvykleji pouţívané parametry rŧzných tkaninových systémŧ
uvedeny v následující tabulce /tm 144, Elkem 1998/.
Tab. 2.9 : Porovnání mezi různými systémy lapačů /tm 144, Elkem 1998/.
parametr
Proudový pulsační
filtr
Proud
vzduchu
do látky
Teplotní
limity
Typ lapače
80 – 90 m /hod
membránový filtr se skelnými filtr se
vlákny
skelnými
vlákny
70 – 90 m / hod
30 – 35 m / hod
200oC
280oC
280oC
polyester/Nomex ®
skelné vlákno
Velikost
lapače
Plocha látky
lapače
Pouzdro
Tlaková
ztráta
Ţivotnost
0,126 x 6,0 m
Gore-Tex ®
membrána / skelné vlákno
0,292 x 10 m
2,0 m2
9,0 m2
9,0 m2
ano
2,0 kPa
ne
2,0 kPa
ne
2,5 k Pa
aţ 30 měsícŧ
6 – 10 let
6 – 10 let
0,292 x 10 m
Opotřebování lapačŧ prachu má za následek sníţení kvality výkonu, který lze změřit.
Kdyţ se vyskytne koroze nebo se filtruje abrazivní materiál, či existuje moţnost ohně,
je nebezpečí, ţe se poškodí nebo úplně selţe několik lapačŧ. Jednoduchý kontinuální
systém monitorování indikátorŧ, jako je tlaková ztráta nebo kontrolní zařízení
(ukazovací zařízení) udává pouze hrubé indikace výkonu.
Pouţívá se triboelektrických (zařízení buzené třením) nebo optických zařízení, aby se
proměřila tendence prachu emitovat z pouzdra lapačŧ, aby se identifikovala moţnost
selhání a lze jich pouţít k detekci únikŧ prachu během cyklu čištění.
110
Pokud jsou tato měření zapojena do soustavy čištění zón, pak se mŧţe identifikovat
zóna, která obsahuje poškozený lapač a provést opravy na místě /tm 126, Robson
1998/. Vyuţívá se rovněţ měření teploty a signální soustavy.
Existuje i určité mnoţství rŧzných projektŧ lapačových filtrŧ, které pouţívají rŧzné
druhy filtračních materiálŧ, z nichţ všechny dosahují principiálně nízké emisní hodnoty,
coţ znamená emise pod 5 mg/Nm3. Vyuţití technik membránové filtrace (povrchová
filtrace) má dodatečně za následek prodlouţení ţivotnosti, vysoký teplotní limit aţ
260oC a relativně nízké náklady na údrţbu.
Membránový filtr obsahuje ultra jemnou expandovanou membránu PTFE navrstvenou
na lapačový materiál. Částice z proudu vycházejícího plynu se zachycují na povrchu
lapače. Spíše neţ vytvářet pouzdro na vnitřní straně nebo prostupovat do tkaninového
lapače, jsou částice odpuzovány od membrány tedy se vytváří menší pouzdro. Tato
technika se aplikuje na všechny nové a stávající závody a mŧţe se také pouţít při
obnově stávajících tkaninových filtrŧ /tm 144, Elkem, 1998/.
Tyto syntetické filtrační látky jako je Gore-Tex ® a Tefaire® (Teflon/fibreglass=
teflon/skelné vlákno) dalo tkaninovým filtrŧm moţnost, aby byly pouţity v široké
paletě aplikací s prodlouţením jejich ţivotnosti. Výkonnost moderních filtračních
materiálŧ za vysoké teploty, nebo abrazivních podmínek se v současnosti zlepšila a
výrobci látek mohou napomáhat ke specifikaci materiálu při určitých aplikacích. Při
správném projektu (provedení) a vhodném typu prachu se dosahují velmi nízké hodnoty
prašných emisí (< 1 mg /Nm3) a delší ţivotnosti a spolehlivost návratnosti výloh za
moderní tkaniny.
Izolované filtrační zařízení pouţívá při některých výrobách feroslitin tlakových filtrŧ
s ventilátory na znečištěné dýmy/plyn. Současné konstrukce vedly k uzavřenému filtru
se sacím ventilátorem na straně vyčištěného plynu. Tato technika se pouţívá ve většině
dalších kovozpracujících odvětví a spojuje výhody čištění jemnými filtry, coţ znamená
delší ţivotnost filtru, nízké provozní a udrţovací náklady a s ohledem na uzavřený filtr i
definované objemy plynu. /tm 144, Elkem, 1998/.
2.8.1.1.5 Filtry keramické a s kovovou síťovinou
Existuje několik příkladŧ, kde se tyto filtry pouţívají při úpravárenské aplikaci v tomto
prŧmyslovém odvětví /tm 76, Scapa 1998/ a dosahují velmi vysoké efektivity při
odstraňování prachu. Odstraňují se jemné částice včetně PM10 .
Keramické filtry o nízké hustotě se provozují podobným zpŧsobem jako rukávové filtry
(pytlové lapače), pokud jde o principy provozu, obecné uspořádání a čistící operace.
Místo látkových lapačŧ a jejich podpory z kovového rámu se pouţívají pevné prvky,
které se podobají svíčce. Jsou odolné vŧči vysokým teplotám a to je často limitujícím
faktorem pro montáţ, která stanoví nejvyšší provozní teplotu.
Rozšíření podpŧrného systému, kdyţ teplota roste, je také hlavním faktorem, protoţe
mŧţe být ovlivněno těsnění filtračních prvkŧ systému, coţ má za následek úniky
znečištěného proudu plynu do proudu plynu jiţ vyčištěného. Pouţívají se systémy
kontinuální detekce poruch stejným zpŧsobem jako u rukávových filtrŧ.
111
Keramické filtry jsou vyrobeny z aluminosilikátŧ a mohou se předem povléknout
rŧznými materiály, aby se zlepšila chemická odolnost, nebo odolnost proti kyselinám.
Filtrační prvky jsou relativně snadno manipulovatelné, pokud jsou nové, ale jakmile se
stanou křehkými v dŧsledku pŧsobení tepla, mohou se rozlamovat během údrţby nebo
násilným zacházením, při jejich čistění.
Přítomnost lepkavého prachu je také potenciálním problémem, protoţe nemŧţe být při
běţném čistícím cyklu odstraněn a zpŧsobí významný nárŧst tlakové ztráty. Pŧsobení
teploty na látku, která se zachycuje je proto dŧleţitým faktorem při projektování
jednotky. Při správném projektu a vhodném prachu se dosahuje velmi nízkých emisí
prachu, při poklesu aţ na 0,1 mg/Nm3.
Podobný výkon při vysokých teplotách byl také uveden při pouţití filtru z kovové
síťoviny. Projekt umoţňuje rychlé vytvoření obalové vrstvy prachu po vyčištění,
zatímco zóna je „mimo provoz.“.
2.8.1.1.6
Mokré pračky (skrubry)
Zachycování částic vypíráním v kapalině nastává podle třech hlavních mechanismŧ :
vlivem setrvačnosti, zadrţením a difuzí. Velikost částic, které se zachycují je dŧleţitým
faktorem /tm 75, Theodore 1994; tm 223, VDI 3679, 1998/ a smáčecí schopnost
materiálu k zachycení mŧţe být také dŧleţitá.
Zkušenosti ukazují, ţe účinnost mokrých skrubrŧ značně závisí na jejich celkové
energetické náročnosti, zejména na tlakové ztrátě odlučovací zóny. Navíc za
předpokladu, ţe kapalina je uvnitř pračky rovnoměrně rozstřikována, bude podobná
tlaková ztráta často vykazovat podobné efektivity při stejném prachu u zcela rŧzných
projektŧ praček.Tedy není moţné projektovat mokrou pračku o vysoké účinnosti, kdy
se obsaţený prach zvláště snadno vypere, aniţ by byla vysoce energeticky náročná.
Existují rŧzné projekty pro energeticky náročné pračky, zaloţené na radiálním prŧtoku,
rozstřiku, principech Venturiho a stupňovitého uspořádání a pračky, které se pouţívají
pro jinými technikami těţce odstranitelný prach. Obecně se plyny pouţívají v jiných
pochodech (např. jako spalné plyny) a nevypouštějí se. Také se pouţívají ve spojení
s mokrými elektrostatickými odlučovači, aby se plyny ochladily a vyčistily předtím, neţ
přejdou do závodŧ na kyselinu sírovou a k absorpci kyselých plynŧ. To je popsáno dále
v kapitole 2.8.1.2.
Obr. 2.35 Skrubr s radiálním průtokem
Legenda: 1 raw gas inlet= přívod surového plynu
2 clean gas outlet= výstup čistého plynu
3 scrubbing liquid feed=vstup vypírací kapaliny
4 scrubbing liquid drain= výpust vypírací kapaliny
5 adjustable ring= seřizovací prstenec
6 diffusor=difusér, rozstřikovač
7 spin vanes= otočné lopatky
Kaskádovité uspořádání mokrých skrubrŧ se pouţívá často při odprášení plynu
bohatého na CO vystupujícího z izolovaných elektrických pecí, plyn se uţívá jako
vysoce CV (calorific value?) plyn (o vysoké výhřevnosti ?). Toho se také vyuţívá
112
k úpravě plynŧ z aglomeračních strojŧ s ocelovými pásy, kdy je prach velmi abrasivní,
ale snadno se vypírá a lze dosáhnout sníţení emisí aţ pod 4 mg/Nm3. Pouţití praček
dovoluje, aby se dosáhlo ochlazení plynu zároveň s odstraněním prachu. Ţivotnost
rukávového filtru by byla silně omezena a rychlé opotřebování by mělo za následek
slabý výkon.
2.8.1.1.7
Dospalovací hořáky a plápolající svíce odcházejících plynŧ
V prŧmyslu se pouţívají spalovací systémy k oxidaci CO, tuhého nebo plynného
uhlíkatého materiálu v proudu plynu /tm 217, VDI 2442, 1987; tm 218, VDI 2443,
1995; tm 220, VDI 3476 1990/.
Pouţívají se tři typy:
 vysokoteplotní dospalovací hořáky, kde se plyny běţně zahřívají na teplotu mezi
850 aţ 1000oC a zdrţují se po dobu minimálně 0,5 sek. ( za předpokladu, ţe se
nejedná o chlorované sloţky) a výsledky mohou potvrdil destrukci přítomných
těkavých organických látek. Dospalovací hořáky pouţívají hořákový systém
(nemusí být provozován kontinuálně), který mŧţe pouţívat systému regenerace,
aby se vyuţilo tepelné energie v plynu a uhlíkových sloučenin za podpory
ţáruvzdorných vrstev. Pro změnu směru prŧtoku plynu při čistění vrstvy je
zapotřebí sběrného potrubního systému.
 katalytické spalování, kde se provádí rozklad na povrchu kovového katalyzátoru při
niţších teplotách, běţně mezi 350 – 400 oC.
 zapalované svíčky ke spálení odpadních plynŧ, např. nadbytek CO
Dospalovací hořáky rozruší organické sloučeniny včetně dioxinŧ při tepelné oxidaci a
vytvoří se prach, oxid uhličitý, voda, oxidy síry a dusíku a další produkty
spalování.Další čištění je nutné proto, aby se tyto produkty odstranily.
Dospalovací hořáky jsou uţitečné zejména při odolejování a odstraňování obalŧ, coţ
mŧţe produkovat organické sloučeniny ve vysoké koncentraci. Přítomnost těchto
sloučenin tvoří v peci vysoké objemy produktŧ spalování a mohlo by mít za následek
při velmi krátké době zdrţení v peci emise částečně spálených plynŧ.
2.8.1.2. Systémy vypírání plynu
Plyny jako je čpavek, oxid siřičitý, fluorovodík, chlorovodík a oxidy dusíku vznikají
při několika pochodech, například oxid siřičitý se tvoří během tavení a HF vzniká
během elektrolýzy. Jsou k dispozici preventivní a úpravárenské techniky těchto plynŧ
/tm 224, VDI 3927 1998/. Omezování těchto plynŧ se často provádí pomocí regulačních
pochodŧ, nebo vazbou látky na strusku nebo kamínek. Pouţití hořákŧ o nízkých NOx a
odstupňovaného spalovacího vzduchu pro pece a následné další spalování mohou
předejít tvorbě těchto plynŧ.
Organické sloučeniny a dioxiny a některé kovové sloţky mohou být z některých
pochodŧ emitovány rovněţ a mohou se adsorbovat za pouţití podobných technik.
Následující techniky se pouţívají k odstraňování plynných sloţek. Více informací je
uvedeno u kapitol pro specifický kov.
113
2.8.1.2.1. Mokrá vypírka
Systémy mokrého vypírání se vyuţívají v prŧmyslu k odstraňování plynných sloţek o
nízké koncentraci, k odstranění částic a také k regulaci teploty (při adiabatickém
chlazení). Zatímco základní technologie pro tyto aplikace je podobná, kritéria projektu
pro odstraňování hmotných částic i plynných sloţek jsou rozdílná.
Systémy mokrého vypírání se často pouţívají pro všechny tři pochody zároveň a tudíţ
je provedení nevyhnutelně kompromisem a mŧţe vyústit do významného přenosu vlivŧ
z jedné oblasti prostředí do jiné, jako je například tvorba dodatečné odpadní vody při
dané aplikaci. Některé procesy kdekoliv na světě pouţívané mají při odstraňování oxidu
siřičitého dvojí alkalické medium a vyuţívají vápno jako druhotné medium pro
regeneraci alkalií a odstranění síranu jako sádry, která je prodejná.
Rozličná vypírací media se pouţívají od mořské vody aţ po alkalické roztoky. Aplikace,
u které se pouţívá pračky určuje faktory, které by se měly měřit, aby se monitorovalo
pŧsobení.
Parametry, které se sledují zahrnují : tlakovou ztrátu, prŧtok kapaliny, teplotu, zákal,
vodivost a pH /tm 12, HMIP Zn 1993; tm 14 HMIP Pb 1993/. Potenciálně významné
přenosy vlivu prostředím existují a je nutno je brát v úvahu podle místa.
2.8.1.2.2. Suché a polosuché skrubry
Adsorpční techniky, jako je „suchá vypírka“ se pouţívají k absorpci kyselých plynŧ a
adsorpci kovových, nebo organických sloţek. Vápno, hydroxid hořečnatý, oxid
zinečnatý a oxid hlinitý se pouţívají často jak při obou aplikacích, tak pro dvojité
alkalické pračky a vyuţívá se jich kdekoli na světě. Aktivní uhlík (nebo koks) se
pouţívá k odstraňování kovŧ (rtuť) a organických látek, u nichţ je to obvykle
efektivnější.
Adsorpce se dosáhne za pouţití věţích s výplní, nebo injektáţí reagentu do proudu
plynu při pouţití reaktorové věţe. Nejčastěji se pouţívá lapačových filtrŧ zařazených
souproudně pro zachycování částečně zreagovaného vypíracího média a zajišťujících
další povrchové plochy pro další absorpci. Vypírací médium se mŧţe několikrát
recyklovat v rámci vypíracího systému, aby se umoţnilo plné vyuţití absorpční i
adsorpční kapacity. Oxid hlinitý a oxid zinečnatý jsou následně vyuţívány v hlavních
pochodech. Fluoridy absorbované na oxid hlinitý se rekuperují při elektrolytickém
procesu.
Obdobou suché vypírky je polosuchá metoda. V tomto případě je řídká kaše reakčního
činidla (obvykle vápna) injektována do reaktoru s proudem plynu. Voda se odpaří, za
předpokladu, ţe je teplota plynu dosti vysoká a plynné sloţky reagují s částicemi.
Částice zreagovaného činidla se potom z proudu plynu odstraní. Suché vypírání je často
méně efektivní neţ mokrá nebo polosuchá metoda, zejména s méně reaktivními plyny
jakým je SO2. Učinnost reakčního činidla se často vztahuje k reaktivitě reagující sloţky
a dodavatelé vápna mohou často vyrábět materiál o reaktivitě, která je vhodná pro určité
aplikace.
114
Pochody pouţívané k odstranění oxidu siřičitého, jsou známy jako odsiřování
spalin.Pouţívají se k omezování obsahu SO2 v plynech z anodových pecí a dalších
zdrojŧ o menší kapacitě a pro vypírání koncového plynu vycházejícího ze závodu
kyseliny sírové. Vzniká sádra, která mŧţe být za určitých okolností prodejním
produktem.
2.8.1.3. Systémy rekuperace plynu
Kromě vyuţití mokré, suché a polosuché metody pro odstraňování plynných sloţek
uvedených výše se v tomto prŧmyslu ve značné míře vyuţívá systémŧ rekuperace pro
rekuperaci plynŧ z proudu odplynŧ z procesu. HCl se mŧţe absorbovat ve vodě a NOx
lze absorbovat ve vodě nebo peroxidu vodíku.Při uzavřených materiálových cyklech se
v prŧmyslu pouţívají následující případy:
a) okruh kyseliny chlorovodíkové : u pochodŧ zahrnujících rozpouštění se pouţívá
kyselina chlorovodíková (HCl) v kombinaci s přebytkem chloru. Při aplikaci
odpařování a záchytu ve vodě se získá azeotropní kyselina (o koncentraci 20%hm.)
Ta se znovu vyuţívá v rŧzných částech procesu.
b) okruh kyseliny dusičné : stříbro a paladium se často rozpouštějí v kyselině dusičné
(HNO3). Značná mnoţství oxidŧ dusíku (NO a NO2) se mŧţe zachytit z koncového
plynu kyslíkem nebo peroxidem vodíku ve speciálních stupňových pračkách.
Problémy, které se vyskytují jsou dlouhý časový interval potřebný k oxidaci malého
mnoţství NO a omezení absorpce plynu exotermickými reakcemi. Proto je zapotřebí
chlazení a několika spojených praček, aby se dosáhlo limitních hodnot a zabránilo
se vystupování ţlutohnědého kouře z komína. Výsledná kyselina dusičná z první
pračky má koncentraci obvykle okolo 45 % hm, a mŧţe se opět pouţít v několika
pochodech.
c) okruh chloru: chloru se vyuţívá při mokrých pochodech při rozpouštění kovŧ a při
chlorování za sucha za stoupající teploty při jejich rafinaci. V obou případech se
pouţívá uzavřených okruhŧ, např. za pouţití U-trubic s vodou a izolovaných
elektrolyzérŧ. Plynný chlor se mŧţe rekuperovat nebo tvořit chlorné roztoky.
Chlornan se také pouţívá jako oxidační činidlo ve vypíracích roztocích při
rozličných rafinačních procesech.
d) okruh chloridu amonného : relativně malá rozpustnost chloridu amonného NH4Cl
v odpařovaných roztocích při pokojové teplotě vytváří moţnost znovuvyuţívat
krystalické sraţeniny této soli.
2.8.1.4 Jímání síry
Síra, která je přítomna v surovinách se mŧţe vyvázat na strusku nebo kamínky za
vyuţití vhodných reakčních činidel, kamínek se mŧţe pouţít při zpracování. Síra, která
se nezachytí v kamínku nebo strusce při procesech tavení je obvykle přítomná jako oxid
siřičitý a mŧţe se rekuperovat na elementární síru, kapalný oxid siřičitý, sádru nebo
kyselinu sírovou.
Odbytiště pro tyto produkty ovlivňují volbu konečného produktu, ale nejbezpečnější
vŧči ţivotnímu prostředí je volba výroby sádry nebo elementární síry za nepřítomnosti
jinak vznikajících výstupŧ dalších produktŧ.
115
Oxid siřičitý se tvoří při praţení a tavení sulfidových koncentrátŧ a doprovází procesy
konverze. Tyto pochody se provozují tak, ţe se produkuje SO2 o maximální
koncentraci, aby se zlepšila efektivita rekuperace síry. Rekuperace síry eliminuje přenos
vlivu z prostředí do prostředí.Pro rekuperaci síry jsou k dispozici následující pochody
/tm 24 DFIU Síra 1996/ :
a) plyny s obsahem aţ 1 % SO2
-
-
Regenerační pochod Wellman-Lord zahrnuje reakce chudých plynŧ se siřičitanem
sodným a vodou za vzniku hydrosiřičitanu sodného. Koncentrovaný oxid siřičitý se
mŧţe z tohoto roztoku uvolňovat a tvořit kapalný oxid siřičitý nebo vyrábět jiné
produkty, jako je síra.
Oxid siřičitý se mŧţe absorbovat vypírkou s 2,3-dimethylanilinem (Asarco pochod),
který se následně odstraňuje reakcí s vodou za vzniku kyseliny sírové nebo
kapalného oxidu siřičitého.
Pochodem peroxidickým při oxidaci s peroxidem vodíku se tvoří kyseliny sírová
Sulfacidový proces, kdy oxidací za katalýzy aktivního uhlíku vzniká kyselina sírová
Odsiřování spalných plynŧ suchou nebo polosuchou metodou za pouţití vápna za
tvorby sádry. Tento zpŧsob se pouţívá ve velkém měřítku v elektrárnách.
Dvojí vypírka v alkaliích při absorpci v kaustickém kalu (ţíravý hydroxid sodný) a
za vysráţení sádry
Absorpce v oxidu hlinitém za vysráţení sádry (Dowa pochod)
Vysráţení jako síran hořečnatý
b) plyny o vyšší koncentraci oxidu siřičitého
i) Absorpce oxidu siřičitého ve studené vodě (např. mořské vodě) následovaná
vakuovým jímáním a rekuperací jako kapalný oxid siřičitý. Tyto pochody se vyuţívají
ve spojení s jednotkou výroby kyseliny sírové k rekuperaci oxidu siřičitého, který není
rozpuštěn. Moţnost pro výrobu kapalného oxidu siřičitého závisí na existenci odbytiště
v místě.
ii) Výroba kyseliny sírové. Výroba kyseliny sírové hořením síry za vzniku oxidu
siřičitého je dobře zavedeným pochodem. Tato zařízení těţí z konstantní, vysoké
koncentrace plynu a jsou tudíţ méně omezena co do pochodu. Plyny z praţení nebo
tavení tyto rysy nemají a je těţší je zpracovávat a nemohou dosáhnout stejné úrovně
konverze.
Plyny z tavení v peci se čistí a ochlazují a mohou se i vysušit. Oxid siřičitý v plynu se
potom konvertuje na oxid sírový při tzv. kontaktním pochodu , kde procházejí plyny
přes vrstvu katalyzátoru oxidu vanadičného. Někdy je ke katalyzátoru přidáván oxid
cesia, coţ mŧţe zvýšit výtěţnost, zejména kdyţ je koncentrace oxidu siřičitého nízká a
kolísá, nebo kdyţ je nízká teplota. Ke zvýšení účinnosti konverze v jedno i
dvoukontaktním pochodu se v závodech pouţívají dokonalejší katalyzátory.
V jednokontaktních pochodech přecházejí plyny přes sérii čtyř nebo více vrstev
katalyzátorŧ, aby se získala vysoká účinnost konverze. Výroba oxidu siřičitého je
exotermický pochod a kdyţ je obsah oxidu siřičitého dosti vysoký, aby se dosáhlo
dostatečného tepla, jsou plyny mezi kaţdým z prŧchodŧ ochlazeny. U plynŧ, které mají
nízký obsah oxidu siřičitého se teplo spíš musí před prŧchody dodávat. Vzniklý oxid
siřičitý se potom absorbuje do 98 % kyseliny sírové, která se potom ředí na přiměřenou
116
kyselinu sírovou. WSA pochod je postaven na jednokontaktním provozu.Přítomnost
oxidu sírového inhibuje konverzi oxidu siřičitého a dvoukontaktní zpŧsob se tedy
většinou obecně vyuţívá k dosaţení efektivnější konverze oxidu siřičitého, pokud je
jeho obsah v plynu dostatečně vysoký. V tomto případě se oxid sírový absorbuje po
druhém nebo třetím prostupu, coţ umoţňuje konverzi většího mnoţství oxidu siřičitého
v následujícím prŧchodech plynu. Pak následuje další stadium absorpce oxidu sírového.
Pouţití dvoukontaktního zpŧsobu zvyšuje účinnost odstraňování oxidu siřičitého méně
neţ 98 % na 99,5 %. Bylo uvedeno, ţe pouţití cesia do katalyzátoru mŧţe účinnost
zlepšit aţ na 99,9 %, ale tento údaj se vztahuje k pochodu, který má rovněţ vysokou
koncentraci oxidu siřičitého ve vstupujícím plynu. /tm 140, Finland Cu 1999/.
Odstraňování prachu před kontaktním pochodem je podstatné pro ochranu katalyzátoru
a k výrobě čisté kyseliny. To sniţuje koncentraci většiny kovŧ, například Zn na
přijatelnou úroveň v kyselině, která se vyrábí a předchází se otravě katalyzátoru.
Předúprava proudu plynu zahrnuje obvykle několik stupňŧ v závislosti na přítomnosti
kontaminantŧ v proudu plynu. Stupně mohou zahrnovat chlazení při rekuperaci tepla,
elektrické odlučovače za horka, vypírku k odstranění rtuti atd. a mokré
elektroodlučovače.
Slabá vyrobená kyselina v úseku čištění plynu obsahuje běţně 1 – 50 % kyseliny sírové.
Halogeny budou přítomny jako HCl (10 – 1000 ppm) a HF (10 – 1000 ppm včetně
kyseliny fluorokřemičité H2SiF6. Kyselina mŧţe obsahovat také kovy jako je Cu, Zn a
Fe ( jednotlivě aţ 2500 ppm), Hg ( aţ do 1900 ppm) a Pb ( aţ do 50 ppm). Arsen mŧţe
být také přítomen aţ do úrovně 10 000 ppm. Další prvky, jako je Al, Ni, Cr, Cd, Bi, Sb
atd. mohou být přítomny v závislosti na přítomnosti těchto kontaminantŧ v hutní
vsázce. Slabá kyselina bude také nasycena oxidem siřičitým (běţně mezi 2000 aţ 5000
ppm v závislosti na koncentraci SO2. Tato kyselina se mŧţe rozloţit a plyny pak
přecházejí do závodu kyseliny, aby se zpracovaly a zneškodnily, nebo vyuţily např.
jestliţe je v blízkosti provozován pochod louţení.
Jakékoliv NOx , které jsou přítomny v plynech zpracovávaných v závodě kyseliny
sírové jsou absorbovány do kyseliny, která se vyrábí. Pokud je koncentrace vysoká, pak
se vyrobí hnědě zbarvená kyselina a ta nemusí být přijatelná pro potencionální
zákazníky. Problém je tedy při moţném prodeji.
Obr. 2.36 : Obvyklá trasa čištění plynu pro závod kyseliny sírové
Legenda: off gas from flash smelting furnace= výstupní plyn z pece rychlého tavení;
off gas from Peirce- Smith converter (primary plant)= výstupní plyn z konvertoru
Peirce- Smitha ( primární závod);gas cleaning= čištění plynu; hot gas ESP=
elektrostatický odlučovač na horký plyn; scrubbing and cooling unit (multistage)=
)vícestupňová) vypírací a chladící jednotka; wet electrostatic precipitator= mokrý
elektrostatický odlučovač; mercury removal (absorption)= odstraňování rtuti
(absorpcí);drying tower (absorption in concentr. sulphuric acid)= sušící věž ( absorpce
v koncentrované kyselině sírové); catalysis= použití katalyzátorů; absorption=
absorpce; cleaned off-gas= vyčištěný výstupní plyn; sulphuric acid plant= závod na
výrobu kyseliny sírové
Pochod výroby kyseliny sírové odstraňuje jakékoliv odpady prachu a kovŧ a ty se
převádějí do kyseliny, která se vyrobí. Odstranění prachu a kovŧ před kontaktním
117
pochodem znamená, ţe tyto sloţky jiţ nebudou významně obsaţeny v plynech
vypouštěných do ovzduší. Mlha kyseliny mŧţe být emitována z komína a pouţívají se
svíčkové filtry, tam, kde je to potřeba, aby se tato mlha eliminovala. Uvádí se, ţe roste
vysoká hladina fluoridŧ v plynech, coţ pravděpodobně vytváří kyselou mlhu. /tm 106,
Farrell 1998/.
Závody kyseliny sírové se pouţívají k odstraňování oxidu siřičitého, který se uvolňuje
během aglomerace, praţení a tavení sulfidických rud v širokém rozmezí koncentrací.
Mezi vyráběné kovy patří Cu, Ni, Pb, Zn a několik směsných tokŧ kovŧ.
Obr. 2.37 : Obvyklá dvouabsorpční výroba v závodě kyseliny sírové (dvoukontaktní
způsob)
Legenda: a) drying tower= sušící věž
b) c)d)h) heat exchanger= výměník tepla
e) converter= konvertor
f) superheater=přehřívač
g) intermediate absorber= prostřední absorbér
h) final absorber= koncový absorbér
2.8.1.5 Celkový uhlík a těkavé organické látky
Celkový uhlík a těkavé organické látky (VOC) se vytvářejí při nedokonalém spalování a
během rozličných procesŧ, jako je odmašťování, pochody extrakce rozpouštědlem a při
odvzdušňování (odplyňování) nádrţí, které se pouţívají ke skladování rozpouštědel a
paliv. Rozpouštědly mohou být aromatické, alifatické, chlorované organické nebo
vodné roztoky, toxicita pro ţivotní prostředí mezi rozpouštědly kolísá a to je třeba brát
v úvahu a pouţívat nejméně toxické rozpouštědlo a určit odlučovací systém, který se
bude pouţívat podle místních podmínek.
Praktikují se metody úprav, aby se předešlo emisím rozpouštědla a mŧţe se
pouţít usazovacích nádrţí s míchacím zařízením, kde se minimalizuje styk se
vzduchem.Výpary rozpouštědla nebo paliva se musí odvádět a z odsávaných plynŧ
odstraňovat.
Technikami, které se pouţívají k odstraňování, nebo rozkladu VOC jsou dospalovací
hořáky a pračky, jiţ detailně popsané a dosahují se koncentrace niţší neţ 10 mg/Nm3.
Také se pouţívají bio-filtry a reaktory /tm 159,VDI 1996/. Pouţívají se odlučovače s
aktivním uhlím (uhlíkem) a chladiče a nebo kondenzační systémy a to umoţňuje, aby
se látka rekuperovala a pouţila znovu. Při jednom z pochodŧ extrakce rozpouštědlem se
odsávaný vzduch ochlazuje a odstraňuje se rozpouštědlo aţ na úroveň 0,2 kg/t
vyrobeného kobaltu. VOC mohou být také emitovány během dodávky rozpouštědel atd.
K tomu, aby se minimalizovaly emise VOC se pouţívá zpětné ventilace rozptýlených
plynŧ.
2.8.1.6 Dioxiny
Dioxiny se vyskytují při výrobě kovŧ /tm 3225, VDI 3460 1997/, zejména při výrobě
z druhotných surovin nebo při pochodech, při kterých se provádí chlorace, jako při
elektrolytické výrobě hořčíku z mořské vody a dolomitu. Dioxiny, nebo jejich
118
prekursory mohou být přítomny v některých surovinách a existuje moţnost jejich
nových syntéz v pecích, nebo odlučovacích systémech. Dioxiny jsou snadno
adsorbovatelné na pevné hmoty a mohou být zachyceny ve všech oblastech ţivotního
prostředí, prostřednictvím prachu, vodných suspenzí a prachu z filtrŧ.
Tento prŧmysl je postaven na zdrojích druhotných surovin z oblasti šrotu. Ačkoliv
existují dohodnuté jakosti šrotu, mohou vést přítomné nečistoty k tvorbě dioxinŧ během
nedokonalého spalování nebo novými syntézami.
Přítomnost dioxinŧ v prachu z elektrických obloukových pecí a přítomnost PCB
(polychlorovaných bifenylŧ) při zpracovávání šrotu jsou potenciálními přímými zdroji
dioxinŧ.
Přítomnost olejŧ a dalších organických látek ve šrotu nebo jiných zdrojích uhlíku
(zejména hořících palivech a redukčních činidlech, jako je koks) mŧţe dát vzniknout
jemným částicím uhlíku, které reagují s anorganickými chloridy nebo organicky
vázanými chloridy v rozmezí teplot 250 – 500o C za vzniku dioxinŧ. Tento pochod je
znám jako nové syntézy a je katalyzován za přítomnosti kovŧ jako je Cu nebo Fe.
Předběţné odloučení, nebo úprava vsazovaného materiálu pro minimalizaci mnoţství
prekursorŧ nebo organické hmoty je tedy velmi dŧleţitým opatřením pro prevenci
tvorby dioxinŧ. Ačkoliv se dioxiny mohou při vysoké teplotě (nad 850 oC rozrušit
za přítomnosti kyslíku, je stále moţný nový pochod syntézy, kdyţ se plyny ochlazují
při přeskupování (reformation window).
Takový prostor se mŧţe vytvořit v odlučovacích systémech a v chlazených částech pece
např. v prostoru vsázky. Aby se předešlo novým syntézám, věnuje se péče provedení
systémŧ chlazení, aby se minimalizoval čas zdrţení v prostoru. Mŧţe se zajistit
dostatečná potřeba kyslíku v horkých plynech i injektáţ kyslíku, aby docházelo
k dokonalému spálení.
Do proudu plynu se mŧţe injektovat aktivní uhlík, na jehoţ povrchu se dioxiny
adsorbují. Zavádí se vysoce účinná filtrace prachu, aby se odstranil prach a dioxiny.
Dioxiny se mohou také adsorbovat na pevné částice a mohou se odstranit za pouţití
vysoce účinné filtrace prachu. Zachycený prach mŧţe mít vysoké koncentrace dioxinŧ a
je nutné ho pečlivě zneškodnit nebo upravit. Pro rozrušení dioxinŧ jsou také dostupné
katalytické oxidační systémy a bylo uvedeno, ţe se pouţívají tkaninové filtry, které
mají zabudovanou vrstvu katalyzátoru.
Všechny zde uvaţované techniky jsou závislé a svázány s aplikací a všechny se mohou
na stávající pochody pouţít. Nejefektivnější a ekonomicky nejschŧdnější technika bude
záviset na specifickém místě, aspektech bezpečnosti a provozní stabilitě, stejně jako na
ekonomických faktorech, které je třeba brát v úvahu. Lze dosáhnout úrovně emisí
lepších neţ 0,5 ng TEQ /m3 ve vyčištěném plynu za pouţití jedné nebo více těchto
technik. Niţší hodnoty, lepší neţ 0,1 ng TEQ /m3 se mohou dosáhnout pomocí jedné
nebo kombinací těchto technik.
2.8.1.7 Odstraňování dalších nečistot
Kromě toho, ţe ruší rekuperaci kyseliny sírové a oxidu siřičitého, další neţelezné kovy,
které jsou přítomny v rudách a koncentrátech mají negativní dopad na ţivotní prostředí.
Musí být odstraněny, pokud ještě odstraněny nebyly. Jsou také hodnotné a tak jsou
119
odstraňovány odděleně podle toho o který kov je především zájem. Proto se pouţívají
stupně přídavného čištění, aby se odstranily a rekuperovaly a o tom se pojednává
v kapitolách o specifických kovech.
2.8.1.7.1 Neţelezné kovy
K odstraňování nečistot z dotyčných kovŧ pomocí odtěkání nebo vyvazování dalších
kovŧ do strusky se pouţívá pyrometalurgických procesŧ. Například Zn, Bi, Pb, Sn, Cd,
As a Ga mohou při podmínkách pecního pochodu odtěkat a jsou odkouřeny z taveniny.
Volba provozní teploty ovlivňuje tato stadia pochodu a oxidy těchto kovŧ se mohou
zachycovat za pouţití vhodné techniky k odstraňování prachu. Kovy se tedy ze
zachycených prachŧ spalin rekuperují několika zpŧsoby. Čištění pecní strusky a
pochody odkouření strusky se provozují také proto, aby se odstranily těkavé kovy, které
jsou zachyceny v prachu spalin. Tyto prachy ze spalin a další odpady tvoří tudíţ
suroviny pro rozličné kovy.
Těkavé kovy a jejich oxidy se nalézají také v prachu a v odpadech z dalších pochodŧ
např. z prachu při zpracování oceli. Takovéto odpady poskytují surovinu pro další
pochody při rekuperaci Zn a dalších těkavých kovŧ. Při těchto procesech se pouţívají
rotační pece (Waelzova pec) nebo tavící pece ISA k odkouření kovu a obohaceného
směsného oxidu Zn a Pb, který se mŧţe dále rekuperovat v dalším pyrometalurgickém
pochodu. Nádrţe a ostatní vybavení, kterých se pouţívá v hydrometalurgických
závodech jsou většinou odvětrávána do atmosféry, aby se zajistilo bezpečné pracovní
prostředí. Toto odvětrání do ovzduší mŧţe obsahovat kyselou mlhu, která obsahuje
sloučeniny kovŧ z roztoku. Moţnými technikami pro odstranění jsou mokré pračky
nebo demistery (odlučovači kapek). Prvky odlučovače kapek jsou umístěny v proudu
plynu odvětrávací šachty, nebo prŧduchu, nahoře na chladících věţích a odseparovaný
roztok proudí zpět do hlavního zásobníku.
2.8.1.7.2
Rtuť
Rtuť těká při teplotě s níţ se setkáváme u většiny odlučovacích pochodŧ a k jejímu
odstranění se mohou se pouţít další techniky /tm 26, PARCOM 1996; tm 139 Finland
Zn 1999; tm 225, VDI 3460 1997/. V případě, i kdyţ se rtuť odstraní před závodem na
výrobu kyseliny sírové, jakýkoliv zbytek přítomné rtuti se objeví v kyselině, která se
vyrobí, při čemţ specifikace produktu je běţně pod 0,1 ppm Hg a je ekvivalentní cca
0,02 Nm3 ve vyčištěném plynu a všechny pochody, o kterých byla podána zpráva toho
dosahují.

Pochod Boliden – Norzink. Je zaloţen na vyuţívání mokrých skrubrŧ při reakci
mezi chloridem rtuťnatým a rtutí za tvorby chloritu rtuťného (kalomelu), který se
vysráţí z roztoku. Pochod je zařazen po stupni vypírání a chlazení v závodě výroby
kyseliny, tak ţe plyn je zbaven prachu a oxidu sírového a teplota je okolo 30 oC.
Plyn prochází výplňovým loţem skrubrové věţe s roztokem, který obsahuje chlorid
rtuťnatý. Ten reaguje s kovovou rtutí v plynu a vysráţí se jako kalomel chlorid
rtuťný (Hg2Cl2). Kalomel se odstraňuje z cirkulujícího vypíracího roztoku a
částečně se regeneruje plynným chlorem na HgCl2, který se potom recykluje
v systému vypírání. Chlorid rtuťnatý je velmi toxickou sloučeninou rtuti a je třeba
dát velký pozor, kdyţ se tento pochod provozuje.
120

Pochod Bolchem . Toto stadium pochodu je zařazeno v závodě na výrobu kyseliny
jako Boliden-Norzink pochod, ale při odstraňování se pŧsobí 99 % kyselinou
sírovou. Tato kyselina přichází z části absorpce závodu kyseliny a oxiduje rtuť za
teploty okolního prostředí. Výsledná kyselina obsahující rtuť se zředí na 80 % a rtuť
se vysráţí jako sirník thiosíranem. Po odfiltrování sirníku rtuťnatého se kyselina
vrací do absorpce. Při tomto pochodu se tedy ţádná kyselina nespotřebovává.

Outokumpu pochod. V tomto pochodu se rtuť odstraňuje před stupněm vypírky
v závodě kyseliny. Plyn je uvnitř veden při teplotě 350 oC výplní skrubrové věţe,
kde se vypere v protiproudu asi 90 % kyseliny sírové při okolo 190 oC. Kyselina se
tvoří přímo in situ z oxidu sírového v plynu. Rtuť se vysráţí jako sloučenina
chloridu seleničitého. Kal rtuti se z ochlazené kyseliny odstraňuje, filtruje a vypírá
se a posílá se na výrobu kovové rtuti. Část kyseliny se potom recykluje ve
vypíracím cyklu.

Pochod s rhodanidem sodným.. Tento pochod se pouţívá při praţení Zn. Plyn
s obsahem oxidu siřičitého se vypírá v roztoku rhodanidu sodného a rtuť se
odstraňuje jako sirník. Rhodanid se regeneruje. Pochod probíhá podle rovnice:
3 Hg + 8 SCN- + 4 H+ + SO2


2 / Hg(SCN) 4 / 2-+ HgS + 2 H2O
Filtr aktivního uhlíku.Adsorpční filtr, který vyuţívá aktivního uhlíku k odstraňování
par rtuti z proudu plynu.
Jsou k dispozici dva pochody pro omezení obsahu rtuti ve vyráběné kyselině sírové
během výroby neţelezných kovŧ.

Iontoměničový pochod. Tento proces pouţívá k odstraňování rtuti z vyrobené
kyseliny výměny iontŧ a dosahuje koncentrace rtuti pod 0,5 ppm.

Jodid draselný, který musí být přinejmenším 93 % se přidává do kyseliny při
teplotě 0 oC. Jodid rtuťnatý se potom vysráţí.
Pochody Norzink a Outokumpu se pouţívají podobně, ale jinde byly uvedeny i další
pochody /tm 26, PARCOM 1996/ :
-
Selenový skrubr. Je zaloţen rovněţ na mokrém vypírání plynu a vyuţívá
k odstraňování par o vysoké koncentraci rtuti reakce mezi amorfním selenem
v kyselině sírové a rtutí
-
Selenový filtr. Jde o suchou metodu čištění plynu, která vyuţívá reakce amorfního
selenu s parami rtuti za tvorby selenidu rtuti
-
Postup se sirníkem olovnatým. Suchá metoda čištění pouţívající kuliček sirníku
olovnatého jako medium pro odstranění rtuti z proudu plynu
2.8.1.8
Vyuţití obohacení kyslíkem v systémech spalování
Systémy spalování/ oxidace, které se pouţívají při výrobě neţelezných kovŧ uvádějí na
předním místě vyuţití kyslíku přímo nebo vzduchu obohaceného kyslíkem v tělese
121
pece. Tohoto obohacení se pouţívá, aby se umoţnila autotermální oxidace rud na bázi
sirníkŧ, zvýšila se kapacita nebo podíl taveniny jednotlivých pecí a poskytly se v peci
skryté prostory bohaté na kyslík, aby se umoţnilo dokonalé spalování, odděleně od
redukční zóny.
Kyslíkem se mŧţe dosáhnout následujícího zlepšení / tm 125, ETSU 1994/ :

rŧst tepla v tělese pece, které umoţňuje vzrŧst kapacity nebo podílu tavení.
Schopnost provozovat některé pochody autotermálně a měnit rozsah obohacení
kyslíkem kontinuálně za regulace hutního pochodu a při předcházení emisím

Značné omezení objemu procesních plynŧ, které se tvoří, kdyţ se omezí obsah
dusíku. To umoţňuje významné omezení rozměrŧ potrubního vedení a zmenšení
systémŧ a zamezí ztrátám energie vynaloţené na ohřev dusíku

Rŧst koncentrace oxidu siřičitého (nebo dalších produktŧ) v procesních plynech
umoţňující konverzi a pochody rekuperace, aby se dosáhlo vyšší efektivnosti, aniţ
by se pouţily speciální katalyzátory.

Vyuţití čistého kyslíku v hořáku vede ke sníţení parciálního tlaku dusíku v plameni
a tudíţ se mŧţe omezit tvorba za tepla vznikajících NOx. To nemusí být případ při
obohacení kyslíkem v hořácích nebo v jejich blízkosti, protoţe vyšší teplota plynu
mŧţe podporovat vznik „tepelných“ NOx. Ve druhém případě se mŧţe kyslík
přidávat současně z hořáku, aby se tento efekt omezil a udrţovalo se zlepšení
tavících poměrŧ.

Výroba kyslíku v místě je spojena s výrobou plynného dusíku při odseparování ze
vzduchu /tm 127, ETSU 1994/. Toho se příleţitostně pouţívá při potřebě inertního
plynu v místě. Inertních plynŧ se pouţívá při potlačení moţnosti vzniku ohně, kdyţ
se vyskytují vznětlivé materiály (např. suché koncentráty mědi), při odplyňování
taveniny kovu, v prostorech chlazení strusky a stěrŧ a při regulaci kouře při
odpichu a odlévání.

Injektáţ kyslíku do individuálních bodŧ pece souproudně s hlavním hořákem
umoţňuje, aby se regulovaly teplotní a oxidační poměry odděleně od hlavních
pecních pochodŧ. To umoţňuje, aby vzrŧstal podíl tavení, aniţ by docházelo
k neţádoucímu rŧstu teploty. Příkladem je návrh integrální dospalovací zóny ve
vysoké peci.
2.8.1.9
Techniky regulace pochodu pro záchytná a odlučovací zařízení
V tomto odvětví se pouţívá ve velkém měřítku regulace provozovaných procesŧ.
Pouţívají se následující techniky :


ve značné míře se pouţívá systémŧ měření reagencií
pouţívá se regulace vsazovaných činidel a výkonu závodu. Vyuţívá se
kontinuálního monitorování teploty, tlakové ztráty, emitovaných částic nebo jiných
polutantŧ, proudu a napětí elektrostatických odlučovačŧ a prŧtoku kapaliny pračkou
a pH. Jsou zapojena signální zařízení k indikaci provozních problémŧ
122




provozovatelé jsou proškolování a posuzuje se dodrţování provozních předpisŧ a
vyuţívání popsaných pokročilých technik regulace
úroveň dohledu se optimalizuje, aby se vyuţilo výhod uvedených výše a
zachovávala se odpovědnost provozovatele
vyuţívají se systémy jakosti a environmentálního řízení
vyuţívají se systémy řádné údrţby. Rostoucí měrou se vyuţívá zaměstnancŧ
určených k údrţbě, které tvoří část týmu provozujícího podniku a týmy pro údrţbu
se doplňují
2.8.2
Současné emise a úrovně spotřeb
Údaje o hlavních emisích a spotřebách HF, HCl, VOC, dioxinŧ, NOx a CO mohou
být nalezeny v kapitolách ke specifickým kovŧm, ale dosahované emise u několika
případŧ úpravárenských a odlučovacích zařízení jsou uvedeny dále v tabulce.
Tabulka 2.10 Příklad současných emisí z některých aplikací snižování prachu (prach
mg/Nm3)
Technika
Velikost
částic
Účinnost
odlučování
m
% / 1 m
Maximální
teplota
provozu
o
Rozmezí
dosažených
emisí mg/Nm 3
Poznámky
C
EO za horka
 0,1
 99 v závislosti
na projektu
450
 5 – 15
předúprava
 50
1–5
opticky čisté
Mokrý EO
0,01
 99
80
Cyklon
10
40
1100
100 – 300
Tkaninový
filtr
Keramický
filtr
Mokrý skrubr
0,01
99,5
220
1–5
0,001
99,5
900
0,1 – 1
1–3
80 – 99
Vstup 1000
Výstup 800
 4 – 50
123
4 nebo 5 zón
obvykle se
provádí předúprava
EO se dvěma zónami
v řadě.
Hlavně
vysráţení
mlhy
Hrubé částice
Vyuţívaný jako
pomocný pro další
metody
Dobrý
výkon
při
vhodném typu prachu
Velmi dobrý výkon při
vhodném prachu
Dobrý výkon při
vhodném prachu
Sníţení kyselých plynŧ
Tab. 2.11: Příklad koncentrace hlavních složek ve vyčištěném plynu ze závodu výroby
kyseliny sírové / tm 124, DFIU Cu 1999/
Substance
Jednotky
Naměřené hodnoty
SOx (jako SO2)
mg/Nm 3
100 – 1100
3
SO3
mg/Nm
20 – 40
3
NOx (jako NO2)
mg/Nm
20 – 45
Chloridy (jako HCl)
mg/Nm 3
2–7
3
Fluoridy (jako HF)
mg/Nm
1–4
Cd
mg/Nm 3
0,001 – 0,02
3
Hg
mg/Nm
0,001 – 0,07
3
Tl
mg/Nm
0,001 – 0,02
As
mg/Nm 3
 0,01 – 0,02
3
Se
mg/Nm
 0,01 – 0,02
3
Sb
mg/Nm
 0,01 – 0,5
Pb
mg/Nm 3
 0,01 – 0,5
Cu
mg/Nm 3
 0,01 – 0,5
PCDD / PCDF
Ng TEQ/ m 3
0,001 – 0,01
Plyny ze záţehové pece a konvertoru Pierce a Smitha o objemu 290 000 Nm 3/hod,
Vstup SO2 6 – 8,4 % nad 99,6 % konverze, při produkci 2000 t kyseliny / den
Tab. 2.12 : Příklad výkonu některých stávajících závodů kyseliny sírové
Metoda
Vstup SO2
Dvoukontakt – 4 prostupy
Jednokontaktní – Cs2O přidaný
při posledním prostupu
5
3
Výstup SO2
mg/Nm 3
450
750
Jednokontaktní- Cs2O přidaný +
kondenzátor WSA
Dvoukontaktní – 5 prostupŧ
3
850 (300 ppm)
15
500 – 1000
Dvoukontaktní-5 prŧchodŧ,
Cs2O přídavek katalyzátoru,
vysoký obsah kyslíku ve
vsázkovém plynu
14
 285 (100 ppm)
2.8.3
Poznámky
 99,5 % konverze
 99 % konverze nízký /
kolísavý vstup
SO2
 99 % konverze
 99,8 % konverze, velmi
vysoký konstantní vstup
SO2
 99,9 % konverze, velmi
vysoký konstantní vstup
SO2
Moţné techniky při určování BAT
Tato část představuje několik technik pro předcházení nebo omezování emisí a odpadŧ,
stejně jako techniky ke sniţování celkové spotřeby energie. Všechny jsou komerčně
dostupné. Jsou uvedeny příklady, které představují techniky o vysokém plnění závazkŧ
vŧči ţivotnímu prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady, závisejí na
informacích, které poskytl prŧmysl, Členské státy Evropského společenství a hodnocení
Evropského Úřadu pro IPPC.
124
2.8.3.1 Obecné principy
Zvláště dŧleţitá je volba a provedení vhodných úpravárenských technik. Existuje
několik technik a ačkoliv se mŧţe zdát, ţe některé nabízejí vysoké výkony, lze se
setkávat nicméně s problémy takových charakteristických rysŧ jako je sloţení a povaha
plynŧ, zejména se uvaţuje o prachu a dalších sloţkách. Například je účinek tkaninových
filtrŧ, které pouţívají moderní materiály povaţován za lepší pro ţivotní prostředí neţ
jiné techniky pro odstraňování prachu, ačkoliv to nelze povaţovat za univerzálně
aplikovatelné s ohledem na problémy lepkavosti a abrase některými druhy prachu. Tyto
problémy jsou specifické pro individuální místa a materiály a provozovatel by měl vzít
tyto faktory v úvahu při odborné instruktáţi projektu.
Objem, tlak, teplota a obsah vlhkosti v plynu jsou dŧleţitými parametry a mají hlavní
vliv na pouţité techniky, nebo jejich kombinaci. Zejména bude všemi těmito parametry
ovlivňován rosný bod a jejich varianty během výrobního cyklu by se měly vzít
v úvahu. Charakterizace povahy prachu nebo kouře je velmi dŧleţitá k tomu, aby se
identifikovaly jakékoliv neobvyklé vlastnosti (hygroskopičnost, vznětlivost, lepkavost,
abrasivita atd.) Velikost částice a tvar, schopnost smáčivosti a hustota materiálu, to jsou
také faktory pro moţnou optimalizaci při volbě techniky. Koncentrace prachu a jeho
variabilita by se měla rovněţ brát v úvahu při tvorbě spolehlivého velkého projektu.
Tyto problémy se diskutují prŧběţně s ostatními v částech o moţných technikách pro
10 skupin kovŧ, pokud jsou relevantní varianty pro charakteristické rysy prachu .
Mnoho provozovatelŧ uvádělo, ţe výkony se mohou časem zhoršit, protoţe se zařízení
opotřebovává a je nutná údrţba. Moderní systémy by se měly pouţívat za kontinuálního
monitorování výkonu při přímém měření emitovaných plynŧ ( např. prachu, CO, SO2).
Alternativně se mohou monitorovat parametry rozhodující pro regulaci. Tyto systémy
by se měly opatřit výstraţnou signalizací.
2.8.3.2 Odstraňování částic
2.8.3.2.1
Elektrostatické odlučovače
Elektrostatické odlučovače, jsou moţnými technikami (které se berou v úvahu), pokud
jsou pro danou aplikaci správně vyprojektovány, zkonstruovány a přizpŧsobeny
velikostí /tm 75, Theodore 1994; tm 78 IEA 1997; tm 79, Soud 1995; tm 222, VDI 3678
1998/.
Elektrostatické odlučovače za horka se pouţívají jako stupeň předčištění před
odstraněním oxidu siřičitého. Mokré elektrostatické odlučovače se aplikují zejména u
vlhkých plynŧ, jako například z granulačního zařízení, nebo při konečné úpravě. Pro
tato pouţití se proto vyţadují rŧzné výkony a pŧsobení projektovaných parametrŧ, jako
je velikost a počet polí a metoda čištění.
Za dŧleţité se povaţují následující aspekty :

vyuţití odpovídajícího počtu polí, počet závisí na obsahu zbytkového prachu,
měrném odporu prachu a projektovaných kritériích, jako je např. rychlost a
distribuce a provedení elektrod. Vyuţití čtyř nebo více polí se obvykle uvaţuje za
finální stupeň úpravy
125



vyuţití konstrukčních materiálŧ, které jsou přiměřené pro materiál, se kterým se
bude manipulovat.
musí se uvaţovat o předběţném zatíţením, elektrických rázech a dodávkách
střídavého proudu
mokré elektrostatické odlučovače nebo pohyblivé elektrody EO se mohou pouţít
pro těţký prach nebo vlhké plyny
Tyto charakteristiky, uvedené
elektrostatických odlučovačŧ.

výše
se mohou aplikovat
pouze u nových
úprava plynu, vyuţití dobrého oddělení proudu plynu a prachu, vyuţití elektrického
oklepu, automatické mikroprocesorové regulace elektrického systému u kaţdého
pole, to jsou také aspekty, které je moţno zařadit
Tyto aspekty se mohou aplikovat na většinu stávajících zařízení
2.8.3.2.2
Tkaninové filtry nebo rukávové (pytlové) lapače
Moţnými technikami jsou filtry, které jsou správně vyprojektovány, zkonstruovány a
odpovídají velikostí dané aplikaci / tm 75, Theodore 1994; tm 79, Soud 1995; tm 221,
VDI 3677 1997/.
Je třeba sledovat následující charakteristiky :







věnovat pozornost volbě filtračního materiálu a spolehlivosti montáţe a těsnícího
systému. Měla by se praktikovat správná údrţba. Moderní filtrační materiály jsou
obvykle silnější a mají delší ţivotnost. Ve většině případŧ jsou zvláštní náklady na
moderní materiály větší neţ vykompenzované mimořádnou ţivotností .
přídavek vápna nebo jiných reakčních činidel ( např. aktivního uhlí) pro zachycení
plynných sloţek jako jsou SOx nebo pro odstranění dioxinŧ
teplota procesu nad rosným bodem plynu. Teplotě odolné pytlové filtry a montáţní
soustava se vyuţívají při vyšších provozních teplotách
kontinuální monitorování prachu při vyuţití oklepu, optické, nebo triboelektrické
zařízení pro detekci prachu při poruše pytlového filtru. Zařízení by mělo zareagovat,
případně na systém čištění filtru tak, ţe by se identifikovaly individuální sekce,
které obsahují špatný nebo poškozený vak.
vyuţití chlazení plynu a předcházení jiskření, kde je to potřeba, cyklony jsou
povaţovány za vhodné metody pro zadrţení jisker. Montují se mnohem modernější
filtry s mnohonásobným počtem sekcí a poškozené úseky se mohou izolovat, pokud
je třeba.
k detekci ohně se mŧţe pouţít monitorování teploty a jiskření, mohou se zajistit
soustavy inertních plynŧ nebo se do výstupního plynu mohou přidávat inertní
materiály (např. vápno) tam, kde je nebezpečí vznícení
Mŧţe se monitorovat tlaková ztráta, aby se reguloval mechanismus čištění
Všechny tyto techniky jsou vhodné pro nová zařízení. Mohou se také aplikovat na
stávající tkaninové filtry a mohou se rekonstruovat. Zejména těsnící systém rukávového
filtru se mŧţe zdokonalit během roční periodické údrţby a pytlové lapače se mohou
126
zaměnit za modernější tkaniny během běţné náhrady pŧvodního vzoru a mohou se
rovněţ sníţit budoucí náklady.
2.8.3.2.3
Keramické filtry
Moţnými technikami jsou filtry, které jsou správně vyprojektované, konstruované a
odpovídají velikostí pro danou aplikaci /tm 79, Soud 1995/
Mohou zahrnovat následující charakteristiky :





zvláštní pozornost věnovat volbě a spolehlivosti pláště, montáţi a systému těsnění
vyuţití teplotně odolného pláště a montáţních součástí
kontinuální monitorování prachu, vyuţívající oklepy prachu, optická, nebo
triboelektrická zařízení pro detekci poruchy filtru. Zařízení by mělo zareagovat na
systém čištěnífiltru, pokud to lze tak, aby se mohly identifikovat individuální úseky,
které obsahují špatné, nebo poškozené prvky
zajištění úpravy plynu, kde je to nutné
vyuţití monitorování tlakové ztráty a regulaci mechanismu čištění
Všechny tyto techniky jsou vhodné pro nová zařízení. Lze je také aplikovat na existující
keramické filtry a mohou být rekonstruovány. Zejména lze často zlepšovat těsnící
systém během běţných period údrţby.
2.8.3.2.4
Mokré skrubry
Moţnými technikami jsou skrubry správně projektované, konstruované a odpovídající
velikostí pro danou aplikaci, kde povaha prachu nebo teplota plynu předem vylučuje
pouţití jiných technik /tm 79, Soud 1995/, nebo kde je zejména vhodný prach pro
odstraňování ve skrubrech. Jejich vyuţití mŧţe být vhodné také tam, kde plyny musí
být odstraněny zároveň s prachem, nebo, kde tvoří část řetězce úpravárenských technik,
například u odprašování, které je předřazeno závodu pro výrobu kyseliny sírové. Mělo
by se počítat s dostatečnou dodávkou energie, aby se zajistilo smáčení a zachycení
částic.
Mokré skrubry by se měly připojit na systém monitorování tlakové ztráty, proudění
kapaliny a (pokud mají být potlačeny kyselé plyny) i pH. Vyprané plyny by měly
vystupovat přes odlučovač mlhy (demister). Tyto regulační rysy skrubrŧ se mohou také
aplikovat na většinu stávajících zařízení.
2.8.3.2.5
Dospalovací hořáky a svíce
Moţnými technikami jsou zařízení, která jsou správně vyprojektována, zkonstruována a
mají odpovídající velikost pro danou aplikaci k odstraňování těkavých organických
látek, dioxinŧ, organických nebo uhlíkatých částic nebo spalných plynŧ, jako je CO
nebo vodík. Mělo by se případně vyuţít rekuperace tepla.
Hlavními poţadavky při účinném spalování v dospalovacích hořácích jsou :
127

Doba zdrţení v dospalovací komoře nebo regenerativním systému musí být
dostatečně dlouhá za přítomnosti dostatku kyslíku, aby se zajistilo dokonalé
spalování. Bude se vyţadovat 99% účinnost destrukce a doba zdrţení 2 sek za
odpovídající teploty závisí na tom, zda jsou přítomny chlorované sloučeniny. Niţší
doba zdrţení a teploty mohou mít rovněţ za následek úplné rozrušení těkavých
organických látek a dioxinŧ, ale to by se mělo prokázat na místní úrovni při
reálných podmínkách provozu. Plyny by se měly rychle ochladit, tak, aby
nedocházelo k novým syntézám dioxinŧ. Pro dostatek tepla je potřebná turbulence a
přestup hmoty ve spalovacím prostoru, a prevence proti „studeným skvrnám“. Toho
se obvykle dosahuje při pouţití hořákŧ, které vytvářejí zvířený spalovací plamen a
pomocí propojení přepáţek ve spalovací komoře.

Provozní teplota 200 – 400 oC nad teplotou samovznícení většiny stabilních látek,
minimální provozní teploty jsou nad 850 oC. Tam, kde proud plynu obsahuje
chlorované substance, se musí teploty zvýšit na 1100 – 1200 oC a vyţaduje se rychlé
ochlazení spalin, aby se zabránilo nové tvorbě dioxinŧ.

Katalytické jednotky se provozují při teplotách niţších a svíce vyţadují turbulenci,
vzduch a vznětový zdroj. V případě potřeby lze přidávat dodatečné palivo.

Hořáky by mít mikroprocesory řízenou regulaci poměru palivo/vzduch, aby se
spalování optimalizovalo

Výkon kombinovaného zařízení, provozní teplota a doba zdrţení by se měla
odzkoušet, aby se prokázalo účinné rozrušení látek, přítomných v přiváděných
plynech
Tyto charakteristiky lze také aplikovat na většinu stávajících dospalovacích zařízení.
Provozní teploty se mohou optimalizovat a je moţné, aby se vyuţilo obohacení
kyslíkem, spíše neţ aby se zvyšovalo mnoţství vzduchu a prodluţovala se doba zdrţení
plynu (menší objem plynu), nebo se zvyšovala provozní teplota /tm 217, VDI 2442
1987; tm 218, VDI 2443 1995; tm 220, VDI 3476 1990/.
Tab.2.13: Přehled technik pro snížení prachu
Typ
Možné použití
zařízení
Tkaninov Většina s dobrým
é filtry
těsněním a
moderními tkaninami
Možné
problémy
Zalepování,
oheň, těsnění
Mokré
EO*
Zlepšený výkon u
vlhkých plynŧ
Přetrţení
drátu a
zkratování
EO
Většina s dobrým
Výkyvy
regulačním systémem podle částic,
128
Příslušné
emise
1–5
mg/Nm3
Důvod volby
Výkonné při
vhodném prachu,
pokud je dobrý
monitoring, moţné
vracet prach do
procesu
< 5 mg/Nm3 Výkonné pro vhodný
opticky čisté prach, nízká tlaková
ztráta, vznik
výtokové tekutiny
5 – 10
Nízká tlaková ztráta,
3
mg/Nm
spolehlivost, malá
a distribucí plynu
přetrţení
(< 50- jako údrţba
drátu,
předčištění
zkratování
Mokré
Vhodné jen pro
Niţší výkon a < 20 mg/Nm3 Předčištění plynŧ
pračky
některý prach, při
ucpávání
před dalšími
čištění spalin nebo
metodami.
plynŧ z výroby
Odstranění kyselých
kyseliny
plynŧ a mlhy
3
Keramic Pochod o vyšší
Křehkost,
< 1 mg/Nm Musí být vhodný
ké filtry teplotě
zanášení a
prach. Materiál a
utěsnění
opláštění vymezuje
vyšší teplotu
3
Cyklony Předúprava
Slabý výkon, < 50 mg/Nm Předčištění plynŧ
omezená
před dalšími
účinnost při
metodami
jemných
částicích
Emise jako denní prŧměr postavený na kontinuálním monitorování během doby
provozu
Tab.2.14: Naměřené výkony zařízení na odstraňování prachu, kde se využívá různých
odlučovacích technik při vhodném prachu
Typ úpravy
aplikace
Tkaninový filtr
180 000-250 000
Nm3/h
Tkaninový filtr
26 000 Nm3/hod
stupňovitá pračka
druhotné olovo,
baterie
PE recykl
kadmiové baterie
recyklace
aglomerační závod
na ferochrom
Tkaninový filtr
Cyklon + EO + mokrý
EO
Tkaninový filtr
Dopalování, chladič a
tkaninový filtr
frakční destilace Zn
Pb baterie
v závodě Ausmelt
výroba feroslitin
Sekundární výroba
Cu
naměřené emise
prachu (mg/Nm3)
0,7 – 3,4
(měsíční prŧměr)
poznámky
krátká rotační pec,
Francie
< 1 (měsíční prŧměr)
<4
velmi abrasivní
prach, poruchy
předchozího
tkaninového filtru
3 – 10
1–2
1–5
1–5
Naměřené hodnoty jsou uváděny jako číselný rozsah. Budou v prŧběhu doby kolísat
v závislosti na podmínkách zařízení, jeho údrţby a procesu regulace úpravárenského
závodu. Provoz procesního zdroje bude také ovlivňovat výkonnost při odstraňování
prachu, protoţe je pravděpodobné, ţe nastanou změny teploty, objemu plynu a rovněţ i
charakteristiky prachu během pochodu nebo vsázky. Dosaţitelné emise jsou tudíţ pouze
základem, od kterého se mŧţe odvozovat aktuální výkon provozu a dosaţitelné
související emise, diskutované v kapitolách ke specifickému kovu počítají s vhodností
129
prachu, který se vyskytuje a náklady a přínosy jednotlivých aplikací techniky.
Dynamiku pochodu a další místně specifické problémy je třeba řešit na místní úrovni.
2.8.3.3
Systémy pro vypírání plynu
Mělo by se především počítat s vyuţíváním preventivních a omezujících technik. Sníţit
tyto plyny je často moţné za pouţití správné regulace pochodu, výběru surovin ( např,
vyloučit organické kontaminanty), zařazením rekuperačních okruhŧ nebo vázáním látek
na strusku nebo kamínek. Tvorbě těchto plynŧ mŧţe zabránit pouţívání hořákŧ o
nízkých NOx a odstupňovaný spalovací vzduch pro pece a jiné spalovací závody.
Udávají se hodnoty niţší neţ 100 mg/Nm3 NOx /tm 160, Winter Cu 1999/.
2.8.3.3.1
Mokré pračky
Mokré skrubry (pračky), které jsou správně vyprojektované, zkonstruované a
odpovídající velikosti pro danou aplikaci jsou moţnými technikami k odstraňování SO2
o nízkých koncentracích (méně neţ 2 %) a dalších kyselých plynŧ jako je HF a HCl,
které se mohou tvořit /tm 79, Soud 1995/.



Mokré pračky by měly být napojeny pokud moţno na systém monitorování tlakové
ztráty, prŧtoku kapaliny a pH.
Vyprané plyny by měly vystupovat ze skrubru do demisteru (odlučovače mlhy)
Slabě kyselé tekutiny vznikající ve skrubrech by se měly případně vyuţívat.
Tyto aspekty se mohou aplikovat na většinu stávajících vypíracích zařízení.
2.8.3.3.2
Suché nebo polosuché skrubry
Skrubry, pouţívající správná reakční činidla, takové, které jsou správně
vyprojektovány, zkonstruovány a odpovídají velikostí dané aplikaci jsou moţnými
technikami pro odstraňování SO2 o nízkých koncentracích (méně neţ 2 %) a dalších
kyselých plynŧ jako je HF a HCl, které mohou vznikat /tm 79, Soud 1995 ; tm 224 VDI
3927 1998/.
Moţnými technikami jsou i suché skrubry, vyuţívající pro odstraňování organických
látek jako jsou dioxiny, nebo k odstranění rtuti aktivní uhlík (aktivní uhlí).





suché a polosuché skrubry by měly být spojeny s vhodným směšováním (plynu
s činidlem) a reakčními komorami
částice, tvořené v reakční komoře by se měly odstraňovat tkaninovými filtry, nebo
elektrostatickými odlučovači
částečně zreagované vypírací médium se mŧţe recyklovat (regenerovat) v reaktoru
upotřebené vypírací medium by se mělo případně vyuţít v hlavním pochodu. např.
oxid hlinitý a oxid zinečnatý se mohou vyuţívat v jejich relevantních procesech
polosuché skrubry by měly být napojeny na demistery, pokud vzniká mlha.
Tyto aspekty se mohou také aplikovat na většinu stávajících zařízení
130
2.8.3.4
Systémy rekuperace plynu
Moţnými technikami pro odstraňování kolísajících koncentrací plynných slouţek jsou
systémy, které jsou správně vyprojektovány, zkonstruovány a mají odpovídající velikost
pro danou aplikaci.
2.8.3.5
Zachycování síry
Mezi techniky, které jsou běţně odzkoušeny, patří výroba kyseliny sírové a absorpce
oxidu siřičitého do studené proudící nebo do mořské vody, následováno vakuovým
jímáním a rekuperací jako kapalný oxid siřičitý. Rekuperace jako SO2 závisí na jeho
místním odbytišti.
Závody na dvoukontaktní výrobu kyseliny sírové se provozují s vyšší účinností
konverze neţ závody jednokontaktní výroby. Konverze ve dvoukontaktním zpŧsobu je
sloţitá a drahá, ale vyuţívání jednokontaktního zpŧsobu s odsiřováním koncového
plynu za produkce sádry k prodeji mŧţe umoţnit úspory energie a niţší tvorbu odpadu.
Příkladem dobré současné praxe jsou následující zařízení
Příklad 2.01 Proces WSA (wet gas sulphuric acid) pro výrobu kyseliny sírové
z výstupních plynŧ o nízkém obsahu SO2
Popis : Proces se zvláště dobře hodí k výrobě kyseliny sírové z výstupních plynŧ o
nízkém obsahu SO2. Při pochodu se katalyticky konvertuje aţ 99,3 % SO2 na SO3, který
reaguje s vodou v plynu, čímţ vytváří plynnou kyselinu sírovou. Kyselina kondenzuje
ve WSA kondenzátoru. S ohledem na úspory tepla a malou spotřebu vody, nevyţaduje
se ţádné vedlejší (nezapočítané) spalování síry kvŧli nějaké určité koncentraci SO2 .
Typické schema závodu WSA při praţení molybdenitu ukazuje dále uvedený obrázek.
Legenda: Hot air= teplý vzduch; stack gas= plyn do komína; heat exchanger= výměník
tepla; air= vzduch; WSA Condenser= kondenzátor závodu WSA; acid pump= čerpadlo
kyseliny; acid cooler= chladič kyseliny; support fuel= dodávané palivo; SO2
converter= konvertor oxidu siřičitého; product acid= vyrobená kyselina
Katalyzátorem, pouţívaným při WSA technologii je draslík a sodík podporovaný
vanadem v 10 a 20 mm vylisovaných prstencích.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : konverze SO2 na kyselinu sírovou sniţuje
emise SO2 a následný efekt kyselého deště.
Provozní údaje : Běţné provozní údaje závodu s technologií WSA jsou uvedeny
v následné tabulce .
Prŧtok
Teplota na vstupu
Teplota na výstupu
Voda na vstupu
Vstupní kyslík
Jednotky
Nm3 /hod
o
C
o
C
% obj.
% obj.
aglomerace olova
100 000
30 – 35
105
5,5
14,2
131
Obsah SO2
Konverze
SO3 v čistém plynu
Produkt H2SO4
Teplota produktu
Výroba kyseliny
Spotřeba energie
elektřiny a paliva
Spotřeba chladící vody
% obj.
%
mg/Nm3
% váh.
o
C
t/den
kW
2,0 – 3,5
> 99
< 28
> 97,5
21
cca 290
850 (při 2,7 % SO2)
Gcal / hod / t kyseliny
0,25 (Δ T = 5 oC)
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pochod WSA sám o sobě nevytváří nějaké
odpadní produkty (vyjma opotřebovaného katalyzátoru) nebo odpadní vody a nevyuţívá
ţádná absorbční činidla nebo jiné chemikálie. Pokud se technologie WSA pouţívá
v závodě pro konverzi SO2 na kyselinu sírovou z praţení molybdenitu, musí se
odcházející plyn před vypuštěním vyčistit. Čištění se mŧţe provádět za pouţití mokrých
elektrostatických odlučovačŧ (EO), nebo mokrých skrubrŧ, kde se jako odpad z
pochodu tvoří prach, resp. kaly.
Ekonomika : není k dispozici
Pouţitelnost : WSA pochod se dá aplikovat na všechny nové i stávající závody,
zejména u zpracování molybdenitu a praţencŧ olova, kde je obsah SO2 niţší neţ 5-6 %.
Odkaz na literaturu : /tm 165, Bendixen, Haldor Topsoe, 1996; tm 166 Bendixen,
Haldor, Topsoe, 1996 ; tm 167, Bendixen, Haldor Topsoe, 1997; tm 205, Sadaci 1999/.
Příklad 2.02 Závod na výrobu kyseliny sírové provozovaný za podmínek kolísání
plynu
Popis : Úsek čištění plynu a vypírání. Dvoukontaktní zpŧsob výroby kyseliny sírové, 4
aţ 5 prostupŧ, moderní katalyzátor. Slabá kyselina k neutralizaci cca 12 – 15 m3/hod
při 5 % H2SO4, rovněţ i tepelný rozklad kyselých výpustí s vyšší (cca 50%) koncentrací
kyseliny.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : vysoký podíl konverze SO2. V současných
zařízeních se dosahuje více neţ 99,6 %.
Provozní údaje :
složka
objem výstupního plynu
SOx
SO3
NOx (jako NO2)
chloridy (jako HCl)
fluoridy (jako HF)
prŧměr-zbytkový prach
rozmezí- zbytkový prach
rozmezí sloţek
jednotky
Nm /hod
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
3
132
naměřené hodnoty
320 000
100 – 1100
20 – 40
20 – 45
2–7
1–4
<2
1–7
Cd
Hg
Tl
As
Se
Sb
Pb
Cu
PCDD/PCDF
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
ng ITE/ Nm3
< 0,01 – 0,02
< 0,01 – 0,07
< 0,01 – 0,02
< 0,01 – 0,1
< 0,01 – 0,02
< 0,01 – 0,03
< 0,01 – 0,15
< 0,01 – 0,09
0,001 – 0,01
Přenos vlivŧ prostředím: positivní účinek – sníţení hlavních emisí SO2 konverzí na
kyselinu sírovou, rekuperace tepla z plynŧ a tepla uvolněného během konverze.
Ekonomika : Viz příloha o nákladech
Pouţitelnost : Výstupní plyny z primárního tavení ( koncentrace SO2 > 6 %; je moţné
spojení s výstupními plyny ze sekundárního tavení). Tyto aspekty se mohou aplikovat
rovněţ na většinu stávajících zařízení
Příklady závodŧ : Německo
Odkaz na literaturu : /tm 124, DFIU Cu 1999/
Příklad 2.03 Moderní závod na výrobu kyseliny sírové provozovaný za ideálních
podmínek
Popis: Dvoukontaktní výrobní závod kyseliny sírové, 4 prostupy se střední absorpcí po
3.prostupu, moderní katalyzátor projektovaný fy Monsato, systém rekuperace tepla
(pára) po 1. prostupu zpracovávající výstupní plyn ze (záţehového tavení)při pochodu
Outokumpu (tavení výbojem) a konvertorové pece o 30 – 40 % SO2.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí – maximální konverze SO2
Provozní údaje : zředění na 14 % SO2 na vstupu do sušících věţí, prŧměrný roční
prosaz 171 300 Nm3/hod. Současné zařízení dosahuje aţ 99,9 % konverze. Cca 150
mg/Nm3 SO2 v koncovém plynu jako roční prŧměr. Závod spoléhá na vysokou
konstantní koncentraci vstupního SO2 a vyuţívá cesiem obohaceného katalyzátoru.
Přenosy prostředím : pozitivní efekt – sníţení hlavních emisí SO2.
Ekonomika : není k dispozici
Pouţitelnost : Specifický případ při ideálních podmínkách pro vstupní plyn.
Příklady závodŧ : USA
Odkaz na literaturu : tm 140, Finland Cu 1998/
Emise SO2 ze závodŧ kyseliny sírové jsou úměrné obsahu SO2 ve vstupním plynu a
podílu konverze. Při 99,8 % konverzi vstupního plynu, který obsahuje 15 % SO2,
dochází k emisím cca 900 mg/Nm3 SO2. Tyto pochody proto vyuţívají vysoké komíny,
aby se napomáhalo rozptýlení plynŧ, výška komínŧ se bere také v úvahu
pravděpodobně i emise během najetí a tam, kde se nedosahuje plné účinnosti pak
odstavení závodu.
133
Do těchto problémŧ zasahují lokální, místně specifické faktory. Vyuţití svíčkových
filtrŧ před konečným vypuštěním do komína, je moţnou technikou, pokud se tvoří
mlha. Při dalším odstraňování SO2 před vypuštěním koncového plynu by se mělo
vyuţívat mokrých nebo polosuchých skrubrŧ, pokud se mají plnit poţadavky ochrany
ţivotního prostředí.
2.8.3.6
Dioxiny
Tento problém je probírán pod odpovídajícím záhlavím jiţ uvedeným v dřívější sekci o
moţných technikách aplikace. Techniky, které jsou v této části probírány jsou všechny,
o nichţ se uvaţuje jako o moţných BAT v závislosti na zdroji materiálu a potenciální
moţnosti nových syntéz.
2.8.3.7
Odstraňování dalších nečistot
Tento problém se popisuje pod relevantním záhlavím výše uvedené sekce o aplikaci
technik.
Diskutované techniky se budou aplikovat ve specifických oblastech. Další diskuse se
objevuje u odpovídajících kapitol, které se týkají daných kovŧ.
2.8.3.8
Vyuţití kyslíku v systémech spalování
To je moţná technika a mŧţe se aplikovat na většinu pouţívaných spalovacích a
pyrometalurgických pochodŧ /tm 125, ETSU 1994/. Vyuţití kyslíku mŧţe znamenat
přínosy jak finanční, tak s ohledem na ţivotní prostředí za předpokladu, ţe závod mŧţe
pojmout toky mimořádného tepla. Je moţné, ţe při obohacování kyslíkem mohou
vznikat vyšší koncentrace NOx, ale s tím spojené sníţení objemu plynŧ obvykle
znamená, ţe se omezí i hmotnost. Další diskuse se objeví u kapitol pro příslušné kovy.
2.8.3.9
Techniky pro regulaci procesŧ v odlučovacím a úpravárenském zařízení
Techniky uváděné pod tímto záhlavím se mohou snadno aplikovat na stávající pochody.
Existuje určitý počet případŧ ( např. vysoké pece), kde je potřebné zabudovat a vyuţívat
moderních regulačních procesŧ. K identifikaci relevantních parametrŧ pro regulaci a
systémŧ je potřeba udělat více práce.
2.9
2.9.1
ÚPRAVY VYPOŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY A ZNOVUVYUŢITÍ VODY
Hlavní zdroje vznikající odpadní kapaliny
Tento úsek uvádí přehled vzniku výtokových kapalin v běţném procesu. Probírají se
zpŧsoby omezení objemu odpadní vody, recyklace vody v praxi a úprava výtoku
v místní nebo centrální úpravně odpadních vod, aby se umoţnilo pochopit některé
pojmy, které mohou přecházet od jedné skupin kovŧ k dalším, (mohou se tedy
zobecnit) /tm 28, WRC 1993/.
Výroba neţelezných kovŧ pyrometalurgickými i hydrometalurgickými metodami je
spojena s tvorbou rozličných výpustí odpadních kapalin. Hlavní zdroje nejdŧleţitějších
odpadních tokŧ lze klasifikovat, jak ukazuje následující tabulka.
134
Obr.2.38 : Klasifikace odpadních výtoků
Výrobní pochod
Mokré čištění výstupního plynu
Granulace strusky
Chladící voda
Povrchové odtoky (surface run-off)
Hydrometalurgie
Voda z jiných pochodŧ
Rozličné zdroje
(např. sanitární (splašková) voda)
Výše uvedené toky odpadních vod mohou být kontaminovány sloučeninami kovŧ
z výrobních pochodŧ a mohou mít velký dopad na ţivotní prostředí. Rovněţ i nízké
koncentrace některých kovŧ, jako je rtuť a kadmium jsou velmi toxické. To lze
dokumentovat i na skutečnosti, ţe rtuť a kadmium jsou zařazeny v čele seznamu
předních nebezpečných látek koncipovaném na Konferenci o Severním moři v roce
1984, kde se navrhovalo sníţit emise do Severního moře o 50 %. Toxický účinek
některých sloučenin kovŧ je také zpŧsoben skutečností, ţe za příznivých chemických
podmínek mohou kovy snadno vstupovat do přirozených vodních tokŧ, jako rozpustné
látky a být rychle nevratně vstřebány do potravního řetězce /tm 169, J.H. Clark 1995/.
Tato první část předkládá přehled rŧzných zdrojŧ výpustí, které lze nalézt u výrobních
závodŧ neţelezných kovŧ. Druhá část sekce uvádí techniky, které se běţně pouţívají při
úpravě kontaminovaných proudŧ odpadní vody.
2.9.1.1 Výtoky z čištění výstupního plynu
Zařízení pro mokrý zpŧsob regulace znečišťujících látek do ovzduší je postupně
nahrazován technikami suchého čištění. Techniky suchých metod, jako jsou rukávové
filtry mají výhodu v tom, ţe se nemusí upravovat ţádný kal ani odpadní voda a
zachycený prach se mŧţe často recyklovat přímo v hlavním pochodu, proto jsou
přestupy účinkŧ metody z prostředí do prostředí ve srovnání s mokrými systémy níţší.
Existují určité případy, kdy je třeba aplikovat techniky mokrého čištění, např. mokré
skrubry, nebo mokré elektrostatické odlučovače. Jsou pouţívány specielně, tak, kde jiné
systémy nejsou vhodné, existuje riziko exploze nebo vzplanutí z hořlavých částic a
kdyţ se musí plynné částice (např. oxid siřičitý nebo sírový), stejně jako tuhé částice
z proudu výstupního plynu odstranit.
Mokré elektrostatické odlučovače jsou nutné, kdyţ se musí čistit vlhké nasycené plyny,
s vysokým obsahem tuhých znečišťujících látek. Například, během primární výroby
Zn a Cu, je odpadní plyn z procesu, který obsahuje prach a oxid siřičitý, čištěn za
pouţití skrubru a mokrého elektrostatického odlučovače. Mokré odlučovače se také
pouţívají k zachycování mlhy dehtu v odpadních plynech z pece na vypalování
elektrod. V mokrých skrubrech zpŧsobuje zrychlení a zpomalení proudu plynu a
rozstřikovaná vypírací kapalina turbulenci plynu, prachu a kapek kapaliny. Částice
135
prachu se velmi rychle smáčejí a zrychlují se chemické reakce. Následující sběrač
odlučuje kapky kapaliny a namočený prach z proudu plynu (páry plynu).
Kontaminovaná odpadní voda se potom mŧţe odstranit pro další úpravu. Pokud nedošlo
ve vypírací kapalině k ţádnému obohacení o rozpustné sloţky, je moţné odstranit
suspendované částice v usazovací nádrţi a vodu znovu vyuţít. V některých případech se
však musí provést vysráţení rozpustných sloţek, aby se vypírací kapalina mohla vyuţít
znovu.
Kapalný výtok obvykle vyţaduje další úpravu, například neutralizací a / nebo
sedimentací, aby se oddělila pevná a kapalná fáze. Někdy se pouţívá specifických
úpravárenských metod, jakou je pouţití iontoměničŧ, aby se z výpustě skrubru získalo
rhenium, které se produkuje při čištění výstupního plynu z praţence molybdenitu.
Tohoto pochodu se pouţívá jak pro odstraňování sloučenin kovŧ z odpadní vody, tak
slouţí jako nejdŧleţitější zdroj výroby kovového rhenia
Upravená kapalina se běţně mŧţe vracet zpět do systému mokrého čištění, ale na
výpusti se kontroluje sloţení kapaliny. Slabá kyselina z těchto pochodŧ se mŧţe také
pouţít znovu v dalších pochodech, pokud se v místě závodu provozují.
Bylo uvedeno, ţe v několika případech obsahovala provozní voda ze systému mokrého
skrubru při tavící peci kyanidy, které se vytvořily reakcí uhlíku s atmosférickým
dusíkem. Hladina kyanidŧ se mŧţe omezit pouţitím vypírací vody pro granulaci
strusky, coţ vede k odpaření a oxidaci většiny kyanidŧ.
Další hlavní zdroj výtokŧ vzniká při odstraňování rtuti z některých výstupních plynŧ
z praţení. Etapa odstranění rtuti zahrnuje nádrţ, kde rozhraní fází kapalina-plyn se
dostává do styku s roztokem chloridu rtuťnatého (HgCl2). Ten reaguje s kovovou rtutí
z plynu za tvorby pevného kalomelu Hg2Cl2.Vysráţený kal se odstraní a oxiduje se
chlorem za tvorby vypíracího roztoku HgCl2 . Něco z kalu se odvodní v kalolisech a
prodává se jako kalomel, za účelem rekuperace rtuti, nebo se zneškodňuje jako zvláštní
odpad.
Výtoky z pochodu se předem upravují, aby se odstranila rtuť reakcí se zinkovým
prachem, nebo vysráţením jako sirník rtuťnatý HgS, před zpracováním v koncové
úpravně odpadní vody.
2.9.1.2 Výtok z granulace strusky a výroby zrna kovu a rozdruţování kalŧ
Během výroby neţelezných kovŧ se struska a vyráběný kov odpichují z pecí. Tavenina
kovu a struska se mohou granulovat odděleně odléváním do vody za pouţití
vysokotlakého rozstřiku vody nebo jiných skrápěcích systémŧ, kdy se tvoří částice o
stejné velikosti. Granulovaný kov se potom mŧţe prodat jako kovové granalie.
Granulovaná struska se mŧţe pouţít k dalším účelŧm. Typický stupeň granulace
ukazuje další obrázek.
Obr. 2.39 : Granulace roztaveného kovu /tm 152, Schei, Tuset, Tveit, 1998/
Legenda: liquid metal= tekutý kov (tavenina); water outlet=výtok vody; water inlet=
přítok vody; drying= sušení; sieving= prosévání; storage bins=skladovací zásobník
136
Kapalná výpusť, která vzniká ze stupně granulace se obvykle v uzavřeném okruhu
recykluje. Aby se předešlo nánosŧm suspendovaných látek a sloučenin kovu, musí se
kal z vodního okruhu kontinuálně odstraňovat. Kal z výtoku se mŧţe odesílat do
centrální úpravny odpadní vody, nebo se mŧţe zpracovávat odděleně.
Odloučení zahuštěných odkalŧ (stěrŧ a plovoucích látek) se pouţívá rovněţ k odloučení
slabých kontaminantŧ kovŧ a sloučenin, například k odloučení plastických sloučenin po
šrédrování. Výtoky kapaliny, která vzniká se obvykle recyklují a flotující látky se
odstraňují. Aby se předcházelo nánosŧm suspendovaných látek a kovŧ, musí se úsady
kontinuálně z vodního okruhu odstraňovat. Usazeniny nebo výpustě se obvykle
odesílají do centrální úpravny odpadních vod.
2.9.1.3 Chladící voda
Chladící vody se pouţívá v prŧmyslu výroby kovŧ ve značné míře k rŧzným chladícím
účelŧm. Mŧţeme je rozdělit na nepřímé chladící vody a na vody k přímému chlazení.

nepřímá chladící voda se pouţívá pro chlazení pecí, jejich vík, odlévacích strojŧ atd.
V závislosti na umístění v továrně se mŧţe chlazení dosáhnout samostatným
prŧchozím systémem nebo recirkulační soustavou s odpařováním v chladících
věţích. Voda ze samostatného okruhu se běţně vrací zpět do přírodního zdroje,
například řeky, nebo rybníka k chlazení.V tomto případě by se mělo dohlíţet na
zvýšenou teplotu, předtím neţ se voda vypustí do přírodního vodního tělesa. Voda
z nepřímého chlazení se mŧţe také vracet zpět přes chladící věţe

přímé chlazení se pouţívá během některých pochodŧ odlévání. Tato chladící voda je
běţně kontaminována kovy a suspendovanými látkami a často vzniká ve velkém
mnoţství. Vzhledem ke specifickým matricím a aby se zabránilo zřeďování, měla
by se voda z přímého chlazení především upravovat odděleně od ostatních
odpadních vod
Aby se minimalizoval dopad chlazení na ţivotní prostředí jako celek, mělo by se
vyuţívat referenčního dokumentu o nejlepších dostupných technikách pro chladící
systémy.
2.9.1.4 Splašková povrchová voda
Odtok povrchové odpadní vody vzniká při kontaminaci dešťové vody, která se
zachycuje ze střech budov a komunikačních ploch u výrobního zařízení. Kontaminace
dešťové vody nastává, kdyţ se takové materiály jako prach s obsahem kovŧ ze skládek,
povrchu skladovacích prostor atd. nebo zaolejovaného povrchu spláchnou do
odvodňovacího systému. Kontaminaci povrchové vody lze předejít nebo ji
minimalizovat vyuţitím správného provozování úloţiště surovin, stejně jako správnou
údrţbou a čištěním celého výrobního závodu.
Povrchové splašky se mohou zachycovat odděleně. Po etapě sedimentace, nebo
chemické úpravě se mohou vyuţít ve výrobním procesu znovu, k jiným účelŧm,
například jako chladící vody nebo rozstřikové vody k předcházení tvorby prachu.
137
2.9.1.5 Odpadní vody z hydrometalurgického pochodu
Hlavní vypouštěné kapaliny, které vznikají při hydrometalurgické výrobě neţelezných
kovŧ jsou zařazeny do seznamu v dále uvedené tabulce.
Tab. 2.15 : Potenciální zdroje kapalných výpustí z elektrolytické výroby
provozní
jednotka
čištění praţných
plynŧ
pochod /zdroj
louţení
hlavní proces včetně mokrého
čištění plynu
obecné operace
rafinace
elektrolýza
mokrý zpŧsob čištění plynŧ
z praţení
čištění elektrolyzéru, anod a
katod, vyčerpaný elektrolyt,
vypuštění elektrolytu
použité metody pro výtoky
odpadních tekutin
úpravna odpadní vody
sráţením, někdy
s odstraňováním TK při
vyuţití iontoměničŧ
návrat do pochodu
louţení
návrat do procesu louţení nebo
k dalšímu procesnímu kroku
návrat do louţení
po úpravě zpět do elektrolyzéru
Hydrometalurgické procesy výroby začínají obvykle pochodem louţení. Během louţení
se z horniny uvolní poţadovaný kov a další prvky a přejdou do roztoku.
Běţná louţící činidla a reakce jsou znázorněny dále /tm 107, Ullmanovi 1996/





voda pro sloučeniny ve vodě rozpustné (síran měďnatý);
kyselina sírová, chlorovodíková a dusičná nebo hydroxid sodný pro oxidy kovŧ;
kompexotvorná činidla, např. kyanid (Au, Ag) nebo čpavek (horniny Cu a Ni);
redukce nebo oxidace minerálu vhodným plynem, například MnO2 s SO2 a niklový
kamínek s chlorem;
acidobazické reakce, například rekuperace W z wolframového komplexu při
vysokém pH
Aby se zvýšilo mnoţství poţadovaného kovu v louţící kapalině, musí se pouţít několik
technik hydrometalurgického čištění (rafinace a obohacování). Konečný kov se mŧţe
získat z rafinačního roztoku pouţitím rozličných technik, jako je cementace, reakce
s plyny, selektivní sráţení, pomocí iontoměničŧ, extrakce rozpouštědlem, krystalizace,
zakoncentrování odparem nebo elektrolýzou. K zajištění správné bilance u některých
z těchto pochodŧ je běţně nutné stále odstraňovat část tekutiny.
Například během výroby Zn se musí odpouštět elektrolyt, aby se regulovaly nánosy
hořčíku, které mohou mít neţádoucí účinky na pochod v komorách elektrolyzéru.
Proudění celami elektrolyzéru patří ke stejnému uzavřenému vodnímu okruhu jako
louţení a stupeň rafinace; kyselina sírová, která se vytvoří během elektrolýzy se odvádí
do procesu louţení a zbývající kapalina se čistí a odvádí k elektrolýze.
Výtok, který se vypouští z okruhu elektrolýza-louţení-čištění je silně kyselý a obsahuje
vysokou koncentraci Zn a suspendovaných částic. Vypouštěný objem značně závisí na
sloţení zinkových koncentrátŧ, které se při praţení pouţívají.
138
Sloţky, které mají tendenci vytvářet v okruhu inkrustace (tj. nejsou odstraněny
z roztoku dostatečně), zejména hořčík budou určovat vypouštěný proud.
Mnohá zařízení jiţ vykázala, ţe vzniklé výtokové tekutiny, jako vypouštěný elektrolyt,
se mohou recyklovat při pochodu louţení v závislosti na přítomných kontaminantech.
Výtok elektrolytu se mŧţe recyklovat také při elektrolýze po odstranění
kontaminujících sloţek, nebo málo hodnotných prvkŧ.
2.9.1.6 Další vody z procesu
Existuje málo přímých výpustí, se kterými je moţno se během výroby neţelezných
kovŧ setkat a které by jiţ nebyly zmíněny. Nejdŧleţitější jsou kapaliny produkované
během Bayerova pochodu výroby oxidu hlinitého a kyselé odpadní vody vznikající
během zpracování olověných baterií, nebo zpracování ušlechtilých kovŧ, slabá kyselina
sírová z výroby kyseliny sírové a odpadní vody z rafinace germania, galia atd. Tyto
odpadní vody jsou podrobněji probrány v kapitolách o specifickém kovu, ale pouţívané
operace umoţňují někdy recyklaci kapaliny zpět do procesu nebo vyuţití koncentrace
kyseliny v jiných pochodech.
Zdrojem provozních vod jsou také mořící operace a následující příklady ukazují, jak se
mŧţe vyuţít bezkyselinového moření a jak se mohou dopady moření kyselinou
minimalizovat.
a) bezkyselinové moření
Tento pochod se provádí v izolovaném okruhu. Drát se mŧţe mořit v plynulém
systému, který je tvořen horizontálně rozdělenou ocelovou trubkou. Pouţívá se 2,5 –
3,5 % vodného roztoku isopropylalkoholu. U mědi je proces konverze okují oxidu
měďného na páru za tvorby mědi znám jako Burnsŧv pochod /tm 92, Copper Expert
Group 1998/. Isopropyl alkohol se z vyčerpaného roztoku rekuperuje a znovu se
vyuţívá a získají se kaly s obsahem kovu. Voda ze stupně rekuperace isopropylalkoholu se obvykle posílá do úpravny odpadní vody.
b) moření kyselinou
Při moření kyselinou se vyuţívá systém členěný horizontálně /tm 92, Copper Expert
Group 1998/. V prvním stupni se materiál moří zředěnou kyselinou sírovou ; potom se
zbytková kyselina v několika stupních vymyje z kovového povrchu ostřikováním
vodou, pak následuje sušení za pouţití stlačeného vzduchu. Moření povrchu se obvykle
provádí s kyselinou sírovou, ale u některých slitin a kovŧ jako je Ti se pouţívá někdy
při kontinuální výrobě, nebo automatických systémech směsi kyseliny dusičné a sírové.
Plyn se čistí, aby se získala, nebo se odstranily dýmy kyseliny dusičné, kyselina se čas
od času vyměňuje. Vyuţitá kyselina se posílá do úpravny a k rekuperaci obsaţeného
kovu. Mořící systémy jsou odvětrávány, aby se ochránil obsluhující personál.
Výrobky se oplachují a oplachová voda se posílá do úpravny, pokud to je moţné, tak se
kaly recyklují. Při odmašťování povrchu válcovaných výrobkŧ se pouţívají detergenty
s obsahem vody.
139
Pouţitá voda se čistí ultrafiltrací. Pokud se při odmašťování povrchu pouţívají
organická rozpouštědla, aplikuje se systém odmašťování parou. V tomto případě mohou
být v jakémkoliv kalu, který se vytvoří v úpravně odpadní vody, přítomny chlorované
uhlovodíky.
Alternativního pochodu se vyuţívá při určité výrobě měděného drátu. Po částečném
ochlazení v dlouhé trubici naplněné vodou, se drát tvaruje do spirál odpovídajících
prŧměru cívky. Tyto spirály se roztahují na válcovacím stole, kde je teplota sníţena na
20 o C pomocí rozstřikovačŧ vody. Dopravníky litiny odolné vŧči kyselině přenášejí
tyto spirály do mořících nádrţí, kde se drát moří roztokem 20 % kyseliny sírové.
Systém moření kyselinou zajišťuje úplné odstranění veškerých oxidŧ utvořených na
povrchu drátu. Smyčky se potom vypírají oplachovou vodou a nakonec chrání roztokem
vosku.
K rekuperaci kovu, který je rozpuštěn mořící kyselinou se mŧţe pouţít elektrolýzy..
Vodný roztok lze zpracovat pomocí iontoměničŧ.
2.9.1.7 Rozličné zdroje
Do výroby neţelezných kovŧ je v prŧmyslovém závodě začleněn velký počet dalších
zdrojŧ. Příkladem jsou kapalné výtoky z čistících stanic nákladních vozŧ dodávajících
surovinu; těsnící voda z čerpadel, hlavních pochodŧ, včetně čištění zařízení, podlaţí atd.
Tyto kapalné výtoky se běţně zachycují a upravují. Voda z hygienických systémŧ se
vypouští běţně do systému veřejné kanalizace.
2.9.2
Aplikované úpravárenské techniky
Aplikované metody úpravy, které byly probírány v této části jsou také technikami, o
kterých se uvaţuje jako o moţných BAT. V případě opatření pro úpravu odpadní vody
a čistíren je velmi těţké v této části dokumentu definovat úroveň, kterou lze zařadit pod
BAT. Metody úpravy a následně dosaţitelné úrovně emisí jsou velice závislé na
specifickém pochodu a daných kovech /tm 211, Noyes 1993/. Vzhledem k tomuto
problému budou v této části techniky pouze popsány všeobecně z hlediska jejich výhod
a nevýhod. Podrobnější informace zejména o dosaţitelných hodnotách emisí budou
uvedeny ve specifických kapitolách u rŧzných neţelezných kovŧ.
2.9.2.1 Opatření zařazená do procesu
Techniky a metody pro znovuvyuţití vody se jiţ v prŧmyslu neţelezných kovŧ úspěšně
vyuţívají, aby se minimalizovalo mnoţství kapalných výtokŧ, které musí být
vypouštěny jako odpadní voda. Sníţení odpadní vody je někdy také ekonomicky
příznivé, protoţe, kdyţ se sníţí mnoţství vypouštěné odpadní vody, je zmenšeno i
mnoţství čerstvé vody, které se musí odebírat z vodného prostředí. To má rovněţ
příznivý vliv na problémy přenosu z prostředí do prostředí.
Následující tabulka ukazuje příklad několika neţelezných kovŧ, etapy procesu, při
kterých jsou jiţ výtoky kapalin do značné míry recyklovány a znovu vyuţívány.
140
Tab.2.16 : Přehled recyklace a znovuvyužití
Recyklace a / nebo znovuvyužití vypouštěných kapalin v průmyslu neželezných
kovů
Zdroj
Výrobní pochod
Primární Sekundár Primární Sekundár Primární
Feroslit
Cu
Cu
Pb
Pb
Zn
Granulace
*
*
*
*
*
strusky
Mokrá metoda
*
*
*
*
*
*
regulace
znečištění
ovzduší
Výtok z vypírání
*
*
*
praţných plynŧ
Chladící voda
*
*
*
*
*
*
Voda z oplachu
*
*
*
n.r.
anod a katod
Vyuţitý
*
*
*
n.r.
elektrolyt
Rozbíjení baterií
*
Třídění baterií
*
Odsíření Pb
*
pasty
Techniky recyklace a znovuvyuţití jsou opatření zaintegrovaná do procesu. Recyklace
zahrnuje recirkulaci kapaliny do procesu, ve kterém vznikla. Znovuvyuţití odpadní
vody znamená recirkulaci jediného zdroje vody k dalším účelŧm, např. splašková voda
dešťová se mŧţe vyuţít jako voda chladící.
Recyklační systém potřebuje běţně základní úpravárenskou techniku nebo přibliţně 10
% odpouštění cirkulující kapaliny, aby se předešlo v recirkulační soustavě nánosŧm
usazenin suspendovaných látek, kovŧ a solí. Například chladící voda se běţně recykluje
a opouští recirkulační systém dle následujícího znázornění. Musí se počítat se vstupem
biocidŧ.
Obr. 2.40: Příklad recirkulačního systému při chlazení vodou
Legenda: process systém (furnace cooling) = Systém postupu chlazení pece ; return=
návrat; supply= dodávka; cooling tower= chladící věž ; sump=jímka; evaporative
losses= ztráty odparem; water make up= přídavná voda (při úpravě); biocide
treatment=úprava biocidy ;
Pokud jsou k dispozici velké objemy vody, např. je-li místo výroby na pobřeţí, mŧţe se
pouţít prŧtočný chladící vodní systém za předpokladu, ţe je dopad na ţivotní prostředí
zanedbatelný. Nicméně musí se brát v úvahu účinky na mořské prostředí v oblasti
nasávání do prŧtočného chladícího systému vody. Záleţitost tohoto přístupu musí být
prověřena od místa k místu podle bilance nákladŧ na energii pro čerpací a chladící
systémy.
141
Minimalizace odpadní vody se mŧţe rovněţ podpořit dobrým hospodařením s vodou,
pro které mŧţe být výhodou program vodního hospodářství.
2.9.2.2. Koncové techniky čištění
Jakékoliv nerecyklovatelné nebo znovu nevyuţitelné mnoţství vody se musí zpracovat,
aby se na minimum sníţila koncentrace znečišťujících látek, jakými jsou těţké kovy,
kyselé látky a pevné částice vypouštěné do vodního prostředí. Ke sníţení koncentrace
znečišťujících látek ve vodě se mohou pouţít techniky koncových úprav, např.
vysráţení chemickou cestou, sedimentace nebo flotace a filtrace.
Tyto techniky se běţně společně pouţívají v koncové nebo centrální úpravně odpadní
vody v daném místě, ale mohou se přijmout i předběţná opatření, kdy se kovy vysráţí
předtím, neţ je provozní voda smísena s ostatními výtokovými kapalinami.
2.9.2.2.1
Chemické sráţení
Chemického vysráţení se pouţívá především, aby se z vytékající kapaliny odstranily
ionty rozpustných sloučenin kovŧ. Rozpustné kovy se mohou vysráţet z odpadní vody
úpravou hodnoty pH. Reagenční činidlo, jako je vápno, hydroxid sodný, sirník sodný
nebo kombinace činidel se přidává do odpouštěné kapaliny a tvoří se nerozpustné
sloučeniny s kovem ve formě sraţeniny. Tyto nerozpustné sloučeniny se potom mohou
z vody odstranit filtrací a sedimentací. Často se vyuţívá přídavku koagulantŧ nebo
flokulantŧ, který napomáhá tvorbě velkých vloček, které se mohou oddělit mnohem
snadněji a tím se zlepšuje výkonnost systému.
Sráţení se obvykle pouţívá k odstraňování těţkých kovŧ jako je ţelezo, olovo, zinek,
chrom, mangan, molybden atd. z proudu odpadní vody. Hydroxidy těţkých kovŧ jsou
obvykle nerozpustné, takţe se pro jejich vysráţení obvykle pouţívá vápno. Podobně
sirníky kovŧ jsou rovněţ nerozpustné a v alkalickém prostředí se vyuţívá sirník sodný,
kyselý sirník sodný a trimerkapto-sulfo-triazin. Po vysráţení se mŧţe přidat síran
ţelezitý, aby se odstranil nadbytek sirníku. Vysráţení jako sirníky mŧţe zpŧsobit
mnohem niţší koncentrace určitých kovŧ v čištěném výtoku, které závisejí na hodnotě
pH a teplotě. V některých případech se mŧţe provést vysráţení směsi kovŧ ve dvou
etapách; nejdříve s provede vysráţení hydroxidem a pak se sirníkem /tm 171, Steil and
Hahre 1999/.
Aby se účinnost odstranění kovŧ maximalizovala, musí pochod probíhat při rŧzných
hodnotách pH s rŧznými činidly. Volba reakčního činidla a hodnoty pH je hlavním
opatřením pro vysráţení těţkých kovŧ. Rozpustnost se také ovlivňuje teplotou, coţ by
se mělo brát v úvahu.
Jiným dŧleţitým faktorem je valence (mocenství) kovu ve vodě. Např. Cr, jehoţ
šestimocná forma, chroman je mnohem rozpustnější neţ forma trojmocná. V tomto
případě se chroman musí redukovat, obvykle s oxidem siřičitým při nízkém pH, aby se
chrom při procesu sráţení odstranil.
Konečným aspektem je moţná tvorba iontových komplexŧ, které jsou obvykle
rozpustnější. To je obvyklé, kdyţ se jedná o odpadní vodu, která obsahuje čpavek,
chloridy, fluoridy nebo kyanidy zároveň s těţkými kovy /tm 149, kemmer 1987/.
142
V mnoha závodech, kde se těţké kovy odstraňují je jedním problémem při dosahování
poţadovaných limitŧ na výtoku, koloidní stav vysráţených látek. Ten mŧţe být
zpŧsoben nevhodnou neutralizací a flokulací.
Pro zdokonalení podmínek pro vysráţení látek se mŧţe vyuţít rozličných flokulantŧ
nebo koagulantŧ a dodavatelé těchto materiálŧ jsou schopni testovat sráţedla a
specifikovat správný koagulant.
Účinnost čištění odpadní vody za pouţití chemického sráţení je hlavně ovlivňována
následujícími faktory :






volbou chemického sráţecího činidla;
mnoţstvím přidávaného sráţecího činidla;
účinností s jakou je vysráţený kov odstraněn z roztoku;
udrţováním správného pH v procesu úpravy;
vyuţitím solí ţeleza k odstranění specifických kovŧ;
vyuţitím flokulačních a koagulačních činidel ;
Tab. 2.17: Koncentrace některých kovů po úpravě odpadní vody s vápnem nebo NaHS
Složka
Voda z primární a sekundární
výroby Cu po úpravě vápnem a
síranem železnatým a sedimentaci
9,5
0,2 – 0,5
0,2
0,5
PH
Cu mg/l
Pb mg/l
Ni mg/l
Zn mg/l
As mg/l 0,1
Cd mg/l 0,1
Hg mg/l 0,05
Počítá se s kolísáním ve sloţení výtoku
Voda ze sekundárního procesu výroby
Cu a voda povrchová po úpravě
NaHS, sedimentaci a pískové filtraci
0,04
0,04
0,07
0,13
 0,01
0,004
Aby se zajistila maximální účinnost odstranění těţkých kovŧ je nejdŧleţitějším
faktorem volba sráţecího činidla. Tabulka výše ukazuje, ţe vyuţitím reakčního činidla
na bázi sirníku se mŧţe dosáhnout niţších koncentrací některých kovŧ. Správně
nastavené pH v procesu úpravy odtoku má také prvořadou dŧleţitost, protoţe některé
sole kovŧ jsou nerozpustné pouze ve velmi úzkém rozmezí hodnot pH. Mimo tato
rozmezí účinnost odstranění kovu rychle klesá, například Zn vytvoří při vysoké hodnotě
pH rozpustný anion zinečnatanu /tm 12, HMIP Zn 1993/.
2.9.2.2.2
Sedimentace
Sedimentace je technika, oddělování pevné látky a kapaliny, která vyuţívá k oddělení
nerozpustných komplexŧ kovŧ a pevných částic z odpadní kapaliny gravitace.
Sedimentace se také mŧţe uskutečňovat v paletě rŧzných usazovacích nádob, jako jsou
usazovací nádrţe, odkaliště (usazovací rybníky) nebo specielní sedimentační nádrţe
(zahušťovače, čiřící nádrţe) se zařízením na odstraňování kalu na dně nádrţe.
Sedimentační nádrţe, které jsou obecně pouţívané jsou na plošném plánu ve tvaru
143
obdélníku, čtverce nebo kruhu. Kal, který se po etapě sedimentace odstraňuje, mŧţe být
odvodňován za pouţití např. vakuových kalolisŧ.
Filtrát, který vzniká se mŧţe posílat zpět na začátek procesu úpravy odpadní tekutiny,
nebo do etapy pochodu, kde se vytvořil v závislosti na procesu úpravy. Sedimentace se
mŧţe vyuţívat k oddělování pevných částic z odpadní vody, která se pouţila při
granulaci strusky nebo výrobu kovových zrn.
Alternativou k sedimentaci je flotace. Flotační techniky se vyuţívají k oddělování
velkých vloček nebo plovoucích částic, jako jsou části plastŧ z vypouštěné kapaliny tak,
ţe se vynášejí k povrchu suspenze. Flotace se mŧţe docílit pomocí proudu vzduchu.
Vzduch se rozpouští (vhání) do prostředí suspenze pod tlakem a vychází z roztoku,
kdyţ se tlak uvolňuje v podobě vzduchových bublin obsahujících suspendované
částice. To zpŧsobuje, ţe částice plavou na povrchu a vločky mohou být potom snadno
odvedeny z povrchu kapaliny.
2.9.2.2.3
Filtrace
Techniky filtrace se uţívají běţně, kdyţ se chce oddělit pevná a kapalná fáze a jako
finálního čeřícího kroku při procesu úpravy odpadní vody. Filtrační jednotka je obvykle
umístěna mezi etapou sedimentace a koncovou regulací pro odstranění pevných částic,
která se provádí v prŧběhu předchozího stadia. Filtraci je moţno také zařadit v celé
paletě rozličných filtračních systémŧ v závislosti na pevných částicích, které se musí
odstranit.
Běţná jednotka filtrace se skládá z vrstvy materiálu, nebo materiálŧ, kterými vytékající
kapalina proudí. Jemné částice, které nemohou projít prostředím filtru tvoří filtrační
koláč, který se musí odstraňovat buď kontinuálně, nebo čas od času, například zpětným
vypíráním, aby se udrţovala nízká tlaková ztráta. Pokud je tlaková ztráta nízká,
umoţňuje to, aby filtrace odpadní vody vrstvou probíhala na základě gravitačního
proudu.
Pískové filtry jsou projektovány pro mechanické odstraňování suspendovaných částic,
nebo polotuhých materiálŧ, např. sedimentŧ nebo hydroxidŧ kovŧ. Čištění odpadní
vody za pouţití pískových filtrŧ se děje vlivem spojeného účinku filtrace, chemické
sorpce a asimilace. Pískové filtry se někdy provozují jako tlakové nádoby naplněné
vrstvami písku, který zvyšuje jakost čištění s hloubkou vrstev. Na počátku se mŧţe
filtrační koláč odvádět, aby se zvyšovala účinnosti filtrace zejména menších částic. Za
určitý časový interval je nutno, aby se pískové loţe vypralo. Pískové filtry se často
pouţívají pro vyjasnění odtoku z uzavřeného vodního okruhu, nebo, aby se umoţnilo
vyuţití výtoku jako provozní vody.
Ultra filtrace, nebo reversibilní osmóza se uţívají proto, aby se dosáhlo poţadovaných
výsledkŧ u velmi jemných částic. Ultrafiltrace umoţňuje prŧtok částic o molekulové
hmotnosti cca 100 – 500, neboť ultrafiltrace se pouţívá v rozmezí 500 – 100 000.
Ultrafiltrace je jednoduchá a efektivní metoda úpravy odpadní vody, ale má vysoké
nároky na energii. Vytékající kapalina se dostává do styku s ultrafiltrační membránou.
Tato membrána, která je tvořena malými póry umoţňuje prŧchod molekulárním
částicím, jako je voda a blokuje větší částice molekul. Při velmi jemné membráně je
rovněţ moţné zachytit tak malé částice roztoku, jako jsou kovy. Proces filtrace
144
postavený na membráně produkuje čistý propustný roztok a koncentrát, který se mŧţe
podrobit dalšímu zpracování.
2.9.2.2.4 Elektrolýza
Techniky elektrolýzy se pouţívají k odstranění kovŧ jako je měď, ušlechtilé kovy,
chrom, mangan, kadmium atd. z proudŧ provozní vody. Protoţe jsou koncentrace kovŧ
obvykle nízké, je elektrolýza nejefektivnější u toku odpadní vody předtím, neţ se naředí
ostatními vypouštěnými látkami. Pro zdokonalení procesu se mohou pouţívat speciální
elektrody, jako jsou elektrody s fluidní vrstvou, nebo trojrozměrné elektrody /tm 148,
EA technology 1998/. Maximální účinnosti elektrolyzéru se dosáhne, kdyţ se hustota
proudu mění s koncentrací roztoku a k přenosu hmoty dochází těsně při limitní hustotě
proudu. Jinými slovy ke katodě se musí dostat pokaţdé čerstvá dodávka iontŧ, které se
redukují.
Alternativní a velmi úspěšné je vyuţití elektrochemických metod pro čištění kovŧ při
jejich oxidaci ve vypouštěné vodě tak, aby se mohly recyklovat. Jedním příkladem je
úprava trojmocného chromu ve vypouštěných kapalinách. Největší vyuţití chromu je
jako oxidačního činidla, kde je chrom ve své 6-ti mocné formě jako oxidant. Vedlejším
produktem oxidace je trojmocný chrom, který se běţně s odpadní vodou vypouští.
Anodová oxidace Cr (III) ve výpusti se pouţije k tomu, aby se Cr (VI) regeneroval a
pak pouţil znovu /tm 169, J.H.Clark 1995/.
Rozdíl v umístění prvkŧ v řadě elektrochemických redox potenciálŧ lze rovněţ vyuţít
regulováním proudu a napětí v elektrolyzéru, k rekuperaci ušlechtilejších kovŧ. Těchto
vlastností lze také vyuţít při pouţití cementace, kde například se mŧţe měď vysráţet po
přidání ţeleza.
Další metodou elektrochemické úpravy je elektrodialýza (elektroosmóza). Článek pro
elektroosmózu tvoří dvě elektrody oddělené iontoměničovou membránou. Teorie je
úplně učebnicová. Kationty migrují vlivem elektrodového napětí katexovou
membránou, kde se zamění za méně toxické kationty (například záměna Cd za Na).
Tato metoda usiluje o kombinaci výhod iontoměniče a elektrochemické úpravy /tm
169, J.H. Clark 1995/.
2.9.2.2.5 Reversní osmóza
Reversní osmózy se ve značné míře vyuţívá při odstraňování rozpuštěných kovŧ,
zejména při elektrolytickém pokovování. Osmóza je přirozená difuse rozpouštědla jako
je voda, zpŧsobená gradientem koncentrací ve dvou membránou oddělených roztocích.
Rozpouštědlo proudí směrem, kde bude docházet ke sniţování koncentrace roztoku. Při
reversní osmóze se vyuţívá k reversnímu toku rozpouštědla hybné síly.
Rozdíl tlakŧ mezi membránou oddělenými částmi zpŧsobuje, ţe voda teče ze silnějšího
roztoku k roztoku slabšímu. Poţadovaný tlak musí převyšovat tlak osmotický. Běţné
údaje pro prostup iontŧ membránou při reversní osmóze jsou uvedeny v následující
tabulce. Reversní osmóza se někdy pouţívá při rekuperaci ušlechtilých kovŧ v prŧmyslu
pokovování.
145
Tab.2.18:Typický průchod iontů membránou při reversní osmóze
/tm 149, Kemmer 1987/
Ionty
Amonné
sodíku
draslíku
hořčíku
stroncia
vápníku
dusičnanové
hydrokřemičitanové
chloridové
fluoridové
hydrouhličitanové
síranové
fosforečnanové
2.9.2.2.6
% prostupu
8
5
5
3
3
2
15
10
5
5
5
3
1
% zádrže
92
95
95
97
97
98
85
90
95
95
95
97
99
Výměna iontŧ
Výměny iontŧ se někdy pouţívá jako konečného stupně čištění při odstraňování těţkých
kovŧ z provozní odpadní vody. Při vyuţití iontoměniče se mohou odstraňovat
neţádoucí ionty kovŧ z proudu odpadní vody, jejich přenosem do pevné matrice,
zatímco se vrací zpět ekvivalentní mnoţství dalších iontŧ, které se usadí na skeletu
iontoměniče. Proces výměny iontŧ se pouţívá obvykle tehdy, je-li koncentrace kovŧ
pod 500 mg/l.
Proces výměny iontŧ se provádí běţně v koloně, která je naplněna perličkami
pryskyřice příslušného iontoměniče. Výměna začíná na vrcholu kolony a potom
postupuje kolonou tak, aby se udrţovala v podmínkách výměny rovnováha. Kapacita
iontoměniče je omezena v závislosti na mnoţství iontŧ zachycených na struktuře
iontoměniče. Iontoměnič by se proto měl regenerovat kyselinou chlorovodíkovou, nebo
hydroxidem sodným. V některých případech, jako je odstranění selenu a rhenia
z výstupního plynu molybdenitového praţence se iontoměniče periodicky vyměňují tak,
ţe se z nich kov mŧţe získat na místě, nebo ve specializovaných závodech.
Některé specielní iontoměniče jsou schopny odstranit z odpadní vody specifické kovy.
Tento selektivně-iontoměničový pochod je mnohem účinnější při odstraňování
toxických kovŧ, které jsou obsaţeny ve výtok. Mimo to je kolona schopna velmi
vysokého stupně čištění, které umoţňuje rovněţ efektivní provoz při směsných
výtocích.tekutin.
2.9.2.2.7 Aktivní uhlík
Aktivní uhlík, vysoce porézní uhlíkatá látka, se obvykle pouţívá k odstraňování
organických látek z odpadní vody, ale také se pouţívá při odstraňování Hg a
ušlechtilých kovŧ. Tyto filtry se běţně pouţívají v podobě loţí (vrstev) nebo patron za
sebou tak, ţe prŧchod z jednoho filtru se upravuje v dalším.
146
Vyuţitý filtr se potom nahradí a stává se následným souproudým filtrem. Tato operace
závisí na odpovídající metodě detekce prŧchodu filtry.
2.9.2.3 Regulační techniky pro úpravu výtoku odpadní tekutiny z procesu
V tomto odvětví se v poslední době objevuje regulace provozovaného pochodu.
Pouţívají se následující techniky /tm 106, Farrell F 1998/ :






ve značné míře se vyuţívají systémy měření reagencií
pouţívá se mikroprocesorová regulace vsazovaných činidel a provozního výkonu,
kontinuální monitorování teploty, zákalu, pH, vodivosti, redox pochodu, celkového
organického uhlíku, jednotlivých kovŧ a prŧtoku
provozovatelé se proškolují a posuzuje se vyuţívání provozních předpisŧ a
popsaných moderních regulačních technik
optimalizuje se úroveň dohledu při vyuţívání výhod uvedených výše a s ohledem
na odpovědnost provozovatele
vyuţívá se systémŧ jakosti a environmentálního řízení
vyuţívá se ve velké míře systémŧ údrţby, rozšiřuje se tým provozních zaměstnancŧ
obstarávajících údrţbu
2.9.3
Současné úrovně spotřeby a emisí
Sloţení výtokŧ tekutin z pyrometalurgických a rovněţ hydrometalurgických metod
velmi mnoho závisí na kovu, který se vyráběl, výrobním pochodu a pouţitých
surovinách. Výtoky kapalin ze závodŧ výroby neţelezných kovŧ ale běţně obsahují
těţké kovy, např. Cu, Pb, Zn, Sn, Ni, Cd, Cr, As, Mo a Hg a suspendované částice.
Následující tabulka uvádí některé příklady podílu vyčištění pro rŧzné toky odpadní
vody a výrobních procesŧ. Spotřeba vody, mnoţství a sloţení odpadních kapalin a
dosaţitelné hodnoty znečištění se budou probírat podrobněji v kapitole u jednotlivých
Tab.2.19: Příklad obsahu kovu v odpadních vodách po úpravě u příslušné huti na Cu a
v rafineriích /tm 124, DFIU Cu 1999/
Zdroj
Cu
Provozní voda
100 000 m3/rok
Před úpravou
Po úpravě
Pb
Hlavní složky ( mg / l )
As
Ni
2000
500
10 000
1000
0,01-0,2 0,001-0,04 0,01 – 0,1 0,0040,15
Voda ze sráţení
Před úpravou
15-30
<5
<2
Po úpravě
0,01-0,4 0,005-0,2 0,0030,007
Voda z přímého
chlazení
16 000 000 m3/r
147
Cd
Z
n
500
1000
0,0001-0,1 0,01-0,2
<2
< 0,5
<2
0,002-0,4 0,0002-0,1 0,03-0,4
Před úpravou
Po úpravě
<3
< 0,5
< 0,1
< 0,1
0,01-0,25 0,001-0,1 0,001-0,1 0,0020,06
Podíl celkového
znečištění
g/t vyrobené Cu 2,3
0,3
0,23
0,1
< 0,05
< 0,5
0,0001-0,0030,02-0,5
0,05
0,8
Tab. 2.20: Úprava určitých toků odpadů z výroby mědi
Sloţka
(mg/l)
mimo
pH
Zdroj a metoda úpravy
Provozní
voda z
primár.
+sekund.
Výroby
Sekund.
výroba
Cu
a povrch.
voda po
Cu.
úpravě
Úprava
vápnem a NaHS,
síranem Fe, usazován
usazování í
a filtraci
pískem
9,5
0,2-0,5
0,04
0,2
0,04
0,5
0,07
0,13
0,1
0,01
0,1
0,004
0,05
Voda z
přímého
chlazení po
úpravě pH
a usazování
Splašková
povrchová
voda po
úpravě pH
a usazování
pH
8,5-9,5
6,5-8,5
Cu
0,01-0,25 0,01-0,4
Pb
0,001-0,1 0,005-0,2
Ni
0,002-0.06 0,002-0,4
Zn
0,02-0,5
0,03-0,4
As
0,001-0,1 0,003-0,07
Cd
0,0001-0,0030,0002-0,1
Hg
Olej či
uhlovodíky
Susp.
částice
Je třeba brát v úvahu kolísání ve sloţení výpusti
Provozní Upravená
voda z provozní
výroby voda z
Cu drátu výroby
po úpravě polotovarŧ
Upravená
provozní
voda z
výroby
polotovarŧ
měděných
slitin
6,5-9,5
0,2-0,3
6,5-9,5
0,3-0,4
0,02-0,03
0,09-0,1
0,7-0,8
0,01-0,03
0,001
 10
 10
6,5-9,5
0,2-0,4
0,2-0,3
0,3-0,4
0,8-1,0
0,1
0,2
 0,05
 10
5
 100
 100
Přehled některých zdrojŧ odpadní vody a minimalizace a metody úprav jsou uvedeny dále
148
Tab. 2.21 Přehled toků odpadní vody
Zdroj
odpadní Spojený s vyrobeným
vody
kovem
Provozní voda
Výroba Al
Rozbíjení Pb baterií
Moření
Voda z nepřímého Chlazení pece u
chlazení
většiny kovŧ
Chlazení elektrolytu u
zinku
Voda z přímého
Odlévání Cu a Al
chlazení
Uhlíkové elektrody
Feroslitiny
Kovový chrom
Granulace strusky Cu, Ni, Pb, ušlechtilé
kovy, feroslitiny
Elektrolýza
Hydrometalurgie
(odkalování)
Systémy čištění
(odkalování)
Povrchová voda
2.9.4
Metody minimalizace Metody úpravy
Maximální návratnost Neutralizace
do procesu
sráţení
Elektrolýza
Vyuţití izolovaného Usazování
chladícího systému
Monitorování únikŧ
Usazování nebo jiné
úpravy
Uzavřený chladící
systém
Znovuvyuţití
v izolovaném
systému
Cu, Ni, Zn, Mg
Izolovaný systém
Elektrolytické vyuţití
vypouštěného elytu
Zn, Cd
Izolovaný systém
Úprava odkalu
Mokré skrubry
Úprava odkalováním,
Mokré EO a skrubry případné
pro závody kyseliny
znovuvyuţití proudu
slabé kyseliny
Veškerá
Správné skladování
surovin
a
Usazování
Sráţení, je-li třeba
Usazování
Neutralizace
sráţení
a
Usazování
Usazování
Usazování
Filtrace
Techniky, o kterých se uvaţuje jako o moţných BAT
Protoţe byly jiţ vysvětleny všechny metody úpravy odpadní vody, jsou také techniky,
které se povaţují za moţné BAT. Nejlepší dostupná technika pro úpravu nebo
kombinace rŧzných metod úpravy se mohou vybrat pouze na základě specifických
faktorŧ daného místa. Nejdŧleţitějšími faktory pro rozhodnutí, které ve speciálním
případě by mohlo být nejlepší řešení, aby se minimalizovalo mnoţství odpadní vody a
koncentrace znečišťujících látek jsou :





proces, ve kterém se odpadní voda tvoří
mnoţství vody
znečišťující látky a jejich koncentrace
úroveň poţadovaného vyčištění, tj. podle místních nebo regionálních norem kvality
vody
dostupnost zdrojŧ vody
Následující tabulka ukazuje výhody a nevýhody nejběţnějších technik úpravy /tm 169,
J.H.Clark, 1995/
149
Tab. 2.22: a) Souhrn výhod a nevýhod běžných technik úpravy odpadní vody
Techni
ka
úpravy
Výhody

Sráţení 


Nevýhody
levná a jednoduchá technika
dlouhodobě a úspěšně vyuţívaná
v novém závodě nevyţaduje velké
výlohy
schopna upravit paletu
kontaminantŧ,



zejména pokud se pouţijí dva stupně sráţení
s hydroxidem a potom se sirníkem





při vhodných podmínkách mŧţe
dosáhnout výborného odstranění
kovŧ
specifická sráţecí činidla jsou

komerčně dostupná
umoţňuje absorpční vysráţení

sraţeniny se mohou často vracet do
vsázky

Sedime 
ntace
dlouhodobě úspěšně pouţívaná


Filtrace 

filtrace např. pískovými filtry je
nejvíce pouţívaná pro známé
hmotné částice



Flotace 




150
kyselé výtoky se mohou těţko
upravovat
nejsou selektivní: dávají kaly o
vysokém obsahu vody ve směsi
toxických a netoxických kovŧ
kal se někdy ukládá s vysokými
náklady
přítomnost dalších solí,
organických komplexních činidel
a rozpouštědel mŧţe značně
sniţovat účinnost sráţení
nemŧţe se pouţít vţdy při úpravě
za nízké koncentrace kovŧ
některé hydroxidy nedostatečně
sráţejí
mŧţe odstranit pouze pevné
částice
u částic s malým rozdílem
hmotnosti trvá sedimentace ve
vodě dlouho a vyţaduje to velké
nádrţe
mŧţe odstranit pouze pevné
částice
účinnost filtrace klesá, jsou-li
částice velmi malé
účinnost filtrace klesá
se zvýšenou rychlostí
mŧţe odstranit jen pevné
komplexy částic, které mají
schopnost flotace
potřebuje, aby se vzduch nejdříve
rozpustil pod tlakem ve vodě, aby
se ve vodě rozptýlil

Ultrafil 
trace



Elektro

lýza




jednoduchá technika
z odpadní vody mohou být
odstraněny velmi jemné částice,
dokonce molekuly
velmi jemné membrány budou také
filtrovat co nejmenší částice
rozpuštěných kovŧ
prakticky nulové emise částic

mŧţe se pouţít k rekuperaci a
recyklaci kovŧ
lze pouţít v jednom stupni k úpravě
výtoku s koncentrovaným kovem
(asi 2 g/l)
většinou dostupná technologie
odzkoušená a testovaná s dobrým
zvukem v prŧmyslu
elektropokovování
mŧţe se pouţít zároveň k vyčištění
od organických kontaminantŧ
mŧţe se pouţít při dávkovacích i
kontinuálních zpŧsobech

omezený objemový prŧtok a
rychlost filtrace
membrány se mohou rychle
rozloţit v korozivní tekutině
ţádné oddělování kovŧ
staré membrány mohou
propouštět
membrány se mohou snadno
zanést




je těţké dosáhnout úrovně
vyčištění lepší neţ ppm
neefektivní elektrolyzéry jsou
drahé na udrţování a provozování
vysoké elektrické napětí je
rizikem bezpečnosti
elektrolýza není selektivní
potřebuje stálé monitorování
špatná při úpravě kolísání obsahu,
vysoký objem vytékající tekutiny





Tab. 2.23 : b) Souhrn výhod a nevýhod obvyklých technik úpravy odpadní vody
Techni
ka
úpravy
Výhody

Elektro
dialýza 


nevýhody
mŧţe se pouţít k rekuperaci a
recyklaci kovŧ
elektrodialýza mŧţe být selektivní
elektrodialýza je schopna vyčištění
pod ppm
byla pouţita jiţ k odsolování a
v prŧmyslu pokovování
151



podléhá stejným
nevýhodám jako
iontoměničové metody
(např. zanášením
membrány)
potřebuje stálé
monitorování
špatná při úpravě
kolísavého obsahu, vysoké
objemy výtoku


Revers
ní
osmóza 




prakticky nulové emise
technologie existuje a vybavení je
komerčně dostupné
lze pouţít při recyklaci kovŧ
lze provozovat při vsázkovém i
kontinuálním provozu
mŧţe se pouţít při velkém rozsahu
koncentrací kovŧ
mŧţe se pouţít při odstranění
organických znečištěnin z výtokové
tekutiny
výkonnost není příliš závislá na
koncentraci protikorozních
kontaminantŧ ve výtoku









Výměn 
a

iontŧ






relativní v nákladech
komerčně dostupný výrobek
odzkoušená a testovaná v prŧmyslu
(např. odstranění a rekuperace Rh a
Se)
schopná vyčištění na úroveň ppm
(selektivní iontoměnič je schopen jít
na úroveň ppt)
mŧţe se snadno pouţít ve spojení
s dalšími technikami (např.
sráţením) jako část integrované
úpravy odpadní vody
mŧţe být selektivní pro těţké kovy
lze ji aplikovat pro mnoho typŧ
prŧtokŧ: přerušovaný, kontinuální,
relativně velkých objemŧ
selektivní výměnu iontŧ lze pouţít
ve výjimečných případech, jako je
úprava výtokŧ z jaderného prŧmyslu










152
omezený prŧtokový objem a
rychlost filtrace
membrány se mohou rychle
rozloţit v korozivní tekutině
ţádné oddělování kovŧ
staré membrány mohou
propouštět
membrány se mohou snadno
zanášet
membrány potřebují častý
monitoring a výměnu
vybavení je specializované a
drahé
reversní osmóza pouţívá
vysoký tlak
omezení minimálního
prŧtokového objemu asi na 200 l
/ min
nelze při velkých koncentracích
kovŧ
matrice se bude snadno zanášet
pevnými a organickými látkami
tradiční výměna iontŧ není
selektivní
vyčerpaný iontoměnič se musí
obvykle zneškodnit jako toxický
odpad
matrice se musí za určitý čas
rozloţit
aplikace je citlivá na pH výtoku
velké objemy výtokové kapaliny
vyţadují značně velké
výměníkové kolony
selektivní iontová výměna nemá
dodnes široké pouţití
v prŧmyslu
regenerace kolon selektivních
iontoměničŧ je časově náročná
mŧţe být zapotřebí dlouhé doby
kontaktu s výtokovou tekutinou
Aktivní
uhlík



mŧţe se pouţít v širokém rozsahu
aplikací (např. při odstranění rtuti
nebo dioxinŧ z vypouštěné tekutiny)
mŧţe se přidávat po koagulaci a
sedimentaci jako vrstva do
pískových filtrŧ
existuje technologie a vybavení je
komerčně dostupné



aktivní uhlí je drahé
aktivní uhlí se mŧţe stát ţivnou
pŧdou pro organismy
vysoké emise oxidu siřičitého
vzniklé při tepelném pochodu
při výrobě uhlíku z uhlí
2.10 MINIMALIZACE ODPADŦ A MANIPULACE S NIMI
2.10.1 Zbytky a odpady z výroby neţelezných kovŧ
Výroba neţelezných kovŧ z primárních i sekundárních surovin je spojena s tvorbou
široké palety vedlejších produktŧ, meziproduktŧ a zbytkŧ. Tyto zŧstatky vznikají
v rŧzných stadiích výrobního procesu, tedy z hutních procesŧ, pochodŧ tavení stejně
jako z odpadních plynŧ a úpravy odpadní vody / tm 85, MURL Düsseldorf 1997/.
Obsah a hodnota prvkŧ, které jsou obsaţeny v odpadních zbytcích ovlivňuje jeho
potenciální vyuţití, např. anodový stěr je vyuţitelnou surovinou při rekuperaci
ušlechtilých kovŧ. Jakékoliv zatřídění zbytkŧ jakoţto odpadu pro zneškodnění s tím
musí počítat. Také některý prach z filtrŧ, jako např. křemičitý, který vzniká při procesu
tavení ferosilicia a křemíkové taveniny se dnes doporučuje jako vedlejší produkt.
Podle současné legislativy EU se na mnoho takových zŧstatkŧ nahlíţí jako na odpady.
Ale prŧmysl neţelezných kovŧ po mnohá desetiletí vyuţíval mnohé zŧstatky jako
suroviny pro jiné pochody a široká síť hutních provozovatelŧ se po mnohá léta snaţí
zvýšit rekuperaci kovŧ a omezit mnoţství odpadŧ ukládaných na skládku. Bylo
uvedeno, ţe některá legislativní opatření ke kontrole pohybu odpadŧ jsou motivujícím
prvkem pro recyklaci zbytkŧ z metalurgických pochodŧ /tm 99, Bontoux 1997/. Také se
dobře ví, ţe prŧmysl vyrábějících kovy dosáhl jednoho z nejvyšších podílŧ recyklace ze
všech prŧmyslových odvětví. To napomáhá omezovat problémy přenosu vlivŧ úprav
z prostředí do prostředí na minimum. Nicméně problém odpadních zŧstatkŧ z výrobních
zařízení a zařazení některých z těchto materiálŧ bude hrát také významnou roli pro
budoucí povolení a techniky mají tendenci soustředit se na tento aspekt.
Následující tabulka nabízí příklady potenciálních odpadŧ podle Evropského katalogu
odpadŧ ( Rozhodnutí Rady 94/3/EEC)1) a seznamu nebezpečných odpadŧ (Rozhodnutí
Rady 94/904/EEC). Odpad je obecně definován v rámcové směrnici o odpadech
(Směrnice 75/442/EEC, doplněná Směrnicí 91/156/EEC) jako jakákoliv látka nebo
předmět zařazený v příloze 1, který je určen k vyřazení nebo je úmyslem či ţádoucí jej
vyřadit. Druhá definice odpadŧ existuje v souladu s prvou, definovanou výše. A sice
podle Basilejské Konvence, přijaté Evropskou Unií v roce 1993 ţe: „ odpady jsou látky
nebo předměty, které se zneškodňují nebo je úmyslem je zneškodnit, nebo je
poţadováno je zneškodnit podle předpisŧ národního zákona"“/tm 99, Bontoux 1997/.
153
Tab. 2.24 Materiály z výroby neželezných kovů
Odpady z výroby neţelezných kovŧ
EWC- Popis
kód *
01
03
10
00
10
01
10
02
10
03
10
04
10
05
10
06
10
07
10
08
10
09
10
10
10
11
10
12
10
13
10
14
10
99
10
00
10
01
10
02
10
03
Nebez
p.
odpad
03 Červený kal z výroby oxidu hlinitého
Původ
Proces s bauxitem
03 Odpady z pyrometalurgie hliníku
03 Dehet a další odpady s obsahem uhlíku *
z výroby anod
03 Anodový odpad
Provoz vypalování anod
03 Stěry
*
Tavení
03 Struska z primárního tavení / bílé stěry *
Tavení
03 Prach hliníku
Tavení
03 Vyuţité uhlíkové bloky a ohnivzdorné
materiály z výroby anod
03 Vyčerpaná vyzdívka pánve
*
Provoz na vypalování
anod
Prostor pánve
03 Zasolená struska ze sekundárního *
tavení
03 Černé stěry ze sekundárního tavení
*
Tavení
03 Odpad z úpravy zasolené strusky a *
úprava černých stěrŧ
03 Prach ze spalin
Závod na rekuperaci
zasolené strusky
Systém čištění
03 Další částice a prach (včetně prachu
z kulových mlýnŧ)
03 Pevný odpad z úpravy plynu
Mletí, skladování
03 Kaly z úpravy plynu
Systém čištění
Pánvová komora
Tavení
Systém čištění
03 Odpady jinak nespecifikované
04 Odpady z pyrometalurgie olova
04 Strusky ( z prvního i druhého tavení)
*
Tavení
04 Pěna a stěry (prvního a druhého tavení) *
Tavení
04 Arsenitan vápenatý
Systém čištění
*
154
10
04
10
05
10
06
10
07
10
08
10
99
10
00
10
01
10
02
10
03
10
04
10
05
10
06
10
07
10
99
10
00
10
01
10
02
10
03
10
04
10
05
10
06
10
07
10
08
04 Prach ze spalin
*
Systém čištění
04 Ostatní částice a prach
*
Skladování, manipulace
04 Pevný odpad z čištění plynu
*
Systém čištění
*
Systém čištění
04 Vyčerpaná vyzdívka a ţáruvzdorný
materiál
Pec
05 Odpady z pyrometalurgie zinku
05 Strusky (z prvního i druhého tavení)
*
Tavení
05 Pěna a stěry ( z prvního i druhého *
tavení)
05 Prach ze spalin
*
Tavení
Skladování , manipulace
Systém čištění
*
Systém čištění
*
Systém čištění
05 Pouţitá vyzdívka a ţáruvzdorný
materiál
Pec
06 Odpady z pyrometalurgie mědi
06 Strusky (z prvního i druhého tavení)
Tavení
06 Pěna a stěry ( prvního i druhého tavení)
Tavení
06 Prach ze spalin
*
Systém čištění
Skladování , manipulace
06 Odpad z elektrolytické rafinace
*
Prostor nádrţe
06 Pevný odpad z čištění plynu
*
Systém čištění
*
Systém čištění
06 Pouţitá
materiál
vyzdívka
a
ţáruvzdorný
155
Pec
10
99
10
00
10
01
10
02
10
03
10
04
10
05
10
06
10
99
10
00
10
01
10
02
10
03
10
04
10
05
10
06
10
99
11
00
06
01
11
01
11
02
11
03
11
04
07 Odpady z tepelné metalurgie stříbra,
zlata a platiny
07 Strusky )první a druhé tavení
Tavení
07 Pěna a stěry (prvního a druhého tavení)
Tavení
Systém čištění
Skladování, manipulace
Systém čištění
materiál
Pec
08 Odpady z tepelné metalurgie ostatních
neţelezných kovŧ
08 Strusky (první a druhé tavby)
Tavení
08 Pěna a stěry (prvního i druhého tavení)
Tavení
Systém čištění
Skladování, manipulace,
proces práškové
metalurgie
Systém čištění
materiál
Pec
02 Odpady a kaly z hydrometalurgických
procesŧ výroby neţelezných kovŧ
05 Kal z úpravy odpadní vody
02 Kaly z hydrometalurgických procesŧ
výroby Cu
02 Kaly z hydrometalurgických pochodŧ
výroby Zn (včetně jarositu a goethitu)
02 Odpady z výroby anod pro
elektrolytické pochody ve vodném
prostředí
02 Kaly jinak nespecifikované
156
Úprava odpadní vody
Pochod louţení
*
Pochod louţení
Závod na výrobu anod
13
00
13
01
13
02
13
03
01 Odpady hydraulických olejŧ a únikŧ
tekutin
01 Odpadní hydraulické oleje s obsahem
PCP a PCT
01 Ostatní chlorované hydraulické oleje
(ne emulze)
01 Nechlorované hydraulické oleje (ne
emulze)
*
Transformátory
*
Transformátory
*
Transformátory
Většina materiálŧ vyjmenovaných výše se recykluje a znovu vyuţívá v rámci
samotného prŧmyslu neţelezných kovŧ, stejně jako v jiných odvětvích prŧmyslu,
například ve výrobě cementu, abrasiv a stavebním prŧmyslu. Není úmyslem je vyřadit a
zneškodnit. Jsou výsledkem oddělování kovŧ, které je nutné pro jejich rekuperaci a
výrobu čistých kovŧ z komplexních zdrojŧ. Některé příklady jsou uvedeny dále.
2.10.2 Pouţívané pochody a techniky
2.10.2.1 Odpady z procesu tavení
Hlavními odpady, které vznikají při tavení neţelezných kovŧ je struska, pěna a stěry,
odstraňované během pyrometalurgických procesŧ. Struska vzniká při reakci struskotvorných
doprovodných prvkŧ (např. Fe) s přidávanými tavidly. Při pochodu tavení je struska tekutá a
má rozdílnou hustotu proti roztavenému kovu a tudíţ se mŧţe odpichovat odděleně.
Většina strusek vzniklých při souproudých nebo rafinačních procesech při pochodech výroby
neţelezných kovŧ se mŧţe běţně recyklovat nebo vyuţívat k další rekuperaci kovŧ.
Následující obrázek ukazuje interní recyklaci strusky, která se vytvořila během primární
výroby mědi. V tomto případě se roztavená struska, získaná z konvertoru, která má vysoký
obsah mědi, vrací do huti. Struska, která opouští huť je zbavena mědi v elektrické peci na
čištění strusky. Tato pec se provozuje kontinuálně s převáţně kontinuálním prŧtokem strusky.
V závislosti na místních zařízeních se buď výsledná struska granuluje pro výrobu abraziva,
nebo se pomalu chladí a drtí se na kusy pro plniva nebo jako stavební materiál.
Obr. 2.41: Elektrická pec na čištění strusky od mědi.
Legenda: Outokumpu flash furnace= pec na rychlé tavení firmy Outokumpu;
slag=struska; matte= kamínek; peirce-Smith converter= konvertor peirce a Smitha;
electric slag cleaning furnace= elektrická pec na čištění strusky; blister copper=
surová měď;
Existuje rozdíl mezi struskou s vysokým obsahem kovu, která se recykluje v procesu a
konečnou struskou s nízkým obsahem kovu. Několik zařízení v prŧmyslu neţelezných
kovŧ prokázalo, ţe existuje odbytiště, na kterém je moţnost prodat strusku k dalšímu
přínosnému vyuţití. Vyuţití strusky jako stavebního materiálu je moţné jen tehdy, je-li
mnoţství vyluhovatelných kovových sloučenin malé. Existují rozličné testy, které to
prokazují. Struska, která se nemŧţe vyuţít jako abrazivo, nebo ve stavebnictví a ke
stavbám, se odesílá ke konečnému zneškodnění na skládku.
157
Solná struska se tvoří při tavení lehkých kovŧ ( hliník, hořčík). Vyuţití tavících solí
předchází oxidaci roztaveného kovu a váţou se nečistoty z procesu. Existují rŧzné
zpŧsoby, jak minimalizovat mnoţství uţívaných tavících solí stejně, jako rŧzné
techniky úpravy pro rekuperaci solí i kovŧ, které jsou k dispozici a jsou probírány
podrobněji v kapitole 4 tohoto dokumentu.
Pěna a stěry se tvoří při oxidaci taveniny na povrchu lázně nebo reakcemi se
ţáruvzdorným materiálem, který se vyuţívá ve vyzdívce pecí. Obsah kovu ve stěrech je
relativně vysoký (mezi 20 aţ 80 %), proto se mohou běţně recyklovat v hlavním
procesu, nebo dodávat jako druhotná surovina do jiných závodŧ výroby neţelezných
kovŧ.
Jinými zdroji odpadŧ je pouţitá vyzdívka a ţáruvzdorné materiály. Ty vznikají,kdyţ
ţáruvzdorný materiál vypadává z vyzdívky pece, nebo kdyţ se pecní vyzdívka úplně
obnovuje (generální oprava). Doba ţivotnosti pecní vyzdívky leţí mezi několika týdny
a několika roky v závislosti na pochodu a kovu (např. Outokumpu výbojové pece na
primární výrobu mědi vykazují dobu ţivotnosti 6 aţ 10 let. Mnoţství materiálu na
vyzdívku pece by mělo dosáhnout aţ 5 kg/t vyrobeného kovu, podle taveného kovu /tm
85, MURL Düsseldorf 1997/. U pecní vyzdívky se pouţívá následující praxe: Úprava
v huti, aby se vytvořila inertní struska, např. vyzdívka z procesu tavení mosazi se
odesílá přímo do místní huti na sekundární výrobu Cu;
Vyuţívá se jako sloţka hmoty pro odpichovací otvor; inertní vyzdívka se ukládá na
skládku. Následující tabulka ukazuje přehled recyklovaného mnoţství, znovu vyuţitých
a vyloučených odpadŧ z některých tavících pecí na neţelezné kovy v Německu.
V tomto smyslu recyklace znamená, ţe se odpad vrací do procesu, ve kterém se
vytvořil. Znovuvyuţití znamená, ţe se odpad vyuţije pro ostatní účely, např. struska se
mŧţe vyuţít jako stavebního materiálu.
Tab. 2.25: Množství recyklovaných, znovuvyužitých a nevyužitých odpadů, které bylo
uvedeno ve zprávě několika závodů na neželezné kovy z Severního Porýní Westfálska
v roce 1996
Odpad
Množství uvedeného odpadu za rok 1996 v tunách
Recyklovaný,
Uložený na skládce
Celkové
nebo využitý
množství
Odpad
ţáruvzdorného 21
188
209
materiálu (SiO2)
Ţáruvzdorný odpad
1655
1145
2800
Ţáruvzdorný odpad se 637
728
1365
škodlivými sloţkami
Struska
160869
3
16872
Stěry z tavení olova
1903
0
1903
Stěry s obsahem Al
45904
927
46831
Stěry s obsahem hořčíku 615
81
696
Zasolená struska z tavení 112 438
0
112 438
hliníku
Ostatní odpady
348
0
348
158
2.10.2.2 Odpady ze systému čištění
Čistící systém je dalším hlavním zdrojem pevných látek. Je to prach ze spalin a kal
získaný ze zařízení na regulaci znečištění do ovzduší, stejně jako další pevný odpad
jako je vyčerpaný filtrační materiál.
Prach ze skládkování a manipulace se surovinami, nebo z jednotek předúpravy se
shromaţďuje v odprašovacím systému (obvykle filtrových lapačích) a odesílá zpět do
hlavního pochodu, nebo do jiné hutě. V některých případech se musí prach aglomerovat
předtím, neţ mŧţe být recyklován do skladovaných surovin a manipulační stanice.
Prachem obtíţený výstupní plyn z tavících a rafinačních zařízení se mŧţe čistit (jak
bylo popsáno v části 2.8) za pouţití rŧzných úpravárenských technik. Materiál
odloučený jako prach při čištění výstupního plynu se mŧţe aglomerovat a posílat zpět
do hutě, nebo dodávat jako surovina pro další rekuperaci kovŧ v jiných zařízeních.
Příkladem je prach z konvertoru bohatý na zinek nebo z elektrické pece na čištění
strusky při procesu primárního tavení mědi, který se mŧţe zpracovat jako vedlejší
produkt a vyuţít opět jako surovina v závodě na rekuperaci zinku /tm 92, Copper Expert
Group, 1998/.
Jiným příkladem je pouţití kouře oxidu křemičitého, který se odlučuje ve filtrových
lapačích při tavení kovového křemíku nebo ferosilicia a prodává se jako hodnotný
vedlejší produkt do stavebního prŧmyslu.
Kal ze skrubru s obsahem kovu se běţně vede například do kalolisu a odesílá do hutě.
Kdyţ se odcházející plyn čistí v systému suchého odprášení, je potřeba, aby byl
materiál filtru občas vyměněn. Filtry obsahují sloučeniny kovŧ a částice z procesu.
Existuje řada příkladŧ, kde se pouţívá při pyrometalurgických pochodech filtračního
materiálu. Není-li to moţné, odesílají se ke konečnému zneškodnění do spalovny nebo
na skládku.
Následující tabulka uvádí určité informace o mnoţství recyklovaných, znovu vyuţitých
a ukládaných odpadŧ ze systému čištění v některých závodech na neţelezné kovy
v Německu.
Tab. 2.26: Množství recyklovaných, znovu využitých a ukládaných odpadů, které bylo
uvedeno ve zprávě některých závodů na neželezné kovy v Severním Porýní Westfálsku
v roce 1996 /tm 84, MURL Düsseldorf 1999/.
Odpad
Množství uvedených odpadů za rok 1996 v tunách
Recyklované
nebo Uložené na skládku
Celkové
využité
množství
Prach
s obsahem 6550
1886
8436
neţelezných kovŧ
Minerální
odpady 2638
1752
4390
z čistícího systému
Prach
201
13
214
Kaly
508
4
511
Prach s obsahem Al
1477
66
1543
159
2.10.2.3 Odpady z úpravy odpadních vod
Pyrometalurgické pochody výroby neţelezných kovŧ běţně neprodukují škodlivé
odpadní vody. Voda se vyuţívá pro přímé i nepřímé chlazení pecí, dmýšních trubic a
odlévacích strojŧ např. u měděných anod, nebo plynulého odlévání. Tato voda se při
chlazení ohřívá, zařízení ale běţně neznečišťuje chemickými nečistotami nebo
částicemi kovŧ. Proto se chladící voda běţně vypouští přímo po usazení, nebo ostatních
stupních úpravy zpět do zdroje odkud se získala. Pevný materiál, který se odstranil se
vrací do hutě.
Pouţije-li se pro čištění výstupního plynu z procesu mokré pračky, vzniká odpadní
voda. Tento proud odpadní vody se musí upravit, aby se sníţilo mnoţství sloučenin
kovŧ. Z této úpravy vycházejí kaly, které mohou být bohaté na kovy a mohou se někdy
recyklovat do procesu, pokud je dost vysoký obsah kovu.
Provozní voda vzniká při hydrometalurgických pochodech a představuje vysoké riziko
znečištění vody. Proto se musí čistit v úpravnách odpadní vody. Čištění zahrnuje
neutralizaci, nebo vysráţení specifických iontŧ. Hlavním odpadem z těchto systémŧ
úpravy odpadní vody je sádra ( CaSO4) a hydroxidy a sirníky kovŧ. Kal se někdy
recykluje zpět do hlavního výrobního procesu, kdyţ se neprovádí neutralizace výtoku
s ohledem na minoritní prvky, ale obvykleji se zneškodňuje.
2.10.2.4 Odpady z hydrometalurgických procesŧ výroby neţelezných kovŧ.
Výroba neţelezných kovŧ hydrometalurgickými procesy je dalším významným zdrojem
pevného odpadu. Pochody louţení mohou tvořit relativně velká mnoţství kalu ( např.
asi 0,3 – 0,5 t pevných odpadŧ s obsahem Fe /t Zn v závislosti na kvalitě koncentrátu.
Tyto odpady se běţně zneškodňují ve specielně zatěsněných bazénech.
Louţení a proces čištění (čeření) a elektrolytické pochody umoţňují tvorbu dalších
pevných odpadŧ bohatých na kovy. Obvykle jsou bohaté na specifický kov a někdy se
mohou recyklovat ve výrobním procesu, nebo odesílat k rekuperaci kovu do jiných
zařízení na neţelezné kovy (např. k výrobě ušlechtilých kovŧ, olova, mědi a kadmia).
Anodový kal z prostoru měděné lázně například, je jedním z nejdŧleţitějších surovin
pro rekuperaci ušlechtilých kovŧ a je proto povaţován za hodnotný vedlejší produkt
výroby mědi. Tyto problémy se probírají v kapitolách pojednávajících o jednotlivých
skupinách kovŧ.
2.10.2.5 Ostatní odpady z výroby neţelezných kovŧ
Existuje několik dalších druhŧ odpadŧ, jako jsou hydraulický olej a olej pro přenos
tepla, které jsou výsledkem pravidelné údrţby zařízení například transformátoru pro
elektrické pece. Ten se obvykle dodává do rafinerie pouţitých olejŧ ( nebo v některých
zemích např. Itálii do konsorcií povinného odběru, nebo agentury). Za určitých
okolností se mohou pouţít jako zdroje energie na místě.
160
2.10.3
Techniky o kterých se uvaţuje jako o moţných BAT
Tato část představuje řadu technik pro prevenci nebo sniţování emisí a odpadŧ, stejně
jako techniky sniţující celkovou energetickou náročnost. Všechny jsou komerčně
k dispozici. Jsou uvedeny příklady, které představují techniky, prokazující vysokou
úroveň ohleduplnosti k ţivotnímu prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady,
jsou odvislé od informací, které poskytl prŧmysl, Evropské členské státy a hodnocení
Evropského úřadu pro IPPC.
2.10.3.1 Minimalizace odpadŧ z metalurgických pochodŧ
Jak bylo uvedeno v části 2.10.2.1, mnoţství strusky a stěrŧ, které se tvoří při tavení
kovŧ je ovlivňováno hlavně nečistotami v surovinách tak, ţe čištění materiálu vede ke
sníţení tvorby pevných odpadŧ. V některých případech se to dá zajistit tříděním
suroviny, která se bude pouţívat. Například určité koncentráty zinku mohou obsahovat
nízká mnoţství ţeleza /tm 101, NL Zn 1998/, a procesy projektované k vyuţívání těchto
koncentrátŧ mohou minimalizovat tvorbu odpadu s obsahem ţeleza. Omezená
dostupnost a vyšší náklady na tyto koncentráty znamenají, ţe to není celosvětovým
řešením. Při sekundární výrobě hliníku má předběţná úprava šrotu nebo vyuţití čistších
materiálŧ za následek, ţe se sníţí nebo eliminují tavící soli pouţívané v závislosti na
pouţité peci. Ekonomika předúpravy se musí zbilancovat.
Na druhé straně nevhodné skladování a manipulace mohou vést k zvlhčení materiálŧ.
Například při procesu přetavování hliníku se voda odpařuje s následkem exploze.
Tvorba stěrŧ se mŧţe minimalizovat optimalizací postupu v peci, např. sníţením
ohřevu a tím se zabrání přehřátí taveniny. Pouţívá se moderních technik regulace
pochodu, aby se zajistily podmínky optimalizovaného postupu.
Zabránění oxidace taveniny na povrchu lázně lze provést uzavřením pece. Například při
tavení hliníku v redukční atmosféře (obklopením pece inertním plynem) se sníţí
mnoţství stěrŧ, které se budou tvořit. Podobně pouţití čerpacího systému a boční nístěje
je dalším opatřením, které mŧţe sníţit oxidaci.
Tak se prokázalo, ţe popílky olova a velké mnoţství strusky, která se tvoří při pochodu
tavení se mohou recyklovat nebo znovu v široké míře vyuţít .
Opotřebení zdiva a ţáruvzdorného materiálu nelze zcela zabránit, ale lze dosáhnout
sníţení mnoţství při následujících opatřeních :






pečlivé konstrukci pece s cihlovou vyzdívkou
plynulé vyuţití pece a tedy minimalizace kolísání teploty
krátká doba pŧsobení tavících činidel
vyhnout se agresivním tavícím činidlŧm
pečlivé čištění pecí a kelímkŧ (kotlíkŧ)
sníţení hybnosti pece (rotace)
Za určitých podmínek, které závisejí na sloţení opotřebené vyzdívky a ţáruvzdorného
materiálu lze aplikovat opětné vyuţití.
Například ţáruvzdorné materiály se vyuţívají znovu při primárním i sekundárním
tavení po rozdrcení jako odlití schopná nebo odpichová hmota nebo jako tavidlo při
161
úpravě sloţení strusky. Alternativně se mŧţe z materiálu vydělit obsaţený kov při mletí
a broušení a opotřebované zdivo a ţáruvzdorný materiál se mŧţe znovu pouţít pro
stavební účely. Obsaţený kov se mŧţe recyklovat v huti, nebo dodávat do jiných
zařízení na neţelezné kovy.
2.10.3.2 Minimalizace odpadŧ vznikajících v systému čištění
Jak je popsáno výše, hlavním zdrojem odpadu vzniklého v systému čištění je prach ze
spalin a kal v závislosti na technologii úpravy. Objem procesních plynŧ , které se mají
čistit je značně závislý na typu pece. Například úplně izolovaná pec vyvíjí zdaleka méně
prachu ve spalinách neţ polouzavřená nebo otevřená pec.
Jak jiţ byla učiněna zmínka, prach s obsahem kovu se mŧţe běţně recyklovat v huti,
nebo prodat pro další uţitečné vyuţití do jiných zařízení na neţelezné kovy. Přímé
znovuvyuţití prachu jako suroviny často vyţaduje aglomeraci jako proces předúpravy.
Prach ze spalin a kal se mŧţe zpracovat v rozličných pyrometalurgických nebo
hydrometalurgických pochodech.
Vysoušení vsázky do tavícího zařízení mŧţe vést k úniku SO2, zejména, kdyţ se
pouţívají jako suroviny sulfidické rudy nebo koncentráty (dalším zdrojem je síra
obsaţená v palivu). Sádra, která vzniká při vypírání oxidu siřičitého v pračce se mŧţe
někdy recyklovat v sušárně, jako část vsázky tavidel do pece v závislosti na pouţívaném
procesu.
Mnoţství opotřebovaných filtrových lapačŧ se mŧţe sníţit, pouţijí-li se moderní
filtrační materiály, které jsou mohutné. Rukávové lapače lze charakterizovat jako čistící
techniku, která nepotřebuje velice mnoho údrţby. V případě poškození lapače se mŧţe
příslušné oddělení filtru izolovat zakrytím deskou dokud se neprovede bezpečně oprava.
Výměna filtru se nutná pouze tehdy, pokud 10 – 20 % oddělení filtru bylo vyřazeno.
Náhrada filtrového lapače moderními, spolehlivými tkaninami je často snadná, ale musí
se uváţit technické poţadavky a související investiční náklady podle individuálních
případŧ. Pouţité filtrové lapače se mohou recyklovat v huti. V případě přestavby nebo
obnovy filtračního systému mohou poslouţit a citlivě plnit funkci filtru menší lapače.
Pokud se tento výsledek při dodatečné instalaci vykalkuluje, obvykle se mohou
vykompenzovat sníţeným počtem poruch lapačŧ.
2.10.3.3 Omezení odpadu vzniklého při úpravě odpadní vody
Zabránit tomu, aby se ohřátá chladící voda dostala do ţivotního prostředí lze za pouţití
rŧzných druhŧ chladících systémŧ, jako jsou uzavřené systémy chlazení, téměř
uzavřené systémy a techniky otevřeného chladícího okruhu (chladící věţe). Jestliţe se
pouţije uzavřený chladící okruh ( např. vzduchové chladiče), mŧţe se minimalizovat
vypouštění chladící vody, coţ mŧţe vyţadovat určité provzdušnění, aby se nevytvářely
inkrustace solí. Je potřeba uvést, ţe volba nejlepšího chladícího systému závisí na
rozsahu specifických parametrŧ místa. Aby se minimalizoval dopad chlazení na ţivotní
prostředí jako celek, měl by se konzultovat referenční dokument o BAT pro chladící
systémy.
Mnoţství odpadní vody, které se tvoří v mokrých pračkách se mŧţe sníţit, pokud se
upravená voda recykluje zpět do pračky. Aby se zabránilo nárŧstu obsahu solí ve
162
vypíracím vodním systému, musí se plynule odpouštět ze systému malá mnoţství vody
a nahrazovat vodou čerstvou.
2.10.3.4 Sníţení ostatních odpadŧ vznikajících při výrobě neţelezných kovŧ.
Všechna strojní zařízení, která se provozují u prŧmyslových zařízení, potřebují jako
mazadlo olej. Ten se musí měnit s ohledem na vzrŧst obsahu kovŧ a chemické reakce
v oleji. Pravidelná údrţba, opravy a preventivní údrţba musí minimalizovat ztráty oleje
při prŧsacích a prodluţovat intervaly mezi výměnou oleje. Sníţení mnoţství
pouţívaného oleje se dosáhne také za pouţití filtrace, která umoţňuje prodlouţení doby
ţivotnosti. Například filtry v by- pasu se mohou postavit tak, aby malou část oleje
plynule čistily. Tato opatření zpŧsobují, ţe dochází k prodlouţení doby ţivotnosti aţ na
faktor 10, v závislosti na specifickém filtračním systému.
Jsou-li pouţité olejové filtry shromaţďovány zvlášť, mohou se rozdrtit ve šrédrech. Kov
se mŧţe pouţít znova v huti jako druhotná surovina, olej se mŧţe odstředit a potom
odeslat k vyuţití do rafinerie olejŧ.
2.10.3.5 Recyklace a znovuvyuţití odpadŧ tvořených v pochodech tavení
neţelezných kovŧ
Jak jiţ bylo v této části poukázáno, mohou se odpady z výroby neţelezných kovŧ
recyklovat a pouţít v širokém rozsahu znovu. Následující tabulka uvádí souhrn rŧzných
moţností recyklace a opětného vyuţití těchto odpadŧ.
Tab.2.27 Odpady a možnosti využití
Zdroje odpadů
Dotyčné kovy
Suroviny
z manipulace atd.
Tavící pec (I.)
Konvertorová pec
Rafinační pece
Úprava strusky
Volba pro recyklaci nebo využití
Všechny kovy
Meziprodukt nebo
odpad
Prach, smetky
Všechny kovy
Struska
-
Feroslitiny
Bohatá struska
Cu
Cu
Pb
Struska
Struska
Okuje
Ušlechtilé kovy
Cu a Ni
Okuje a struska
Vyčištěná struska
Kamínek
- vsázka pro hlavní pochod
návrat do tavení
po úpravě stavební materiál
prŧmysl abraziva
část strusky lze pouţít jako
ţáruvzdorný materiál, např.
struska z výroby kovového
chromu
- surovina pro výrobu dalších
feroslitin
-
163
- recyklovat do hutě
- recyklovat do hutě
- rekuperace ostatních hodnotných
kovŧ
- interní recyklace
- stavební materiál
- rekuperace kovŧ
Tavící pece (II.)
Všechny kovy
Elektro-rafinace
Sekundární Al
Cu
Elektrolytická výroba Zn, Ni, Co,
Ušlechtilé kovy
Elektrolýza
Al
roztavených solí
Na a Li
Destilace
Louţení
Hg
Zn, Cd
Zn
Cu
Ni
Závod na výrobu
kyseliny sírové
Vyzdívka pecí
Všechny kovy
Mletí, broušení
Uhlík
Moření
Suché zpŧsoby
čištění
Mokré zpŧsoby
čištění
Okuje, stěry
Struska
Zasolená struska
Výtok elektrolytu
Zbytky anod
Anodový kal
Vyčerpaný elektrolyt
-
SPL
- spálit nebo zneškodnit
Přepady lázně
- prodat jako elektrolyt
Zbytek anod
- rekuperace
Materiál z el. pecí
- ţelezný šrot po vyčištění
Zbytky
Zbytky
Zbytky feritu
Zbytky
Zbytky Cu / Fe
Katalyzátor
Kyselé kaly
Slabá kyselina
Ţáruvzdorný materiál
-
Prach z uhlíku a
grafitu
Cu, Ti
Vyčerpaná kyselina
Většina- vyuţívá se Prach z filtrŧ
tkaninových filtrŧ
nebo EO *
Většina – skrubr
Kal z filtrŧ
nebo mokrý EO
Kal z úpravy odpadní Většina
vody
Louţení
Hliník
Kaly hydroxidŧ nebo
sirníkŧ
Červený kal
-
po úpravě návrat do procesu
rekuperace kovŧ
rekuperace kovŧ, solí a oxidŧ
rekuperace Ni
návrat do konvertoru
rekuperace ušlechtilých kovŧ
znovuvyuţití při louţení
vyuţít jako vsázky do procesu
návrat do ISF
zneškodnění, vyuţití kapaliny
zneškodnění
rekuperace, zneškodnění
regenerace
zneškodnění
louţení, rozklad, neutralizace
vyuţití jako struskotvorného
činidla, zneškodnění
vyuţití jako suroviny v jiných
pochodech
rekuperace
Návrat do procesu
rekuperace ostatních kovŧ
návrat do procesu nebo
rekuperace ostatních kovŧ,
např. Hg
zneškodnění
zneškodnění
znovuvyuţití
zneškodnění
znovuvyuţití kapaliny
*EO = elektrostatický odlučov
Podle výzkumného projektu o předcházení vzniku a recyklaci odpadu z velkého počtu
závodŧ na tavení neţelezných kovŧ v Severním Porýní Westfálsku se mŧţe ilustrovat
následující poměrné vyčlenění zpŧsobŧ recyklace /tm 83, MURL Düsseldorf 1999, tm
168, W Neuhaus 1999/.
164
Obr. 2.42. Různé způsoby recyklace podle množství odpadů vzniklých při výrobě
neželezných kovů v závodech Severního Porýní, Westfálska :
1 Rekuperace zasolené strusky
: 54 %
2 Tavidla
: 1%
3 Stavební průmysl
: 7%
4 Průmysl železa a oceli
: 1%
5 Přetavení NFM
: 16 %
6 Zpětné ukládání do uhelných dolů : 2 %
7 Rekuperace kovu
: 13 %
8 Ostatní
: 6%
Pro dosaţení minimalizace odpadŧ a recyklace se mŧţe počítat s následujícím :
 Mohou se periodicky provádět audity pro minimalizaci odpadŧ podle programu
 Mŧţe se podporovat aktivní účast zaměstnancŧ a jejich iniciativa
 Mělo by být prováděno monitorování toku materiálu a být k dispozici příslušná
hmotová bilance. Monitorování by se mělo týkat vody, energie a tepla.
 Měly by být správně pojednány náklady spojené s produkcí odpadŧ v rámci
procesu. Toho se mŧţe dosáhnout při vyuţití praktické evidence, která zajišťuje,
aby zneškodňování odpadŧ a jiné významné náklady na ochranu ţivotního
prostředí byly na dotyčné pochody vynakládány a nebyly upraveny jednoduše v
daném místě jako mimořádný výdaj.
2.11 REKUPERACE ENERGIE
Článek 3 odstavec (d) Směrnice IPPC vyţaduje, aby byla energie vyuţita efektivně a
tato poznámka je dŧvodem ke komentáři o vyuţití energie a zaujímá místo při
posuzování BAT u kaţdé z kapitol výroby kovŧ. Vyuţití energie v prŧmyslu
neţelezných kovŧ je zahrnuto do řady zpráv připravovaných Střediskem pro Analýzu a
rozšiřování demonstračních technologií o energii (CADDET). Tyto zprávy jsou
pouţívány v širokém měřítku při porovnávání technologií.
2.11.1 Aplikované techniky
Rekuperace energie a tepla se v praxi při výrobě a odlévání neţelezných kovŧ ve
značné míře vyuţívá. Pyromelurgické pochody jsou vysoce náročné na teplo a plyny
z pochodu obsahují velké mnoţství tepelné energie. Proto se vyuţívá následných
rekuperačních hořákŧ, tepelných výměníkŧ a kotlŧ k rekuperaci tohoto tepla. Pára nebo
elektřina se mohou produkovat pro vyuţití na místě nebo mimo ně a pochody nebo
spalné plyny se mohou předehřívat /tm 118, ETSU 1996/. Techniky, které se vyuţívají
pro rekuperaci tepla se rŧzní od místa k místu. Jsou ovládány řadou faktorŧ, jako je
moţnost vyuţití tepla a energie nebo blízkost místa, rozsah provozu a potenciál plynŧ
nebo jejich sloţek k zanášení nebo zaslepování výměníkŧ tepla.
Následující příklady jsou charakteristické a vyjmenované techniky, které je moţno
pouţít při pochodech výroby neţelezných kovŧ /tm 118, ETSU 1996/.
165
Popsané techniky lze začlenit do mnoha stávajících pochodŧ:

horké plyny, které se tvoří během tavení nebo praţení sulfidických rud většinou
vţdy procházejí kotlem na výrobu páry. Vyrobená pára se mŧţe pouţít k výrobě
elektřiny a /nebo při poţadavcích na ohřev. Příkladem toho je huť na měď, která
pokrývá 25 % svých poţadavkŧ na elektřinu (10,5 MVA) z páry vyrobené v kotli na
odpadní teplo u výbojové (flash) pece. Kromě vyrobené elektřiny se vyuţívá pára
jako provozní v ústřední sušičce a zbytkové odpadní teplo se pouţívá k předehřevu
spalovacího vzduchu.

Další pyrometalurgické procesy jsou také silně exotermní, zejména pouţije-li se
obohacení spalovacího vzduchu kyslíkem. Mnohé procesy vyuţívají přebytku tepla,
které se tvoří během stupně tavení nebo konverze, na roztavení druhotných surovin,
aniţ by se vyuţívalo dodatečného paliva. Například, teplo vystupující z PierceSmithova konvertoru se pouţívá k roztavení anodového šrotu. V tomto případě se
materiálu ze šrotu pouţívá jako chladícího média a dodávky se pečlivě regulují, aby
se předešlo potřebě chladit konvertor jinými prostředky v kterékoliv době cyklu.
Mnohé další konvertory mohou vyuţívat přídavkŧ šrotu pro chlazení a ty, které toho
nejsou schopny jsou předmětem návrhŧ postupŧ, které by to umoţňovaly.

Vyuţití vzduchu obohaceného kyslíkem nebo kyslíku v hořácích sniţuje spotřebu
energie, coţ umoţňuje autogenní tavení, nebo dokonalé spalování uhlíkatého
materiálu. Objemy odpadního plynu se značně omezují při pouţití menších
ventilátorŧ.

Materiál pro vyzdívku pece mŧţe také ovlivňovat energetickou bilanci při procesu
tavení. V tomto případě se uvádí pouţití ţáruvzdorného materiálu o nízké
hmotnosti, aby nastal přínosný efekt omezení prostupu tepla a zadrţovalo se uvnitř
zařízení /tm 106, Farrell/ 1998/. Tento faktor se musí započítat do trvanlivosti
(ţivotnosti) vyzdívky pece a prostupu kovu do vyzdívky a nelze ho aplikovat ve
všech případech.

Oddělené sušení koncentrátŧ při nízkých teplotách sniţuje poţadavky na energii. Je
to následkem energie potřebné k přehřátí páry uvnitř huti a významného nárŧstu
celkového objemu plynu, který zvyšuje velikost ventilátoru.

Výroba kyseliny sírové z oxidu siřičitého emitovaného z etap praţení a tavení je
exotermním pochodem a zahrnuje řadu stupňŧ chlazení plynu. Teplo obsaţené
v plynech během konverze a teplo obsaţené v produkované kyselině se mohou
vyuţít pro tvorbu páry a /nebo teplé vody.

Teplo se rekuperuje při vyuţití horkých plynŧ ze stupňŧ tavení do pecní vsázky.
Podobným zpŧsobem se mohou předehřívat spalné plyny a spalovací vzduch nebo
rekuperační hořák vyuţívaný v peci. Tepelná účinnost se v těchto případech
zlepšuje. Například téměř u všech šachtových pecí na tavení katodového /
měděného šrotu vyhřívaných zemním plynem, nabízí projekt tepelnou účinnost
(vyuţití paliva) od 58% do 60 % v závislosti na prŧměru a výšce pece. Spotřeba
plynu je asi 330 kWh/t kovu. Účinnost šachtové pece je vysoká, hlavně protoţe se
vsázka předehřívá uvnitř pece. Tam se mŧţe dostatečné zbytkové teplo z výstupního
plynu rekuperovat a znovuvyuţít k ohřevu spalovacího vzduchu a plynu.
166
Uspořádání pro rekuperaci tepla vyţaduje odklonění komínových plynŧ z pece přes
výměník tepla o vhodné velikosti, odsávací ventilátor a protrubní vedení.
Rekuperované teplo tvoří asi 4 – 6 % spotřebu paliva do pece.

Chlazení před zařízením filtrových lapačŧ je dŧleţitou technikou, protoţe poskytuje
ochranu filtrŧ před teplotou a umoţňuje širokou paletu volby tkaniny. Někdy je
moţné rekuperovat teplo i v tomto stadiu. Například při typicky pouţitém
uspořádání u šachtové pece pro tavení kovu, se plyny z vrcholu pece vedou
potrubím do prvního ze dvou výměníkŧ tepla, který produkuje předehřátý spalovací
vzduch do pece. Teplota plynŧ za tímto výměníkem mŧţe být mezi 200-450o C.
Druhý výměník tepla sníţí teplotu plynu před filtrovým lapačem (rukávovým
filtrem) na 130 o C . Za výměníky tepla běţně následují cyklony, které odstraňují
velké částice a pŧsobí jako lapače jisker.

Oxid uhelnatý, který se tvoří v elektrické nebo šachtové peci se zachycuje a spaluje
jako palivo u několika rŧzných pochodŧ, nebo pro výrobu páry nebo jiné energie.
Mohou vznikat významná mnoţství plynu a existují příklady, kde hlavním podílem
pouţívané energie v zařízení tvoří zachycovaný CO ze zařízení elektrické
obloukové pece. V jiných případech se CO tvořený v elektrické peci spaluje v peci a
poskytuje část tepla potřebného pro pochod tavení.

Recirkulace kontaminovaného odpadního plynu zpět prostřednictvím kyslíkového
hořáku povede k významným úsporám energie. Hořák rekuperuje odpadní teplo
plynu, vyuţívá energetický obsah kontaminantŧ a odstraňuje je /tm 116, Alfed
1998/. Takový pochod mŧţe také sniţovat oxidy dusíku.

Vyuţití obsahu tepla z procesních plynŧ nebo páry pro rŧst teploty louţící kapaliny
se v praxi pouţívá často. V některých případech se část prŧtoku plynu mŧţe zachytit
do pračky, aby se teplo rekuperovalo ve vodě, která se potom pouţije k pochodŧm
louţení. Ochlazený plyn se potom vrací do hlavního proudu k dalšímu čištění.

Během tavení elektronického šrotu, nebo šrotu z baterií se v hutních nádobách
pouţívá k tavení obsaţených kovŧ a dalšího dodávaného šrotu a struskotvorných
sloţek obsahu tepla plastŧ
Výhodu předehřevu spalovacího vzduchu uţívaného v hořácích lze dokumentovat.
Pouţije-li se vzduch vyhřátý na 400o C, vzroste teplota plamene o 200o C, zatímco
pokud je předehřát na 500o C, vzroste teplota plamene o 300o C. Tento nárŧst teploty
plamene znamená vyšší účinnost tavení a sníţení spotřeby energie.
Alternativou k předehřevu spalovacího vzduchu je předehřátí materiálu vsazovaného
do pece. Teorie ukazuje, ţe 8% úspor energie lze získat na kaţdých předehřátých 100o C
a v praxi se prokázalo, ţe předehřev na 400 o C vede k 25 % úspor energie, zatímco
předehřev na 500 o C vede k 30 % energetických úspor. Předehřev se praktikuje u
rŧzných pochodŧ např. předehřev pecní vsázky pouţívá horkých pecních plynŧ během
výroby ferochromu.
Následující obrázek ilustruje energetickou bilanci procesu Kontitavení, který vyuţívá
vznikající horké plyny v šachtové peci k předehřevu vsázky.
167
Obr. 2.43 : Bilance energie u pochodu Kontitavení /tm 124, DFIU Cu 1999/.
Legenda: poling furnace= pec na polování (Cu); superheat copper= přehřátá
měď;radiation and convection=sálání a proudění (radiace a konvekce); air preheater=
předehřívač vzduchu; anode shaft furnace= anodová šachtová pec; heat of formation
slag oxides= teplo z tvorby oxidů ve strusce;shaft furnace= šachtová pec; copper=
měď; cooling water= chladící voda; waste heat boiler= kotel na odpadní teplo; stack
losses= komínové ztráty
Teplo a rekuperovaná energie je tudíţ v tomto prŧmyslu dŧleţitým faktorem a promítá
vysoký podíl nákladŧ, které energie představuje. Mnohé techniky pro rekuperaci
energie je relativně snadné rekonstruovat /tm 118, ETSU 1996/., ale tu a tam existují
problémy s inkrustacemi sloučenin kovŧ ve výměnících tepla. Dobrý projekt se zakládá
na fundovaných znalostech o vystupujících sloučeninách a jejich chování při rŧzných
teplotách. U výměníku tepla se vyuţívá se rovněţ čistících mechanismŧ, aby se udrţela
tepelná efektivita.
Ačkoliv jsou tyto úspory příklady pro jednotlivé části zařízení, jsou do značné míry
závislé na místě, specifických podmínkách pochodu, včetně ekonomických nákladŧ.
2.12
PROBLÉMY PŘENOSU VLIVŦ Z PROSTŘEDÍ DO PROSTŘEDÍ
Problémy přenosŧ prostředím vycházejí z čištění emisí z jedné oblasti ţivotního
prostředí, které má dopad na jinou oblast ţivotního prostředí. Směrnice IPPC
podporuje prevenci emisí při projektování pochodu a správné provozování a údrţbu.
Tento faktor bude minimalizovat veškerý dopad na ţivotní prostředí jako celek, tedy
na všechny oblasti ţivotního prostředí. Jen málo pochodŧ lze provozovat s nulovými
emisemi, ale určité „čisté technologie“ jsou navrhovány jako moţné techniky při
určování BAT. Zásady minimalizace a znovuvyuţití odpadŧ a vody a techniky
rekuperace energie jiţ probírané jsou toho nejlepšími příklady.
Podobným zpŧsobem je významným faktorem pro minimalizaci problémŧ přenosu
vlivŧ prostředím i vyuţití kyslíku, minimalizace přenosu roztaveného materiálu
pánvemi a zachycování a recirkulace nebo konverze plynŧ. Obecnými příklady je
zachycování chloru při elektrolýze s opětným vyuţitím při etapě louţení a rekuperace
oxidu siřičitého.
Volba procesu úpravy je také významným faktorem a nejlepším příkladem je porovnání
mokrých praček s tkaninovým filtrem. Mokrá pračka bude produkovat výtok kapaliny a
bude se také tvořit mokrý kal. Mokré kaly je spíše těţší znovu vyuţít a mohou pŧsobit
problémy v místě zneškodnění, ale netvoří prach během skladování. Na podkladě toho
je mokrá pračka méně atraktivní neţ tkaninový filtr a také se prokazuje horším
odstraněním částic u většiny zařízení . Mokrá pračka se však pouţívá tam, kde prach,
který má být odstraněn je abrasivní a hutný nebo je velmi hygroskopický. V těchto
případech mŧţe rychlé opotřebování nebo zaslepování lapačŧ vytvářet velké těţkosti při
provozování tkaninových filtrŧ a mŧţe být následkem významných emisí během
protrţení. Při absorpci SO2 z plynŧ o nízké koncentraci oxidu siřičitého je velmi účinná
regulace pH v mokré pračce. S těmito faktory je nutno počítat a vyhodnotit je podle
specifického místa.
168
Náklady na ochranu ţivotního prostředí při výrobě potřebné energie pro procesy a
úpravu je dalším dŧleţitým vlivem při přenosech prostředím.Tento faktor je brán
v úvahu i pro příklady pouţité v tomto dokumentu.
Existují však potíţe při přímém porovnání a takové problémy, jakým je zdroj energie
pro jednotlivé místo, mohou znamenat komplikace při posuzování.
Posouzení problémŧ přenosu prostředím je významným faktorem a je identifikováno
v kapitolách o specifickém kovu, kde se uvádějí místně a technicky specifické aspekty.
2.13 HLUK A VIBRACE
Hluk a vibrace jsou obecnými problémy v odvětví a se zdroji je moţno se setkat ve
všech oborech prŧmyslu. Hluk z pochodu emitovaný zařízením do okolního prostředí je
faktorem, který zpŧsobil v minulosti mnoho stíţností a byly získány určité informace o
případech a přístupech k prevenci a minimalizaci hluku a vibrací. Vliv hluku na obsluhu
v rámci zařízení není v rozsahu této práce.
Významnými zdroji jsou :
 přeprava a manipulace se surovinami a výrobky;
 výrobní pochody zahrnující pyrometalurgii, broušení a mletí;
 pouţití čerpadel a ventilátorŧ
 odpouštění páry
 neobsluhované signální systémy
Hluk a vibrace se mohou měřit řadou zpŧsobŧ, ale obecně je záleţitostí specifického
místa a bere se v úvahu frekvence zvuku a umístění populačních center.
Nové závody lze specifikovat nízkými hladinami hluku a vibrací. Dobrá údrţba mŧţe u
zařízení jako jsou ventilátory a čerpadla předcházet nevyváţenostem. Mŧţe se
vyprojektovat propojení mezi zařízeními, aby se předcházelo přenosu hluku, nebo se
minimalizoval.
Obecná zařízení pro úpravy jsou :





vyuţití náspŧ k odclonění zdrojŧ hluku;
izolace hlučného závodu, nebo jeho částí do zvuk pohlcujících staveb;
vyuţití antivibračních opor a propojení zařízení
orientace strojŧ emitujících hluk a
změna frekvence zvuku
2.14 ZÁPACH
V prŧmyslu neţelezných kovŧ existuje několik potenciálních zdrojŧ zápachu.
Nejvýznamnějšími jsou dýmy z taveniny, organické oleje a rozpouštědla, sirníky
z chlazení strusky a úpravy odpadní vody, chemická činidla vyuţívaná
v hydrometalurgických pochodech a procesy úpravy odpadních kapalin ( např. čpavek)
a kyselé plyny. Zápachu lze předejít pečlivým vedením provozu (projektem), volbou
169
činidel a správnou manipulací s materiálem. Například tvorbě čpavku ze stěrŧ hliníku se
mŧţe předcházet tím, ţe se materiál udrţuje suchý.
Techniky úpravy jiţ popsané v této kapitole budou všechny přispívat k prevenci a
eliminaci zápachu. Hlavní zásady „ Správného hospodaření“ a správné praktické údrţby
jsou také hlavním přínosem k prevenci a regulaci.
Základní pořadí zásad pro regulaci zápachu je :
 předcházet, nebo minimalizovat pouţívání zapáchajících materiálŧ
 změřit výtaţek zapáchajících materiálŧ a plynŧ předtím, neţ se rozstřikují a ředí
 maximálně je zpracovat spálením nebo filtrací
Vyuţití biologických médií, jako je rašelina nebo podobný materiál, který pŧsobí jako
substrát pro vhodné biologické druhy a je úspěšný při odstranění zápachŧ /tm 159, VDI
1996/. Odstranění zápachŧ mŧţe být velmi sloţitý a drahý postup, pokud se ředí silně
zapáchající materiály. Úprava velmi značných objemŧ plynu o nízkých koncentracích
zapáchajícího materiálu vyţaduje speciální závodní provoz.
Obr. 2.44: Uspořádání jednoduchého biofiltru :
Legenda: deodorized air= vzduch bez zápachu; impervious structure= nepropustná
konstrukce; compost – kept moist= udržovaná vlhkost kompostu; plenum area and bed
support= zcela vyplněný prostor a opora vrstev; fan= ventilátor;
2.15 APEKTY BEZPEČNOSTI
Hlavní politika pro prevenci je příprava a odezva na havárie v prŧmyslu a je zaloţena
na následujících zásadách :
2.15.1 Zásady prevence



postavit a provozovat závod takovým zpŧsobem, aby se předešlo neregulovanému
vývoji mimořádných procesŧ
postavit a provozovat závod takovým zpŧsobem, aby se omezily následky havárie
postavit a provozovat závod podle nejlepších dostupných technik bezpečnosti
(stanovit moderní technologii bezpečnosti)
2.15.2 Opatření pro komplexní systémy v prŧmyslových procesech.
Komplexní systémy se mohou pouze dostatečně odzkoušet pomocí systematických,
logických postupŧ.
Takové se berou v úvahu při aplikaci :


systematických analytických prŧzkumných metod jako je Riziko a Studie
Operability (HAZOP)
podrobná analýza bezpečnosti počítající s podmínkami jednotlivého případu
170
2.15.3 Přiměřenost prostředkŧ
Poţadavky na bezpečnost jsou odstupňovány podle „typu a rozsahu rizika, které se
očekává“
Z tohoto dŧvodu jsou v rámci Členských státŧ vytvořeny předpisy pro :


látky spojené s havariemi (nebezpečné vlastnosti látek ; seznam látek)
prŧmyslové činnosti spojené s haváriemi ( seznam závodŧ resp.zařízení)
Za objektivní závislost moţnosti havárie na mnoţství nebezpečných látek se povaţuje
pojem prahového mnoţství, který definuje stanovené poţadavky na bezpečnost jako
funkci mnoţství.
2.16 PROVOZ ZÁVODU A ODSTAVENÍ
Článek 3 odstavec (f) Směrnice IPPC ţádá, aby byla přijata nutná opatření pro
definitivní ukončení činností, aby se zabránilo riziku znečištění a místo provozu se
navrátilo do uspokojivého stavu.
Ochrana pŧdy a vody mají hlavní dŧleţitost a musí se předejít zanesení pŧdy a prachu
do ovzduší. Integrovaný přístup znamená, ţe se přijmou přinejmenším následující
opatření :

minimalizovat mnoţství pŧdy, která se musí vyhloubit, nebo přemístit s ohledem na
stavbu a zajistit, aby se vyhloubený pŧdní materiál pečlivě zpracoval ( aby se
zamezilo škodlivým změnám ve vlastnostech pŧdy);

minimalizovat vstup látek do pŧdy z prŧsakŧ, ukládáním v prostoru a nevhodným
skladováním surovin, výrobkŧ nebo odpadŧ během fáze provozu zařízení;

berou se v úvahu dřívější podmínky regulace, aby se posoudila kontaminace
v minulosti a zajistila se čistota po zakončení, kdyţ zařízení ukončilo provoz, např.
vyčistit a asanovat s ohledem na budoucí vyuţití prostoru. Přirozené funkce pŧdy by
se měly zabezpečit, pokud je to uskutečnitelné
2.17 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY
Pro pochopení této části a jejího obsahu se pozornost čtenáře obrací k předmluvě tohoto
dokumentu a zvláště k páté části předmluvy: „Jak porozumět a pouţít tento dokument“.
Techniky a s nimi spojené emise a /nebo úrovně spotřeb nebo rozmezí hladin,
uvedených v této sekci bylo posouzeno prostřednictvím opakovaných pochodŧ, které
zahrnují následující kroky :



identifikaci klíčových environmentálních problémŧ v sektoru;
odzkoušení technik nejrelevantněji odpovídajících těmto klíčovým problémŧm;
identifikace úrovní výkonŧ s nejlepším pŧsobením na ţivotního prostředí na základě
dostupných údajŧ v EU a z celého světa;
171


odzkoušení podmínek, při kterých byly tyto úrovně dosaţeny; stejně jako náklady,
vlivy přenosŧ z prostředí do prostředí, hlavní dŧvody motivace při prosazování
těchto technik;
výběr nejlepších dostupných technik (BAT) pro toto odvětví a s nimi spojených
emisí a / nebo úrovní spotřeb v obecném smyslu zcela podle článku 2, odstavec 11 a
přílohy IV Směrnice.
Právní experti při Evropském úřadu pro IPPC a odpovídající Technická pracovní
skupina hrály u kaţdého z těchto krokŧ klíčovou roli, stejně jako ve zpŧsobu, kterým
jsou podávány informace zde.
Na základě tohoto posouzení jsou pro toto odvětví předloţeny techniky a s pouţitím
BAT spojené moţné emise a spotřeby, které se povaţují pro toto odvětví jako celek za
přiměřené a v mnohých případech reflektují současné výkony určitých zařízení v rámci
sektoru.
Tam, kde jsou úrovně emisí nebo spotřeb „ spojené s nejlepšími dostupnými
technikami“ uvedeny, je třeba to nahlíţet jako názor, ţe tyto úrovně představují
pŧsobení činností vŧči ţivotnímu prostředí, které by se mohly předpokládat jako
výsledek aplikace popsaných technik v tomto odvětví, při uvaţování bilance nákladŧ a
příslušných výhod v rámci definice BAT.
Ale nejsou to ani limitní hodnoty emisí ani spotřeb a jako takové by neměly být
chápány. V některých případech mŧţe být technicky moţné dosáhnout lepších hladin
emisí nebo spotřeb, ale s ohledem na související náklady nebo přenosy prostředím se
nepovaţují za vhodné jako BAT pro daný sektor jako celek.Tyto úrovně se ale mohou
povaţovat za oprávněné ve specifičtějších případech, kde existuje zvláštní motivace.
Na úrovně emisí a spotřeb spojených s pouţitím BAT se musí pohlíţet společně se
specifickými referenčními podmínkami (např.prŧměrem za dané období).
Pojem „úrovně spojené s BAT“ popsaný výše se musí rozlišovat od termínu
„dosaţitelná úroveň“, která se pouţívá kdekoliv v tomto dokumentu. Tam, kde je
hladina popsána jako „dosaţitelná“ při pouţití jednotlivé techniky, nebo kombinací
technik, je třeba to chápat jako mínění, ţe se mŧţe očekávat, ţe se úrovně dosáhne za
nějaké reálné časové období při dobré údrţbě a provozu zařízení, nebo pochodu, při
kterém se tyto techniky vyuţívají.
Tam, kde byly k dispozici údaje týkající se nákladŧ, byly uvedeny společně s popisem
technik, které byly presentovány v předchozí části. Ty dávají hrubou představu o
velikosti dotyčných nákladŧ. Skutečné náklady na aplikování techniky však budou
záviset do značné míry na specifické situaci, zohledňující například daně, poplatky a
technické charakteristiky příslušného zařízení. Není moţné takové místně specifické
faktory v tomto dokumentu vyhodnotit do dŧsledkŧ. Při absenci údajŧ týkajících se
nákladŧ jsou vyvozeny závěry o ekonomické ţivotaschopnosti technik zjištěné ze
sledování stávajících zařízení.
Je úmyslem, aby obecné BAT pro toto odvětví byly referenčními body, od kterých by se
odvozoval současný výkon stávajících zařízení, nebo podle kterých by se posuzoval
návrh pro zařízení nové.
172
Touto cestou budou napomáhat při určování přiměřených podmínek zaloţených na
BAT pro zařízení, nebo při ustavení obecně závazných předpisŧ podle článku 9,
odstavec 8. Předpokládá se, ţe nová zařízení se mohou vyprojektovat, aby se
provozovaly při stejných nebo dokonce lepších úrovních neţ mají obecné BAT,
uvedené zde. Uvaţuje se také, ţe stávající zařízení by se mohla blíţit úrovním obecných
BAT nebo být lepší za předpokladu technické i ekonomické aplikovatelnosti technik
pro kaţdý případ.
Zatímco BREFy nejsou právně závaznými normami, podávají informace jako návod
prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti o dosaţitelných hodnotách emisí a spotřeb,
pouţijí-li se specifické techniky. Příslušné limitní hodnoty pro jakýkoliv specifický
případ bude třeba stanovit s přihlédnutím k cílŧm Směrnice IPPC a místním
podmínkám.
Nelze zařadit nejlepší dostupné techniky pro všechny stupně obecného pochodu
s ohledem na pŧsobení specifické skupiny kovŧ. Například volba výrobního pochodu
mŧţe být uskutečněna pouze na základě posouzení od kovu ke kovu při uvaţování
rozličných vlivŧ surovin, které jsou k dispozici atd. Nejlepší dostupné techniky
vyčleněné pro obecné pochody tohoto sektoru jsou :






manipulace s materiály a jejich skladování
regulace procesu
zachycování kouře a plynu
odstraňování síry
prevence před dioxiny a jejich destrukce a
odstranění rtuti z procesních plynŧ
2.17.4 Manipulace s materiálem a skladování
Techniky, které se uţívají závisejí do značné míry na druhu materiálu, který se pouţije.
Například velké, těţké poloţky se upravují zcela rozdílnou řadou technik na jemný
prašný materiál. Tyto problémy jsou specifické pro jednotlivá místa a materiály.
Existuje však několik technik, které se povaţují za efektivnější při prevenci znečištění
z manipulace se surovinami Tyto techniky jsou :

vyuţití systémŧ skladování kapalin, které jsou skladovány v nepropustných
jímkách, které mají kapacitu schopnou obsáhnout při nejmenším objem největší
skladovací nádrţe uvnitř prostoru. V rámci kaţdého členského státu existují rŧzné
předpisy, které by se měly přiměřeně sledovat. Skladovací prostory by se měly
projektovat tak, aby úniky z horních částí nádrţí a z dodávkových systémŧ byly
zachycovány a skladovány v jímkách. Obsah nádrţí by se měl zobrazovat a být
spojen s pouţitím signalizačního zařízení. Vyuţití plánovaných dodávek a systémŧ
automatické regulace předchází přeplnění skladovacích nádrţí

kyselina sírová a další reaktivní látky by se měly skladovat v nádrţích se
zdvojenými stěnami, nebo nádrţích umístěných v chemicky odolných jímkách o
stejné kapacitě. Vyuţití systémŧ detekce únikŧ a signálního zařízení je citlivé.
173
Jestliţe existuje riziko kontaminace spodní vody, měl by být prostor skladování
nepropustný a odolný proti ukládaným látkám.

Místa pro dodávky by měla být uvnitř jímky, aby se zachycoval vyteklý materiál.
Mělo by se v praxi pouţívat zpětného odvětrávání unikajících plynŧ do
dodávkového vozidla, aby se omezovaly emise těkavých organických látek. Mělo
by se počítat s vyuţitím automatických izolací dodávkových spojŧ pro prevenci
rozlití

Materiály (například oxidační činidla a organické látky), jejichţ společné skladování
se vylučuje, by měly být odděleny a u skladovacích nádrţí, nebo v prostorách
pouţity inertní plyny, pokud je to zapotřebí

Vyuţití oleje a pevných záchytŧ, je-li třeba u drenáţního systému z otevřených
skladovacích prostor. Skladování materiálu, který mŧţe vypouštět olej na
vybetonované plochy, které mají obrubníky, nebo jiná záchytná zařízení. Vyuţití
metod úpravy výpustí pro druhy chemikálií, které se skladují.

Přepravní dopravníky a potrubí umístěné v bezpečí v otevřeném prostoru nad zemí
tak, aby se mohly rychle detekovat prŧsaky a mohlo se předejít poškození z vozidel
a jiného vybavení. Pokud se pouţívají potrubí v zemi, jejich trasa musí být
zdokumentována a označena a přijata opatření pro bezpečné systémy hloubení.

Vyuţití dobře projektovaných mohutných tlakových nádob pro plyny ( včetně LPG)
s monitorováním tlaku v nádrţích a pracovním potrubím pro dodávky, aby se
předešlo proděravění a prŧsaku. Monitorování plynŧ by se mělo pouţívat jak
v izolovaných prostorách tak uzavřených skladovacích nádrţích.

Tam, kde je zapotřebí, by se měly pouţívat izolované systémy pro dodávání,
skladování a překládání prašného materiálu a sila pro denní zásobu. Pro skladování
prašného materiálu by se měly pouţívat zcela uzavřené stavby a nebyla by zapotřebí
specielních filtračních zařízení

Tam, kde je tendence materiálu tvořit prach a kde je to zapotřebí, by se měla
pouţívat pojiva (jako je melasa nebo polyvinylacetát)

Tam, kde je zapotřebí, aby se předešlo emisím prachu, se mohou v místech
dodávky, silech a systémech pneumatické přepravy a místech přepravy dopravníky
pouţívat uzavřené dopravníky s dobře projektovaným mohutným odsávacím a
filtračním zařízením

Neprášící, nerozpustný materiál se mŧţe ukládat na izolovaném povrchu
s drenáţním systémem a záchytem

Třísky, hobliny a další zaolejovaný materiál by se měl skladovat pod střechou, aby
se předešlo jejich vyplavování dešťovou vodou

K minimalizaci tvorby prachu při přepravě v rámci daného místa se mohou pouţít
moderní přepravní systémy. Dešťová voda, která smývá prach by se měla
zachycovat a před vypuštěním upravit.
174

Mělo by se pouţívat omývání kol a tělesa vozidla při dodávce nebo manipulaci
s prašným materiálem nebo jiných systémŧ čištění. Metodu budou ovlivňovat místní
podmínky, např. tvorba ledu. Mŧţe se vyuţívat plánovaných kampaní pro čištění
silnice.

Měly by se přijmout systémy inventární kontroly a inspekce, aby se předešlo
vytékání a identifikovaly se prŧsaky.

Do manipulace s materiálem a skladování by se mělo začlenit vzorkování materiálŧ
a testy, aby se identifikovala jakost surovin a naplánovala se metoda zpracování.
Tyto systémy by se měly projektovat a provozovat na stejně vysokých úrovních
jako systémy manipulace a skládkování.

Skladovací prostory pro redukční činidla, jako je uhlí, koks nebo dřevěné štěpiny by
se měly sledovat, aby se detekoval oheň zpŧsobený samovznícením

Vyuţití dobrého projektu a praktické konstrukce a odpovídající údrţby
Následující tabulka podává souhrn technik na podkladě druhu a charakteristických rysŧ
materiálu.
Tab. 2.28 : Souhrn technik pro manipulaci a skladování
-
Surovina
Skupina kovů
Metoda manipulace
Koncentráty:
tvořící prach
Všechny
Uzavřené dopravníky
nebo pneumaticky
Zakryté dopravníky
Metoda
skladování
Uzavřené budovy
Poznámky
Prevence před
kontaminací
vody
Zakryté úloţiště
-
netvořící prach
Jemně zrnitý
materiál jako
kovový prášek
Druhotné suroviny:
- velké poloţky
- malé poloţky
- jemné
- třísky
Tavidla:
- tvořící prach
Těţkotavitelné
kovy
nebo pneumaticky
Uzavřené sudy,
zásobníky a
násypky
Mechanický nakladač
Vsázkové skipy
Uzavřené nebo
aglomerované
Otevřený
Uzavřená pole
Uzavřené, pokud
práší
Zakryté
nebo pneumaticky
Uzavřené stavby
Zakrytá úloţiště
Všechny
Všechny
- bez tvorby prachu
Pevná paliva a koks Všechny
175
Prevence před
kontaminací
vody a
fugitivními
emisemi do
ovzduší
Prevence před
kontaminací
vody a
fugitivních emisí
do ovzduší
Prevence před
kontaminací
vody
Pokud se netvoří
prach
Kapalná paliva a
LPG
Provozní plyny:
- kyslík
- chlor, CO
Všechny
Nadzemní potrubí
Certifikované
sklady
Okrajové prostory
Všechny
Al, Ni,
ušlechtilé kovy
Nadzemní potrubí
Potrubí pod tlakem
Certifikované
sklady
Rozpouštědla
Cu, Zn, Ni
Nadzemní potrubí
Ušlechtilé kovy Havarijní řád
Uhlík
Výrobky:
- katody
- válcovaný drát
- housky, ingoty
- desky
Odpady z procesu
pro rekuperaci
Všechny
Závisí na podmínkách
Všechny
Odpady pro
zneškodnění
(např. vyzdívka
pecí)
Všechny
Zpětné
odvětrávání
dodávkové
linky
Monitorování
tlakové ztráty
Signalizace
toxických plynŧ
Sudy, nádrţe
Zpětné
odvětrávání
dodávkového
potrubí
Otevřené betonové Přiměřený
plochy nebo
drenáţní systém
zakryté úloţiště
Otevřené, zakryté
nebo uzavřené
v závislosti na
tvorbě prachu a
reakci s vodou
Otevřené, zakryté
nebo uzavřené
úseky nebo
izolované (sudy)
v závislosti na
materiálu
Přiměřený
drenáţní systém
Přiměřený
drenáţní systém
2.17.2 Řízení pochodu
Zásady nejlepších dostupných technik zahrnují pojmy o tom, jak je proces projektován,
provozován, regulován, obsluhován a udrţován. Tyto faktory umoţňují, aby se dosáhlo
dobrého výkonu s ohledem na prevenci a minimalizaci emisí, efektivitu procesu a
úspory nákladŧ. Vyuţívá se správné regulace pochodu, aby se dosáhlo těchto přínosŧ a
také se dodrţovaly podmínky bezpečnosti.
Provozování procesu a regulace se v současné době vyvinula i v tomto odvětví a
aplikuje se na řadu pochodŧ. Pouţívají se následující techniky:
-
-
Vzorkování a analýza surovin pro regulaci podmínek v závodě. Správným
namícháním rŧzných vsázkových materiálŧ by se mělo dosáhnout optimální
účinnosti konverze a sníţení emisí a odpadŧ
Vyuţití váţení vsázky a měřících systémŧ
Vyuţití mikroprocesorŧ k regulaci poměrŧ vsázkových materiálŧ, mezních
podmínek pochodu a spalovacích podmínek a přidávání plynŧ.
Některé parametry se mohou měřit, aby se umoţnila regulace procesu, na kritické
hodnoty parametrŧ je nastaveno signalizační zařízení :
Pouţívá se kontinuálního monitorování teploty, tlaku nebo podtlaku v peci a objemu
nebo prŧtoku plynu
Monitorují se sloţky plynu ( kyslík, oxid siřičitý a oxid uhelnatý)
Pouţívá se kontinuálního monitorování vibrací, aby se detekovaly překáţky a
moţné poruchy na vybavení
176
-
Kontinuálně se monitoruje proud a napětí elektrolytických pochodŧ
Monitorují se kontinuálně emise, aby se regulovaly kritické parametry pochodu
Monitoruje a reguluje se teplota tavících pecí, aby se předcházelo tvorbě dýmu
s obsahem kovŧ a oxidŧ kovŧ při přehřátí
Provozovatelé (obsluha), technický personál a ostatní by měly být nepřetrţitě
školeni a posuzováno jejich vyuţívání provozních předpisŧ, vyuţívání popsaných
technik moderní regulace a měly by být informováni o dŧleţitosti akcí, které je třeba
provést, kdyţ se ozve výstraţný signál.
Optimalizovat úroveň dohledu k přijetí uvedené přednosti a udrţovat odpovědnost
provozovatele.
2.17.3 Zachycování (odlučování) kouře a plynu
Emise do ovzduší vznikají ze skladování, manipulace, přeúpravy, pyrometalurgických a
hydrometalurgických pochodŧ. Zvláště dŧleţitá je přeprava materiálŧ. Poskytnuté
údaje potvrdily, ţe fugitivní emise v mnohých pochodech mají velký význam a ţe
fugitivní emise mohou být mnohem větší neţ ty, které se zachycují a sniţují. V těchto
případech je moţné sníţit dopad do ţivotního prostředí podle technik zachycování
plynu ze skládkování materiálu, manipulace, z reaktorŧ nebo pecí a z míst přepravy
materiálu podle následujícího pořadí významnosti. Moţnost fugitivních emisí se musí
brát v úvahu ve všech etapách provádění procesu a u výhledových staveb.
Pořadí při odlučování plynu ze všech stupňŧ procesu :










pochod optimalizace a minimalizace emisí jako je tepelná nebo mechanická
předúprava druhotných surovin s ohledem na minimalizaci kontaminace vsázky
organickými látkami
vyuţití izolovaných pecí nebo jiných provozních jednotek při prevenci fugitivních
emisí, coţ umoţňuje rekuperaci tepla a zachycování provozních plynŧ k jejich
dalšímu pouţití (např. CO jako paliva a SO2 pro výrobu kyseliny sírové), nebo
k jejich úpravě
vyuţití poloizolovaných pecí, pokud nejsou k dispozici pece izolované
minimalizovat přepravu materiálu mezi pochody
tam, kde je taková přeprava nevyhnutelná vyuţít pro roztavený materiál ţlabŧ místo
pánví
v některých případech přísnější techniky, které se vyhýbají přenosu roztaveného
materiálu by měly předcházet rekuperaci druhotných surovin, které by jinak
vstoupily do proudu odpadŧ. V takových případech je vhodné pouţít sekundárního
nebo terciárního zachycování kouře.
Projektovat digestoře nebo provozní potrubí k odsávání vznikajícího kouře
z taveniny přepravovaného kovu, kamínku nebo strusky a z odpichu
Je moţno poţadovat oplášťování pece nebo reaktoru, aby se předešlo úniku ztrát
kouřem do atmosféry
Tam, kde primární odloučení a uzavření bude pravděpodobně neúčinné, pak zcela
uzavřít pec a odvětrávání vzduchu provádět sacími ventilátory ke vhodné úpravě a
systému vypouštění
Střešní zachycování kouře je velmi energeticky náročné a mělo by být řešením na
posledním místě
177
2.17.4 Odstraňování oxidu siřičitého
Nejlepší dostupné techniky pro odstraňování oxidu siřičitého závisejí na stupni vazby
síry v kamínku nebo strusce a prevenci tvorby oxidu siřičitého a na koncentraci plynu,
který se tvoří. Při velmi nízké koncentraci plynŧ se povaţuje za BAT mokrá, nebo
polosuchá pračka za tvorby sádry, k eventuelnímu prodeji
U plynŧ o vyšší koncentraci se za BAT povaţuje rekuperace oxidu siřičitého,
pouţívající absorpce studenou vodou, po níţ následuje zpracování zbytkového plynu
v závodě kyseliny sírové a extrakce a výroba kapalného oxidu siřičitého z absorbované
kapaliny, tam, kde pro něj existuje místní odbytiště. Vyuţití dvoukontaktního zpŧsobu
výroby kyseliny sírové v závodě s minimálně 4 prostupy se rovněţ povaţuje za BAT.
Zásada maximalizování koncentraci vstupního plynu je rovněţ povaţováno za BAT,
tudíţ se následný pochod odstraňování mŧţe provozovat s maximální účinností.
Za moţné BAT se u závodu na kyselinu sírovou, který pouţívá výstupního plynu z huti
povaţují následující faktory :

v nových zařízeních se mŧţe pouţívat dvoukontaktního závodu s dvojí absorpcí o
minimálně 4 prostupech. Ke zdokonalení konverze se mŧţe pouţít o cesium
obohacený katalyzátor. Stávající katalyzátory lze vylepšit během období údrţby
začleněním katalyzátoru s Cs, kdyţ se provádí doplňování katalyzátoru. To mŧţe
být efektivní zvláště kdyţ se vyuţívá konečného prostupu, kdy je obsah oxidu
siřičitého niţší, ale aby byl zcela efektivní, pak musí být doprovázen i zlepšením
v ostatních oblastech.

plyny se před stadii kontaktu ředí, aby se optimalizoval obsah kyslíku a dosáhlo se
obsahu oxidu siřičitého aţ 14 %, nebo slabě nad, aby se vyhovělo teplotnímu
omezení materiálu, který nese katalyzátor. Vyţaduje se přídavek oxidu cesného pro
tak vysokou vstupní koncentraci, protoţe to umoţňuje niţší teplotu na vstupu při
prvním prosazení.

u nízkých, kolísajících koncentrací oxidu siřičitého (1,5 – 4 %) by se mohlo pouţít u
stávajících závodŧ jedno- absorpčního např. WSA pochodu. Vyuţití oxidu cesného
k obohacení katalyzátoru při konečném prosazení se mŧţe vyuţívat, aby se dosáhlo
optimálního výkonu a mŧţe se začlenit do běţné výměny katalyzátoru nebo během
údrţby. Aby byl plně efektivní, musí být doprovázen vylepšením i v jiných
oblastech, jako je čištění plynu, aby se ochránil katalyzátor před otravou. Konverze
na dvoukontaktní zpŧsob je sloţitá a drahá, ale vyuţití jednokontaktního závodu
případně s koncovým odsířením plynu a produkcí sádry na prodej, mŧţe poskytovat
úspory energie a sníţit tvorbu odpadu

aby se předešlo následnému poškození na konstrukci závodu, měly by se odstranit
fluoridy a chloridy

prach by se měl odstranit z proudu plynu ještě před vstupem přes katalyzátor,
z něhoţ vychází plyn o konečné jakosti o obsahu pod 1 mg prachu na Nm3 ( opticky
čistý).
178

v této etapě by se měla také odstranit rtuť, pokud k tomu opravňuje obsah rtuti
v materiálu vsázky Stávající závody, aniţ by odstraňovaly rtuť (ze vsázky,
z kouřových plynŧ), by měly pouţívat např. pochod výměny iontŧ, nebo sráţení
jako thiosíran rtuti, aby odstranily rtuť z kyseliny, je-li to zapotřebí

oxid sírový by se měl redukovat, aby dosáhl koncentrace na vstupu niţší neţ 15 – 25
mg/Nm3. Slabá vyrobená kyselina se mŧţe rozloţit a vyuţít k výrobě kyseliny.

mělo by se vyuţívat systémŧ ohřevu plynu s automatickou regulací, kde plyn je
velmi chudý a teplo z reakce je nedostatečné, aby udrţelo teplotu vrstvy
katalyzátoru

plyny se chladí na teplotu vyhovující bilanci vody závodu kyseliny.Teplota závisí na
koncentraci SO2 v plynu a koncentraci vyrobené kyseliny Plyn s obsahem 4 – 6 %
SO2 vyţaduje chlazení na teplotu pod 30o C, zatímco plyn s obsahem SO2 dobře nad
10 % mŧţe tolerovat teploty plynu v rozmezí asi 35 – 40o C, pokud vzniká kyselina
o koncentraci 98,5 %.

Vyuţití svíčkových filtrŧ k odstranění kyselé mlhy předchází vypuštění koncovým
komínem a povaţuje se za BAT v případech, kdy se tvoří kyselá mlha
2.17.5 Prevence a destrukce dioxinŧ
U mnohých pyrometalurgických pochodŧ pouţívaných k výrobě neţelezných kovŧ je
třeba počítat s přítomností dioxinŧ nebo jejich tvorbou během procesu. Jednotlivé
případy jsou uvedeny v kapitolách o specifických kovech a v těchto případech jsou
povaţovány za moţné BAT techniky pro prevenci a tvorbu dioxinŧ a jejich destrukci jiţ
přítomných podle následujících faktorŧ . Tyto techniky se mohou kombinovat. Uvádí
se, ţe některé neţelezné kovy mohou katalyzovat nové syntézy a někdy je nutné plyn
před další úpravou vyčistit.
Techniky povaţované za BAT:

kontrola jakosti vstupního šrotu v závislosti na pouţitém pochodu. Vyuţití
správného vsázkového materiálu pro jednotlivou pec nebo pochod. Výběr a třídění,
aby se předešlo přídavkŧm materiálu, který je kontaminovaný organickými látkami
nebo prekursory, mŧţe omezit moţnost tvorby dioxinŧ

vyuţití správně projektovaných a provozovaných dospalovacích hořákŧ a rychlé
ochlazení horkých plynŧ pod 250o C.

vyuţití optimálních podmínek spalování. Vyuţití injektáţe kyslíku do horní části
pece, aby se zajistilo dokonalé spálení pecních plynŧ, případně toho dosáhnout.

absorpce do aktivního uhlí v pevném loţi, nebo v pohyblivé vrstvě (ve vznosu )
reaktoru, nebo injektáţí do proudu plynu a odstranění jako prach na filtru.
179

velmi vysoká účinnost odstranění prachu, např. keramickými filtry, vysoce
účinnými tkaninovými filtry nebo soustavou čištění plynu před závodem výroby
kyseliny sírové

vyuţití stupně katalytické oxidace nebo tkaninových filtrŧ, které mají katalytický
povlak

úprava zachycených prachŧ ve vysokoteplotních pecích při rozrušení dioxinŧ a
rekuperaci kovŧ
Koncentrace emisí (dioxinŧ), které jsou spojeny s výše uvedenými pochody dosahuje
méně neţ 0,1 aţ 0,5 ng /Nm3 v závislosti na vsázce, procesu tavení z rud, nebo
vytavování z druhotných surovin a na technikách nebo jejich kombinaci, které se
pouţívají k odstranění dioxinŧ.
2.17.6 Odstraňování rtuti
Rtuť je nutné odstraňovat, uţívají-li se některé suroviny, které kov obsahují. Specifické
příklady jsou uvedeny v kapitolách o specifických kovech a v těchto případech jsou
povaţovány za BAT následující techniky :





Pochod Boliden/Norzink s rekuperací vypíracího roztoku a výrobou kovové rtuti
Pochod Bolchem s odfiltrováním sirníku rtuťnatého, aby se umoţnilo navrátit
kyselinu do stupně absorpce
Proces Outokumpu
Proces s rhodanidem sodným
Filtr z aktivního uhlíku. Adsorpční filtr vyuţívající aktivního uhlí se pouţívá
k odstranění rtuťových par z proudu plynu, stejně jako dioxinŧ
U procesŧ, kde není odstraňování rtuti prakticky moţné, jsou ke sníţení obsahu rtuti ve
vyráběné kyselině sírové během výroby neţelezných kovŧ povaţovány za BAT dva
pochody:


Pochod s komplexním (komplexotvorným) iontoměničem
Proces s jodidem draselným
Emise spojené s výše uvedeným pochody se týkají jakékoliv zbytkové rtuti, která bude
přítomna v kyselině, která se vyrobí. Specifikace výrobku je běţně pod 0,1 ppm (mg/l)
a je ekvivalentní asi 0,02 mg /Nm3 vyčištěného plynu.
2.17.7 Úprava vypouštění a znovuvyuţití vody
Nejlepší dostupné techniky jsou kombinací rŧzných úpravárenských metod a mohou být
vybrány pouze od místa k místu při uvaţování místně-specifických faktorŧ.
Nejdŧleţitějšími faktory pro rozhodování, které by byly ve specifických případech
nejlepším řešením, aby se minimalizovalo mnoţství odpadní vody a koncentrace
znečišťujících látek jsou :
180



pochod, při kterém odpadní voda vzniká
mnoţství vody
znečišťující látky a jejich koncentrace
Nejobvyklejšími znečišťujícími látkami jsou kovy a jejich sloučeniny a centra počáteční
úpravy při sráţení kovŧ jako hydroxidy nebo sirníky za pouţití jednoho, nebo více
stupňŧ, po kterých následuje při odstraňování sraţeniny sedimentace nebo filtrace.
Techniky se budou měnit v závislosti na kombinaci znečišťujících látek, ale následující
tabulka uvádí souhrn jiţ popsaných metod.
Tab. 2.29 Přehled proudů odpadní vody
Zdroj odpadní
vody
Provozní voda
Nepřímé
chlazení vodou
Přímé chlazení
vodou
Dotyčné vyrobené kovy
Metody minimalizace
Metody úpravy



 neutralizace
 sráţení a sedimentace
elektrolýza
Vyuţití izolovaného
chladícího systému
Systém monitorování
k detekci prŧsakŧ
Usazování

výroba Al
rozbíjení Pb baterií
s obsahem kyseliny
moření
u většiny kovŧ chlazení
pecí
u Zn chlazení elektrolytu


odlitky Cu
uhlíkové elektrody



usazování
sráţení, je-li třeba



Usazování
neutralizace a sráţení


usazování



maximálně moţný
návrat do procesu
usazování nebo jiná
úprava
uzavřené chladící
systémy
Granulace
strusky
Elektrolýza

Hydrometalurgi
e
(odkalování)
Systém úpravy
(odkalování)

Zn, Cd




mokré pračky
mokré EO a pračky pro
závody kyseliny

úprava odkalu,

znovuvyuţití slabé

kyseliny, pokud moţno
usazování
všechny

správné uloţení
surovin



usazování
filtrace
Cu, Ni, Pb, ušlechtilé
kovy, feroslitiny
* Cu, Ni, Zn
Povrchová voda 


izolovaný systém
elektrorekuperace
vypouštěného
elektrolytu
izolovaný systém
úprava odkalu
* EO = elektrostatický odlučovač
2.17.8 Ostatní obecné pochody
Nejlepšími dostupnými technikami pro všechny ostatní pochody, které se v této
kapitole probíraly jsou ty, které zahrnují techniky, které jsou povaţovány za moţné
BAT v rozličných pododdílech. Těchto moţných technik by se to tudíţ mělo týkat.
Další podrobnosti jsou uvedeny u kapitol ke specifickým kovŧm, kde jsou probírány,
tam, kde je to vhodné, jednotlivé faktory, které mohou ovlivňovat volbu technik .
181
2.18
TECHNIKY PRÁVĚ VYVÍJENÉ
Techniky ve vývoji jsou zde uvedeny pouze pro obecné pochody, popsané výše pod
částí Nejlepší dostupné techniky. Techniky právě se objevující pro další pochody jsou
uvedeny v následujících kapitolách.
K manipulaci a skladování materiálŧ, odstraňování rtuti a prevenci a destrukci dioxinŧ
nebyly uvedeny ţádné dodatečné techniky.
2.18.1 Odstraňování síry
Byly identifikovány následující techniky ve vývoji /tm 209, JOM 1999/ :

u kombinace závodu jednokontaktní výroby kyseliny sírové a modifikovanou věţí
závodu na výrobu kyseliny je uvedeno dosaţení účinnosti odstranění síry o dva řády
větší neţ u konvenčních pochodŧ. Je uváděno, ţe koncentrace SO2 v koncovém
plynu je pod 3 ppm.

pochod biologického odsiřování spalin, který redukuje SO2 v emisích plynu do
ovzduší nebo vody na elementární síru s více neţ 95 % účinnosti odstranění.
182
Kapitola 3
3.
POSTUPY VÝROBY MĚDI A JEJÍCH SLITIN (VČETNĚ SN A BE)
Z PRIMÁRNÍCH I SEKUNDÁRNÍCH SUROVIN
3.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKY
3.1.1. Primární měď
Primární měď se mŧţe vyrábět z primárních koncentrátŧ a dalších materiálŧ pyrometalurgickými
a hydrometalurgickými metodami /tm 22, EC 1991; tm 27, HMIP Cu 1993; tm 26, PARCOM
1996/. Koncentráty obsahují vedle mědi rŧzná mnoţství dalších kovŧ a k tomu, aby se oddělily a
v maximální moţné míře se získaly, se pouţívají úpravárenské pochody /tm 92, Expertní skupina
pro měď, 1998/. Obecně pouţitelné pochody se uvádějí dále.
3.1.1.1.Pyrometalurgické postupy
Ta s sebou nese mnoţství krokŧ, které závisejí na pouţitém koncentrátu. Většina koncentrátŧ je
sulfidických a dotyčnými etapami jsou praţení, tavení, konverze, rafinace a elektrorafinace.
Přehledy všech pecí, o kterých se zmiňuje tato část, jsou uvedeny v Kapitole 2 a více
podrobností poskytuje tato kapitola u části, která se zabývá technikami /tm 92, Expertní skupina
pro měď 1998/.
3.1.1.1.1. Koncentrační tavení na kamínek
Částečné praţení přeměňuje komplex sirníkŧ ţeleza a mědi v koncentrátu na jednoduché sirníky
při zahřátí rudy nebo koncentrátu v oxidačních podmínkách. Plyny s obsahem síry, vzniklé při
tomto pochodu jsou vedeny do místních závodŧ na kyselinu, kde jsou pouţity jako suroviny při
výrobě kyseliny sírové nebo kapalného oxidu siřičitého. Pochod tavení se pouţije potom
k oddělení sirníku mědi od ostatních pevných látek přítomných v rudách za tvorby křemičitanŧ,
zejména křemičitanŧ ţeleza. Tato reakce je dána vysokou afinitou mědi k síře ve srovnání s
ostatními kovovými znečištěninami. Částečné praţení se běţně nepouţívá.
Praţení a vytavování se obvykle provádějí simultánně v jednoduché peci při vysokých teplotách,
aby se vytvořila tavenina, která se mŧţe rozdělit na kamínek (sirník měďný s určitým mnoţstvím
sirníku ţeleznatého) a na strusku bohatou na ţelezo a oxid křemičitý. Tavící činidlo obsahující
oxid křemičitý a je-li zapotřebí i vápno (CaO), se obvykle do taveniny přidávají, aby napomohly
tvorbě strusky.
Pouţívají se dva základní tavící pochody, tavení nístějové (nístěj má tvar vany) a rychlé tavení
ve vznosu ( flash smelting). Tavení ve vznosu pouţívá obohacení kyslíkem za nastartování
autogenní reakce nebo téměř autotermální reakce. Nístějové tavení pouţívá obvykle niţšího
stupně obohacení kyslíkem. Pouţití kyslíku také poskytuje vyšší koncentrace oxidu siřičitého,
coţ umoţňuje efektivnější vyuţívání zachycovaného plynu jedním ze systémŧ pro rekuperaci
síry (obvykle výrobou kyseliny sírové nebo produkcí kapalného oxidu siřičitého).
Tavení v nístěji se provádí v několika speciálních pecích jako jsou pece plamenné, elektrické,
ISA tavba, Noranda, Mitsubishi, Teniente, Baiyin, Vanyucov /tm 22, EC 1991; tm 26, PARCOM
1996; tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/. Všechny pochody se opírají o praţení a pochody
tavení spočívají na tavení v nístěji s oddělováním kamínku a strusky a odpichu prováděném
rŧznými zpŧsoby. Některé pece se mohou provozovat bez předběţného sušení koncentrátu, ale
přehřátá vodní pára zvyšuje objem plynu.
183
Tab.3.1 : Technologie vytavování primární mědi /tm 137, Skupina expertů pro měď 1998/
Tavící pochod
Stav vývoje
Stav provozu
v prŧmyslové
m měřítku
Tavení v
plamenné peci
Zavedený
(tradiční)
Částečné
Zavedený
praţení a a
tavení
v elektrické peci
Tavení ve
Zavedený
vznosu
fy Outokumpu a
konvertování
Peirce-Smith
Ekonomické aspekty
Pŧsobení na
Ekonom. Úroveň
ţivotní prostředí dostupnost výroby:
:
částečná
částečné nebo
a/nebo
dopady
omezení
Omezeno
Přijatelná Omezení na
určitým
intenzitu tavení
rozsahem
u jedné
jednotky
Dobré
Dobrá
Omezení
výrobními
poměry
Dobré
Dobrá
Inco tavení ve
vznosu
Zavedený
Dobré
Dobrá
Aplikace
Contop
Provoz v 1
závodě
Snad
dobré
Zřejmě
přijatelná
Dobré
Dobrá
ISA tavba
Provozováno ve Dobré
3 závodech
Dobrá
Pochod
Vanyucov
6 pecí
Částečně dobré
o prŧmyslovém
Snad
Dobrá
Konvertor
Zavedený
Teniente,
Pochod Noranda
184
v 1 jednotce je
moţná velmi
vysoká
intenzita
tavení, závisí
na provedení
pece a typu
koncentrátu
Omezení
odzkoušenými
poměry tavení
v jednotce
Omezení
dáno velikostí
místa. Mŧţe se
instalovat pec
a více hořákŧ
poznámky
Je limitujícím
faktorem
velikost
praţence?
Celosvětová
„norma“
pojetí pro
primární tavení
mědi ještě
s moţností
zdokonalení
Velikost
instalovaných
pecí. Ještě
další moţnost
Pouze cyklon.
hořák.Provozní
charakteristika
zavedena v
prŧmyslovém
měřítku
Omezení podílu Ve vztahu
tavení velikostí k ostatním
reaktoru a
pochodŧm
limity
relativně vyšší
obohacení O2
přístup
vzduchu, coţ
vyţaduje
vyšší nároky na
odsávání plynu
Není testováno Moţnost pro
pro vyšší podíl další zlepšení
výroby
Analýza není
k dispozici
Informace pro
řádné doloţení
měřítku
v Rusku a
Kazachstánu
Pochod Baiyin
Přesný počet
není znám.
Jsou v provozu
alespoň 2
jednotky
Částečně dobré
Není
známo
Vytavování
surové mědi ve
vznosu
zpŧsobem
Outokumpu
Zavedený
Dobré
Dobrá
Pochod
Mitsubishi pro
kontinuální
výrobu mědi
Konvertor
KennecotOutokumpu pro
kontinuální
tavení ve vznosu
Zavedený
Dobré
Dobrá
V provozu je 1
závod. Druhý
závod se
připravuje
Dobré
Dobrá
Kontinuální
konvertor
Noranda
Současně dána Dobré
do provozu
v Horne
v prŧmyslovém
měřítku
Nejsou
dostupné
ţádné
údaje ke
konečné
analýze
úsudku nejsou
dostupné;
obecně mŧţe
mít technologie
významné
moţnosti
Není dostupná Informace pro
přesná analýza; řádné doloţení
jsou dostupné
nejsou
informace o
dostupné.
návrzích na
Mohou mít
kapacitu výroby značnou
aţ 75 000 t/rok dŧleţitost
Cu
Pouţitelné pro
koncentráty
s nízkým
obsahem Fe/
nízkým
výskytem ve
strusce
Dosaţeno aţ
Potenciál pro
další rozvoj
 200 000 t
vyrobených
/rok
Vyšší
Potenciál pro
vyuţívaná
další podstatný
intenzita
rozvoj
výroby
prokazuje
investice
Ţádné údaje
Efektivně
k přesné
dostupný
analýze nejsou potenciál mŧţe
k dispozici
být ještě
zhodnocen,
pokud budou
k dispozici
údaje z provozu
Rozdíly mezi těmito pochody mohou být velké, například při umístění bodŧ pro přídávání
vzduchu, kyslíku nebo paliva, některé pochody se provozují ve vsázkovém reţimu. Tavení
v nístějích se obvykle provozují s přídavnou pecí, nebo oddělenou usazovací nístějí. Obecné
popisy se uvádějí v Kapitole 2 a kdekoliv jinde v tomto dokumentu / tm 137, Expertní skupina
pro měď 1998/.
Rychlé tavení ve vznosu (flash smelting) se provádí buď v hutích Outokumpu nebo INCO
tavbách /tm 22, EC 1991; tm 26, PARCOM 1996/ nebo v cyklonové peci (Contop). Pochody
Outokumpu a cyklonové pece pouţívají obohacení kyslíkem a pochod INCO pouţívá technický
185
kyslík. Tavení ve vznosu se opírá o praţení a vytavování suchého koncentrátu nadnášeného
částicemi vzduchu.
Zreagované částice padají do usazovací komory, kde se oddělí kamínek a struska, někdy se
v usazovací nístěji pouţívá přídavného paliva, aby se udrţela teplota.
Kamínek a struska se následně odpichují a dále zpracovávají a plyny procházejí z pece přes
vertikální komoru do výměníku tepla.
Kromě techniky uvedené výše se lze celosvětově setkat s dalšími technikami jako nístějovými
nebo pochody tavení ve vznosu / tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/.
V minulosti se pro výrobu mědi pouţívaly také otočné konvertory s horním dmýcháním
(TBRC=top blown rotary converters). Dále se jiţ nepouţívají hlavně s ohledem na vysoké
provozní náklady.
Plamencové pece se také pouţívají k vytavování kamínku, ale ne v rámci EU. Nevyuţívá se
obsahu energie síry a ţeleza v koncentrátu a spoléhá se na pouţívání fosilního paliva pro tavení
koncentrátŧ horkými spalnými plyny shromáţděnými nad nístějí. Pochod není proto tak efektivní
jako ostatní popsané pochody. Spalné plyny zvyšují celkový objem plynu a mají za následek
velmi nízký obsah oxidu siřičitého, který je velmi těţké účinně odstranit. Pouţívání plamenných
pecí významně od roku 1970 pokleslo. Obsah SO2 je ve výstupních plynech běţně velmi nízký,
takţe se nemohou zpracovávat v závodě na kyselinu.
Tab. 3.2 Celosvětové využití technologií tavení
Pochod
Počet hutí, které
vyuţívají tuto
technologii
Počet pecí
OUTOKUMPU (flash smelting)*
Tavení procesem OUTOKUMPU
Surová měď, přímo
Plamenná pec
Reaktor El Teniente
Elektrická pec
Šachtová pec
Proces Mitsubishi
INCO (flash smelting)*
Proces Vanyukov
ISA tavba
Reaktor Noranda
Contop
Proces Baiyin
Kivcet
26
2
26
2
Výroba surové
mědi
rok 1998
(tis. t / rok)
3801
238
27
7
6
14
4
3
3
3
2
1
1
1
37
12
8
29
4
3
5
3
2
1
1
1
1604
1344
560
548
497
448
448
269
197
116
57
15
*) procesy pod názvem flash smelting jsou tavící procesy, které byly vyvinuty v letech 1946-48
finskou společností Outokumpu Oy. Podstatou je obohacení vysušeného koncentrátu vzduchem,
ohřátým na teplotu cca 500o C a vstup této horké směsi do šachty, kde probíhá autogenní
pochod. Reakce vzdušného kyslíku se sloţkami koncentrátu je blesková (2-3 sec), proto asi i
název „flash“. Firma INCO má postup obdobný, ale pouţívá k tavení ve vznosu čistého kyslíku.
186
(pozn. překl.)
3.1.1.1.2. Konvertorování
Pouţívají se dva druhy konvertorových pochodŧ : - konvenční vsázkový (po dávkách) proces,
který se většinou pouţívá běţně a kontinuální konvertorový pochod /tm 137 Expertní skupina
pro měď 1998/.
a) Konvertorování po vsázkách
Dávkový pochod konvertorování zahrnuje dvě etapy: Provádí se dmýchání směsi vzduchu a
kyslíku přes kamínek, který se získal při pochodu tavení. Běţně se většinou pouţívá válcová
nístějová pec /tm 22, EC 1991; tm 26 PARCOM 1996/ a přidávají se tavidla.
V prvním stupni se ţelezo a část síry oxiduje a tvoří se struska a oxid siřičitý; struska se
periodicky stahuje a dále se zpracovává, aby se získala měď. Běţně se první stadium dmýchání
provádí v několika krocích při rostoucích přídavcích kamínku. Ve druhém stupni tavby mědi se
sirník měďný oxiduje na surovou měď (98,5 % Cu) a tvoří se více oxidu siřičitého. Surová měď
se odpichuje na konci vytavení mědi. Proces se provozuje tak, aby se regulovala zbytková síra a
kyslík v surové mědi. Oxid siřičitý, který se tvoří, se dále běţně zpracovává v závodě kyseliny
sírové, kde se rekuperuje síra.
Reakce je silně exotermická a těkavé kovové nečistoty, jako je olovo a zinek se potom zachycují
v odlučovacím zařízení a rekuperují se. Teplo z procesu se mŧţe také vyuţít k tavení anodového
šrotu a jiného šrotu mědi, aniţ by se dodávalo počáteční teplo. Zde mŧţe docházet ke kolísání
koncentrace oxidu siřičitého během rozličných etap konverze v závislosti na druhu pouţívané
pece.
Konvertory typu Peirce-Smith a Hoboken se provozují přerušovaně (po dávkách) a je o nich
pojednáno v prŧběhu této kapitoly jako o konvertorech Peirce-Smith nebo podobných.
Jsou to válcové nístějové pece s bočně uspořádanými trubicemi pro dmýchání vzduchu/kyslíku
/tm 22 EC 1991/; tm 26, PARCOM 1996/. Tavba pece ISA se také vyuţívá pro přerušovaný
(dávkovací) pochod konverze kamínku na surovou měď.
V minulosti se pro dávkovací konverzi primárního měděného materiálu na surovou měď
pouţívalo otočných konvertorŧ s horním dmýcháním /TBRC), ale těch se uţ nepouţívá.
b) Kontinuální konvertorování
Kontinuální pochody konvertorování, které se v prŧmyslu vyuţívají jsou pec Kennecott /
Outokumpu pro rychlé konvertorování (flash converting) /tm 53 a tm 67 Kennecott 1997; tm 63
Outokumpu 1995/, pec Mitsubishi ( která tvoří část integrovaného Mitsubishi procesu) a velmi
nedávno i konvertor Noranda /tm 137 Expertní skupina pro měď 1998/.
Konvertory Mitsubishi a Noranda přijímají roztavenou vsázku pro konverzi, Naproti tomu
proces Kennecot / Outokumpu má následující charakteristiky : kaminek z tavící pece se nejprve
rozdrtí ve vodě na zrna a vysuší se. Materiál se potom smísí se struskotvornými činidly a vsadí
se do středového hořáku specifické pece pro tavení ve vznosu (flash), který pouţívá atmosféru
obohacenou kyslíkem; konverze nastává na polétavých částicích vzduchu. Procesem se získává
vysoká a stálá koncentrace oxidu siřičitého, který se rekuperuje. Struska a surová měď se
odpichují k dalšímu zpracování. Vyuţití rozemletého kamínku umoţňuje, aby se jakost kamínku
u vsazovaného podílu dala do rovnováhy se stupněm obohacení kyslíkem, aby se dosáhla
optimální účinnost konverze a také umoţňuje, aby výroba kamínku a etapa konverze byly
rozpojeny.
187
V provozu existují výrazné rozdíly mezi koncepcí dávkového a kontinuálního pochodu a kolísání
výstupního oxidu siřičitého během cyklŧ konverze. Existují také odchylky ve snadnosti jímání
kouře během zaváţení a ve schopnosti tavit anodový šrot.
Některé pece při přenosu kamínku, strusky a surové mědi vyuţívají pánve, coţ má za následek
fugitivní emise. V jednom případě se odvětrávané plyny z bočního konvertoru jímají a
zpracovávají, v jiném případě se pouţívá sofistikovaného sekundárního systému jímání kouře
/tm 201, Velten 1999/.
188
Obr. 3.1 : Způsob výroby primární mědi
Koncentráty
Tavidla
Interní recykláty :
- struska, prach ze spalin, atd.
Druhotný materiál mědi
Primární
koncentrát k tavení
kamínku
Kamínek
Pec pro tavení ve vznosu
Praţení + elektrická pec
Nístějová tavící pec
struska
Čištění strusky:
- pomalé chlazení a flotace
- čištění strusky z elektrické
pece a reaktoru Teniente
SO2
Anodový šrot
Měděný šrot
Interní recykláty:
- strusky, prach, atd.
Výroba kapalného SO2,
Kyseliny sírové, olea
Konvertor Peirce-Smitha
Další konvertory
Konvertorování
Surová měď
Šrot mědi
Ţárová
rafinace a
Odlévání
anod
Rotační anodová pec
Šachtová pec s nístějí /
Kontitavba
Měděné anody
Elektrolytická rafinace
Konvenční technologie
permanentní katody
např.ISA pochod
Měděné katody
Měděné katody
Tavení, odlévání tvarovek,
Válcovaný drát
189
Šachtové pece
Elektrické indukční pece
Rotační pece
3.1.1.1.3 Rafinace plamenem
To je další krok ke zušlechtění, který se na surový kov (surovou měď), vyrobený v etapě
konverze, aplikuje. Krok rafinace zahrnuje provzdušňování a potom pŧsobení redukčního
činidla (např. uhlovodíky atd.), aby se odstranil jakýkoliv přítomný kyslík /tm 22, EC 1991;
tm 26, PARCOM 1996; tm 1992 Expertní skupina pro měď 1998/.
Ţárová rafinace se dosahuje především dmýcháním vzduchu do roztaveného kovu, aby se
oxidovaly nečistoty a odstranily se konečné stopy síry za vzniku malého mnoţství strusky.
Potom se přidává redukční činidlo, jehoţ zdrojem je zemní plyn nebo propan, aby se
zredukoval vytvořený oxid měďnatý. Jako redukčního činidla se mŧţe se také pouţít
čpavku, ale uvádí se, ţe zvyšuje hladinu oxidŧ dusíku /tm 215, Mining Engineering July
1999/.
V minulosti se pouţívaly jako zdroje redukce dřevěné tyče, nebo polena (a ještě stále se
v malém mnoţství případŧ pouţívají) a pochod se proto nazývá „ polování“.
Několik zařízení pouţívá k úpravě plynŧ během etapy polování dospalovacích hořákŧ.
V primárních a některých sekundárních hutích se pro ţárovou rafinaci pouţívají válcové
otočné pece (anodové pece). Tyto pece se podobají konvertoru Peirce-Smitha a uţívají pro
přídávání plynu dmýšních trubic. Vsazuje se do nich roztavená měď. Některé sekundární
postupy pouţívají plamenné pece s přívodními trubkami k dmýchání vzduchu, jsou plněny
konvertorovou mědí a měděným šrotem. Některé plamenné pece jsou sklopné a jsou
opatřeny dmýšními trubkami.
Systém Contismelt se pouţívá k ţárové rafinaci také, kdyţ vsázka je pevná a je potřeba ji
nejdříve roztavit. Během výroby poloproduktŧ se někdy rovněţ provádí ţárová rafinace.
Také se pouţívá kombinace šachtových nístějových pecí (pro tavení po dávkách) a rotačních
pecí (pro redukci vsázky). Tyto systémy se mohou aplikovat na primární (surová měď) i
druhotné (šrot) materiály.
Kov z anodové pece se potom odlévá do anod. Nejobvykleji pouţívanou technikou je
odlévání na karuselových licích strojích, které mají serii tvarovaných forem na anody po
obvodu karuselu (otočného stolu).
Roztavený kov je odměřen do forem, aby se získala hutná tloušťka anod a karusel rotuje,
přičemţ pronáší anody serií vodních trysek, aby se ochladily.
Jako alternativa k přerušovanému odlévání do forem na karuselu je výroba měděných anod
kontinuálně za pouţití Hazelettova dvoupásového odlévacího stroje. Vyrábí se pás mědi o
potřebné tloušťce anod. Z pásu se mohou získat anody stříháním na tradiční anodové tvary,
nebo podle systému „ Contilanod“, odléváním anodových kolíkŧ do speciálních postranních
přepaţených kvádrŧ, které se rozmístí v předem daných intervalech do odlévacího stroje.
Předběţně vytvořené anodové desky se řeţou za pouţití plasmových hořákŧ nebo
speciálních nŧţek. Výhodou metody je rovnoměrnost vyrobených anod; systém však
vyţaduje pečlivou údrţbu a provozní náklady jsou relativně vyšší.
3.1.1.1.4 Elektrolytická rafinace
Pouţívá se elektrolyzérŧ, které tvoří odlitá měděná anoda a katoda, umístěné v elektrolytu,
který obsahuje síran měďnatý a kyselinu sírovou. Katodou je buď tenký předlitek čisté mědi
(startovací vrstva) nebo tvarovaný plech z nerez oceli – permanentní katodová deska (proces
Mount ISA a systém Noranda/Kidd Creek) /tm 22, EC 1991; tm 26, PARCOM 1996; tm 92,
Skupina expertŧ pro měď 1998/.
190
Při vysoké proudové hustotě a nízkém napětí se ionty mědi rozpouštějí ze znečištěné anody a
přecházejí do roztoku, ze kterého se vylučují na katodě. Měď se odstraňuje z anody do té
míry, aby byla zbývající anoda ještě dosti mechanicky silná, aby se předešlo zhroucení.
Zbývající anoda se potom recykluje v procesu výroby, obvykle v konvertoru, aby se ochladila
reakce a rekuperovala se měď. Kdyţ se pouţije permanentní katodové desky, mŧţe se
vyloučená čistá měď stáhnout a potom roztavit jako pevné desky katodové mědi a odlít do
poţadovaného tvaru.
Během elektro-rafinace se oddělí další kovy obsaţené v anodách, rozpustné kovy jako Ni
přejdou do elektrolytu a nerozpustné kovy, jako kovy ušlechtilé Se a Te tvoří anodový rmut,
kal, který se usazuje ve vanách elektrolyzéru. Anodový rmut se z elektrolyzéru periodicky
odstraňuje a hodnotné kovy se rekuperují ( viz Kapitola 6; ušlechtilé kovy).
Část elektrolytu se ze systému vypouští. Měď se získává elektrolyticky, nebo v určitých
závodech, část se rekuperuje jako síran měďnatý. Odpařením, krystalizací a další rafinací se
získává Ni jako síran nikelnatý. Pro zpracování a získávání arsenu se pouţívají následující
techniky : extrakce rozpouštědlem; sráţení během finálního elektrolytického získávání mědi;
sráţení z „černé (surové) kyseliny“. V některých případech se vyrábí arsenitan a konvertuje se
na arsenitan chromito-měďnatý pro vyuţití jako ochrana dřeva.
Odstraněním nečistot během elektro-rafinace se docílí výroby katodové mědi s jakostí alespoň
stejnou nebo lepší neţ je jakostní standard Londýnské burzy kovŧ „stupně A“. V následující
tabulce je znázorněn příklad anodového sloţení a dosaţené jakosti katody. Je třeba
připomenout, ţe hladina nečistot v anodě určuje jakost katody; úroveň znečištění anody také
závisí na zdroji koncentrátu, nebo druhotné suroviny.
Tab. 3.3 : Příklad odstraněného znečištění během elektro-rafinace /tm 124, DFIU Cu 1999/
Prvek
Obsah v anodě * (g/t)
Stříbro
600 – 720
Selen
50 – 510
Telur
20 – 130
Arsen
700 – 760
Antimon
330 – 700
Vizmut
60
Olovo
990 – 500
Nikl
1000 – 5000
Poznámka : Jakost anody závisí na obsahu suroviny
Obsah v katodě (g/t)
9 – 10
 0,5
 0,5
1
1
 0,5
1
3
Současným trendem je, vyuţívat větší vany s větším počtem elektrod v prostoru nádrţe a
pouţívat tvarovaných katod z korozivzdorné oceli /tm 92, Skupina expertŧ pro měď 1998/.
Kdyţ se tyto faktory spojí s dobrou kontrolou jakosti anod, nastává zřetelný nárŧst efektivity.
Kontrola jakosti je potřebná k tomu, aby se zajistilo, ţe anody jsou rovné, ploché, mají dobrý
elektrický kontakt a jsou přiměřeně ţárově rafinovány. Podobně se také zlepšuje jakost katod
pouţitím vrstev z korozivzdorné oceli, protoţe se mechanicky přenese méně nečistot
následně vpravených do katody. Tyto katodové vrstvy vykazují rŧst proudové účinnosti aţ
na 97 % nebo i vyšší.
Obsluha moderních elektrolyzérŧ nádrţemi vyuţívá vysoký stupeň automatizace při změnách
na katodě a anodě a stahování vyloučených vrstev na katodě z permanentních katod /tm 22,
191
EC 1991; tm 26 PARCOM 1996/. Namísto vrstev z korozivzdorné oceli se mohou také
pouţít mechanicky připravené měděné startovací plechy.
3.1.1.1 5 Zpracování strusky
Strusky vzniklé při primárním tavení s vysokou jakostí kamínku a etapami konvertorování
jsou bohaté na měď a jsou podrobeny mnoha procesŧm zpracování strusky/tm 92, Expertní
skupina pro měď 1998/. Jedním je vyuţití elektrické pece pro reakci strusky s uhlíkem, který
má podobu koksového hrášku nebo pro samotné elektrody a pro usazení měděného kamínku,
který se vytvoří za vzniku inertní strusky. Elektrické pece se mohou provozovat kontinuálně
nebo přerušovaně.
Konvertorová struska se mŧţe také vracet přímo do elektrické pece na čištění strusky nebo do
pece tavící. Alternativně se také uţívá pochod flotace, kdyţ se struska pomalu ochlazuje, drtí
a mele, flotací získaný koncentrát má bohatý podíl mědi a vrací se do hutě. Tato metoda se
pouţívá pouze tehdy, kdyţ je k dispozici dostatečný prostor a tam, kde se odpad mŧţe
přiměřeně zpracovat a zneškodnit.
Zpracování strusky z tavící pece v elektrické peci a oddělená manipulace s konvertorovou
struskou při pomalém chlazení a flotaci se provádí v praxi rovněţ. Strusky z procesŧ
struskové úpravy se vyuţívají ve stavebních projektech, stavbě silnic, pro říční přehrady a
podobné aplikace, stejně jako pro čištění otryskáváním, často mají vlastnosti, které předčí
alternativní materiály.
Ostatní strusky bohaté na měď, jako je struska z rafinace se běţně recyklují do předchozích
výrobních etap, většinou do konvertoru, nebo do hutě na druhotné suroviny, do etapy tavení.
3.1.1.2.Hydrometalurgické cesty
Tento pochod se obvykle pouţívá pro oxidické rudy, nebo směsné rudy oxidŧ a sirníkŧ
v místě dolu, kde je dostatečný prostor, aby se vytvořily prostory pro louţení a zpracování.
Pochod je uţitečný zejména pro rudy, které je těţké zakoncentrovávat konvenčními zpŧsoby a
které neobsahují ušlechtilé kovy /tm 55 a tm 56 Outokumpu 1997; tm 137 Expertní skupina
pro měď 1998/. Některé vhodné pochody jsou ve stadiu vývoje a ty se uvádějí později pod
technikami právě vyvíjenými.
Hydro-metalurgická metoda zahrnuje drcení rudy, po němţ následuje louţení za pouţití
kyseliny sírové, někdy v přítomnosti biologických látek, při vyuţívání skládky, nádrţe nebo
postupy vytřepávání /tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/.
Roztok vytvořený při louţení se potom vyčeřuje a čistí a zakoncentrovává při extrakci
rozpouštědlem.
192
Obecně pouţitelné schema hydrometalurgického pochodu je znázorněno dále :
Obr. 3.2: Schema procesu loužení na skládce /tm 140, Finland Cu 1999/.
Zásoba vytěţené rudy
Primární drcení
Sekundární a terciární drcení
Kyselina sírová
Louţení na skládce
Naplněná nádrţ s roztokem
Extrakce rozpouštědlem
Nádrţ s čistícím roztokem
Stahování
Elektrolytické získávání
Katody
Měď se potom odstraní elektrolyticky. Elektrolytický pochod se liší od pochodu elektrorafinace tvorbou anody. Elektrolytický postup pouţívá inertní anodu, jako je olovo, nebo
titan a kovové ionty se vylučují z roztoku a usazují se na katodě stejným zpŧsobem jako při
elektro-rafinaci.
Katoda se potom stahuje stejným zpŧsobem, pokud se pouţívá permanentní startovací
katoda. Elektrolyt cirkuluje řadou van a nakonec se zbavuje mědi. Elektrolyt se potom vrací
do okruhu extrakčního rozpouštědla. Některé elektrolyty se běţně vypouštějí při regulaci
nečistot, které by se mohly přenášet během extrakce rozpouštědlem.
3.1.2. Sekundární výroba
Sekundární měď se vyrábí pyro-metalurgickými pochody. Pouţívané etapy procesu jsou
závislé na obsahu Cu v druhotné surovině, její rozdělení podle velikosti a dalších sloţek /tm
92, Expertní skupina pro měď 1998; tm 124 DFIU Cu 1999/. Jako u primární výroby mědi,
pouţívají se rŧzné stupně k odstraňování těchto sloţek a k rekuperaci kovŧ, pokud moţno
z odpadŧ, které se tvoří.
Druhotný vsázkový materiál mŧţe obsahovat organické látky, jako je opláštění, nebo mŧţe
být zaolejován a u zařízení se s tím počítá za pomoci metod odolejování a odstraňování
povlakŧ, nebo správným provedením pece a odlučovacího systému. Účelem je přizpŧsobit
193
vzrŧst objemu spalných plynŧ, rozrušit těkavé organické látky a minimalizovat tvorbu
dioxinŧ nebo je rozloţit. Druh aplikované předúpravy, nebo pouţité pece závisí na
přítomnosti organických látek, druhu vsázky, tj. obsahu mědi a jiných obsaţených kovŧ a
zda jsou ve formě oxidŧ nebo v podobě kovŧ.
Pokud se pouţívá k tavení znečištěného mosazného šrotu pece jako konvertoru, aby se
oddělily v něm obsaţené kovy, odkouří se legující prvky z mědi a vyrobí se surová (černá)
měď a na zinek bohatý filtrový prach.
Vyuţívá se široké palety druhotných surovin a některé z nich jsou uvedeny v následující
tabulce.
Tab. 3.4: Druhotné suroviny k výrobě mědi /tm 124, DFIU Cu 1999/
Druh materiálu
Směsné kaly mědi
Počitačový šrot
Monometalické kaly mědi
Materiál Cu-Fe (hrudkovitý nebo
v úlomcích) z armatur, statorŧ, rotorŧ
atd.
Stěry mosazi, měď obsahující popely
a strusky
Materiál ze šrédrŧ
Mosazné chladiče
Směsný šrot (rotguss)
Obsah Cu ( % váh.)
2 – 25
15 – 20
2 – 40
10 – 20
Zdroje
Elektropokovování
Elektronický prŧmysl
Elektropokovování
Elektrotechnický prŧmysl
10 – 40
Slévárny, závody na polotovary
30 – 80
60 – 65
70 – 85
Lehký šrot mědi
88 – 92
Těţký šrot mědi
90 – 98
Směsný šrot mědi
Zrna mědi
Šrot o ryzosti č. 1
90 – 95
90 – 98
99
Závody šrédrování
Vozidla
Měřidla vody, ozubená kola,
ventily, závitníky, součástky
strojŧ,
loţisková
tělesa,
součástky armatur, vrtule
Měděné pláty, okapy, ţlaby,
kotle na vodu, ohřivače
Plechy, měděné prŧrazníky,
voznice, dráty, potrubí
Lehký a těţký šrot mědi
Z úlomkŧ kabelŧ
Polotovary, drát, odřezky, páska
Etapy vyuţívané pro výrobu mědi z druhotných surovin jsou obecně podobné těm, které se
pouţívají u výroby primární, ale surovina je obvykle ve formě oxidu, nebo kovu a podmínky
procesu proto kolísají. Tavení druhotných surovin tudíţ vyuţívá redukčního prostředí.
3.1.2.1. Sekundární tavící postupy
Pro nízké a střední jakosti materiálu se pouţívá velké mnoţství pecí, jako jsou šachtové pece,
mini-hutě, rotační pece s horním dmýcháním (TBRC), izolované hlubinné elektrické
obloukové pece, tavba ISA, pece plamenné a rotační /tm 27, HMIP Ci 1993; tm 92, Expertní
skupina pro měď 1998; tm 124, DFIU Cu 1999/. Druh pece a pouţívané výrobní kroky jsou
závislé na obsahu mědi v druhotné surovině, její velikosti a dalších sloţkách. Tavení a
rafinace sekundární mědi je tudíţ komplexní a typ druhotné suroviny, která se mŧţe
zpracovávat je závislý na konkrétních zařízeních a pecích, které jsou k dispozici /tm 92,
Expertní skupina pro měď 1998/. Podrobnosti o pecích jsou uvedeny v části 2.
194
Ţelezo (ve formě poměděného ţeleza, běţný ţelezný šrot atd.), uhlík ( v podobě koksu nebo
zemního plynu) a tavící činidla se přidávají, aby nastala redukce oxidŧ kovŧ, pokud je třeba a
pochody se provozují tak, aby vyhovoval vsazovaný materiál. Kouř z pecí obsahuje těkavé
kovy a oxidy kovŧ, jako je zinek, olovo a cín, které se mohou rekuperovat, jako rafinovaný
kov, slitina, nebo oxid a také obsahuje prach, oxid siřičitý, dioxiny, těkavé organické látky a
to v závislosti na surovinách.
Mini-huť se vyuţívá také pro sekundární výrobu mědi za pouţití šrotu, který obsahuje ţelezo
a cín. Při této aplikaci se ţelezo stává v první etapě při výrobě kovové mědi redukčním
činidlem a potom se do taveniny dmýchá kyslík, aby se oxidovalo ţelezo a ostatní přítomné
kovy (Pb, Sn), které jsou zachyceny ve strusce. Oxidace obsahu ţeleza poskytuje teplo pro
prŧběh procesu.
3.1.2.2 Konvertorování, rafinace plamenem, zpacování
rafinace, zpracování čistého slitinového odpadu
strusek a elektrolitická
Pece pro zušlechťování a rafinaci jsou velmi podobné těm, které se pouţívají při primární
výrobě a systémy úpravy strusky a pochody elektro-rafinace jsou stejné. Hlavním rozdílem je,
ţe konvertory pouţívané pro sekundární výrobu zpracovávají kov a ne kamínek. Při tavení
pouţívají jako paliva koks, aby zvýšily teplo pochodu při jeho deficitu, zatímco u primárních
konvertorŧ poskytuje potřebné teplo k výrobě kamínek /tm 92, Expertní skupina pro měď
1998/. Sekundární konvertory také oxidují a vytvářejí strusku o minoritních sloţkách jako je
ţelezo a oddělují ostatní kovy jako Zn nebo Sn odtěkáváním. Produkují konvertorovou měď o
jakosti, která vyhovuje ţárové rafinaci. Tepla reakce, v době dmýchání vzduchu do
konvertoru se vyuţívá k odtěkání kovových sloţek, pouţívá se struskotvorných činidel, aby se
odstranilo ţelezo a něco olova. Pece pro ţárovou rafinaci se pouţívají také k tavení šrotu o
vyšší jakosti. Připomínky, které se týkaly potenciálních fugitivních emisí se také aplikují na
sekundární pochody.
Rmuty, podléhající elektro-rafinaci a vyuţité roztoky jsou rovněţ zdrojem ušlechtilých kovŧ a
dalších kovŧ jako je nikl. Ty se rekuperují stejným zpŧsobem jako při primární výrobě.
Slitiny Cu, jako bronz a mosazi se pouţívají v mnohých pochodech také jako druhotné
suroviny Pokud jsou znečištěné, nebo ve směsi s odlišnými dalšími slitinami, jsou
zpracovávány sekundárním tavením a v okruzích rafinace, jak je výše popsáno.
Čistá slitina se pouţívá přímo pro výrobu polotovarŧ. Indukční pece se vyuţívají k tavení
čistého materiálu, pak následuje odlévání do tvarovek, které vyhovují dalšímu postupu
zpracování.
V praxi se vyuţívá analýzy vsázky a kontroly, aby se vyrobila poţadovaná slitina bez
hlavních přídavkŧ kovu prvního tavení . Oxid zinku se mŧţe odebírat z prachu filtru.
195
Obr. 3.3 Obecně používané schema pro výrobu sekundární mědi
Strusky
Rŧzné zbytky
Poměděné ţelezo
Interní recykláty: struska,
prach, atd.
Tavení
redukčních
podmínek
za
Šachtová pec
Mini-huť
Elektrická pec
TBRC
Tavba ISA
Černá (surová) měď
Měď
Slitinový šrot
Konvertorování
Konvertor
Smitha
TBRC
Peirce-
Konvertorová měď
Měděný šrot
Surová měď
Ţárová
rafinace a
Odlévání anod
Plamenná nístějová
pec
Rotační anodová
pec
Šachtová nístějová
pec
Kontinuální
tavení
(Contimelt)
Měděné anody
Elektrolytická
rafinace
Konvenční
technologie
s permanentní
katodou,
např.
Pochod ISA
Měděné katody
Měděné katody
Tavení
Odlévání
tvarovek
Válcovaný
drát
196
Šachtové pece
Elektrické indukční
pece
Rotační pece
Čisté slitiny se vyuţívá přímo pro výrobu polotovarŧ. Indukčních pecí se vyuţívá k tavení
čistého materiálu, po němţ následuje odlévání do vyhovujících tvarŧ pro další stupeň
zpracování. V praxi se pouţívá analýza vsázky a kontrola, aby se vyrobila slitina, aniţ by se
přidával kov z primární výroby. Oxid zinečnatý lze získávat z prachu filtrŧ.
V závislosti na druhu vsazovaných materiálŧ se v některých závodech tvoří prach ze spalin
první etapy, který je bohatý na zinek a olovo, např. během tavení méně kvalitního materiálu
v šachtové peci. Tyto prachy obsahují aţ 60 % obsahu Zn společně s Pb a jsou vsázkovým
materiálem, který při výrobě olova a zinku velmi vyhovuje zpracování v šachetní tavící
peci.
3.1.3. Cín
Cín se získává ze zbytkŧ vznikajících během některého z postupŧ sekundární rafinace mědi,
při odcínování ocelových plechovek a z rud. V době vzniku tohoto dokumentu se v EU cín
přímo z rud nevyrábí.
V huti výroby sekundární mědi se pouţívá druhé etapy redukce /tm 92, Expertní skupina
pro měď 1998/. Olovo a cín jsou vyredukovány v TBRC z ocelového šrotu a pocínovaných
plechovek.
Přidává se šrot olova a cínu, struska a zbytky a vyrábí se slitina cínu a olova. Slitina
prochází vibrační pánví, aby se odstranila zbytková měď, nikl a křemík a odměděná slitina
se potom zpracovává ve třetím stupni systému vakuové destilace, aby se oddělil cín a olovo.
Cín se rafinuje před druhým stadiem vakuové destilace krystalizací.
Jiná metoda uţívaná v praxi u dalších hutí mědi vyuţívá jako vsázkového materiálu prachu
spalin z konvertoru sekundární výroby mědi (někdy také ze šachtové pece). Při redukčních
podmínkách zinek vytěkává a získává se jako oxid, zatímco olovo a cín se redukují do
podoby slitiny.
Ocelový šrot se zbavuje cínu buď elektrolyticky, nebo chemicky postupy louţení za pouţití
hydroxidu sodného a dusitanu sodného /tm 9, HMIP-Sn 1993/. Ve druhém případě se
vypouští čpavek /0,048 kg/kg Sn). Cín se rozpouští a potom rekuperuje elektrolýzou, cín se
odstraňuje z katod ponořením do roztavené lázně cínu. Vyrábí se ingoty, nebo cínový
prášek a ty se pouţívají k výrobě palety slitin a povlakových materiálŧ.
Cín se taví v kotlících podobných těm, které se pouţívají při výrobě olova a slitin. Cínový
šrot se také rekuperuje v pochodu tavení. Řada nejobecnějších slitin je známa jako pájky a
pouţívají olovo jako legujícího materiálu. Vyuţívají se i další tavící pece, ale regulace
teploty není tak snadná.
Cín se rafinuje za pouţití řady postupŧ. Provádí se elektrolytická rafinace pouţívající
ocelových katod a mŧţe se také provádět pyrometalurgický rafinační proces podobným
zpŧsobem jako rafinace olova. V případě rafinace cínu se ţelezo odstraní segregací, měď se
odstraní přidáním síry a arsen a antimon se odstraní přidáním hliníku nebo sodíku.
197
3.1.4. Výroba tyčí a drátu
Válcovaný drát se vyrábí z elektrolyticky rafinovaných měděných katod o vysoké čistotě, tak
ţe je zajištěno, ţe stopy nečistot, které mohou ovlivňovat vodivost, ţíhatelnost a křehkost jsou
minimální. Pozornost se zaměřuje na regulaci podmínek v peci, aby se minimalizovala
absorpce kyslíku do kovu. Pouţívají se následující pochody /tm 117, Expertní skupina pro
měď 1998/.
3.1.4.1.Výroba tyčí a drátu (Southwire process)
Pro tavení měděných katod a dalšího čistého materiálu měděného šrotu se pouţívají šachtové
pece. Pouţívá se intenzit tavení aţ 60 t/hod.
Vsazované materiály se taví zemním plynem, propanem nebo podobnými spalovacími hořáky
uspořádanými v řadách okolo pecního pláště. Palivo hoří podle současně regulovaných
spalovacích podmínek, aby se udrţovala lehce redukční atmosféra (méně neţ 0,5 aţ 1,5 % CO
nebo H2) v prostoru, kde jsou plyny v kontaktu s mědí, aby se minimalizoval obsah kyslíku
v mědi. Toho se dosahuje nezávislou regulací poměru palivo vzduch u kaţdého hořáku, při
monitorování obsahu CO nebo H2 ve spalovacích plynech z kaţdého hořáku v řadě po sobě.
Plyny z pece se ochlazují a prach se odstraňuje za pouţití tkaninových filtrŧ. K rozkladu CO,
pokud je koncentrace vysoká se vyuţívá dospalovacích hořákŧ.
Roztavená měď se vypouští ze dna šachtové pece a vtéká do válcové udrţovací pece při
nastavení a vyrovnávání teploty taveniny a k metalurgickému zpracování. Udrţování teploty
taveniny mědi a redukční atmosféru ve ţlabech obstarávají hořáky spalující zemní plyn.
Udrţovací pec, která je rovněţ vytápěna zemním plynem, nebo podobným palivem, slouţí
jako zásobárna pro poskytování rovnoměrného toku kovové taveniny k procesu odlévání a,
pokud je to zapotřebí, se mŧţe pouţít k přehřátí taveniny.
Roztavená měď protéká z udrţovací pece mezipánví, vybavenou regulací prŧtoku k
odlévacímu kolu. Vodou chlazený ocelový pás uzavírá přes polovinu obvodu kola tvořícího
odlévací dutinu, ve které roztavená měď tuhne za tvorby lichoběţníkové odlévané tyče
v rozmezí od 5000 do 8300 mm2. K produkci sazí pro úpravu povrchu licího kola a
ocelového pásu se pouţívá spalování acetylenu se vzduchem. Jakmile dojde k zarovnání a
odstřiţení, je odlitá tyč posouvána unášecím válcem do válcovací stolice, která je tvořena
částí, kde se provádí předválcování a dokončovací částí, která opracuje tyč do jejího
konečného prŧměru. Jako válcovací medium se pouţívá vodní emulze minerálních olejŧ nebo
syntetického roztoku.
3.1.4.2.Technologie Contirod
K roztavení mědi se pouţije výše popsaná šachtová pec. Roztavená měď z pece vytéká
ţlabem vybaveným sběrači kondenzátu do rotační, plynem vytápěné udrţovací pece. Potom
měď protéká odlévací nálevkou, která automaticky reguluje poměry zásobování licího stroje
/tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/.
Pouţívá se licí stroj s Hazelettovým zdvojeným pásem /tm 124, DFIU Cu 1999/. Oba pásy
se chladí nepřetrţitým vodním filmem, který se pohybuje vysokou rychlostí podél jejich
povrchu. Bočnice se automaticky chladí ve speciálně projektovaném chladícím prostoru
umístěném v uzavřeném obvodu při návratu pásu. V závislosti na velikosti závodu, mŧţe
plošný obsah odlévaných tyčí dosahovat od 5000 mm2 do 9100 mm2 a kapacitu výroby
mezi 25 a 50 t/hod. Obdélníková tyč se chladí, čtyři hrany se ofrézují, aby se odstranila
198
jakákoliv vada a potom vstoupí na válcovací trať, která se skládá alternativně buď z
horizontálních nebo vertikálních stolic a vytvoří se finální výrobek. Jako válcovací kapaliny
se pouţívá vodní emulze minerálního oleje nebo syntetického vodního roztoku.
Obr. 3.5: Příklad kontinuální výroby válcovaného drátu /tm 124, DFIU Cu 1999/
3.1.4.3.Technologie Properzi a Sencor
Kontinuální postupy Properzi a Secor se podobají koncepci Southwire s odchylkami
v geometrii odlévání /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/. Popsané charakteristiky u
procesu Southwire také platí pro tyto dva systémy výroby měděného válcovaného drátu.
3.1.4.4 Technologie Upcast (lití drátŧ směrem vzhŧru)
Měď se roztaví v kanálkové indukční peci. Tavenina se po dávkách přenese do udrţovací
indukční pece. Při malých výrobních kapacitách bude nejspíš stačit jediná pec k tavení i
udrţování /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/.
Stroj pro taţení vzhŧru je umístěn nad udrţovací pecí. Vodou chlazené grafitové kokily jsou
ponořeny do určité hloubky do taveniny a roztavená měď se plynule posouvá do kokil, kde
tuhne a je taţena nahoru na tvarovací válce.
3.1.4.5 Technologie Deip forming
Předehřátý vsázkový materiál se zaváţí do indukční tavící kanálkové pece. Měď prochází do
udrţovací pece a tavícího kelímku, který je připevněn k udrţovací peci. Základní tyč o
prŧměru 12,5 mm se protahuje vstupní kokilou od spodku kelímku. Taţením jádrového drátu
kovovou lázní a regulováním konečného prŧměru horní kokily se zvyšuje prŧměr. Odlévaný
drát je veden přes stupně (zuby) na třístolicovou válcovací trať, která vytváří drát 8 a 12,5
mm /tm 117, Expertní skupina pro měď/.
3.1.5. Výroba polotovarŧ z mědi, slitin mědi
Měď a slitiny mědi se kontinuálně nebo po dávkách roztaví a odlévají se do polotovarŧ, které
jsou vhodné pro další stupeň zpracování. Odlité výrobky jsou základem pro rozličné
materiály, jako jsou plechy, páskovina, profily, tyče, pruty, dráty, nebo trubky. Obvykle se
pouţívají následující zpŧsoby /tm 117, Skupina expertŧ pro měď 1998/ .
1. Tyče se vyrábějí většinou z mědi a měděných slitin pro výrobu rour nebo profilŧ a
kruhové tyčoviny .
2. Desky se odlévají z mědi a měděných slitin k výrobě plechŧ nebo pásoviny
3. Pro specifické výrobky z mědi a měděných slitin se pouţívají speciální postupy: Proces
odlévání při tahu nahoru pro válcovaný drát a trubky, kontinuální horizontální odlévání
pro pás a profily, vertikální odlévání pásu a pochod válcování pro výrobu měděných
trubek
199
Obr. 3.6 : Obecné schema výroby polotovarů /tm 124, DFIU Cu 1999/
Měděné katody
Vysoce jakostní měděný šrot
Ţárově rafinovaná měď
Slitinový šrot
Interní šrot
Tavení
Čištění plynu
Struska do hutě
Prach do hutě
plyn
Odlévání ingotŧ
Teplé a studené postupy zpracování
(Prŧtlačné lisování a taţení nebo válcování)
Polotovary
3.1.5.1 Postupy tavení
Měď nebo měděná slitina se mŧţe tavit po dávkách v elektrické nebo indukční peci. Kdyţ se
poţaduje vysoká kapacita tavení, taví se měď kontinuálně v šachtové peci. Kelímkových nebo
plamenných pecí se také vyuţívá pro tavení a ţárovou rafinaci mědi. Zachycování spalin a
systémy odlučování jsou zvoleny podle suroviny a stupně stávající kontaminace. Plyny
zachycované z elektrických pecí se běţně čistí v cyklonech, po nichţ následují tkaninové
filtry.
U šachtových pecí vytápěných plynem je kritickým faktorem regulace hořákŧ s ohledem na
minimalizaci obsahu CO v emitovaných plynech. Dospalovací hořáky následované systémy
rekuperace tepla se pouţívají, pokud je obsah CO dosti vysoký ( např.  5 % CO); u šachtové
pece se k odprašování pouţívá také tkaninových filtrŧ.
Jako suroviny se pouţívají měděné katody, měď a slitinový šrot. Ty se běţně skladují
v otevřených sekcích tak, ţe se mohou namíchat rŧzné slitiny, aby se vyrobila finální slitina.
Toto předběţné smísení je dŧleţitým faktorem pro zkrácení doby pro přípravu taveniny, coţ
sniţuje spotřebu energie a omezuje závislost na drahé předslitině. U indukčních pecí se šrot
řeţe na malé velikosti, aby se zlepšila účinnost tavení a umoţnilo snadné rozmístění
odsávacích ventilátorŧ atd.
Surovinami jsou také bronzy nebo měděné třísky a hobliny a v tomto případě jsou znečištěny
mazadly. Věnuje se péče prevenci prŧsakŧ z prostoru skladování a kontaminaci podloţí a
spodní vody. Podobně se pouţívají piliny ze sušáren nebo jiných pecí a metody odolejování
vodou nebo rozpouštědlem, aby se odstranila mazadla a jiné organické znečištění.
Kdyţ se taví mosazi a bronzy, odchází zinek z pece se spalinami, teplota se musí dobře
regulovat, aby se únik minimalizoval. Kouřové plyny se zachycují v systému odlučování
plynŧ a vedou se přes tkaninový filtr. Oxid zinečnatý se běţně rekuperuje. Provádí se také
200
etapa ţárové rafinace a vznikající kouřové plyny se berou v úvahu při projektu jímání spalin
a odlučovacích systémŧ.
3.1.5.2 Odlévání
Běţně lze taveninu kovu z pece nebo z úseku udrţování odlévat plynule nebo po dávkách /tm
117, Expertní skupina pro měď 1998/. Plynulé odlévání vyuţívá buď vertikálního nebo
horizontálního postupu, ale přerušované odlévání běţně vyuţívá postupu vertikálního.
Pouţívají se i techniky vzestupného odlévání. Vyrábějí se tyče a desky a dále se zpracovávají.
Obr 3.7 Princip plynulého odlévání polotovarů
V případě výroby tyčí a desek se kov roztaví a prochází přes udrţovací pec k vertikálnímu
nebo horizontálnímu stroji na odlévání předvalkŧ. Tyče a desky se rozřeţou na díly k dalšímu
zpracování.
Pro specifické výrobky z mědi a slitin mědi se pouţívají speciální postupy.: taţné odlévání
pro válcované dráty a trubky, horizontální plynulé odlévání pro pásovinu a profily, vertikální
odlévání pásu a pochod válcování pro výrobu měděných trubek.
3.1.5.3 Výroba trubek, profilŧ a drátu
Kreuhové slitky mědi, nebo slitin mědi se prŧtlačně lisují a táhnou na trubky o rŧzných
prŧměrech a tloušťkách v několika prŧtazích. Prŧtlačné lisy vyuţívají rŧzné oleje a mýdla
jako mazadla, která znečišťují trubky a odřezky. Výrobky se před přepravou běţně ţíhají a
odmašťují a odřezky se zbavují oleje v peci nebo jinou metodou odmašťování předtím, neţ
se navrátí do tavící pece.
Měděné trubky se mohou také vyrábět za pouţití prŧtlačného lisu s trnem, jímţ jsou tvary
předvalkŧ protlačovány na duté kusové výlisky; které se pak válcují na předválcovací stolici
(poutnická válcovací stolice) a nakonec se prodluţují na velikost v blokovnách. Olej
pouţívaný v malých mnoţstvích v prŧtlačných pochodech se neutralizuje v zařazených
systémech odmašťování a moření, které jsou často napojeny na úseku ţíhání.
Produkty se vyţíhají v rŧzných pecích za redukčních podmínek, při čemţ se vyuţívá
atmosféry ochranného plynu nebo směsi vodíku a dusíku.
201
3.1.5.4 Výroba plechŧ a pásŧ
Desky z mědi nebo slitin mědi jsou základním materiálem pro výrobu plechŧ a pásŧ.
Materiál se předehřívá v pecích vytápěných plynem nebo olejem, válcuje se za tepla nebo za
studena a potom se odesílá do provozu dokončování, který tvoří převálcování, řezání na
délku a šířku. Povrchových úprav, ţíhání, moření, oplachování a sušení je potřeba jako
mezistupně, jehoţ prostřednictvím se vyrobí pásy a plechy o vysoké jakosti /tm 117,
Expertní skupina pro měď 1998/.
Válcování za tepla se běţně praktikuje ve zdvojené válcovně, vybavené tratěmi aţ 200 m a
s navíjecím zařízením na konci. Chladící voda válcŧ obsahuje malé mnoţství mazadla,
přidávaného pro zlepšení přilnavosti k ocelovým válcŧm. Vznikající pára se odvětrává a
odsátý plyn se zbavuje mlhy ještě předtím, neţ se vypustí do atmosféry.
Dále jsou v činnosti provozy válcování za studena. Následkem válcování za studena dochází
k vytvrzení kovu. V mnohých případech se svitek před válcováním za studena vyţíhá.
Ţíhání se provádí za redukčních podmínek, aby se zabránilo oxidaci. Pouţívá se ochranný
plyn nebo směsi vodíku a dusíku. Ochranný plyn se vyrábí na místě ze zemního plynu ve
speciálním reaktoru, který je vytápěn nepřímo. Získává se dusík a vodík a skladují se na
místě ve speciálních nádrţích. Směsi ochranného plynu dusíku a vodíku se tvoří
smícháváním sloţek ze skladovacích nádrţí v potřebném poměru. Pro ţíhání se před
válcováním za studena pouţívají typy zvonových pecí s elektrickým vyhříváním nebo
vyhřívané nepřímo zemním plynem nebo olejovým palivem. Typy věţových pecí
se vyuţívají pro střední ţíhání předválcovaných svitkŧ.
Tloušťka plechu se dále sniţuje stupňovitými operacemi studené válcovny na rŧzných
vratných válcovacích stolicích. Pro válcování za studena se pouţívá rŧzných typŧ
válcovacích stolic nazvaných Duo, Quarto, Sexto, Sendzimir (12-ti válcová). Pouţívají se
projekty válcovny jako jednostolicové, které se kombinují s řadou mnoha válcovacích
stolic. Závisí to na tloušťce plechu na cívkách a na stavu dokončení svitku, který se dosáhl
pouţitím kombinace rŧzných typŧ.
Během studeného válcování se pouţívá k ochraně válcŧ emulze nebo oleje. Tudíţ se
válcovací stolice odvětrávají a odloučené plyny se čistí mechanickými filtry, mokrými
elektrostatickými odlučovači, nebo vypíráním ve skrubru. Emulze a olej se z kovu
odstraňuje a rozraţené částice oleje se odstraňují papírovými nebo textilními filtry.
202
Tab. 3.5 : Běžné údaje postupu výroby mosazné páskoviny
Válcování za tepla
Druh provozu
Počáteční rozměry
Hlavně Duo-stolice
250 – 130 mm tloušťky
450 – 1000 mm šířky
15 – 12 mm tloušťky
400 – 1000 mm šířky
750 – 800o C
Cca 10 – 12 kN/mm šířky plechu
0,3 – 0,7 mm ořezu po obou stranách
Konečné rozměry
Teplota
Válcovací síla
Válcování povrchu
1. válcování za studena
Typ válcovny
Válcovací síla
Sníţení rozměru a rychlost válcování
Podíl redukce
Hlavně kvarto-stolice
Cca 15 – 20 kN/mm šířky plechu
Sníţení z 15 mm na 4 mm šířky ve
více prŧtazích, rychlost 100 – 200 m
/min.
70 – 80 %
Ţíhání *) (rekrystalizace)
550 – 600 oC
Teplota
2. a dokončovací válcování
Druh válcovny
Válcovací síla
Rychlost válcování
Typ zařízení
Pouţívá se hlavně kvarto, alternativně
v závislosti na šířce plechu, Sexto nebo stolice
s 20 válci
Cca 2 – 10 kN/mm šířky plechu, závisí na
typu pouţité stolice
redukce ze 4 na 1 mm: 300 – 500 m/min. při
více prŧtazích
redukce z 1 na 0,1 mm: 500 – 1000 m/min,
více prŧtahŧ
Řezání plechŧ na pásy
Stroj na podélné dělení pásu
Poznámka: *) Ţíhání se vyţaduje po kaţdé redukci tlouštky o více neţ 70 – 80 %.
Zvolená teplota ţíhání závisí na vlastnostech materiálu, kterých má být dosaţeno.
203
3.1.6
Ingoty z mědi a slitin mědi
Bločky (ingoty) mědi nebo jejích slitin se vyrábějí pro slévárenský prŧmysl, za pouţití
postupu odlévání do stabilních forem. Vyrábí se široká paleta slitin s jinými kovy jako Ni, Sn,
Zn, Al, atd.
Výroba bločkŧ vyţaduje výrobu slitin o přesném sloţení. Toho se dosahuje u přijmu surovin a
jejich skladování segregací a tříděním. Starý šrot se běţně skladuje v otevřených boxech tak,
ţe se pro výrobu konečné slitiny mohou přimíchávat rŧzné legury. Předběţné namíchání je
dŧleţitým faktorem pro sníţení doby, která je třeba k přípravě taveniny, coţ minimalizuje
spotřebu energie a sniţuje závislost na drahé základní slitině. Měď nebo slitiny mědi se
mohou tavit po dávkách v rotačních nebo indukčních pecích. Rotační pece se běţně pouţívají
pro špinavý šrot, často se pouţívají hořáky pro směs paliva s kyslíkem. K odseparování
neţádoucích příměsí se mohou přidávat tavidla, odděleně od kovu se odpichují zejména
ţelezo a struska. Výtěţek kovu se pohybuje v rozmezí od 70 do 97 %, ale závisí na pouţité
surovině /tm 106, Farrell 1998/.
Zachycování kouřových plynŧ a systémy odlučování se volí podle suroviny a stupně současné
kontaminace. Přístup do indukční pece při vsazování a odpichu znamená, ţe se pouţije
pohyblivého systému odsávacích digestoří. Odsávací ventilátory jsou mohutné, takţe mohou
odolávat některým mechanickým dopadŧm. Plyn jímaný z indukčních pecí se běţně čistí
v cyklonech, po nichţ následují tkaninové filtry. Mŧţe se pouţít dospalovacího hořáku a po
něm systému pro rekuperaci tepla. Pro ty případy, kde existuje organické znečištění,
alternativně systém regulace spalování v peci, který by měl být schopen přizpŧsobit se
spalování kontaminantŧ.
Kdyţ se taví mosazi a bronzy, odchází zinek v kouřových plynech z pece a to je nutné
minimalizovat dobrou regulací pecní teploty. Kouřové plyny jsou jímány v systému
odlučování plynŧ a obvykle přecházejí přes tkaninové filtry. Oxid zinečnatý se běţně
rekuperuje. Stupeň ţárové rafinace se provádí také proto, aby se nastavilo sloţení slitiny a
v projektu se bere v úvahu zařízení pro jímání vznikajících kouřových plynŧ a systémy
odlučování.
Tavenina v peci se vzorkuje a analyzuje a provádí se úprava konečné slitiny. Kov se potom
odpichuje do zakrytých ţlabŧ, které zásobují kokilový pás. Kokily se běţně ošetřují minerály,
aby se předešlo uváznutí a tvoří se olejový dým. Ten se mŧţe zachycovat a spalovat.
Ochlazené bločky se stohují, svazují a skladují v otevřeném prostoru v podobě palet.
3.1.6.1 Předslitiny
Vsázka pece se běţně předem sestavuje, aby vyhovovala slitině, která bude dále vyuţita, ale
roztavený kov se mŧţe přenést do pánve, nebo udrţovací pece tak, aby se sloţení slitiny
mohlo upravit do konečné podoby před odlitím. K tomuto účelu se vyuţívají základní slitiny,
jako je CuP, CuNi, CuZnPb, CuBe atd. Tyto základní slitiny se vyrábějí v pecích podobných
těm, které byly jiţ popsány, povaha kouřových plynŧ a prachu z výroby základních slitin
ovlivňuje řízení postupu, pouţívají se systémy záchytu a odlučování.
204
Přísnější provoz a odlučovací systémy jsou vhodné zejména tehdy, kdyţ se pouţívá extrémně
nebezpečných materiálŧ jako je berylium, nebo kdyţ se přidávají při výrobě slitiny takové
reaktivní látky, jako je fosfor.
Například taková základní slitina fosforu s mědí se dělá následujícím zpŧsobem:
V provozu jsou dvě pece v sérii. Měď se taví v první peci (obvykle se pouţívají pece
indukční) a přenáší se do druhé, kde se injektuje roztavený fosfor dmýchací trubicí aţ se
vytvoří slitina. Rychlost injektáţe se reguluje, aby se minimalizovalo mnoţství kouřových
plynŧ s obsahem oxidu fosforečného, zejména během koncové etapy, kdy se tavenina blíţí
nasycení (14 % P). Fosforová měď se potom odpichuje do forem. Kouř s obsahem oxidu
fosforečného stále emituje, pokud je obsah fosforu příliš vysoký, protoţe se slitina ochlazuje.
Oxid fosforečný je velmi hygroskopický a následné kouřové plyny se nemohou filtrovat za
pouţití konvenčních tkaninových filtrŧ, protoţe kouř naabsorboval vlhkost a ta by se dostala
jako kyselina fosforečná do pouzdra lapačŧ.
Konvenční mokré skrubry mají omezený účinek, protoţe jemný dým tvoří jemnou mlhu a
znemoţňuje kontakt s vypíracím mediem. Efektivní sníţení koncentrace fosforitých sloučenin
v proudu plynu lze dosáhnout vyuţitím vysoce energeticky náročných Venturiho praček nebo
filtrŧ s vláknitými rohoţemi (u biologických filtrŧ). Teoreticky by se mohla vyrobit slabá
kyselina k dalšímu zpracování, ale to je v praxi těţko uskutečnitelné.
3.1.7
Mořící operace
Drát, trubky, pásy a určité další materiály se moří, aby se vytvořil konečný lesk, předtím, neţ
budou distribuovány ( zabaleny), nebo v případě měděného drátu, aby se odstranil z povrchu
oxid před taţením drátu. Pouţívají se roztoky kyseliny sírové a někdy směs zředěné kyseliny
sírové a kyseliny dusičné. Ve druhém případě se mohou emitovat kouřové dýmy, pokud se
pouţije kyseliny o vyšší koncentraci.
3.1.7.1 Moření měděného drátu bez kyselinky
Tento pochod se provozuje v uzavřeném okruhu. Drát se mŧţe mořit v plynulém pochodu,
který je tvořen přepáţkami rozděleným horizontálním ocelovým potrubím. Pouţívá se 2,5 –
3,5 % roztoku izopropylalkoholu ve vodě. Pochodem, který se nazývá postup podle Burnse,
dochází k reakci alkoholu s okujemi oxidu měďného na měď ( částečně opustily drát) /tm 117,
Expertní skupina pro měď 1998.
Při výrobě válcovaného měděného drátu, je běţnou praxí recyklovat mořící roztok po
odstranění kalu mědi v usazovacích nádrţích nebo filtrací; Koncentrace propylalkoholu je
nastavena podle potřeby.
Po moření se drát suší stlačeným vzduchem. Potom se obaluje voskem, který se nanáší jako
jemný sprej 4 % emulze vosku, která zabraňuje oxidaci povrchu drátu. Drát se potom navíjí
na cívku na dřevěné palety a stlačuje, stahuje pásem a obaluje se plastovou fólií.
205
3.1.7.2 Moření měděného drátu, polotovarŧ z mědi a měděných slitin kyselinou
a) Válcovaný měděný drát
Při moření válcovaného měděného drátu se pouţívá přepáţkami rozděleného horizontálního
potrubí z korozivzdorné oceli /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/. V první etapě se drát
moří zředěnou kyselinou sírovou; potom se kyselina z povrchu drátu v několika stupních
oplachuje rozstřikem vody, po němţ následuje sušení za pouţití stlačeného vzduchu a
voskování.
Alternativně se drát po částečném ochlazení v dlouhé vodou naplněné rouře tvaruje do spirál,
podle odpovídajícího prŧměru cívky. Tyto spirály se natáhnou na válečkový dopravník, kde
se sniţuje teplota na 20o pomocí vodních sprch. Kyselinovzdorný litinový dopravník unáší
tyto spirály do mořících nádrţí, kde se drát moří v roztoku 20 % kyseliny sírové.
Mořící systém zajišťuje vrstvou kyseliny perfektní odstranění veškerých oxidŧ vytvořených
na povrchu drátu. Smyčky se potom omývají oplachovou vodou a nakonec se chrání roztokem
vosku.
K rekuperaci v mořící kyselině rozpuštěné mědi se pouţívají elektrolytické metody, nebo se
také oplachový roztok mŧţe přečerpat jako úpravárenský do prostoru skladování nádrţí téhoţ
místa, nebo upravit za pouţití iontoměničŧ.
b) Měděné polotovary a slitiny mědi
Moření povrchu plechŧ a pásŧ se provádí obvykle kyselinou sírovou (8 – 10%), ale pro
některé slitiny se pouţívají na plynulých linkách nebo u automatických systémŧ směsi
kyseliny sírové a dusičné. K odstraňování dýmŧ z kyseliny dusičné se vyuţívá čištění plynŧ.
Kyselina se čas od času vyměňuje, aby se zajistilo, ţe nebude ovlivněna jakost povrchu.
Vyčerpaná kyselina se posílá k úpravě a rekuperaci kovu do závodŧ v místě výroby nebo do
závodŧ externích. Systémy moření se odvětrávají, aby se chránili zaměstnanci. Výrobky se
oplachují a oplachová voda se posílá k úpravě, pokud je to moţné, recyklují se kaly. Pro
odmaštění povrchu válcovaného výrobku se pouţívají vodné roztoky detergentŧ. Pouţitá voda
se čistí ultrafiltrací.
206
3.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB
Hlavním problémem ochrany ţivotního prostředí v prŧmyslu rafinace mědi je znečištění
ovzduší a vody /tm 28, WRC 1993; tm 210, Expertní skupina pro měď 1999/. Zařízení mají
obvykle svoji vlastní úpravnu odpadní vody a obvykle se v praxi pouţívá recyklace odpadní
vody. Většina moţných odpadŧ se znovu vyuţívá.
Tomuto prŧmyslu jsou vlastní některé aspekty na lokální úrovni, jako je hluk.
Vzhledem k nebezpečné povaze některých pevných a kapalných tokŧ odpadŧ, existuje také
značné riziko kontaminace pŧdy, nicméně bývají ukládány a manipuluje se s nimi správně.
Vysoce významné mohou být emise fugitivní. U jedné velké huti vyrábějící primární i
sekundární měď se provádí měření. Výsledky jasně ukazují, ţe fugitivní emise převaţují
dokonce i po zlepšení, které bylo provedeno u sekundárních systémŧ odlučování kouřových
plynŧ /tm 161, Petersen 1999/. Pro tento případ je prachová zátěţ, která se naměřila,
následující:
Tab. 3.6 : Porovnání množství odloučeného a fugitivního prachu /tm 161, Petersen 1999/
Emise prachu kg/rok
Před přídavným záchytem Po
přídavném
záchytu
sekundárních plynŧ (1992) sekundárních plynŧ (1996)*
220 000
325 000
Výroba anod t/rok
Fugitivní emise
Hutní agregát celkem:
66 490
32 200
Střešní vedení huti:
56 160
17 020
Komínové emise z primárního
tavení:
Tavící agregát/závod kyseliny : 7990
7600
Komín pro sekundární digestoře: 2547
2116
Poznámka *) Emise po investici 10 mil Euro, pro zlepšení odsávání fugitivních emisí a
systému úpravy. Dodatková energie = 13,6 GWh/rok
3.2.1
Spotřeba energie při výrobě mědi
Výroba mědi potřebuje pro většinu etap energii, nejvýznamnější je potřeba energie při
elektrolytických pochodech /tm 26, PARCOM 1996/. Poţadavek na síť výroby energie je pro
velký počet postupŧ, při nichţ se pouţívají měděné koncentráty v rozmezí 14 – 20 GJ/t
měděných katod /tm 210, Expertní skupina pro měď 1999/. Přesné číslo závisí hlavně na
koncentrátu ( %S a Fe), ale také na pouţité tavící jednotce, stupni obohacení kyslíkem a
zachycování a vyuţívání procesního tepla. Porovnávací údaje, zaloţené pouze na typu tavby
jsou proto zatíţeny nepřesnostmi. Vyuţití obsahu energie koncentrátu je významnější a
tavby, které dosahují autogenního provozu mají niţší spotřebu energie.
Uvádí se, ţe energie spotřebovaná při stadiu elektrické rafinace výroby mědi je v rozmezí od
300 do 400 kWh na tunu mědi / tm 137, Skupina expertŧ pro měď 1998/. Druh vyuţívaného
mateční katody ( korozivzdorná ocel, nebo měď) ovlivňuje hlavně účinnost provozu
elektrolyzérŧ /tm 92, Expertní skupina pro měď 1998/ a ta mŧţe dosahovat s ohledem na
proudovou účinnost od 92 do 97 %.
207
3.2.2 Údaje o emisích a spotřebách
Hlavní zdroje emisí a spotřeb jsou u výroby mědi následující
:
3.2.2.1 Vstupy a výstupy výroby primární mědi
Údaje o vstupu a výstupu u primární tavby závisí na obsahu mědi v koncentrátu, koncentraci
dalších kovŧ (As, Se, Hg, Ag, Au atd.) a vyuţití měděného šrotu nebo dalšího materiálu
s obsahem mědi v rŧzných částech pochodu.
Následující schéma ilustruje vstupy a moţné výstupy při běţném pochodu výroby primární
mědi
Obr. 3.8 Diagram vstupů a výstupů u primární výroby mědi
VSTUP
POTENCIÁLNÍ VÝSTUP
Koncentráty
kyseliny
Tavidla
Kyslík
Praţení
Emise do ovzduší-SO2 do závodu
Tavení
Struska
Úprava strusky
Tavidla
Šrot
Vzduch
Kyslík
prach, dým oxidŧ kovŧ
Emise do pŧdy
Vyzdívka pecí
Kamínek
Emise do ovzduší
Emise do pŧdy
Vyzdívka pece, prach
Závisí na postupu
Struskový koncentrát
Nebo kamínek
Konvertor
Emise do ovzduší-SO2 do závodu kyseliny
Surová měď
struska
Redukční činidlo
Šrot
Vzduch
Emise do pŧdy
Prach z filtrŧ
Vyzdívka pece
Anodová pec
Anody
Anodový šrot
Finální struska
Stavebnictví
rmut
katody
PM
208
Ni atd.
Obr. 3.9 Úprava plynů z tavení a konvertorování
Plyny z tavby
Chlazení plynŧ
+
Suché čištění
Konvertorové plyny
Prach do tavby
Slabá kyselina
Kaly
Mokré čištění plynŧ
Závod výroby kyseliny
SOx do ovzduší
Kyselina sírová / oleum / kapalný SO2
Některé primární hutě mědi obsahují zařízení pro sekundární tavení nebo jsou spojeny
s produkcí prachu olova nebo oxidu zinečnatého ze směsných koncentrátŧ atd. Údaje o
vstupech a výstupech je proto těţké porovnávat. Hodnoty pro komplexní proces jsou uvedeny
dále. Je třeba připomenout, ţe hlavní vliv na údaje o vstupu a výstupu má obsah mědi
v koncentrátu nebo jiné surovině a tudíţ mohou nastat v údajích odchylky a porovnání ztrácí
význam. Rekuperace mědi během tavení a rafinace má větší význam a je vyšší neţ 96 %.
Tab. 3.7 : Příklad vstupních a výstupních údajů z primární tavby mědi a z rafinace
/tm 124, DFIU Cu 1999/
Vstupní suroviny
Měděné koncentráty
Měděný šrot
Drcený
materiál
z elektronického šrotu
Externí meziprodukty
Mnoţství (t/rok)
690 000
95 000
1 200
Výrobky
Měděná katoda
Soli mědi
Síran nikelnatý
Mnoţství (t/rok)
370 000
6 500
1 800
86 000
Ušlechtilé kovy
Rafinované olovo
Kyselina sírová
Struska
150
9 000
660 000
410 000
3.2.2.2 Vstupy a výstupy výroby sekundární mědi
Jak bylo uvedeno výše, mŧţe se druhotná surovina vsazovat do rŧzných etap sekundárního
pochodu v závislosti na čistotě, obsahu ostatních kovŧ a stupni povrchového znečištění.
Stupeň organického znečištění ovlivňuje potenciální emise a u některých etap pochodŧ se
pouţívají dospalovací hořáky, aby se rozrušily organické sloţky jako jsou dioxiny a to podle
209
stupně příslušného organického znečištění. Následující diagram ukazuje obecně pouţitelné
schéma vstupŧ a výstupŧ u sekundárního tavení mědi.
VSTUP
Zbytky o niţší jakosti
Tavidla
Koks
Kyslík
Tavidla
Šrot
Vzduch
Kyslík
Redukční
tavení
surová měď
struska
Konvertor
Emise do ovzduší- CO
prach, dým oxidŧ kovŧ – recyklace
Dioxiny, VOC
Emise do pŧdy
Vyzdívka pecí
Emise do ovzduší-SO2, kovy, prach
Emise do pŧdy
Prach z filtrŧ (recykluje se)
Vyzdívka pece
Surová měď
struska
Redukční činidlo
Šrot
Vzduch
Anodová pec
Anody
Anodový šrot
Ni, atd.
katody
Kal (drahé kovy)
Finální struska pro stavebnictví
V rámci pochodu a v jiných přidruţených provozech se recykluje mnoho zbytkŧ.
Výrobci neţelezných kovŧ, například olova, zinku a cínu pouţívají mnohých zbytkových
odpadŧ jako suroviny pro své procesy. Některé závody mají v místě výrobního procesu
zabudovány recyklační postupy k získávání ostatních kovŧ z těchto zbytkŧ.
Následující schéma ukazuje příklad, jak se mŧţe vytvořit komplex propojených pochodŧ
výroby mědi a dalších kovŧ z druhotných surovin. Doprovodná tabulka také ukazuje vstupní a
výstupní mnoţství, která jsou s tímto specifickým příkladem spojena.
210
Obr. 3.11 Příklad schematu vstupů a výstupů při sekundární výrobě mědi a v místě
instalovaným provozem na rekuperaci cínu a olova /tm 124, DFIU Cu 1998/
Druhotné suroviny,
struska
Např. struska, popílky,
struska
Stěry, prachy, kaly
Měďnato-ţelezné materiály
zinečnatý
Aditiva , oxid křemičitý a CaO
Upotřebená vyzdívka
Kusová
ŠACHTOVÁ PEC
Granulovaná
atd.
Oxid
oxidy Sn a Pb a zbytky
Surová měď
struska
Konvertory
šrot ze slitiny mědi
Závod Sn-Pb
prach
slitina Sn-Pb
struska
struskový prach
Měděný šrot
Surová měď
Anodové pece
měděné anody
Soli a roztoky Cu-Ni
Ni
Elektrolýza
(ve vanách)
Elektrolyt
Měděné katody
Anodový kal
Sírany Cu a
Tab. 3.8 : Údaje o vstupech a výstupech pro výše uvedené schéma sekundární výroby mědi
Vstupy
Mnoţstv
Výstupy
Mnoţství
í (t/rok)
(t/rok)
Měděný šrot *)
130 000
Měděné
176 000
katody
Surová měď
20 000
Síran
2 200
měďný
Měděný slitinový šrot
35 000
Síran
2 400
nikelnatý
Externí meziprodukty
40 000
Oxidy Zn
9 000
(např. strusky, prachy,
popílky, kaly, smetky,
atd.)
Měďnato-ţelezný
25 000
Slitiny
3 700
materiál *)
Pb-Sn
Vápenec
13 000
Anodový
1 000
kal
Oxid křemičitý
11 000
Struska
80 000
Koks
25 000
Uhlí
15 000
Palivo (olej)
11 000
Vysvětlivky : * včetně elektronického šrotu
211
3.2.2.3 Emise do ovzduší
Do ovzduší mŧţe emitovat prach, sloučeniny kovŧ, organický uhlík (který mŧţe vyústit do
podoby dioxinŧ) a oxid siřičitý /tm 124, DFIU Cu 1999/. Potenciální zdroje a závaţnost
potenciálních emisí do ovzduší je znázorněna v následující tabulce a budou se probírat později
v této části.
Tab. 3.9 : Význam potenciálních emisí do ovzduší z výrobních procesů
zdroj emisí
manipulace
s materiálem
skladování
sušení
úprava šrotu
tavení
konvertování
prach a sloučeniny dioxiny
kovŧ
**
organický uhlík
*
***
**
***
*
***(sekundární) ***(sekundární)
***(sekundární) *(sekundární)
**
*(sekundární)
*(sekundární)
sloučeniny síry
*
***(upravovány
v rekuperačních
závodech)
***(upravovány
v rekuperačních
závodech)
*
rafinace
**
*(sekundární)
*(sekundární)
tavení/odlévání
* (** u slitin)
*(sekundární) + CO
přeprava pánví
***
*
elektrolýza
úprava strusky
**
* CO
pozn. : *** významnější ............................................* méně významné
Oxidy dusíku jsou relativně nevýznamné /tm 24, DFIU 1996/, ale mohou se absorbovat do
kyseliny sírové vyráběné při primárním pochodu; vyuţití obohacení kyslíkem mŧţe někdy
termickou cestou sníţit tvorbu oxidŧ dusíku. Závisí to na bodu, ve kterém se kyslík přidává,
někdy vzniká vyšší koncentrace oxidŧ dusíku následkem zvýšení teploty, nicméně objem plynu a
celkové mnoţství je niţší. Mohou se pouţívat hořáky o nízkých NOx. V zóně spalování a části
chlazení systému úpravy výstupního plynu se mohou tvořit na základě nových syntéz dioxiny.
Emise mohou unikat z procesu buď jako komínové emise nebo jako fugitivní emise v závislosti
na pouţívaných odlučovacích systémech a kvality údrţby závodu. Komínové emise se běţně
kontinuálně nebo periodicky monitorují a oznamují příslušnými místními zaměstnanci nebo
externími konsultanty kompetentním orgánŧm.
3.2.2.3.1 Oxid uhelnatý
Kromě emisí uvedených výše, mohou tavící pochody vyuţívající pecí, které potřebují udrţovat
redukční atmosféru, produkovat značné koncentrace oxidu uhelnatého. To je zejména případ u
tavení vysoce jakostní mědi v šachtových pecích v kombinaci s odléváním do formy nebo
výrobou válcovaného drátu, protoţe výrobky potřebují pro dosaţení vysoké vodivosti, aby se
regulovala hladina kyslíku. Pochod se proto provozuje za redukčních podmínek a obsah oxidu
uhelnatého v plynech se mŧţe zvyšovat, běţné hodnoty jsou cca 5000 mg/Nm3. Systémy
regulace hořákŧ, které se pouţívají mohou minimalizovat CO rovněţ a udrţovat jakost výrobku.
Do pochodu se také mŧţe začlenit výstraţná signalizace pro CO. Běţná tvorba CO u šachtových
212
pecí, pouţívaných pro válcovaný drát, nebo polotovary je od 2000 do 1000 g/t mědi /tm 117,
Expertní skupina pro měď 1998/.
U některých zařízení se pouţívá dospalování, aby se odstranily uhlovodíky z plynŧ, pokud se
prosazuje šrot znečištěný organickým materiálem. CO se také současně rozkládá a uvádí se, ţe
emise jsou cca 45 g/t mědi /tm 124, DFIU Cu 1999/.
Je moţné předpovědět přízemní hladinu koncentrací CO a mŧţe se pouţít stanovení vlivu CO na
místní kvalitu ovzduší (EU navrhla standard kvality ovzduší pro CO) tak, aby se další potřeby
sniţování mohly posuzovat podle místní úrovně. Eliminace CO spalováním plynŧ šachtových
pecí o takových hladinách CO by potřebovalo přídavné palivo a tak by emise CO2 rostly
exponenciálně.
CO se také tvoří během provozu pece na čištění strusky a provozu šachtové pece a v některých
případech se mŧţe emitovat ve výstupních plynech. K odstranění CO se mŧţe pouţít
dospalování, které dává běţné koncentrace v rozmezí od 10 do 200 mg/Nm3. Existuje
přinejmenším jeden příklad, kdy je kyslík vháněn do vrcholu šachtové pece nad reakční zónou,
aby se v tělese pece vytvořila zóna pro dospalování. Toto opatření také rozkládá organické
sloučeniny, jako jsou dioxiny. Elektrické pece, které se pouţívají pro čištění strusky a
k redukčním pochodŧm se běţně provozují s dospalováním jednak uvnitř pece nebo ve speciální
dospalovací komoře.
3.2.2.3.2
Prach a kovové sloučeniny
Ty mohou být emitovány z většiny procesních etap. Techniky pro zacházení s emisemi
z manipulace, skladování, sušení a etap úprav jsou uvedeny v kapitole 2 a aplikace těchto technik
by se měla pouţít k prevenci a minimalizaci těchto emisí.
Přímé a fugitivní emise prachu ze stupňŧ tavení, konvertování a rafinace jsou potenciálně
vysoké. Dŧleţitost emisí je také velká, protoţe tyto etapy pochodu se pouţívají k odstraňování
těkavých kovŧ jako je zinek, olovo, něco arsenu a kadmia z mědi a tyto kovy jsou přítomny
v plynech a částečně v prachu.
Agregáty na primární tavení obvykle zadrţují prach velmi dobře a jsou efektivně utěsněny, aby
se minimalizovaly fugitivní emise, pouţívají se soustředné hořáky nebo dmýšní trubice a proto je
snadnější jejich zatěsnění. Praktikuje se dobrá údrţba pecí a vedení, aby se minimalizovaly
fugitivní úniky a zachycované plyny se upravují v systémech na odstraňování prachu před
pochody rekuperace síry.
Agregáty pro sekundární tavení jsou náchylnější k fugitivním únikŧm během cyklŧ zaváţení a
odpichu. Tyto pece mají velká vsazovací vrata a deformace a chybějící (nedostatečné) těsnění
těchto otvorŧ je významným faktorem. Plyny, které se jímají se obvykle chladí a prach se
odstraňuje z proudu plynu elektrostatickými odlučovači, nebo filtrovými lapači. Obvykle se
dosahuje vysoké účinnosti filtrace a koncentrace prachu za odlučovači je v rozsahu < 1 – 10
mg/Nm3 /tm 210, Expertní skupina pro měď 1999; tm 160, Winter Cu 1999/.
S ohledem na vsázkový druh provozu, nemohou být obvykle etapy konverze a rafinace tak dobře
zatěsněny jako je etapa tavení. Vsazování a přenos kamínku, strusky a kovu je významným
potenciálním zdrojem fugitivního kouře.
Významněji mŧţe inhibovat efektivitu odsávacích ventilátorŧ kouře vyuţívání pánví a
přepravních loděk zejména u konvertorŧ Peirce-Smitha, nebo jemu podobných.
213
K minimalizaci těchto fugitivních emisí se pouţívají rozličné sekundární systémy jímání emisí a
provozují se velmi úspěšně. Prostřednictvím přídavného krytu (digestoře) u tavidel a dalšího
materiálu se mŧţe minimalizovat doba výronŧ. Tvorba vysoce jakostního kamínku omezuje
počet přesunŧ pánve a proto sniţuje moţnost kouře. Fugitivní, nebo nezachycované emise jsou
tedy velmi dŧleţité. Tyto výstupy jsou závislé na účinném a efektivním zachycování primárního
a v některých případech i sekundárního kouře
Etapy tavení a odlévání vyuţívané během výroby válcovaného drátu, polotovarŧ atd. jsou také
potenciálními zdroji prachu a kovŧ. Výroba slitin mědi, jako je mosaz, má za následek značný
výron kouře (ZnO) u stadia odlévání a to vyţaduje účinné odlučování. Vsázka prachu je obecně
malá, ale mŧţe se pouţít rekuperace tepla nebo energie, pokud je to prakticky moţné. Obvykle
se pouţívá účinného jímání kouře a tkaninových filtrŧ /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/.
Emise kovŧ jsou značně závislé na sloţení
v širokém rozmezí a je ovlivňováno :
a) pochodem, který je zdrojem prachu a
b) surovinami, které se pouţijí v procesu
prachu vzniklého při procesu. Sloţení kolísá
Například prach, který se tvoří u konvertoru šrotu je zcela odlišný od takového, který pochází
z konvertorování kamínku. Následující tabulka ukazuje rozmezí obsahu kovŧ naměřeného
v prachu u více pochodŧ výroby mědi.
Tab 3.10 : Hlavní složky prachu z procesu výroby
Sloţka pec na tavení Prach ze prach
kamínku
šachtové z konvertoru
z koncentrát pece
šrotu
u
prach z EO*
Pb % 0,1 - 5
5 – 40
5 – 30
Zn % 0,1 – 10
20 – 60
25 – 70
Sn % 0,1 – 1
0,2 – 5
1 – 20
Cu % 5 – 30
2 – 12
2 – 15
As % 0,1 – 4
Ni % 0,1 – 1
0,1 – 1
Vysvětlivky : * elektrostatický odlučovač
214
prach
z EO konve
rtoru
kamínku
2 – 25
5 – 70
0,1 – 4
10 – 25
0,1 – 1
prach
z čištění
strusky
v elektrické
peci
2 – 15
25 – 60
Prach
z anodové
pece
0,5 – 2,5
15 – 25
0,5 – 10
2 – 20
5 – 40
3.2.2.3.3
Sloučeniny organického uhlíku
Ty mohou být emitovány během primární výroby z etapy sušení v závislosti na pouţitých
materiálech při úpravě rudy a na palivu pouţitém pro sušení. U sekundární výroby je většina
významných zdrojŧ z úpravy šrotu, tavení a stadia rafinace. Stadium konverze u sekundární mědi
je také potenciálním zdrojem, pokud se do konvertoru přidává šrot kontaminovaný organickými
materiály a nedosahuje se dokonalého spalování, to je zejména případ vzniku fugitivních emisí.
U válcovaného měděného drátu a polotovarŧ mohou být emitovány těkavé organické látky,
pokud se pouţije jako vsázky zaolejovaného materiálu a mŧţe dosahovat od 5 do 100 g/t Cu.
Těkavé organické látky mohou být emitovány rovněţ při odmašťování rozpouštědlem nebo při
pochodŧ extrakce rozpouštědlem.
3.2.2.3.4
Dioxiny
Sloučeniny organického uhlíku, které mohou být emitovány včetně dioxinu vycházejí
z nedokonalého spalování oleje a plastŧ ve vsázkovém materiálu a na základě nových syntéz,
pokud nejsou plyny dost rychle ochlazeny. V praxi se mŧţe pouţít odstraňování kontaminace
organickými látkami při úpravě šrotu, ale obvykleji se pouţívají dospalovací hořáky pro úpravu
plynŧ a pak následuje rychlé ochlazení.
V případech, kde není moţné, aby se upravovaly plyny z pecí dospalovacím hořákem, mohou
být podrobeny oxidaci přídavným kyslíkem nad zónou tavení. Také je moţné identifikovat
organickou kontaminaci u druhotných surovin tak, ţe se pouţije u většiny příslušných pecí
kombinace s odlučovacím zařízením, aby se předešlo emisím spalin a kouře a s nimi spojených
dioxinŧ.
Technická pracovní skupin uvádí, ţe v případě primárního tavení a konverze se při vysoké
provozní teplotě organické sloţky rozkládají a přítomnost oxidu siřičitého inhibuje nové syntézy
dioxinŧ. Tavení šrotu, který je kontaminován organickými látkami je také potenciálním zdrojem
dioxinŧ v prŧmyslu polotovarŧ.
Kapitola 2 popisuje některé faktory, které ovlivňují emise dioxinŧ. Pouţívané techniky pro
sniţování dioxinŧ v tomto odvětví zahrnují dospalování, manipulaci s regulovaným plynem a
chlazení a efektivní odstraňování prachu; také se pouţívá absorpce (adsorpce) aktivním uhlíkem.
3.2.2.3.5
Oxid siřičitý
Nejvýznamnějšími zdroji oxidu siřičitého jsou etapy praţení, tavení a konvertování při primární
výrobě mědi při pouţívání sirníkových koncentrátŧ / tm 24, DFIU 1991/.
Fugitivní emise se předpokládají, ale mohou se zachycovat několika zpŧsoby /tm 124, DFIU Cu
1999/. Oxid siřičitý se také mŧţe emitovat z etapy sušení koncentrátu (hlavně z pouţitého paliva
v hořáku) a z etapy primární rafinace, kde surová měď obsahuje od 0,03 % do 0,1 % rozpuštěné
síry. Koncentrace v plynu je obvykle velmi nízká a pokud je to zapotřebí, pouţívá se obvykle
jednoduchého vypírání plynŧ.
Pokud se nepouţije částečného praţení a tavení spékáním na kamínek v oddělených jednotkách,
s ohledem na specielní vsázkový materiál, provádí se praţení koncentrátŧ mědi současně
s tavením. Pouţití zatěsněných pecí pro tavení umoţňuje, aby se oxid siřičitý efektivně jímal.
Všechny agregáty pro tavení v EU pouţívají obohacování kyslíkem, coţ zpŧsobuje produkci
vysoké koncentrace oxidu siřičitého. To tedy umoţňuje, aby se objemy výstupního plynu
minimalizovaly a systém manipulace s plynem včetně závodu na kyselinu sírovou byly co do
velikosti zmenšeny. Velmi vysoká úroveň obohacení kyslíkem mŧţe zvýšit koncentraci oxidu
215
sírového v plynech, které přicházejí do závodu kyseliny. To zvyšuje mnoţství slabé kyseliny pro
úpravu, další vyuţití nebo zneškodnění. Ke konverzi plynŧ se vyuţívají kontaktní závody na
kyselinu sírovou se 4 aţ 5 prostupy. V některých případech se pouţívají jednokontaktní závody,
pokud existuje nízký obsah oxidu siřičitého (< 6 %), jinak se vyuţívá dvoukontaktních závodŧ
/tm 92, Expertní skupina pro měď 1998/. Je-li odbytiště pro kapalný oxid siřičitý, mŧţe se získat
z části oxidu siřičitého obsaţeného v plynu.
Značné koncentrace oxidu siřičitého se také tvoří při etapě konvertování kamínku. Existují dva
potenciální problémy, kdyţ se vyuţívá konvertorŧ s dávkováním vsázek, jako je Peirce-Smithŧv
konvertor nebo podobné druhy. Především, jímání plynu není zcela efektivní a stejné připomínky
lze vyjádřit, kdyţ se jedná o prach. Za druhé, koncentrace oxidu siřičitého v plynech značně
kolísá v závislosti na etapě konverze a mŧţe zpŧsobovat problémy u systémŧ na odstraňování
oxidu siřičitého, pokud nejsou navrţeny specificky tak, aby počítaly s těmito výchylkami. Tyto
plyny jsou míšeny se stálými, koncentrovanějšími plyny, které se tvoří v agregátu primárního
tavení, aby se udrţel autotermální provoz závodu na kyselinu sírovou. Vyuţití několika
konvertorŧ v úsekově rozfázovaném provozu pro kombinaci výstupních plynŧ mŧţe tento účinek
omezovat.
Kontinuální pochody tavení ve vznosu, jako je pochod Mitsubishi a Kennecott-Outokumpu
(Flash smelting) nebo pochod rychlé konverze (Flash conversion) udrţují vysokou a stálou
koncentraci oxidu siřičitého a nepotřebují přenos pánví (tm 67, Kennecott 1997; tm 73,
Mitsubishi 1993/.
Objemy plynu, které se tvoří jsou následkem toho niţší. To znamená, ţe koncentrace oxidu
siřičitého je vyšší v odcházejícím plynu, ale hmota je mnohem menší, přinejmenším během
manipulace s plynem, čištění a chlazení. V kontaktním závodě se musí nastavit poměr SO2/ O2 a
koncentrace SO2 se musí zředit na maximálně přijatelnou koncentraci.
Po rekuperaci tepla a čištění v elektrostatickém odlučovači se oxid siřičitý v plynu z etapy tavení
konvertuje na oxid sírový (SO3). Závody na kyselinu sírovou v prŧmyslu mědi EU uvádějí
účinnost konverze od 99,5 do 99,8 % (vyjma najetí atd.) /tm 92, Expertní skupina pro měď
1998/. Velmi malé mnoţství SO3 se neabsorbuje a je společně emitováno se zbytkovým SO2
(tm 124, DFIU Cu 1999/. Během najetí a odstavování se mŧţe vyskytnout moţnost, kdy dochází
k emitování chudých plynŧ.
Tyto eventuality se musí identifikovat u jednotlivých zařízení, mnohé země provedly významné
zdokonalení při regulaci, aby tyto emise omezily. Výška komínŧ, které se vyuţívá u závodŧ na
kyselinu obvykle bere v úvahu tyto faktory, aby se sníţil lokální dopad.
Oxid siřičitý mŧţe být rovněţ přítomen v plynech, které se tvoří během etapy sekundárního
tavení vzhledem k obsahu síry v palivu nebo surovinách. V některých případech se pouţijí
k odstranění SO2 pračky a v jednom případě, kdyţ se vyskytují určité suroviny, jsou plyny
z elektrické pece (a konvertoru na Cu/Pb) odváděny do závodu na výrobu kyseliny sírové
z primárního tavení mědi.
3.2.2.3.6 Oxidy dusíku
Etapy výroby mědi se obvykle vztahují k vysokým teplotám, ale jsou také spojeny s vyuţíváním
kyslíku. Ten sniţuje parciální tlak dusíku v plameni a sniţuje tvorbu oxidŧ dusíku za
předpokladu, ţe dusík není přítomen ve větším mnoţství ve velmi horkých prostorech. Běţné
hladiny pro emise oxidŧ dusíku u sekundární mědi se uvádějí v rozmezí mezi 50 a 500 mg/Nm3.
v závislosti na peci a typu provozu. Pokud jde o NOx, vyuţití vysoce efektivních pochodŧ ( např.
Contimelt) vyţaduje, aby se ustavila rovnováha mezi vyuţitím energie a dosaţenou hodnotou
podle daného místa.
Oxidy dusíku z primárních pochodŧ se absorbují hlavně do vyráběné kyseliny sírové. Proto NOx
u zařízení nejsou hlavním problémem pro ţivotní prostředí.
216
3.2.2.3.7
Celkové emise do ovzduší
Tab.3.11: Specifické emise do ovzduší z určitých primárních a sekundárních procesů
/tm 124, DFIU Cu 1999; Inventura vypouštěných chemikálií ve Velké Británii 1998;
tm 160, Winter Cu 1999/
typ pochodu
Primární Cu
prach z výroby SO2 z výroby Cu z výroby
kovu (g/t)
kovu (g/t)
kovu (g/t)
160 – 1000
6600–16 000 30 – 250
Sekundární Cu 100 – 1000
provoz pro
tavení
polotovarŧ
výroba
20 – 500
válcovaného
drátu
500- 3000
8 – 100
1 – 3,5
10 – 50
12 – 260
Pb z výroby
kovu (g/t)
7 – 35
As z výroby
kovu (g/t)
3 – 20
10 – 60
0,1 – 1
0,5 – 5
0,01 – 0,2
Tab. 3.12 : Dosažitelné emise z postupu výroby polotovarů /tm 124, DFIU Cu 1999/
Provozní jednotka
Tavírna
Elektrická pec
Rotační pec
Šachtová pec
(ASARCO)
Prach mg/Nm3
 10
 10
 10
CO mg/Nm3 Celkový organický
uhlík mg/Nm3
 20
 50
 100 *
 20
Válcovna
 50
Mletí
 10
Poznámka *) S dospalovacím hořákem (dospálení závisí na druhu vsázky-s obsahem oleje nebo
organickým znečištěním
Tab. 3.13 : Specifické emise z pochodů výroby polotovarů /tm 124, DFIU Cu 1999/
Výrobní jednotka
prach
g/t
< 70
< 50
< 12
CO
g/t
-
celkový uhlík
g/t
< 80
< 11
PCDD/F
ug/t (I-TEQ)
<5
< 10
< 10
provoz tavení Elektrická pec
(dílna)
Rotační pec
Šachtová pec
(ASARCO)
bez dospalování
< 10 000
s dospalováním
< 45
< 9
válcovna
< 100
mletí
< 20
poznámka: *) Dospalování závisí na typu vsázky (obsah oleje a organického materiálu
Pouze jímané emise
3.2.2.4 Emise do vody
217
Pyrometalurgické pochody vyuţívají významná mnoţství chladící vody ( chladící systémy jsou
uvedeny v Kapitole 2 a v BREFech na horizontální úrovni o systémech chlazení). Další zdroje
provozní vody jsou uvedeny v následující tabulce. Z těchto pochodŧ mohou být do vody
emitovány suspendované částice, kovové sloučeniny a oleje. Veškerá odpadní voda se upravuje
tak, aby se odstranily rozpuštěné kovy a pevné částice. V mnoha zařízeních se v rámci pochodu
znovu vyuţívá nebo se recykluje chladící voda a upravené odpadní vody včetně vody dešťové.
/tm 210, Expertní skupina pro měď 1999/ .
Potenciální zdroje a příslušné potenciální emise do vody jsou uvedeny v následující tabulce a je
o nich pojednáno dále v této části.
Tab. 3.14 : Významné potenciální emise do vody z pochodu výroby mědi
zdroje emisí
Suspendované částice sloučeniny kovŧ
olej
povrchová drenáţ
***
**
***
chladící voda pro
***
***
*
přímé chlazení
chladící voda pro
*
*
nepřímé chlazení
voda pro granulaci
***
**
Louţení, není –li
***
***
*
uzavřený okruh)
moření
**
***
***
sklady nádrţí (není-li
***
uzavřený okruh)
systémy vypírání
***
***
poznámka: *** významnější ..........................* méně významné
V EU se nevyuţívají u louţení a skladŧ nádrţí otevřené okruhy
3.2.2.4.1
Suspendované pevné a kovové sloučeniny kovŧ
Ty mohou být emitovány z několika etap pochodu, nejvýznamnější mohou být odpadní vody a
oplachy z pochodu moření. Techniky pro zacházení s emisemi z manipulace surovinami a
skladovacích prostor jsou zahrnuty v Kapitole 2 a aplikace těchto technik se vyuţívají k prevenci
a minimalizaci těchto emisí. Povrchová voda mŧţe pocházet buď z deště nebo z máčení
skladovaného materiálu, aby se předešlo tvorbě emisí prachu.
Potenciálními zdroji suspendovaných látek a sloučenin kovŧ je chlazení, granulace a systémy
louţení. Tyto systémy jsou obvykle utěsněny a voda recirkuluje nebo jsou bezkontaktní.
Vypírací vody, opotřebovaný elektrolyt a výtoky z pochodu se vyskytují také u skladování
nádrţí, u mořících linek a praček. Tyto výtoky obsahují značná mnoţství kovových sloučenin
v roztoku a upravují se s vypouštěnou tekutinou z izolovaného chlazení a systémŧ granulace
před vypuštěním do vody (toku) /tm 28, WRC 1993/
Mŧţe dojít k prŧsakŧm ze systému a jsou potřeba monitorovací aparáty pro pracovní potrubí a
uloţené nádrţe, specielně pro potrubní vedení mimo závod a v případě, kdy v prostorách není
sběrný systém. Pochody úpravy odpadní vody jsou popsány v Kapitole 2 a pouţité metody
závisejí na znečišťujících látkách, které jsou přítomny, na dalším účelu pouţití upravené vody a
na kvalitě ţivotního prostředí v daném místě.
Tab. 3.15 : Příklad obsahu kovů v různých odpadních vodách po úpravě /tm 124, DFIU Cu
1999/
prŧtok
hlavní sloţky (mg/l)
218
m3/r
72 000
322 000
Cu
0,01-0,2
0,01-0,4
Pb
As
Ni
Cd
0,001-0,04 0,01-0,1 0,004-0,15 0,0001-0,1
0,05 - 0,2 0,003-0,07 0,002-0,4 0,0002-0,1
Zn
0,01-0,2
0,03-0,4
provozní voda
povrchový
odtok
voda z přímého 11 300 000 0,01-0,25 0,001-0,1 0,001-0,1 0,002-0,06 0,0001-0,003 0,02-0,5
chlazení
chladící
82 000 000
voda celkem
(celkem)
Poznámka : Tabulka se vztahuje ke komplexu tvořenému agregáty na primární/sekundární
tavení a rafinaci, umístěnému v ústí řeky do moře, kde se vyrábí 370 000 t Cu katod za rok.
Tab. 3.16 : Roční zátěž vypouštěná do vody ze závodu na výrobu měděných polotovarů /tm 124,
DFIU Cu 1999/
substance
Cu
Ni
Zn
Pb
Cr
As
Cd
Hg
Sn
Mnoţství kg/r
11
3
25
1
1
0,01
0,01
0,01
1
Pozn.: Výtok na výpusti je 35 000 m3/rok
Kaly ze všech pochodŧ, které se tvoří, se obvykle odesílají ke kontrolovanému zneškodnění ,
v některých případech se vracejí do hutního zařízení, aby se rekuperovala kovová frakce.
3.2.2.4.2
Oleje
Mŧţe se vyskytovat v druhotných surovinách a mŧţe se vypírat ze skladovacích prostor.
Techniky, které se vyuţívají pro skladiště jsou uvedeny v části 2. Vosky a oleje se vyuţívají při
potahování a pochodech taţení, coţ patří k výrobě tyčí a dalších profilŧ a s jejich přítomností se
počítá, aby se předešlo kontaminaci vody.
3.2.2.5
Vedlejší produkty, výrobní zbytky a odpady
Některé meziprodukty, které vznikají během výroby mědi mohou patřit do seznamu
nebezpečných odpadŧ (Rozhodnutí Rady 94/904/EEC), uvedeného v části 2.10.1. Většina těchto
látek však obsahuje rekuperovatelné mnoţství mědi a jiných neţelezných kovŧ a proto se jich
pouţívá jako surovin, například struska z výroby cínu z kasiteritu je hlavní surovinou pro tantal a
niob.
219
Prach ze spalin u všech zdrojŧ se mŧţe také znovu vyuţít při procesech tavení a aby se předešlo
tvorbě prachu během manipulace, nakládá se s nimi opatrně, obvykle ve speciálně navrţených
systémech, nebo jsou jiţ předem upraveny podle dalších poţadavkŧ na zpracování. Některých
vyzdívek pecí se mŧţe znovu vyuţít jako hmoty do odpichovacích otvorŧ nebo při procesu a
mohou se také přidat ke strusce, v ostatních případech se vyzdívky zneškodňují.
Tab. 3.17 : Meziprodukty, vedlejší produkty a zůstatky z výroby mědi
Procesní zdroj
Odlučovací systémy
Meziprodukt, vedlejší
produkt, zbytek
Prach z filtrŧ
Sloučeniny rtuti
Vyčerpané katalyzátory a
kyselina
Kaly kyseliny sírové
Slabá kyselina
Huť
Struska
Vyzdívka pecí
Konvertor
Pec na strusku
Rafinace (anodová pec)
Prostory pro nádrţe
Struska
Struska
Struska
Výtok elektrolytu
Zbytky anod
Anodový kal
Tavení
Všeobecné (ostatní)
Hydrometalurgie
Výroba poloproduktŧ
Stěry a struska
Oleje
Roztoky mořících kyselin a
oplachŧ
Výroba tyčí (drátu)
Roztoky mořících kyselin
(pokud se pouţívají)
Konečné vyuţití
-surovina pro Cu (návrat do hutě)
Pb, Zn a další kovy
- surovina pro Hg
- chemický prŧmysl
- neutralizace
- jiné vyuţití, např. louţení, rozklad
pro SO2
Do pece na strusku
nebo jiná separace interní recyklace
Rekuperována nebo zneškodněna
Do hutě- interní recyklace
Abrasivum, stavební materiál
Do hutě, interní recyklace
Sole Ni, rekuperace
Cu, rekuperace
kyseliny a jiné vyuţití
Interní recyklace: Konvertor
(chlazení) nebo anodová pec
Rekuperace ušlechtilých kovŧ
Surovina pro rekuperaci kovŧ
Rekuperace oleje
Louţení
Zneškodnit jako odpad, pokud je
nízký obsah neţelezných kovŧ,
nebo nelze prodat pro další
rekuperaci kovŧ
Rekuperace v odděleném
elektrolyzéru.
Odpady určené ke zneškodnění se sniţují na minimum a obsahují hlavně kyselé zbytky ze
závodŧ kyseliny sírové, které se zpracovávají a posílají ke zneškodnění, nebo pecní vyzdívky,
z nichţ některé se nemohou rekuperovat.
V některých případech se tvoří a zneškodňují se na místě zbytky z hutního zpracování a z flotace
konvertorové strusky nebo se ukládají v prostoru dolu, pokud je uzavřen. Ostatní odpady jsou
buď odpady komunální nebo z demolic.
220
Výše uvedená tabulka ukazuje potenciální vyuţití zbytkŧ z pochodŧ. Mnoho zbytkŧ se pouţívá
jako surovin k výrobě dalších kovŧ, nebo jako materiálŧ recyklovaných v rámci zpŧsobu výroby
mědi /tm 210 Expertní skupina pro měď 1999/.
Následující tabulka ukazuje příklady mnoţství zŧstatkŧ, meziproduktŧ a vedlejších produktŧ,
které se tvoří při primárních a sekundárních procesech.
Tab. 3.18 : Příklady množství zbytků, vzniklých v komplexu primárních a sekundárních
zařízení /tm 124, DFIU Cu 1999/
Výrobní jednotka
zŧstatek vedlejšího mnoţství (t/rok)
vyuţití / volba úpravy
produktu
Primární závod : Roční výroba katod : primární Cu : 220 000 t/rok
Pec na tavení ve vznosu prach
100 000
interní vyuţití v plamenné
(flash smelting furnace)
pece
struska
400 000
další vyuţití v elektr. peci
Elektrická pec
prach
400
externí vyuţití při výrobě
Zn /Pb
struska
400 000
externí vyuţití jako stavebního
materiálu
Konvertor mědi
prach
4 000
interní recyklace v huti nebo
v elektrické peci
struska
150 000
interní vyuţití u tavící pece
Anodová pec
prach
200
interní pouţití v tavící peci
struska
20 000
interní pouţití v konvertoru
Závod výroby kyseliny kyselina sírová
656 000
vedlejší produkt- prodej
sírové
Sekundární závody : roční výroba katod : sekundární měď : 150 000 t/rok
Elektrická pec
prach
10 000
vedlejší produkt pro
prodej k rekuperaci Zn
struska
40 000
externí vyuţití jako
stavebního materiálu
Konvertor
prach
400
inter.vyuţití v elektr.peci
struska
10 000
inter.vyuţití v elektr.peci
Proces kontinuálního
prach
1 000
interní vyuţití v huti
tavení
nebo elektrické peci
struska
2 000
interní pouţití v
konvertoru mědi
Konvertor na šrot /
prach
1 000
další zpracování v závodě
závod na výrobu
Sn-Pb-kyselina
Sn, Pb a kyseliny
struska
2 000
interní vyuţití v
elektrické peci
221
Ostatní :
Elektrolýza
Závod pro úpravu
odpadní vody
obecné
anodový kal
(váha za mokra)
3 000
celková tekutina
35 000 m3
Kal
(mokrá váha)
odpad komunální
1500
interní vyuţití v chemickém
závodě na rekuperaci
ušlechtilých kovŧ a Se, Te a
Pb
interní vyuţití v chemickém
závodě při výrobě NiSO4,
As2O3,
H2SO4
zneškodnění jako nebezpečný
odpad
400
Tab. 3.19 : Příklad množství odpadů vzniklých ze sekundárního zařízení/tm 124, DFIU Cu
1999/
provozní jednotka
zŧstatek
mnoţství (t/rok) vyuţití/ volba
(vedlejší produkt)
úpravy
Šachtová pec
struska
30 000-35 000
prodávaná jako
stavební materiál
oxid z dospalovací
700-800
interní vyuţití ve
komory, kotle a
vysoké peci
chladiče
oxidy z filtrŧ
1 000-3 000
externí vyuţití k
rekuperaci Zn, Pb atd.
Konvertory
struska
17 000-19 000
vysoké peci
oxid z dospalovací
250 –300
komory
vysoké peci
oxid z chladiče
100
vysoké peci
zŧstatky
300
vysoké peci
oxid z filtrŧ
3500-3700
externí vyuţití k
rekuperaci Zn, Pb atd.
Anodová pec
zbytky měděných anod
7000-8000
vysoké peci
oxid z filtrŧ
150
vysoké peci
zbytky z pece
200
vysoké peci
Elektrolýza
anodový kal
360
externí vyuţití
síran nikelnatý
700
externí vyuţití
obecné
komunální odpad
není k dispozici
Poznámka : Roční produkce katod 60 000 t (t/r)
Struska obsahuje rozličná mnoţství mědi a hodně se znovu vyuţívá nebo se upravuje pro
rekuperaci obsahu kovŧ. Úprava strusky se často provádí termicky, aby se vyrobila inertní
struska.
222
Tab. 3.20 Složení některých strusek z tavení mědi před úpravou strusky čištěním
/tm 124 DFIU Cu 1999/
Sloţka
Tavící pec
Konvertor
Peirce-Smith
společná struska po
vyčištění v elektrické
peci
% hm.
ţelezo (celkové)
oxid křemičitý
magnetit (Fe3O4)
Cu
38 – 45
30 – 33
4 – 18
1 – 2,5
40 – 45
25
25
3–5
40 – 43
28 – 32
<2
0,3 – 0,8
Hodně strusky z procesu struskové úpravy obsahuje velmi nízká mnoţství vyluhovatelných kovŧ
a je stabilní. Často se tyto strusky prodávají jako výrobky pro prŧmysl abrasiv a stavebnictví,
protoţe mají výborné mechanické vlastnosti, které někdy předčí při porovnání přírodní horniny.
Oleje z rŧzných zdrojŧ v rámci pochodŧ se mohou rekuperovat.
3.3 TECHNIKY ZAVŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT
Tato část představuje několik technik pro prevenci emisí a zbytkových odpadŧ nebo jejich
sníţení, stejně jako techniky, které vedou ke sníţení celkové energetické spotřeby. Všechny jsou
komerčně dostupné. Jsou uvedeny příklady, které techniky představují a ilustrují jejich pŧsobení
na ţivotní prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady jsou odvislé od informací, které
poskytl prŧmysl, Evropské členské státy a závisejí na hodnocení Evropského úřadu pro IPPC.
Všeobecné techniky, popsané v Kapitole 2 „ společné postupy“ se aplikují na široké pole
pochodŧ v tomto odvětví a ovlivňují zpŧsob, kterým jsou regulovány a provozovány hlavní a
přidruţené procesy.
Regulace parametrŧ provozované pece a předcházení fugitivním emisím z pecí a pochody
odpichování a odlévání jsou dŧleţité rovněţ. Techniky, které se vyuţívají jinými odvětvími se
dají také aplikovat zejména ty, které se vztahují k vyuţívání systémŧ rekuperace síry.
Vlastní techniky jsou značně ovlivňovány od místa k místu surovinami, které mají být pouţity
v pochodu, zejména druhem a variabilitou koncentrátu nebo druhotnými surovinami, které
mohou být pro volbu pochodu rozhodující . V celosvětovém měřítku se některé provozy věnují
jedinému zdroji suroviny, ale převáţná většina závodŧ v Evropě nakupuje koncentráty na
volném trhu a musí udrţovat flexibilitu ve zpracování palety surovin. Podobným zpŧsobem
reflektuje celosvětově v prŧmyslu vyuţívaný standard sběrných odlučovacích systémŧ místní,
regionální nebo dálkové dopady na standardy kvality ţivotního prostředí a je proto těţké přímé
porovnání vlivu kombinace procesŧ na ţivotní prostředí. Je však moţné posoudit, jak mŧţe
pŧsobit jednotlivý pochod s vhodným vybavením moderního odlučování. /tm 210, Expertní
skupina pro měď 1999/.
223
Tab. 3.21 : Průměrná výše provozních nákladů na kg zachycené síry, které se dosahuje v
hutích celého světa podle zdroje- Brook Hunt 1998 CRU Copper studies 1997
Zdroj
Provozní náklady/ kg
% fixace síry
Odloučené síry v Euro *)
Japonské hutě
0,434
98,6
Hutě v EU
0,394
98,3
Americké hutě
0,438
96,8
Hutě s částečnou vazbou síry 0,324
52 %
Pozn.: 1 Euro =1,06$ ( přepočet dle 16.6.1999)
Vyuţití stupně vyvázání síry ilustruje výše uvedená tabulka jako příklad výkonnosti, které
Evropská zařízení dosahují v pŧsobení na ţivotní prostředí. Tabulka ukazuje, ţe dobré
zachycení síry se mŧţe v EU dosáhnout v mezích hospodárnosti. To se ukazuje v podmínkách
přímých provozních nákladŧ u závodŧ s porovnatelnou moderní technologií pochodu, ale
s odchylkami v odlučování.
3.3.1 Skladování materiálu, doprava a procesy úpravy
3.3.1.1 Primární suroviny
Surovinami jsou koncentráty, tavidla a palivo. Dŧleţitými aspekty jsou prevence úniku prachu a
zvlhčování materiálu, zachycování a úprava prachu a tekutin a regulace vstupních a provozních
parametrŧ při manipulaci a postupu vsazování.
Specifické problémy této skupiny jsou: 
potenciálně prašný charakter některých koncentrátŧ a některých tavidel ( např. vápna)
znamená, ţe pro tyto případy se počítá s technikami uzavřených skladŧ a systémŧ úprav.
Prach vytvořený při některých pochodech drcení strusky znamená, ţe při tomto pochodu lze
aplikovat jímání a odlučování. Podobně voda z granulace strusky mŧţe vyţadovat usazování
nebo jinou úpravu, ještě předtím, neţ se vypustí.

koncentráty se smíchají s tavidly, aby se vytvořila značně stálá vsázka, proto se počítá s
technikami obecné praxe vzorkování a analýzy pro charakterizaci koncentrátŧ a s ukládáním
jednotlivých koncentrátŧ odděleně tak, aby se mohlo připravit optimální namíchání pro
tavení

počítá se s technikami pro namísení vsázky z úloţných závodŧ nebo ze systémŧ
dávkovacích výsypek, které vyuţívají navaţovacích soustav jako jsou pásové váhy nebo
systémy pro ztráty na váze. Tvoří se vrstvená směs na prŧtaţném pásu. Konečné namíchání a
homogenizace probíhá v přepravních a sušících systémech. Pouţívá se uzavřeného
dopravníku, nebo soustavy pneumatické přepravy. Lze pouţívat sušárny s rotujícími horkými
plyny, fluidní vrstvu, plamenové sušárny nebo sušárny s parními hady atd., při čemţ sušárny
s parními hady vyuţívají odpadního tepla z jiných částí pochodu za předpokladu, ţe to
dovoluje tepelná bilance. Sušárna a tedy i připojený stupeň odlučování prachu závisí na
místně-specifických podmínkách, jako je spolehlivost dodávky páry. Tkaninové nebo
keramické filtry dosahují lepší účinnosti odloučení prachu neţ elektrostatické odlučovače.
224

V některých případech se uvádí, ţe suchý materiál má zápalnou teplotu mezi 300 a 400o C,
ale o tento faktor se mŧţe jednat u mnoha zpŧsobŧ. Například při nízkém obsahu kyslíku
v plynech pro horkovzdušnou sušárnu a provozní teplotě regulované na maximálně
přípustnou hodnotu, většinou přimísením chladného vzduchu, lze pouţít také dusíku, nemŧţe
být samovznícení v těchto případech problémem. Podobně sušárny s parními hady mohou
udrţovat nízkou teplotu koncentrátu a nízkou rychlost proudění vzduchu, coţ mŧţe mít za
následek stejný efekt. Pro předcházení samovznícení se pouţívá také některých technik.
Teplo nebo detekce jiskry se mŧţe identifikovat u horkých míst a těchto zařízení se mŧţe
uţívat ke spuštění chlazení dusíkem. Tyto všechny techniky se mohou uvaţovat v závislosti
na místě.

Skladování kyseliny, vzniklé během pochodu v nádrţích se zdvojenými stěnami, nebo
nádrţích umístěných v chemicky odolných bunkrech jsou rovněţ techniky, o kterých se
uvaţuje. Úprava zbytkŧ kyselin ze závodu kyseliny sírové a slabé kyseliny ze systémŧ
vypírání závisí na místním poţadavcích na zpracování nebo zneškodnění, pokud pro materiál
neexistuje vyuţití na místě. Anodový kal a jiné zbytky s obsahem kovŧ, které jsou určeny
pro rekuperaci mimo místo by se měly ukládat do barelŧ (sudŧ), nebo jiným vhodným
zpŧsobem v závislosti na materiálu
Příklad 3.01 Vzorkování surovin a systém přejímání
Popis : Převzetí koncentrátu a systém vzorkování. Uzavřený prostor pro vyklopení vozidla,
odizolovaný systém přepravy a vzorkování ovládané počítačem. Uzavřený prostor skladování a
mísení, uzavřené dopravníky.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Předcházení fugitivním emisím. Stanovená
vsázka pro proces.
Provozní údaje : nejsou dostupné, ale vizuální indikace jsou na velmi vysokém standardu
Přenos vlivu prostředím : pozitivní vliv – sníţení vyuţité energie, sníţení hlavních emisí
Ekonomika : Údaje nejsou dostupné, ale lze je zahrnout na základě společné praxe tam, kde jsou
tyto techniky ekonomicky proveditelné. Zvýšila se efektivita výroby.
Aplikovatelnost : Většina primárních pochodŧ
Příklady závodŧ : V současné době se vyuţívá na zařízeních ve Španělsku, Belgii a Německu.
Odkaz na literaturu : tm 106, Farell 1998/
3.3.1.2 Sekundární suroviny
Existují rozličné druhotné suroviny, které se pouţívají v sekundární výrobě a sahají od jemných
prachŧ po velké jednotlivé poloţky. Obsah Cu kolísá u kaţdého druhu materiálu a to je dáno
obsahem dalších kovŧ a kontaminantŧ. Velikost a obsah Cu (nízký, střední a vysoký) lze pouţít
také ke klasifikaci materiálŧ. Techniky, vyuţívané pro skladování, manipulaci a předúpravu se
budou rozlišovat podle velikosti materiálu a rozsahu jakékoliv kontaminace. Tyto faktory
kolísají od místa k místu a techniky o nichţ pojednává Kapitola 2 jsou technikami, o kterých se
uvaţuje. Problémy, specifické pro místo, na kterém se budou aplikovat u této skupiny jsou :



skladování jemných prachŧ v uzavřených stavbách, nebo izolovaných obalech
skladování druhotných surovin, které obsahují vodou rozpustné sloţky pod střechou
skladování neprašných, nerozpustných látek v otevřených skladech a velké poloţky
individuálně v prostoru
225

velké poloţky včetně kusové strusky, kovŧ (surových atd.) mohou poškodit betonové
podklady následkem skrytých trhlin a specifický případ ovlivňuje pouţitou techniku.
Často se pouţívají stupně předúpravy, aby se odstranily organické sloţky, jako je kabelová
izolace a zbytky tištěných spojŧ a oddělily se ostatní kovy, např. cín nebo olovo.




Pouţití technik mletí a drcení, s dobrým odsáváním a odlučováním prachu jsou techniky, o
kterých se uvaţuje. Jemný prach, který se tvoří, se mŧţe zpracovávat, aby se rekuperovaly
ušlechtilé kovy, při čemţ se pouţívá pneumatických technik, nebo jiných technik oddělování
na základě rozdílné hustoty.
Kryogenní techniky jsou také vybranými technikami, neboť zpŧsobují větší křehkost
kabelového povrchu a snadnější oddělení.
Tepelné pochody pro odstraňování opláštění a oleje jsou také moţnými technikami a jsou
charakterizovány dospalovacím stupněm, pro rozrušení organických látek ve výstupním
plynu.
Jemné prachy se skladují a manipuluje se s nimi zpŧsobem, který předchází emisím prachu.
Často se mísí, nebo aglomerují, aby se obstarala konsistentní vsázka do pece.
Tab. 3.22 : Skladování, manipulace a technika předúpravy, s nimiž se počítá u mědi
Surovina
Uhlí a koks
Skladování
Manipulace
Zakrytá oddělení, Zakryté dopravníky,
sila
při bezprašnosti.
Pneumaticky
Palivo a jiné oleje Nádrţe nebo sudy Bezpečný potrubní
v prostoru bunkru nebo manuální systém
Tavidla :
Otevřené na
Uzavřené
betonovém nebo dopravníky
podobném
se
podlaţí
zachycování
Tvoří-li se prach: Uzavřené (silo), m prachu.
je-li třeba
Pneumaticky
Koncentráty
Uzavřené, pokud Uzavřené s jímáním
nejsou bezprašné prachu
Pneumaticky
Výrobky mědi:
Otevřený
-katody,
vybetonovaný
válcovaný drát,
prostor, nebo
sochory a slitky
zastřešené
sklady
Jemný prach
Uzavřené
Uzavřené s jímáním
prachu
Pneumaticky
Hrubý prach
Zastřešená
(surovina nebo
oddělení
granulovaná struska)
Kusy (suroviny
nebo strusky)
Otevřené
226
Předúprava
Připomínky
Mísení
s koncent
ráty nebo
jiným
materiálem
Mísení vyuţívající
dopravníky.
Sušení
Mísení
Aglomerace
Odolejov
ání, je-li
nutné
Zachycování
oleje, je-li nutno
Zachycování oleje,
je-li nutno
Celistvé poloţky
Zachycování
oleje, je-li třeba
Třísky
Zaváţecí skipy
Sušení třísek nebo Zachycování
odolejování
oleje, je-li nutno
Kabel
Otevřené
Mechanický nakladač Odplášťování
Tištěné spoje
Zakryté příhrady Mechanický nakladač Broušení a dělení Obsah plastŧ
dle hustoty
mŧţe poskytovat
vstupní teplo
Zbytky z pochodu Otevřené, zakryté Závisí na podmínkách
Vhodný
pro rekuperaci
nebo uzavřené
Drenáţní systém
v závislosti na
tvorbě prachu
Odpady pro
Otevřené, zakryté Závisí na podmínkách
Vhodný drenáţní
zneškodnění
nebo uzavřené
systém
(př.vyzdívka pecí) příhrady nebo
izolované (sudy)
v závislosti na
materiálu
3.3.2
Otevřené, nebo
zakryté příhrady
Primární tavící procesy
Procesy tavení mědi, které se v praxi pouţívají v EU jsou následující /tm 92, Expertní skupina
pro měď 1998/

Tavení ve vznosu při procesu Outokumpu, který pouţívá u běţného měděného koncentrátu
vysokého obohacení kyslíkem k vytavení kamínku. Konverze kamínku na surovou měď se
provádí v konvertorech Peirce-Smitha. Struska se čistí v elektrické peci nebo flotací.

Částečné praţení koncentrátŧ ve fluidním loţi praţence, tavení na kamínek v elektrické peci.
Konverze kamínku na surovou měď v konvertorech Pierce-Smitha. Čištění strusky
odkouřením. Zpracovávaná surovina obsahuje zinek a něco olova a rovněţ měď.

Tavení a konverze surovin na surovou měď při primárním tavení a při sekundárním tavení
při obsahu olova a mědi a určitého obsahu zinku v peci při ISA tavbě. Výroba olova při
čištění strusky ve vysoké peci
Toto jsou všechny techniky o kterých se uvaţuje.
Pec pro tavení ve vznosu procesu Outokumpu produkuje vysoce jakostní kamínek, který
napomáhá a zjednodušuje postup konverze.
V některých případech mohou pece produkovat surovou měď přímo, bez etapy konverze. Vyuţití
Outokumpu pece tavení ve vznosu pro tento zpŧsob je charakterisován výrobou surové mědi
v jednom stupni tavení, kdy se vyuţívá specificky nízkého obsahu ţeleza nebo velmi vysokého
stupně jakosti koncentrátu /tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/. Tento postup přímé výroby
surové mědi z koncentrátu s nízkým obsahem ţeleza se pouţívá např. v Polsku.
Postup tavení ve vznosu podle Outokumpu je charakterizován rekuperací tepla ve formě páry a
elektřiny a také zachycováním a rekuperací oxidu siřičitého jako kyseliny sírové. Ţivotnost pecní
227
vyzdívky je asi 5 – 10 let ( v závislosti na rŧzných faktorech, jako je velikost pece, kapacita
výroby a v praktikované provozní parametry atd.)
Kromě toho, co se uvádí výše, se celosvětově vyuţívá k procesu tavení několik dalších pecí /tm
137, Expertní skupina pro měď 1998/ a o několika takových se i uvaţuje. Vyuţití plamenové
pece pro primární měděné koncentráty není začleněno a nepočítá se s ním jako s moţnou
technikou.
Mezi těmito pochody existuje rozdíl, protoţe dva z těchto postupŧ, procesy Mitsubishi a
Kennecott/Outokumpu spojují etapu tavení a konverze. Proces Mitsubishi vyuţívá tři propojené
pece se spádovým tokem roztaveného materiálu mezi pecemi. Pochod Kennecott/Outokumpu
pouţívá granulace kamínku a postup drcení mezi tavící pecí a pecí konvertoru tak, ţe jsou
provozní jednotky rozpojeny.
Všechny zmíněné pece i ty, které byly popsány dříve, jsou zařazeny do seznamu v následující
tabulce, která sumarizuje výhody a nevýhody rŧzných postupŧ.
Tab. 3.23 Přehled pecí pro primární tavení
Pec
Aplikovaná Záchyt
kapacita
plynu
Tis.t/rok
Výhody
Proces tavení
Proces Outokumpu- ve
 150-370 izolovaná Vysoká rychlost
tavení ve vznosu
pec
tavení.Vysoká
(většinou
jakost kamínku,
200 – 300)
dlouhá ţivotnost
pecní vyzdívky
Elektricky
 40 – 220 izolovaná Celkové, primární i
(s částeč. praţením)
pec
sekundárn
Tavba ISA
Primár. a
170-230 odsáváno
sekund.,
Vysoká rychlost
tavby, rozličná
paliva
Noranda a
kompaktní,
120-150 a odsáváno
El Teniente
niţší náklady
70-190
( při 1 jednotce)
INCO ve vznosu
120-200
izolovaná
pec
Contop
120
izolovaná
pec
228
vysoká
rychlos
t
tavení,
vysoce jakostní
kamínek
odstranění
vysokého Bi a Zn
Nevýhody
Srovnatelně
vyšší investič.
náklady, ale
niţší provozní
náklady
Dvoustupňový
proces
Potřeba nádrţe
na usazování
k oddělení
kamínku a
strusky
ţivotnost pecní
vyzdívky je asi
2 roky
Připomínky
Dostupné
rozsáhlé
znalosti o
procesu
vlhká
vsázka
mŧţe
zvyšovat
objem
procesy se
rychle
vyvíjejí a
jejich stav
se časem
zlepší
Autogenní
reakce vyuţívá
100 % kyslíku,
coţ znamená
úzce vymezený
prostor
Nízký prostup jen jeden
závod
Pochod Vanyucov
100 a více odsáváno
Pochod Baiyin
 70
Mitsubishi
120-240
Kennecott /
 300
Outokumpu tavení ve
vznosu a pochod
konvertování
3.3.3
podobný Norandě
podobný Norandě,
rozdělená pec,
k vytvoření spojené
usazovací nádrţe
Plynule propojené pochody
izolovaná pec mŧţe se tavit
nakupovaný a
anodový šrot.
Vysoký podíl
tavení, bez
přenosu na
pánev
k dispozici
příliš málo
údajŧ
příliš málo
údajŧ
k dispozici
odsáváno
Pochody plynule nespojené
izolovaná pec kamínek se
hromadí u dna.
bez přenosu na
pánev
určité omezení staví se
vsázky. Provoz závod
propojených
jednotek
s vlivem na
účinnost celé
linky. Obsah
síry v surové Cu
srovnatelně
vyšší investiční
náklad, ale niţší
přímé provozní
náklady
nabízí se 2.
závod, pouze
koncept
pochodu
s rozpojenou
jednotkou.
Provoz je
moţný na
rŧzných
místech
Odstraňení oxidu siřičitého
Oxid siřičitý, který se tvoří během tavení a etapy konverze mŧţe mít značný dopad na ţivotní
prostředí a odstraňuje se z plynŧ buď v závodech na kyselinu sírovou, nebo rekuperací jako oxid
siřičitý (kapalný). Rŧzné postupy pro odstranění oxidu siřičitého jsou popsány v Kapitole 2
tohoto dokumentu. Pouţitý pochod závisí na místním odbytišti kapalného oxidu siřičitého,
všeobecně se pouţívá konverze na kyselinu sírovou /tm 92, Expertní skupina pro měď 1998/.
Existuje několik faktorŧ, které jsou pro prŧmysl mědi specifické.
Všechny tyto techniky jsou povaţované za moţné BAT.
Pouţití kyslíku k obohacení při tavení mědi v huti má za následek vysoký obsah oxidu siřičitého
v plynech z tavící pece. Ačkoli je při konverzi zředěn na 14 % SO2 umoţňuje sníţení objemu
plynu významné úspory na velikosti vedení, ventilace a odlučovacím systému /tm 140, Finland
Cu 1999; tm 107, Ullmans 1996/. Dalším faktorem, který se vyskytuje při vysoké koncentraci
plynu je potenciál pro vyuţití nadbytku přítomného tepla v plynu, zejména po etapě katalýzy,
která je značně exotermická; ačkoliv tím se mŧţe sníţit flexibilita pro přijetí variant na prŧtok a
sloţení plynu. Uvedené zředění plynu musí také obstarat dostatečný kyslík pro katalytický
pochod.
Dalším faktorem, který ovlivňuje obsah oxidu siřičitého je kolísání obsahu plynŧ z konvertoru
mědi, které bylo jiţ popsáno . Toto kolísání obsahu SO2 znamená, ţe projekt závodu na kyselinu
s tím potřebuje počítat pro stadia vypírání ve skrubru a u přestupu tepla i při volbě katalyzátoru.
229
3.
Jak jiţ bylo uvedeno, je volba katalyzátoru nyní větší a oxidem cesným obohacené katalyzátory
budou nejspíš schopny zlepšit výkon.
Výkon metalurgického závodu na kyselinu je závislý na výkonu úseku čištění plynu. Pokud
nebude systém čištění efektivní při odstraňování nečistot z přicházejícího plynu, bude výkon
připojeného úseku horší. Ačkoliv projekt systémŧ mokrého čištění plynŧ se mŧţe značně lišit,
mají následující poţadavky a charakteristiky společné :




pevné kontaminanty se musí odstranit, aby se dosáhlo konečné jakosti plynu pod 1 mg
pevných částic/Nm3 (opticky čistý)
obsah oxidu sírového v plynu sníţit na hodnotu v rozmezí 15 – 25 mg/nm3
fluoridy a chloridy se musí odstranit, aby se předešlo poškození vyzdívky zařazené věţe a
katalyzátoru v reaktoru
plyn se musí chladit na teplotu, která vyhovuje vodní bilanci závodu kyseliny. teplota je
závislá na koncentraci SO2 plynu a koncentraci vyrobené kyseliny. Plyn o koncentraci 4 – 6
% SO2 potřebuje ochlazení na teplotu pod 30oC, zatímco plyn s obsahem určitě nad 10 %
mŧţe mít teplotu přibliţně 35 – 40 oC, za předpokladu výroby 98,5 % kyseliny.
Podíl konverze oxidu siřičitého na oxid sírový se udává pro tyto pochody obecně a mŧţe být
v rozmezí 99,5 – 99,9 % u plynŧ, které se tvoří z primárního tavení mědi a z konvertování.
Existuje však několik faktorŧ, které ovlivňují podíl konverze a musí být vzaty v úvahu
v místních podmínkách.
Těmito faktory jsou :
 vstupní čistící linka plynu pro katalyzátorové jedy, tj odstraňování rtuti v závislosti na jejím
obsahu ve vsázce
 koncentrace vstupního plynu a rovnoměrnost. Plyny o vyšší koncentraci a rovnoměrnosti
obsahu SO2 mají schopnost dosáhnout vyšší účinnosti konverze. To je zpŧsobeno částečně
konzistentností chlazení vnitřního tahu plynu, které lze dosáhnout, kdyţ existují malé výkyvy
v koncentraci
 volba katalyzátoru. Oxidem kademnatým obohacené katalyzátory mají tendenci zvyšovat
podíly konverze za předpokladu, ţe ostatní faktory se regulují, aby se předešlo otravám
(katalyzátoru). Běţné změny katalyzátorŧ nejspíš umoţňují, aby se provedla během údrţby
úprava vedoucí k jejich zdokonalení, ale aby mohly být plně účinné, musí být údrţba
doprovázena i zlepšením ostatních oblastí.
 správná teplota vstupního plynu, obsah kyslíku a bilance vody (viz výše)
 efektivní nastavení podmínek u plynu, zejména teploty mezi prostupy katalyzátorem
Podíly konverze proto časem kolísají a stále stabilní hodnoty mohou vést k omylu, ale
následující příklady znázorňují výkony, kterých lze dosáhnout u dobře projektovaných závodŧ,
provozovaných při rŧzných charakteristikách vstupního plynu.
Příklad 3.02 Závod na kyselinu sírovou pracující při podmínkách kolísání plynu
Popis : Čištění plynu a úsek vypírání. 3 linky dvoukontaktního závodu Lurgi pro výrobu
kyseliny sírové, 4 a 5 prostupŧ, moderní katalyzátor. Slabá kyselina k neutralizaci cca 12 – 15
m3/hod o 5 % H2SO4, rovněţ tepelný rozklad kyselého výtoku s vyšší (asi 50 %) koncentrací
kyseliny.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Vysoký poměr konverze oxidu siřičitého. Dosaţeno více
neţ 99,6 % na současném zařízení.
230
Provozní údaje : Tab. 3.24 : Údaje o výkonu závodu na kyselinu sírovou provozovanou při
podmínkách kolísání plynu.
Sloţka
Objem výstupního plynu :
Sox
SO3
NOx (jako NO2)
Cl- ( jako HCl)
F- (jako HF)
zbytkový prach: prŧměrně
zbytkový prach: rozmezí
sloţky: rozmezí
Cd
Hg
Tl
As
Se
Sb
Pb
Cu
PCDD/PCDF
Naměřené hodnoty
320 000 Nm3/h
100 – 1100 mg/Nm3
20 – 40 mg/Nm3
20 – 45 mg/Nm3
2 – 7 mg/Nm3
1 – 4 mg/Nm3
< 2 mg/Nm3
1 – 7 mg/Nm3
< 0,01 – 0,02 mg/Nm3
< 0,01 – 0,07 mg/Nm3
< 0,01 – 0,02 mg/Nm3
< 0,01 – 0,1mg/Nm3
< 0,01 – 0,02 mg/Nm3
< 0,01 – 0,03 mg/Nm3
< 0,01 – 0,15 mg/Nm3
< 0,01 – 0,09 mg/Nm3
0,001 – 0,01 ng ITE /Nm3
Přenos vlivŧ prostředím : pozitivní účinek – Sníţení hlavních emisí oxidu siřičitého konverzí
na kyselinu sírovou, rekuperace tepla z plynŧ a vyvíjeného během konverze.
Ekonomika: 55 mil. EUR vynaloţených na l linku výroby závodu kyseliny. Viz také příloha o
nákladech.
Pouţitelnost: Výstupní plyny z primární tavby (koncentrace SO2 > 6 %; spojení s výstupními
plyny ze sekundární tavby je moţné). Tyto charakteristiky lze aplikovat na většinu stávajících
zařízení.
Příklady závodŧ : V současné době se pouţívá v závodě v Německu
Odkaz na literaturu : tm 124 DFIU Cu 1999 ; tm 210 Expertní skupina pro měď 1999/.
Příklad 3.03 Závod kyseliny sírové provozovaný za ideálních podmínek
Popis : Dvoukontaktní závod kyseliny sírové, 4 prostupy přes moderní cesiový katalyzátor.
Proces Monsanto Enviro Chem : IPA (3:1)
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Maximální rekuperace oxidu siřičitého
Provozní údaje : Zpracování plynŧ FSF a FCF (?) o 30 - 40 % SO2 naředěných na 14 % na
vstupu kontaktního závodu při prŧměrném ročním prŧtoku 171 300 Nm3. Dosahuje se aţ 99,9 %
konverze. Závod staví na vysoké konstantní zásobě oxidu siřičitého, moderním čištění plynu a
chlazení vnitřního tahu a katalyzátoru obohaceného Cs. Emise oxidu siřičitého v koncovém
plynu ( jako roční prŧměr) jsou okolo 150 mg/Nm3.
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek - Sníţení hlavních emisí oxidu
siřičitého, rekuperace energie
231
Ekonomika: Není posouzena, ale pochod se postavil v současné době a hospodárně se
provozuje.
Pouţitelnost : Specifický případ ideálních podmínek vstupního plynu
Příklad závodŧ : Provozuje se v závodě v USA
Odkaz na literaturu : tm 140, Finland Cu 1998/
Dalším faktorem, který je dŧleţitý, kdyţ se pouţívají v závodě kyseliny sírové plyny o vysoké
koncentraci, je zbytkový obsah SO2 ve vypouštěných (odsávaných) plynech. Většina Evropských
závodŧ dosahuje účinnosti konverze v rozmezí 99,5 – 99,8 % a při vstupní koncentraci při 8, 4,
10, 11, nebo 13 % SO2 do kontaktního závodu. Procenta konverze neplatí pro dobu během najetí
a odstávky provozŧ a při havarijních stavech ( neočekávaných událostech).
3.3.4
Sekundární tavící procesy
Paleta druhotných surovin a kolísání v obsahu mědi a stupeň kontaminace vedlo k vývoji škály
taveb druhotných surovin /tm 137 Expertní skupina pro měď 1998/.
V Evropě se pouţívají pro širokou paletu surovin minihutě, šachtové pece, pece pro ISA tavbu,
TBRC a izolované hlubinné elektrické obloukové pece. Všechny tyto techniky jsou moţné
v závislosti na druhu suroviny.
Minihutě se vyuţívají pro druhotné suroviny a strusku vyuţívajíce ţelezo a vysoký obsah
ţelezného šrotu jako redukčního činidla. Pro zpracování černé (surové) mědi obsahující ţelezo
z tavících pecí a pro tavení slitinového šrotu se pouţívá konvertoru. Plamenné nístějové pece se
pouţívá pro rafinaci konvertorové mědi a šrotu s vyššími obsahy mědi.
Tab. 3.24 uvádí přehled výhod a nevýhod pecí pro sekundární tavení při niţší jakosti
vsazovaných surovin.
Některé techniky popsané v Kapitole 2 jsou pouţitelné pro odlučování kouřových plynŧ a čištění
a některé pouţívané systémy regulace procesu u těchto pecí rovněţ.
Tyto techniky se v době tvorby tohoto dokumentu nepouţívají běţně u všech zařízení. Systém
regulace pochodu u vysoké pece se povaţuje za vhodný pro aplikaci v projektu a jeho moţnost
zařazení je předmětem této skutečnosti.
Plyny ze sekundárních taveb obsahují obvykle málo, nebo ţádný oxid siřičitý za předpokladu, ţe
se předchází sulfidickým surovinám, ale mohou obsahovat významná mnoţství těkavějších kovŧ
jako je olovo a zinek atd. Mohou také obsahovat těkavé organické látky, dioxiny, CO a prach a
etapy odlučování tedy zahrnují u sekundárního tavení chlazení plynu ( s rekuperací tepla nebo
energie), dospalování, aby se rozrušily organické uhlovodíky a dioxiny, odlučování hrubých
částic, pokud je to nutné a filtraci tkaninovými filtry. Zachycený prach se recykluje, aby se
získaly v něm obsaţené kovy.
Příklad 3.04 Rozklad dioxinŧ
Popis : Injektáţ kyslíku do horní části vysoké pece. Uvedený proces nemá komoru, která by
umoţňovala zařadit dospalování. Existují určitá omezení pro dosahovaný stupeň mísení plynŧ,
ale celkové pŧsobení je přijatelné. Mohou se objevit systémy regulace.
232
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Rozrušení dioxinŧ, CO a dalších sloučenin uhlíku.
Provozní údaje : Dosaţeno hodnoty pro dioxiny < 0,5 ng / Nm3 TEQ
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Celkově pozitivní účinek – Sníţení hlavních emisí.
Náklady na energii pro výrobu kyslíku.
Ekonomika : Nejsou dostupné údaje, ale technika má nízko nákladové uspořádání a skutečně se
provozuje.
Pouţitelnost : Většina horkých zón šachtových pecí a moţná i v jiných pochodech.
Příklad závodŧ : V současné době se pouţívá u závodŧ v Německu
Odkaz na literaturu : tm 124, DFIU Cu 1999.
Tab. 3.25 Přehled pecí pro sekundární tavení
Pec
Rozmezí
kapacit
Zachycování
plynu a potřeba
odlučování
Výhody
Nevýhody
Šachtová pec
 150 – 200
t / den / pec
Materiál o
nízkých
jakostech
Nezbytnost
projektované
regulace
procesu
Hlubinná
elektrická
oblouková
pec
Pro 8 MVA
pec
Podíl tavení
8 – 25 t/hod
Poloizolovaná
Chlazení plynu*
Dospalování a
čištění (tkaninový
filtr)
Izolovaná
Dospalování,
Chlazení plynu a
čištění **
Minihuť
Uzavřená.
Chlazení plynu a
čištění (tkaninový
filtr)
Aţ od 40 do 70 Uzavřený
tun na vsázku Chlazení plynu *
a čištění
(tkaninové filtry)
Paleta
materiálu.
Vysoký podíl
tavení
Hutnost.
Otáčení.
Finančně
náročné
TBRC
233
Připomínky
Zlepšení
regulace
pochodu při
inkluzi
(tvoření dutin)
Vhodné pro
Omezení pro Vytvořený
šrot z počítačŧ určitou
CO
Nízký objem
vsázku
se spaluje
plynu
v peci, aby se
získalo teplo.
Rychlost
výroby závisí
na druhu
vsázky,
obsahu mědi a
výkonu pece
Vysoký podíl Určitá
tavení.
vsázková
Hutnost
omezení
Tavba ISA
30 000 aţ
40 000 t/rok
Odsavače (kryty)
Chlazení plynu**
a čištění
Konvertor
15-35 t na
vsázku a
konvertor
Zakrytý
Chlazení plynu a
čištění
(tkaninový filtr)
Šachtová pec  250 t/den
s nístějí
Izolov
aná a
zakrytá
,
dospal
ování,
chlaze
ní
a
čištění
plynu
(tkaninový filtr)
Dospalování
(redukční pec)
WHB, čištění
(tkaninový filtr)
Paleta surovin Vyvíjí se
Vysoký podíl
tavení
Vyuţití pro
tavení a
rafinaci
taveniny,
dobrá
energetická
účinnost
Určitá
omezení
vsázky
Kontitavící
pochod
50 – 100 t/hod
Vysoký podíl Určitá
výroby, vysoké omezení na
vyuţití energie vsázku
Plamenná
nístějová pec
Vyuţití pro
Těsnění.
250–400 t/den Polo-izolovaná a
zakrytá, chlazení konvertorování aUrčitá
plynu, dospalování a rafinaci
omezení na
a čištění
vsázku
(tkaninový filtr)
Neodzkoušen
o
Pro nízké
jakosti
materiálu při
redukčních
podmínkách
Provozována
při zpracování
síry obsaţené
ve vsázce za
tvorby
kamínku a
jeho
konvertování
Pro úpravu
černé mědi
z tavících pecí
a tavení
měděné slitiny
Ţárová
rafinace šrotu
o vyšší jakosti,
anodové a
surové mědi
Ţárová
rafinace šrotu
o vyšší jakosti,
anodové a
surové mědi
Mŧţe vyuţívat
výfučen při
naklápění.
Ţárová rafinace
šrotu o vyšší
jakosti a
surové mědi
Poznámka :
*) Kdyţ je hodnota teploty dost vysoká, lze uvaţovat o rekuperaci tepla; poţaduje se čištění
v tkaninových filtrech a další ochlazování
**) V závodech EU mŧţe během určitých kampaní výstupní plyn obsahovat oxid siřičitý a proto se
upravuje ve skrubru nebo v této době odesílá do závodŧ kyseliny.
3.3.5
Konvertorování
234
3.3.5.1 Konvertorování primární mědi
K etapě konverze, které se pouţívá v Evropě, slouţí konvertor Peirce-Smitha, nebo podobný. Je
obecně celosvětově vyuţívaným konvertorem /tm 92, Skupina expertŧ pro měď 1998/. Tento typ
konvertoru má velmi vysokou a efektivní úroveň výkonu. Jsou schopny vysoké úrovně hutnické
úpravy a mŧţe se pouţít k odkouření přítomných kovŧ, jako je olovo a zinek, které se potom
mohou rekuperovat. Teplo, které během zpracování vzniká je k dispozici také k tavení
měděného šrotu (např. šrotu anodového) a tento faktor je významnou výhodou. Mají tu
nevýhodu, ţe jsou odkázány na vsazování a přepravování materiálu pánví, skipovou nádobou
nebo formou.
Je to potenciální zdroj fugitivních kouřových plynŧ, které obsahují prach, kovy a oxid siřičitý.
Pánev nebo skipová nádoba pouţívaná při plnění mŧţe narušovat účinné umístění odsávacího
ventilátoru kouřových plynŧ. Správný provoz konvertoru se tudíţ opírá o pouţití primárních a
sekundárních sacích ventilátorŧ kouřových plynŧ během zaváţení a odlévání, aby se zachytilo
co moţná nejvíce fugitivního kouře. Prachy, tavidla, redukční činidlo, šrot atd. lze přidávat
víkem. Automatická regulace mŧţe zabránit dmýchání během doby, kdy je konvertor vykloněn
a nastavit, kdyţ je opět zataţen.
Tyto pochody a regulační techniky a jímání kouře je vhodné vyuţít u nových i stávajících
zařízení a jsou to techniky, které se povaţují za moţné BAT.
Ve světě se pouţívají také jiné pochody konvertorování /tm 137 Expertní skupina pro měď 1998/
a jsou také technikami, které se berou v úvahu. Stupně konvertorování, které se pouţívají u
kontinuálního pochodu Mitsubishi a Outokumpu / Kennecott tavení ve vznosu nebo rychlého
pochodu konvertorování nepotřebují přenos pánví a tudíţ odpadá tento zdroj sekundárních
kouřových plynŧ. Oba tyto pochody však ještě vyţadují určité jímání kouře u ţlabŧ a
odpichových otvorŧ a rychlý konvertorový pochod je závislý na pecním kamínku a konvertování
granulované strusky, rozdrcení kamínku a manipulaci, coţ mŧţe být potenciálním zdrojem
určitých emisí do ovzduší a vody. Nicméně tyto procesy jsou podstatně čistší a regulace emisí
nemusí být příliš odkázána na údrţbu a péči provozovatele. Při konvertorování Mitsubishi vtéká
pecní kamínek do nístěje roztavené mědi a reaguje za tvorby strusky a taveniny kovu;
následkem této reakce opouští surová měď konvertor a vstupuje do anodové pece ještě
s vysokým obsahem síry. Výstupní plyny mají proto srovnatelně vyšší obsah oxidu siřičitého a
potřebují, aby se odstranil v etapě ţárové rafinace.
Plyny zachycené z cyklŧ konvertorování se chladí, čistí a odesílají do systému rekuperace síry.
Jak jiţ bylo uvedeno dříve, kolísá obsah oxidu siřičitého v plynech z provozu konvertorŧ během
cyklŧ konvertorování mezi 6 – 12 %, plyny se míchají se silnějšími plyny z etapy tavení.
Kontinuální konvertorové pochody mají vysokou, stabilní koncentraci SO2 a proto umoţňují
podstatně menší systémy pro manipulaci, čištění a chlazení plynu a pouţívá se i poněkud
menších stupňŧ pro konverzi síry.
Pec na ISA tavbu se pouţívá také v kombinovaném postupu tavení po dávkách a konvertorování
kamínku měď/olovo na surovou měď.
Tab. 3.26: Přehled konvertorů pro primární a sekundární výrobu mědi
235
Konvertor
Rozsah
kapacit
Vsázkové konvertory
Peirce-Smith  100 - 250
(nebo
(primární) a
podobný)
 15 – 35
(sekundární)
(t /vsázku Cu)
Hoboken
 50 – 100
t/ vsázku Cu
TBRC
 40 – 70 t/
vsázku Cu
 40 000 t/r
Tavba ISA
Jímání plynu Výhody
Nevýhody
Primární i
sekundární
odsavače
Odkázán na
K dispozici
přenosy pánví široké znalosti o
postupu. Vyuţití
v primární i
sekundární
výrobě.
Pouţívají
krytových
odsavačŧ při
vsazování
Jednoduchá
odzkoušená
technologie.
Tavení anod
a jiného
šrotu.
Mohutný a
přizpŧsobiv
ý.
Dobrý hutní
výkon.
Odkuřování
urč. Příměsí
kovŧ
Snadnější
záchyt plynu
Sifon pro
záchyt
primárního
plynu
Uzavřený
Sekundární
tavení šrotu
Sací
ventilátory
chlazení plynu
a čištění
236
Ucpávání
předlohy.
Přenos pánví
Připomínky
Hlavně pro
primární. Uţito
také u konverze
kamínku Cu/Pb
v sekundární
výrobě
Primární a
sekundární.
Obecně
neodzkoušeno
Aplikováno
v době vzniku
dokumentu na
konverzi vsázky
kamínku Cu/Pb
Propojené konvertory
Mitsubishi
Aţ240 000 t Izolované
(zatěsněné)
Cu /rok
Kennecott /
Outokumpu
 300 000 t
Cu /rok
Izolované
Vysoký SO2
Těţké pro
uspořádání ve
stávajících
závodech.
Těsně spojeno
s pochodem
tavení
Vysoká konc. Tavení
SO2, vzduté
anodového
hromadění
šrotu není
kamínku
k dispozici.
V současné
době se
aplikuje jen v
jedné huti a v
druhé po
rekonstrukci
Pouze pro
primární.
Praktikuje se
dodat.úprava Cu
šrotu.Lze pouţít
v ostatních
hutích
Pouze primární
3.3.5.2 Konvertorování sekundární mědi
Jak bylo uvedeno /tm 137, Expertní skupina pro měď/ nejobvyklejší zpŧsob pouţívá pro
sekundární výrobu konvertor Peirce- Smitha ( nebo konvertory podobné), TBRC a tavící
pece ISA. Pokud se pouţívá TBRC jako konvertoru, je kompaktní a běţně je celý uzavřený,
umoţňuje jímání sekundárních kouřových plynŧ. Do konvertoru se přidává šrot měděných
slitin. Kvŧli vyrovnávání tepla a oddělování prvkŧ jako je zinek nebo cín odkuřováním
v redukční atmosféře se přidává uhlík. Stejné komentáře lze pouţít pro systémy zachycování
kouřových plynŧ, kterých se pouţívá při primární výrobě mědi. Správné provozování
konvertoru se tedy opírá o pouţívání odsávacích ventilátorŧ kouřových plynŧ při vsazování
a odlévání z primárního i sekundárního pochodu, aby se zachytilo co moţná nejvíce
fugitivních kouřových plynŧ, druhy prachových látek, jako jsou tavidla a uhlíkaté látky se
mohou přidávat prostřednictvím krytu. Automatická regulace mŧţe zabránit dmýchání
během doby, kdy je konvertor nakloněn. Plyny z konverze sekundární výroby mědi se
upravují za ochlazení (při rekuperaci tepla či energie, pokud je to prakticky realizovatelné),
hrubé částice se oddělují a oxid siřičitý se odstraňuje, pokud je zapotřebí a plyn přechází
přes tkaninový filtr.
Tyto postupy a techniky k regulaci a zachycování kouřových plynŧ jsou vhodné k aplikaci u
nových a stávajících zařízení a jsou technikami, které se berou v úvahu.
3.3.6
Rafinace plamenem
Ţárová rafinace byla jiţ popsána. Rotační pece, plamenné nístějové pece, šachtové
nístějové pece a postup kontinuálního tavení (Contismelt) jsou všechny technikami, o
kterých se uvaţuje jako o moţných BAT u primárních a sekundárních taveb.
Charakterizují je přídavky plynu a aditiv dmýšními trubicemi nebo tryskami. Šachtová
nístějová pec a pochod Contitavení se provozují s pevnou vsázkou. Plamenná nístějová pec
operuje s pevnou a roztavenou měděnou vsázkou a rotační pece pracují hlavně se vsázkou
taveniny mědi. Roztavená měděná vsázka vyţaduje běţně pouţití přepravní pánve pro
plnění a proto se v tomto případě musí počítat s určitými fugitivními emisemi jako
237
s moţným problémem. Přídavky šrotu do rafinačních pecí mohou zpŧsobit fugitivní dýmy
a šrot, který je znečištěn organickými látkami by se měl vyloučit. Podíl přidávaného šrotu
se mŧţe regulovat.
U rafinačních pecí se uţívají systémy pro záchyt kouřových plynŧ, potřebné odlučovací
systémy budou záviset na pouţívaném materiálu. Plyny a kouř z pece se zachycují, během
pochodu redukce se spalují dospalovacími hořáky, chladí se, čistí v tkaninových filtrech
nebo pračkách. V závislosti na obsahu síry přenesené z konvertoru, mŧţe být třeba, aby se
SO2 odstranil vypírkou s hydroxidem sodným. Příkladně, kdyţ se surová měď
z konvertorové pece Mitsubishi ţárově rafinuje, mŧţe výstupní plyn
obsahovat
srovnatelně vyšší oxid siřičitý a vyţaduje to jeho odstranění.
Rekuperace tepla z výstupních plynŧ rafinační pece je moţnou technikou u jednotek o
vysokých podílech tavení pevného materiálu .
Odlévání roztavené mědi z anodové pece na licím karuselu nebo strojem pro kontinuální
odlévání jsou technikami, které se berou v úvahu.
Postupy a techniky pro regulaci, záchyt kouře a odstraňování oxidu siřičitého jsou vhodné
k aplikaci u nových i stávajících zařízení.
3.3.7 Elektrolitická-rafinace
Postupy elektrorafinace, které se optimalizují parametry rozměrŧ van ( rozmístění, velikost
van atd.) a vyuţívají vrstev oceli pro mateční katody nebo startovních měděních plechŧ,
jsou moţnými technikami. U stávajících skladovacích vanových prostor, náklady konverze
na korozivzdorné, předem tvarované katody nemusí být přiměřené a v těchto případech se
pouţívají startovací měděné plechy. Mechanické (automatické) vylučování a vyjímání,
stejně jako dokonalejší detekce zkratŧ také stojí za úvahu při určitém rozsahu provozu.
Rekuperace mědi z roztokŧ zahrnuje elektrolytické pochody a v těchto případech se plyny
uvolňují na anodě a mohou tvořit kyselou mlhu. Zachycování a odstraňování této mlhy je
rovněţ moţnou technikou.
Izolované odvodňovací systémy z prostoru umístění van a recirkulace všech
zachycovaných roztokŧ, rekuperace anodového kalu a výtokŧ elektrolytu jsou také
technikami, se kterými se počítá.
3.3.8
Zpracování strusky
Existují rŧzné zdroje strusky, která při postupu vzniká. Moţné aplikace technik závisí na
zdroji, ale především na tavbě strusky a určité konvertorové strusky se mohou upravovat
v pecích (elektrických) na úpravu strusky, kam se přidává uhlík a struska se zbaví mědi za
tvorby kamínku a čisté strusky. Některé strusky, které jsou bohaté na měď, jako je
konvertorová struska, se mohou vracet do tavící pece, nebo se mohou pomalu ochlazovat a
podíl bohatý na strusku se odděluje, například v centrální jednotce flotace. Čištění strusky
injektáţí uhlí do nístěje se struskou, kdy se vyuţívá rotační pece je rovněţ uvaţovanou
technikou, odkuřování strusky a její vracení do prvního stupně tavící pece (k redukci nebo
do etapy tavení na kamínek) se také povaţuje za moţnou techniku.
Odkouřená struska má velmi nízkou vyluhovatelnost obsahu kovu a má několik uţitečných
vlastností, které umoţňují její vyuţití ve stavebnictví a jako otryskávacího media. Vyuţití
nebo recyklace strusek a recyklace prachŧ z filtrŧ se povaţuje za část pochodu.
3.3.9
Hydrometalurgické procesy
238
Hydrometalurgická úprava oxidu měďného a nízkojakostní sirníkové rudy se v praxi
v Evropě v době tvorby tohoto dokumentu neprovádí, ale mohou se pouţívat v budoucnosti
například v místech dolŧ. Základní postup, zmiňovaný dříve i v Kapitole 2, mŧţe mít
několik alternativ, které budou záviset na povaze rudy. Uvedené předpoklady by se měly
projednávat /tm 130, Chadwick 1994; tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/.
Protoţe hydrometalurgické postupy zahrnují louţení, extrakci rozpouštědly a etapy
elektrolýzy, je třeba brát v úvahu přiměřené zneškodňování vylouţeného materiálu, stejně
jako kontrolu směsí z extrakce rozpouštědlem nebo usazovacích nádrţí. Techniky, které se
probírají v Kapitole 2 o předcházení emisí do vody, např. z příslušných odvodňovacích
systémŧ jsou přiměřené, pokud se jedná o techniky k rekuperaci těkavých organických látek
a vyuţití neškodných rozpouštědel.
3.3.10 Cín a ostatní kovy
Postupy, o nichţ se diskutovalo dříve jako o dostupných technikách, jsou všechny
povaţovány za moţné techniky při určování BAT. Specifický vsázkový materiál ovlivní
konečnou volbu pochodu. O technikách, o nichţ se pojednává v Kapitole 2, by se mělo
také uvaţovat ve spojení s těmito postupy.
3.3.11 Měděné dráty a tyče
Postupy, o kterých se pojednávalo dříve jako o dostupných technikách jsou všechny
povaţovány za moţné techniky ve spojení s BAT. Mělo by se brát v úvahu vyuţívání
moderní regulace hořákŧ šachtové pece, aby se optimalizovalo spalování a udrţovala se
minimální hladina CO, při zachování jakosti výrobkŧ.
3.3.12 Ingoty, trubky a polotovary
Specifický vsázkový materiál a finální výrobky ovlivní volbu postupu a budou se
aplikovat faktory projednávané u válcovaného drátu. Pokud se pouţijí při pochodu slitiny
mědi, měla by se regulovat teplota tavení a měl by se účinně jímat kouřový plyn
vznikající během tavení a odlévání a upravovat tkaninovými filtry, z kouřových plynŧ by
se měl rekuperovat ZnO. Techniky k regulaci teploty a řízení pochodu , o nichţ se
pojednává v Kapitole 2 by se měly také brát ve spojení s těmito postupy v úvahu.
3.3.13 Odsávání a čištění plynu a spalin
Jímání plynu a techniky úprav, o nichţ se pojednává v části 2.7 a 2.8 tohoto dokumentu
jsou technikami, o nichţ se uvaţuje jako o moţných technikách pro rŧzné etapy pochodŧ,
které náleţí do výroby mědi atd.
Zejména je dŧleţitá identifikace jakýchkoliv organických kontaminantŧ z druhotných
surovin, tak, aby se mohlo pouţít nejvhodnější úpravy pece a kombinace odlučovacích
systémŧ pro prevenci fugitivních emisí a rozrušení dioxinŧ a ostatních sloţek ve
výstupním plynu.
Vyuţití sekundárních odsávacích zařízení je také technikou, o níţ se uvaţuje při pouţití
sofistikovaných systémŧ, aby se docílilo zachycení kouře, u těchto systémŧ se mŧţe
sniţovat energetická náročnost. Existuje několik místně-specifických problémŧ, které
nastaly a je o nich pojednáno v oddíle 3.3.1.1 této kapitoly. U odsávacích systémŧ je také
239
třeba počítat se zaváţením a dalších pecních pochodech a se zpŧsobem, jak změnit zdroj
plynŧ z procesu během výrobního cyklu. V podstatě je technologie pochodu, o níţ
pojednává tato kapitola ve spojení s vhodným odlučováním v souladu s přísnými
poţadavky na ochranu ţivotního prostředí
Tab. 3.27 Odlučovací metody, o nichž se uvažuje
Zdroj
Nedokonalé spalování,
organický materiál ve vsázce
Sloţka výstupního plynu
CO, VOC, dioxiny
Síra v palivu nebo surovině
SO2
Podmínky spalování
Nox
Pec a manipulace
s roztaveným materiálem
Prach, kouřové plyny
s obsahem oxidŧ kovŧ
240
Metoda úpravy
Regulace pochodu,
dospalovací hořák, injektáţ
aktivního uhlíku
Mokrý, nebo polosuchý
skrubr, injektáţ vápna
Regulace pochodu, správné
vyuţití kyslíku, katalytická
redukce
Skrubr a nebo tkaninový filtr
Příklad 3.05 Cílená úprava sekundárních kouřových plynŧ
Popis: Úprava sekundárních kouřových plyn a odvětrávaných plynŧ pomocí absorpce SO2 a
tkaninového filtru.
Sekundární odsavače
pece pro tavení ve vznosu
prach a pouţité filtrační
medium vracené do pece
pro tavení ve vznosu
Sekundární digestoře
elektrické pece
odvětrávání výstupního
plynu a tkaninový filtr
Sekundární digestoře
konvertorŧ
Odsávání výstupního plynu
sekundární digestoře
anodové pece
vyčištěný
výstupní plyn
Ca (OH)2
tkaninový filtr
vyčištěný výstupní
plyn
Digestoře pro pomocná zařízení
např. stanoviště nakládky
(místo zaváţení)
tkaninový filtr
Sekundární ventilace pece
pro tavení ve vznosu
Tab. 3.28 Údaje o výkonech systému
sekundární plyny z odvětrávání prostoru
sekundární odsávání konvertoru, výstupních
plynŧ z elektrické pece na čištění strusky,
systémy odvětrávání pece pro tavení ve vznosu,
anodové pece, manipulace s recykláty a
místa přípravy
Podmínky na vstupu:
maximální projektovaný objem:
kolísání objemu:
absorbent pro odstranění SO2
prŧměrný obsah prachu a absorbentu :
rozmezí prachu:
rozmezí vstupního SO2:
580 000 Nm3/h
cca 350 000 – 550 000 Nm3/h
hašené vápno
1500 mg/Nm3
1 – 5 g / Nm3
100 – 1500 mg /Nm3
241
Podmínky na výstupu :
Kolísání objemu :
Zbytkový prach prŧměrně:
Rozmezí zbytkového prachu:
Sloţky – rozmezí :
Cd
As
Ni
Se
Sb
Cu
Absorpce síry
cca 350 000 – 550 000 Nm3/h
< 2 mg/Nm3
1 – 7 mg/ Nm3
<0,01 – 0,1 mg/Nm3
< 0,01 – 0,8 mg/Nm3
< 0,01 – 0,3 mg/Nm3
< 0,01 – 0,9 mg/Nm3
< 0,01 – 0,5 mg/Nm3
< 0,02 – 2 mg/Nm3
cca 50 – 70 %
Zařízení vyuţívá 3 sekundární sací ventilátory kromě hlavního odsavače. Tyto sací ventilátory
mohou být napojeny buď na závod kyseliny sírové ( odsávací zařízení 1) nebo na sekundární
systém čištění ( odsavače 2 a 3). Během pochodŧ plnění a odlévání jsou individuální odsávací
zařízení poháněna motorem do polohy, kde zajišťují optimální účinnost záchytu. Pouţívá se
sofistikované regulace. Uspořádání odsavačŧ u konvertoru je znázorněno dále.
Obr. 3.13 : Cílený sekundární systém pro odsávání kouřových plynů /tm 201, Velten
1999/
Hlavní přínos pro ţivotní prostředí : Jímání a zpracovávání fugitivních emisí. Minimalizace
vyuţívané energie.
Provozní údaje : dosahuje se 99% zachycování kouřových plynŧ
Tab. 3.29 : Zlepšení výkonu sekundárního odsávání kouřových plynů
emise prachu kg/rok
před zařazením sekundárního po dodatečném sekundárním
jímání plynu (1992)
jímání plynu (1996) *
výroba anod t/rok
220 000
325 000
fugitivní emise:
tavící agregát celkem: 66 490
32 200
střešní vedení
56 160
17 020
Regulované emise:
(Primární huť) : Huť/ závod kyseliny
7990
7600
Komín pro sekundární
odsavače
2547
2116
Poznámka: *Emise po investici 10 mil. Euro na dokonalejší odsávání fugitivního plynu a
systém úpravy. Přídavná energie 13,6 GWh/rok
Přenos vlivu z prostředí do prostředí : Pozitivní efekt – sníţení potřeby energie ve srovnání
s odsáváním veškerého odvětrávaného vzduchu, sníţení hlavních emisí
Ekonomika : 23 mil. DM pro celý systém včetně odsávání, vedení, regulace. Spotřeba energie
13,6 GWh/rok. Viz také příloha o nákladech.
242
Pouţitelnost : Většina konvertorových pochodŧ. Pouţitelné na řadu pecí, jako jsou El Teniente a
Noranda.
Příklady závodŧ : - Německo
Odkaz na literaturu : /tm 161, Petersen 1999/; tm 92 Expertní skupina pro měď 1998/
Příklad 3.06 Jímání odvětrávaných plynŧ střešním vedením
Popis : Systém záchytu kouřových plynŧ z boční lodi konvertoru pro zpracování odvětrávaných
plynŧ. Všechny odvětrávané plyny se zachycují ve střešním vedení. Upravují se odstraněním
prachu, kovŧ a oxidu siřičitého.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Záchyt fugitivních emisí z lodi konvertoru.
Provozní údaje : Dosáhne se 99,9 % zachycení kouřových plynŧ z tavby/ haly konvertoru, který
vyrábí 170 000 t anod/rok, plyny se čistí v kombinací s plyny ze sušárny. V menší míře lze
odstranit SO2 u současného systému za pouţití elektrostatických odlučovačŧ.
Tab. 3.30 Provedení úpravy plynu po střešním odsátí
Emise
SO2
primární záchyt
200 000 Nm3/h
523 t/rok
Emisní body
sekundární záchyt
1 000 000 Nm3/h
2 242 t /r
fugitivní
147 t/r
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Celkově pozitivní účinek – Velmi energeticky náročné,
ale sníţení veškerých emisí
Ekonomika : Nejsou dostupné údaje, ale 2 závody se skutečně provozují.
Pouţitelnost : Většina konvertorových pochodŧ
Příklady závodŧ : Švédsko, Finsko
Odkaz na literaturu : tm 140, Finland Cu 1999/; tm 106 Farrell 1998/.
Vyuţití digestoří u odpichu a odlévání je také moţnou technikou. Kouřové plyny u odpichu
tvoří kouř z dmýchání kyslíku, prach z navrtávání (odpichových otvorŧ), spaliny z odpařované
strusky, pokud se pouţívá odpichovacích zátek a dále kouřem ze všech míst, kde je odkryt
povrch taveniny a strusky. Tyto kouřové plyny budou tvořit hlavně oxidy kovŧ, které se
vyskytují u daného pochodu tavení.
Jímané pecní plyny jsou obvykle velmi horké a pouţívá se chlazení nebo rekuperace energie, aby
se předešlo škodám na odlučovacím zařízení. Konverze na kyselinu sírovou nebo výroba
kapalného oxidu siřičitého je u primární výroby mědi moţnou technikou.
Tkaninové filtry a/ nebo pračky vyuţívané u mědi sekundární a při etapách sušení a ţárové
rafinace, mokrá nebo suchá odsiřovací metoda pro odstranění nízkých koncentrací oxidu
siřičitého jsou také moţnými technikami.
Následující příklady se zmiňují o vyuţití dospalování, chlazení, neutralizaci a filtraci.
243
Příklad 3.07 Dospalování, chlazení plynŧ a tkaninový filtr
Popis: Dospalovací komora a úprava plynu zahrnuje úpravu koksem/vápnem, po níţ následuje
tkaninový filtr. Systém dospalování je pouţíván u vysoké pece, vyrábějící 15 200 t/rok surové
mědi. Objem plynu je 32 000 Nm3/hod.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Rozklad dioxinŧ. Rozklad CO a dalších uhlíkatých
látek.
Provozní údaje: Dosaţeno pod 0,1 ng TEQ /Nm3 dioxinŧ.
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek. Sníţení hlavních emisí. Rekuperace
dalších kovŧ.
Ekonomika: Náklady na instalaci dospalovacího hořáku a tkaninového filtru cca 1,5 mil. Euro.
Viz také přílohu o nákladech.
Pouţitelnost : Většina šachtových pecí, dá se pouţít i na jiné pece, při stejných poţadavcích na
chlazení plynŧ a odstraňování CO, SO2 a prachu.
Příklady závodŧ : Pouţívá se u závodŧ v Rakousku a Německu.
Odkaz na literaturu : tm 124, DFIU Cu 1999; tm 160 Winter Cu 1999; tm 226, VDI 2102
1999/.
Příklad 3.08 Chlazení plynu a tkaninový filtr
Popis: Systém chlazení plynŧ a tkaninový filtr. Začleněno dávkování vápna, pokud je v plynech
přítomen SO2.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Úprava plynŧ z konvertoru a pecí ţárové rafinace, při
níţ se odstraní prach a kovy.
Provozní údaje : prach 1 – 3 mg/Nm3. Suma Cu+Pb+Zn pod 0,2 mg/Nm3.
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek- účinné sníţení prachu a kovŧ.
Rekuperace Zn a Pb atd.
Ekonomika : Není k dispozici, ale byl postaven vývojový provoz. Podobný postup je v příloze o
nákladech.
Pouţitelnost: Na většinu konvertorŧ a anodových pecí. Lze pouţít i pro sušárny.
Příklady závodŧ : Pouţívají se u závodu v Rakousku.
Odkaz na literaturu: tm 160, Winter Cu 1999.
244
3.3.14 Kontrola a řízení procesu
Zásady pro regulaci a řízení pochodu, jako jsou systémy ISO 9000, probírané v Kapitole 2, jsou
pouţitelné u výrobních pochodŧ, které se v této oborové skupině pouţívají. Některé pece a
pochody lze zavedením těchto technik zlepšit. Regulace teploty pecí, pouţívaná u tavení
měděných slitin je takovou moţnou technikou. Nezbytnými faktory jsou proškolování
provozovatelŧ (obsluhy provozu), provozní předpisy a systémy řízení. Tam, kde je to oprávněné,
nebo potřebné by se mělo počítat i se systémy preventivní údrţby.
3.3.15 Odpadní vody
To je specificky místně příslušný problém, uvádí se, ţe stávající systémy úpravy mají vysoký
standard. Veškerá odpadní voda by se měla upravovat, aby se odstranily kovy a pevné částice.
Techniky, které jsou vyjmenovány v seznamu Kapitoly 2 jsou moţnými technikami
k aplikaci. U řady zařízení se chladící voda a upravená odpadní voda včetně vody dešťové
opětně vyuţívá nebo se recykluje v rámci pochodu. Výtoková voda, zachycovaná a odděleně
odváděná by se měla před vypuštěním upravovat sedimentací a / nebo úpravou pH .
Příklad 3.09 Úprava odpadní vody
Popis : K úpravě slabé kyseliny ze závodu kyseliny sírové, rŧzných oplachových kyselých vod
se vyuţívá vápna a síranu ţeleznatého.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Minimální vypouštění odpadní vody, sníţení spotřeby
vody
Provozní údaje : Tab. 3.31 Údaje o provozu při úpravě slabé kyseliny
Podmínky na vstupu
Prŧtok
Obsah:
H2SO4
Cu
Hg
As
Pb
Ni
Cd
Suspendované částice
35 m3/hod
60 g/l
2100 mg/l
15 mg/l
2200 mg/l
1600 mg/l
7 mg/l
110 mg/l
200 mg/l
245
Prŧtok
pH
Cu
Hg
As
Pb
Ni
Cd
Kal sádry: mnoţství
Sloţení kalu: Vlhkost
CaSO4
As (jako sloučenina arsenitá)
Cu
Fe
Hg
Pb
Ni
Cd
Voda vypouštěná:
31,2 m3/hod
9,5
0,2 – 0,5 mg/l
0,05 mg/l
0,1 mg/l
0,2 mg/l
0,5 mg/l
0,1 mg/l
6 – 7 t/hod
40 – 50 %
30 – 35 %
1 %
1 %
1-2 %
0,01 %
1 %
  0,1 %
  0,1
Přenos vlivu prostředím : Pozitivní účinek znovuvyuţití odpadní vody a kalu.
sníţení celkové vypouštěné vody, moţnost
Ekonomika: Náklady na zařízení 2,5 mil. Euro, náklady na instalaci 4,5 – 5,2 mil. Elektřina 200
kW. Vápenné mléko (10%): 15 m3/hod ; H2SO4 (10%), : 0,8 m3/hod ; FeSO4.7 H2O: 80 kg/h;
Pouţitelnost: Na většinu systémŧ provozní vody
Příklady závodŧ : Projekt ve výstavbě v EU.
Odkaz na literaturu : tm 210, Expertní skupina pro měď 1999
Příklad 3.10 Úprava a znovuvyuţití odpadní vody
Popis : Povrchová voda a sběrný a úpravnický systém výpustí. Zahrnuje úpravu s NaHS, po níţ
následuje usazování a filtrace přes písek. Voda se znovu pouţívá v procesu a pro rozstřikování
v prostoru skladování materiálŧ.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Minimum vypouštěné odpadní vody, sníţení spotřeby
vody.
Provozní údaje : Dosahuje se maximálního znovuvyuţívání vody. 110 000 m3 vypouštěných za
rok.
246
Tab. 3.32 : Provozní údaje systému pro úpravu NaHS (kyselým sirníkem sodným)
Sloţka
mg/l
Voda ze sekundární výroby mědi po
úpravě NaHS, sedimentaci a pískové
filtraci
0,04
0,04
0,07
0,13
 0,01
0,004
1,0
Cu
Pb
Ni
Zn
As
Cd
Suspendované částice
Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí: Pozitivní účinek - Sníţení celkové
vypouštěné vody, znovuvyuţití odpadní vody.
Ekonomika: údaje nejsou k dispozici, ale provoz je hospodárný
Pouţitelnost: Znovuvyuţití dešťové vody pro prostory skladování šrotu.
Příklady závodŧ : Belgie
Odkaz na literaturu : tm 106, Farrell 1998.
Příklad 3.11 Úprava chladící vody
Popis : Úprava výtoku vody z přímého chlazení aplikována u systému odlévání anod.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Minimální vypouštění odpadní vody, sníţení
spotřeby vody.
Provozní údaje : Tab. 3.33 Provozní údaje ze systému úpravy výtoku chladící vody
Druh úpravy
Surová voda:
Mnoţství
Hlavní sloţky : mg/l
pH
Cu
Pb
As
Ni
Cd
Zn
Sedimentace, úprava pH a sráţení
 350 000 m3 /rok
Před úpravou
 30
 2,5
 2,0
 0,5
 0,01
 1,0
Na výtoku
8,5 – 9,5
0,01 – 0,25
0,001 – 0,1
0,001 – 0,1
0,002 – 0,06
0,0001 – 0,003
0,02 – 0,5
Přenosy vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek – sníţení celkové
vypouštěné vody
Ekonomika : není k dispozici, ale systém je ve skutečném provozu
Pouţitelnost : Znovuvyuţití dešťové vody v prostoru skladování šrotu.
Příklady závodŧ: Pouţívá se u závodu v Německu.
Odkaz na literaturu : tm 210, Expertní skupina pro měď 1999.
247
3.3.16 Zbytky z procesŧ
Dostupné techniky zahrnující rekuperaci kovŧ ze zbytkŧ a minimalizaci odpadŧ ke
konečnému zneškodnění jsou technikami, o nichţ se uvaţuje.
3.4 NEJLEPŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT)
Pro pochopení této části a jejích obsahu se obrací pozornost čtenáře zpět k předmluvě
tohoto dokumentu a zejména k 5. části předmluvy. “ Jak porozumět pouţití tohoto
dokumentu“.
Techniky a s nimi související emise a/nebo úrovně spotřeb nebo rozmezí úrovní
hodnot uvedených v této části byly posouzeny prostřednictvím opakujících se
pochodŧ, které zahrnují následující kroky:





identifikaci klíčových problémŧ ţivotního prostředí u odvětví, jimiţ jsou u výroby
mědi oxid siřičitý, prach, kouřové plyny s obsahem oxidŧ kovŧ, organické
sloučeniny, odpadní voda, odpadní zbytky jako je vyzdívka pecí, kaly, prach z
filtrŧ a struska. Tvorba dioxinŧ během úpravy druhotných měděných materiálŧ je
také problémem;
odzkoušení nejrelevantnějších technik, které se týkají těchto klíčových problémŧ;
identifikace nejpřijatelnějších hodnot pro ţivotní prostředí na základě údajŧ
dostupných v Evropě i na celosvětové úrovni
odzkoušení podmínek, za kterých byly tyto hodnoty dosaţeny; to znamená
náklady, účinky přenášené prostředím, hlavní motivace vztahující se k zavádění
těchto technik;
volba nejlepších dostupných technik (BAT) a s nimi spojené úrovně emisí a/nebo
spotřeb pro toto odvětví vše v obecném smyslu v souladu s článkem 2 (11)
Směrnice a její přílohy IV
Experti akreditovaní Evropským úřadem pro IPPC a odpovídající Technická pracovní
skupina hráli klíčovou úlohu u kaţdého z těchto krokŧ a zpŧsobu, kterým zde byly
presentovány informace.
Na základě tohoto posouzení, jsou techniky a pokud moţno i výše emisí a spotřeb
spojených s pouţitím BAT představeny v této části tak, ţe se povaţují za vhodné pro
odvětví jako celek a v mnoha případech odráţejí současný výkon některých zařízení
v rámci sektoru. Tam, kde jsou úrovně emisí a spotřeb spojené s nejlepšími
dostupnými technikami uvedeny, musí to být chápáno jako názor, ţe tyto úrovně
představují výkony při vysoké ochraně ţivotního prostředí, které by se mohly
předpokládat jako následek aplikace popsaných technik v tomto odvětví, při
rovnováze nákladŧ a podstatných výhod v rámci definice BAT. Ale neurčují ani
limitní hodnoty emisí ani spotřeb a jako takové by neměly být chápány. V některých
případech mŧţe být technicky moţné dosáhnout lepších úrovní emisí nebo spotřeb,
ale s ohledem na započtené náklady nebo vzhledem k přenosŧ účinku z prostředí do
prostředí nebudou povaţovány za přiměřené jako BAT pro odvětví jako celek.
Ačkoliv takové úrovně mohou být povaţovány za oprávněné ve specifičtějších
případech, kde k tomu existuje zvláštní motivace.
248
Na úrovně emisí a spotřeb, které se vztahují k pouţití BAT musí být pohlíţeno
zároveň se specifickými referenčními podmínkami ( např. zprŧměrováním období)
Pojem „ úrovně spojované s BAT“ popsané výše se musí rozlišovat od pojmu „
dosaţitelná úroveň“, který se pouţívá kdekoliv v tomto dokumentu. Tam, kde je
úroveň popsána jako „dosaţitelná“ při pouţití zvláštní techniky, nebo kombinací
technik, je třeba tomu rozumět tak, ţe úroveň, které by bylo dosaţeno lze očekávat
v horizontu určité přiměřené doby, za předpokladu, dobře provozovaných a
udrţovaných zařízení nebo postupŧ při těchto technikách pouţívaných.
Tam, kde je to dostupné, jsou v předchozí části uvedeny náklady společně s popisem
daných technik. Ty udávají hrubou představu o velikosti vynaloţených nákladŧ. Ale
skutečné náklady na aplikaci techniky budou velmi záviset na specifické situaci,
zohledňující například daně, poplatky a technické charakteristiky dotyčného zařízení.
V tomto dokumentu není moţné úplně vyhodnotit takové místně-specifické faktory.
Bez údajŧ, týkajících se nákladŧ, jsou závěry o ekonomické uskutečnitelnosti technik
vyvozeny z pozorování (prŧzkumu) stávajících zařízení.
Je záměrem, aby obecné BAT pro toto odvětví byly referenčním bodem, proti kterým
se bude posuzovat současný výkon stávajících zařízení, nebo, aby se odvíjel návrh na
zařízení nová. Tímto zpŧsobem budou pomáhat při určování přiměřených podmínek
zaloţených na BAT pro zařízení nebo stanovování obecně závazných předpisŧ podle
článku 9 odstavec 8. Předpokládá se, ţe nová zařízení lze projektovat, aby se
provozovala při stejných, nebo ještě lepších úrovních, neţ jsou u obecných BAT,
uvedených zde. Počítá se rovněţ s tím, ţe stávající zařízení by se mohla přiblíţit
úrovním obecných BAT nebo ještě lepším, kaţdopádně za předpokladu technické a
ekonomické aplikovatelnosti technik.
Zatímco BREF nejsou právně závaznou normou, mají ten účel, aby podávaly
informace při poradenství prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti o dosaţitelných
úrovních emisí a spotřeb, v případě pouţití specifických technik. Emisní hodnoty pro
jakýkoliv specifický případ je třeba stanovit s ohledem na cíle Směrnice IPPC a
místní podmínky.
Nejlepší dostupné techniky jsou ovlivňovány řadou faktorŧ v tomto pododvětví a
pro tyto techniky je zapotřebí zkušební metodiky. Přístup, který se pouţívá je uveden
dále:

Za prvé, volba postupu u jednotlivého místa značně závisí na surovinách, které
jsou k dispozici. Nejvýznamnějšími faktory jsou sloţení, přítomnost dalších
přidruţených kovŧ, rozdělení jejich velikosti (včetně moţnosti tvořit prach) a
stupeň kontaminace organickými látkami. Mohou to být primární suroviny,
dostupné z jednoho, nebo více zdrojŧ, druhotné suroviny o rŧzné jakosti nebo
kombinace primárních i sekundárních surovin.

Za druhé by se postupy měly hodit pro pouţití s nejlepšími systémy zachycování a
úpravy plynu, které jsou k dispozici. Zachycování kouřových plynŧ a pouţité
čistící pochody budou záviset na charakteristikách hlavního postupu, například
některé postupy se vyhýbají přenosŧm pánví a jsou proto snadněji utěsnitelné.
Jiné postupy mohou být schopny zpracovávat recyklované materiály snadněji a
proto sniţují širší dopad na ţivotní prostředí předcházením zneškodňování .
249

Konečně uvaţované problémy vody a odpadu, zejména minimalizace odpadŧ a
potenciální znovyuţití zbytkŧ a vody v rámci postupu, nebo při jiných pochodech
. Energie pouţitá na postupy a úpravy je také faktorem, se kterým se musí počítat
při volbě procesŧ.
Výběr BAT v obecném smyslu je proto komplikovaný a závisí na výše uvedených
faktorech. Rozličné poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivňována hlavně surovinami,
které jsou pro místo k dispozici a poţadovanou výrobní kapacitou závodu, problémy
jsou proto specifikem místa.
U určitého primárního procesu existují výhody, ţe jsou schopny přijímat některé
druhotné materiály.
V následujících bodech je shrnuta doporučovaná metodika, která se při této práci
pouţívá:







Je pochod ověřen v prŧmyslu a je spolehlivý ?
Existují omezení na vsazovaný materiál, který mŧţe být zpracováván ? např.:
Při primárním tavení jsou některé pochody vhodné pro „ čisté“ koncentráty a jiné
pro tavení komplexní vsázky
Druh vsázky a další v ní obsaţené kovy ( např. Pb, Zn) ovlivňují volbu postupu.
Existují překáţky pro kapacitu výroby ?- např. ověřená horní hranice nebo
minimální poţadovaná kapacita, aby byla ještě ekonomická ?
Mŧţe se u postupu pouţít poslední a účinné techniky odlučování a čištění ?
Mŧţe se při procesu a kombinaci s čištěním dosáhnout nejniţších hladin emisí?
Příslušné emise jsou uvedeny později.
Existují další aspekty, jako je bezpečnost, která se vztahuje k procesŧm?
V době, kdy se dokument psal, by se mohlo provozovat několik postupŧ a kombinací
s čistícími úpravami, aby byly v souladu s nejvyššími poţadavky na ochranu
ţivotního prostředí a na BAT.
Pochody se liší ve výrobních kapacitách, které mohou být dosaţeny a materiálech,
které lze pouţívat a také je začleněno několik kombinací. Všechny pochody
maximalizují opětné vyuţití zbytkových odpadŧ a minimalizují emise do vody.
Ekonomika pochodŧ kolísá. Některé potřebují být provozovány o vysoké kapacitě
výroby, aby dosáhly ekonomického provozu, zatímco jiné nejsou schopny dosáhnout
vysoký výkon.
Techniky odlučování a čištění, které se při těchto pochodech pouţívají se
projednávají v Kapitole 2 a techniky, o nichţ se uvaţuje jako o moţných BAT v této
kapitole, a kdyţ se aplikují kombinovaně s hutním pochodem, dosahuje se vysoké
úrovně ochrany ţivotního prostředí.
Jak se uvádí v obecné předmluvě k tomuto dokumentu, tato část navrhuje techniky a
emise, které jsou obecně povaţovány za slučitelné s BAT. Účelem je poskytnout
obecně náznaky úrovní emisí a spotřeb, které by se mohly povaţovat za vhodnou
výškovou rovinu výkonu zaloţeném na BAT. Je dána poměrnými dosaţitelnými
úrovněmi v rozmezí, které lze společně pouţít jak na nové tak zdokonalující se
250
závody. Stávající závody mohou mít faktory, jako je prostor nebo omezené výšky,
které brání úplnému přijetí technik.
Úroveň bude také kolísat s časem v závislosti na podmínkách vybavení, jeho údrţby a
regulací pochodu čistícího závodu. Provozování výrobního zdroje bude také
ovlivňovat výkon, protoţe nastane pravděpodobně kolísání teploty, objemu plynu a
rovněţ charakteristiky toku materiálu procesem nebo dávkování. Dosaţitelné emise
jsou proto jen základem, podle kterého lze hodnotit skutečný výkon závodu. Musí se
brát v úvahu dynamika pochodu a další místně-specifické problémy na lokální úrovni.
Uvedené příklady v části o technikách, které se povaţují za moţné BAT udávají
koncentrace, které se vztahují k některým stávajícím pochodŧm /tm 137, Expertní
skupina pro měď 1998/.
3.4.1
Přeprava a skladování materiálu
Závěry týkající se Nejlepších dostupných technik pro manipulaci s materiálem a etap
skladování jsou uvedeny v části 2.7 tohoto dokumentu a dají se pouţít na materiály
v této kapitole.
Tyto techniky jsou následující :

Vyuţití systémŧ skladování kapalin, které jsou uloţeny v nepropustných
zásobnících, které mají kapacitu schopnou obsáhnout alespoň objem největší
skladovací nádrţe uvnitř zásobníku. V kaţdém
členské státě existují rŧzné
předpisy a měly by se vhodně uplatňovat . Skladovací prostory by měly být
vyprojektovány tak, aby přepady z horních částí nádrţí a ze systému vedení byly
zachycovány a shromaţďovány v zásobníku. Obsah nádrţe by se měl zobrazovat
za pouţití výstraţné signalizace. Vyuţití plánovaných dodávek a systémŧ
automatické regulace, aby se předešlo přeplnění skladovacích nádrţí.

Kyselina sírová a další reaktivní materiály by se také měly skladovat v nádrţích se
zdvojenými stěnami nebo nádrţích umístěných v chemicky odolných zásobnících
o téţe kapacitě. Vyuţití systémŧ detekce a signalizace prŧsakŧ je dŧleţité. Pokud
existuje riziko kontaminace podzemní vody, měl by být skladovací prostor
nepropustný a odolný k uloţenému materiálu.

Místa dodávek by měla být uspořádána uvnitř zásobníku, aby se zachytil vylitý
materiál. Mělo by se uplatňovat v praxi zpětné odvětrávání unikajících plynŧ do
dodávkového vozu, aby se sniţovaly emise těkavých organických látek. Mělo by
se počítat s pouţitím automatického utěsňování dodávkových spojŧ, aby se
předešlo přelití.

Neslučitelné materiály ( např. oxidanty a organické látky) by se měly oddělovat a
u skladovacích nádrţí nebo v prostorách pouţívat inertních plynŧ, je-li třeba

Pouţití lapačŧ oleje a pevných částic, je-li třeba u drenáţí z otevřených
skladovacích prostor. Skladování materiálu, který mŧţe vypouštět olej na
vybetonované plochy, které mají obezdívku, nebo jiná záchytná vybavení.
Vyuţití metod pro úpravu výtokŧ chemických látek, které jsou skladovány.
251

Přepravní dopravníky a potrubí bezpečně umístěná nad zemí otevřené prostory,
tak, aby se mohly rychle detekovat prŧsaky a předcházelo se škodám z vozidel a
jiného vybavení. Pokud se pouţije podzemní potrubí, musí se jejich cesta
dokumentovat a označit a zabezpečit při prováděných výkopech.

Pouţití dobře projektovaných mohutných tlakových nádob na plyny (včetně LPG)
s monitorováním tlaku v nádrţi a dodávkovém potrubí, aby se předešlo prasknutí
a úniku. Monitory plynu by se měly pouţívat v uzavřených prostorách a zakrytých
skladovacích nádrţích.

Kde je zapotřebí, musí se pouţívat zaizolované systémy dodávek, skladování a
zpracovávání odpadu u prašných materiálŧ a ke kaţdodennímu zásobování lze
pouţívat sila. Zcela uzavřené budovy lze pouţívat pro skladování prašných
materiálŧ a není potřeba speciálního vybavení filtry.

Tmelící činidla (jako je melasa a PVA) lze pouţít,tam kde je to vhodné a
potřebné, aby se sníţila tendence materiálu tvořit prach.

Kde je zapotřebí, lze pouţít u míst dodávek, u sil, na pneumatických přepravních
systémech a u míst přesunu na dopravník uzavřených (zakrytých) dopravníkŧ s
dobře vyprojektovaným, výkonným odsávacím a filtračním zařízením, aby se
předešlo emisím prachu

Bezprašný, nerozpustný materiál se mŧţe skladovat na izolovaném povrchu
s odvodňovacím a čerpacím systémem

Třísky, hobliny a jiný zaolejovaný materiál by se měl skladovat pod střechou, aby
se předešlo jeho vypírání dešťovou vodou

K minimalizaci tvorby prachu při přepravě se na místě mohou pouţívat moderní
přepravní systémy. Dešťová voda, která smývá prach by se měla zachycovat a
před vypuštěním upravit

Vyuţívání myček kol, nebo těles nebo jiných čistících systémŧ k čištění vozidel
pouţívaných pro dodávku nebo manipulaci s prašným materiálem. Místní
podmínky ovlivní metodu, např. tvorba ledu. Mŧţe se vyuţívat plánovaných
kampaní pro čištění cest.

Mohou se schválit systémy regulace zásob a inspekce, aby se předešlo rozlití a
identifikaci prŧsakŧ

Do manipulace s materiálem a k systému skladování by se mělo zahrnout
vzorkování materiálu a analýza, aby se identifikovala jakost suroviny a
naplánovala metoda zpracování. Tyto systémy by se měly vyprojektovat a
provozovat na stejně vysoké úrovni jako systémy manipulace a skladování
252

Je potřeba, aby se dohlíţelo na prostory pro skladování redukčních činidel, jako je
uhlí, koks nebo dřevěné hobliny, aby se detekoval oheň, zpŧsobený
samovznícením

Vyuţití správného projektu a stavební praxe a odpovídající údrţby
Souhrnná tabulka pro manipulaci s materiálem a skladování je předloţena dále.
Tab. 3.34 Souhrn technik pro manipulaci a skladování mědi
Surovina
Uhlí nebo koks
Palivo
oleje
a
jiné
Tavidla:
Tvoří-li prach
Koncentráty
Skladování
Zastřešená
překladiště, sila
Manipulace
Předúprava
Připomínky
Zakryté
dopravníky,
pokud nepráší.
Pneumaticky
Nádrţe,
nebo Zabezpečené
barely
potrubí
nebo
v prostorách
manuální systém
bunkru
Otevřená,
na Uzavřené
Míšení
betonu,
nebo dopravníky
se s koncentráty
podobných
sběrem prachu.
nebo
jiným
podlaţích.
Pneumaticky
materiálem
Uzavřená (silo),
je-li třeba
Ohrazené, pokud Uzavřené
Dopravníky
nejsou prašné
s odlučováním
uţívané k mísení.
prachu
Sušení
Pneumaticky
Otevřený
betonový prostor
nebo zastřešené
skladiště
Měděné výrobky,
katody,
válcovaný drát,
předvalky mědi a
desky
Jemný prach
Uzavřené
Uzavřené
s odlučováním
prachu
Pneumaticky
Hrubý
prach Zakrytá oddělení Mechanický
(surovina, nebo
nakladač
granulovaná
struska)
Kusy (surovina Otevřené
Mechanický
nebo struska)
nakladač
Kusové poloţky Otevřené, nebo Mechanický
zastřešené
nakladač
přepáţky
Třísky
Zastřešené
Zaváţecí skipy
skladiště
253
Míchání
Aglomerace
Odolejování, je-li Záchyt oleje, jetřeba
li třeba
Záchyt oleje, je-li
třeba
třeba
Sušení
třísek Záchyt oleje, je-li
nebo odolejování třeba
Kabel
Otevřené
Tištěné spoje
Zastřešené
přepáţky
Zbytky z procesu Otevřené,
pro rekuperaci
zakryté uzavřené
přepáţky nebo
izolované (sudy)
Závisí
na
materiálu
Odpady
pro Otevřené
zneškodnění
zastřešené nebo
(např. vyzdívky uzavřené
pecí)
přepáţky nebo
izolované (sudy)
v závislosti
na
materiálu
3.4.2
Mechanický
nakladač
Mechanický
nakladač
Závisí
podmínkách
Závisí
podmínkách
Odstranění pláště
Drcení
+ Obsah
plastŧ
oddělování podle mŧţe poskytnout
hustoty
vstupní teplo
na
Vhodný
odvodňovací
systém
na
Vhodný drenáţní
systém
Výběr procesŧ
Není moţné dospět k rozhodnutí, ţe se mŧţe na tuto skupinu kovŧ aplikovat jeden výrobní
pochod. Pro suroviny, které jsou k dispozici, jsou techniky pro následující stadia pochodŧ
povaţovány za BAT.
3.4.2.1 Tavení primární mědi
Kdyţ se berou tyto faktory v úvahu, jsou následující kombinace, pokud se pouţívají s
příslušnými odlučovacími a čistícími technikami povaţovány za moţné BAT při výrobě mědi.

Kontinuální pochody od Mitsubishi a Outokumpu /Kennecott se povaţují za BAT pro
etapu tavení a konverze při primární výrobě mědi. Zatímco dnes systém
Outokumpu/Kennecott zpracovává pouze primární suroviny, systém Mitsubishi také
upravuje druhotnou surovinu a šrot, ale asi bude mít vyšší emise oxidu siřičitého
z anodové pece. Tyto pochody pouţívají zatěsněné pece, nezávislé na přepravě taveniny
kamínku a dalších materiálŧ pánví a jsou proto podstatně čistší. Zachycování a úprava
kouřových plynŧ z etapy granulace a ze ţlabŧ zŧstává potenciálním zdrojem, stejně jako
oddělené tavení (anodového) šrotu, tam, kde je to zapotřebí.Tyto pochody mají rŧzné
investiční náklady, provozní náklady a kapacity a závěrečná volba závisí na místních
podmínkách, jakými jsou dostupnost suroviny a ţádoucí výkon.

Podobného pŧsobení na ţivotní prostředí lze dosáhnout při pouţití směsných koncentrátŧ
z rŧzných zdrojŧ u pece Outokumpu při rychlém tavení ve vznosu. Pro menší výkony byla
odzkoušena v místě dolŧ tavící pec ISA. Tyto pece se pouţívají v kombinaci
s konvertorem Peirce-Smitha, nebo podobným.

Spojení částečného praţení aglomerátu ve fluidním loţi, tavení kamínku v elektrické peci
a konvertoru Peirce-Smitha se nabízejí výhody pro úpravu komplexních vsázkových
254
materiálŧ, která umoţňuje rekuperaci dalších v koncentrátu obsaţených kovŧ jako je Zn a
Pb.

Vyuţití pece Outokumpu pro přímé tavení ve vznosu na surovou měď, za pouţití
specifických koncentrátŧ s nízkým obsahem ţeleza nebo koncentrátŧ o velmi vysokých
jakostech (malé strhávání do strusky).
Aby se dosáhlo vysokého standardu ochrany ţivotního prostředí, je třeba, aby stadium
konvertorování při přerušovaném pochodu, tj. aby Peirce-Smithŧv konvertor ( nebo podobný)
byl opatřen moderními primárními i sekundárními systémy zachycování plynŧ. Systémy
sacích ventilátorŧ by se měly vyprojektovat tak, aby umoţňovaly přístup při přenosu pánví,
zatímco by se udrţovalo dobré jímání kouřových plynŧ. Toho lze dosáhnout pouţitím
moderních systémŧ regulace, aby se automaticky zaměřily na emise kouře, kdyţ nastanou
během cyklu, a to bez vysokých energetických nárokŧ, které jsou při nepřetrţitém odsávání.
Příklad je znázorněn u technik, které se povaţují za moţné BAT. Cyklus dmýchání u
konvertoru a systém jímání kouřových plynŧ by se měly automaticky vyregulovat, aby se
zabránilo dmýchání, v době, kdy je konvertor vykloněn. Pokud je to moţné, mělo by se
pouţívat přidávání materiálŧ přes víka nebo tryskami. Toto spojení poskytuje potenciálně
větší flexibilitu, umoţňuje pouţití jak prvotních, tak druhotných surovin a vyuţití tepla, které
vzniká při konvertorovém pochodu k tavení šrotu.
Konvertor Noranda, El Teniente a pece Contop, zařazené do seznamu jako moţné techniky
mohou také dosáhnout stejně ekologicky příznivého pŧsobení, jako postupy výše uvedené.
Jsou současně provozovány při niţších standardech ochrany ţivotního prostředí, ale uvádí se,
ţe dobré zachycování plynŧ a čistící systémy mohou u těchto pochodŧ nabídnout výhody
v podobě energetické efektivity, nákladech, výkonu a snadnosti rekonstrukce. Pec INCO
mŧţe mít také výhody, ale provozuje se ve 100 % kyslíkové atmosféře, coţ má za následek
úzký operační okruh.
Informace, které jsou k dispozici pro pochody Baiyin a Vanyukov jsou omezené. V této chvíli
to neumoţňuje hodnocení, které je nutno udělat s ohledem na jejich potenciální moţnost,
povaţovat je za BAT /tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/.
Plyny z primárního tavení a pochodŧ konvertorování by se měly upravit, aby se odstranil
prach a těkavé kovy, rekuperovalo se teplo nebo energie a oxid siřičitý se konvertoval na
kyselinu sírovou v dvoukontaktním závodě kyseliny sírové, projektované v souladu
s technikami, které se povaţují za moţné BAT. Výroba kapalného oxidu siřičitého ve spojení
s kontaktním závodem ke konverzi zbytkového oxidu siřičitého na kyselinu je nejlepší
dostupnou technikou, pokud existuje místní odbytiště pro výrobky.
255
Tab. 3.35 Hutě na primární měď, které se považují za BAT
Pouţitá technika
Tavení Outokumpu
Konvertor Peirce-Smith
Suroviny
Koncentrát
měděný šrot
Čistící techniky
a Procesní plyn: závod na
kyselinu ;
Techniky pro záchyt a
čištění kouřových plynŧ;
Úpravny vody
Částečné
praţení
/ Běţné a směsné
elektrická pec / konvertor koncentráty,
Peirce-Smitha
druhotné suroviny
niţší
jakosti,
měděný šrot
Kontinuální
Mitsubishi
pochod Koncentrát
měděný šrot
Tavení
ve
vznosu Koncentrát
Outokumpu-Kennecott /
Rychlý
proces
konvertorování
Tavící
pec
ISA / Koncentrát
Konvertor Peirce- Smith druhotné
Pochod Noranda a El Měděný
Teniente / Konvertor koncentrát,
Peirce-Smitha
mědi
(Noranda)
Contop
/Konvertor Měděný
Peirce- Smitha
koncentrát
Konvertor INCO /
Peirce- Smith
Měděný
koncentrát
Procesní plyn: závod na
kyselinu ;
Úpravny vody
kyselinu ;
Úpravny vody
kyselinu ;
Úpravny vody
kyselinu ;
Úpravny vody
šrot kyselinu ;
Úpravny vody
kyselinu ;
Úpravny vody
kyselinu ;
Úpravny vody
256
Připomínky
Koncept standardní huti
s vysokou úrovní
vyspělosti, flexibility
a
odpovědnosti
k ţivotnímu prostředí ve
spojení
s přiměřenými
čistícími technikami.
Ověřené kapacity aţ do
370 000 t/rok
Ověřený koncept pochodu,
v praxi kapacita aţ 220
000 t Cu/ rok
K rekuperaci Zn je pochod
spojen
s odkouřením
strusky
V současné době dva
závody v provozu a dva
další
ve
výstavbě.
Ověřená kapacita aţ do
240 000 t Cu/rok
Při tomto spojení je
v provozu jen jeden závod
s jediným
zdrojem
vsázky ; kapacita (flash
konvertor)300000 t Cu/r
Dva závody v provozu.
Odzkoušeny kapacity aţ
do 230 000 t Cu /rok
El Teniente se rozsáhle
pouţívá v Jiţní Americe,
hlavně pro jediný zdroj
koncentrátŧ. Kapacita je
ověřena aţ do 190 000 t
Cu/rok
Pouze
jeden
závod.
Moţnost pro směsný
vsázkový
materiál.
Dosaţená kapacita:
120 000 t Cu / rok
Hlavně
pouţito
v závodech
s jediným
zdrojem
vsazovaného
koncentrátu.
Ověřené
kapacity aţ do 200 000 t
Cu/rok
3.4.2.2 Tavení sekundární mědi
Při výrobě mědi z druhotných surovin je také třeba brát v úvahu odlišnosti ve vsázce a při
regulaci jakosti podle místních podmínek a to bude ovlivňovat kombinaci pecí, předúpravu a
přidruţené systémy zachycování a čištění, které budou pouţity. Pochody, které lze povaţovat
za moţné BAT jsou šachtové měďařské pece, mini-huť, TBRC, izolovaná hlubinná elektrická
oblouková pec, ISA tavba a Peirce-Smithŧv konvertor.
Elektrická oblouková pec s ponořeným obloukem je izolovaná jednotka a je proto podstatně
čistší neţ ostatní, za předpokladu, ţe je systém odlučování plynu přiměřeně vyprojektovaný a
má odpovídající velikost. V době psaní tohoto dokumentu se pouţívá elektrické pece také pro
druhotný materiál, který obsahuje síru a je během takového provozu propojena se závodem
kyseliny sírové. Uvádí se, ţe vzniklý objem plynu je niţší neţ u jiných pecí /tm 92, Expertní
skupina pro měď 1998/. A proto by mohla být velikost čistícího zařízení menší.
Pro vysoce-jakostní měděný šrot bez znečištění organickými látkami se za BAT povaţuje
plamenná nístějová pec, šachtová nístějová pec a pochod kontinuálního tavení ve spojení
s vhodnými systémy zachycování a čištění plynu.
3.4.2.3 Konvertorování primární a sekundární mědi
Při etapě konvertorování, pro kterou lze pouţít těchto pecí, je kterákoliv z vyjmenovaných
technik povaţována za moţnou techniku. Pokud se pouţijí vsázkové konvertory jako jsou
konvertory Peirce-Smitha ( nebo podobné) mohou být zcela uzavřené nebo opatřeny systémy
účinného záchytu primárních i sekundárních kouřových plynŧ.
Toho lze dosáhnout při pouţití systému racionální regulace s automatickým zaměřením na
emise kouřových plynŧ, během cyklu, kdyţ vznikají bez vysokých nárokŧ na energii jako při
kontinuálním procesu. Příklad je uveden na obr. 3.13. Cyklus dmýchání do konvertoru a
systém zachycování kouřových plynŧ by měly být automaticky nastaveny, aby se zabránilo
dmýchání v době, kdy je konvertor vychýlen. Mělo by se pouţívat, pokud je to moţné
přidávání materiálŧ poklopem, nebo dmýšními trubicemi. Toto spojení poskytuje potenciálně
větší flexibilitu, umoţňuje pouţití jak prvotních, tak druhotných surovin a vyuţívání tepla,
vzniklého konvertorováním kamínku pro ohřev nebo tavení šrotu.
Tavící pec ISA se mŧţe provozovat vsázkově. Tavení se provádí v první etapě, následuje
konverze kamínku na surovou měď nebo po sekundárním tavení za redukčních podmínek,
druhá etapa ve které se oxiduje ţelezo a separuje Zn a Sn se povaţuje rovněţ za moţnou
BAT.
Tab. 3.36: Tavící zařízení pro tavby sekundární mědi, které jsou možnými BAT.
Pouţitá technika
Suroviny
Kyslíkatý materiál
šachtová pec na Cu
Minihuť
(zcela uzavřená)
Druhotné,
Fe, Pb a Sn
Technika čištění
Dospalování, chlazení
plynu*
a
čištění
(tkaninový filtr)**
obsahují Chlazení
čištění
filtry)
257
Připomínky
Vysoká
účinnost
energie.
Kapacita běţně 150 –
250 t/den
plynu a Spojeno
(tkaninové se sekundárním
pochodem TBRC
Izolovaná elektrická Druhotné s obsahem Dospalování, chlazení
oblouková
pec Sn a Pb (vyjma velmi plynu a čištění **
s ponořeným
nízké jakosti)
obloukem
Tavba ISA. (není Druhotné
odzkoušeno u niţší jakostí)
jakosti materiálu za
redukčních
podmínek)
(většina Chlazení plynu * a
čištění **
Plamenná
pec
nístějová Druhotné ( vyšší Dospalování, chlazení
jakosti).
plynu a čištění
Surová a černá měď
(tkaninový filtr) **
Nístějová
pec
šachtová Druhotné ( vyšší
jakosti).
Surová a černá měď
Druhotné
(vyšší
jakosti)
Surová měď
Etapa konvertorování
–
Peirce-Smithŧv
konvertor
(s
primárním
i
sekundárním
záchytem kouřových
plynŧ).Kapacita aţ 25
t/hod podílu tavení
Etapa konvertorování
–
Peirce-Smithŧv
konvertor
nebo
Hoboken ( primární a
sekundární
záchyt
kouřových
plynŧ).
Kapacita u materiálu
s obsahem síry 
40 000 t/rok
Pouţito pro ţárovou
rafinaci
a
tavení
vyšších
jakostí
druhotných surovin
Pouţito pro tavení a
ţárovou rafinaci
Dospalování, chlazení
plynu
a
čištění
(tkaninový filtr) **
Kontitavba
Dospalování
Pouţito pro tavení a
(redukční pec), WHB ţárovou rafinaci
a čištění (tkaninový
filtr) **
Peirce-Smith ( nebo Měděný
slitinový Chlazení plynu a Moţnost
odkouřit
podobný)
typ šrot, černá (surová) čištění
(tkaninový ostatní kovy. Kapacita
konvertoru
měď ze šachtové pece filtr) **
15 – 35 t/ vsázku
Vysvětlivky:
*) Pokud je teplota dost vysoká,lze uvaţovat o rekuperaci tepla; pro čištění tkaninovými filtry
je třeba dalšího ochlazení
**) Výstupní plyn mŧţe během určité kampaně obsahovat oxid siřičitý a mŧţe se upravovat
ve skrubru nebo v této době i v závodě na kyselinu.
3.4.2.4 Ostatní procesy a procesní stadia
Metodiku, naznačenou výše pro další etapy zpracování uvádí následující souhrn.
Další pochody, které se povaţují za BAT :



Sušení koncentrátu atd. v přímo ohřívaném válci (bubnu) a plamenných
sušárnách, ve fluidní vrstvě a parních sušárnách
Úprava strusky v elektrických pecích na čištění strusky, odkuřování strusky,
drcení/ mletí a flotace strusky
Ţárová rafinace v rotačních nebo sklopných plamenných pecích. Odlévání anod
do předem upravených forem nebo do odlévacího stroje.
258


Elektrolytická rafinace mědi optimalizovanou konvenční technologií nebo
technologií permanentní katody
Hydro-metalurgické pochody nastíněné v části 3.1.1.2 se povaţují za BAT u
oxidických rud o nízké jakosti, sulfidických měděných rud bez polymetalických
rud s obsahem ušlechtilých kovŧ. Technologie se rychle vyvíjejí.

Pochody výroby válcovaného drátu, polotovarŧ atd. procesy taţení, kontinuálním
pochodem Properzi a Sekor, horním a spodním tahem (taţením vzhŧru a dolŧ),
kontinuálním odléváním a podobnými pochody tvoří základní BAT pro výrobu
těchto materiálŧ, za předpokladu vysokého standardu dosaţeného při odlučování.

Pochody pro výrobu ingotŧ, cínu atd, které jsou popsány jako moţné techniky,
které tvoří základní BAT pro výrobu těchto materiálŧ za předpokladu, ţe se
dosahuje vysokého standardu při odlučování
Jednotlivá pouţitá technika závisí na surovinách a dalších zařízeních, které jsou
k dispozici nebo nedaleko instalace.
3.4.3
Odsávání a odlučování plynu
Nejlepší dostupné techniky pro systémy úpravy plynu a kouře jsou ty, které pouţívají
chlazení a pokud se dá v praxi vyuţít i rekuperaci tepla ještě před čištěním. Vyuţívají
se tkaninové filtry, které pouţívají moderních vysoce účinných materiálŧ dobře
provedených s moţností udrţovat strukturu. Jsou charakteristické svými systémy
detekce ohně a metodami plynulého čištění . Úprava plynu u etapy ţárové rafinace
mŧţe zahrnovat odstraňování oxidu siřičitého a/ nebo dospalování, pokud je to
povaţováno za potřebné, aby se zabránilo problémŧm souvisejícím s kvalitou ovzduší
na místní, regionální nebo dálkové (přeshraniční) úrovni.
Systémy záchytu kouřových plynŧ sledují nejlepší praktické postupy naznačené u
technik, které byly popsány jiţ dříve v této kapitole v části 2.7. Tvorba kouře
z druhotných surovin se mŧţe sníţit na minimum volbou pece a systému odlučování.
Některé suroviny jsou kontaminovány organickými látkami a mohou se předem
upravit neţ se taví, aby se sníţila tvorba kouře.
Pouţité systémy záchytu kouře mohou vyuţívat systémy izolovaných pecí a mohou
být provedeny tak, aby udrţovaly přiměřený podtlak v peci, který zabrání únikŧm a
fugitivním emisím. Měly by se pouţít systémy, které udrţují těsnění pece nebo
rozmístění sacích ventilátorŧ. Příkladem systémŧ vsazování jsou dodávky materiálu
kryty, dmýšními trubicemi nebo tryskami a pouţití výkonných rotačních uzávěr.
Tab. 3.37 Souhrn čistících metod pro snížení složek ve výstupních plynech
Etapa pochodu
Sloţka ve výstupním
plynu
Prach a kovy
Manipulace se surovinami
259
Volba čištění
Správné
skladování,
manipulace
a
přeprava.
Jímání prachu a tkaninové
filtry.
Prach a kovy
Správná předúprava. Jímání
Tepelná předúprava surovin
plynu a tkaninový filtr.
Organické látky * a CO
Výrobní proces, dospalování
a náleţité chlazení plynŧ
z procesu
Prach a kovy
Výrobní proces a jímání
Primární tavení
Oxid siřičitý
plynŧ, čištění plynŧ, po němţ
následuje chlazení plynŧ,
konečné čištění a závod na
kyselinu
sírovou
nebo
rekuperace oxidu siřičitého
(běţně
následuje
závod
kyseliny).
Rtuť
Pokud je vysoký obsah ve
vsázce: odstraní se po
odsíření plynu
Prach a kovy
Výrobní proces a jímání
Sekundární tavení
plynu, chlazení a čištění
s tkaninovým filtrem.
Organické látky * a CO.
Výrobní postup, dospalování ,
je-li třeba a správné chlazení
plynu.
Oxid siřičitý **
Vypírání, je-li třeba
Prach a kovy
Výrobní pochod a jímání
Primární konvertování
plynu, čištění plynu a závod
Oxid siřičitý
na kyselinu sírovou
Prach a pára kovŧ nebo Výrobní proces a jímání
Sekundární konvertování
sloučeniny.
tkaninovým filtrem.
Organický materiál *
Výrobní proces , dospalování,
CO ***
pokud je třeba a náleţité
ochlazení plynu.
Oxid siřičitý *
Prach a kovy
Ţárová rafinace
plynu, chlazení
a čištění
tkaninovým filtrem.
Organické látky *
Výrobní pochod, dospalování,
CO ****
je-li třeba a patřičné ochlazení
plynu
Oxid siřičitý **
Prach a kovy
Tavení a odlévání
tkaninovým filtrem nebo
v pračce.
Organické látky *
Výrobní pochod, dospalování
CO ****
(je-li třeba během polování
Cu) a náleţité ochlazení
Oxid siřičitý **
Odlévání anod a granulace Vodní pára
Mokrá
vypírka
nebo
strusky
odlučovač mlhy, je-li třeba
260
Pyrometalurgické
úpravy strusky
pochody Prach a kovy
Proces a jímání plynu,
chlazení a čištění tkaninovým
filtrem
Dospalování, je-li třeba
Ódstraňování při úpravě
CO
Oxid siřičitý
Vysvětlivky:
*organické látky včetně těkavých uváděné jako celkový uhlík (mimo CO) a dioxiny, přesný
obsah závisí na pouţitých surovinách.
**oxid siřičitý mŧţe být přítomen, pokud se pouţijí suroviny nebo palivo s obsahem síry
CO se mŧţe tvořit při nedokonalém spalování, za přítomnosti organické látky nebo záměrně
k minimalizaci obsahu kyslíku.
***při vsázkovém pochodu je CO pouze na začátku dmýchání
****CO je pouze není-li dospalování
Sekundární jímání kouře je drahé a potřebuje hodně energie, ale u určitých
vsázkových konvertorŧ a při odsávání odpichových otvorŧ, u ţlabŧ atd. je zapotřebí.
Pouţití sofistikovaného systému, schopného cíleného odsávání kouřových plynŧ u
zdroje a během jakéhokoliv kouře, je energeticky účinnější.
Tab. 3.37 sumarizuje moţnosti volby pochodŧ, které se povaţují za moţné BAT při
sniţování sloţek, pravděpodobně se vyskytujících ve výstupních plynech. Mohou se
vyskytovat alternativy, rozdíly v surovinách, které ovlivňují paletu sloţek nebo
fyzikální stav určitých sloţek, jako je velikost, fyzikální vlastnosti vzniklého prachu,
které lze posoudit v daném místě.
3.4.3.1 Emise do ovzduší, spojené s pouţitím BAT
Emisemi do ovzduší se rozumí jímané / upravované emise z rŧzných zdrojŧ plus
fugitivní nebo nezachycované emise z těchto zdrojŧ. Moderní, dobře provozované
systémy úpravy mají za následek účinné odstraňování znečišťujících látek a
informace v době tvorby tohoto dokumentu indikují, ţe fugitivní emise mohou
k celkovým emisím do ovzduší přispívat nejvíce.
a) U primární výroby mědi jsou celkové emise do ovzduší postaveny na emisích z :
- příjmu materiálu, skladování, mísení a vzorkování
- tavení, konvertování a pecí ţárové rafinace a odlévání anod ve spojení
s přepravou taveniny a horkými plyny z manipulace a systému čištění
- pece na čištění strusky, z granulace strusky a systému manipulace se struskou
- mokrého chlazení plynu a sekce čištění a závodu na kyselinu sírovou
- elektrolytické rafinace mědi
b) U sekundární výroby mědi se celkové emise do ovzduší zakládají na emisích z:
- příjmu materiálu, skladování, mísení a vzorkování
- tavení, konvertování a pecí ţárové rafinace a odlévání anod spojené
s přepravou taveniny a horkými plyny z manipulace a systému čištění
- systému manipulace se struskou
- elektrolytické rafinace mědi
261
c) U výroby válcovaného měděného drátu se celkové emise do ovzduší zakládají na
emisích z :
- tavení, rafinace ( pokud je) a udrţovacích pecí ve spojení s horkými plyny
z manipulace taveniny a systémŧ čištění
- odlévacího zařízení, válcovny drátu a pomocného vybavení
c) U výroby měděných polotovarŧ a ingotŧ se celkové emise do ovzduší zakládají na
emisích z:
- příjmu materiálu a skladování
- tavících, rafinačních, udrţovacích/odlévacích pecí ve spojení s horkými plyny
z manipulace a čistícího systému a systému přepravy na pánvi
- odlévacího zařízení, výrobních jednotek a pomocného zařízení
Fugitivní emise mohou být značně významné a měly by se posuzovat na místě.
Mohou se předem usuzovat podle účinnosti jímání pecních plynŧ a lze je hodnotit
monitorováním (viz sekce 7.2).
Následující tabulky uvádějí souhrn zachycovaných emisí ve spojení s pouţitím
nejlepších dostupných technik pro odlučování emisí
Tab. 3.38 : Emise do ovzduší z primárního tavení a konverze ve spojení s použitím
BAT v odvětví výroby mědi
Znečišťující látka
Rozmezí při pouţití Techniky, které lze u
BAT
pouţít
k dosaţení
těchto hodnot
Proudy
výstupního Při
koeficientu Dvoukontaktní závod
plynu bohatého na konverze  99,7 %
(Obsah
SO2
SO2 ( 5 %)
v koncovém
plynu
závisí na koncentraci
vstupních plynŧ).
Při
koncovém
odstranění SO3 mŧţe
být vhodný demistr
Připomínky
Velmi nízké úrovně
ostatních polutantŧ do
ovzduší se dosáhnou
následkem intenzivní
úpravy plynu před
vstupem
do
kontaktního závodu
(mokrá vypírka a
mokré elektrostatické
odlučovače, pokud je
třeba, odstranění Hg),
aby se zajistilo jakost
vyrobené H2SO4.
Poznámka : Pouze jímané emise.
Příslušné emise jsou uvedeny jako denní prŧměry, vyplývající z kontinuálního monitorování
během doby provozu. V případech, kdy se kontinuální monitorování nepouţívá, budou
hodnoty jako prŧměr celé vzorkovací doby.
U pouţitého systému úpravy je třeba při projektování (provedení) systému brát v úvahu
charakteristiky plynu a prachu a náleţité vyuţívání provozní teploty. Koeficient konverze nad
99,9 % se dosahuje v závodech se stálým vstupem vysoce koncentrovaného SO2, racionálním
čištěním plynu a chlazením mezi prŧchody ( v závodě kyseliny sírové)
262
Méně bohaté plyny se mohou tvořit při řadě metalurgických pochodŧ, které se
pouţívají k výrobě mědi, olova a ušlechtilých kovŧ. Příslušné údaje jsou poskytnuty
u kapitol o olovu a ušlechtilých kovech.
Tab. 3.39 : Emise do ovzduší z hydro-metalurgických a elektrolytických procesů
využívajících BAT v odvětví výroby mědi. Při pochodech elektro-rafinace se netvoří
mlha kyseliny.
Rozmezí při pouţití Techniky, které lze Připomínky
BAT
pouţít
k dosaţení
těchto hodnot
Mlha kyseliny
Odlučovač
mlhy, Odlučovač
mlhy,
 50 mg/Nm3
mokrá pračka
nebo vodní skrubr
umoţňují
jímat
kyselinu k opětnému
vyuţití
3
VOC
nebo  5 – 15 mg/Nm
Kontrola, kondenzátor,
rozpouštědla (jako C)
Filtr uhlíkový nebo bio
Poznámka : Pouze pro jímané emise.
během doby provozu. V případech, kdy se kontinuální monitorování nepouţívá, budou
hodnoty jako prŧměr celé vzorkovací doby. U pouţitého systému úpravy je třeba při
projektování (provedení) systému brát v úvahu charakteristiky plynu a prachu a náleţité
vyuţívání provozních teplot.
Tab. 3.40 Emise do ovzduší z sekundárního tavení a konverze, primární a
sekundární žárové rafinace, elektrického čištění strusky a tavení při použitých BAT
v odvětví mědi.
Znečišťující
látka
Prach
SO2
Rozmezí
BAT
při
pouţití Techniky, které lze připomínky
pouţít
k dosaţení
těchto hodnot
1 – 5 mg/Nm3
Tkaninový filtr
Charakteristiky prachu se
budou lišit podle surovin a
ovlivňovat dosahovanou
hodnotu. Vysoce výkonné
tkaninové filtry mohou
dosáhnout nízkých hodnot
pro
těţké
kovy.
Koncentrace těţkých kovŧ
souvisí
s
koncentrací
prachu a podílem kovŧ
v prachu.
3
Alkalická polo-suchá Potenciální přenosy vlivŧ
 50 – 200 mg/Nm
vypírka a tkaninový prostředím za pouţití
filtr.Mokrá alkalická, energie, odpadní voda a
nebo dvojí alkalická pevné zbytky společně
vypírka,
která s moţností opět vyuţívat
pouţívá
vápno, v pračce
oddělených
263
NOx
 100 mg/Nm3
 100 – 300 mg/Nm3
Celkový
 5 – 15 mg/Nm3
organický uhlík (  5 – 50 mg/Nm3
jako C)
Dioxiny
 0,1 – 0,5 ngTEQ/Nm3
hydroxid hořečnatý a
hydroxid sodný.
Reakce síranu Na, o
nebo Al2O3 a síranu
hlinitého s vápnem,
aby se regenerovalo
reakční činidlo a
vytvořila se sádra
Hořák o nízkých NOx
Hořák na spalování
kyslíku a paliva
Dospalovací hořák
Optimalizované
spalování
Vysoce
účinný
systém odstraňování
prachu (tj. tkaninový
filtr),
dospalovací
hořák
následovaný
chlazením
produktŧ bude ovlivňovat
pouţitou techniku.
Vyšší
hodnoty
jsou
spojeny
s obohacením
kyslíkem, aby se sníţila
spotřeba energie. V těchto
případech se sníţí objem
plynu a hmotnostní emise.
Předúprava sekundárního
materiálu, je potřeba
odstranit organické látky
obsaţené v povlaku
Další
techniky
jsou
k dispozici
(
např.
adsorpce na aktivní uhlík:
uhlíkový
filtr
nebo
injektáţ s poměrem vápna
a uhlí).Je potřebná úprava
odprášeného plynu, aby se
dosáhlo nízkých hodnot
Poznámka : pouze u jímaných emisí.
během doby provozu. V případech, kdy se kontinuální monitorování nepouţívá, budou hodnoty
jako prŧměr celé vzorkovací doby.
U pouţitého systému úpravy je třeba při projektování (provedení) systému brát v úvahu
charakteristiky plynu a prachu a náleţité vyuţívání provozní teploty. Při odstraňování SO2 nebo
veškerého uhlíku ( v podobě uhlíkatých látek) mŧţe kolísání koncentrace surového plynu
během procesu vsazování ovlivňovat výkon čistícího systému. Například při dmýchání do
konvertoru vzniká nejvyšší koncentrace surového plynu a následně počet cyklŧ za den ovlivňuje
příslušné rozmezí ( dané jako denní prŧměr), podobný účinek lze pozorovat při dalších etapách
vsázkového (nekontinuálního) pochodu. Nejvyšší koncentrace u zpracovávaného plynu, mŧţe
být aţ trojnásobná proti uváděnému rozsahu. Kvŧli NOx se vyţaduje vyuţít vysoce efektivních
pochodŧ ( např. Contismelt : Kontinuální tavící pochod), při kterém se ustavuje v daném místě
rovnováha mezi pouţitou energií a dosahovanou hodnotou.
264
Tab. 3.41 : Emise do ovzduší ze systémů sekundárního jímání kouřových plynů a pochodů
sušení v odvětví výroby a zpracování mědi při použití BAT.
Prach
Rozmezí při pouţití Techniky, které lze
BAT
pro dosaţení těchto
hodnot pouţít
3
1 – 5 mg/Nm
Tkaninový
filtr
s injektáţí vápna (při
jímání SO2/ ochrana
filtru)
SO2
 500 mg/Nm3
Tkaninový
filtr
s injektáţí
suchého
vápna do chladného
plynu
 50 – 200 mg/Nm3
Alkalická vypírka SO2
z horkých plynŧ ve
skrubru ( ze suchých
plynŧ po odstranění
prachu)
Tkaninový
filtr Aby se
dosáhlo
s injektáţí vápna pro nízkých hodnot je
ochranu filtru
třeba úprava plynu
odprášením
Dioxiny
 0,1– 0,5 ng TEQ/Nm3
Připomínky
Pro ochranu filtru
proti záchytu jemných
částic
lze
pouţít
recirkulaci
prachu.
Koncentrace těţkých
kovŧ
je
úměrná
koncentraci prachu a
podílu kovŧ v prachu
Při pouţití mokré
vypírky
nebo
polosuché metody při
ochlazení
plynŧ
existuje potenciální
moţnost
přenosu
vlivŧ z prostředí do
prostředí (z ovzduší
do vody)
Poznámka : Pouze pro jímané emise
Uvedené emise jsou stanoveny jako denní prŧměr zaloţený na kontinuálním monitorování
během doby provozu. V případech, kdy se nedá kontinuální monitorování v praxi provádět,
budou hodnoty prŧměrem celé vzorkovací doby.
V projektu budou pro pouţité systémy odlučování vzaty v úvahu charakteristiky plynu a
prachu a správné vyuţívání provozní teploty.
Obsah kovu v prachu u pochodŧ kolísá v širokém rozmezí hodnot. Kromě toho, u
podobných pecí existují významné odchylky v obsahu kovu následkem rozdílných surovin a
vyuţití pecí k oddělování minoritních prvkŧ při následném záchytu a obohacování pro další
zpracování. Není proto správné, aby se v tomto dokumentu podrobně specifikovaly
koncentrace všech kovŧ, které jsou emitovány do ovzduší.
Problém je specifický pro místo, ale následující tabulka ukazuje některé údaje o vlivech
obsahu kovŧ v prachu, se kterými je moţno se dle místa setkávat.
265
Tab. 3.42: Obsah kovů v některých druzích prachu z různých pochodů výroby mědi
Sloţka
Pb %
Zn %
Sn %
Cu %
As %
Ni %
Prach z EO * u
pece na vytavení
kamínku
z koncentrátu
0,1 – 5
0,1 – 10
0,1 – 1
5 – 30
0,1 – 4
0,1 – 1
Prach ze Prach
z Prach z EO Prach
šachtové
konvertoru konvertoru z elektrické
pece
na šrot
kamínku
pece čištění
strusky
5 – 40
5 – 30
2 – 25
2 – 15
20 – 60
25 – 70
5 – 70
25 – 60
0,2 – 5
1 – 20
0.1 – 4
2 – 12
2 – 15
10 – 25
0,5 – 2,5
0,1 – 1
Prach
z anodové
pece
2 – 20
5 – 40
15 – 25
0,5 – 10
0,1 – 1
Některé kovy jsou v toxických sloučeninách, které mohou být emitovány z procesŧ a je třeba,
aby se omezily a splnily se specifické normy kvality ovzduší na místní a regionální úrovni
nebo u dálkových přenosŧ. Předpokládá se, ţe nízké koncentrace těţkých kovŧ jsou spojeny
s vysokým výkonem moderních odlučovacích systémŧ, jakými jsou membránové tkaninové
filtry a v projektu uvaţované správné provozní teplotě a odpovídajících charakteristikách
plynu.
3.4.4
Odpadní vody
To je místně specifický problém, jsou uváděny stávající systémy úpravy, které mají vysoký
standard. Veškeré odpadní vody se budou upravovat, aby se odstranily pevné látky a oleje
/dehty, absorbovaly se kyselé plyny ( např. oxid siřičitý, HCl) a měly by se pokud moţno
opětně pouţít, nebo pokud je to nutné, neutralizovat.
Zdroje emisí do vody jsou následující:
a) U primární a sekundární výroby mědi pocházejí veškeré emise do vody z :
 úpravy strusky nebo systému granulace
 elektrolytické rafinace mědi při čištění okruhu elektrolytu a úsekem vyluhování
anodových kalŧ
 systému úpravy odpadní vody a vypouštěné vody
 chlazení plynu s obsahem SO2 za vzniku slabé kyseliny sírové a čištění v kombinaci
s úpravou odpadní vody
b) U výroby měděného válcovaného drátu, polotovarŧ a ingotŧ pocházejí emise do vody ze :
 systému úpravy odpadní vody
Příklady úpravy odpadní vody, pouţívané v několika pochodech jsou uvedeny v dřívější části
o technikách, s nimiţ se počítá jako s moţnými BAT a u pochodech s vodou, do nichţ se
zahrnuje úprava s hydroxidem nebo sirníkovými sráţedly v závislosti na obsaţeném kovu, po
níţ následuje sedimentace a, pokud je třeba, filtrace. Příklady ukazují koncentrace, dosaţené
při pouţití těchto postupŧ. Hodnoty spojené se správnou úpravou odpadní vody jsou uvedeny
dále .
266
Tab. 3.43 : Koncentrační rozmezí kovů z různých proudů odpadní vody u výroby mědi
Hlavní sloţky (mg/l)
As
Ni
 0,01
 0,1
Cu
Pb
Cd
Zn
Proces nebo přímé  0,1
 0,05
 0,05  0,15
chlazení vodou
Poznámka : Příslušné emise do vody jsou zaloţeny na kvalifikovaném libovolném vzorku
nebo 24 hodinovém slitém vzorku. Rozsah úpravy odpadní vody závisí na zdroji a obsahu
kovŧ v odpadní vodě.
3.4.5
Zbytky z procesu
Vyuţití recyklace strusky, kalŧ a prachŧ z filtru se povaţuje za součást procesu. Procesy
výroby se v tomto odvětví vyvíjejí se záměrem prŧmyslu maximálně moţnou měrou opětně
vyuţívat většinu odpadŧ z procesu výrobních jednotek, nebo produkovat odpady k obohacení
menšinových prvkŧ do podoby, ze které je moţno je vyuţít v ostatních pochodech výroby
Tab. 3.44 Potenciál využití meziproduktů, vedlejších produktů a zbytků z výroby mědi
Provozní zdroj
Odlučovací systémy
Tavící agregát
Konvertor
Strusková pec
Rafinační (anodová)
pec
Sklad nádrţí
Meziprodukty, vedlejší
produkty, zbytky
Prachy z filtrŧ
Konečné vyuţití
Surovina pro rekuperaci Cu
(vráceno do tavby), Pb, Zn a
dalších kovŧ
Sloučeniny rtuti
Surovina pro rekuperaci Hg
Vyčerpané katalyzátory a kyselina Chemický prŧmysl
Kaly kyseliny sírové
Neutralizace kalu ke zneškodnění
Slabá kyselina
Rozklad pro rekuperaci SO2,
neutralizace (kal ke
zneškodnění), jiné vyuţití např.
jako louţící medium
Struska
Do pece na strusku, nebo
k jinému oddělování – interní
recyklace
Vyzdívka pece
Recyklace nebo zneškodnění
Struska
Do tavby – interní recyklace
Struska
Abrasivo, stavební materiál
Struska
Do tavby – interní recyklace
Výpusť elektrolytu
Sole Ni, rekuperace Cu,
rekuperace kyseliny, nebo jiné
vyuţití
Tavení
Stěry a struska
Surovina k rekuperaci kovŧ
Ostatní
Oleje
Rekuperace oleje
Hydrometalurgie
Louţení
Výroba polotovarŧ
Roztoky mořící kyseliny a oplachy Zneškodnění jako odpad, pokud
je nízký obsah neţelezných kovŧ,
nebo prodej k rekuperaci kovŧ
Výroba tyčoviny (drátŧ) Roztoky mořící kyseliny (pokud se Rekuperace v oddělených vanách
267
pouţívá)
elektrolyzéru
Mnoţství zbytkŧ (odpadŧ) a získaných vedlejších produktŧ je značně závislé na surovinách,
zejména na obsahu ţeleza v primárních surovinách, obsahu ostatních neţelezných kovŧ
v prvotních i druhotných surovinách a přítomnosti ostatních sloţek, jako je oxid křemičitý atd.
Emise do pŧdy jsou proto záleţitostí daného místa a specifika materiálu a závisejí na
faktorech, o kterých se diskutovalo jiţ dříve. Proto není moţné vytvořit tabulku o skutečně
typických mnoţstvích, které jsou spojeny s pouţitím BAT, aniţ by se podrobně specifikovaly
suroviny, to lze posoudit pouze na místní úrovni. Zásady BAT počítají s prevencí a
minimalizací odpadŧ a opětného pouţití zŧstatkŧ kdekoliv v praxi. Výše uvedená tabulka
znázorňuje přehled potenciálního vyuţití zbytkových odpadŧ z procesŧ, které se pouţívají
k výrobě mědi, seznam není vyčerpávající a kromě toho některé moţností volby nejsou
k dispozici následkem nedostatku vhodných zařízení.
3.4.6
Náklady spojené s pouţitou technikou
Údaje o nákladech byly získány kompilací o rŧzných variantách pochodŧ a odlučovacích
systémŧ. Údaje o nákladech jsou poplatné specifickému místu a závisejí na příslušném počtu
faktorŧ, ale uvedená rozmezí mohou umoţnit určitá porovnání, která se udělala. Údaje jsou
poskytnuty v příloze k této zprávě, tak, aby se náklady na procesy a systémy odlučování
v celém rozsahu prŧmyslu neţelezných kovŧ mohly porovnat.
3.5 NOVĚ VYVÍJENÉ TECHNOLOGIE

Uvádí se /tm 137, Skupina expertŧ pro měď 1999/, ţe se rozvíjí aktivita při projektování a
zlepšování technik pro tavení v nístěji. Tavení v nístěji mŧţe nabídnout nízké náklady na
zařízení, z dŧvodu potenciálně vysokých reakčních podílŧ v moderním závodě, který je
spojen s izolovanými nebo polozatěsněnými pecemi. Proveditelnost závodu je nutné
odzkoušet v dlouhodobém období a údaje o některých zařízeních z Číny a Ruska, které
vyuţívají pece Baiyin nebo Vanyukov by se měly, pokud budou k dispozici, vyzkoušet.
Tab. 3.45 : Vyvíjená technologie tavení v nístěji
Technika
Kontinuální tavení /konvertorování
Kombinace reaktoru Noranda a Konvertorové
pece Mitsubishi
Kontinuální konvertor Noranda


Připomínky
Výsledky uvedení do provozu v roce 1999,
které se při hodnocení očekávaly
Výsledky uvedení do provozu , které se při
hodnocení očekávaly
Tavba ISA pro redukci /oxidaci není vyzkoušená v prŧmyslovém měřítku, ale je právě ve
vývoji
Vyuţití hydrometalurgických pochodŧ se také vyvíjí a jsou vhodné pro polymetalické
oxidické i sulfidické rudy, které obsahují nízké koncentrace ušlechtilých kovŧ. Bakterie
oxidující ţelezo a sirník lze pouţít jako nápomoc louţení. Jsou vyvíjeny některé pochody
u koncentrátŧ a zpracovávání prachu, které se zakládají na louţení, například : postupy
268
louţení ; extrakce rozpouštědlem; elektrolytické pochody (L : ER; E) /tm 137, Expertní
skupina pro měď 1999; tm 56, Kojo 1998/.
Při vyvíjení pochodŧ výroby mědi se musí také počítat s vývojem v ostatních prŧmyslových
odvětvích. To se týká následujících jednotlivých vývojových projektŧ :


Vyuţití moderních tkanin pro filtrové lapače, jejichţ účinnější a výkonné tkaniny ( a
provedení) mohou zpŧsobit, ţe se ve stejném časovém období významně prodlouţí doba
ţivotnosti, zlepší se výkon a sníţí se náklady.
Mŧţe se dosáhnout jímání fugitivních emisí rŧznými zpŧsoby. Vyuţití sofistikované
regulace tahu mŧţe zlepšit jímání kouřových plynŧ a sníţit velikost sacích ventilátorŧ a
tedy i nákladŧ. U plamenných pecí a sekundárního tavení mědi se vyuţívají se izolované
(zatěsněné) zaváţecí vozy nebo skipy a tak se výrazně sniţují fugitivní emise do ovzduší,
které vznikají během vsazování.
269
Kapitola 4
4. POSTUPY VÝROBY HLINÍKU Z PRIMÁRNÍCH A SEKUNDÁRNÍCH
SUROVIN
4.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNOLOGIE
4.1.1 Primární hliník
4.1.1.1 Výroba oxidu hlinitého
Oxid hlinitý se vyrábí z bauxitu osvědčeným Bayerovým postupem. Tento postup je
prováděn normálně v blízkosti naleziště, jsou však v Evropě doly, kde je bauxit zpracován
v tomtéţ nalezišti na oxid hlinitý a dále v elektrolýze na primární hliník , nebo v elektrolýze
místně odloučené.
Obr. 4.1 Výroba oxidu hlinitého - Bayerův postup (viz. příloha)
Celý postup je standardní u všech zpracovatelŧ a pouţívá hydroxid sodný k extrakci
oxidu hlinitého z bauxitu při zvýšených teplotách a tlacích v autoklávech. Vzniká rmut,
obsahující rozpuštěný hlinitan sodný a směs kovových oxidŧ, zvaný červený kal, který se
odstraňuje v zahušťovacích nádrţích. Roztok hlinitanu je chlazen a krystalizuje s oxidem
hlinitým na hydratovaný oxid hlinitý (cm 30, Irise EPA 1996).
Krystaly se propírají a následně kalcinují v rotačních , nebo fluidních kalcinačních
pecích před uţitím, nebo dopravou (cm 77, El Expert Troup 1998, tm 90 Al Expert Group
1998). Další kovy, jako vanadium, mohou být obsaţeny a lze je regenerovat z roztoku.
I kdyţ je základní postup normou v daném prŧmyslu, existují varianty v pouţitém
zařízení, zejména pro louţení a kalcinaci. Tyto varianty především nepříznivě ovlivňují
energii pouţitou v postupu (tm 77, Al Expert Group 1998). Toto je zmíněno následně.
4.1.1.2 Výroba hliníku elektrolýzou
Hliník se vyrábí z primárních materiálŧ elektrolytickou redukcí oxidu hlinitého ,
rozpuštěného v tavné lázni převáţně sodného fluoridu hlinitého (kryolit) při teplotě cca 960
0
C (tm 6, HMIP Al 1993, tm 100, NL Al 1998).
Elektrolyzéry mají uhlíkovou katodu, izolovanou ţáruvzdornými cihlami uvnitř
pravoúhlého ocelového pláště a uhlíkovou anodu zavěšenou na elektricky vodivém anodovém
nosníku. Elektrolyzéry jsou sériově spojeny k vytvoření elektrické redukční linky
(elektrolyzní serie). Stejnosměrný proud protéká od uhlíkové anody lázní ke katodě a odtud
sběrnicí k dalšímu elektrolyzéru. (tm 6, HMIP Al 1993, tm 100, NL Al 1998).
Oxid hlinitý je dávkován do elektrolyzérŧ tak, aby jeho obsah činil 2-6 % v roztavené
lázni, v moderní elektrolýze se pouţívají počítačem řízené dávkovače. Pro sníţení bodu tavení
lázně se přidávají směsi fluoridŧ, umoţňující tak provozování elektrolyzérŧ při niţší teplotě.
Fluorid hlinitý (AlF3) – nejběţnější přísada – taktéţ neutralizuje kysličník sodný, přítomný
v dávkovaném
oxidu
hlinitém jako nečistota.
Většina elektrolyzérŧ
je
nyní
provozována s obsahem AlF3 v lázni, výrazně vyšším, neţli ve stechiometrické kryolitové
270
směsi, nicméně emise fluoru narŧstají, jak v lázni narŧstá přebytek ALF3 (tm 6, HMIP Al
1993, tm 77 Al Expert Group 1998, tm 100, NL Al 1998).
Tekutý hliník se shromaţduje na dně katody elektrolyzéru a kyslík s uhlíkovou anodou
reaguje na oxid uhličitý. Tím se uhlíkové anody během procesu nepřetrţitě spotřebovávají.
Typy elektrolyzérŧ se liší podle druhu anody a metody pouţité k dávkování oxidu
hlinitého, jak je znázorněno na obr. 4.2 (tm 6 a 17, HMIP A1 1993, tm 100, NL Al 1998).
Existují dva hlavní typy elektrolyzérŧ: Soderbergŧv a s předem vypalovanými anodami
(PVA).
a) Soderbergovy anody jsou vyrobeny pŧvodně z pasty kalcinovaného petrolejového koksu
a smoly z uhelného dehtu, která je vypalována teplem z tavící lázně. Proud je veden
do Soderbergovy anody ocelovými trny, které se vyjímají a přemistují v anodě výše,
jelikoţ anoda se spotřebovává. Jelikoţ anoda ubývá, pasta stéká pláštěm anody níţe,
čímţ se anoda stále obnovuje a proces nevyţadující výměnu anod. Oxid hlinitý je
periodicky dávkován do Soderbergových elektrolyzérŧ otvory vytvořenými prolamováním
kŧry, z oxidu hlinitého a ztuhlého elektrolytu, která se tvoří nad roztavenou lázní. Ve
vyspělejších závodech se pouţívají automatické dávkovací systémy, zamezující potřebu
pravidelného prolamování kŧry. Na spodní části skříně anody je upevněn sběrný plášť
pro sběr plynu. Spaliny jsou jímány a spalovány v hořácích za účelem redukce emisí dehtŧ
a PAH. Ventilační plyny z prostoru elektrolyzních hal lze rovněţ sbírat a čistit.
b) anody PVA – předem vypalované
jsou vyráběny ze směsi kalcinovaného
petrolejového koksu a smoly z uhelného dehtu, tvarované do blokŧ a vypalované ve
zvláštním závodě na výrobu anod.. Závod vyrábějící anody často bývá integrální částí
závodu primárního hliníku a měl by být zahrnut v definici instalace, taktéţ by mělo být
zahrnuto přispění výroby anod k celkovým emisím. Kapitola 12 – uhlík a grafit – pokrývá
tento proces detailně. Anody jsou zavěšeny v elektrolyzérech na závěsných tyčích
připojených k anodovým nosníkŧm, slouţícím také jako elektrické vodiče. Anody jsou
postupně spouštěny spolu se spotřebou a nahrazovány předtím, neţli tyče dosáhnou do
tavící lázně. Zbytky anod, známé jako anodové nedopalky, se očistí od materiálu lázně
a recyklují v anodovém závodě.
Obr. 4.2 Elektrolyzéry pro výrobu primárního hliníku (viz. příloha)
Elektrolyzéry s předem vypalovanými anodami mají obyčejně 12 – 40 samostatných
anod, které se vyměňují v pravidelných intervalech. Ve velké elektrolýze je výměna anod
častou událostí a vyţaduje sejmutí krytŧ elektrolyzérŧ. Ačkoliv je zpravidla z udrţovaného
elektrolyzéru malý únik, (v závislosti na jmenovitém výkonu odsávacího systému), je
celkový výkon odsávání ostatních elektrolyzérŧ sníţen. To vyústí do rŧstu prchavých emisí,
jsou-li některé kryty sejmuty v tutéţ dobu.
Elektrolyzéry s předem vypalovanými anodami mohou být dvou typŧ, podle toho,jak je
dávkován oxid hlinitý.
 Elektrolyzéry PVA s bočním lamačem kŧry (SWPB): oxid hlinitý je dávkován do pecí
po prolomení kŧry kolem celého obvodu pece. Během této operace mají být sběrné kryty
plynu po délce pece otevřeny.
 Elektrolyzéry PVA se středovým lamačem kŧry (CWPB): dávkování oxidu hlinitého se
provádí po prolomení kŧry podél středové osy, nebo v bodech zvolených na středové ose
271
pece. Tyto zpŧsoby dávkování mohou být prováděny bez otevření sběrných krytŧ plynu.
Sběrný plynový systém odvádí procesní plyny do odlučovacího systému,
pouţívajícího suché skrubry s oxidem hlinitým k odstranění a regeneraci HF a fluoridŧ.
Skrubr taktéţ zachytává zbytkové dehty, ale neodstraňuje oxid siřičitý. Oxid hlinitý,
odcházející ze skrubrŧ, je odlučován pytlovými filtry nebo EP a je obvykle přiváděn
přímo zpět do elektrolyzérŧ. Ventilační plyny z pecního prostoru mohou téţ být odsávány
a zpracovány v mokrém skrubru.
Katoda není v procesu spotřebována, ale katody se časem pokazí. Uhlíkové bloky
absorbují elektrolyt a po 5-8 letech musí být nahrazeny vzhledem k jejich nabobtnání
a popraskání, coţ má za následek pronikání roztaveného elektrolytu a hliníku k vodivé
katodové tyči a ocelovému plášti. Malá mnoţství kyanidŧ vytváří reakce mezi dusíkem
a uhlíkem. Zbytek katody je znám jako odpadní výduska, pouţívají se některé likvidační
a recyklační zpŧsoby tohoto materiálu (tm 42, Ausmelt 1998, tm 77 Al Expert Group 1998,
tm 100, NL Al 1998) a jsou dále popsány v části 4.2.1.4.
Roztavený hliník je periodicky čerpán z pecí vakuovým sifonem do pánví Tyto jsou
převáţeny do slévárny a hliník je přeléván do vytápěných udrţovacích pecí. V těchto pecích
se provádí legování a udrţuje se v nich teplota. Oxidací vytvořená pěna na povrchu taveniny
hliníku se odstruskuje, lze pouţít pro sníţení další oxidace hermetické kontejnery a taktéţ se
uţívá rafinování dusíkem, nebo argonem (tm 106, % Farell 1998).
4.1.1.3
Rafinace
V tomto stadiu se kov rafinuje za účelem odstranění nečistot jako sodík, hořčík, částečky
oxidu vápenatého a vodík. Toto stádium rafinace se provádí injektáţí plynu do tekutého kovu
zpravidla v plynule pracujícím reaktoru. Pouţitý rafinační plyn se liší v závislosti
na nečistotách – argon, nebo dusík se pouţívá k odstranění vodíku a směsi chlóru a argonu,
nebo dusíku se pouţívá pro odstranění nemetalických vměstkŧ. Fluorid hlinitý se pouţívá pro
odstranění hořčíku. Potom je – před litím – kov filtrován.
Legování se provádí také v udrţovací peci přidáním poţadovaného materiálu (Si, Cu,
Mg, Pb, Sn, Zn), nebo předslitiny kovu s hliníkem (Ti, Cr, Fe, Mn, Ni) – (tm 116, Secondary
Al Expert Group 1998).
Pro zjemnění zrna materiálu se uţívají další přídavky, jako titan, nebo borid titanu, které jsou
nejběţnější.
V tomto stádiu se provádí odstruskování, struska se odstraňuje z povrchu tekutého kovu
a je recyklována sekundárním hliníkárenským prŧmyslem.
4.1.1.4 Lití
Desky, T-ingoty a čepy jsou odlévány do kokil na vertikálních strojích, pouţívajících
vodou chlazené kovové kokily a upínací stŧl na jejich spodní části. Stŧl se během odlévání
ingotŧ spouští dolŧ.
Jiné odlévací metody zahrnují pouţívání kovových kokil (stabilních, nebo plynule se
pohybujících),nebo plynulé lití tenkých plechŧ a plynule válcovaného drátu (tm 6, HMIP A1
272
1993). Dodatečná malá mnoţství strusky vznikají téţ v tomto stádiu a odstraňují se z povrchu
tekutého materiálu.
4.1.2 Sekundární hliník
4.1.2.1 Výrobní postupy
Hlavním rysem výroby sekundárního hliníku je rŧznorodost setkávajících se surovin
a rŧznost pouţitých pecí (tm 116, ALFED 1998). Druh suroviny a její předběţné zpracování je
proto pouţito k posouzená nejlepšího druhu pece, jaká má být pouţita pro vlastní druh odpadu,
co do jeho velikosti, obsahu oxidu a stupně kontaminace -mezi jiným. (tm 145, Winter 1998).
Tyto faktory
téţ
ovlivňují
volbu
tavidla,
souvisejícího s procesem,
za účelem
maximálního obnovení (regenerace) hliníku (tm 2, HMIP A1 1993, tm 77 a 116, ALFED
1998). Volba výrobní technologie se liší závod od závodu. Počet faktorŧ pŧsobících na volbu
procesu znamená, ţe zde existuje potenciál mnoha schŧdných strategií, které mohou určit
podobné okolnosti.
Rotační, nebo plamenné nístějové pece se pouţívají k tavení širokého rozsahu
sekundárních surovin, rotační pece mohou mít naklápěcí mechanismus, coţ je
ohlašováno jako konstrukce umoţňující sníţení potřebného mnoţství tavidel v procesu. (tm
145, Winter 1998). Pro tavení hliníku vyšší čistoty jsou pouţívány indukční pece a postup
„Meltower“. Plamenné pece mají často boční nístěj. Někdy se pouţívá čerpací systém
(mechanický, nebo elektromagnetický) k přepravě roztaveného kovu boční nístějí a plnící
nístějí, jako výpomoc při tavení malých částic. Elektromagnetická čerpadla nemají ţádné
pohyblivé části a zakládají se na vnější cívce pro indukci elektromagnetické síly, míchání je
vyvoláno v plnící nístěji a v peci. Ostatní čerpadla mající ţáruvzdorné vnitřní části a kovové
„spinery“ se rovněţ pouţívají (tm 145, Winter 1998).
Plamenné nístějové pece téţ mohou pouţívat šikmé nístěje v prostoru dávkování kovu,
kam mohou být vsazovány odpady, obsahující velké části ţeleza. Hliník je vytaven ze
ţelezných částí, které zŧstanou na šikmé nístěji. Znečištění taveniny ţelezem je
takto minimalizováno (tm 77, Al Expert Group 1998, tm 116, ALFED 1998). Detaily
některých pecí uvádí 2.5.2.
Typickými zdroji hliníkového odpadu jsou výrobní odpad, pouţité nápojové plechovky
(UBC), fólie, výlisky, amortizační odpady, třísky od soustruţení a starý tvářený, nebo litý
kov. Kromě toho je hliník téţ recyklován ze strusek a solných strusek. Mohou se vyskytnout
rŧzné kontamináty, coţ se bere v patrnost při volbě předběţného zpracování nebo při
konstrukci pece (tm 77, Al Expert Group). Odpad je někdy tříděn nejprve dle druhŧ slitiny
pro výrobu poţadované slitiny s minimem regenerace tm 116, ALFED 1998, tm 121,
Hoogovens 1998).
Odpad, jako UBC a třísky od soustruţení, jsou hlavní zdroje surovin a mohou být
kontaminovány. To někdy vyţaduje odstranění povlaku, nebo odmaštění před tavbou
z dŧvodu zlepšení tavícího výkonu a tepelné účinnosti, jakoţ i sníţení potenciálu emisí (tm
121, Hoogovens 1998, tm 122, ETSU 1998). Tavení upraveného materiálu mŧţe uspořit
energii a sníţit tvorbu strusek. Postupy předběţné úpravy jsou uvedeny v tabulce 4.24.
Obr. 4.3 Regenerační postup sekundárního hliníku (v příloze)
273
V sekundárním prŧmyslu se v procesu výroby kovu pouţívá řada rŧzných tavidel. kovu.
Příkladem je pouţití roztavené soli (směs chloridu sodného a draselného a něco fluoridŧ)
pro zábranu oxidace a absorpce nečistot. Pecní plyny obsahují chloridy a HCl, produkované
pouţitou solí. Taktéţ se pouţívají ţáruvzdorná a fluorovaná tavidla. Solná struska se
odpichuje aţ po kovu. Existují varianty v mnoţství solného tavidla a jeho pouţití coţ závisí
na pouţitém druhu pece a obsahu oxidu v surovině. Předúprava vsazovaného materiálu mŧţe
sníţit pouţití soli o polovinu (příklad 4.06). Bylo téţ sděleno, ţe pro stacionární rotační pec je
pouţito aţ do 1,8 kg soli na 1 kg nekovových sloţek a méně neţ 0,5 kg na 1 kg pro sklopnou
rotační pec (tm 145, Winter 1998).
Pouţití plamenné pece s boční a vsazovací nístějí a s čerpadlovým systémem mŧţe
zvýšit třídu odpadu (jeho druhŧ), včetně fólií a drobných třísek od soustruţení, které lze
v této peci tavit. Mŧţe téţ redukovat ztrátu materiálu oxidací bez pouţití velkého mnoţství
soli, nebo jiného tavidla (tm 121, Hoogovens 1998, tm 122 s 123 ETSU 1998).
4.1.2.2 Postupy rafinace a lití
Kov lze odpichovat z tavící pece tam, kde se slitinové přísady dávkují buď přímo v licím
systému, nebo přes dopravní systém (v udrţovací peci), kde mohou být zaváděny další
slitinové přísady. Kov je potom rafinován buď v udrţovací peci, nebo v prŧtočném reaktoru,
kde se odstraní plyny a další kovy, všeobecně stejným zpŧsobem jako je rafinován primární
hliník. V sekundárním hliníku se mŧţe vyskytovat hořčík, jehoţ obsah je nutno sníţit. Rafinace
tekutého hliníku se provádí směsí plynného chlóru za účelem odstranění hořčíku, přestoţe se
téţ pouţívá fluorid hlinito-sodný a fluorid hlinito-draselný (tm 116, Al Expert Group 1998, tm
34, US EPA 1995). Tento materiál je bočním produktem při výrobě mnohých předslitin.
Velké ingoty, čepy a desky se odlévají stejným zpŧsobem jako primární hliník, lze téţ
vyrábět řadu menších ingotŧ – housek, (např. dodávky pro slévárny), lze je téţ vyrábět ve
větších variantách slitin v závislosti na finálním pouţití. Je téţ moţné dopravovat roztavený
hliník po silnici, ve zvláštních tepelně izolovaných kontejnerech, k finálním spotřebitelŧm.
4.1.2.3 Pěna a strusky
Hliník snadno oxiduje a to je významný faktor ve výrobním procesu. Tavení hliníku bez
ochranného tavidla produkuje oxidační povlak známý jako stěry, které se stahují z povrchu
kovu před litím. Stěry odstraněné z povrchu a z pece obsahují 20-80 % hliníku. Stěry se
někdy zpracovávají po vyjmutí z pece, z dŧvodu sníţení emisí a další oxidace
přítomného kovu. Metody zahrnují chlazení inertním plynem, lisování za tepla za účelem
získání tekutého hliníku a chlazení v účelově konstruovaných chladičích.
Studené stěry se zpracovávají více postupy pro regeneraci hliníku. Například
vytavováním v rotační peci pod solným tavidlem, nebo za pouţití separační techniky, jako je
mletí a oddělení oxidŧ od kovu. (tm 116, ALFED 1998). V jiném případě mŧţe být kov
přetaven v příslušných pecích a jemná frakce mŧţe být dále zpracována, např. vyuţita
v ocelárnách, nebo při regenerace solné strusky. Je téţ známo, ţe konečná tvorba solné
strusky a zŧstatkŧ, jakoţ i spotřeba energie je niţší v dŧsledku sníţení vstupu
inertního materiálu do pece (ALSA 1999).
274
Rotační pece jsou pouţívány k regeneraci hliníku ze stěrŧ a kovových frakcí,
produkovaných zpracováním stěrŧ. Běţně se pouţívá solné tavidlo pro usnadnění
tohoto postupu, sŧl sniţuje oxidaci a zvyšuje likvidaci některých nečistot (např. Mg, Ca, Li).
Existují některá zařízení, kde lze regenerovat solnou strusku pouţitím vypírání a krystalizace.
Postup mŧţe produkovat granule recyklovaného hliníku a sŧl. Je známo, (tm 90, Al Experts
1998), ţe frakce kovových oxidŧ (hlavně oxidy hliníku, vápníku a hořčíku) lze dále
zpracovat a vypírat k produkci jemného oxidu hlinitého, který mŧţe být vyuţit
cementárenským prŧmyslem.
4.1.2.4 Regenerace solné strusky
Velké bloky solné strusky se drtí na ovladatelnou velikost a prosévají k regeneraci
kovových hliníkových granulí (typicky do 10 %). Jemný drcený materiál se potom rozpouští
ve vodě tak, ţe chloridy přechází do roztoku tvořícího solanku, a zbytek tvoří nerozpustný
oxid hliníku a nejjemnější částečky kovového hliníku, které nejsou normálně ekonomicky
recyklovatelné jako kov. V této fázi procesu se vyvíjejí plyny, obsahující zejména čpavek,
metan, vodík a fosfin. Zde téţ existuje potenciál velkých emisí prachu při drcení. Tyto plyny
lze pouţít jako palivo pro další části procesu (tm 116, ALFED 1998). Solanka se filtruje
a zbavuje nerozpustných oxidŧ, roztok postupuje na odpařování a krystalizaci, přičemţ se
získá pŧvodní chlorid sodný a draselný. Tyto chloridy lze znovu pouţít jako tavidlo v tavícím
procesu.
Zbylé kovové oxidy obsahují oxidy vápníku, hořčíku a hliníku (do 65 % Al2O3) a také
obsahují sírany, chloridy a dusičnany (tm 206, TGI 1999). V případech kdy frakce oxidŧ je
trţně potenciální, je nezbytné další vypírání za účelem sníţení obsahu uvedených aniontŧ na
únosnou mez. Zasolené roztoky z vypírky se vrací do počáteční fáze vypírání. Uvádí se, ţe
v některých případech je moţné dosáhnout úplné regenerace materiálŧ přítomných v solné
strusce (tm 90, Al Experts 1998).
4.2
SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB
4.2.1 Primární hliník
Vedle CO2 neodmyslitelně spojeného s procesem, existují potenciální emise prachu
v ovzduší, SO2, HF, částice fluoridŧ, CO, PFC a PAH ze systému odsávání plynu a ventilace.
Existují potenciální emise prachu, kovŧ, chloridŧ a produktŧ spalování z udrţovacích
a produkčních pecí odlévárny (tm 6, HMIP al 1993, tm 100, NL Al 1998).
V povrchové vodě existují potenciální emise částic látek, SO2, fluoridŧ a PAH
z mokrých skrubrŧ a dešťové vody.
Hlavním zdrojem odpadŧ jsou upotřebené vyzdívkové materiály z elektrolyzérŧ.
(SPL)
PAH emitované do vody mají být uváděny jako 6 sloučenin Borneffova seznamu a PAH
emitované do ovzduší jako BaP (tm 29, PARCOM 1997, tm 128, Nordheim 1997).
275
Výroba anod je spolu s výrobou grafitu popsána v kapitole 12. tohoto dokumentu. Uţití
anodových zbytkŧ (nedopalkŧ) z výroby hliníku se jako část vstupní suroviny podílí na vstupu
fluoridŧ.
Obr. 4.4 Vstupy a výstupy z výroby primárního hliníku
VSTUP
Bauxit
Hydroxid
NOx
Výroba oxidu hlinitého
sodný
Vápno
Energie
Procesní
Elektrolýza
Elektrická energie
SO2,
CO2,
Pŧdní emise
Vyluhování – červený kal
Oxid hlinitý
Oxid hlinitý
(fluoridy,
Fluorid hlinitý
SO2,
směsi kovu,
Anody nebo pasta
Emise v ovzduší
Kalcin.-prach,
emise
ovzduší
PFC,
prach, CO
PAH)
Hliník
Větrání pecního prostoru
(fluoridy,
PFC, SO2,
prach, PAH/NOx)
kovy,
Vodní emise
Skrubry/fluoridy,
SO2, kovy,
PAH,
Pevné látky
Odplyňování
Udrţování
Pŧdní emise – SPL
Pěna – strusky
Spaliny, prach chlorid
Pŧdní emise, vyzdívky, filtry
4.2.1.1 Energie a další vstupy
Vstupy materiálu a energie do procesu jsou významné. K výrobě jedné tuny oxidu
hlinitého je zapotřebí přibliţně dvou tun bauxitu, z čehoţ se vyprodukuje 0,53 tuny hliníku.
Uhlíkové anody se spotřebují, přibliţně 0,4 aţ 0,45 tuny uhlíku se spotřebuje na tunu
vyrobeného hliníku. Náklady na energii jsou tudíţ vysoké a mohou obnášet zhruba 30 %
výrobních nákladŧ. Výroba oxidu hlinitého vyţaduje energii pro louţení a kalcinaci.
Potřeba energie je ovlivněna zejména pŧvodem a chemickým sloţením bauxitu, typem
pouţitých vyluhovačŧ (autoklávŧ) a kalcinačních pecí. Rozsah energie pouţité
276
v evropských závodech je 8,0 aţ 13,5 GJ na tunu se střední hodnotou 11,0 GJ na tunu ( tm
90, Al Expert Group 1998). Mnoţství NaOH a CaO jsou téţ spojena se sloţením bauxitu.
Tab. 4.1 Rozsahy vstupŧ pro výrobu oxidu hlinitého
Parametr
Bauxit – kg/t
NaOH (50 %) – kg/t
CaO – kg/t
Voda – m3/t
Energie - GJ/t
Typické vstupy kg/t oxidu hlinitého
1970 – 2250
33 – 160
35 – 110
1000 – 6000
8,0 – 13,5
Sníţení spotřeby energie je ovlivněno hlavně uţitím trubkových autoklávŧ,
schopných pracovat za vyšších teplot při pouţití roztavené soli jako média přenosu tepla.
Takové závody mají spotřebu energie niţší neţ 10,0 GJ na tunu.
Elektrolýza má vysokou potřebu energie v rozsahu od 53,0 GJ na tunu pro nejlépe
provozované CWPB - elektrolyzéry (včetně výroby anod) a do 61,0 GJ na tunu pro některé
tradiční elektrolyzéry Soderbergova typu.
Tab. 4.2 Rozsahy vstupŧ pro elektrolýzu
PARAMETR






PREBAKE
SØDERBERG
1900 – 1940
400 – 440
1900 – 1940
oxid hlinitý – kg/t Al
anody netto – kg/t Al
500 – 580
anodová pasta – kg/t Al
15 – 25
15 – 25
Al F3 – kg/t Al
5
–
8
5–8
Ţivotnost katody – roky
Energie pro elektrolýzu
12,9 – 15,5
14,5 – 17,0
KWh/kg Al
1,0 – 3,0
 tyčové lité ţelezo kg/t Al
 dusací a obalovací pasta –
0 – 25
kg/t Al
 el. enegrie celkem kWh/t
14 – 16,4
15,0 – 16,0
Al (*)
Poznámka: (*) včetně ztrát usměrňovačŧ, kontroly ovzduší a pomocné spotřeby. Energetické
údaje se zakládají na zvyklostech pouţívaných v prŧmyslu. Pro výrobu anod se počítá
spotřeba 5500 MJ/t
Výroba hliníku z recyklovaného kovu má aţ o 5 % niţší spotřebu energie, neţli
primární výroba (tm 29, PARCOM 1997).
277
Tab. 4.3 Údaje spotřeby odlévárny
PARAMETR







ROZSAH
10 - 25
0 – 1,5
0 – 6,0
0 – 3,0
200 – 12000
500 – 1200
800 – 1900 (*)
produkované stěry – kg/t Al
tavidla – kg/t Al
plyny – kg/t Al
třísky, piliny – kg/t Al
voda – kg/t Al
homogenizace / energie – MJ/t Al
odlévárna / energie – MJ/t Al
Poznámka: (*) nezahrnuje přetavování studeného kovu
Existuje pět výrazných zdrojŧ v procesu:





Plyny z kalcinace a ohřevu při výrobě oxidu hlinitého
Provozní plyny z vypalování anod
Provozní plyny z elektrolyzérŧ
Větrání pecního prostoru
Odplyňování a lití
Potenciální úlety při elektrolýze:









Fluoridy
Perfluoruhlovodíky (PFC)
Dehty a polyaromatické uhlovodíky (PAH)
Oxid siřičitý (SO2) a jiné sloučeniny síry
Prach
Směsi kovu
Oxidy dusíku (NOx)
Oxid uhelnatý (CO)
Oxid uhličitý (CO2)
Emise vystupující z elektrolytických pecí a ventilací pecního prostoru, jsou ve vzájemném
poměru účinnosti, za které jsou spaliny z elektrolyzérŧ (pecí) zachyceny (tm 29 PARCOM
1997, tm 100, NL Al 1998).
4.2.1.2.1 Zachytávání plynŧ
a) Elektrolyzéry s předem vypalovanými anodami
Elektrolyzéry typu CWPB jsou zcela uzavřeny a mají odtahový systém. Typická
hodnota pecí SWPB co do účinnosti zachycení spalin uvnitř procesního ovzduší je 95 aţ 99 %
v závislosti na konstrukci odsávacího systému, účinnosti pecních krytŧ, uspořádání
odsávacího systému a filtrŧ.
278
Účinnost zachytávání závisí na dobrém výkonu odsávání, dobře konstruovaných krytech
a dobře provozované praxi tak, aby bylo současně otevřeno zároveň minimum krytŧ.
Otevřené kryty, nebo kryty, které dobře netěsní, dovolují vnikání vzduchu
do odsávacího systému a tím sniţují účinnost odsávání zbývajících elektrolyzérŧ.
Elektrolyzéry typu SWPB jsou zpravidla částečně uzavřeny a dosahují účinnosti
zachycení kolem 85 aţ 95%. Je to vlivem nedostatečného uspořádání zakrytí pece a spoléhání
na ztuhlou kŧru oxidu hlinitého ţe udrţí plyny. Některé pece SWPB jsou zcela zakryté,ale
tyto musí být častěji otevírány pro dávkování oxidu hlinitého, výměnu anody a údrţbu.
b) Elektrolyzéry typu Soderberg
U konvenčních Soderbergových elektrolyzérŧ typu VSS je situace obdobná SWPB.
Lamače kŧry a dávkovače oxidu hlinitého jsou instalovány na vozidlech a pece jsou zakryty
jen z části. U tohoto systému je nízký stupeň automatizace a následně i problémy s řízením
přesného dávkování oxidu hlinitého do lázně.
Během lámání kŧry a dávkování oxidu hlinitého vzrŧstají emise komponentŧ,
znečišťujících vzduch v atmosféře prostoru. Ocelové přívodní vodiče (trny), které fixují
anody a vedou elektrický proud, musí být vytahovány v pravidelných intervalech
a posouvány do vyšších poloh. Během této operace je emitována vyšší hladina PAH. Sběrný
plynový plášt, obklopující anodu je spojen s jednoduchým plynovým hořákem, napojeným
na sběrné plynové odsávací potrubí. Tento hořák má za cíl spalovat CO a uhlovodíky, které
se emitují z procesu (tm 6, HMIP 1993).
Některá vylepšení byla provedena u konvenčního systému Soderbergových
elektrolyzérŧ. Předmětem bylo sníţit anodové efekty a emise z pecí na úroveň, srovnatelnou
s celkovými emisemi z elektrolyzérŧ s předem vypalovanými anodami (PVA), a to včetně
vypalování anod.
Hlavní charakteristiky:
 Automatické bodové dávkování oxidu hlinitého a řízení elektrolýzy
 Uplné zakrytí kŧry lázně pláštěm
 Pouţití „suché anodové hmoty“ (pasty) s niţším obsahem smoly
 Zlepšený hořák pro spalování PAH a dalších uhlovodíkŧ v odsávaných pecních plynech
 Kompletní zakrytí vrchu anody, spojené se samostatným odtahem plynŧ a suchý skrubr s
oxidem hlinitým, nebo vrchní zakrytí anody v kombinaci s dávkováním anodové hmoty
přes trny a zvětšením výšky anody v závislosti na účinnosti.
Tato zlepšení vyúsťují do výrazného nárŧstu mnoţství zachytávaných plynŧ (tm 29,
PARCOM 1997). Rozsah účinnosti zachytávání, se kterým se setkáváme v typických
závodech VSS Soderberg, činí 65 aţ 95 % , v závislosti na stupni modifikace (tm 77, Al
Expert Group 1998). Elektrolýzy s pecemi typu HSS Soderberg mají podobné parametry,
pece SWPB.
Nekontrolované emise z prostoru pecí typu SWPB a Soderberg jsou proto závaţné, ţe
tyto procesy často mají mokrý sprchový systém (jako sprchové věţe na mořskou vodu)
pro odstraňování fluoridŧ a PAH z plynŧ pecní ventilace. Pece CWPB jsou podstatně
účinnější co do procesu zachycování plynŧ, ale opírají se o dobrou konstrukci, údrţbu
a provozní postupy. Následující tabulka uvádí koncentraci několika komponentŧ v pecních
plynech:
279
Tab. 4.4 Koncentrace neupravených pecních plynů při výrobě primárního hliníku (tm 29,
OSPARCOM 1997)
Typ elektrolyzéru
VSS Soderberg
Zakryté PVA
Fluorid celkem
mg/Nm3
700 – 1700
75 – 500
Prach
mg/Nm3
500 – 1800
150 – 500
Oxid siřičitý
mg/Nm3
500 – 2000
50 – 400
4.2.1.2.2 Fluoridy
Ve vzduchu obsaţené plynné a tuhé fluoridy jsou emitovány z pecí během elektrolýzy.
Hlavním znečišťovatelem (50 aţ 80 %) je plynný fluorovodík (HF), zatímco zbytek tvoří
pevné fluoridy (hlavně fluorid hlinitý a kryolit).
HF se tvoří reakcí fluoridu hlinitého a kryolitu s vodíkem, zavedeném do pece jako vázaná
voda v oxidu hlinitém, jako zbytkový vodík v anodách a jako vlhkost ve vzduchu. Protoţe
moderní pece jsou často provozovány s vysokým stechiometrickým přebytkem AlF3 (12 aţ 13
%), zvýšila se během let regenerace fluoridu a zachytávání odplynŧ se stalo dŧleţitějším (tm
100, NL Al 1998).
Celková emise fluoridu z elektrolyzéru se pohybuje mezi 20 a 40 kg F na tunu hliníku.
Při účinnosti odlučování 99,5 aţ 99,9 % v suchých sprchovacích skrubrech, mŧţe být
komínová emise 0,02 aţ 0,2 kg celkového F na tunu hliníku. Jako sprchové médium se
pouţívá oxid hlinitý. Oxid hlinitý je normálně zachytáván v pytlovém filtru, nebo EP a potom
je přímo pouţit v elektrolyzérech. Fluoridy shromáţděné v oxidu hlinitém tvoří fluorid hlinitý
a fluorid sodný (po reakci s oxidem sodným přítomným v oxidu hlinitém) a přispívá obsahu
kryolitu v pecní lázni. Některá zařízení provozující sprchy oxidu hlinitého produkují přebytek
kryolitu z reakce fluoridŧ se sodíkem – obsaţeným v oxidu hlinitém – a toto je
uváděno jako „přebytková lázeň“.
Nezachycené emise jsou vypouštěny do atmosféry pecního prostoru a emitovány
ventilačním systémem. To mŧţe představovat 0,4 aţ 0,8 kg na tunu hliníku jak je
kalkulováno ze strany PARCOM, dávajíc celkovou emisi fluoridu v rozsahu 0,4 aţ 1,0 kg
na tunu hliníku (tm 29, PARCOM 1997).
Většina závodŧ pracujících se Soderbergovými elektrolyzéry ve Skandinávii pouţívá
mokré sprchování (za pouţití mořské vody, nebo hydroxidu sodného), navíc k suchému
sprchování pro odstranění oxidu siřičitého (SO2) z odsávaných ventilačních plynŧ (tm 29,
PARCOM 1997, tm 100, NL Al 1998). Některá zařízení taktéţ pouţívají mořskou vodu (ve
sprchovačích) k čištění ventilačního vzduchu od fluoridŧ, oxidu siřičitého a prachu. prostoru.
Při odplyňování a rafinaci jsou téţ emitovány fluoridy a chloridy. Mnoţství
a komponenty emise závisí na činidlech , pouţitých pro odplynění a rafinaci.
4.2.1.2.3. P F Cs
PFC jako tetrafluormetan (CF4) a hexafluoretan (C2F6) se tvoří během anodových
efektŧ. Jsou emitovány v poměru CF4 : C2F6
přibliţně 10:1. Nelze je odstranit
z plynového toku za stávající technologie, jakmile se jednou vytvořily (tm 29, PARCOM
1997).
280
Anodový efekt nastává, klesne-li obsah oxidu hlinitého v elektrolytu pod 1 aţ 2% a na
anodě se vytvoří plynový film. Tím se zastaví výroba kovu a zvýší napětí na peci ze 4 aţ 5
na 8 aţ 50 V. Faktory ovlivňující tvorbu PFC jsou frekvence a trvání „anodového efektu“
a hodnota provozního proudu na peci. Řízení napětí na peci a dávkování oxidu hlinitého jsou
hlavními faktory řízení anodových efektŧ (tm 6, HMIP 1993).
Emise PFC moderních zařízení lze minimalizovat pouţitím polokontinuálního
bodového dávkování oxidu hlinitého a zlepšeným řízením procesu. Zařízení CWPB lze
provozovat s frekvencí anodového efektu 0,1-0,5 na pec/den, vyúsťující v emisi o rozsahu od
0,02 do 0,1 kg PFC na tunu Al (tm 77, Al Expert Group 1998, tm 100, NL Al 1998). Mnohá
starší zařízení pouţívají anodový efekt jako kontrolu obsahu oxidu hlinitého v lázni a v tom
případě emise PFC mohou být mnohem vyšší. Pouţití
moderního řídícího systému
a automatického bodového dávkování oxidu hlinitého u pecí PVA a Soderberg minimalizuje
mnoţství a trvání anodových efektŧ (tm 29, PARCOM 1997, tm 77, Al Expert Group 1998).
Automatizovaný „zhášecí“ systém anodového efektu lze rovněţ pouţít ve spojitosti s řídícím
systémem, například pouţitím zdvihu anody, nebo stlačeného vzduchu.
Emise PFC jsou klíčovou otázkou ţivotního prostředí v prŧmyslu hliníku, v současné
době probíhá extenzívní výzkum na zlepšení soudobé neúplné znalosti problémŧ a jejich
moţného řešení.
4.2.1.2.4 Dehty a PAH
Emise dehtu a PAH během elektrolýzy v elektrolyzérech PVA jsou zanedbatelné
vzhledem ke skutečnosti, ţe anody se vypalují ve zvláštní operaci. Jen velmi malé mnoţství
dehtu a PAH mŧţe být emitováno z omezeného počtu pecí PVA, pouţívajících uhlíkovou
pastu pro spojení anodového čepu a pro ochranu límcŧ. Měření při startu nových pecí
a zařízení pouţívajících pastu na ochranu límcŧ ukazují zanedbatelné emise (tm 100, NL Al
1998).
Podniky, které zahrnují závod na výrobu anod, mají zdroj dehtŧ a PAH z této části
procesu. Výrobu anod pokrývá kapitola 12. tohoto dokumentu, ale emise
z integrovaného procesu jsou závaţné pro tuto kapitolu. Jsou příklady, kde výrobní plyny
z anodového závodu uţívají stejné sprchovače s oxidem hlinitým a textilní filtry,
jako elektrolytický postup. Výsledky z těchto provozŧ nevykazují ţádný rozdíl ve výkonu
odlučování v, jsou-li zahrnuty plyny, vznikající z výroby anod. Lze dodat, ţe skrubr s oxidem
hlinitým je účinný při odstraňování PAH a dehtŧ z výroby anod, nebo ze Soderbergových
elektrolyzérŧ. Spotřebovaný oxid hlinitý ze skrubrŧ je pouţit jako vsázka do pecí (nikoliv
však jako pokrytí lázně). K odstranění dehtu se téţ pouţívá EP (viz kapitola 12). Skrubry
pro čištění plynŧ téţ odstraní některé PAH, zvláště částice frakcí.
U Soderbergových elektrolyzérŧ jsou dehet a PAH emitovány během elektrolýzy
vlivem samovypalování anody. Emise vznikají vypařováním z karbonizace pasty. Vytahování
trnŧ je operace zpŧsobující nejzávaţnější emise. Emise závisí na konstrukci anody, kvalitě
pasty a provozní praxi. Všeobecně pouţití suchých skrubrŧ odstraňuje dehet a PAH efektivně
z pecních plynŧ (tm 29, PARCOM 1997, tm 77, Al Expert Group). Pouţití suché anodové
pasty a chladnější vrchní části anod pomáhá sniţovat emise PAH z anody.
281
4.2.1.2.5 Oxid siřičitý a sloučeniny síry
Běţně pouţívané anody mají obsah síry v rozsahu od 1 nad 3,5%. Síra reaguje
s kyslíkem a vyúsťuje v emisi oxidu siřičitého, nebo sirníku karbonylu COS. Vlivem rozdílŧ
v obsahu síry v anodách mohou být emise oxidu siřičitého v rozsahu od 8 aţ nad 30 kg
na tunu hliníku, zaloţené na spotřebě anody 0,4 t na tunu hliníku ( obsah síry v rozsahu od 1
do/nad 3,5%). U COS bylo hlášeno, ţe cca 10 % síry v anodě je vázáno v COS, nebo 2 kg/t
hliníku u anod obsahujících 2,5 % S.
Emise SO2 ventilací pecního prostoru jsou v rozsahu od 0,2 do 0,6 kg/t (koncentrace 0,1
aţ 3,0 mg/Nm3). Emise ve vzduchu odsávaném od pecí mají typickou koncentraci v rozsahu
od 50 do 400 mg/Nm3 (tm 29, PARCOM 1997, tm 100, NL Al 1998). Tam kde je pecní plyn
odlučován v mokrém skrubru, je rozsah koncentrace emisí v ovzduší typicky 5-40 mg/Nm3.
Bylo hlášeno, ţe síra v anodách mŧţe mít uţitečný efekt v potlačení nepříznivých účinkŧ sody
obsaţené v nedopalcích anod při jejich recyklaci (tm 77 Al Expert Group 1998).
4.2.1.2.6 Prach
Oxid hlinitý a kryolit jsou hlavní prachy emitované během elektrolýzy. Oxid hlinitý
pouţitý k odstranění fluoridŧ z odlučování plynŧ (tzv. sekundární oxid hlinitý) je také
emitován, není-li systém sběru prachu účinný. Tento sekundární oxid hlinitý obsahuje některé
HF absorbované na povrchu.
Celková tvorba prachu se obměňuje a závisí na druhu aplikovaného postupu a druhu
oxidu hlinitého, avšak je v rozsahu od 0,6 do 10 kg/Al. Typické koncentrace prachu při
ventilaci pecního prostoru jsou 0,5 aţ 5 mg/Nm3, kdeţto koncentrace prachu v pecních
plynech jsou v rozsahu od 150 do 500 mg/Nm3 po sníţení (tm 100, NL AL 1998).
Lití je další zdroj prachu (a kovŧ) a spaliny z odlévárny jsou obvykle sbírány a čištěny
v tkaninovém filtru. Byly vypracovány některé studie o přítomnosti dioxinŧ v dýmu z licího
procesu , protoţe pouţití chlóru pro odplyňování a přítomnost uhlíku ze zplodin hoření,
mohou vést k jejich tvorbě. Všechna měření z tavíren vykazují hladiny výrazně pod 1,0 g/rok.
4.2.1.2.7 Kovy
O kovech je známo, ţe se vyskytují ve stopové koncentraci v oxidu hlinitém a mohou
být proto emitovány během elektrolýzy. Telur je extrahován z oxidu hlinitého ve stejném
zařízení a je proto potenciální kontaminant. Další, těkavé kovy jsou rovněţ přítomny a mohou
být emitovány z pecního prostoru a z odlévárny. Omezené mnoţství údajŧ je k dispozici
o pŧsobení na ţivotní prostředí, avšak stopové kovy nejsou povaţovány za významné pro
vypouštění (tm 100, NL Al 1998).
4.2.1.2.8 Oxidy dusíku (nitrózní plyny)
Oxidy dusíku (NOx) jsou produkovány během elektrolýzy z dŧvodu přítomnosti dusíku
v anodě, který lze oxidovat na NOx. Obsah dusíku v anodách je obecně v rozsahu od 0,2
do 0,4 %. Je-li dusík plně přeměněn na NOx mŧţe být emise 0,5 aţ 2 kg NO2 na tunu hliníku
(koncentrace 5-20 mg/Nm3 na komínu). Skutečné mnoţství vypouštěného NOx je stále
předmětem diskuse. Kontrolní měření ve dvou norských závodech PVA vykázala hladinu
282
emise od 0,1 do 0,2 kg NO2 na tunu hliníku (tm 100, NL Al 1998). Spaliny z hořákŧ
pouţitých v udrţovacích a tavících pecích v odlévárně obsahují oxidy dusíku.
4.2.1.2.9 Oxid uhelnatý
Oxid uhelnatý (CO) je produkován během elektrolýzy zpětnou reakcí kovového hliníku
rozpuštěného v elektrolytu s CO2 , produkovaného anodou (2 Al + 3 CO2  Al2O3 + 3 CO),
coţ sniţuje účinnost pece. V moderní elektrolýze je tvorba CO před kaţdou reoxidací na CO2
v řádu od 100 do 150 kg/t hliníku. Produkce CO téţ vzrŧstá během anodového efektu (tm 6,
HMIP Al 1993, tm 100, NL Al 1998).
4.2.1.2.10 Oxid uhličitý
Oxid uhličitý (CO2 ) se tvoří během elektrolýzy reakcí uhlíkové anody s kyslíkem
tvořeným elektrolýzou a sekundární reakcí se vzduchem. Výkonné elektrolyzéry PVA
spotřebují cca 0,4 t uhlíkových anod na tunu hliníku, coţ odpovídá 1,4 aţ 1,7 t CO2 na tunu
hliníku. Tato emise je mnohem niţší, neţli emise CO2 ze spalováním fosilních paliv, jsou-li
pouţity pro výrobu elektrické energie poţadované pro elektrolýzu (tm 77, Al Expert Group
1998). Oxid uhličitý je téţ emitován z hořákŧ pouţitých v udrţovacích a tavících pecích.
4.2.1.2.11 Souhrn hlavních znečišťujících látek v ovzduší
Souhrn hlavních znečišťovatelŧ vzduchu a zdrojŧ jejich emisí, jak bylo
shora diskutováno a zaloţeno na literárních zjištěních, je uveden v následující
tabulce:
Tab. 4.5 Vyznačené poteciální emise z výroby primárního hliníku
Složka
Spaliny
Větrání pecního
z elektrolytických
prostoru
pecí
+
+++
Odplyňování a
udržování
Plynné fluoridy
+ (chloridy)
a celkový F
PFC
+++
+
Dehty a PAH
+xx
++xx
SO2 (bez sprchování)x
11x
+
a COS
Oxid uhličitý
++
Prach
+
+
+
Poznámka:
+
mokré pračky (skrubry) jsou všeobecně ve Skandinávii pouţívány po suché vypírce
k odstranění SO2 a jsou běţně pouţívány s uţitím mořské vody jako sprchovacího
média
xx
dehty a PAH odpovídají Soderbergovým pecím, jakoţ i pecím s PVA, které mají
integrovánu výrobu elektrod. Mohou být také významné pro malá mnoţství zařízení
uţívajících pastu pro ochranné límce čepového spoje anody.
+++ významnější …………….+ méně významné
283
Tab. 4.6. Celkové emise do ovzduší z elektrolýzy primárního hliníku
Parametr
Předem vypalované anody
HF (kg/t Al)
0,15 – 2,0
Celkový fluorid (kg/t Al)
0,3 – 4,0
Prach (kg/t Al)
0,5 – 7,0
SO2 (kg/t Al)
10 – 30
SO2 (kg/t Al) při pouţití 1,0 – 3,5
mokré sprchy
CF4 /C2F6 (kg/t Al)
0,02 – 1,0
CO2 (t/t Al)
1,4 – 1,6
BaP (g/t Al)
Pozn.: x S pouţitím mokrých skrubrŧ ve větracím systému.
VS (Soderberg)
0,2 x – 3,5
0,5x – 4,0
1,5x – 10,0
10 – 30
1,0 – 3,5
0,2 – 1,0
1,6 – 1,9
5 – 20
Dŧleţitost emisí nekontrolovaných větráním pecního prostoru se zakládá na zachycení
98 % zplodin z pecí. Běţné elektrolyzéry CWPB mohou dosáhnout této účinnosti, ale je-li
dosaţeno niţší účinnosti – například v elektrolyzérech SWPB a Soderberg – vzroste dŧleţitost
ventilace pecního prostoru (tm 77, Al Expert Group 1998, tm 100, NL Al 1998).
Plyny emitované ventilačním vzduchem při elektrolýze primárního hliníku jsou
spočítány (tm 29, PARCOM 1997). Výpočet se zakládal na koncentraci sloţek v pecních
plynech a na účinnosti zachytávání krytu a odsávacího systému. Tento výpočet je dŧleţitý ve
stanovení významu nezachycených emisí, ale vyvolává stejné závěry jako dŧleţitost účinnosti
systému zachytávání dýmu a tento faktor je povaţován za nejzávaţnější pro tuto práci.
Většina elektrolýz bude toto pravidelně monitorovat.
Tab. 4.7 Odlévárna primárního hliníku – emise do ovzduší
Parametr
Prach
Nox
SO2
Emise (kg/t Al)
0,02 – 0,3
 0,1 – 0,4
0–3
4.2.1.2.12 Sklenikové plyny
Výroba primárního hliníku
resultuje
v emisi
CO2
jako vázaného produktu
elektrolytického procesu (z uhlíkových anod) a spalování paliva k výrobě oxidu
hlinitého a výrobě elektrické energie tam, kde je zaloţena na fosilních palivech. Během
anodového efektu jsou navíc produkovány polyfluorované uhlíky (PFC) jako CF4 a C2F6.
Oba plyny jsou silné klimatické plyny se stoletým potenciálem globálního oteplování (6500
a 9200).
Výpočty pro evropské hutě primárního hliníku ukazují, ţe celkové mnoţství
emitovaných plynu PFC, počítaných jako ekvivalentní emise CO2 obnášelo v roce 1990
cca 15 mil. tun. Zlepšení v řízení elektrolytického procesu výrazně sníţilo počet
anodových efektŧ a trvání kaţdého z nich. Tím byly emise PFC významně sníţeny
za posledních 10 let a výpočty ukazují, ţe ekvivalentní emise CO2 pod 6 mil. tun/rok bude
dosaţena.
284
Zlepšení účinnosti dalších částí procesu taktéţ přispělo ke sníţení přímých emisí CO2,
sníţením celkové emise klimatických plynŧ . Specifické emise PFC od rŧzných technologií
jsou v tabulce 4.5. Zlepšení a další sniţování se diskutují (stanovení BAT).
Práce stále pokračuje v etapě prŧzkumu, co do vývoje inertního materiálu anody tak,
aby oxid uhličitý nevznikal během elektrolýzy a je ohlašována jako naléhavá technika.
Vyloučení uhlíkové anody by téţ mělo zabránit tvorbě PFC.
Výroba primárního hliníku je v podstatě suchý proces. Vypouštění odpadní vody je
obvykle vymezeno chladící vodou, dešťovou vodou stékající z povrchŧ a střech a mořskou
vodou ze skrubrŧ pro čištění plynŧ z pecního prostoru. Vypouštěná dešťová voda mŧţe být
kontaminována nekrytým skladováním materiálŧ a uloţených pevných látek. Typickými
hodnotami pro tuto kontaminaci jsou 0.03 kg/t hliníku u suspendovaných látek a 0,02 kg/t
hliníku u rozpuštěného fluoridu. Kromě toho mŧţe být vypouštěno pováţlivé mnoţství
odpadní vody, jsou-li pouţity mokré systémy pro čištění vzduchu (tm 100, NL Al 1998).
Výroba anod mŧţe přispět produkci odpadní vody sestávající z chladící vody, pouţité k
chlazení „zelených“ (nevypálených) anod, nebo spalin. Chlazení mŧţe být prováděno
za pouţití nepřímého vodního systému, vyúsťujícího ve vypouštění chladící vody. Nepřímé
vodní systémy mohou být téţ pouţity pro chlazení spalin, za účelem sníţení jejich objemu pro
čištění běţnou technikou, tj. látkovými filtry, elektrostatickými odlučovači (tm 100, NL Al
1998).
Výroba oxidu hlinitého z bauxitu je proces vylučující vypouštění vody provozováním
uzavřeného systému. Voda, která je obsaţena v červeném kalu, nebo je pouţita k jeho
transportu na místo likvidace, je vysoce alkalická a je čerpána zpět do závodu a znovu
pouţita (tm 77, Al Expert Group 1998).
Elektrolýza je suchý proces a odpadní voda není přímo produkována. Kontaminaci
dešťové vody se zabraňuje správnou praxí popsanou v části 2.9.
Tab. 4.8 Emise do vody z elektrolytické výroby primárního hliníku
Parametr
Fluorid (kg/t Al)
Suspendované látky ( kg/t Al)
PAH /Boneff 6/ (g/t Al)
Předem vypálené (PVA)
0 – 3,0
0 – 6,0
0 – 0,01
Søderberg
0 – 5,0
0 – 6,0
8 – 15
4.2.1.4 Zbytky a odpady z procesu
Výroba kovŧ je spojena se vznikem některých vedlejších produktŧ, zbytkŧ a odpadŧ,
které jsou téţ zaneseny v katalogu European Waste Catalogue (Council Decision 94) (3/EEC).
Nejdŧleţitější specifické zŧstatky z procesu jsou uvedeny níţe.
285
4.2.1.4.1 Červený kal
Červený kal, produkovaný během vyluhování oxidu hlinitého z bauxitu je významný
odpad a na jeho likvidaci jsou kladeny velké poţadavky. Kal je všeobecně alkalický
z extrakčního procesu a obsahuje 3-12 kg NaOH na tunu produkovaného oxidu hlinitého, coţ
vyţaduje pečlivou manipulaci. Běţnou praxí je ukládat červený kal do specielně
konstruovaných, isolovaných odkališť v místě výroby, nebo blízko něho. Nadbytečná
voda z odkališť se běţně vrací do výrobního procesu.
Sŧl obsahující vanad mŧţe téţ být produkována během odstraňování nečistot z roztoku
během louhování. Tato sŧl je hlavním zdrojem jiných kovŧ, jako je vanad a telur.
4.2.1.4.2 Odpadní vyzdívky z elektrolyzérŧ
Při ţivotnosti katody 5-8 let, coţ je běţné u moderních závodŧ, vzniká odpadní
vyzdívka (SPL), v mnoţství 20-30 kg/t vyrobeného hliníku. Předpokládá se, ţe se SPL
normálně sestává ze dvou odlišných částí: uhlíkové a ze ţáruvzdorného materiálu. Uhlíková
část je katoda elektrolyzéru a zbytek jsou rŧzné druhy izolačního materiálu.
Tyto dvě frakce jsou často separovány při demontáţi katody. Upotřebená katoda téţ
obsahuje některé zbytky lázně, ocelové sběrnice pro vedení elektrického proudu k uhlíkové
katodě a často vločky kovového hliníku z pronikání kovu do katody. Tyto části jsou buď
přímo znovu pouţity v závodě, nebo v případě ocelových sběrnic jsou odeslány ven ze závodu
k recyklaci. Uhlíková část je relativně homogenní, zatímco ţáruvzdorná část mŧţe být
sloţena z více rŧzných druhŧ ţáruvzdorných materiálŧ, nebo jiných druhŧ izolace.
Následující tabulka uvádí typickou analýzu SPL (tm 134, EAA 1998).
Tab. 4.9 Sloţení odpadní vyzdívky elektrolyzérŧ
Sloučenina
Al2O3
C
Na
F
CaO
SiO2
Kovový hliník
CN (kyanidy)
CN, volný
Ostatní
Uhlíková vyzdívka
Izolace
Rozsah hmotnosti v %
0 – 10
10 – 50
40 – 75
0 – 20
8 – 17
6 – 14
10 – 20
4 – 10
1–6
1–8
0–6
10 – 50
0–5
0
0,01 – 0,5
0 – 0,1
0 – 0,2
0 – 0,05
Problémové sloţky spojené s tímto materiálem jsou rozpuštěný fluorid a rozpuštěný
kyanid.
Kromě
toho kaţdé
zvlhnutí
tohoto materiálu
vyprodukuje
alkalické
vyluhovadlo a uvolní malá mnoţství NH3 a PH3. PAH se nepovaţuje za problém, jelikoţ
uhlíková výstelka jiţ byla karbonizována při teplotě nad 1250 oC a dusací pasta byla zahřáta
nad 900 oC v elektrolytické peci. Problémové sloţky o nichţ je zmínka, jsou hlavně spojeny
286
s uhlíkovou a ţáruvzdornou částí SPL v bezprostředním styku. Jak patrno z tabulek, je obsah
těchto sloţek niţší v ţáruvzdorné části.
Odpadní vyzdívka mŧţe být znovu pouţita, upravena, nebo likvidována (tm 134, EAA 1998).
Znovuvyuţití:
 v pyrometalurgických pecích
 při výrobě kryolitu
 v cementárenském prŧmyslu
 jako palivo
Procesy zpracování:
 Reynoldsŧv (v rotační peci)
 Elkem – pyro-hydrolýza (téţ produkuje kryolit)
 Comalco Comtor
 Vortec/Ormet
 Alcoa/Ausmelt
Likvidační praxe:
 ukládka na mořském pobřeţí
 ukládka do země jako nebezpečný odpad
4.2.1.4.3 Ostatní materiály
Struska z udrţovacího a zpracovatelského procesu představuje 15 aţ 20 kg na tunu
vyrobeného hliníku. Tento materiál obsahuje 30 aţ 80 % hliníku a chlazení pod interním
plynem zabraňuje oxidaci. Struska je pouţita jako surovina v prŧmyslu sekundárního hliníku.
Odpadní filtry ze zpracování kovu jsou obvykle likvidovány. Pevné odpady produkované
zařízením pro čištění plynu (prach a kaly) lze znovu pouţít (tm 77 a 90, Al Expert Group
1998).
Nedopalky anod z některých zařízení jsou téţ likvidovány, nesplňují-li normy jakosti.
Vyzdívky pecí z licího procesu a z vypalování anod lze regenerovat, nebo likvidovat.
Dobrá praxe managementu odpadu a pouţití regeneračních metod umoţňují redukovat
odpad určený k ukládce do země (viz příklady).
Tab. 4.10 Optimální snižování odpadů z výroby elektrolytického hliníku
Zdroj
Stěry Al
Filtrový prach
SPL
Cihly
Ocel
Uhlíkový prach (anod. závod)
Volba / využití ke zpracování
Regenerace
Znovuvyuţití v procesu
Karburant, tavidlo, vyzdívka
Znovuvyuţití (z anod. pecí)
Regenerace
Recyklace
287
Tab. 4.11 Specifická množství odpadu v výroby primárního hliníku
Zdroj
Stěry Al)
SPL (vyzdívky)
Jiný nebezpečný odpad
Nerizikový odpad
Množství na tunu Al (kg)
15 – 25
20 – 30
7 – 15
12 – 14
Ocel z anodového závodu normálně znovu přetavena v indukční peci a znovu uţita
v procesu. Tavba oceli kontaminované fluorem je dalším potenciálním zdrojem těchto emisí
a je tedy poţadován vhodný sběr a sníţení výskytu.
4.2.2 Sekundární hliník
Existují potenciální emise ovzduší prachem, kovovými sloučeninami, chloridy, HCl
a produkty nedostatečného spalování jako dioxiny a jiné organické sloučeniny z tavících
a zpracujících pecí. Tvorba dioxinŧ ve spalovací zóně a v chladící části plynového odtahu
(syntéza „de-novo“) je moţná. Emise mohou unikat z procesu buď jako komínové , nebo jako
emise prchavé, v závislosti na stáří zařízení a pouţité technologii. Komínové emise jsou
normálně nepřetrţitě monitorovány, nebo periodicky a hlášeny štábem závodu,nebo externími konzultanty kompetentním osobám.
Obr.4.5 Vstup a výstup z výroby sekundárního hliníku
Kouř NB a prach se mŧţe spojit s organickými sloučeninami jako VOC a dioxiny.
Čpavek a jiné plyny mohou emitovat z nevyhovujícího skladování, zpracování a transportu
stěrŧ (tm 33, Mantle 1988). Prach také vzniká při manipulaci a zpracování stěrŧ. Existují
potenciální úniky nerozpustných solí, kovŧ a olejŧ do vody z nevhodného produktu a skladu
materálu.
Druh a jakost odpadu (šrotu) má hlavní vliv na význam únikŧ. O tom je pojednáno
detailně v části o technice brané v úvahu, jsou to potenciální zdroje emisí z předúpravy,
tavení, odplynování a udrţování.
O předúpravě je pojednáno v části 2.5, prŧmysl sekundárního hliníku pouţívá zejména
sušení pilin, třísek a tepelné odstraňování povlakŧ v předúpravě odpadu a mletí i jiné
mechanické postupy a koncentrační metody pro stěry a solnou strusku.
Solné strusky vznikají, kdyţ se pouţije směsí chloridu sodného a draselného k pokrytí
roztaveného kovu za účelem zábrany oxidace, rŧstu výtěţku a nárŧstu tepelné účinnosti. Tyto
strusky jsou obecně produkovány v rotačních pecích a mohou mít environmentální dopad
jsou-li uloţeny v zemi. Mnoţství vyprodukované solné strusky značně kolísá a je závislé na
druhu materiálu, peci a stupni kontaminace hliníku atd. Existují, resp. jsou k dispozici
moţnosti volby tavení bez soli za pouţití mnoha druhŧ surovin, nebo recyklace solné strusky.
288
Potenciální emise do ovzduší jsou:
 prach a kouř
 směsi kovŧ
 organické materiály (VOC a dioxiny) a CO
 oxidy dusíku (Nox )
 oxid siřičitý
 chloridy, HCl a HF
Proporce emisí těchto substancí je podmíněna palivem a kontaminací vsazovaného
materiálu. Některý prach je produkován jemným prachovým odpadem a solným dýmem (tm
77 a 90, Al Expert Group 1998).
Tab. 4.12 Závažné potenciální emise do ovzduší
Složka
Předúprava
HCl, HF a chloridy
+
Kovy a sloučeniny
++
Oxidy a dusík
+
SO2
+ s vhodným palivem
Organické sloučeniny +++
(VOC, dioxiny)
Prach
+++
Poznámka :
+++ … významnější
+ ….… méně významné
Tavení
++
++
++
+ s vhodným palivem
+++
Čištění a odplyňování
+++
++
+ plyny spalin
+ plyny spalin
+++
++
Kromě toho jsou potenciální emise prachu a fosfinu ze zpracování solné strusky, které
lze povaţovat za efekt nepřímého média.
4.2.2.1.1 Zachycování plynŧ
Kapitola 2.7 pokrývá pouţívanou techniku. Extrakce kouře je dŧleţitý prvek ve výrobě
sekundárního hliníku, jelikoţ prach a kouř mŧţe být tvořen z kontaminantŧ ve vsázce, jakoţ i
ze spalování a tavení (tm 33, Mantle 1988). Přítomnost některých moţných emisí na určitýc
místech pece je téţ významná a sběr emisí z takových míst je třeba stanovit. Kromě toho lze
nasadit rŧzné systémy sniţující únik emisí během vsázkovací operace. Například lze pouţít
zaváţecí vozíky, které utěsní spoj se sázecími dvířky s cílem zabránit úniku emisí během
vsazování do pece.
Další dŧleţitý faktor je spalování organických povlakŧ v pecích na předúpravu, nebo v
tavících pecích, extrakční systémy a odlučování je třeba konstruovat tak, aby zajistily likvidaci těchto emisí. Prchavé emise mohou být významné, nejsou-li systémy sběru kouře dobře
konstruovány.
289
4.2.2.1.2 Prach a kovy
Tyto jsou sdruţeny a produkovány ze spalin, nebo z odpadu, či pouţitých tavidel.
Některé kovy přítomné v kontaminantech, jsou během tavby unášeny v kouři a tvoří prach.
Produkce kouře vlivem přítomnosti organického uhlíku a přítomnost chloridu mŧţe vést
k tvorbě dioxinŧ, které se také spojí s částicemi. Po spálení se pro zničení organických
materiálŧ uniklých spalovací zónou pouţívá injektáţ pomocných materiálŧ, jako vápno,
bikarbonát sodný a uhlík. Většina zařízení pak pouţívá vysoce účinné pytlové filtry,
nebo keramické filtry k odstranění prachu a emise mohou tak být v rozsahu od 0,6 do 20
mg/Nm3. Lapač jisker, nebo chladící komora se často předsazují k zajištění ochrany filtru. Lze
praktikovat regeneraci energie, nejvíce jsou pouţívány rekuperační hořáky.
Tab. 4.13 Typické složení filtrového prachu ze sekundárního hliníku
Obsah
Typická hodnota (%)
Rozsah (%)
CaO
25
0 – 50
Al2O3
15
6 – 25
NaCl, Kcl
35
20 – 50
Uhlík
6
1–6
Těţké kovy +
0,01 – 10
Al, kov
3
2–7
PCDD/F
5 ug/kg
3 – 10 ug/kg
Poznámka :
+ Zn, Pb, Cu, Mn, V, Cr, Ni, Sn, (ve stopách Co, As, Te, Be, Sb)
Přestoţe proces zpracování solné strusky nemusí být začleněný do povolení výroby
hliníku, je potenciálně významnou emisí prachu při drcení mimo stanoviště a je otázkou,
která má být brána místně v patrnosti.
4.2.2.1.3 Organické materiály (VOC, dioxiny) a CO
Nedostatečné spalování paliva, nebo organických látek obsaţených ve
vsazovaném materiálu mŧţe vyústit v emisi organických látek. Pro optimální
spalování se pouţívá řízení účinnosti hořáku a pece. Špičkový spalovací výkon ze
zahrnutých organických materiálŧ je třeba brát v úvahu, jsou-li tyto vsazeny
do pece. Je hlášeno, ţe předběţné čištění odpadu odstraňuje
mnoho organického materiálu a zlepšuje tavicí výkon (tm 122, ETSU 1998).
Pouţití směsí chlóru pro odplyňování a odstranění hořčíku, a pouţití chloridŧ
(solné tavidlo) dává zdroj chlóru pro potenciální tvorbu dioxinŧ. K likvidaci
organického materiálu produkovaného v peci, nebo během stádia předúpravy se
pouţívají přídavné hořáky. Lze přidat uhlík a pouţít účinnou filtraci prachu
k odstranění organického materiálu a dioxinŧ sdruţených s částicemimateriálu.
4.2.2.1.4 Oxid siřičitý a oxidy dusíku
Obě tyto sloučeniny jsou produkovány jako výsledek pouţitých spalovacích systémŧ
pouţitých v pecích. Emise nejsou významné. Pro minimalizaci emisí lze pouţít hořáky
o nízkém NOx a paliva s nízkým obsahem síry. Pouţití kyslíkových palivových hořákŧ mŧţe
290
redukovat tvorbu tepelného NOx , ale je zde moţnost, ţe obohacení kyslíkem mŧţe mít
opačný efekt vlivem vyšších provozních teplot. Vyšší koncentrace jsou však spojeny s niţšími
objemy plynu a celkovým mnoţstvím. Hlášené emise jsou v rozsahu 10 aţ 900g NOx na tunu
kovu v závislosti na peci (tm 116, ALFED 1998).
4.2.2.1.5 HF, HCl a chloridy
Chlór mŧţe být pouţit k úpravě roztaveného hliníku před odlitím za účelem odstranění
vodíku a hořčíku. Pouţití rotačních pecí stačí k odstranění hořčíku bez dalšího pouţití chlóru.
Je-li pouţito nadměrně chlóru, mŧţe být emitován jako chlorid hlinitý a ten mŧţe
hydrolyzovat ve styku se vzduchem s produkcí HCl. Některé závody pouţívají mokré
skrubry a jiné pouţívají suché, nebo polosuché sprchování k odstranění těchto sloučenin.
Jejich tvorbu lze minimalizovat správnou kontrolou a pouţitím směsí chlóru a inertních plynŧ.
Pouţití solných tavidel v tavící peci mŧţe téţ vyústit v emise velmi jemného kouře
obsahujícího chloridy kovŧ. Pouţití fluoridŧ pro odstranění hořčíku, nebo jako tavidla mŧţe
přivodit uvolnění HF a fluoridŧ v malých mnoţstvích.
4.2.2.1.6 Souhrn emisí do ovzduší
Tab. 4.14 Sušení třísek
Emise
Částice (mg/Nm3)
HF (mg/Nm3)
Chloridy (mg/Nm3)
HCl (mg/Nm3)
SO2 (mg/Nm3)
NO2 (mg/Nm3)
Dioxiny (ng/Nm3)
VOC (mg/Nm3)
Spotřeba energie kJ/t
(třísky, piliny)
Rozsah
 5 – 50
 5
 5
3 – 40
15 – 530
40 – 420
 0,1 – 1
1 – 57
3500 – 5200
Tab. 4.15 Tavba v indukční peci
Emise
Částice (mg/Nm3)
HF (mg/Nm3)
Chloridy (mg/Nm3)
HCl (mg/Nm3)
Dioxiny (ng/Nm3)
Rozsah
 1 – 35
0,1 – 5
1–5
0,1 – 40
 0,1 – 1
291
Tab. 4.16 Tavba v rotační peci
Emise
Částice (mg/Nm3)
HF (mg/Nm3)
Chloridy (mg/Nm3)
HCl (mg/Nm3)
SO2 (mg/Nm3)
NO2 (mg/Nm3)
Dioxiny (ng/Nm3)
VOC (mg/Nm3)
Spotřeba energie MJ/t Al
Rozsah
1 – 30
0,1 – 5
1–5
0,1 – 40
5 – 520
50 – 450
 0,1 – 1
5 – 90
4 000 – 12 000
Tab. 4.17 Tavba v plamenné peci s boční nístějí
Emise
Částice (mg/Nm3)
HF (mg/Nm3)
Chloridy (mg/Nm3)
HCl (mg/Nm3)
SO2 (mg/Nm3)
NO2 (mg/Nm3)
Dioxiny (ng/Nm3)
VOC (mg/Nm3)
Rozsah
 0,1 – 35
0,1 – 5
1–5
0,5 – 40
0,5 – 515
15 – 450
 0,1 – 1
2 – 55
3 300 – 8 000
Tab. 4.18 Tavba v peci se šikmou nístějí
Emise
Částice (mg/Nm3)
HF (mg/Nm3)
Chloridy (mg/Nm3)
HCl (mg/Nm3)
SO2 (mg/Nm3)
NO2 (mg/Nm3)
Dioxiny (ng/Nm3)
VOC (mg/Nm3)
Rozsah
 5 – 50
5
1–5
30 – 40
10 – 530
20 – 420
 0,1 – 1
5 – 57
2 300 – 3 800
Výroba hliníku ze sekundárních surovin je v podstatě suchý proces. Vypouštění odpadní
vody je obvykle omezeno na chladící vodu, která je často vracena do oběhu a dále dešťovou
vodou, stékající z povrchŧ a střech. Stékající voda mŧţe být kontaminována nekrytým
skladováním surovin, jako zaolejovaný odpad a uloţenými pevnými látkami. Typické
hodnoty těchto kontaminací jsou 0,03 kg/t hliníku u suspendovaných látek. Kromě toho mŧţe
292
být vypouštěno závaţné mnoţství odpadní vody, jsou-li pouţity mokré systémy k čištění
znečištěného vzduchu.
4..2.2.3 Výrobní zbytky a odpady
Stěry z udrţování a upravování kovu představují 15 aţ 20 kg/t vyrobeného hliníku.
Tento materiál obsahuje významné mnoţství hliníku a předběţná úprava stěrŧ, například
lisováním, nebo chlazením pod vrstvou inertního plynu sniţuje oxidaci. Během skladování
mohou stěry reagovat se vzdušnou vlhkostí s produkcí čpavku a dalších plynŧ. Stěry se
pouţívají jako surovina v jiných částech prŧmyslu sekundárního hliníku a jsou někdy
upravovány mletím a vzduchovým tříděním k odloučení hliníku od oxidu hliníku.
Spotřebované filtry pro filtraci kovu se obvykle likvidují. V některých případech, kdy je
pouţit bikarbonát sodný k čištění plynu, lze tuhé zbytky regenerovat solným tavidlem (tm 2,
HMIP Al 1993, tm 33, Mantle 1988, tm 145, Winter 1998). Alternativně mŧţe být prach
z filtrŧ tepelně upraven pro zničení dioxinŧ.
Vyzdívka pecí a prach mohou být regenerovány při úpravě solné strusky, nebo likvidovány.
Tab. 4.19 Typické odpady a zůstatky z výroby sekundárního hliníku
Odpad ,zůstatek
Původ
Objem
Úprava
Solná struska
Tavba v rotační
bubnové peci
Aţ do 500 kg/t
hliníku
Prach z filtru
Čištění
Do 35 kg /t Al
výstupního plynu
Regenerace
rozpouštěním a
krystalizací.
Výroba znovu –
vyuţitelných
substancí,lze-liAl granule,
smíšená sŧl,
Al2O3
Likvidace
s předúpravou,
nebo do
podzemí, nebo
regenerace
solnou struskou,
nebo pouţití
v ocelářství
Vyzdívka pecí
Tavící pec
cca 2 kg/t Al
293
Potenciál pro
regeneraci se
stěry, jinak
louţení a do
podzemí
Připomínky
k úpravě
Zábrana vniku do
pŧdy
Zákaz podzemní
likvidace
v některých
zemích, tepelná
úprava moţná /
neutralizace
pomocí NaHCO3
nebo Na2CO3
pouţití solné
strusky
Zákaz podzemní
likvidace
v některých
zemích;
oznámeno pouţití do form. směsí
Struska
Všechny pece
Cca 25 kg/t Al,
nepouţívající sŧl; 40 – 80 kg/t
čištění pece,
hliníku+
tavírny sléváren
Tavení v rotační Zábrana vnikání
peci, regenerace, do pŧdy
pelety pro pouţití
v rotační bubnové peci, stěry,
prach z přepracování solné
strusky
Poznámka: + s pouţitím uzavřené nístějové pece
++ nekovové produkty (podíl oxidu odpovídá Al odpadu)
Tab. 4.20 Úprava stěrů
Emise
Rozsah
3
Částice (mg/ Nm )
10 – 40
Prach (kg/t) (+)
300 – 700
Spotřeba energie MJ/t
300 – 800
Poznámka : (+) mnoţství prachu závisí na obsahu kovu v pŧvodním stěru
Speciální solné tavidlo je směsí NaCl, KCl a fluoridu vápenatého. Lze přidat více
fluoridu do cca 5 %. Kdyţ je tavidlo vypuštěno z pece (v tomto stádiu nazývané solná
struska), obsahuje velké mnoţství oxidu hlinitého, který oddělil tavidlo od surovin. Z celkové
hmotnosti solné strusky je 8-10% kovový hliník. Hliník, chloridy sodné a draselné lze
regenerovat pro další uţití separací a krystalizačními procesy. Některé závody mohou
po vyprání oxidovou část prodat, nebo ji uloţit do země.
Prchavé emise prachu z drcené solné strusky mohou být velmi závaţné.
Tab. 4.21 Typické složení solné strusky
Obsah
Typická hodnota (%)
Hliník, (kov)
8
Vodou rozpustné částice (+)
37
Vodou nerozpustné částice (++)
55
PCDD/F
5 ng/kg
Poznámka :
+ vodou rozpustné soli
++ kovové oxidy, neregenerovaný kov a nerozpustné soli
294
Rozsah (%)
5 – 20
20 – 40
45 – 75
 10 ng / kg
Tab. 4.22 Typické sdružené vzdušné emise z recyklace solné strusky (s vyloučením kotlových
spalin , je-li kotel instalován)
Prchavé emise prachu z drcení solné strusky mohou být značné.
Emise
Částice (mg/Nm3)
Čpavek (mg/m3)
Fosfin (mg/m3)
Sirovodík (ppm)
4.3
Rozsah
15 – 40
30 – 40
0,1 – 0,5
50 – 100
300 – 800
TECHNOLOGIE ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT
Tato část uvádí určitý počet technologií pro zamezení, nebo sníţení emisí a odpadŧ,
jakoţ i technologií omezujících celkovou spotřebu energie. Všechny jsou komerčně
k dispozici. Uvádí příklady s cílem předvést technologie představující vysoký
environmentální výkon. Tyto technologie, uváděné jako příklady, závisejí na informacích
poskytovaných prŧmyslem, evropskými členskými státy a na hodnocení evropským úřadem
IPPC (European IPPC Bureau). Obecné technologie popsané ve 2. kapitole „Obecné postupy“
(common processes) se pouţívají ve velkém rozsahu, v procesech tohoto sektoru a ovlivňují
zpŧsob, při kterém jsou hlavní a přidruţené procesy řízeny a provozovány.
Technologie pouţívané v jiných sektorech jsou téţ pouţitelné, zejména ty které
souvisejí s odstraňováním dehtŧ a PAH.
Uvaţované technologie v závodech, dané základnou, jsou silně ovlivňovány
surovinami, které jsou závodu k dispozici, místním postupem a především druhem
a variabilitou sekundárních surovin. Například kovy, které suroviny obsahují, mohou být
rozhodující ve volbě procesu.
Shora uvedené aplikované postupy jsou pouţívány v širokém rozsahu sekundárních
surovin rŧzných mnoţství s jsou reprezentativní ve vyuţití po celém světě. Primární postupy
se vyvinuly v nedávné době a řízení provozních podmínek a technologie dávkování
elektrolyzérŧ se zlepšilo, jelikoţ mají řídící a extrakční systémy. Technologie byly vyvinuty
společnostmi tohoto sektoru, které se na tomto podílejí.
4.3.1 Skladování materiálŧ, manipulace a postupy předběţné úpravy
Skladování surovin závisí na povaze shora popsaného materiálu. Skladování jemných
prachŧ v uzavřených budovách, v silech, nebo v utěsněném balení se běţně pouţívá. Pouţívá
se téţ skladování bezprašného, nerozpustného materiálu na otevřených skládkách a téţ mnoha jednotek individuálně v otevřeném prostoru.
4.3.1.1 Primární suroviny
Primární suroviny jsou bauxit, hydroxid sodný, vápno, sloučeniny chlóru, oxid hlinitý,
tavidla, anodové materiály, sekundární materiály a palivo. Další dŧleţité materiály jsou
výrobky, struska, stěry a procesní zbytky. Dŧleţitá hlediska jsou prevence úniku prachu
295
a mokrého materiálu, zachytávání a úprava prachu a kapalin, kontrola vstupu a provozních
parametrŧ manipulace a zaváţecích postupŧ.
Specifické otázky této skupiny jsou:



potenciálně prašná povaha bauxitu, oxidŧ hlinitého a tavenin znamená, ţe by mělo být
pouţito uzavřené skladování, manipulace a zpracování. Jako uvaţované technologie by
měly být uzavřené dopravníky, pneumatické přepravní systémy a skladová sila.
prach vyvíjený některými mlecími a separačními operacemi znamená, ţe by mělo být
pouţito sběrného a odlučovacího zařízení.
Textilní, nebo keramické filtry dosahují lepší účinnosti odstranění prachu , neţli EP.
Tab.4.23 Skladování primárních materiálů, metody manipulace a předběžné úpravy hliníku
Materiál
Uhlí nebo koks
Ukládka
Kryté plochy,
sila
Palivo, oleje,
asfalt
Nádrţe, sudy
v pobřeţních
prostorách
Uzavřená, tvoříli prach
Bauxit a oxid
hlinitý
Manipulace
Předúprava
Poznámka
Uzavřené
dopravníky,
pneumatika
Bezpečnostní
Vyhřívané sklady Odsávání
potrubí nebo
a potrubí
uniklých plynŧ
ruční manipulace
Uzavřeně se
sběrem prachu,
krytý dopravník
Schválenou
metodou
Plynný chlor, neb
směsi
obsahující chlor
Výrobky: desky,
ingoty, plechy,
předvalky
Odpady (zbytky)
procesu, strusky
Schválené
tlakové nádoby
Odpady
k likvidaci
Krytá nebo
Závisí na
otevřená, nebo
podmínkách
izolovaná (sudy)
dle materiálu
Nekryté sklady í
Krytá nebo otev- Závisí na
řená, dle tvorby podmínkách
prachu
Udrţovat v suchu
solnou strusku a
stěry. Vhodný
drenáţní systém
Vhodný drenáţní
systém
Stěry a jiné kovové zbytky určené k regeneraci mimo závod mají být chlazeny
přednostně v inertní atmosféře a skladovány v suchých podmínkách, nebo upraveny jinými
vhodnými zpŧsoby v závislosti na materiálu, například redukcí velikosti (mnoţství, objemu).
4.3.1.2 Sekundární suroviny
Existují rŧzné sekundární suroviny a jsou v rozsahu od jemných prachŧ do velkých
kusŧ. Obsah kovu se rŧzní u kaţdého druhu materiálu a taktéţ je tomu co do obsahu jiných
materiálŧ a kontaminantŧ.
296
Sekundární suroviny obsahující olej nebo vodou rozpustné prvky se skladují uzavřené.
Strusky mohou hydrolyzovat a produkovat plynný čpavek. Technologie pouţité ke
skladování, manipulaci a předběţné úpravě se tedy liší podle velikosti a obsahu té, které
kontaminace. Tyto faktory se liší závod od závodu a diskutované technologie v části 2.4 se
aplikují na základě specifika závodu a materiálu.
Specifika vztahující se k této skupině jsou:




k odstraňování oleje, povlakŧ, nebo k separaci hliníku od oxidŧ, se často pouţívá
předběţná úprava. Uvaţovanou technologií bývá odstranění oleje a povlakŧ tepelnými
prostředky, například v sušičce třísek.
jiné fáze předběţné úpravy mohou téţ zahrnovat granulování, separaci
média a magnetickou separaci k odstranění obsaţeného ţeleza – to jsou uvaţované
technologie
další uvaţovanou technologií je úprava stěrŧ drcením a mletím, pokud je
pouţita za dobrého odlučování a sniţování objemu prachu, produkovaný jemný prach je
moţno upravit pro regeneraci jiných kovŧ
ukládka a manipulace s prachem zpŧsobem zabraňujícím emisi prachu je uvaţovanou
technologií
Tab. 4.24 Skladování sekundárních materiálů, metody manipulace a předběžné úpravy hliníku
Materiál
Ukládka
Palivo, oleje
Nádrţe, sudy na
pobřeţí
Uzavřená (silo),
tvoří-li se prach
Manipulace
Bezp. potrubí
nebo ruční
Taveniny a sŧl
Uzavřené
dopravníky se
sběrem prachu
Jemný prach
Uzavřená,
Uzavřená se
(struska) atd.
tvoří-li se prach sběrem prachu
Piliny, třísky
Krytá, jsou-li
Mechanický
rozpustné, nebo nakladač
emulgovaný
olej
Hrubý prach
Otevřená nebo Mechanický
zavřená
nakladač
Kusy (surovina,
Otevřená
Mechanický
struska)
nakladač
Nedělené části, fólie Otevřená nebo Mechanický
a plechy
uzavřená
nakladač
Chlor, plyn, směsi
Schválené
Schválené
obsahující chlor
tlakové kotle
metody
Výrobky: desky,
Otevřená
ingoty, plechy,
předvalky
297
Předběžná
Poznámka
úprava
Vytápěná
Odsávání
ukládka a potrubí uniklých plynŧ
Mletí a separace
hustoty
Sušička třísek,
odstřeďování
Sušička, je-li
třeba
Předehřev
Sběr oleje, je-li
nezbytné
Sběr oleje, je-li
nezbytné
Sběr oleje, je-li
třeba
Sběr oleje, je-li
třeba
Procesní odpad
Krytá nebo
(zbytky k regeneraci otevřená podle
/strusky, solná
tvorby prachu
struska a výstelka)
Odpad k likvidaci
Krytá nebo
otevřená, nebo
v uzavřených
kontejnerech
k přepravě dle
druhu materiálu
Závislá na
podmínkách
Závislá na
podmínkách
Separace mletím
a/ nebo
rozpuštěnímvelmi prašné
Vhodný
drenáţní systém
Strusku a solnou
strusku udrţovat
suchou. Vhodný
drenáţní systém
4.3.2 Výroba oxidu hlinitého z bauxitu
Bayerŧv postup je standardní (normalizovaná) technologie. Jsou některé variantní
postupy, které by měly být vzaty v patrnost v určování BAT - jsou to:



manipulace, skladování drcení a mletí bauxitu, vápna a dalších materiálŧ pro minimalizaci
prachu
konstrukce a provoz vyluhovačŧ k minimalizaci spotřeby energie, například pouţití
trubkových vyluhovačŧ a olejových výměníku tepla pro maximální rekuperaci
tepla a vyšší vyluhovací teploty.
likvidace červeného kalu v těsněném prostoru s rekuperací přepravní a povrchové vody
z kalových nádrţí.
4.3.3 Postupy tavení primárního hliníku
Elektrolyzéry popsané v části o uţitých technologiích jsou technologie vzaté v úvahu při
následujících bodech za účelem minimalizace environmentálních dopadŧ:
automatické mnohobodové dávkování oxidu hlinitého
počítačové řízení elektrolytického postupu zaloţené na aktivních databázích a monitorování
provozních parametrŧ elektrolyzérŧ
úplné zakrytí elektrolyzérŧ, spojené se samostatným odsáváním plynŧ a filtračním systémem.
Pouţití robustních krytŧ pecí a přiměřeného odtahového výkonu, odpovídajícího odpařování
fluoridŧ a spalování uhlíku
odlučování 98 aţ 99 % dýmu z pecí na dlouhodobém základě, je-li dosahováno niţší účinnosti
odlučování, je třeba zváţit odsávání a úpravu ventilačních plynŧ
minimalizace doby výměny anod a jiných činností, vyţadujících sejmutí pecních krytŧ,
chlazení anodových nedopalkŧ v krytu . Pouţívání programu pro operace a údrţbu pecí
u pecí Soderberg: úplný vrchní kryt vrchu anody, spojený se samostatným odlučováním plynu
a suchý skrubr s oxidem hlinitým, nebo: suchý vrch anody v kombinaci s pastou dávkovanou
otvorem ve svislých trnech při nárŧstu výšky anody (v závislosti na demonstrované
účinnosti), tam kde je nezbytné, dobře konstruované a udrţované hořáky pro spalování
CO a nízkou molekulární hmotnost PAH a dalších uhlovodíkŧ v plynu odsávaném z pece.
sprchování fluoridu a HF z pecních plynŧ za pouţití oxidu hlinitého a následně odstraňování
prachu v systému textilního filtru nebo jeho kombinaci a mokrý skrubr k dosaţení odstranění
minimálně 99,9 % celkového fluoridu, oxid hlinitý by měl být znovu vyuţit během procesu
je-li odstraňování síry provozováno za pouţití mokrého sprchovacího systému, má k tomu být
pouţit systém pro odstranění fluoridu, HF a dehtŧ
298
jde-li o kombinovaný anodový závod, tedy pouţití systému sprchovače oxidu
hlinitého a textilního filtru, nebo filtrŧ s uhlíkovým povlakem k odstranění dehtového kouře
z mletí, drcení, mísení a vypalování. Oxid hlinitý se vyuţije v elektrolýze
pouţití zavedených účinných odlučovacích metod v otyčovacích provozech pro regeneraci
fluoridŧ a uhlíku – sběr kouře obsahujícího fluorid z čistícího procesu a z tavení ocelových
komponentŧ
pouţití uhlíku o nízkém obsahu síry pro anody nebo anodovou pastu
pouţití rotačního plynového vstřiku tavidel do udrţovacích pecí
Příklad 4.01: Řízení provozních podmínek elektrolyzéru
Popis:Teplota lázně, napětí a elektrický proud jsou jediné parametry elektrolytického procesu,
které mohou být přímo měřeny. Řízení procesu uvnitř elektrolytického postupu se proto
zakládá na datech z tohoto omezeného počtu parametrŧ. Vývoj mikroprocesorŧ toto umoţnil
u moderních počítačŧ pro simulování elektrolytického postupu pomocí výpočetních
komplexních modelŧ pro dynamickou kinetiku a magnetická pole, zakládající se na
dostupných omezených informacích. To vede ke zlepšení řízení a kontrole procesu a
plynulejšímu provozu elektrolýzy. Hladký prŧběh operací má všeobecně za výsledek sníţení
emisí fluoridŧ a prachu.
Hlavní environmentální uţitek: Zlepšené řízení procesu lze téţ aplikovat na sníţení emisí
PFC. Anodový efekt, vyvolávající emise PFC, je přímo uváděn do vztahu s nízkou
koncentracím oxidu hlinitého. Koncentrace oxidu hlinitého v elektrolytu není přímo měřitelná
vlivem velmi agresivního charakteru tohoto média. Anodové efekty byly proto pouţity jako
pomocná metoda kontroly koncentrace oxidu hlinitého. Anodové efekty vznikají kdyţ
koncentrace oxidu hlinitého klesne pod 1 % a jsou tedy schopné identifikovat specifickou
koncentraci oxidu hlinitého. Simulováním elektrolýzy jsou moderní počítače schopny výpočtu
a korekce koncentrace oxidu hlinitého. Korekce oxidu hlinitého v elektrolytu sniţuje počet
anodových efektŧ. Nicméně anodové efekty jsou dosud ţádány pro periodické seřizování
simulované koncentrace oxidu hlinitého. Proto bývá tento zlepšený proces řízení často
vybavován automatizovaným zhášecím systémem anodového efektu. Tento systém
automaticky narušuje pomocí stlačeného vzduchu plynnou vrstvu, vznikající během
anodových efektŧ na patě anod.
Provozní údaje : Emise PFC lze sniţovat zlepšeným řízením procesu. Tak například pece
CWPB se středovým bodovým dávkováním oxidu hlinitého mohou být obecně provozovány
s frekvencí anodového efektu 0,2 aţ 0,5 na pec/den, vedoucí ke sníţení výsledné emise PFC o
0,05 aţ 0,1 kg na tunu hliníku. Jsou-li pouţity moderní počítače pro řízení procesu, lze počet
anodových efektŧ dále sniţovat na frekvenci menší neţ 0,1 anodového efektu na pec/den. To
sniţuje emise PFC na méně neţ 0,03 kg na tunu hliníku.
Prŧchozí média a jejich efekt: Zlepšené řízení procesu elektrolýzy má za výsledek sníţení
spotřeby elektrické energie. Přechod na bodové dávkování je spojen s vyššími emisemi
fluoridu v pecních plynech a ovlivňuje velikost systému sprchování pecního plynu v suchých
skrubrech.
Ekonomika: přeměna konvenčních pecí typu Soderberg, nebo CWPB na bodové dávkování
s řízením procesu obnáší 100 aţ 250 Euro na tunu roční kapacity.
299
Pouţitelnost: Všechny elektrolyzéry typu Soderberg a CWPB mají počítačové zařízení, ale
jsou zde rozdíly v technologii řízení a provozní filosofii. Zde jsou příleţitosti k optimalizaci.
Příkladné závody jsou ve: Francii, Norsku a Nizozemí.
Referenční literatura: tm 100, NL Al 1998.
Příklad 4.02: Pouţití suchých skrubrŧ při výrobě primárního hliníku
Popis: Pouţití suchých skrubrŧ se zakládá na regeneraci fluoridŧ adsorpcí oxidu hlinitého
pouţitého jako sprchovacího media. Čerstvý oxid hlinitý je zaveden do reaktoru spolu
s procesním vzduchem z elektrolýzy. Většina adsorpce plynných fluoridŧ (HF) na oxidu
hlinitém probíhá v tomto reaktoru. Směs procesního vzduchu s oxidem hlinitým potom
vstupuje do systému odlučování prachu, kde oxid hlinitý – obohacený fluoridem – je
separován od procesního vzduchu. Všeobecně – pro odstranění prachu se pouţívají pytlové
filtry. Kromě toho se dosahuje adsorpce v těchto pytlových filtrech vlivem tvorby filtrových
„koláčŧ“. Oxid hlinitý odebraný z procesního vzduchu je pouţit pro dávkování do
elektrolýzy (tzv. „sekundární dávkování oxidu hlinitého“).
Hlavním účelem systému suchého sprchování je odstranění fluoridŧ a prachu z procesního
vzduchu. Kromě toho téţ vzniká adsorpce SO2 na oxidu hlinitém. Tento SO2 se vrací do
elektrolýzy se sekundárním dávkováním oxidu hlinitého. SO2 zachycený oxidem hlinitým je
potom plně uvolněn elektrolytickým procesem při ohřevu oxidu hlinitého. Z tohoto dŧvodu
není emise SO2 sníţena systémem suchého sprchování.
Hlavní environmentální uţitky: Systém suchého sprchování s odstraňováním prachu zajišťuje
vysoké účinnosti odstraňování, lepší neţ 99,9 % u totálních fluoridŧ. Přesná odlučovací
účinnost závisí na konstrukci zařízení, vlastnostech oxidu hlinitého, flexibilitě závodu a
údrţbě. Nejúčinnější instalace suchého sprchování, pracující s oxidem hlinitým o vysoce
specifickém povrchu, jakoţ i oxid hlinitý recyklující několikrát v reaktoru, dosahují
prŧměrné účinnosti 99,9 % u totálních fluoridŧ.
Provozní údaje: Systém suchého sprchování je schopný dosahovat emise v následující úrovni:
plynné fluoridy (HF): 0,03 – 0,2 kg/t Al
totální fluoridy:
0,05 – 0,3, kg/t Al
prach:
0,2 – 0,5 kg/t Al
Nepřímé vlivy a a jejich efekt: Suché sprchování vyţaduje zvýšenou spotřebu energie o cca
350 kWh na tunu Al. V dostupné literatuře nebyly identifikovány ţádné jiné nepřímá vlivy,
resp. jejich efekty.
Ekonomika: Pro stávající systém suchého sprchování pro odstraňování prachu, resp. pro
zlepšení jeho čistící účinnosti byly identifikovány investiční náklady ve výši 5 mil. Euro. Na
základě údajŧ anonymních závodŧ byly identifikovány investiční náklady na nový systém
suchého sprchování s odstraňováním prachu v rozsahu od 10 do 50 mil. Euro. Provozní
náklady ve výši od 5 do 15 Euro na tunu Al byly identifikovány téţ u anonymních závodŧ.
Pouţitelnost: Maximální
300
Příkladné závody: Převládající většina elektrolýz primárního hliníku pouţívá suché
sprchování oxidem hlinitým a doplňkové pytlové filtry pro odstraňování prachu a sníţení
jejich emisí. V některých případech se pouţívají elektrostatické odlučovače pro odstraňování
prachu.
Referenční odkazová literatura: tm 100, NL Al 1998.
Příklad 4.03: Pouţití mokrých skrubrŧ ve výrobě primárního hliníku
Popis: Emise vyvolané elektrolýzou lze sníţit mokrým sprchováním. Mokré sprchování se
všeobecně aplikuje jako přídavné zařízení k suchému sprchování. Přídavné mokré sprchování
se hlavně aplikuje pro odstranění SO2, ale taktéţ sniţuje emise fluoridŧ a – v menším rozsahu
– prachu. Mokré sprchování lze aplikovat na plyny z elektrolytických pecí a na plyny
z větrání pecního prostoru.
Proces mokrého sprchování se zakládá na principu absorpce a konverze znečišťujících látek
sprchovacím médiem. Jako sprchovací médium lze pouţít rŧzná činidla.V prŧmyslu výroby
hliníku se často pouţívá mořská voda, jakoţ i individuální aplikace hydroxidu sodného
(NaOH), nebo uhličitanu sodného (Na2CO3). Oxid siřičitý (SO2) je přeměněn na vodné sírany
pomocí těchto médií. Jinou moţností je přeměna SO2 na sádru s pouţitím vápna, obsaţeném
ve sprchovém mediu ve formě hašeného vápna, nebo vápence, případně směsi hydroxidu
vápenatého a hořečnatého.
Sprchovací médium je třeba obnovovat a upotřebené médium vypustit a umoţnit tak plynulou
absorpci a konverzi.
Hlavní environmentální uţitky: Odstranění SO2 a jiných kyselých plynŧ za účelem sníţení
místního, regionálního a dálkového dopadu těchto plynŧ.
Provozní údaje: Účinnost odstraňování SO2 u mokrých sprchovačŧ byla identifikována
v rozmezí 80-90 %. Emise SO2 lze sníţit na koncentrace od 25 do 50 mg/Nm3 a zátěţ od 0,6
do 4 kg SO2 na tunu Al. Kromě toho vede přídavné mokré sprchování ke sniţování emisí
fluoridŧ a prachu. Bylo-li mokré sprchování aplikováno jako přídavné sniţování, byly
identifikovány hladiny emisí u totálních fluoridŧ (plynných a částicových) od 0,02 do 0,2 kg/t
Al. V těchto případech byly emise prachu sníţeny na 0,1 aţ 0,3 kg/t Al.
Nepřímá vlivy a jejich efekty: Všechny systémy mokrého sprchování vyţadují vypouštění
absorbovaných a konvertovaných znečišťujících látek ze systému. Vypouštěny mohou být
odpadní voda (mořská voda), kapalný odpad (NaOH a Na2CO3), nebo sádra.
Mořská voda: Vypouštěná voda ze sprchovačŧ s mořskou vodou (20 aţ 300 m3/t Al)
v hliníkárně je mírně kyselá a obsahuje fluoridy, sirníky / sírany, suspendované látky a
stopové kontaminace (např. nikl) a je chudá na kyslík. Závody pouţívající mořskou vodu mají
proto běţně instalace na odstraňování částic látek tak, aby odpovídaly národní legislativě ve
věci vypouštění odpadních vod do moře. Úprava odpadní vody normálně zahrnuje vločkování
a sedimentaci. Z úpravy odpadní vody vzniká kal, který se má likvidovat. Mořská voda
pouţitá v mokrých sprchovačích mŧţe být také upravována biocidy, které se potom téţ
vypustí do moře. Sprchování mořskou vodou vyţaduje doplňkovou spotřebu energie ve výši
cca 150 kWh/t Al.
301
NaOH: Sprchovače provozované na NaOH vyţadují, aby byl koncentrovaný výtok (cca 1 m3/t
Al) vypouštěn. Znečišťující elementy v tomto výtoku lze porovnat s elementy ve vypuštěné
mořské vodě, ale vyskytují se ve větší koncentraci. Nicméně vliv na vodní prostředí trvá.
Ekonomika: Odhady nákladŧ byly identifikovány u přídavného mokrého sprchování pro
procesní vzduch. Odhady nákladŧ jsou uvedeny pro sprchovací systémy pracující s mořskou
vodou, jakoţ i s NaOH.
Mořská voda: Identifikované investiční náklady se pohybují v rozsahu od 9 do 36 mil. Euro.
Vztaţeno na roční výrobní kapacitu, jsou investiční náklady v rozsahu 75 aţ 250 Euro/t
kapacity.
Identifikované celkové roční provozní náklady jsou v rozsahu od 2,6 do 7,5 mil. Euro.
Vztaţeno na roční výrobní kapacitu, pohybují se celkové roční náklady v rozsahu od 40 do 70
Euro/t Al.
b) NaOH: Identifikované investiční náklady jsou v rozsahu od 12 do 40 mil. Euro. Vztaţeno
na roční výrobní kapacitu, pohybují se investiční náklady v rozsahu od 100 do 250 Euro/t.
kapacity.
Identifikované celkové roční náklady jsou v rozsahu od 4 do 7 mil. Euro. Vztaţeno na roční
výrobní kapacitu, pohybují se celkové roční náklady od 100 do 200 Euro/t Al.
Pouţitelnost: Tato technologie je pouţitelná, kdyţ koncentrace oxidu siřičitého v ovzduší
překračují normy vzdálenosti, lokální, nebo regionální kvality vzduchu. Podobné technologie
sprchování lze také aplikovat k odstraňování fluoridŧ, oxidu siřičitého a PAH z větracího
vzduchu pecního prostoru některých závodŧ SWPB a Soderberg. Investiční a provozní
náklady se v tomto případě liší.
Příkladné závody: Mokré sprchování provozního vzduchu z elektrolýzy se pouţívá v Evropě
pouze ve Skandinávii. Všechny závody v Norsku a Švédsku mají mokré sprchování. Některá
zařízení Soderberg mají téţ instalované sprchování ventilačního vzduchu z pecí. Tyto mokré
skrubry jsou převáţně v provozu na mořském pobřeţí a pouţívají mořskou vodu jako
sprchovací médium. Kromě toho byl jeden závod v Norsku identifikován jako uţivatel NaOH
jako sprchovacího média, zatímco v USA byl jeden závod identifikován jako pracující s
Na2CO3.
Referenční (odkazová) literatura: tm 100, NL Al 1998.
302
4.3.4 Sekundární tavící pece
Některé z technologií popisovaných v části 2.7 a 2.8 jsou pouţitelné k extrakci a sníţení
objemu kouře spolu se systémy řízení procesu uţitými u těchto pecí. Tyto technologie nejsou
rutinně uţívány u všech instalací v době redakce této literatury (dokumentu). Pece popisované
jako dostupné technologie jsou technologie brané v úvahu při určování BAT. Následující
charakteristiky jsou technologie brané v patrnost v určování BAT pro pece:

výběr vsazovaného materiálu vyhovujícího typu pece a sniţování a přenosu nevhodných
surovin k jiným zpracovatelŧm pouţívajícím zařízení k tomuto účelu odpovídající, tak,
aby bylo moţné:
a) zabránit pouţití soli tam, kde se dosahuje v praxi maximální výtěţnosti
b) minimalizovat uţití soli v jiných případech
c) regenerovat tolik vedlejších produktŧ, kolik je moţné, např. regeneraci veškeré solné
strusky lokálně vyráběné
Cílem je zabránit ukládce do země. Je-li tato ukládky pouţita, je zapotřebí bezpečnostní,
utěsněný a kontejnerový systém (tm 206, TGI 1999).









pouţití utěsněného zaváţecího vozíku, nebo jiného utěsněného systému, pokud je to
moţné
pouţití kyslíkopalivových hořákŧ, tam kde jsou vţity energetické a environmentální
přínosy
pouţití pouzder, krytŧ a signalizačních systémŧ extrakce kouře ke sběru prchavých emisí
(tam, kde je to proveditelné)
odstraňování oleje a organických materiálŧ pouţitím sušení třísek a pilin, odstřeďováním,
nebo jiných metod na odstranění povlakŧ před vytavováním, nebo tavením, pokud není
pecní a odlučovací systém specificky konstruován k zachytávání organického obsahu.
pouţití indukčních bezkanálkových pecí pro relativně malá mnoţství čistého kovu
pouţití přídavných hořákŧ tam, kde je nezbytné odstranit organický uhlík, včetně dioxinŧ
injektáţ uhlíku spolu s vápnem pro redukci kyselých plynŧ a organického uhlíku včetně
dioxinŧ
pouţití tepelné regenerace, je-li pouţitelná
pouţití vhodné filtrační technologie, např. textilní nebo keramické filtry
Pouţití systému oběhového čerpání kovu, utěsněných zaváţecích systémŧ a inteligentního
řízení zachytávání kouře, by mělo být uváţeno u stávajících procesŧ v závislosti na typu pece.
Tab. 4.25: Přehled předností a nevýhod sekundárních tavících a vytavovacích pecí
Následující příklady ukazují, jak lze pouţití solného tavidla prakticky omezit, redukovat
jeho mnoţství, nebo jej konečně regenerovat. Kaţdou variantu je třeba uváţit v souladu
s pouţitou technologií procesu. Kaţdá z těchto variant má vlastní dané přednosti a nedostatky,
jako omezení surovin, nebo objemu kovu, coţ je téţ třeba uváţit.
Příklad 4.04: Pouţití systému pro čerpání kovu
Popis: Plamenná pec s boční nístějí, zaváţecí nístějí a systémem čerpání kovu.
Obr. 4.6. Příklad systému pro čerpání kovu
303
Hlavní environmentální uţitky: Potenciální vyloučení solného tavidla. Větší rozsah
surovin, neţli u prosté plamenné pece, zlepšené zachytávání pecních plynŧ.
Provozní údaje: Zlepšená výtěţnost kovu od 83 do 88 %, sníţení energetických nákladŧ.
Nepřímé vlivy a jejich efekt: Sníţení objemu odpadu, vyţadujícího úpravu. Sníţení
pouţité energie a pecních emisí.
Ekonomika: Cena (1997) 30-ti tunové pece a elektromagnetického čerpacího systému
činila 1,8 mil. LsTG (2,73 mil. Euro), odhad úspory nákladŧ – energie, zlepšení výtěţku,
úspora tavidel a úprav 832 tis. liber sterlingŧ (1,26 mil. Euro) ročně. Návratnost činí 2,2 roku.
Náklady čerpacího systému a zaváţecí nístěje 300 tis. liber sterlingŧ (456 tis. Euro).
Pouţitelnost: Nové a zlepšené plamenné pece. Nelze pouţít pro dávkovací procesy.
Jiné metody čerpání jsou téţ pouţitelné.
Příkladné závody: Čerpací systémy jsou široce pouţívány v celé Evropě (EU).
Referenční literatura: tm 123, ETSU 1998, tm 122, McLelan 1998.
Příklad 4.05 Minimalizace solného tavidla
Popis: Minimalizace solného tavidla pouţitím naklápěcí rotační pece.
Hlavní environmentální uţitky: Sníţení vyrobené solné strusky od 1,8 do 0,5 soli/kg
nekovového obsahu.
Provozní údaje: Sníţení faktoru pouţití soli od 1 aţ 1,8 níţe neţ 0,5.
Nepřímé vlivy a jejich efekt: Sníţení mnoţství vyrobeného odpadu, vyţadujícího
úpravu. Navíc sníţení energie a emisí z procesu zpracování .
Ekonomika: Neznámo – a sice náklady pece mínus úspory nákladŧ z nákupu soli a její
úpravy. Čtyři závody jsou ţivotaschopné.
Pouţitelnost: Nové a vylepšené pece. Omezení velikosti. Nepouţitelné pro všechny
suroviny.
Příkladné závody: Závody v USA, Německu a Spojeném království.
Referenční studie: tm 145, Winter 1998
Příklad 4.06 Minimalizace solného tavidla
Popis: Minimalizace mnoţství odpadu vzniklého úpravou stěrŧ. Stěry se melou a
prosévají za účelem separace hlavní hliníkové frakce od oxidu. Frakce hliníku je
regenerována v rotační peci, ale předběţná úprava sniţuje tavené mnoţství, jakoţ i potřebné
mnoţství soli.
304
Hlavní environmentální uţitky: Sníţení mnoţství vyprodukovaného odpadu ze 118 kg/
100 kg na 66 kg / 100kg regenerované strusky.
Provozní údaje: na 100 kg neupravených stěrŧ se pouţije 72 kg soli pro tavbu a vyrobí
se 45 kg hliníku a 118 kg solné strusky (nepouţitelný odpad). Celkový odpad činí118 kg.
100 kg stěrŧ, po předúpravě mletím a proséváním, 70 kg hliníkových granulí, 12,5 kg
prachu pro úpravu, 12,5 kg znovu pouţitelného materiálu a 5 kg ţeleza. 70 kg hliníkových
granulí pouţije 32,5 kg soli pro tavbu a vyprodukuje 45 kg hliníku a cca 54 kg zbytku solné
strusky. Celkový nepouţitelný odpad je cca 66 kg.
Nepřímé vlivy a jejich efekt: Sníţení mnoţství solné strusky sniţuje emise chloridŧ,
sniţuje závislost na úpravě solné strusky, nebo její likvidaci. Navíc je zde sníţení energie a
emisí z procesu zpracování vzhledem k niţší zátěţi pece.
Ekonomika: Není známo. Náklady na mletí a prosévání, mínus úspora nákladŧ ze
zpracování, nebo likvidace zaváţkou. Mnoho závodŧ je ţivotaschopných.
Pouţitelnost: Většina strusek o vysokém obsahu oxidu
Příkladné závody: Závody v provozu ve Španělsku, Itálii, Německu a Spojeném
království.
Referenční (odkazová) literatura: IDALSA 1999.
305
Příklad 4.07 Regenerace solné strusky
Popis: Regenerace solné strusky k získání podílŧ hliníku, solí a oxidŧ. Velké bloky
solné strusky se drtí do manipulovatelné velikosti a granule hliníku se získají proséváním
(typicky do 10 %). Jemně rozdrcený materiál se potom rozpouští ve vodě tak, ţe chloridy
přecházejí do roztoku a produkují solanku, zanechávajíc nerozpustný oxid hlinitý a
nejjemnější kovové částice hliníku, které nejsou normálně ekonomicky regenerovatelné jako
kov. Existují některé varianty v uţívaných procesech, některé pouţívají studenou vodu a pak
koncentrují solanku na krystalizaci a jiné varianty pouţívají horkou vodu.
V procesu rozpouštění vznikají plyny obsahující zejména čpavek, metan, vodík a
fosfin. Tyto plyny lze pouţít jako palivo pro další části procesu (tm 116, ALFED 1998).
Solanka se filtruje pro odstraňování nerozpustných oxidŧ a roztok je potom zaslán ke
krystalizaci, při které lze regenerovat pŧvodní chlorid sodný a chlorid draselný a potom znovu
vyuţívat jako tavidlo v tavících pecích. Oxidy obsahují Ca, Mg a Al oxidy s chloridy,
fluoridy, sírany anionty dusičnanŧ. Promyté oxidy mohou být pouţity v cementárenském
prŧmyslu. Jemný prach vzniklý z úpravy plynŧ ze sekundárních pecí pouţívajících bikarbonát
sodný se uvádí v Rakousku a Španělsku jako regenerovaný v procesu regenerace soli.
Hlavní environmentální uţitky: Sníţení ukládky do země, regenerace soli pro další
pouţití, moţné pouţití oxidŧ hliníku v jiných odvětvích prŧmyslu, regenerace hliníkového
podílu (tm 206, TGI 1999).
Provozní údaje: Nedosaţitelná (nejsou k dispozici)
Nepřímá vlivy a jejich efekty: Sníţení objemu produkovaného odpadu, vyţadujícího
likvidaci. Potenciální vypouštění fosfinu do ovzduší, není-li pouţito dodatečné spalování.
Operace drcení jsou potenciálně velmi prašné a pozorování ukázala, ţe mohou mít značný
environmentální dopad vzhledem k prchavým emisím.
Ekonomika: Není známo – náklady na zařízení. Některé závody pracují ţivota schopně
a náklady na úpravu se podobají nákladŧm na likvidaci, ale brání „budoucí odpovědnosti“.
Pouţitelnost: Všechny procesy pouţívají solné tavidlo.
Příkladné závody: V Německu, Španělsku, Francii, Itálii a Spojeném království.
Referenční literatura: tm 116, ALFED 1998, tm 145, Winter 1998.
Příklad 4.08 Pouţití utěsněného zaváţecího vozu
Popis: Zaváţecí vŧz, nebo skip se pouţívá k přepravě odpadu do plamenné pece.
Systém je dimenzován tak, ţe vŧz těsní proti otevřeným dveřím pece během výsypky odpadu
a tak udrţuje těsnost pece během této periody.
Hlavní environmentální uţitky: Prevence úniku prchavých emisí během zaváţky
odpadu.
Provozní údaje: Nejsou k dispozici, ale sledování potvrzují účinnost systému.
306
Nepřímé vlivy a jejich efekty: Pozitivní efekt prevencí prchavých emisí kouře a dýmŧ.
Ekonomika: Není k dispozici, ale zdá se být o nízkých nákladech u vhodně
dimenzovaného zaváţecího vozu.
Pouţitelnost: Potenciální u některých stacionárních pecí.
Příkladné závody: Systém je provozován v Belgii.
Referenční (odkazová) literatura: tm 121, Hoogovens 1998.
307
Příklad 4.09 Pouţití odsávání kouře řízeného signálem
Popis: Systém sběru kouře mŧţe být konstruován tak, aby kapacita odsávacího větráku
mohla být orientována na zdroje kouře měnící se dle zaváţecího, tavícího a odpichového
cyklu. Signálu kapacity sběru kouře lze dosáhnout pouţitím automaticky řízených regulátorŧ,
napojených na ovládání pece, například na otevírání dveří, stav hořáku nebo sklon pece.
Činnost regulátoru mŧţe proto být iniciována zaváţkou, tavbou a odpichem a podle toho
mŧţe být regulován sběr kouře.
Hlavní environmentální uţitky: Prevence a minimalizace úniku emisí do ovzduší.
Provozní údaje: Nejsou k dispozici, ale pozorování naznačují, ţe takové systémy jsou
velmi efektivní jsou-li dobře konstruovány a řízeny.
Nepřímé vlivy a jejich uţitky: Pozitivní efekt. Prevence prchavých emisí a optimalizace
spotřeby energie větráku.
Ekonomika: Není k dispozici. Systém o relativně nízkých nákladech na systém řízení a
regulaci tahu.
Pouţitelnost: U většiny instalací.
Příkladné závody: Ve Spojeném království a Francii.
Referenční literatura: tm 106, Farrell 1998.
Příklad 4.10 Odsávání kouře
Popis: Sběrný kryt zóny zaváţení a odpichu pro rotační pec, umoţňující pouţití jednoho
místa odsávání.
Obr. 4.7 Schéma integrálního systému odsávání kouře
V aplikacích pro výrobu jiných kovŧ je pouţit odpichový otvor na zaváţecích dveřích,
umoţňující kompaktnější sběrný kryt.. Opotřebení vyzdívky pece mŧţe znamenat, ţe
odpichové otvory ve dveřích nemusí dovolit odpich veškerého kovu.
Hlavní environmentální uţitky: Snadnější, efektivnější sběr kouře z jednoho místa
Provozní údaje: Nejsou k dispozici, ale pozorování ukazují efektivnější zachycování
kouře.
Nepřímé vlivy a jejich efekty: Pozitivní: dobrá účinnost sběru sesníţenou spotřebou
energie
Ekonomika: Nízké náklady na modifikace – ţivotaschopnost v některých instalacích.
Pouţitelnost: Ve všech rotačních pecích.
308
Příkladné závody: Ve Francii a Spojeném království.
Referenční literatura: tm 106, Farrell, 1998
4.3.5 Rafinační proces
 Pouţití chlóru smíšeného s argonem, nebo dusíkem jako odplyňující, nebo regenerační
činidlo,nebo pouţití fluoridu hlinitého, KF, nebo Na3AlF6. Odsávání a úprava zbytkových
plynŧ k odstranění kyselých plynŧ, je-li nezbytné.
 Pouţití prŧtočných buněk pro dávkování plynu do roztaveného kovu je li proveditelné.
 Pouţití prŧtočných keramických filtrŧ kovu k odstranění pevných částic z taveniny.
Rafinační procesy a technika jejich provádění jsou vhodné k uţití u nových
stávajících zařízení.
4.3.6 Licí proces
Procesy popisované v této části jsou technologie připadající do úvahy ve spojitosti
s účinnou extrakcí plynu od dávkovačŧ a licích zařízení, je-li třeba. Potenciál tvorby dioxinu
během primární a sekundární výroby hliníku nebyl plně prošetřován. Doporučuje se
kvantifikace tohoto problému.
Postupy zachytávání kouře a příslušné technologie jsou vhodné k pouţití u nových i
stávajících zařízení.
4.3.7 Stěry
Postupy popsané v této části jsou technologie připadající do úvahy ve
spojitosti s následujícími operacemi, s cílem minimalizace environmentálního
dopadu:
 chlazení stěrŧ v utěsněných kontejnerech pod inertním plynem
 zabránění zvlhnutí stěrŧ
 úprava a regenerace stěrŧ – je-li pouţitelná
 minimalizace materiálu určeného k ukládce do země
Skladování a technologie úpravy jsou vhodné k uţití u nových i stávajících instalací.
4.3.8 Integrovaná výroba anod
Pouţití postupŧ uvedených v kapitole 12., jsou technologie brané do úvahy. Pouţití skrubrŧ s
oxidem hlinitým a systému textilního filtru pro čištění pecních plynŧ lze aplikovat u plynŧ
z výroby anod. Pro fáze směšování a formování lze pouţít koksový filtr.
309
4.3.9 Sběr a sniţování objemu spalin (plynŧ)
4.3.9.1 Primární hliník
Technologie jiţ v této kapitole uváděné co do utěsnění pecí a udrţení účinnosti
odsávání, jsou technologie brané v úvahu u odsávání kouře z pecí, vznikajícího při výrobě
primárního hliníku. V úvahu spadající technologie suchého sprchování s návazností textilního
filtru pro odstranění fluoridŧ. Odsávání ventilačního vzduchu z pecního prostoru – je-li
nezbytné – je rovněţ v úvaze brané technologie. Taktéţ i pouţití sekundárních krytŧ je moţno
brát v patrnost u zaváţení licích pecí.
Pro sníţení celkových emisí SO2 lze brát v úvahu pouţití skrubrŧ ( s mořskou vodou,
nebo kaustických) k odstranění oxidu siřičitého. Efekt nepřímého média na vodu je třeba
uváţit na místním základě.
4.3.9.2 Sekundární hliník
Technologie uváděné v částech 2.7 a 2.8 tohoto dokumentu co do těsnosti pecí, sběru
plynu, odstranění prachu, kyselých plynŧ a dioxinŧ jsou technologie brané do úvahy u
rŧzných fází procesu výroby sekundárního hliníku. Pouţití sekundárních krytŧ je rovněţ
technologie uvaţovaná pro fáze transportu a lití.
Existují některé místně specifické otázky aplikace a některé z nich jsou probírány
v předešlé části této kapitoly. V podstatě technologie diskutované v této kapitole,
kombinované s vhodným sníţením exhalací vyhovují poţadavkŧm ochrany ţivotního
prostředí.
4.3.10 Kontrola procesu
Zásady řízení procesu pojednávané v části 2.6 jsou pouţitelné v procesu výroby
aplikované v této skupině. Některé z těchto procesŧ jsou schopné vylepšení převzetím mnoha
z těchto technologií. Monitorování provozních podmínek elektrolyzéru a pouţití srovnávacích
databází k předvídání poruch procesu, jako jsou anodové efekty a k řízení bodového
dávkování oxidu hlinitého, by mělo být uvaţováno u všech procesŧ.
4.3.11 Odpadní voda
Toto je místní specifická otázka, stávající systémy úpravy jsou uváděny na vysokém
standardu. Veškeré odpadní vody mají být upraveny z hlediska odstranění tuhých látek a
oleje, dehty, absorbované kyselé plyny, (např. oxid siřičitý, HCl), mají být – je-li to nezbytné
– neutralizovány. V úvahu spadající jsou technologie uvedené v části 2.9. V určitém počtu
instalací je znovu pouţívána, nebo je recyklovaná chladící voda a upravená odpadní voda,
včetně dešťové vody , pouţívána zpět uvnitř procesu.
310
4.3.12 zbytky z procesu
Principy minimalizace a znovu pouţití výrobních odpadŧ a zbytkŧ jsou
technologie brané v úvahu.
4.3.12.1 Primární hliník
Strusky lze recyklovat a vyzdívky znovu pouţít.
Příklad 4.11 Využití upotřebené vyzdívky
Popis: Vyuţití uhlíku, obsaţeného ve vyzdívkách, v tepelných procesech.
Hlavní environmentální uţitky: Vyuţití energetického obsahu uhlíku, vyuţití odpadního
AIF3 jako tavidla. Destrukce kaţdého obsahu CN.
Provozní údaje: Detaily nejsou k dispozici, jsou však úspěšné aplikace při pálení
cementu, jako palivo při výrobě oceli a jako náhrada koksu ve výrobě minerální vlny.
Nepřímé vlivy a jejich efekty: Pozitivně efektivní. Vyuţití energetické hodnoty
vyzdívky. Zamezení ukládky odpadu do země. Zábrana vstupŧ energie a s tím spojených
výstupŧ , je-li vyzdívka upravována tepelně.
Ekonomika: Ţádný čistý zisk, ale není nutná úprava, nebo likvidace.
Pouţitelnost: Veškeré vyzdívky, za předpokladu, ţe to dovolují předpisy (o přepravě
odpadu).
Příkladné závody: Ve Francii a Norsku.
Referenční literatura: tm 106, Farrell, 1998.
4.3.12.2 Sekundární hliník
Vyzdívky pecí a filtrový prach lze znovu pouţít v určitých procesech, pouţití jedlé sody
jako média pro suchého sprchování mŧţe dovolit předání výsledného filtrového prachu do
regeneračního systému solné strusky. Technologie regenerace solné strusky jsou k dispozici
pro regenerování soli, hliníku a oxidu hlinitého. Strusky lze znovu pouţít ve vhodném
procesu. Příklady uvádí předcházející část této kapitoly.
4.4
NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT)
Pro pochopení této části a jejího obsahu se čtenář upozorňuje na úvod tohoto
dokumentu a především na pátou část úvodu „Jak porozumět a pouţít tento
dokument“ . Technologie a hladiny sdruţených emisí a/nebo spotřeby, či rozsahŧ
311
hladin, uváděných v této části, byly stanoveny opakovaným postupem,
zahrnujícím následující body:
 Identifikace klíčových environmentálních problémŧ sektoru, jakými jsou u výroby hliníku
fluoridy (včetně HF), prach, SO2, COS, PAH, VOC, kouř, plyn z výroby zelených anod
(PFC a CO2 ), dioxiny (sekundární), chloridy a HCl a residua, jako odpad z bauxitu, SPL,
filtrový prach a solná struska
 Zkoumání technologií nejdŧleţitějších pro určení těchto klíčových otázek
 Identifikace nejlepších environmentálních úrovní výkonu na základě dostupných údajŧ
v EU a celém světě
 Zkoumání podmínek, za jakých je těchto úrovní výkonu dosahováno, jako jsou náklady,
efekty nepřímých médií, hlavní hnací síly spojené s realizací těchto technologií
 Výběr nejlépe dostupných technologií (BAT) a úrovně doprovodných emisí, nebo
spotřeby u tohoto sektoru ve všeobecném smyslu (vše dle článku 2/11) a přílohy IV
Směrnic.
Posudek expertŧ úřadu European IPPC Bureau a příslušné technické pracovní skupiny
Technical Working Group (TWG) hrál klíčovou úlohu v kaţdém z těchto bodŧ a ve zpŧsobu
informací zde uváděných.
Na základě těchto ustanovení, jsou v této části uvedeny technologie a pokud moţno
úrovně emise a spotřeby za pouţití BAT, povaţované za vhodné pro tento sektor celkem a
v mnoha případech reflektují běţný výkon některých instalací uvnitř sektoru. Tam kde jsou
uvedeny hladiny emise nebo spotřeby ve spojení s BAT, je třeba chápat to tak, ţe tyto hladiny
představují environmentální výkon, který lze předvídat jako výsledek aplikace v tomto
sektoru s popisovanou technologií, s úvahou rovnováhy nákladŧ a výhod spojených s definicí
BAT. V ţádném případě to nejsou limitní hodnoty emise, ani spotřeby a jako takové nemají
být chápány. V některých případech mŧţe být technicky reálné dosáhnout lepších úrovní
emise, nebo spotřeby, avšak vlivem vyvolaných nákladŧ, nebo nepřímého média nejsou
uvaţovány jako vhodné (jako BAT) pro sektor beze zbytku. Nicméně takové úrovně lze
ospravedlnit ve specifičtějších případech, kde jsou zvláštní hnací síly.
Hladiny emisí a spotřeby spojené s pouţitím BAT mají být shlíţeny společně s některými
specifikovanými referenčními podmínkami (např. prŧměrující střední periody).
Shora popisovaný koncept „hladiny spojené s BAT“ má být rozlišován od termínu
„dosaţitelná hladina“= achievable level, pouţitého v tomto dokumentu. Tam kde je hladina
popisovaná jako „dosaţitelná“ (achievable) za pouţití zvláštní technologie, nebo kombinace
technologií, má se chápat tak, ţe dosaţení hladiny lze očekávat za reálnou časovou periodu u
dobře udrţované a provozované instalace, nebo procesu pouţívajícího takovou technologii.
Tam, kde to bylo dostupné, byla shromáţděna data, týkající se nákladŧ, spolu s popisem
technologie uvedené v předchozí kapitole. Tato data poskytují hrubý náznak velikosti
vyvolaných nákladŧ. Skutečný náklad na aplikaci technologie bude záviset na specifické
situaci daní, poplatkŧ a technické charakteristice dotyčné instalace. Nelze vyhodnotit takové
místně specifické faktory v tomto dokumentu. Za nepřítomnosti dat týkajících se nákladŧ jsou
závěry o ekonomické ţivotaschopnosti technologií brány z pozorování stávajících instalací.
Záměrem je, aby obecné BAT v této části byly referenčním bodem, z něhoţ lze posuzovat
běţný výkon stávající instalace, nebo posuzovat návrh nové instalace. Tímto zpŧsobem
mohou pomáhat BAT v určování vhodných, na „BAT zaloţených“ podmínek pro instalaci,
312
nebo zavádění všeobecně závazných pravidel (článek 9/8). Předpokládá se, ţe nové instalace
mohou být konstruovány k výkonu dokonce lepšímu, neţ zde uvedené všeobecné hladiny.
Uvaţuje se téţ, ţe stávající instalace se mohou posunout k všeobecným hladinám BAT, nebo
ještě výše, bez ohledu na technickou a ekonomickou pouţitelnost technologií v kaţdém
případě.
Ačkoliv BREF nestanovují zákonné závazné normy, mají za úkol poskytovat informace
prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti v místech emisí, jakoţ i udávat hladiny spotřeby při
pouţití specifických technologií. Je třeba, aby byly stanoveny vhodné limitní hodnoty pro
kaţdý specifický příklad, berouce v patrnost cíle Směrnice IPPC a místní úvahy.
Nejlépe dostupné technologie BAT jsou ovlivněny počtem faktorŧ metodologií zkoumání
potřebné technologie. Přístup, který byl pouţit, je uveden níţe.
Především výběr sekundárního procesu silně závisí na surovinách dostupných jednotlivým
pracovištím. Nejzávaţnějšími faktory jsou jejich kompozice, přítomnost jiných včleněných
kovŧ, rozloţení jejich velikosti (včetně potenciálu tvorby prachu) a stupeň kontaminace
organickými látkami.
Za druhé- proces má být vhodný k pouţití co do sběru plynu a systému sniţování objemu
plynu. Pouţité procesy sběru a sniţování objemu závisí na charakteristice hlavních procesŧ,
např. některé procesy lze snadněji utěsnit. Jiné procesy mohou snadněji upravovat druhořadé
(chudé) materiály a tím redukovat v širším rozsahu environmentální dopad zábranou likvidace
(do země apod.).
Závěrem byly vzaty v úvahu otázky vody a odpadu, především minimalizace odpadu a
potenciál recyklace zbytkŧ a vody uvnitř procesu, nebo jinými procesy. Energie pouţitá
v procesech je také faktor vzatý v úvahu při volbě procesŧ.
Výběr BAT je ve všeobecném smyslu tedy komplikovaný a závisí na shora uvedených
faktorech. Rŧzné poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivňován zejména surovinami
dostupnými pracovišti a poţadovaná kapacita závodu, jde tedy o specifika lokální.
Následující body sumarizují doporučenou metodologii pouţitou v této práci:
 Je proces prŧmyslově prokázán a spolehlivý?
 Jsou zde omezení ve vsázkovém materiálu, který mŧţe být zpracován?
 Druh vsázky a druhy materiálŧ v níobsaţených ovlivňují volbu procesu.
 Jsou zde omezení úrovně výroby? Např. prŧkazný horní limit, nebo minimální kapacita
z dŧvodu ekonomických poţadavkŧ
 Lze nejnovější a účinnou technologii sběru a sniţování emisí pouţít v procesu?
 Mŧţe kombinace procesu a sniţování objemu kouře dosáhnout nejniţší hladiny emise?
Dosaţitelné emise jsou uvedeny později.
 Jsou zde jiná hlediska jako bezpečnost, která se vztahují k procesu?
V době sepisování jsou některé kombinace procesu a sniţování objemu kouře schopny
pracovat na nejvyšším environmentálním standardu a vyhovují poţadavkŧm BAT. Procesy se
liší v kapacitě co do dosaţitelnosti a materiálu, který lze pouţít a jsou zde téţ zahrnuty některé
kombinace.
Všechny procesy maximalizují recyklaci odpadŧ a minimalizují emise vody. Ekonomika
procesŧ se liší. Některé potřebují vysokou výrobní kapacitu k dosaţení ekonomického
provozu, zatímco jiné nejsou schopny dosáhnout vysoké kapacity.
313
Technologie sběru kouře a sniţování objemu, pouţité v těchto procesech byly diskutovány
s úvahou určení BAT a jsou-li aplikovány v kombinaci s metalurgickým procesem, aby
vyústily ve vysoké úrovni environmentální ochrany.
Jak vyznačeno ve všeobecné předmluvě tohoto dokumentu, navrhuje tato část technologie
a emise slučitelné (kompatibilní) s BAT. Účelem je stanovit emise a jejich úroveň, resp.
hladiny, které mohou být povaţovány za „výškovou značku“ (benchmark) základního výkonu
BAT. To je provedeno jakousi předkalkulací dosaţitelných hladin v rozsahu všeobecně
pouţitelném jak v nových, tak i modernizovaných závodech. Stávající instalace mohou mít
například faktory, jako omezení výšky, nebo prostoru, bránící plnému přijetí těchto
technologií.
Úroveň se téţ liší v závislosti na podmínkách zařízení, jeho údrţby a řízení procesu
zařízení na sniţování / odstraňování kouře. Provoz zdrojového procesu taktéţ ovlivní výkon,
jelikoţ zde mohou být variace v teplotě, objemu plynu a charakteristice materiálu v prŧběhu
procesu, nebo vsázky. Dosaţitelné emise jsou tedy pouze základnou za které, resp. na které
lze posoudit skutečný výkon zařízení. Dynamiku procesu a další specifické body pracoviště je
třeba brát v patrnost na místní úrovni. Příklady uvedené v této části k technologiím a
k úvahám o stanovení BAT dávají soubory, spojené s některými stávajícími procesy.
314
4.4.1 Manipulace s materiálem a skladování
Závěry, vztahující se k „nejlépe dostupným technologiím“ BAT co do fází manipulace
s materiálem a skladováním, uvedené v části 2.17 tohoto dokumentu jsou pouţitelné pro
materiály v této kapitole. Tyto technologie jsou:
 pouţití systému skladování kapalin, které jsou uloţeny v nepropustných prostředcích o
objemu alespoň největšího skladového tanku. Rŧzné směrnice existují v rámci kaţdého
členského státu (EU) a jsou povaţovány za vhodné. Skladové prostory mají být
projektovány tak, aby únik z horní části tankŧ a plnících systémŧ byl zachycen a uloţen
ve shora uvedených prostředcích. Obsah tanku má být monitorován a spojen s poplašným
zařízením. Téţ plánování doplňování systému a automatické řídící systémy pro zábranu
přeplnění skladových tankŧ.
 Kyselina sírová a další reaktivní materiály mají téţ být skladovány v tancích s dvojitými
stěnami, nebo v tancích umístěných v chemicky odolných prostředcích stejného objemu.
Správné je pouţití systému kontroly úniku / netěsnosti. Je-li zde riziko kontaminace
spodních vod, má být skladový prostor nepropustný a odolný vŧči skladovanému
materiálu.
 Plnící místa mají být umístěny uvnitř prostředkŧ pro sběr přetoku. S ohledem na sníţení
emise VOC má být uţita zpětná ventilace plynŧ do dodávkového vozidla. Je téţ vhodné
uváţit automatické odpojení plnících spojŧ pro zábranu úniku.
 Neslučitelné materiály, např. oxidující a organické materiály, mají být odděleny a pouţity
inertní plyny pro skladovací tanky, nebo prostory, pokud je třeba.
 Pouţití lapačŧ oleje a pevných částic, je-li nezbytné u vypouštění z otevřených skladových
prostorŧ. Skladování materiálu, který mŧţe vypouštět olej na betonové plochy, mající
podezdívky, nebo jiné omezovací zařízení. Pouţití metod pro úpravu výtokŧ u
skladovaných chemických druhŧ.
 Přepravníky a potrubí umístit v bezpečném otevřeném prostoru nad zemí tak, aby úniky /
netěsnosti byly rychle zjištěny a mohlo být zabráněno poškození od vozidel a jiných
zařízení. Je-li pouţito v zemi uloţeného potrubí, je třeba je dokumentovat, označit a
pořídit bezpečné hloubící zařízení.
 Pouţití robustních tlakových dobře konstruovaných nádrţí pro plyn (včetně LPG =
kapalný plyn) s monitorováním tlaku tankŧ a plnícího potrubí pro prevenci trhlin a
netěsností. Ve stísněných prostorách je třeba pouţít monitory plynu blízko skladových
tankŧ.
 Tam kde je ţádoucí, lze pouţít utěsněné zásobovací, skladovací a rekultivační systémy u
prašných materiálŧ a pro denní skladování sila. Pro prašné materiály lze ke skladování
pouţít plně uzavřené budovy, kde není třeba speciálních filtračních zařízení.
 Těsnící činidla, jako melasa a PVA lze pouţít tam kde je to vhodné a slučitelné komezení
tendence u materiálu tvořícího prach.
 Kde je ţádoucí, lze pouţít uzavřené dopravníky s dobře konstruovaným, robustním
extrakčním a filtračním zařízením a to v místech, plnění, silech, u pneumatických
přepravních systémŧ a na přepravních bodech dopravníkŧ, pro prevenci emisí prachu.
 Bezprašný, nerozpustný materiál mŧţe být skladován na utěsněných plochách s drenáţí a
sběrem výpustí.
 Piliny, třísky a jiný materiál obsahující rozpustný, nebo emulgovaný olej, mají být
skladovány zakryté pro prevenci odplachování dešťovou vodou.
 Racionalizované transportní systémy lze pouţít k minimalizaci tvorby a přenosu prachu
uvnitř závodu. Dešťová voda, která prach splachuje má být sbírána a upravena před
vypouštěním.
315





Mytí kol a karoserie, nebo jiné mycí systémy vozidel pouţívaných k přepravě, nebo
manipulaci prašného materiálu. Místní podmínky ovlivňují metodu, např. tvorba ledu.
Moţno pouţít plánované kampaně k zametání silnic.
Inventární kontrolu a inspekční systémy lze přijmout k prevenci únikŧ a identifikaci
netěsností.
Vzorkování materiálu a zkušební systémy lze zahrnout do systému manipulace
s materiálem a skladování k identifikaci jakosti materiálu a pro plán postupových metod.
Tyto systémy by měly být navrhnuty a provozovány na stejně vysokém standardu jako
systémy manipulace a skladování.
Skladovací prostory redukčních činidel jako uhlí, koks, nebo dřevěné třísky je třeba
sledovat co do zjištění poţáru, zpŧsobeného samovznícením
Pouţití správných konstrukčních praxí a přiměřené údrţby
Tab. 4.26 Souhrn technologií manipulace a skladování pro výrobu hliníku
Materiál
Palivo a jiné oleje
Skladování
Tanky nebo sudy
v uzavřených
prostorech
Uzavřené (silo),
tvoří-li se prach
Manipulace
Předúprava
Bezp. potrubí
Vyhřívané
nebo ruční systém skladování a
potrubí
Taveniny a sŧl
Uzavřené
dopravníky se
sběrem prachu
Jemný prach (stěry) Uzavřené, tvoří- Uzavřená se
Mletí a
atd.
li se prach
sběrem prachu
hustoty
Piliny, třísky
Krytá místa,
Mechanický
Sušení,
jsou-li rozpustné, nakladač
odstřeďování
nebo
emulgovaný olej
Hrubý prach
Otevřená nebo
Mechanický
Sušička, je-li
zavřená
nakladač
třeba
Kusy (surovina ,
Otevřené
Mechanický
struska)
nakladač
Fólie a plechy
Otevřená nebo
Mechanický
krytá místa
nakladač
Plynný chlor, nebo Schválené
Schválené
směsi obsahující
tlakové nádoby
metody
chlor
Výrobky: desky,
Otevřené
Předehřev
ingoty, plechy,
předvalky
Odpad (zbytky
Kryté nebo
Závislá na
Separace
k regeneraci př.
uzavřené podle
podmínkách
mletím a/ nebo
struska, solná
tvorby prachu
rozpuštěnímstruska a
potenciálně
vyzdívka)
velmi prašné
316
Poznámka
Zpětná ventilace
vypuštěných
plynŧ
Sběr oleje, je-li
nezbytné
Sběr oleje, je-li
nezbytné
Sběr oleje, je-li
třeba
Sběr oleje, je-li
třeba
Struska a solná
struska musí být
suché. Vhodný
drenáţní systém
Odpad k likvidaci
Kryté nebo
otevřená, nebo
v uzavřených
místech, nebo
v uzavřených
kontejnerech
pro přepravu
/závisí na
materiálu
Závislá na
podmínkách
Vhodný
drenáţní systém
4.4.2 Volba procesu
Za proces zaloţený na technologii BAT lze povaţovat postup výroby primárního
hliníku. Ostatní technologie zahrnující sekundární hliník – uvaţované jako BAT – jsou
uvedeny.
4.4.2.1 Výroba primárního hliníku
Vezmeme-li tyto faktory v úvahu, je pouţití elektrolyzérŧ s předem vypalovanými
anodami a středovým mnohobodovým dávkováním oxidu hlinitého povaţováno za BAT pro
výrobu primárního hliníku. Proces má následující charakteristické rysy:

řízení elektrolytického procesu počítačem, zaloţené na aktivních databázích pecí a
monitorování provozních parametrŧ pecí, za účelem minimalizace spotřeby energie a
sníţení počtu a trvání anodových efektŧ

úplné zakrytování pecí, spojené s odsáváním plynu a filtrem. Pouţití robustních krytŧ
pecí a přiměřeného odsávacího výkonu. Utěsněný chladící systém zbytkŧ anod.

Lepší neţ 99 %-ní sběr kouře z pecí na dlouhodobém základě. Minimalizace času
k otevření vík a výměně anod. Pouţití programového systému pro operace a údrţbu anod.

Pouţití osvědčených metod účinného čištění v otyčovnách anod za účelem regenerace
fluoridŧ a uhlíku. Pouţití efektivních odsávacích a filtračních systémŧ v této oblasti.

Vyţadují-li místní, regionální a dálkové environmentální dopady sníţení oxidu siřičitého,
je nutné pouţití uhlíku s nízkým obsahem síry (pro anody, nebo anodové pasty), nebo
sprchovací systém na vypírání oxidu siřičitého.

Plyny z primárního tavícího procesu mají být upraveny co do odstranění prachu, fluoridŧ
a HF za pouţití skrubrŧ s oxidem hlinitým a textilního filtru. Účinnost skrubru na
zachycení totálního fluoridŧ má být větší neţ 99,8 % a oxid hlinitý se pouţije
v elektrolytických pecích.

Jde-li o integrovaný anodový závod , mají být provozní plyny čištěny ve skrubrech s
oxidem hlinitým a tkaninovým filtrem a oxid hlinitý následně pouţit v elektrolytických
pecích. Dehty ze směšovacích a tvářecích procesŧ lze upravit v koksovém filtru.
317

Osvědčený systém pro environmentální management, řízení provozu a údrţby.
4.4.2.2 Výroba sekundárního hliníku
U výroby hliníku ze sekundárních surovin má být brána v úvahu rŧznorodost surovin na
místní úrovni. To ovlivní kombinaci pecí, třídění odpadu, předúpravu a sběrné a odlučovacící
systémy, které jsou pouţity. Tavící a vytavovací procesy uvaţované jako BAT jsou plamenná
pec, sklopná rotační pec, rotační pec, indukční pec, šachtová pec Meltower, v závislosti na
surovinách.
Tab. 4.27 Pece BAT pro výrobu sekundárního hliníku
Pec
Nístějová
(plamenná)
Sběr plynu
Polotěsný
Nístějová s boční Polotěsný
vsázkovou nístějí
Rotační
Polotěsný
Sklopná rotační
Polotěsný
Indukční
Otevřený
zakrytovaný
Šachtová
(Meltower)
Polotěsný
Výhody
Nevýhody
Velká kapacita kovu Nízká účinnost,
omezené
suroviny
Připomínky
Pouţití
utěsněného
vsázkového
systému
(zaváţecí vozík)
Vsázková nístěj
Niţší tepelná
Pouţití
umoţňuje účinnou
účinnost
utěsněného
regeneraci jemného
vsázkového
materiálu. Větší
systému
rozsah surovin
(zaváţecí vozík)
Bez omezení
Relativně vysoká Signalizovaná
surovin.Dobrá
spotřeba solné
extrakce kouře
tepelná účinnost
strusky
(cílená)
Účinná u nízkého
Omezená
Minimální
stupně dosazování
kapacita kovu
pouţití solného
včetně strusky.Dobrá
tavidla
tepelná účinnost
v porovnání
s rotační pecí
Ţádné spaliny
Omezená
Uţitečná pro
kapacita kovu a malé dávky
surovin
čistého kovu
Předehřev vsázky
Pro čistý kov
Proces se vyznačuje těmito charakteristikami:

Výběr surovin vyhovující typu pece, spalování a přenosu nevhodných surovin k jiným
zpracovatelŧm, pouţívajícím příslušná zařízení, tak ţe lze
a) zamezit pouţití soli tam, kde je to v souladu s dosaţením maximální praktické
výtěţnosti
b) minimalizovat pouţití soli v jiných případech
318
c) regenerovat tolik vedlejších produktŧ, kolik je moţno, např. regenerace kaţdé
produkované solné strusky. Cílem je prevence ukládky do země, je-li to moţné.








Pouţití utěsněného zaváţecího vozíku, nebo podobného vsázkového systému – je-li to
moţné.
Pouţití uzávěrŧ, nebo krytŧ u vsázkových a odpichových míst a signálních odsávacích
systémŧ kouře, je-li proveditelné, pro minimum spotřeby energie
Odstraňování oleje a organických materiálŧ pouţitím odstřeďování, sušení, nebo jiné
metody tepelného odstranění povlaku třísek a pilin před tavící, nebo vytavovací fází ke
sníţení potenciálu emisí dioxinŧ a organických látek a k maximalizaci účinnosti energie,
pokud je pec specificky konstruována k přizpŧsobení organickému obsahu
Pouţití bezjádrových indukčních pecí pro relativně malá mnoţství čistého kovu
Pouţití přídavných hořákŧ tam, kde je nezbytné odstranit organický uhlík, včetně dioxinŧ
Injektáţ aktivního uhlíku a vápna, je-li nezbytné, pro odstranění kyselých plynŧ a
organického uhlíku, včetně dioxinŧ
Pouţití rekuperace tepla, je-li proveditelná.
Pouţití tkaninových, nebo keramických filtrŧ k odstranění prachu
4.4.2.3 Další stádia procesu
Technologie spadající v úvahu při určování BAT, nám hlášené pro předúpravu, rafinaci,
produkci oxidu hlinitého (4.3.2), integrovaný závod anod (kapitola 12), jsou povaţovány za
„nejlépe dosaţitelné technologie“ (BAT) a jsou shrnuty níţe.
Jednotlivé pouţité technologie závisí na surovinách a dalších dosaţitelných materiálních
moţnostech na pracovišti, nebo v jeho blízkosti. Tvoří část celého procesu ve spojitosti
s následujícími procesy:
Tab. 4.28: Další výrobní fáze BAT pro výrobu primárního hliníku
Fáze procesu
Výroba oxidu hlinitého
Rafinace
Udrţování nebo odplyňování
Výroba anod
Technologie
Bayerŧv proces
Připomínky
Optimální. Pro sníţení spotřeby energie, odstranění
prachu
a
recyklace
transportní vody červeného
kalu
Pouţití směsí chloru a Dávkování buňkami pro plyargon/dusíku nebo solného nulou injektáţ Cl2, Ar, N2
tavidla (AlF3)
Sběr
kouře
z pecí
a Licí formy/kokily závisejí na
ţlabŧ/dávkovačŧ/chlazení;
výrobku
třeba, je-li nezbytný, textilní
filtr
Viz kapitola 12
319
Tab. 4.29: Další fáze procesŧ BAT pro výrobu sekundárního hliníku
Fáze procesu
Rafinace
Úprava stěrŧ
Udrţování nebo odplyňování
Technologie
Pouţití směsí chloru a
argon/dusíku, nebo solného
tavidla (AlF3)
Inertní krycí plyn a chlazení
v uzavřeném bubnu , nebo
lisování stěrŧ.
Sběr kouře z pecí a ţlabŧ,
chlazení; textilní filtr, je-li
nezbytný
Připomínky
Inertní krycí plyn, nebo lisování stěrŧ
Tvoření čpavku, jsou-li vlhké
Doporučuje se další zkoumání potenciální tvorby dioxinŧ během fází rafinace a lití při
výrobě sekundárního hliníku.
4.4.3 Zachycování plynŧ a jejich čištění
Systém zachytávání kouře, pouţívaný pro primární a sekundární výrobu, by měl vyuţít
utěsněné systémy elektrolyzérŧ, nebo pecí a měl by být konstruován k udrţení vhodného
podtlaku, zabraňujícího netěsnostem a úniku prchavých emisí. Pouţity by měly být systémy,
které udrţí těsnost pece, nebo rozmístěny kryty. Na příklad kryty materiálu, digestoře,
utěsněné zaváţecí vozíky a pouţití robustních rotačních uzávěrŧ u dávkovacích systémŧ.
Sekundární zachytávání kouře je nákladné a konzumuje mnoho energie. Je často praktičtější
pouţít programovatelný systém, schopný signalizovaného odsávání od zdroje a minimalizace
trvání odsávání kouře, co do minima spotřeby energie.
BAT pro systémy zpracování plynu a kouře jsou ty, které pouţívají – tam kdy lze –
chlazení a rekuperaci tepla před tkaninovým filtrem. Tkaninové, nebo keramické filtry
pouţívající moderní, vysoce výkonné materiály v dobře konstruované a udrţované struktuře,
jsou zde pouţitelné. Mají synchronizační detekční systém pro kontrolu protrţení pytle a
metodu plynulého čištění.
Systémy regenerace kyselých plynŧ, vstřikování uhlíku, nebo vápna pro odstranění
dioxinŧ a přidruţené fáze regenerace prachu a kovu jsou v tomto dokumentu popsány jiţ
dříve. Pouţití oxidu hlinitého jako sprchovacího média pro odstranění fluoridu a HF za
pouţití reagovaného oxidu hlinitého ve výrobě primárního hliníku se hodnotí jako BAT.
Systémy zachytávání kouře jsou popsány v části 2.7 (viz technologie).
Tab. 4.30: Aplikace systémŧ odlučování, pokládaná za BAT u výroby primárního
hliníku
Výrobní fáze
Suroviny
Primární tavení
Sběr kouře
Je-li prašný
*
Textilní filtr
Je-li prašný
Se suchým
skrubrem
s oxidem
320
Odstranění PAH Odstranění VOC
*
*
Integrovaný
anodový závod
Produkce oxidu
hlinitého
Udrţování a
odplyňování
*
hlinitým
*
*
Nebo EP
*
*
*
*
Tab. 4.31: Aplikace systémŧ odlučování, pokládaných za BAT u výroby sekundárního
hliníku
Výrobní fáze Sběr kouře
Po spálení
Filtr
Odstranění
Odstranění
kyselých plynů VOC
Suroviny
Je-li prašný
Je-li prašný
Sekundární
Je-li třeba
Je-li třeba
Je-li třeba
tavení
Sušení a
Je-li třeba
Je-li třeba
Je-li třeba
Je-li třeba
Je-li třeba
odstranění
povlaku
z třísek
Udrţení a
Je-li třeba
Je-li třeba
odplyňování
Úprava solné
U vodíku,
strusky, nebo
fosfinu atd.
stěrŧ
Pouţití, nebo recyklace strusek a filtrových prachŧ, je-li moţné, je pokládáno za část
procesu. Rekuperace energie mŧţe být aplikována u většiny fází, je-li k dispozici dostatek
tepla a uţití rekuperovaného tepla. V nejjednodušší formě mŧţe být rekuperováno teplo
pouţitím rekuperačních hořákŧ a předehřevu vsázky při výrobě sekundárního hliníku.
Tab 4.32: Souhrn potenciálních znečišťujících látek a volba zpŧsobu odlučování
Fáze procesu
Prvky ve vypouštěném plynu
Prach
Předúprava surovin
Prach
Organický materiál (+)
Primární tavení
(Elektrolýza)
Prach,fluorid,
PFC/uhlovodíky a PAH (11)
Oxid siřičitý
321
Volba systému odlučování
Prevence
a
správné
skladování. Sběr prachu a
textilní filtr
Správná předúprava
Sběr plynu a tkaninový filtr
Řízení procesu, dopalovací
hořáky a správné chlazení
plynu
Řízení procesu a odsávání
plynu,skruber
s oxidem
hlinitým
a
následným
čištěním v tkaninovém filtru
Čištění
plynu
v mokrém
skrubru, je-li nezbytné
Sekundární tavení
Prach a kovy
Řízení procesu, sběr plynu a
účinné odstranění prachu
Kyselé plyny/halogenidy
Sprchování, je-li nezbytné
Řízení
procesu,
výběr
materiálu
a
předúprava,
přídavné spalování a správné
chlazení plynu, uhlíková
injektáţ, účinné odstranění
prachu
Udrţování a rafinace
Prach, halogenidy a kovy
Řízení procesu a sběr/čištění
plynu
Řízení procesu, přídavné
spalování a správné chlazení
plynu
Procesy zpracování solné Prach, čpavek, fosfin a kovy Řízení procesu a odlučování
strusky a stěrŧ
plynu
Poznámka : (+) = organické materiály včetně VOC hlášené jako totální uhlík/s výjimkou
CO/a dioxiny
(++) = je-li integrován anodový závod
4.4.3.1 Emise do ovzduší spojené s pouţitím BAT
Emise do ovzduší zahrnují zachycené – sníţené emise z rŧzných zdrojŧ, plus prchavé,
uniklé, nebo nezachycené emise z těchto zdrojŧ. Moderní, dobře provozované systémy
odlučování vyúsťují v efektivním odstranění znečišťujících látek (polutantŧ) a soudobé
písemné informace naznačují, ţe prchavé emise mohou být největším zdrojem totálních emisí
v ovzduší (tm 29, PARCOM 1997).
U primárního hliníku se totální emise v ovzduší zakládají na emisích z:
 příjmu materiálu, skladování , mísení a vzorkování
 tavících, udrţovacích a rafinačních pecí s návaznou přepravou kovu a ze systému
manipulace a čištění horkého plynu
 systémŧ manipulace se stěry
U sekundárního hliníku se totální emise v ovzduší zakládají na emisích z:
 příjmu materiálu, skladování / ukládky, mísení, vzorkování a předúpravy
 tavících, udrţovacích a rafinačních pecí spolu s přepravou kovu a s napojeným
systémem manipulace a čištění horkého plynu
 systému chlazení a manipulace se stěry
Prchavé emise mohou být mnohem větší neţ zachytávané emise a měly by být lokálně
stanoveny. Mohou být stanoveny z účinnosti záchytávání kouře a monitorováním (viz část
2.7) účinnosti odsávání z elektrolyzérŧ primárního hliníku, je-li menší neţ 99 % na
dlouhodobém základě. Charakteristika neupraveného plynu z elektrolyzérŧ je v tabulce 5.4 a
lze ji pouţít k udání moţného dopadu prchavých emisí.
Efektivní a robustní systémy zakrytování jsou pouţity ve výrobě olova a drahých kovŧ za
pouţití rotačních pecí a s omezením prchavých emisí do ovzduší výrazně na dolní mezi. Tato
322
technologie je pouţitelná pro rotační pece a výrobu hliníku. U některých plamenných pecí se
pouţívají utěsněné zaváţecí vozíky, nebo skipy, které téţ sniţují prchavé emise do ovzduší a
to významně. Tyto technologie jsou jiţ uvedeny v této kapitola jako příklady.
Tab. 4.33: Emise do ovzduší ve spojitosti s pouţitím BAT pro elektrolýzu primárního hliníku
Rozsah při užití BAT
Prach
1 – 5 mg /Nm3
SO2
Nepouţitelné
Technologie
k dosažení těchto
úrovní
Textilní filtr
Připomínky
Závisí na
charakteristice prachu
Cíl:minimalizace SO2
Kontrola obsahu síry
v anodách
Polyfluorované
Řízení procesu na
 0,1 anodového
 0,1 kg/t Al
uhlovodíky
základě aktivních
efektu/pec/den
databází pecí
HF
Sprchování oxidem
U procesŧ integr.
 0,2 mg/Nm3
3
Totální fluorid
hlinitým a textilní filtr Výroby anod, viz kap.
 0,5 mg/Nm
12
Poznámka : pouze sebrané emise. Přidruţené emise jsou dány jako denní prŧměr na základě
nepřetrţitého monitorování během provozní periody. V případech, kdy nepřetrţité
monitorování není proveditelné, hodnota bude prŧměr ze vzorkovací periody.U pouţitého
systému sniţování objemu se bere v patrnost charakteristika plynu a prachu při
konstrukci/vývoji systému a pouţije se správná provozní teplota.
Tab. 4.34: Emise v ovzduší ve spojitosti s BAT pro udrţování a odplyňování roztaveného
kovu z primárního a sekundárního hliníku
Připomínky
Technologie
úrovní
Prach
1 – 5 mg/Nm3
Tkaninový filtr
3
Chloridy, fluoridy SO250-200mg/Nm
Mokrý,nebo
A kyselé plyny
polosuchý
skrubr
Chlor5mg/Nm3
3
s
oxidem
hlinitým
Fluorid1mg/Nm
NOx
Hořák s nízkým NOx Vysoké
hodnoty
100mg/Nm3
3
Kyslíkový
hořák
souvisí
s
obohacením
100-300mg/Nm
kyslíku ke sníţení
uţité
energie.
V takových případech
je sníţen objem plynu
a hromadná emise.
Poznámka: pouze sebrané emise. Přidruţené emise jsou dány jako denní prŧměr na základě
nepřetrţitého monitorování během provozní periody. V případě, kdy nepřetrţité
monitorování není proveditelné, hodnota bude prŧměr ze vzorkovací periody. U pouţitého
systému sniţování objemu se bere v patrnost charakteristika plynu a prachu při konstrukci
systému a pouţije se správná provozní teplota.
Rozsah při použití
BAT
323
Tab. 4.35: Emise do ovzduší spojené s pouţitím BAT pro předběţnou úpravu materiálŧ
(včetně sušení třísek), tavení a vytavování sekundárního hliníku
Rozsah při užití BAT
Prach
1 – 5 mg /Nm3
Technologie
úrovní
Textilní filtr
Chloridy, fluoridy a SO2  50-200 mg/Nm3
kyselé plyny
chlorid5 mg/Nm3
fluorid 1 mg/Nm3
NOx
 100 mg/Nm3
 100-300 mg/Nm3
Připomínky
Vysoce výkonné
textilní filtry mohou
dosáhnout nízké
hladiny těţkých
kovŧ.Koncentrace
těţkých kovŧ je
spojena s koncentrací
prachu a s obsahem
kovŧ v prachu
Cíl:minimalizace SO2
Mokrý nebo
polosuchý alkalický
sprchovač
Hořák o nízkém
Vyšší hodnoty jsou
NOx
spojeny s obohacením
Kyslíkový hořák
kyslíkem k redukci
uţité energie.
V těchto případech je
redukován objem
plynu a hromadná
emise
3
Totální organický  5-15 mg/Nm
Přídavný hořák,
Předúprava
3
uhlík jako C
optimalizované
sekundárního
 5-50 mg/Nm
spalování
materiálu k odstranění
organických povlakŧ
3
Dioxiny
 0,1 – 0,5 ng TEQ /Nm Vysoce účinný
systém odstraňování
prachu (př. textilní
filtr),dopalovací
hořák po rychlém
ochlazení.
K dispozici jsou
další technologie
/př.adsorpce na
aktivní uhlík, oxid
katalyzátor
Poznámka : pouze sebrané emise. Přidruţené emise jsou dány jako denní prŧměr na základě
nepřetrţitého monitorování během provozní periody. V případech, kdy nepřetrţité
monitorování není proveditelné, hodnota bude prŧměr ze vzorkovací periody.U pouţitého
systému sniţování objemu se bere v patrnost charakteristika plynu a prachu při
konstrukci/vývoji systému a pouţije se správná provozní teplota. U odstraňování SO2 nebo
totálního uhlíku mŧţe variace v koncentraci nečištěného plynu během vsázkového procesu
ovlivnit výkon systému sniţování objemu.
324
4.4.4.Odpadní voda
Toto je specifický problém závodu, jsou hlášeny stávající systémy úprav jako vysoký
standard. Veškerá odpadní voda se upravuje odstraněním pevných látek a olejŧ, dehtŧ,
absorbovaných kyselých plynŧ (př. oxid siřičitý, HF, HCl), je-li nezbytné, mají být
neutralizovány. Technologie uvedené v části 2.9 jsou technologie spadající do úvahy. V řadě
závodŧ je chladící a upravená voda, včetně vody dešťové, znovu pouţita, nebo recyklována
uvnitř procesu.
Totální emise u primárního a sekundárního hliníku do vody se zakládají na:
 Výrobě oxidu hlinitého
 Systému skladování materiálu
 Systému elektrolytického transformovaného chlazení
 Sprchovacím systému (je-li pouţit)
 Systému úpravy odpadní vody a vody vypouštěné
Pouţití vody je minimální, jelikoţ procesy jsou podstatně suché, nehledě na systémy
mokrého sprchování. Tabulka 4.36 sumarizuje koncentrace dosahované při uţití vhodných
metod úpravy výtokŧ. Tam kde je vhodné, lze kaly vrátit do procesu.
Tab. 4.36: Emise do vody spojené s uţitím BAT u výroby primárního hliníku s přidruţeným
závodem anod
Komponenta
Koncentrace mg/l
Připomínka
Suspendované
14
Zahrnuje anodový závod
(rozptýlené látky)
COD
37
Fluorid
17
Totální uhlovodík
0,8
Poznámka: přidruţené emise jsou ze závodu Aluminium Dunkirk a jsou uvedeny jako denní
prŧměry, během výrobního procesu
4.4.5 Odpady z výrobních z procesŧ
Principy minimalizace a znovu vyuţití odpadŧ z výroby jsou technologie tvořící část
BAT. Výrobní procesy v tomto sektoru byly vyvinuty prŧmyslem s cílem maximálního znovu
vyuţití většiny výrobních odpadŧ, ve formě umoţňující jejich pouţití v jiných procesech
výroby. Části 4.2.1.4 a 4.2.2.3 dávají přehled potenciálního konečného pouţití odpadŧ .
Některá mnoţství jsou téţ uvedena pro specifické instalace.
Jednotlivé příklady jsou:
 pouţití SPL (pouţitá výduska elektrolyzérŧ) v jiných procesech jako surovina, nebo
palivo je moţné
 minimální pouţití solného tavidla tam, kde lze
 recyklace solné strusky k regeneraci hliníku, soli a oxidu (jeho částí)
325



znovu pouţití výdusky elektrolyzérŧ, kde je to moţné
znovu pouţití filtrových prach z primárního hliníku v procesu
znovu pouţití filtrových prachŧ z pecí sekundárního hliníku v procesu, lze-li. Úprava
těchto filtrových prachŧ je nezbytná pro odbourání dioxinŧ.
Mnoţství produkovaných odpadŧ je silně závislé na surovinách, zejména na obsahu sody
v primárních materiálech, na obsahu dalších neţelezných kovŧ (př. Mg) v sekundárních
materiálech a na přítomnosti dalších znečišťujících látek, jako jsou organické materiály.
Emise do pŧdy mohou tedy být velmi místní povahy, materiály specifické a tedy emise
závislé na faktorech jiţ dříve diskutovaných. Není proto moţné vyhotovit reálnou, typickou
tabulku mnoţství související s pouţitím BAT bez detailní specifikace suroviny. Principy BAT
zahrnují prevenci vzniku odpadu , minimalizaci a znovu pouţití odpadŧ, kdekoliv je to
proveditelné. V této praxi je efektivní zejména prŧmysl.
Tab. 4.37: Přehled odpadŧ z výroby primárního hliníku
Zdroj
Strusky Al
Filtrový prach
SPL
Cihly
Ocel
Uhlíkový prach/anodový závod
Použití/výběr úpravy
Regenerace
Znovuvyuţití v procesu
Palivo, tavidlo, výduska pecí
Z anodových pecí,znovupouţití
Recyklace
Znovupouţití
Tab. 4.38 Přehled odpadŧ z výroby sekundárního hliníku
Odpad
Původ
Úprava/zpracování
Solná struska
Tavba
v bubnové Regenerace drcením,
rotační peci
rozpouštěním
a
krystalizací.Výroba
znovupouţitelných
substancí,
je-li
moţné; granule Al,
sŧl smíšená, Al2O3 a
další oxidy
Filtrový prach
Čištění
plynŧ
Vyzdívka pecí
Tavící pec
odsávaných Likvidace
předúpravou,
nebo
ukládka do země, z
části
regenerován
solnou struskou nebo
uţit
v ocelářském
prŧmyslu
Potenciál
pro
regeneraci se stěry,
jinak
louţení
a
326
Připomínky
k úpravě/zpracování
Proces má dosáhnout
vysokého
environmentálního
standardu.Prchavé
emise prachu a plynŧ
jako fosfin, vodík, je
třeba
zachytit
a
upravit. Cíl:prevence
ukládání do země
Zákaz
povrchové
ukládky/likvidace/
v některých zemích;
moţná te
pelná
úprava/neutralizace
pomocí
NaHCO3
nebo Na2CO3- uţití se
solnou struskou/
Zákaz
povrchové
ukládky/likvidace/
v některých zemích.
ukládka do země
Stěry
Hlášeno pouţití do
formovacích směsí
Všechny pece nepou- Tavení v rotační peci. Cíl:prevence ukládky
ţívající sŧl.
Regenerace, vyuţití do země
Čištění tavíren, slévá- Pelet v rotační bubRen.
nové peci, stěry a
prach pouţít při regeNeraci solné strusky.
Poznámka : (+) s pouţitím pece s uzavřenou nístějí
(++) nekovové produkty/podíl oxidu z odpadu Al
4.4.6 Náklady spojené s technologií
Byla kompilována data nákladŧ pro varianty procesŧ a systémŧ sniţování objemŧ.
Některé náklady jsou uvedeny tam, kde byly k dispozici, a to u příkladŧ uvedených jiţ v této
kapitole. Data nákladŧ jsou specificky podniková a závisí na mnoţství faktorŧ, avšak udané
rozsahy umoţňují provést některá porovnání. Další data nákladŧ jsou v příloze , takţe náklady
na procesy a systémy sniţování objemŧ z celého prŧmyslu neţelezných kovŧ lze porovnat.
4.5 Nově vyvíjené technologie

Znovupouţití prachu z filtrŧ z výroby sekundárního hliníku je předváděno ve
Španělsku a Rakousku. Prach a kouř z rotační pece je upravován jedlou sodou a
aktivním uhlíkem jako sprchovacím médiem k odstranění chloridŧ produkovaných
solným tavidlem a tvoří se chlorid sodný. Prach je potom sbírán v textilním filtru a lze
jej doplnit solí zaváţenou do pece (tm 145, Winter 1998).

Existují některé procesy pro regeneraci ţeleza z červeného kalu, nebyly však dosud
komerčně vyuţity (tm 212, Noyes 1993). Byl téţ zahájen výzkum v pouţití červeného
kalu ve stavebnictví v cihlách a betonu.

Inertní anody. Vývoj nových, bezuhlíkových anod, které by umoţnily konstrukci zcela
nového elektrolyzéru bez jakýchkoliv přímo spotřebitelných částí a produkujícího u
anody kyslík, místo oxidu uhličitého. Toto by také vyloučilo emise PAH z procesu.
Technologie je ve zkušebním stádiu a není dosud uspokojivě dokumentována co do
zkušebního provozu.

Smáčivé katody. Vývoj nových katodových materiálŧ, nebo povlakŧ pro stávající
katodové materiály k dosaţení lepší energetické účinnosti elektrolytického procesu. Je
ve stádiu vývoje a byly prováděny zkoušky v pokusných elektrolyzérech

Třídění slitin. Byla zkoušena technologie třídění hliníkového odpadu do rŧzných
druhŧ slitin za pouţití laseru a technologie vířivého proudu, Přínosem toho bude
snadnější výběr materiálŧ k recyklaci a schopnost snadnější výroby poţadovaných
slitin v recyklačních závodech
327



Rotační injektování tavidel nebo plynu pro rafinaci. Toto dovoluje kontrolovanější
doplňování taveniny do udrţovacích pecí. Technologie jiţ byla zavedena v některých
závodech.
Katalytické filtrové pytle pro odlučování emisí dioxinŧ. Katalyzátor zlikviduje dioxiny
lépe, neţli jejich prosté čištění.
Pouţití elektrické obloukové pece pro tavení stěrŧ bez solí.
Zpracoání solné strusky v suchém stavu

Regenerace soli pouţitím elektrodyalýzy, místo její koncentrace

Nepřetrţité monitorování HF komínových emisí pro zjišťování závady na odlučovacím zařízení (skrubr s oxidem hlinitýma tkaninový filtr).
328
Kapitola 5
5. PROCESY VÝROBY OLOVA, ZINKU A KADMIA (+ SB, BI, IN, GE, GA, AS, SE, TE)
5.2
POUŢÍVANÉ PROCESY A TECHNIKY
Tyto kovy se často v rudách a horninách vyskytují společně a k jejich získávání a separaci se
pouţívá řada metod. Konkrétní pyrometalurgická nebo hydrometalurgická metoda (popřípadě
kombinaci obou) je většinou předurčena chemickým stavem (sulfid nebo oxid) a relativními
poměry kovŧ v rudě. Některé techniky se také pouţívají pro zpracování druhotných surovin či
směsi druhotných a primárních surovin [tm 12, HMIP Zn 1993, tm 102, DFIU Zn 1999].
Někdy jsou druhotné suroviny separovány a látky jako např. pasta jsou posílány k jiným
zpracovatelŧm, kteří tyto materiály umí zpracovat.
5.1.1. Primární olovo
Existují dva základní pyrometalurgické procesy, které se pouţívají pro výrobu
olova ze sulfidu olovnatého a nebo ze směsi sulfidu olovnatého a zinečnatého:
aglomerace a nebo přímé tavení. Tyto procesy mohou být pouţity také pro směsi
koncentrátŧ a druhotných surovin.
5.1.1.1. Aglomerace/tavení při pouţití vysoké pece nebo IS pece
Obohacené koncentráty se smíchají s jemným aglomerovaným podílem, druhotným
materiálem a dalšími zpracovávanými materiály a jsou granulovány v rotujících bubnech.
Pelety jsou dávkovány do sintrovacího stroje s vrchním nebo spodním tahem, kde dochází
k zapálení. Ţhnoucí pelety jsou dopravovány přes několik odvětraných boxŧ, kterými je
vháněn vzduch. Síra je oxidována na oxid siřičitý a tato reakce vytváří dostatek tepla
k natavení a aglomerování (spečení) pelet [tm 12, HMIP Zn 1993, tm 102, DFIU Zn 1999.
Výsledný aglomerát je drcen a prosíván na správnou velikost do pece. Příliš malé kusy
materiálu jsou ochlazeny smícháním s odvodněným kalem získaným ze zařízení pro číštění
vzduchu a poté vráceny do míchacího prostoru.
Plyny odcházející z aglomerovacího stroje jsou zpracovávány a získává se z nich oxid siřičitý.
Plyny jsou ochlazeny, pročištěny a vyrábí se z nich kyselina sírová. Obsahují rovněţ
kadmium a rtuť, které jsou získávány z odcházejících plynŧ a nebo ze vzniklé kyseliny sírové.
Aglomerát je vsazován do šachtové pece s metalurgickým koksem. Dyšnami šachtové pece je
vháněn vzduch obohacený kyslíkem anebo obyčejný vzduch, který pak reaguje s koksem a
vytváří oxid uhelnatý. Tato reakce vytváří dostatek tepla k roztavení vsázky. Hlušina ze
vsázky se v peci slučuje se struskotvornými přísadami nebo činidly a vytváří strusku.
Oxid uhelnatý redukuje oxidy kovu ve vsázce. Olovo a struska se hromadí na dně pece a jsou
odváděny prŧběţně a nebo periodicky. Struska je rychle zchlazena a za pouţití vody
granulována či rozemleta – nebo se nechá vychladnout a poté je drcena. Konkrétní zpŧsob
závisí na plánovaném vyuţití.
329
Pro tavení olověných a zinkových koncentrátŧ spolu s druhotnými surovinami se pouţívá
speciální konstrukce šachtové pece: IS pec. Zde je dávkován ţhavý aglomerát, předehřátý
koks a horké brikety spolu s horkým vzduchem, někdy ještě obohaceným o kyslík. Redukcí
oxidŧ kovŧ zde nevzniká jen olovo a struska, ale také zinek, který se při teplotách v peci
odpařuje a odchází spolu s ostatními plyny z IS pece. Tyto plyny obsahují také trochu kadmia
a olova.
Oxidic lead and zinc containing material
Zinc containing concentrates
Feed storage/preparation
Bot briquetting
Sinter plant
Roast gas cleaning
Cadmium leaching
Sulphuric acid plant
Shaft furnace (IS furnace)
Slag granulation
Spray condenser
Zinc/lead separator
Shaft furnace gas cleaning
Zinc refining
Coke, other inputs
Briquettes
Sinter
Cadmium fraction
Lead bullion
Slag
To lead refining
Sulphuric acid
Off/gas
To cadmium recovery
Granulated slag
Process raw gas with zinc vapour
Raw process gas
Crude zinc
LCV gas
Refined zinc
oxidický materiál s obsahem olova a zinku
koncentráty s obsahem zinku
sklad/příprava vsázky
horké briketování
aglomerační zařízení
čištění plynů z pražení
ložení kadmia
zažízení na výrobu kyseliny sírové
šachtová pec (IS pec)
granulace strusky
rozstřikový kondenzátor
zařízení na dělení zinku/olova
čištění plynů ze šachtové pece
rafinace zinku
koks, jiné vstupy
brikety
aglomerát
frakce kadmia
surové olovo
struska
do rafinace olova
kyselina sírová
odcházející plyny
k získání kadmia
granulovaná struska
nezpracované plyny s parami zinku
nezpracované procesní plyny
surový zinek
LCV plyn
rafinovaný zinek
Obrázek 5.1: Nákres typického IS procesu pro výrobu zinku a olova [tm 102, DFIU Zn 1999]
Plyny z pece procházejí sprchovacím kondenzátorem, ve kterém jsou sprchou kapalného
olova prudce ochlazovány a kovy z plynŧ jsou kapalným olovem absorbovány. Vzniklá
tavenina je chlazena a zinek vyplavává na povrch a oddělí se od olova, od něhoţ je separován.
Zinek je pak rafinován destilací, která bude popsána později v této kapitole. Olovo se vrací
zpět do sprchovacího kondenzátoru.
[tm 12, HMIP Zn 1993; tm 102, DFIU Zn 1999].
Po prŧchodu sprchovacím kondenzátorem jsou nízkokalorické pecní plyny (obsahující oxid
uhelnatý a vodík) čištěny a spalovány, pro předehřátí vzduchu a koksu.
330
5.1.1.2. Přímé tavení
Pro přímé tavení obohacených olověných koncentrátŧ a druhotných materiálŧ k produkci
surového olova a strusky se pouţívá několik metod. Jednak jsou to procesy pro tavení v lázni
– v EU i po celém světě se pouţívají metody Isasmelt/Ausmelt (někdy v kombinaci
se šachtovými pecemi), Kaldo (TBRC) a QSL integrované procesy. Pouţíván je téţ
integrovaný obloukový proces Kivcet. Pece jsou popsané v sekci 2.6 tohoto dokumentu.
Isasmelt/Ausmelt a QSL pouţívají mokrou peletizovanou vsázku a Kaldo a Kivcet pouţívají
suchou vsázku.
V těchto případech se aglomerační fáze neprovádí odděleně. Olovnato-sirníkové koncentráty
a druhotné suroviny jsou vsazovány přímo do pece a tam jsou taveny a oxidovány. Tvoří se
oxid siřičitý, který je zachycován, čištěn a přeměňován na kyselinu sírovou. K roztavené
vsázce je přidán uhlík (v koksu nebo v plynech) a struskotvorné přísady a tím je oxid olovnatý
redukován na olovo a vzniká struska. Zinek a kadmium jsou z pece „odkouřeny“ a odchází
v plynném skupenství. Jejich oxidy jsou zachycovány a zpracovávány [tm 120 TU Aachen
1999].
Všechny tyto procesy produkují strusku, která je bohatá na olovo, avšak QSL a Kivcet pece
mají redukční zónu, která sniţuje obsah olova ve strusce na přijatelnou hodnotu. Kaldo proces
pouţívá souběţně odkuřování strusky. V době psaní tohoto textu se silikátová struska z QSL
procesu pouţívá jako stavební materiál. Tyto procesy také zahrnují získávání tepla a přeměnu
oxidu siřičitého na kyselinu sírovou. Prach nahromaděný v odlučovacím zařízení se vrací do
procesu a mŧţe se proprat nebo vylouhovat pro sníţení obsahu halogenidŧ a Zn/Cd
v recyklovaném prachu [tm 120 TU Aachen 1999].
U všech těchto procesŧ trvalo nějaký čas neţ byly řádně zavedeny do výroby a neţ bylo
dosaţeno očekávaných výsledkŧ a výkonŧ. Kaldo je dvoufázový proces [tm 12, HMIP Zn
1993; tm 35, LRTAP 1995; tm 102, DFIU Zn 1999] a je dobře zaběhnutý. Máme zprávy, ţe
QSL proces překonal všechny počáteční problémy a funguje efektivně. Isasmelt/Ausmelt
proces funguje v době psaní jen v počáteční tavné fázi a dosud nebylo ověřeno sniţování
obsahu kovu ve strusce. Pec Kivcet funguje úspěšně uţ od roku 1990 [tm 120 TU Aachen
1999].
Proces
QSL
Kivcet
Ausmelt/Isasmelt
pec Kaldo
Obsah olova ve strusce v %
<3
3–5
Není k dispozici
2–4
Tabulka 5.1: Procesy přímého tavení
331
Poznámky
Dobře fungující, perspektivní proces
Úspěšně fungující
Zatím v provozu jen tavná fáze
Dobře fungující – směs Pb/Cu
5.1.2 Sekundární olovo
5.1.2.1. Získávání olova z odpadních baterií
Vyřazené automobilové baterie (automobilové hnací i pohotovostní) jsou hlavním zdrojem
sekundárního olova. Typické sloţení odpadní olovo-kyselinové baterie je popsáno
v následující tabulce [tm 102, DFIU Zn 1999] :
Složka
Hmotnostní %
komponenty olova (slitiny) (mříţky,póly, …)
Elektrodová pasta (jemné částečky oxidu a síranu olova)
kyselina sírová (10 – 20% H2SO4)
Polypropylen
další plasty (PVC, PE, atd.)
Ebonit
ostatní materiály (sklo, …)
25 – 30
35 – 45
10 – 15
4–8
2–7
1–3
< 0.5
Tabulka 5.2: Typické složení odpadních olovnatých automobilových baterií
Pro získávání olova z automobilových baterií se pouţívají především dva procesy [tm 12,
HMIP Zn 1993; tm 35, LRTAP 1995; tm 102, DFIU Zn 1999] :
a) Baterie jsou zbaveny kyseliny a pak jsou vcelku prosazeny do šachtové pece (proces
Varta)
Celé baterie a struskotvorné přísady jsou uzávěrem vloţeny do vysoké pece, do
které je vháněn vzduch obohacený kyslíkem. Vzniká surové antimonové olovo
spolu se silikátovou struskou a také olovnatoţelezitý kamínek, který mŧţe být
vyuţit v místě, kde se taví primární (surové) olovo [tm 120 TU Aachen 1999].
Organické sloţky v plynech, které z pece vycházejí, jsou oxidovány v zařízení pro
dohořívání. Plyny jsou poté ochlazeny a přefiltrovány přes textilní filtr. Prach
z filtru je odchlórován a vrácen do pece.
b) Baterie jsou zbaveny kyseliny, rozbity na kousky a rozděleny na sloţky s vyuţitím
patentovaného zařízení (procesy MA a CX).
Oba procesy – MA i CX (Engitec) – pouţívají k rozbití celých baterií drtiče
kladivového typu. Rozbitý materiál poté prochází sérií sít, mokrých třídičŧ a
filtrŧ, aby byly získány oddělené frakce obsahující kovové komponenty, olověnou
oxido-síranovou pastu, polypropylen, nerecyklovatelné plasty a ebonit a také
zředěnou kyselinu sírovou [tm 106, Farrell 1998]. Některé procesy vyuţívají ještě
druhou drtící fázi před konečným zpracováním frakce plastŧ. Pokud je to moţné,
je polypropylén recyklován. Pokud pro kyselinu sírovou získanou z baterií není
ţádné lokální uplatnění, neutralizuje se a vzniklý síran sodný mŧţe být
rekrystalizován a následně prodán. Tyto moţnosti závisí do velké míry na situaci
na trhu.
332
Existuje několik variant jak nakládat se sírou obsaţenou v bateriích.
-
Ještě před tavením mŧţe být sírano-olovnatá pasta odsířena reakcí
s uhličitanem sodným nebo hydroxidem sodným (v procesech CX a
příbuzných).
Síran olovnatý mŧţe být oddělen a poslán do zařízení schopného nakládat
s plyny, které obsahují síru – například jeden z procesŧ přímého tavení
primárního olova.
Síra mŧţe být fixována ve strusce nebo Fe/Pb kamínku
Odsíření této hmoty ještě před tavením mŧţe sníţit mnoţství vzniklé strusky a –
v závislosti na pouţité tavící metodě – také mnoţství oxidu siřičitého uvolněného
do vzduchu.
Scrap batteries
Battery acid
Fines
Electrode paste
Metalics (lead grid)
Ebonite
Polypropylene
Drainage
Crusher
Screening
crusher
Hydraulic separator
odpadní baterie
kyselina sírová
drobný podíl
pasta z baterií
kovový podíl (olověné mřížky)
ebonit
polypropylen
odstranění kapaliny
drtič
sítování
drtič
hydraulický separátor
Obrázek 5.2: Nákres typického procesu recyklace baterií [tm 102, DFIU Zn 1999]
Tavení se mŧţe provádět v následujících zařízeních [tm 102, DFIU Zn 1999]:
-
rotační pec
plamenná pec a šachtová nebo elektrická pec
rotační pec
Isasmelt pec
elektrická pec
Rotační a plamenné pece mohou být buď na kapalná nebo plynná paliva. V některých
instalacích je pouţíváno obohacování kyslíkem. Tavení obvykle probíhá v dávkách, kov a
struska jsou vypouštěny odděleně a s dávkami strusky se pak dále pracuje, aby se získalo více
olova a aby vznikla struska, která by byla stabilnější. Síra obsaţená ve vsázce je zafixována
ve strusce, jeţ je směsí sodíku, ţeleza a síry s malým podílem olova a dalších kovŧ.
V Isasmelt procesu jsou odsířená pasta a redukční činidlo plynule dávkovány do pece a
surové olovo slitina je periodicky odpouštěno. Kdyţ reakční nádoba obsahuje maximální
mnoţství strusky, přidají se redukční činidla a struskotvorné přísady aby se vytvořilo
vysoceantimonové surové olovo a odpadní struska [tm 41, Ausmelt 1997; tm 102, DFIU Zn
1999]. Struska také mŧţe být redukována v jiné peci.
333
Elektrická odporová pec se pouţívá pro komplexní druhotné materiály a pouţívá otevřenou
tavnou lázeň pokrytou koksem. Suroviny jsou dávkovány na povrch lázně, kde reagují a
vytváří kov a strusku, které jsou periodicky odpouštěny. Odpadní plyn obsahující oxid
uhelnatý je spálen, prach z plynu je zachycován a získává se z něj zinek. Proces je veden
kampaňovitě střídavě s produkcí mědi v tavící peci na měď.
Surové olovo vyrobené některou z těchto tavnících metod je rafinováno níţe popsanými
metodami.
5.1.2.2. Získávání olova z ostatních odpadŧ a zŧstatkŧ
Kovový olověný odpad se mŧţe vyskytovat v řadě forem, mŧţe být znečištěn plasty či
asfaltem a také mŧţe být ve slitině s jinými kovy, zvláště cínem, antimonem a stříbrem. Tento
materiál je obvykle zpracováván metodami popsanými výše, neboť jednoduchá tavná zařízení
se nedokáţí vypořádat s částečně shořelým materiálem v plynech, které z pece vycházejí.
Pouţívá se téţ elektrická pec a to pro získávání olova z komplexních druhotných surovin
olova s mědí nebo olova s drahými kovy. K likvidaci oxidu uhelnatého a uhlovodíkŧ včetně
dioxinŧ se pouţívá dodatečné spalování.
Čistý odpad je taven ve speciálně navrţených kotlích, které jsou ohřívány nepřímo kapalným
palivem nebo plynem. Odpad je doplňován z násypky umístěné nad kotlem. Stěry a další
zbytky materiálu jsou sbírány s povrchu roztaveného kovu a poté poslány přes síto, které
odděluje jemné a hrubé frakce. Stěr je jemnou frakcí a je recyklován jako nekovový zbytek.
Hrubý materiál jsou většinou kovy s vyšším bodem tání neţ má olovo a je dále zpracováván
jiným zpŧsobem.
Stěr, ve své podstatě převáţně nekovového charakteru, jsou často smíchány s kovovým
olověným odpadem a jsou taveny v rotačních pecích se struskotvornými přísadami. Zbytky
z produkce tetraalkylového olova, které stále ještě obsahují nějaké olovo, jsou taveny
v plynových plamenných pecích.
Pokud je to potřeba, je olovo nebo olověné slitiny získané z odpadu nebo zbytkŧ rafinováno a
to za pouţití níţe popsaných metod.
5.1.3. Rafinace primárního a sekundárního olova
Surové olovo mŧţe obsahovat rŧzná mnoţství mědi, stříbra, bismutu, antimonu, arsenu a cínu.
Olovo získáno z druhotných surovin mŧţe v podstatě obsahovat stejné příměsi, obecně ale
převaţují antimon a vápník. Existují dvě metody čištění surového olova: elektrolytické a
pyrometalurgické rafinace. Elektrolytická rafinace pouţívá anody ze surového olova
zbaveného mědi a katody z čistého olova. Pouţívání této metody je velmi drahé a proto se
nepouţívá příliš často.
Polymetalurgická rafinace je zaloţena na sérii kotlŧ, které jsou nepřímo ohřívány kapalnými
nebo plynnými palivy [tm 4, HMIP Pb 1993; tm 102, DFIU Zn 1999]. Prvním prvkrm, který
se musí odstranit, je měď. Ta se odstraňuje v podobě sirníkových stěrŧ. Pokud zpracovávaný
surový kov neobsahuje dostatek síry, musí být další dodána ve formě práškové síry nebo
pyritu. Sirníkový stěr je mechanickými sběrači odebírán s povrchu roztaveného kovu a poté
shromaţďován do zásobníkŧ.
334
Arsen, antimon a cín se odstraňují oxidací. Nejčastější metoda, která se obvykle nazývá
“změkčování olova”, spočívá v reakci se směsí dusičnanu sodného a hydroxidu sodného, po
které následuje mechanické odebírání oxidických stěrŧ. Jako oxidační činidlo mŧţe být také
pouţit přímo kyslík či vzduch. V závislosti na sloţení surového olova (tj. mnoţství nečistot)
mŧţe být rozpuštěná směs solí granulována ve vodě a nečistoty odděleny hydrometalurgicky.
Proces odstraňování stříbra je prováděn Parkesovým procesem, který vyuţívá preferenční
rozpustnost stříbra v zinku. Zinek je k olovu přidán při teplotě kolem 470°C a tato směs se
pak nechá vychladnout na 325°C. Stříbro-olověno-zinková slitina se oddělí a na povrchu
vytvoří pěnu. Tato pěna se odstraní a zinek je dále oddělen od stříbra a to metodou vakuové
destilace. Stříbro je dále rafinováno kyslíkem pro získání surového stříbra. Přebytečný zinek
je z odstříbřeného olova odstraněn opět vakuovou destilací a po ní téţ hydroxidem sodným.
Bismut se odstraňuje pomocí směsi vápníku a hořčíku (Kroll-Bettertonŧv proces). Slitina
vápníku, hořčíku a bismutu se vytvoří ve formě pěny na povrchu olova a je odstraněna
sbíráním. Poté je pěna oxidována pomocí chloridu olova, plynného chlóru nebo směsi
hydroxidu sodného a dusičnanu sodného a je odebírán vápenato-hořečnatý oxid. Je získána
olovo-bismutová slitina, která podstupuje další rafinaci za účelem výroby bismutu.
Lead bullion
Dross (for recycling)
Sulphur
Copper dross
Copper rich matte and speiss
To copper smelter
Fumes to baghouse
Arsenical/antimonial skims
Air
Antimonial (hard) lead
Softened lead
Dross
Slag (return to charge preparation)
Dore
Lead oxide
Zinc (to desilvering)
Silver skims
Residual zinc
Calcium, magnesium
Bismut dross for bismut recovery
Refined lead
Caustic dross with Zn, Sb, As compounds
Return to charge preparation
Surové olovo
Stěry (k recyklaci)
Síra
stěr s obsahem mědi
kamínek bohatý na měď
do tavírny mědi
kouře do filtru
arsenové/antimonové stěry
vzduch
antimonové (tvrdé) olovo
změkčené olovo
stěr
struska (zpět do přípravy vsázky)
doré
oxidy olova
zinek (do odstříbření)
stříbrné pěny
zůstatkový zinek
vápník, hořčík
bismutové stěry k získání bismutu
rafinované olovo
alkalické stěry se sloučeninami Zn, Sb, As
zpět do přípravy vsázky
Obrázek 5.3: Diagram procesu rafinace olova [tm 102, DFIU Zn 1999]
Čisté olovo je odlito do blokŧ nebo ingotŧ. Úlety, stěry, klejt a další zŧstatky jsou obvykle
taveny v malé šachtové nebo rotační peci za vzniku slitiny olova, která je vrácena do rafinace.
5.1.4 Procesy tavení a legování olova
335
Tavení a slévání jsou obvykle prováděny v nepřímo zahřívaných kelímkových pecích či
kotlích pomocí eklektřiny, kapalného paliva či plynu. Rafinované olovo je roztaveno v kotli a
jsou přidány legovací prvky. Dŧleţité mŧţe být kontrolování teploty tavení. Olovo a olověné
slitiny jsou obvykle odlévány do trvanlivých ţelezných forem [tm 4, HMIP Pb 1993].
Pevné formy a dopravníkové odlévací stroje se pouţívají k výrobě blokŧ, desek a ingotŧ.
Kontinuální odlévací stroje jsou pouţity k produkci tyčí, které jsou pak zpracovávány v dráty.
U ţlabŧ a na vypouštěcích místech je instalován odvod plynŧ.
5.1.5 Primární zinek
Zinek mŧţe být z primárních surových materiálŧ získáván dvěma zpŧsoby:
pyrometalurgickou nebo hydrometalurgickou metodou. Pyrometalurgické metody jsou
pouţívány v jiných částech světa, ale postupně ztratily svŧj význam a v Evropské Unii se uţ
pro jednoduché zinkové koncentráty nepouţívají. Omezujícím faktorem je především potřeba
jedné destilační fáze pro získání kvalitního zinku a také relativně nízká výtěţnost zinku.
Pyrometalurgická IS pec je však stále v EU dŧleţitá, neboť dovoluje sočasné zpracovávání i
sloţitých olovo-zinkových koncentrátŧ a druhotných surovin a poskytuje prodejeschopné
olovo i zinek. Také mŧţe zpracovávat zŧstatky z jiných procesŧ [tm 12, HMIP Zn 1993; tm
101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].
5.1.5.1 Pyrometalurgická metoda
Pyrometalurgická metoda je pouţívána pro smíšené zinko-olověné koncentráty a druhotný
materiál a pouţívá IS pec, která je zmíněna výše v části věnované produkci olova a také je
vyobrazena v sekci 2.6. V jiných částech světa se pouţívá elektrotermická pec. Zinek získaný
z IS pece mŧţe obsahovat rozličná mnoţství kadmia, olova, mědi, arsenu, antimonu a ţeleza a
v procesu je tedy třeba pouţít i rafinační fázi.
Zinek z IS pece je rafinován destilací v kolonách obsahujících velké mnoţství ohnivzdorných
koryt (New Jerseyská destilace). Niţší konce koryt jsou zvnějšku zahřívány zemním plynem.
Horní konce zahřívány nejsou a zŧstávají dostatečně chladné na to, aby jimi zpětně odtekly
kovy s vyšším bodem varu dříve neţ přijdou výpary do kondenzoru [tm 12, HMIP Zn 1993;
tm 102, DFIU Zn 1999]. New Jerseyské destilační kolony se pouţívají téţ pro druhotné
zinkové materiály [tm 120 TU Aachen 1999].
Destliace probíhá ve dvou fázích: nejprve se odstraní zinek s kadmiem od olova a poté se
odstraní kadmium ze zinku. V první fázi se roztavený zinek vlévá do kolony, kde je
oddestilováno veškeré kadmium a velká část zinku. Směs je zkondenzována a pokračuje
rovnou do druhé kolony. Tato kolona má poněkud niţší teplotu, aby se vydestilovalo hlavně
kadmium, které je poté opět kondenzováno ve formě zinko-kadmiové slitiny. Slitina je
přesunuta do rafinace kadmia. Výtok kovu ze spodu druhé kolony je vysoce kvalitní zinek
SHG s čistotou 99,995% [tm 120 TU Aachen 1999].
Kov vytékající ve fázi první je převáţně zinek s příměsemi olova, cínu, arsénu, ţeleza,
antimonu a mědi. Tato sloučenina je ochlazena za účelem oddělení olova, které je
recyklováno do sprchovacího kondenzátoru IS pece a intermetalické sloučeniny ţeleza, zinku
a arsénu, která je recyklována přímo do IS pece.
336
Zinek se pak nechá reagovat se sodíkem aby se jako arzenitan sodný a antimoničnan sodný
odstranily zbytky arsénu a antimonu, které jsou násladně také posílány do IS pece. Zinek
získaný tímto zpŧsobem má většinou o něco niţší kvalitu (GOB), ale je prostý kadmia a
pouţívá se hlavně pro galvanizaci.
Crude zinc
Cadmium-free
Zinc and cadmium vapour
Zinc-cadmium alloy
Lead to ISF
Dross to ISF
Zinc (GOB) Cd free
Zinc (SHG)
1st stage destillation
condenser
liquation/sodium treatment
surový zinek
kadmium neobsahující
páry zinku a kadmia
slitina zinku a kadmia
olovo do ISP pece
stěry do ISP pece
zinek (GOB) bez obsahu Cd
zinek (SHG)
1. Stupeň destilace
kondenzátor
likvace/ zpracování sodíkem
Obrázek 5.4: Diagram procesu destilace zinku a kadmia [tm 102, DFIU Zn 1999]
5.1.5.2 Hydrometalurgická metoda
Hydrometalurgická cesta se pouţívá pro zpracovávání sirníku zinečnatého (sfaleritu) a
oxidických, karbonátových či křemičitých koncentrátŧ a tvoří asi 80% celkové světové
produkce [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999]. Většina zpracovatelských závodŧ
v EU pouţívá elektrolytický proces s celkovou produkční kapacitou 1 665 000 tun/rok v roce
1997.
Nejprve jsou sirníkové koncentráty praţeny v praţících pecích ve fluidní vrstvě, přičemţ
vzniká oxid zinečnatý a oxid siřičitý. Praţení je exotermický proces – není potřeba ţádné další
palivo a vyuţívá se vzniklého tepla. Oxid zinečnatý (kalcin) vychází z pece, je shromaţďován
a ochlazován. S plyny vzniklými při praţení se pracuje ve ţhavých elektrofiltrech za účelem
odstranění prachu (který unikl z kalcinování). Ostatní prach a těkavé kovy jako rtuť a selen
jsou odstraněny v zařízení na čištění plynŧ, které obsahuje skrubry na čištění plynŧ a mokré
odlučovače. Oxid siřičitý je poté ve standardním zařízení zpracován na kyselinu sírovou. [tm
101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999; tm 12, HMIP Zn 1993; tm 101, NL Zn 1998; tm
120, TU Aachen 1999].
Louţení kalcinu probíhá v několika po sobě následujících fázích za pouţití horké kyseliny
sírové s postupně zvyšující koncentrací. Úvodní fáze nerozpustí významnější mnoţství ţeleza,
ale pozdější fáze uţ ano. Louţící proces je prováděn v rozmanitých reaktorech jako např.
v otevřených nádrţích, hermeticky uzavřených nádobách a v tlakových nádobách – a nebo
v jejich kombinacích [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].
Louţení mŧţe být zastaveno po neutrálním výluhu. Zbytky z louhování jsou poslány do IS
pece a přidány k sintrovací vsázce. Zinek, olovo a stříbro jsou získány v kovovém stavu; síra
v podobě kyseliny sírové. Místo IS pece mŧţe být pouţita Waelzova odkuřovací pec, ale
v takovém případě je nezbytné zachycovat oxid siřičitý.
337
Zn concentrates, Zn wastes
Fluidised Bed Roaster
Dedusting
Sulphuric Acid Plant
Leaching
Further treatment
Goethite, Jarosite, Haemetite
Zinc Solution Purification
NL-Residue to ISF or Waelz Kiln
Electrolysis Stage
Cadmium Refinery
Melting Alloying and Casting
koncentráty, odpady zinku
zařízení k fluidnímu pražení
filtrace
zařízení na výrobu kyseliny sírové
loužení
další zpracování
goethit, jarosit, hametit
čištění zinkového roztoku
nerozp.zůstatky do ISP či Waelzovy pece
elektrolýza
rafinace kadmia
tavení, legování a odlévání
Obrázek 5.5: Diagram zinkového hydrometalurgického procesu
Během procesu jsou rozpuštěny i další kovy, které se po louţení odstraňují. Hlavní
znečišťující příměsí je ţelezo, které se sráţí (usazuje) ve třech základních podobách: jarosit,
goethit a hametit. Jména forem těchto sraţenin jsou pouţita pro pojmenování procesŧ [tm
101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999]. Sráţecí fáze jsou tyto:
-
Jarositace pouţívá pro neutralizaci čpavek a zinkový kalcín. Pouţívají se aţ tři fáze
(stupně) v závislosti na tom, jestli probíhá získávání stříbra/olova. Pouţívá se téţ
jednofázový proces známý pod označením “proces konverze”.
Goethizace pouţívá sulfid zinku pro předběţnou redukci, kyslík pro reoxidaci a
zinkový kalcín pro neutralizaci
Hametizace pouţívá pro předběţnou redukci oxid siřičitý nebo sulfid zinku a
autokláv s kyslíkem pro sráţení. V tomto případě získame jak produkty ţeleza, tak i
síry.
Hlavní rozdíly v ţelezných sraţeninách je jejich objem a snadnost filtrovatelnosti. Další
významné rozdíly jsou v investičních i v provozních nákladech [tm 120 TU Aachen 1999].
Poměr těchto cen spolu s cenami za uloţení odpadŧ mŧţe být ještě ovlivněn i náklady, které
s procesem přímo nesouvisí. Za velmi atraktivní byl pokládán proces hametizace, neboť
objem zbytkŧ byl menší a hametit byl potenciální surovinou pro výrobu ţeleza. Proces se však
neukázal jako ţivotaschopný a ani hametit nebyl pro ţelezářský a ocelářský prŧmyslu
přijatelný.
Máme zprávy [tm 139, Finsko Zn 1999] ţe proces jarositace vykazuje dobré výtěţnosti i
z koncentrátŧ obsahujících aţ 10% ţeleza. Podobné výtěţnosti při goethizaci závisí na nízkém
obsahu ţeleza v kalcínu (nebo ZnO) který je pouţit ve sráţecí fázi.
Neutral leach ISF-Processes
Calcine
Filter, Wash, Drying
Sinter plant, Imperial Smelting Furnace
procesy neutrálního loužení ISP
kalcin
filtrování, promývání, sušení
Aglomerace, ISP
NL-Leach Wael Kiln treatment
zpracování nerozp. mat. ve Waelzově peci
338
Coke
Zn solution
Oxide Leach
koks
zinkový roztok
oxidické loužení
The Jarosite Process
High acid leach
Jarosirte precipitation
jarositový proces
loužení koncentrovanou kyselinou
jarositové srážení
The conversion process
proces konverze
The goethite process
Iron reduction
goethitový proces
redukce železa
Obrázek 5.6: Zjednodušená technologická schémata některých procesů odstraňujících
železo
Jsou známy dva zpŧsoby přímého louţení koncentrátŧ bez předchozí kalcinace, a to “Korea
Zinc“ a “Outokumpu Zinc“. V Korea Zinc je ţelezo v prŧběhu louţení ponecháno v roztoku a
poté je v samostatné fázi vysráţeno jako goethit. Naproti tomu v Outokumpu Zinc je ţelezo
vysráţeno jako jarosit současně s louţením sulfidŧ.
Koncentrát spolu s kalem z procesu konverze a s kyselinou z elektrolyzéru je dávkován do
reaktorŧ, kde se provádí louţení pomocí probublávání kalu kyslíkem. Zbytek rozpuštěného
ţeleza v roztoku z konverze a ţelezo rozpuštěné z koncentrátu jsou vysráţeny jako jarosit:
3ZnS+3Fe2(S04)3+(NH4)2S04+9H20+1.5O2=2NH4[Fe3(S04)2(OH)6]+3ZnS04+3H2S04+3S
Koncentrát síry je flotací oddělen od kalu a uloţen odděleně od jarositového zbytku. Tento
koncentrát síry se nepouţívá pro produkci kyseliny sírové a stejně jako goethit a jarosit je
nebezpečným odpadem. Zařízení, které je v procesu pouţíváno, je v do velké míry shodné
s těmi, které se běţně v zinkové hydrometalurgii pouţívají. Technologické schéma procesu
probíhajícího v Outokumpu Zinc je uvedeno zde [tm 139, Finsko Zn 1999]
Jarosite, gypsum, silicates
Flotation precipitation
jarosit, sádra, silikáty
flotace, rážení
Obrázek 5.7: Proces loužení koncentrátu
U všech metod a podmínek procesŧ je maximalizována výtěţnost zinku proplachováním
zŧstatkŧ. Jiné rozpustné kovy se mohou také dát odstranit vysráţením jako hydroxidy nebo
sulfidy. Zbytky jsou uloţeny na skládkách v areálu nebo poblíţ areálu izolovaně od
podzemních i povrchových vod. Voda ze skládky je běţně recyklována zpět do procesu.
Probíhají výzkumy, které by měly sníţit nebezpečí zbytkŧ na nejniţší moţnou míru – anebo
alespoň učinit zbytky více inertními fixací, jak je uváděno v „Přicházejících technologiích“
(Emerging Technologies).
Kal ze závěrečné louţící fáze se nechá usadit a přepadající roztok je dále zpracováván
odstraněním nečistot. Pevná látka zespodu je filtrována a na filtru propírána. Filtrační koláč je
339
odstraněn a filtrát se vrací do procesu. V závislosti na faktorech jako třeba zvolený proces
k odstranění ţeleza či postup zpracování nečistot se pouţívají rŧzná technologická schémata.
Například více či méně dŧkladné zpracování louţících zbytkŧ dalším louţením je pouţíváno
před uloţením materiálu na skládku [tm 120 TU Aachen 1999]. Toto ovlivňuje hodnoty
výtěţností a sloţení moţných olověných či olovnato-stříbrných vedlejších produktŧ.
Čištění roztoku obsahujícího zinek se provádí v několika na sebe navazujících fázích. Pouţití
procesŧ závisí na koncentracích rŧzných kovŧ v koncentrátu obsaţených a podle toho se
mohou příslušně lišit. Základní procesy zahrnují pouţití zinkového prachu nebo prášku ke
sráţení nečistot jako je Cu, Cd, Ni, Co a Tl. Sráţení Co a Ni rovněţ zahrnuje pouţití dalšího
sráţecího činidla jako As a Sb. Operační teploty se liší od podniku k podniku. K odstranění
Pb a Ni mohou být pouţita i další činidla jako hydroxid barnatý a dimethyl glyoxime. Pro
získání mědi jako vedlejšího produktu mohou být rovněţ vybrány rŧzné cesty.
Mŧţe docházet k uvolňování vodíku a je téţ zaznamenán výskyt arzenovodíku či
antimonovodíku. Zachycování a zpracovávání uvolněných plynŧ záleţí na výskytu těchto
plynŧ, celkové místní technologii; umístění provozu venku či uvnitř, nejúčinnější metodou se
ale jeví být mokré čištění plynŧ z reaktorŧ, za pouţití oxidačního roztoku k odstranění
arzenovodíku.
Pročištěný roztok jde do elektrolyzéru, kde je za pouţití olověných anod a hliníkových katod
elektrolýzou získán zinek. Na katodách se ukládá zinek a na anodách se tvoří kyslík – ale také
tu vzniká kyselina sírová, která je odsud recyklována do louţící fáze. Při tomto procesu
vzniká kyselinová mlha, kvŧli ní a kvŧli minimalizaci jejího vlivu jsou na elektrolyzéru
pouţity rŧzné kryty. Vzduch z odsávání z elektrolyzéru mŧţe být odmlţen a kyselina
zachycena. V prŧběhu elektrolýzy vzniká teplo, které je odváděno chladícím okruhem, který
mŧţe být navrţen k optimalizaci vodní bilance procesu, ale mŧţe být také dalším zdrojem
mlhy.
Povlaky vznikající na katodách jsou automaticky nebo manuálně seškrabávány (odlupovány)
a poté roztaveny v elektrických pecích a pouţity v slitinách [tm 120 TU Aachen 1999]. Malá
část získaného zinku je přeměněna v prach či prášek pro čistící fáze. Toto se mŧţe provádět
vzduchovou, vodní nebo odstředivkovou atomizací proudu roztaveného zinku nebo
kondenzací zinkových par v inertní atmosféře.
Jedno z hlavních témat hydrometalurgického procesu je ukládání nebo vyuţívání vysráţeného
ţeleza.V současnosti jsou pro ukládání pouţívány speciální ochranné úloţné prostory, ovšem
poţadavky na podmínky uloţení se stále zvyšují. Tomuto tématu se budeme věnovat později,
kde bude kvalita a vybavení skládek i zhodnoceno. Rŧzné postupy jsou vyvíjeny pro to, aby
bylo moţno zbytky z louţení dále pouţít a tyto jsou zahrnuty mezi „Přicházející technologie“
(Emerging Technologies).
Jednou z alternativních metod, které mohou být pouţity k zamezení produkce těchto
nevyuţitelných odpadŧ, je omezení procesu na pouhé neutrální louţení. V tomto případě ve
zbytcích po louhování zŧstává ţelezo spolu s významným podílem zinku. Tyto zbytky jsou
pouţity jako vsázka pro pyrometalurgický proces získávání zinku, olova, stříbra a síry a
ţelezo se tak dostává do strusky.
340
5.1.6
Sekundární zinek
Přibliţně 30% zinku ročně spotřebovaného v Evropě je zinek druhotný čili recyklovaný.
A přibliţně 50% tohoto druhotného zinku je recyklováno uvnitř spotřebitelského či
uţivatelského prŧmyslu. Toto platí hlavně pro galvanizační a mosazná odvětví; odpady
vznikající při výrobě či zpracovávání produktŧ mohou být recyklovány téměř okamţitě.
Zbytky a odpad, které se týkají zpracovatelského prŧmyslu druhotného zinku a jsou pro něj
dŧleţité, zahrnují:
-
prach z výroby měděných slitin
zbytky z tlakového lití
popel, spodní a vrchní škvára z galvanizačního prŧmyslu
staré střešní krytiny a jiný plechový materiál
neţelezné frakce ze šrédrování starých aut a další produkty obsahující převáţně
ocel
úlety z procesu výroby oceli elektrickým obloukem a ze slévání ţeleza
zbytky po chemickém pouţití zinku a spálené pneumatiky
Technologie pouţitá k získání zinku závisí na formě a koncentraci zinku a na stupni
kontaminace [tm 120 TU Aachen 1999].
5.1.6.1.Obecné procesy
Pouţívány jsou fyzikální separace, tavení a další vysokoteplotní zpracovatelské technologie.
Odstraněny jsou chloridy a zŧstatky jsou pouţity k výrobě kovového zinku nebo slitin
k opětovnému pouţití, nečistý kov či oxid, který bude dále rafinován v procesech primární
výroby zinku. Případně mohou být dále zpracovávány aţ k výrobě oxidu zinku, prachu a
prášku komerčních kvalit [tm 120 TU Aachen 1999; tm 206 TGI 1999].
Technologické podrobnosti jsou velmi často tajné, ale příklady těchto specifických
zpracovávacích technologií jsou:
- galvanizační popel vzniklý při galvanizaci malých součástí, drátŧ a trubek je nutně
směsí kovového zinku a oxidu zinku kontaminovanou amonnými ionty a chloridem
zinečnatým. Tento popel je mletý v kulovém mlýnu k oddělení fází. Separace je
dosaţeno foukáním proudu vzduchu do mlýna, coţ vyfouká nekovové části, které jsou
pak zachycovány v textilním filtru. Alternativou je přidání síta do mlýna. Toto síto
zachycuje hrubé kovové části a propouští jemné nekovové části. V obou případech je
kovová frakce vybírána z mlýna, roztavena a odlita do ingotŧ – na prodej, opětovné
pouţití či pro další zpracování.
- spodní stěry (také někdy nazývány tvrdý zinek) je ţelezo-zinková slitina obsahující téţ
olovo, která se tvoří a hromadí v udrţovací peci a v nádrţích pouţívaných pro pokovení
v lázni. Mŧţe dojít k ucpání a tom případě jsou pouţity automatické odstraňovací a
čistící systémy. Svrchní stěry jsou zinko-ţelezito-hliníkové slitiny vzniklé při
kontinuálním pokovení horkým ponorem. Stěry nebo strusky a další zbytky z prŧmyslu
tlakového slévání obsahují směs kovového zinku a oxidu zinku jen s málo či ţádnými
chloridy. Výše shrnutá schémata zpracovávání se všechna vztahují i na tyto materiály.
341
To samé platí i pro staré střešní krytiny a jiný plechový materiál i pro zbytky
z chemického pouţití zinku či zinkových produktŧ.
- Odpad ze seriového zpracování automobilŧ ve šrédrech. Po odstranění nekovového
podílu je magnetickou separací oddělena neţelezná frakce od jiných částí obsahujících
ocel. Ke zpracování je pak pouţito oddělování přes těţkokapalinové médium a další
techniky, následované selektivním tavením k získání zinku.
Zŧstatky jsou taveny ve dvou fázích v plynové plamenné peci. V první fázi je při teplotě
340°C roztaveno olovo, které je odpuštěno a slito do ingotŧ. Ve druhé fázi
je teplota zvýšena na 440°C, přičemţ je roztaven zinek; odpuštěn a téţ slit
do ingotŧ. Alternativní proces pouţívá nepřímo zahřívanou rotační pec
s perforovanou vnitřní vloţkou. Zinek se taví a skrze díry ve vloţkování
vytéká ven do udrţovací pece, z níţ je sléván do ingotŧ. Vţdy je potřeba
další čištění.
Ze zŧstatkŧ je rovněţ vyráběn oxid zinku a to speciálně z odpadŧ z procesu výroby oceli
elektrickým obloukem. Mŧţe být pouţita Waelzova pec či odkuřovací pec na strusku.
5.1.6.2.Waelzovy pece
Tento postup je navrţen pro oddělení zinku (a olova) od jiných materiálŧ redukcí, odpařením
a opětovnou oxidací zinku (a olova) [tm 102, DFIU Zn 1999; tm 120 TU Aachen 1999]
Do sil je vkládán prach, další drobný druhotný materiál a prachový koks. Materiály jsou
smíchány a mohou být téţ peletizovány. Poté je vše dávkováno přímo do násypky pece nebo
k přechodnému uskladnění. Mŧţe být téţ pouţito zařízení pro váţení materiálu aby
kontrolovalo a ovlivňovalo mnoţství redukčního materiálu (koksu) podle obsahu zinku v rudě
a podle struskotvorných přísad pro poţadovanou kvalitu strusky.
Obvyklá pracovní teplota ve Waelzově vypalovací peci je kolem 1200°C. Uvnitř pece jsou
pevné materiály nejprve vysušeny a pak zahřáty protisměrným proudem horkého vzduchu a
kontaktem se stěnami vyzděnými ţáruvzdorným materiálem. V závislosti na sklonu, délce a
rychlosti rotace tráví materiál ve vypalovací peci prŧměrně kolem čtyř aţ šesti hodin. V této
silně redukční atmosféře jsou zinek, olovo a další těţké kovy redukovány. Zinek a olovo se
odpařují do plynŧ a spolu s nimi se vypařují i chloridy a zásady (v závislosti na bazicitě
strusky). Protoţe v peci jsou přebytky vzduchu jsou páry kovu oxidovány. Směs plynných
oxidŧ se z pece odsávají spolu s procesními plyny a jsou odděleny v systému zpracování
plynŧ.
Systém zpracování plynŧ se obvykle skládá z usazovací komory pro odstranění hrubého
popílku, který je přenášen mechanicky, z chlazení vodou a z elektrostatického usazovače
k odstranění Waelzových oxidŧ. Je uţíváno rovněţ chlazení vzduchem a tkaninový filtr. Kde
je to potřeba, pouţívá se technika k odstranění a omezení dioxinŧ – ta je popsána v části 2.8.
Stack
Gas cooling
EAF-dust
Exhaust fan
komín
chlazení plynů
prach z elektzrofiltru
odtahový ventilátor
342
Waelz oxide
Rotary kiln
Air (oil, gas)
Waelz slag
Water basin
Waelzův oxid
Rotační pec
vzduch (olej, plyn)
Waelzova struska
vodní nádrž
Obrázek 5.8: Waelzova pec
Struska vzniklá v peci je prŧběţně vypouštěna z konce pece do prudce ochlazovaného
systému. Po zchlazení, přetřídění a drcení mŧţe být struska pouţita jako materiál ve
stavebnictví – např. při stavbě pozemních komunikací. Kromě toho mŧţe být tato struska
sama vhodná jako struskotvorná přísada při výrobě cementu nebo jako zdroj ţeleza
v ţelezářském a ocelářském prŧmyslu.
Vznikající Waelzŧv oxid mŧţe být zpracován několika zpŧsoby. Nejzákladnějšími zpŧsoby
jsou horké briketování a nebo sintrování za účelem prodeje do závodŧ pyrometalurgicky
vyrábějících zinek – např. IS pecí. Pokud je vysoký obsah oxidu olova, mŧţe být za účelem
vypaření olova zařazena ještě fáze kalcinace.
Waelzŧv oxid mŧţe být téţ vylouhován dvoufázovým procesem za pouţití uhličitanu sodného
v první fázi a vody ve druhé fázi k odstranění chloridŧ, fluoridŧ, sodíku, draslíku a síry.
Vyčištěný výsledný produkt je vysušen a mŧţe být pouţit jako vsázka pro proces elektrolýzy
zinku.
First stage leaching
Liquor
Fresh water
Final effluent
Solid to Waelz kiln
první stupeň loužení
kapalina
čistá voda
výstupní voda
pevná fáze do Waelzovy pece
Obrázek 5.9: Proces loužení Waelzova oxidu
5.1.6.3 Procesy odkouření strusky
K získání zinku z odpadŧ se pouţívají i tyto procesy. Prach z elektrických obloukových pecí,
většina strusky z tavení olova a další zŧstatky z procesŧ redukce zinku obsahují olovo a zinek,
které přijdou nazmar pokud je nebudeme zpracovávat dále. Tyto materiály mohou být
odkouřeny za pomoci zdroje uhlíku jako např. uhlí k získání olova a zinku a téţ tepla
z procesu [tm 120 TU Aachen 1999].
Cyklonové nebo fluidní pece jsou pouţívány k zahřátí nad 1200°C za účelem vypaření kovŧ a
následné tvorby oxidŧ, které jsou poté ve filtrační fázi zachyceny z plynŧ. Cyklonová pec
pracuje se vzduchem obohaceným kyslíkem a fluidní pec pouţívá podstechiometrický
vzduch. Vzniká nadbytečné teplo, které je odváděno do kotle boileru a generuje se elektřina.
Vzniklá struska se pouţívá ke stavebním účelŧm.
343
5.1.7
Tavné a legovací procesy zinku
Tavení a legování většinou probíhá v nepřímo zahřívaných kelímkových nebo indukčních
pecích, přičemţ stále probíhá kontrola teploty, aby se zajistilo, ţe nedochází k vypařování
zinku. Palivem bývá většinou buď plyn nebo olej. Hořák přitom mŧţe být umístěn buď mimo
kelímek, který je zapouzdřený ve spalovací komoře – nebo uvnitř kelímku jako trubkový
ponorný ohřívač [tm 13, HMIP Zn 1993; tm 101, NL Zn 1998].
V obou případech je kriticky dŧleţitá kontrola teploty, neboť licí teplota nesmí pro většinu
slitin překročit 450°C aby se zabránilo ztrátám kovu odpařením. Legury jsou obvykle
legovány v pevném skupenství, ale při některých operacích se z vedlejší tavící pece leguje
roztavený hliník.
Kdyţ se vyrábí slitiny z nečistých surovin, jsou potřeba struskotvorné přísady aby
absorbovaly přítomné nečistoty. Standatní pouţívaná struskotvorná přísada obsahuje chlorid
zinečnatý, chlorid hořečnatý a fluorido-křemičitan sodný. Pouţití této struskotvorné přísady
vede k emisím plynného fluoridu křemičitého, který se odstraňuje mokrým čištěním plynu.
Tento fluorid křemičitý se rozkládá na fluorovodík, který je pak absorbován médiem mokrého
čištění.
5.1.8
Postupy odlévání zinku
Zinek je roztaven v elektrických pecích, při kontrole teploty aby se zabránilo odpaření. Ze
zinkové lázně jsou pravidelně sbírány stěry, aby se odstranily pevné látky (chlorid zinečnatý
a oxid zinku). Často se přidává struskotvorná přísada ke sníţení potenciální ztráty zinku do
stěrŧ. Stěr mŧţe být recyklován v IS peci nebo v praţírně elektrolytického zinkového procesu.
Kov je obvykle sléván do trvalých forme, které bývají běţně vyrobeny ze slitého ţeleza.
Pouţívají se stacionární nebo kontinuální odlévací stroje.
K výrobě blokŧ a ingotŧ se pouţívají pevné formy a odlévací stroje. Kontinuální odlévací
stroje se pouţívají k výrobě tyčí, z nichţ se pak vyrábí dráty.
5.1.9
Výroba zinkového prášku
Zinkový prášek se vyrábí pro jiné prŧmyslové procesy a téţ jako činidlo pro rafinaci výluhŧ.
Roztavený zinek vyrobený postupy, které jsou popsány výše, je pod tlakem rozstřikován
rozprašovací tryskou a poté je prudce ochlazen v inertní atmosféře [tm 120 TU Aachen 1999].
K produkci prášku mŧţe být téţ pouţita metoda vzdušné, vodní nebo odstředivé atomizace
proudu roztaveného zinku. Prášek je zachycován a získáván v systému hadicového filtru a je
balen nebo přepravován k příslušnému procesu.
5.1.10 Kadmium
5.1.10.1 Výroba kadmia z procesŧ výroby olova a zinku
Kdmium je získáváno jako vedlejší produkt při mnoha postupech získávání kovŧ. Hlavními
zdroji jsou zde postupy pouţité k získávání zinku a olova [tm 120 TU Aachen 1999].
344
V IS peci je kadmium získáváno dvěma oddělenými postupy. Část kadmia následuje zinek a
je spolu s ním případně získáno jako kondenzát při druhé fázi destilace. Zbytek je získán
z úletŧ v sekci čištění plynŧ, která předchází výrobě kyseliny sírové. Je to vylouhováno
kyselinou sírovou a poté z roztoku získáno.
Vycementované kadmium získané z čištění zinkových roztokŧ je také čištěno
hydrometalurgicky. Při tomto postupu je vycementované kadmium louţeno v kyselině sírové,
roztok je přečištěn a kovové kadmium je získáno elektrolyticky. Pročištěný roztok ZnSO4 je
vrácen do hlavního zinkového okruhu.
Kadmium je téţ získáváno jako kapalina chloridu kademnatého procesem iontové výměny.
Kapalina je přivedena k ponořenému bubnu s plátem vysoce jakostního zinku který začne
výměnnou reakci a vede k produkci kadmiové houby a roztoku chloridu zinečnatého. Vzniklá
houba, která mŧţe být vyrobena téţ ze sulfátových roztokŧ je roztavena se šupinkami louhu
(hydroxidu) sodného k odstranění zbývajícího zinku a výsledný produkt je sléván a prodáván.
Pokud ovšem není ještě úplně čistý, je posílán k další rafinaci kadmia. Kadmium mŧţe být
získáváno téţ jako karbonát a poté vyrobeno elektrolyticky.
V rafinaci kadmia je kadmium získané oběma zpŧsoby smícháno a za vysoké teploty
destilováno. Výsledkem je kadmium obsahující přibliţně 1% zinku a uniká vysokojakostní
zinek. Destilované kadmium je taveno s hydroxidem sodným a dusičnanem sodným pro
odstranění zbytkového zinku. Kadmium získávané hydrometalurgickou cestou je
zpracováváno podobným zpŧsobem, ale pouţívá se téţ vakuová destilační fáze.
5.1.10.2 Produkce kadmia z baterií
Dalším významným zdrojem kadmia je recyklace Ni-Cd baterií. Existuje několik recyklačních
systémŧ a ty zajišťují přísun baterií do prŧmyslu automatického třídění a zpracování. Niklkadmiové baterie jsou nejprve tepelně předzpracovány k odstranění pláště a k narušení
bateriových schránek. Narušené baterie jsou poté zahřáty v uzavřené retortě k odpaření a
následné kondenzaci kadmia, které je poté odléváno do forem. Poté jsou recyklovány niklové
a ţelezné zbytky. Kaţdá z fází tohoto procesu pouţívá vysoce kvalitní extrakční a čistící
systémy k odstranění úletŧ, kovŧ a VOC jako třeba dioxinŧ. Proces je suchý a izolovaný od
kanalizačního systému.
5.1.11 Výroba dalších kovŧ (In, Ge, Ga, As, Te, Sb, Bi)
V koncentrátech pouţívaných k výrobě zinku a olova jsou někdy přítomny další kovy. Mají
tendenci koncentrovat se ve strusce, stěrech, úletech a dalších zŧstatcích vzniklých v prŧběhu
zpracovávání a tyto zŧstatky tvoří vstupní materiál pro získávání těchto kovŧ.
Zpracovávatelské procesy mohou být komplexní a mnohé z nich jsou komerčně utajované.
Tyto postupy v sobě kombinují mnoho technik jako je louţení, cementace, rozpouštěcí
extrakce, chlorace, elektrolytické zpracování a vakuová destilace. Tyto techniky mohou být
doplňovány pásmovým tavením a řízenou krystalizací k získání ultra-čistých kovŧ.
345
5.2
SOČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB
Hlavní problémy ţivotního prostředí, které řeší prŧmysl zpracovávající zinek a
olovo, jsou znečištění vzduchu a vody a téţ produkce nebezpečných odpadŧ.
Zpracovatelské závody jsou většinou vybaveny jejich vlastními čističkami vody a
voda je běţně recyklována. Mnoho odpadŧ je znovu zuţitkováno, ale hlavním
problémem jsou zbytky po louhţení, které mají veliký vliv na ţivotní prostředí
[tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999]. Některé lokální aspekty, jako je
třeba hluk, k prŧmyslu většinou patří. Kvŧli nebezpečnosti některých vznikajících
pevných i kapalných odpadŧ existuje i vysoké riziko kontaminace pŧdy.
Následující tabulky ukazují vstupní a výstupní hodnoty některých továren na
olovo a zinek v Evropě.
Vstup
Primární
suroviny
Druhotné
suroviny
Koks
tun/rok
125 000
Výstup
Zinek
tun/rok
100 000
125 000
Olověné
slitiny
Kyselina
sírová
Struska
z IS pece
Uhličitan
kademnat
ý
35 000
100 000
125 000 –
200 000
70 000
neznámo
Tabulka 5.3: Vstupní a výstupní údaje pro ISP zařízení (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].
Vstup
Pasta z baterií apod.
Koncentráty olova
Recyklovaný úlet
Struskotvorné přísady
Uhlí nebo koks
tun/rok
82 000
40 000
34 000
3 500
7 100
Kyslík
13 300
Výstup
Olovo
Kyselina sírová
Struska
Zŧstatky rtuti
Úlet (recyklovaný zpět do
pece)
tun/rok
90 000
25 000
10 000
20
34 000
Tabulka 5.4: Vstupní a výstupní údaje pro Isasmelt pec (plán a předběžná data) [tm 102,
DFIU Zn 1999].
346
Vstup
Materiály obsahující olovo
Tavidla (vápenec, …)
Dusík
Kyslík
Uhlí (prach)
Zemní plyn
tun/r
ok
130 000
20 000
12 500
46 000
12 000
1 300
Výstup
tun/
rok
90 000
50 000
60 000
250
2–5
100 – 150
Surové olovo
Struska
Kyselina sírová
Doré stříbro
Kalomel
Uhličitan
zinkokademnatý
Tabulka 5.5: Vstupní a výstupní údaje pro QSL pec (1997) [tm 102, DFIU Zn 1999].
Vstup
Tavné materiály
odpadní baterie
[t/t Pb]
[%]
2,12
63
další tavné materiály
surové, odpadní
olovo
Činidla
Ţelezné špony
Petrolkoks
Soda
[%]
[%]
21
16
[t/t Pb]
[%]
[%]
[%]
0,14
46
32
22
Ostatní: el.energie
Zemní plyn
PP čipsy
[MWh/t Pb]
[MWh/t Pb]
[t/t Pb]
0,26
1,19
0,04
Výstup
Produkty
Olovo a olověné
slitiny
Pasta z baterií
Polypropylénové
směsi
Zŧstatky
Zbytkové plasty
Struska
Ostatní
Emitované plyny
[t/t Pb]
1
[t/t Pb]
[t/t Pb]
0,5
0,07
[t/t Pb]
0,10
[t/t Pb]
0,23
[Nm3/t Pb] 70 000
Tabulka 5.6: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií bez desulfurizace
(1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].
347
Vstup
Tavné
materiály
Výstup
[t/t Pb]
1,41
PRODUKT
Y
odpad z baterií
[%]
79,0
další tavné materiály
surové,
odpadní
olovo
Úlet ze spalování
Činidla
: - NaOH
[%]
[%]
3,8
16,6
[%]
[t/t Pb]
[%]
0,6
0,307
49,8
Ţelezné špony
[%]
9,4
Olovo a olověné
slitiny
síran sodný
Polypropylénová
drť
Zŧstatky
Zbytkové plasty
Metalurgická
struska
Ostatní
Emitované plyny
Petrolkoks
Soda
Ostatní:
elektrická energie
zemní plyn
pára
[%]
[%]
17,6
23,1
[MWh/t Pb]
[MWh/t Pb]
[MWh/t Pb]
0,20
0,73
0,84
[t/t Pb]
1
[t/t Pb]
[t/t Pb]
0,096
0,051
[t/t Pb]
[t/t Pb]
0,108
0,18
[Nm3/t Pb]
37 000
Tabulka 5.7: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií s desulfurizací (1998)
[tm 102, DFIU Zn 1999].
Vstup
odpad z baterií
Desky z baterií
odpadní olovo
tun/rok
65 000
4 000
6 000
Výstup
Rafin. olovo a slitiny
Pasta z baterií
PP jemná zrna
Ebonit a separátory
Struska
348
tun/rok
28 000
32 500
2 750
3 500
3 300
Tabulka 5.8: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií s odstraněním pasty
(1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].
Vstup
na tunu
olověné
slitiny
Pouţité baterie, suché 1 100 kg
Další olověný odpad 320 kg
Struskotvorné přísady 14 kg
(vápenec)
Koks
(slévárenský 109 kg
koks)
Další vsádky (ţelezo) 67 kg
Uhličitan olova (ze 40 kg
zařízení
pro
zpracování úletŧ)
struska (vratná)
500 kg
Kyslík
43 Nm3
zemní plyn
15 Nm3
elektrická energie
107 kWh
Výstup
Surové olovo
Úlet
Přebytečná struska
na tunu
olověné
slitiny
1 000 kg
32 kg
50 kg
Vratná struska
500 kg
Plyny,
vycházející 18 200 Nm3
z pece
ţelezo/olovnatý
140 kg
kamínek
Tabulka 5.9: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií s tavením celých
baterií (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].
Materiál
Vsázka
Produkty
Odpad
Meziprodukty
typická produkce
Popis
koncentráty (50-55% Zn)
zinek (99,99%)
kadmium
kyselina sírová
goethit nebo jarosit 30 – 40 000 tun/rok
neutralizovaný kyselinový kal (zvláštní odpad
či recyklován)
Pb/Ag zŧstatky 12 000 tun/rok
Cementáty
neutrální louhovací zbytek
Zn 100 000 tun/rok
kyselina sírová 175 000 tun/rok
Cd 300 tun/rok
349
Tabulka 5.10: Typické údaje pro továrnu na zinkovou elektrolýzu. Pražení – louhování –
čištění – elektrolýza [tm 102, DFIU Zn 1999].
Kov %
Zn
koncentrát
neutrální
Měděný
Pb/Ag
jarosit**
Goethit**
louhovací cementát * zůstatky*
zbytek*
53
16-27
5,9
5,8
2-6
4-9
Zn
Fe
7,3
15-35
9
20-32
31-43
Pb
1,6
3,6
10-25
<2
<2
S
32
3-11
4
10-13
2-5
Cu
0,6
0,3-2,4
55
0,1
< 0.2
< 0.3
Cd
0,24
0,1-0,3
0,3
0,2
< 0.1
< 0.1
Ag
0,016
0,036
0,115
< 0.01
< 0.01
SiO2
1,7
4,0
12
Poznámky: * sloţení se mŧţe lišit v závislosti na koncentraci vsázky a na technologii
** mnoţství závisí na obsahu ţeleza ve vsázce
Tabulka 5.11: Typické složení vsázky a produktů pro továrnu na elektrolýzu zinku
Vstup
tun/rok
Zn zŧstatky (EAF 90 000
úlety atd.)
drobný koks
25 000
silikátový písek
13 000
uhličitan sodný
3 300
NaHS (m3/rok)
prŧmyslová
voda
(m3/rok)
zemní
plyn
(Th000/rok)
El.energie (MWh/rok)
Motorová
nafta
3
(m /rok)
Výstup
Waelzŧv oxid
tun/rok
33 000
struska
70 000
3
plyn z pece (m /rok) 30 000
upravená
voda 150 000
3
(m /rok)
11
300 000
Zpracovaný oxid
30 000
7 900
Zinek obsaţený
19 500
5 700
440
350
Tabulka 5.12: Vstupní a výstupní údaje pro Waelzovu pec za použití dvoufázového procesu
oxidačního loužení
Vstup
Zŧstatky
z retort,
suché
nositel zinku (EAF
úlet atd.)
drobný koks
tun/rok
27 700
Výstup
Waelzŧv oxid
tun/rok
17 000
33 700
struska
48 200
10 800
čistý
(Nm3/hodinu)
Křemičitany
smetí, drť
vzduch (Nm3/hodinu)
Vápenec
elektrická
energie
(MWh/rok)
zemní plyn (Nm3/rok)
7 500
2 100
5 000 – 10 000
1 000
4 620
plyn 70 000 – 90 000
92 000
Tabulka 5.13: Vstupní a výstupní údaje pro waelzovu pec (1996/97) [tm 102, DFIU Zn 1999]
5.2.1
Energie
Energetická náročnost rŧzných procesŧ zpracování olova a zinku se velmi liší. Závisí na
kvalitě vsázky a produktŧ, vyuţití letentního a přebytkového tepla a na produkci vedlejších
produktŧ. Dvě následující tabulky ukazují prŧměrné energetické nároky rŧzných procesŧ.
Proces
Elektřina koks kg/t uhlí
kWh/t Pb Pb
kg/t Pb
zemní
topná
plyn
nafta
Nm3/t Pb l/t Pb
50 – 70
Pb šachtová pec 180 – 300 150 – 225
primární
Pb šachtová pec 50
100 – 140
35
sekundární
rotační pec
160
60
65
sekundární s CX
systémem
a
produkcí Na2So4
QSL
*
100
20
Kivcet
250*
105
TBRC
450 –550 40
* zcela nebo částečně pokryto vyuţitím zbytkového tepla
351
kyslík
Nm3/t
Pb
120 – 170
1
65 – 110
90
25
30
železo
kg/t Pb
330
450
140
30
Tabulka 5.14: Energetické nároky různých procesů výroby olova
Proces
Elektrolýza zinku
IS pec & NJ destilace
waelzova pec
Odkuřování strusky
energii vztahujeme
k: tuny zinku
tuny zinku
tuny kovu
tuny vylouhovaného
waelzova oxidu
tuny strusky
Elektřina
kWh/t
4 100
1 050
750
200
koks kg/t
zemní
m3/t
1 100
785
850
220
160
20
150
250
plyn
Tabulka 5.15: Energetické nároky různých procesů výroby zinku
5.2.2
Emise do ovzduší.
Emise mohou unikat buďto jako emise z komínu nebo jako unikající emise v závislosti na
stáří zařízení a na pouţité technologii.Emise z komínu jsou běţně monitorovány a to prŧběţně
nebo periodicky a zveřejňovány.
Hlevní vzdušné emise při produkci olova a zinku jsou:
-
oxid siřičitý (SO2), další sloučeniny síry a sírová mlha
oxidy dusíku (NOx) a další dusíkaté sloučeniny
kovy a jejich sloučeniny
úlet
VOC a dioxiny
Další polutanty se povaţují za zanedbatelně dŧleţité pro prŧmysl – částečně proto, ţe nejsou
přítomny v produkčním procesu, a částečně proto, ţe jsou okamţitě neutralizovány (jako třeba
chlór) nebo se objevují pouze ve velmi nízkých koncentracích. Emise jsou do velké míry
spojené s úletem (kromě kadmia, arsenu a rtuti, které mohou být přítomné ve stavu par) [tm
101, NL Zn 1998]
Zdroje emisí z procesu jsou:
-
praţení (většina emisí vzniká jako následek neplánovaného vypnutí)
jiné předzpracovatelské kroky (rozbíjení baterií…)
přeprava a nakládání s materiálem
tavení a rafinace
louţení a čištění
elektrolýza
odlévání
výroba kyseliny sírové
352
složka
oxidy síry
pražení
Loužení
aglomerac a čištění
e
tavení

*
oxidy dusíku
Úlet a kovy
VOC a dioxiny
*
*
()**

elektrolýza rozbíjení
baterií
odlévání
atd.
Výroba
kyseliny
sírové


(kyselinová
mlha)




*



Poznámky:  je více významné, ………………….  méně významné
 Přímé emise z fáze praţení nebo tavení jsou zpracovávány a/nebo přeměněny ve fázích čištění plynŧ a při
výrobě kyseliny sírové; zbývající emise oxidu siřičitého a oxidŧ dusíku z aparatury s kyselinou sírovou jsou
stále relevantní. Unikající nebo nezachycené emise pocházejí často právě z těchto zdrojŧ. Sekundární tavení
pasty z baterií je zdrojem SO2
** Dioxiny a VOC mohou být přítomny pokud jsou pouţity materiály dioxiny obsahující a nebo pokud jsou
kontaminovány organickým materiálem. VOC se mohou téţ vyskytnout při procesech kapalinové extrakce, které
se pouţívají pro výrobu Ga, Ge apod.
Tabulka 5.16: Význam potenciálních emisí do vzduchu při výrobě olova, zinku a kadmia
Kromě procesních emisí se objevují téţ unikající emise. Hlavní zdroje unikajících emisí jsou [tm
101, NL Zn 1998]:
-
úlet z uloţení a manipulace s koncentráty (10 tun za rok)
úniky z praţení a tavení
úlet z unikajících plynŧ z louţících a čistících nádrţí (1 tuna za rok)
plyny unikající z chladících věţí louţících a čistících jednotek (0,7 tun za rok)
plyny unikající z chladících věţí elektrolytických procesŧ (0,8 tuny za rok)
úlet z unikajících plynŧ z odlévacích pecí (1,8 tun za rok)
rŧzné (0,7 tun za rok)
I kdyţ je těţké unikající emise odhadnout a změřit, existují určité metody, které jsou úspěšně
pouţívány (sekce 2,7). Následující tabulka podává některé emisní údaje zaloţené na záměně procesu
zpracování olova v šachtové peci na Isasmelt [tm 102, DFIU Zn 1999] a ilustruje potenciálně
vysokou úroveň unikajících emisí.
Emise
Tradiční továrna
(1990) [kg / rok]
kontrol unikají celkem
ované cí
5236
19555 24791
330
242
572
151
309
460
77,6
141,5 219,1
21,9
16,1
38
16,7
0,4
17,1
7085
7085
Isasmelt
továrna
(1997) [kg / rok]
kontrol Unik celke
ované ající m
911
540 1451
3.81
0,24 4,05
25,8
1,77 27,52
4,03
1,55 5,58
1,27
<0,01 1,27
0,87
<0,01 0,87
140,4 140,4
Stupeň snížení
[%]
kontrol unikají
ované cí
83
97
99
>99
83
>99
95
99
94
>99
95
>97
98
-
Olovo
Kadmium
Antimon
Arsén
Thalium
Rtuť
Oxid siřičitý (t/r)
[tun / rok]
Poznámka: Pro Isasmelt továrnu údaje předběţné. Produkce olova: 1990 – 96 724 tun;
1997 – 86 941 tun.
353
celkem
94,1
99,3
94
97,5
96,7
95
98
Tabulka 5.17: Význam modernizace zpracovávatelských továren pro unikající emise
5.2.2.1 Oxid siřičitý a další sloučeniny síry
Hlavním zdrojem emisí oxidu siřičitého jsou emise unikající z oxidačních fází, přímé emise
z aparatury s kyselinou sírovou a emise zbytkové síry v pecní vsázce. Dobré utěsnění pece
zabraňuje unikajícím emisím a plyny zachycené z oxidačních fází odchází do zařízení na
čištění plynŧ a poté do aparatury na kyselinou sírovou.
Po čištění je oxid siřičitý z plynŧ vzniklých při aglomeraci, praţení nebo při přímém tavení
změněn na oxid sírový (SO3). Efektivita je zhruba mezi 95 aţ 99,8% v závislosti na pouţité
aparatuře na kyselinou sírovou (jednoduchá či dvojitá absorbce), na koncentraci oxidu
siřičitého ve vstupním plynu a na jeho variacích a stabilitě. Ve výstupním plynu mohou být
vypouštěny koncentrace oxidu siřičitého od 200 – 2300 mg/Nm3. Velmi malé mnoţství oxidu
sírového není absorbováno a je vypouštěno spolu s SO2. Během spuštění a zastavování se
mŧţe stát, ţe budou vypouštěny chudé plyny bez konverze. Tyto případy je třeba označit pro
kaţdé zařízení. Mnoho firem dosáhlo v procesu významných pokrokŧ, které sniţují či
preventivně omezují tyto emise. [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].
Olověný aglomerát a některé druhotné suroviny obsahují zbytkovou síru a sulfáty. Bylo
oznámeno [tm 129, Madelin 1991], ţe 10% síry obsaţené v olověných rudách zŧstává
v aglomerovaném materiálu, který je dávkován do pecí. Stejně významný mŧţe být také
obsah sulfátŧ v bateriovém odpadu a to podle toho jakým zpŧsobem je předzpracován a jestli
je v něm obsaţena i pasta. Ve většině případŧ je síra zafixována ve strusce nebo v jiných
vedlejších produktech. Míra fixace závisí na pouţitých struskotvorných přísadách a dalších
kovech s procesem spojených – například pokud jsou společně zpracovávány rudy olovoměděné, mŧţe vznikat měděný kamínek. Pokud jsou přidány ţelezné špony, mŧţe
v redukčních podmínkách vzniknout olovo-ţeleznatý kamínek. V dalších případech mŧţe
unikat SO2, který mŧţe vyţadovat další zpracování.
V prŧběhu elektrolýzy dochází k emisím aerosolŧ (zředěná kyselina sírová a síran zinečnatý)
do prostoru haly. Tyto emise opouštějí prostor elektrolyzéru buďto (přirozeným) větráním
nebo chladícími věţemi. Rozsah těchto emisí je ve srovnání s emisemi z aparatury s kyselinou
sírovou malý a protoţe přicházejí ve formě aerosolu, mŧţe se s nimi pracovat
v odmlţovačních nebo v prachových čistících zařízeních [tm 101, NL Zn 1998]. Některé
instalace pouţívají na elektrolyzační nádrţe zákryty jako např. pěnu nebo plastová těsnění,
aby tím sníţily mnoţství vytvářené mlhy [tm 139, Finsko Zn 1999]. Nedávno byla upravena
jedna továrna, která zlepšila praţení a současně zachytává unikající emise z celého procesu.
Emise oxidu siřičitého se sníţily ze 3000 na 1200 gramŧ na tunu vyrobeného kovu.
Emise z dalších procesŧ jsou ukázány níţe.
354
Proces
Produkt
Vzniklý oxid siřičitý
(gramy / tunu kovu)
2 500 – 5 500
5 000 – 9 000
olovo
olovo
olovo
olovo
olovo
olovo
olovo
Celková
produkce
kovu (tuny / rok)
105 000 – 235 000
100 000 Zn
45 000 Pb
90 000
90 000
35 000
35 000 – 40 000
35 000
10 000
110 000 Pb
Praţení & Elektrolýza
IS pec a aglomerační
zařízení
QSL
ISA
Baterie – celé
Odsířená pasta
Baterie – bez pasty
Baterie + extra pasta
šachtová pec na olovo
aglomerační zařízení
Baterie – MA proces
zinek
zinek + olovo
olovo
33 000
6 600
1 000
7 500
7 800
1 070 – 2 000
3 200
210 (systém FGD)
10 000 – 45 000
Tabulka 5.18: Výroba oxidu siřičitého v některých procesech zpracování zinku a olova
Rozbíjení baterií mŧţe být také jedním ze zdrojŧ emisí mlhy. Emise z tavných zařízení které
pouţívají materiál získaný z baterií obsahující SO2; jeho koncentrace závisí na tom, je-li
hmota tavena nebo nejprve odsířena nebo fixována ve strusce. Typické hodnoty se pohybují
mezi 50 a 500 mg/Nm3 [tm 102, DFIU Zn 1999].
5.5.2.2 Oxidy dusíku
Fáze praţení a tavení jsou potenciálními zdroji oxidŧ dusíku (NOX). Oxidy dusíku mohou
vzniknout z dusíkatých sloţek přítomných v rudě a nebo jako termicé NOx. Vyráběná
kyselina sírová mŧţe absorbovat velké mnoţství oxidŧ dusíku a to pak ovlivňuje kvalitu
kyseliny. Pokud jsou po praţících fázích přítomné vysoké hodnoty NOX, bývá zpracování
praţících plynŧ nutné a to kvŧli kvalitě produktu a téţ z ekologických dŧvodŧ. I další pece
pouţívající kyslíko-palivové hořáky mohou redukovat mnoţství NOX. Rozsah je pro všechny
procesy mezi 20 a 400 mg/Nm3.
5.2.2.3. Prach a kovy
Přemísťování prachu z míst, kde je prováděno praţení a tavení, je potencionálním zdrojem
přímých i unikajících emisí prachu a kovŧ. Plyny jsou zachycovány a zpracovávány
v aparatuře na kyselinou sírovou postupy čistícími plyn. Prach je odstraněn a navrácen do
procesu.
Potenciálními zdroji jsou téţ plyny opouštějící sprchovací kondenzátory IS pece, plyny
z destilačních kolon a z vypouštěcích míst. K prevenci unikajících emisí je v těchto místech
potřebné dobré oddělení a čištění. Zpracování strusky a prudké ochlazování rovněţ zvyšuje
mnoţství prachu. Rozsah prachových emisí z těchto zachycených zdrojŧ je <1 aţ 20 mg/Nm3.
Struska a stěry vzniklé při výrobě olova z baterií mŧţe obsahovat antimon (Sb) – kdyţ začnou
tato rezidua vlhnout, jsou potenciálními emitory antimonovodíku, coţ je jedovatý plyn.
355
Proces
Produkt
Praţení
Praţení
Praţení
Praţení
IS pec a sintrovací
zařízení
QSL
Isasmelt
Baterie – celé
Baterie – odsířená pasta
Baterie – odsířená pasta
Baterie – oxidická pasta
prodej
Baterie + další pasta
Baterie – MA
Šachtová pec na olovo a
aglomerace
Praţení
zinek
zinek
zinek
zinek
zinek
olovo
olovo
olovo
olovo
olovo
olovo
olovo
Produkce
(tuny)
130 000 Zn
215 000 Zn
235 000 Zn
105 000 Zn
+ 100 000 Zn
45 000 Pb
90 000 Pb
90 000 Pb
35 000 Pb
40 000 Pb
35 000 Pb
35 000 Pb
Gramy zinku gramy olova na
na tunu kovu
tunu kovu
10
45
45
11
30 – 90
5 – 40
olovo
olovo
olovo
10 000 Pb
33 000
110 000 Pb
< 20
5 – 25
20
60 – 130
zinek
21 000 Zn
70
2
7,2
-
10 – 20
10 – 30
< 15
10
5 – 25
5 – 25
Tabulka 5.19: Zisky kovŧ z některých evropských procesŧ (pouze kontrolované emise)
Odvzdušňování nádrţí v lohovací a v čistící fázi mŧţe zpŧsobovat emise prachu a kovŧ. Při
rafinaci zinku mŧţe vznikat a unikat arzenovodík. V destilačních kolonách a v zařízeních na
kadmium mŧţe unikat kadmium.
K emisím aerosolŧ, které mohou obsahovat kovy, dochází v prostoru elektrolyzéru a
v drtičích baterií. Objem mlhy a prachu z těchto zdrojŧ je asi 0,1 aţ 4 mg/Nm3.
Tavení, legování, odlévání a procesy zpracování zinkového prachu jsou téţ potenciálními
zdroji emisí prachu a kovŧ. Objem prachových emisí je udáván mezi 200 a 900 mg/Nm3
v nezpracovaném plynu [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999]. Pouţívají se systémy
zachycování a čištění výparŧ a hodnoty přečištěného plynu jsou pod 10mg prachu /Nm3 [tm
102, DFIU Zn 1999].
Kovy jsou vázány na emitovaný prach; přibliţně 50% z nich tvoří zinek. V prŧběhu tavení,
legování a odlévání čistého zinku nejsou přítomny olovo ani kadmium.
5.2.2.4 VOC a dioxiny
V některých procesech mohou ve spalovacích zónách a v chladících aparátech systémŧ
zpracovávajících plyny, které z pece vycházejí (de-novo syntéza) vznikat dioxiny a to zvláště
pokud druhotný materiál ve vsázce obsahuje nějaké plastové části či sloţky. Dioxiny se také
mohou objevit v prachu a popílku z Waelzových vypalovacích pecí které zpracovávají prach
z elektrických pecí.
5.2.3 Emise do vody
356
Kovy, jejich sloţky a kovy v suspenzích jsou hlavními polutanty uvolňovanými do vody.
Kovy o které se jedná jsou Zn, Cd, Pb, Hg, Se, Cu, Ni, As, Co a Cr [tm 26, PARCOM 1996;
28, WRC 1993 tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].
Dalšími významnými látkami jsou fluoridy, chloridy a sulfáty.
- kovŧ,
- materiálŧ v suspenzích;
- fluoridy, chloridy a sulfáty.
Moţné zdroje odpadní vody jsou:
- odpadní voda z mokrých skrubrŧ;
- odpadní voda z mokrých elektrostatických sráţedel;
- odpadní voda z fáze odstraňování rtuti;
- odpadní voda z fází rozbíjení a třídění baterií;
- odpadní voda z granulování strusky;
- odpadní voda z rŧzných hydrometelurgických procesŧ;
- výtok kapaliny z omývání anod a katod;
- voda z netěsnosti čerpadel;
- obecné práce jako např. čištění strojŧ a zařízení, podlah atd.;
- odpouštění z okruhŧ vodního chlazení;
- dešťová voda ze střech a vŧbec všech ploch (zvláště ve skladovacích
prostorech).
Nejdŧleţitějšími zdroji jsou odpadní voda z čištění plynŧ a praţení ve fluidních praţících
pecích s kapalným loţem. Dalšími zdroji jsou procesní výtoky z elektrolýzy, rozbíjení a
čištění baterií a některé další rozličné zdroje.
5.2.3.1 Odpadní vody z čistícího zařízení
Obecně pracují mokré systémy čištění plynŧ na principu recyklace kapaliny. Monitorované
odtékání udrţuje suspendované pevné látky a rozpuštěné soli v určitých daných limitech.
Odtok je před vypuštěním zpracujován kvŧli odstranění pevných a rozpuštěných látek a to
buď odděleně a nebo v integrovaném zařízení na zpracovávání vody k oddělení pevných
částic. Pouţití oddělených takto získaných závisí na pŧvodu dané odpadní vody.
Mokré skrubry po praţících procesech pracují s kyselinovým roztokem nasyceným SO2.
Skrubry odstraňují fluoridy, chloridy, většinu rtuti a selénu a některé částečky které prošly
přes mechanické čištění vzduchem. Aby se zabránilo tvorbě kontaminantŧ, je potřeba část
kapalin ze skrubrŧ neustále odvádět. Rozpuštěný oxid siřičitý je odstraněn během
zpracovávání ještě před vypuštěním.
Kyselá skrubrová kapalina vzniká téţ v mokrých elektrostatických filtrech a po odfiltrování je
recyklována. Některé kapaliny je potřeba z tohoto okruhu odpouštět aby se zabránilo
hromadění kontaminantŧ. Tento odpouštěný roztok je před úplným vypouštěním ještě
zpracovávám a analyzován [tm 101, osobní rozhovory 1998].
Fáze odstraňování rtuti zahrnuje plyno-kapalinovou kontaktní nádrţ jejíţ kapalina obsahuje
činidlo, které se se rtutí spojuje a tak jí odstraňuje. Často se pouţívá chlorid rtuťnatý (HgCl2),
který reaguje s kovovou rtutí z plynu a vytváří s ní usazeninu Hg2Cl2 (takzvaný „kalomel“).
357
Relativně čistá kapalina je jako odpadní voda vypuštěna k dalšímu zpracování. Pevný Hg2Cl2
je prodán do závodŧ pro získání rtuti a nebo zpracováván a měněn zpět v chlorid rtuťnatý.
Následující tabulka ukazuje údaje o sloţení kapalin čistících plyny ještě před zpracováváním.
Složka
Koncentrace (rozpuštěno)
pevné látky
sulfáty
chloridy
Fluoridy
Rtuť
13 – 25 g/l
1,3 – 1,8 g/l
0,3 – 0,5 g/l
0,1 – 9 mg/l
Selén
0,1 – 50 mg/l
arzen
5 – 95 mg/l
zinek
0,1 – 2,5 g/l
kadmium
Olovo
1 – 95 mg/l
1 – 13 mg/l
Složení suspendovaných pevných
látek
250 – 1 500 mg/l
5 – 30 % suspendovaných pevných
látek
10 – 60 % suspendovaných
pevných látek
< 0.05 % suspendovaných pevných
látek
látek
látek
Tabulka 5.20: Typické sloţení kapaliny vytékající z procesu čištění plynŧ
5.2.3.2. Zpracovávání baterií
Procesy rozbíjení a propírání baterií vytvářejí vytékající kapalinu, která je kyselá a obsahuje
olovo a další kovy – buď rozpuštěné nebo ve formě usazeniny. Tato kapalina je
neutralizována a voda je do procesu vrácena. Pokud je to moţné, pouţívá se získaná kyselina
jinde. Část kapaliny se ze systému obvykle odpouští za účelem kontroly obsahu rozpuštěných
solí.
Z těchto procesŧ vzniká téţ kontaminovaná povrchová voda, která je následně téţ
zpracovávána a recyklována. Je běţnou praxí po dalším zpracovávání a analýze odpustit část
vody z tohoto zajištěného okruhu. Kontaminace cest a povrchŧ je minimalizována častým
mokrým čištěním cest, parkovišť s pevným povrchem a nákladních automobilŧ – a téţ
dobrým zvykem ihned vyčistit rozlitou kapalinu.
Kvantita a kvalita odpadních vod závisí na pouţitých procesech, sloţení pouţitých surových
materiálŧ a typem provozované činnosti. Opětovné pouţívání procesní i dešťové vody je
běţné.
5.2.3.3. Výpusť elektrolytu
Elektrolyt mŧţe být vypouštěn z elektrolyzéru pro kontrolu vzniku a hromadění nečistot
(např. hořčíku), které mohou mít škodlivý vliv na operace v elektrolyzéru probíhající. Při
výrobě zinku patří kapalina v elektrolyzéru do stejného (uzavřeného) vodního okruhu jako
louţení a cementace. Kyselina sírová vzniklá při elektrolýze je posílána do louţícího procesu
a zbývající kapalina je pročištěna a vrací se na elektrolýzu [tm 101, NL Zn 1998; tm 102,
DFIU Zn 1999].
358
Kapalina odtékající z elektrolýzy, louţení a cementačního okruhu je silně kyselá a obsahyje
vysoké koncentrace zinku a suspendovaných pevných látek. Mnoţství odpouštěné kapaliny
velmi závisí na sloţení zinkových koncentrátŧ, které jsou pouţity pro praţení. Sloţky, které
mají tendenci se v okruhu hromadit (zvláště hořčík), určují vytékání kapaliny a téţ potřebný
zpŧsob zpracování.
5.2.3.4 Rŧzné zdroje
Elektrody pouţité při elektrolýze musí být pravidelně omývány aby se z jejich povrchu
odstranil usazený materiál. Na povrchu anod se reakcí kyslíku s rozpuštěným manganem
usazuje oxid manganičitý. Po opláchnutí anod je mangan z oplachovací vody odebrán
k dalšímu pouţití.
Proces
Elektrolýza
odpadní
odtok
[m3/rok]
ISP
Waelzova
pec 150 000
s oxidačnělouţícím zařízením
Waelzova pec
60 000
CX+ rotační pec
190 000
MA+ rotační pec
124 000
Celé baterie
150 000
Šachtová pec
17 000
QSL
90 000
CX + rotační pec + 46 800
Pb rafinace
Ausmelt
110 000
průtok
Hlavní složky [mg/l]
[m3/hod]
40 – 200
Pb
Cd
0,01 – 0.001
0,5
– 0.3
380 – 420 0,05 – 0.005
0,5
–
0.035
25
< 0.2 < 0.15
9 – 10
12,7
40
10
13
As
0.005
– 0.1
Zn
Ni
0.01 –
6.0
0.05 –
1.0
< 0.5
< 3.0
COD
< 2.0
0.3 – 0.05 –
0.5
0.2
0.12 – 0.06 – 0.05 –
1.4
0.09
0.5
0.02
0.07
<
0.0005
0.4
0.01
<
0.001
< 0.2 < 0.1
0.1
< 0.05 < 0.05
0.3
0.03
0.037
0.8 –
1.0
0.14 – 0.1 – 13 –
1.6
0.7
225
0.27
0.09
0.01 – 0.001
0.09
– 0.01
0.01 –
0.2
0.001
– 0.1
0.01
< 0.3
0.3
<0.05 96
<0.05 20
83
50 –
200
Tabulka 5.21: Typické analýzy odpadních vod
Katody jsou čištěny po odstranění zinkových nebo olověných povlakŧ. Oplachová kapalina je
po vyčištění katod kyselá a pravděpodobně obsahuje měď, zinek, olovo a pevné částice [tm
101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].
Zařízení
Obecné
Operace/zdroj
Možnosti použití / zpracování
dešťová voda z cest, dvorŧ, čistička
odpadních
359
střech.
vod/opětovné pouţití
mokré čištění cest,
čistička odpadních vod
čištění nákladních automobilŧ recirkulace,
čistička
odpadních vod
Rozdruţování baterií
rozlévání
pouţívané pro odsířování /
Odsířování pasty
rozlévání
pouţívané
v odsířovacím
procesu / čistička odpadních
vod
Tavení a odlévání
chladící voda z pece, stroje a Recirkulace
zařízení
Granulování strusky
Odpadní voda z mokrého ESP recirkulace,
čistička
granulační voda
odpadních vod
recirkulace
Systém čištění plynu
kondenzát z chlazení plynŧ, odstranění prachu a jeho
mokré ESP
opětovné pouţití jako vsázky,
kondenzát z odstraňování rtuti čistička odpadních vod
prosakování
po odstranění rtuti do čističky
odpadních vod
recirkulace
Zařízení na výrobu kyseliny Zařízení pro chladící vodu
Recirkulace
sírové
Prosakování
Výroba kadmia
Roztok po odstranění kadmia čistička odpadních vod
Prosakování
buď k odstranění kadmia nebo
skladování vsázky
povrchová
voda
(déšť, čistička odpadních vod
kropení…)
aglomerace
skrubr (ochlazování jemného čistička odpadních vod
aglomerátu)
čištění praţícího plynu
mokré čištění plynu
louţení kadmia
Louţení kadmia
IS pec
Čištění plynu
čistička odpadních vod;
Komora čištění plynu a recirkulace
zahřívání koksu
recirkulace
granulování strusky
Odpadní voda z granulování recirkulace,
čistička
odpadních vod
praţení/čištění
praţícího Mokré čištění praţících plynŧ čistička odpadních vod
plynu
Louţení
běţné
operace
včetně zpět k louţení
mokrého čištění plynu
Cementace
běţné operace
zpět k louţení
Elektrolýza
čištění nádob, anod a katod
zpět k louţení
všechny procesní jednotky
údrţba
zpracování výtoku
opětovné pouţití pro rŧzná
zařízení / vypuštění
Tabulka 5.22: Shrnující tabulka potenciálních zdrojŧ odpadní vody a moţnosti
Chladící voda z granulování strusky je obvykle recirkulována v uzavřeném oběhovém
systému.
360
5.2.4
Procesní zbytky a odpady
K výrobě kovŧ patří i vznik produktŧ, zŧstatkŧ a odpadŧ, které jsou také vypsány v Katalogu
evropských odpadŧ (rozhodnutí rady 94/3/EEC). Níţe jsou vypsány nejdŧleţitější zŧstatky
specifické pro procesy.
Pevné zŧstatky získané z nejrŧznějších procesních a čistících fází mohou mít jedno ze tří míst
určení.
- recyklace v procesu nebo v jiném procesu
- další zpracování k získání dalších kovŧ
- skládkování – pokud je to nutné po ošetření které zajistí bezpečné uloţení
Následující zdroje pevného odpadu jsou významné:
Jedním z hlavních zdrojŧ pevných odpadŧ v prŧmyslu zpracování neţelezných kovŧ je
elektrolytická produkce zinku. Relativně velké mnoţství pevných látek na bázi ţeleza vzniká
při louţícím procesu. Jarosit a goethit jsou klasifikované jako nebezpečný odpad pro svŧj
obsah vyluhovatelných sloţek jako je kadmium, olovo a arsén. Další odpadní pevné látky
bohaté na kovy pocházejí z louţících a cementačních procesŧ zinku, z elektrolýzy zinku a
z rafinace olova. Tyto jsou obvykle bohaté na jeden určitý kov a jsou posílány ke zpracování
v jiných procesech.
IS pece a pece s přímým tavením jsou téţ významnými pŧvodci pevných strusek. Tyto strusky
byly vystaveny vysokým teplotám a obecně obsahují nízké hodnoty louhovatelných kovŧ;
následně tedy mohou být pouţity ve stavebnictví.
Pevné zŧstatky vznikají také jako výsledek zpracovávání rŧzných odtékajících kapalin. Zde
dominuje odpadní sádra (CaSO4) a hydroxidy kovŧ, které vznikají v zařízení pro neutralizaci
odpadních vod. Některé z těchto odpadŧ jsou posílány do pyrometalurgických procesŧ
k získávání kovŧ.
Prach nebo kal ze zpracovávání plynŧ jsou pouţity jako surové materiály pro výrobu dalších
kovŧ jako Ge, Ga, In a As – nebo mohou být vráceny do tavící pece či do louţícího okruhu
pro získání olova a zinku.
Rtuťové a selénové zŧstatky vznikají při předzpracovávání materiálŧ s obsahem rtuti a selénu
z filtrace. Tento proud pevných odpadŧ čítá v typické továrně přibliţně 40 – 120 tun za rok.
Rtuť a selén mohou být v závislosti na poţadavcích trhu z těchto zbytkŧ získány.
5.2.4.1 Zbytky z louţení
Produkce pevných látek zaloţených na ţeleze (goethit, jarosit, hematit) tvoří největší objemy
odpadŧ – v závislosti na pouţitém procesu. Sloţení je popsáno v následující tabulce kovy [tm
101, NL Zn 1998].
Proces
hematit
% Fe
(včetně 65 – 67
% Zn
< 0,2
% Pb
< 0,01
361
% Cu
< 0,02
% Cd
< 0,01
přímého louţení)
hematit (bez přímého
louţení)
Goethit
Para-goethit
Běţný jarosit
nízce
kontaminovaný
jarosit
Dor jarosit
? = není známo
59
1
0,01
0,02
0,02
40 – 42
40
20 – 30
32
5–9
?
2–6
0,3
<2
?
0,2 – 6
0,1
< 0,3
?
< 0,2
0,2
< 0,1
?
0,05 – 0,2
0,001
26
1
4
0,08
0,05
Tabulka 5.23: Příklad sloţení rŧzných typŧ zŧstatkŧ [tm 101, NL Zn 1998; tm 120, TU
Aachen 1999].
Typicky tyto zbytky činí :
- jarosit – 0,35 aţ 0,80 tun na tunu vyrobeného zinku
- goethit – 0,3 aţ 0,35 tun na tunu vyrobeného zinku
- hametit – 0,2 tun na tunu vyrobeného zinku.
Procesy hametizace se z ekonomických dŧvodŧ neprosadily neboť jsou mnohem
komplikovanější a provozně drahé. Navíc hametit jako surovina nebyl jinými zpracovateli
přijat.
V odpadním kalu jsou po filtrování a propírání stále ještě nějaké louhovatelné kovy. Zůstatek
může být zpracován neutralizací a působením sulfidů do méně louhovatelné formy. Uložení
těchto zůstatk může být velmi drahé, neboť jsou k němu zapotřebí speciálně zkonstruované
obložené nádrže či izolovaná místa. Zvláštní pozornost musí být věnována nebezpečí
prosakování a je nutné monitorovat spodní vody [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn
1999]. Je zde významný výměnný efekt ve srovnání s procesy, které vytvářejí inertní zůstatky.
Jak jiţ bylo řečeno dříve v kapitole 5.1.5.2, zbytky z louţení mohou být zpracovávány v IS
peci nebo Waelzově peci.
V Koreji se téţ praktikuje pyrometalurgické zpracovávání těchto zŧstatkŧ, čímţ vytvářejí
nelouţitelnou strusku a vyuţitelné oxidy kovŧ [tm 41 & 43, Ausmelt 1997], byly však hlášeny
problémy s hromaděním kontaminantŧ. [Zn Expertní reakce na první návrh, 1998]. O dalších
vývojových novinkách píšeme v kapitole Nastupující technologie.
5.2.4.2 Pyrometalurgické strusky a zbytky
Strusky ze šachtové pece, IS pece, přímého tavení a Waeltzovy pece obvykle obsahují velmi
nízké koncentrace louhovatelných kovŧ. Jsou proto běţně vhodné k pouţití ve stavebnictví
[tm 102, DFIU Zn 1999]. Vzniklá struska dosahuje hmotnosti obvykle mezi 10 a 70 %
hmotnosti vyrobeného kovu – v závislosti na pouţitých surovinách.
Strusky vzniklé při zpracovávání baterií dosahují hmotnosti obvykle mezi 13 a 25 procenty
hmotnosti vyrobeného olova. Mohou být vhodné pro stavební pouţití a to podle kovŧ které
obsahují. Louhovatelnost je pak ovlivněna pouţitými struskotvornými přísadami a výrobními
podmínkami [tm 102, DFIU Zn 1999]. Pouţití struskotvorných přísad zaloţených na sodíku
362
(Na2CO3) k zafixování síry ve strusce zpŧsobuje zvýšení mnoţství louhovatelných kovŧ. Tyto
strusky mohou stejně jako zŧstatky z procesu zpracování baterií obsahovat antimon. Ten je
z nich běţně získáván; ovšem uskladnění ve vlhku mŧţe zpŧsobit emisi antimonovodíku.
Členské státy pouţívají mnoho standartních testŧ louhovatelnosti a tyto jsou specifické pro
příslušnou zemi.
Složka
Zn
Pb
As
Fe
Cu
pH
Výluh(podle DEVS4) [mg/l]
0,02 – 0,1
0,005 – 0,1
0,001 – 0,02
0,05 – 0,2
< 0,001 – 0,05
7 – 11
Tabulka 5.24: Hodnoty výluhŧ pro granulovanou strusku IS pece
[tm 102, DFIU Zn 1999].
Složka
Zn
Pb
As
Crtot
Ni
Fe
Cu
F
Cl
pH
výluh(podle DEVS4)
Waelzova struska [mg/l]
0,05
0,02
0,008
0,002
0,005
0,5
0,05
1
5
9,9
Tabulka 5.25: Hodnoty výluhŧ pro kyselou Waelzovu strusku [tm 102, DFIU Zn 1999].
Složka
As
Cd
Cu
Pb
FeO
výluh (podle DEVS4)
0,05
0,001
0,005
0,02 – 0,2
< 0.05
[mg/l]
Tabulka 5.26: Hodnoty výluhŧ pro strusku z QSL procesu [tm 102, DFIU Zn 1999].
Rafinace
odstěrování / odměďování
Vzniklá pevná látka
měděný stěr
363
Možnosti použití / zpracování
další zpracovávání k získání mědi a
změkčování
proces
/
kyslíkem)
(Harrisŧv Harrisova struska
změkčování antimonová struska
odstříbřování
odzinkování
odbismutování
odstranění alkalických kovŧ
a kovŧ alkalických zemin
Jemná rafinace
zinko-stříbrná pěna
kovový zinek
Bismutová pěna
Mg-Ca oxidické zŧstatky
Alkalické zŧstatky
olova
hydrometalurgické zpracování pro
získání kovŧ
pyrometalurgické zpracování pro
získání kovŧ
získání ušlechtilých kovŧ
opětovné pouţití pro odstříbřování
získání bismutu
vnitřní recyklace jako struskotvorná
přísada
vnitřní recyklace
Tabulka 5.27: Pevné látky získané při rafinaci surového olova
Zŧstatky a pevné látky odstraněné během tavení a rafinace zinku a olova obsahují kovy, které
je moţné z nich získat.
5.2.4.3 Další materiály
Zařízení zpracovávajíci baterie produkuje také polypropylén z rozbitých krabic baterií.
Celkový obsah plastŧ činí asi 11 aţ 20 % hmotnosti získaného olova [tm 102, DFIU Zn
1999]. Existuje mnoho továren zpracovávajících plasty, které jsou navrţené spiciálně pro
tento materiál a tyto vyrábí granule polypropylénu pro automobilový prŧmysl. Účinné
propírání polypropylénové frakce a její oddělení od ostatních plastových komponentŧ jako
ebonit nebo PVC je nezbytné k produkci výrobkŧ splňujících specifikace.
Následující tabulky ukazují moţnosti zpracování zbytkŧ vzniklých v rozličných procesech.
364
Produkční krok
produkt
zůstatek
nebo množství
[kg/tunu Zn]
Loužení/elektrolýza
praţírna / aparatura na kyselina sírová
kyselinu sírovou
vodní pára
rtuť
kyselý kal
louţící aparatura
neutrální
k louţení
1750
2000
0,3 – 0,8
< 0,5
zŧstatek 500 – 600
goethit nebo jarosit
300 – 650
PbAg koncentrát
Zkonečný zŧstatek po
odstranění
PbAg
konc.
Cementování
kadmium
Cu cementát
zpracování odpadních vysráţený kal
vod
IS pec
Aglomerace/ zařízení kyselinový kal
rtuť
Výroba kadmia
IS pec
40 – 120
150
možnosti použití nebo
zpracování
prodej
výroba energie
prodej
kontrolované
zneškodnění
nebo
zpět k praţení
Do
IS
pece,
Waeltzovy pece nebo
louţení
horkou
kyselinou
kontrolované
skládkování
získání stříbra
kontrolované
skládkování
2–4
aţ 10
10*
prodej
prodej
Skládkování nebo do
Pb-/Zn- tavírny
0,25
Kontrolované
skládkování
v závislosti na stavu
prodej
nebo
kontrolované
skládkování
do Cd-zařízení
prodej
Prodej
kontrolované
skládkování
do aglomerace
prodej
nebo
kontrolované
skládkování**
Recyklováno
do
aglomerace
0,15
úlet
kyselina sírová
Uhličitan kademnatý
Sulfid thalia
200
1300
18
0,25
Zŧstatky z louţení
struska IS pece
180
600 – 900
zpracování odpadních vysráţený kal
vod
New
Jerseyská
destilace
likvace
olovo
30
tvrdý zinek
odstranění arzénu
Stěr
zpracování odpadního úlet
plynu
25 – 50***
< 1 – 5*
10
15***
365
na Pb rafinaci nebo IS
pec
zpět do IS pece
zpět do IS pece
zpět do aglomerace
Poznámky: * odhadovaná hodnota ** závisí na kvalitě a předpisech *** mnoţství se mŧţe
lišit dle vsázky
Tabulka 5.28: Zbytky z procesŧ výroby zinku [tm 120, TU Aachen 1999].
Produkční krok
produkt
zůstatek
zař. pro odkouř.ení strusky
Odkouření strusky
Struska
nebo množství
[kg/tunu Pb]
700
Kamínek
vodní pára
Zpracování baterií – rotační pec
fyzické
nakládání Na2SO4 (CX)
s bateriemi
Pasta (MA)
polypropylén
zbytkové plasty
Tavení
struska
úlet
2,5 – 25
2500
Rafinace
stěr
odpadní voda
usazený kal
Zpracování baterií – šachtová pec
příprava vsázky
pouţitá kyselina
60 – 90
šachtová pec
FePb kamínek
< 150
struska
50
500
< 50
80
úlet
rafinace
Stěr
šachtová pec primárního olova
aglomerace
úlet
vratný aglomerát
kyseliny kyselina sírová
kalomel
kyselinový kal
Výroba kadmia
CdZn usazenina
šachtová pec
Struska
úlet
zpracování odpadní kal
vody
výroba
sírové
140
500
70 – 80
100 – 130
150 – 200
25 – 60
100
aţ 100
aţ 3000
600
500 + 600 návrat
aţ 80
3
zpracování
Voděvzdorný
konstrukční materiál
do Cu tavírny
výroba energie
Prodej
primární tavírna
prodej
skládkování či pálení
Skládkování
po zpracování zpět do
Pb tavícírny
do primární tavírny
zpět do tavírny
vnější pouţití nebo
neutralizace
prodej do primární
PbCu tavírny
konstrukce cest
vratná struska
vnější/vnitřní recykl.
prodej k získání kovŧ
po vylouţení kadmia
zpět do aglomerace
zpět do aglomerace
prodej
prodej či kontrol.
uloţení
prodej
zpět do aglomerace
částečný návrat
aglomerace
Tabulka 5.29: Zŧstatky z procesŧ zpracování olova [tm 120, TU Aachen 1999].
366
do
Produkční krok
množství
[kg/tunu Pb]
zpracování
700
110
100
1300
1100
< 0,10
0,5
Kontrol. skládkování
zpět do tavící pece
na louţení zinku
výroba energie
prodej
prodej
kontrolované
skládkování
Struska
úlet
vodní pára
výroba
kyseliny H2SO4
sírové
Kalomel
kyselinový kal
zpracování vody
Kal
QSL proces
tavící pec
Struska
Úlet
350
160
700
500
na odkouření
výroba energie
Prodej
440
60
Vodní pára
výroba
kyseliny H2SO4
sírové
Kalomel
kyselinový kal
Výroba kadmia
CdZn usazenina
Zpracování vody
Kal
Isasmelt / ausmelt pec
Tavící pec
primární struska
konečná struska
úlet
1300
720
0,02 – 0,05
0,5
1,1
konstrukce cest
po louhování Cd zpět
do tavící pece
výroba energie
prodej
prodej
prodej
Proces Kivcet
tavící pec
výroba
sírové
produkt či zůstatek
struska
úlet I
úlet II
vodní pára
kyseliny H2SO4
kalomel
kyselinový kal
Zpracování vody
Proces Kaldo
TBRC (Kaldo)
kal
600
275
250
stěry
125
ZnO prach
50
vodní pára
Výroba
kyseliny H2SO4
350
sírové
kyselinový kal
<1
usazenina rtuti
0,2
Louţení prachu
CdZn usazenina
1,1
Zbytek po louţení
40
Zpracování vody
kal
<5
Poznámka: *speciální programy na redukci mnoţství strusky
zpět do tavící pece*
nebo na louţení
zpět do tavící pece*
do zinkové tavící pece
výroba energie
prodej
produkce kalomelu
do zinkové tavící pece
Tabulka 5.30: Zbytky z procesŧ výroby olova přímým tavením [tm 120, TU Aachen 1999].
367
5.3.
TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT
V tomto oddíle budou prezentovány techniky, které sniţují mnoţství emisí a odpadŧ,
či je zcela odstraňují a o technikách, které zmenšují mnoţství potřebné energie. Všechny jsou
komerčně dostupné. Najdete téţ mnoho příkladŧ, které ilustrují vysoký přínos ţivotnímu
prostředí. Techniky, o kterých se mluví v příkladech, závisí na informacích prŧmyslu,
evropských členských státŧ a hodnocení evropské kanceláře IPPC. Obecné techniky, které
jsou popsány v kapitole 2 (běţné postupy) se zde významně uplatňují co se týče zde
popsaných procesŧ a ovlivňují zpŧsob, jakým jsou hlavní a dodatkové procesy kontrolovány a
provozovány.
Ovládání provozních parametrŧ pece a prevence emisí z pecí, a procesy odpichu a lití
jsou téţ dŧleţité. Techniky pouţívané dalšími sektory je téţ moţno pouţít, zvláště co se týče
pouţití systémŧ na opětovné získání síry.
Techniky, které je nutno zvaţovat podle místních podmínek, jsou silně ovlivněny
dostupnými surovinami, zvláště typem a variabilitou koncentrátu či sekundární suroviny, kde
záleţí hlavně na kovech, které obsahují, a to poté ovlivní výběr procesu. Při některých
procesech je dostupný jediný zdroj surovin, avšak většina továren v Evropě nakupuje
suroviny na volném trhu, a proto si potřebuje udrţet flexibilitu ve zpracování mnoha druhŧ
surovin. Podobně také systémy sběru a likvidace po celém světě odráţejí lokální, regionální a
další environmentální standardy, a proto je přímé srovnávání environmentální kvality procesu
obtíţné. Avšak je moţné usoudit, jak konkrétní systém pracuje s moderním filtračním
systémem.
Procesy popsané výše se pouţívají na velkou škálu materiálŧ rozdílných mnoţství a
sloţení a jsou reprezentativní, neboť se pouţívají po celém světě. Tyto techniky byly vyvinuty
společnostmi v tomto sektoru, aby se brali v potaz téţ rŧzné variace. Výběr pyrometalurgické
či hydrometalurgické techniky se řídí typem pouţité suroviny, jejím mnoţstvím, přítomností
nečistot, druhem výrobku a recyklačním a čistícím provozem [tm 120 TU Aachen 1999]. Tyto
faktory jsou tedy místně specifické. Základní procesy zpracování, které byly popsány výše,
tak nabízejí techniky, která by měly být uváţeny při procesech zpracování, pokud se pouţívají
s příslušnými zpŧsoby filtrace. Techniky, které by měly být uvaţovány při fázích odsávání a
filtrace, a další aspekty provozu procesu jsou popsány v části 2.6, 2.7 a 2.8.
5.3.1 Skladování materiálu, manipulace a procesy předběţné úpravy
Suroviny jsou koncentráty, sekundární suroviny, struskotvorné přísady a paliva,
dalšími dŧleţitými materiály jsou produkty, kyselina sírová, struska, kaly a procesní zŧstatky.
Dŧleţitými aspekty jsou prevence úniku plynného a kapalného materiálu, sběr a zpracování
úletŧ a kapalin a kontrola vstupních a provozních parametrŧ manipulačních a dávkovacích
procesŧ. Témata specifická pro tuto skupinu jsou:
Potenciální prašná povaha koncentrátŧ a tavidel znamená uzavřené skladování, v
těchto případech jsou někdy třeba manipulační a čistící systémy. Prach vznikající při drcení
znamená, ţe při tomto procesu se mají pouţít odsávání a filtrace. Podobně i granulační voda
mŧţe vyţadovat usazování či jinou úpravu před jejím vypouštěním.
Koncentráty se míchají s tavidly, aby vznikla poměrně konstantní vsázka. Obecným
procesem je vzorkování a analýza pro určení koncentrátŧ a jejich oddělené skladování, aby
368
pro tavbu mohla být připravena optimální směs.
Vsázky mohou být připravovány z dávkovacího zásobníkového systému za pouţití pásových
vah či systému odčítacích vah. Finální míchání a homogenizace mŧţe probíhat v míchačích,
peletizátorech či v systémech přepravy a dávkování. Pro prašný materiál se pouţívají
uzavřené přepravníky či pneumatické přepravní systémy. Pokud proces vyţaduje suchou
náplň, mohou se pouţít horkoplynové rotační sušičky či spirálové parní sušiče. Spirálové
parní sušiče pouţívají odpadní teplo z dalších částí procesu, pokud je moţné, aby byla
zajištěna tepelná bilance. Sušič a následné odstraňování prachu tudíţ závisí na individuálních
místních podmínkách, jako je například spolehlivost zdroje páry. Tkaninové či keramické
filtry zaručují lepší odstranění popílku neţ EP, pokud se pouţijí v této fázi procesu.
Kyselina, která se vyprodukuje během procesu, se mŧţe skladovat v dvoustěnných
tancích či v tancích, které jsou umístěny na chemicky odolných místech. Úprava kyselého
kalu ze zařízení na kyselinu sírovou a na slabou kyselinu z čistících systémŧ závisí na
místním zpracování či na podmínkách uloţení, pokud tedy není pro materiál lokálně vyuţití.
Kaly a jiné kovové zŧstatky, které jsou určeny pro znovupouţití mimo místo zařízení
mohou být skladována v barelech či jiným zpŧsobem závisejícím na materiálu. Kaly
vyprodukované během procesu, které jsou určeny na místní skládku, by měly být promyty,
aby se odstranil zinek a jiné kovy, a poté odvodněny, jak je to jen moţné. Skládkovací
zařízení by měla být zcela uzavřená a nepropustná, jsou objektem kontroly místních orgánŧ.
Voda ze skladovacích prostor mŧţe být vrácena zpět do procesu.
Existuje velké mnoţství sekundárních surovin, které jsou velmi rozdílné: od jemných
popílkŧ aţ k jednotlivým velkým kusŧm. Obsah kovu se liší dle typu materiálu a stejně tak se
liší i podíly dalších kontaminantŧ. Akumulátory jsou obvyklým zdrojem olova a mohou
obsahovat kyselinu, a proto se na tento podíl kyseliny a případné výpary musí brát ohled při
skladování a manipulaci. Niklokadmiové baterie jsou obvykle suché, ale mohou se vyskytovat
i jiné baterie, ze kterých mŧţe unikat elektrolyt. Toto se musí vzít v potaz při skladování a
třídění. Techniky pouţité při skladování, manipulaci a předběţné zpracování se tedy budou
lišit dle velikosti materiálu a míry kontaminace. Tyto faktory se liší od zařízení k zařízení a
techniky, o kterých píšeme v 2.4 se aplikují podle specifického umístění a materiálu.
Následující body se týkají této skupiny materiálŧ.
- Skladování surovin závisí na povaze materiálŧ, jak bylo popsáno výše. Skladování
jemného popílku probíhá v uzavřených prostorách či v zapečetěných kontejnerech.
Sekundární suroviny, které obsahují ve vodě rozpustné komponenty se skladují pod střechou.
Neprašné a nerozpustné materiály (mimo baterií) se mohou skladovat na otevřených
prostranstvích.
- Předběţná příprava je pouţita k získání aglomerátu či k odstranění krabic a obalŧ a k
odstranění jiných kovŧ. Pouţívají se mlecí a drticí techniky s dobrým odsáváním a čištěním
plynŧ. Jemný popílek, který vzniká, se mŧţe pouţít k znovuzískání dalších kovŧ, pouţívají se
pneumatické techniky či jiné techniky vyuţívající oddělování na bázi měrné hmotnosti.
- Jemný popílek mŧţe být skladován a přepravován zpŧsobem, který zabrání emise
popílku. Často se míchá a aglomeruje, aby se získala konzistentní vsázka do pecí.
369
Materiál
Skládka
Primár. suroviny
Uhlí či koks
Zakrytované
boxy, sila
Manipulace
Zakrytované
dopravníky,
nepráší-li
Pneumatický
Palivo a jiné Tanky či sudy Zajištěné potrubí
oleje
v zakrytých
nebo
ruční
prostorech
systém
Tavidla
Uzavřené (silo) Uzavřené
dopravníky
s odsáváním
Pneumatický
koncentráty
uzavřený
Uzavřený
s odsáváním.
Zakrytý
dopravník
či
pneumaticky
Sekundární
suroviny
Jemný prach
Uzavřené či v Zakrytý
barelech
dopravník
či
pneumaticky
Hrubý
prach Zakryté prostory Mechanický
(surovina
či
nakladač
granulovaná
struska)
Hrudkovitý
otevřené
Mechanický
(surovina
či
nakladač
struska)
Celé kusy
Otevřená
či Mechanický
zakrytá
nakladač
prostranství
Baterie olověné Zakryté sklady
Mechanický
s kyselinou
nakladač
a
dopravník
-NiCd
Mechanický
nakladač
a
dopravník
Produkty
a
zůstatky
Kyseliny:Odpadní kyselina Kysdelinovzd.
Tanky
Vyrobená
Kyselinovzd.
kyselina
tanky
Výrobky
-katody, ingoty a Zakrytý
Mechanický
slitky
betonový prostor nakladač
370
Předzpracování
Poznámka
Míchání
s koncentráty či
jinými materiály
Míchání
s pouţitím
dopravníkŧ.
Sušení
aglomerace
či
EAF úlet
nutno
nutno
nutno
Rozbíjení
či Jímání kyseliny,
dávkování vcelku pouţití pokud lze
Odstranění plastŧ Oddělení Fe a Ni
a pyrolýza
Pouţití v procesu
či neutralizace
prodej
- prach
Sudy či pytle
Procesní zŧstatky Zakryté
či Závisí
pro zpracování
uzavřené
dle podmínkách
tvorby úletŧ
Odpady
uloţení
k Zakryté
či Závisí
uzavřené plochy podmínkách
či
hermeticky
uzavřené (sudy)
závisí
na
materiálu
na
na
Vhodný drenáţní
systém, moţná
hydrolýza Sb či
As
Vhodný drenáţní
systém
Tabulka 5.31. Skladování, manipulace a předzpracovací metody pro olovo, zinek a kadmium
- Aglomerace se pouţívá k přípravě koncentrátŧ pro některé tavicí procesy, pouţívají
se aglomerační stoje se spodním a vrchním prouděním a mohou se také pouţít nejnovější
poznatky o spékání pomocí ocelového pasu. Odvod plynŧ a splodin je dŧleţitý a spékání s
vrchním prouděním je ve své podstatě jednodušší pro lapání plynŧ. Plyny obsahují oxid
siřičitý a budou dále vyţadovat čištění a znovuzískání oxidu siřičitého. Obsah oxidu siřičitého
je obvykle nízký a variabilní a to ovlivní návrh zařízení na kyselinu sírovou.
- Koncentráty zinku se před hydrometalurgickým zpracováním praţí. Pouţívají se
téměř univerzálně fluidní praţicí pece, které vyţadují dobré systémy pro odstraňování
kalcínu. Plyny jsou rovněţ zpracovávány v integrovaném zařízení na výrobu oxidu siřičitého.
5.3.2 Tavné procesy pro primární olovo
Procesy k uváţení pro tavbu olova jsou (tm 12O TU Aaczhen 1999):
- Pro koncentráty, které po spékání obsahují olovo a zinek - ISF pece se sprchovým
kondenzátorem a destilační kolonou New Jersey pro čištění a oddělení zinku a kadmia.
Spékací fáze by měly mít dobrý odvod plynŧ.
- Pro olověné koncentráty s dalšími sekundárními surovinami - po spékání či praţení
koncentrátŧ pouţít šachtové a elektrické pece. Procesy přímého tavení Kaldo, ISA
Smelt/Ausmelt, Kivcet
- Pro koncentráty směsí olova a mědi - po praţení koncentrátu v plošinové fluidní
praţicí peci elektrické pece.
Pec
Šachtová pec
110000 t/rok
odsávání
výhody
Částečně zakrytá Robustní
metalurgické
zařízení
nevýhody
Starší
technologiepotřeba moderní
kontroly procesu
ISP 100000 t zakrytá
Robustní
Starší
Zn/rok a 40000t
metalurgické
technologiePb/rok
zařízení. Pouţití potřeba moderní
LCV plynŧ
kontroly procesu
Isasmelt/Ausmelt Zakrytá
či Primární
či Redukce strusky
90000t Pb/rok
částečně zakrytá sekundární
dosud
materiály
neprováděna
QSL
zakrytá
Primární
či Časzá
výměna
371
Poznámky
Dvouzvonové
utěsnění
nebo
studené
dávkování
Dvouzvonové
utěsnění
dávkování
Vysoké
SO2
v plynech.
Směsný Cu/Pb
Integrovaný
90000t Pb/rok
sekundární
trysek
materiály. Proces
je jiţ spolehlivý
Kivcet
90000 t Pb/rok
zakrytá
Kaldo pec
65000 t Pb/rok
uzavřená
Primární
sekundární
materiály.
Procesní
spolehlivost
neznámá
Primární
sekundární
materiály
proces
se
získáním energie.
Vysoké
SO2
v plynech
či Vysoký
obsah Integrovaný
olova ve strusce proces
se
získáním energie.
Vysoké
SO2
v plynech
a drahý
Směsné Pb/Cu
materiály
Tabulka 5.32: Přehled primárních tavíren olova
Pro primární tavírnu je prováděno odstranění úletŧ ve filtračním zařízení a následné
vyuţití oxidu siřičitého. Tohoto se obvykle dosahuje konverzí na kyselinu sírovou v
dovojkontaktním procesu s čtyřmi či více prŧchody, někdy se téţ pouţívá césiový katalyzátor.
Mŧţe být prováděna přeměna části SO2 do kapalného SO2, přebytek se mění na kyselinu
sírovou. Pro malé koncentrace oxidu siřičitého mohou být zváţena jednokontaktní zařízení či
proces WSA.
Plyny se chladí (za vyuţití tepelné energie) a čistí před samotnou konverzí. Jsou
pouţívány techniky kombinace chladičŧ a horkých elektrostatických sráţečŧ či kombinace
skruberŧ (radiálních či jet) a mokrých EP. Jsou zařazeny sráţeče rtuti za vyuţití technik
popsaných v sekci 2.8.
Technikami s moţností prosazení jsou aglomerační ocelové pasy shora odsávané či
zcela zakryté Tyto mají několik výhod pro určité skupiny kovŧ, redukují splodiny a vyuţívají
teplo.
5.3.3 Sekundární olověné hutě
Kvŧli velké variabilitě sekundárních materiálŧ a proměnlivosti obsahu kovŧ v nich a
kvŧli stupni kontaminace vzniklo mnoho hutí na sekundární materiály. Pro velkou škálu
materiálŧ se pouţívají šachtové pece, Isasmelt pece, TBRC, elektrické pece a krátké bubnové
pece [tm 120 TU Aachen]. Pokud uvaţujeme o BAT, přicházejí v úvahu výše zmíněné pece.
Některé z technik, které byly popsány v oddíle 2.6, 2.7 a 2.8 se dají vybavit odvodem
a čištěním plynŧ z těchto pecí a kontrolou procesu. Tyto techniky se v době publikace této
studie ještě běţně nepouţívajíu všech zařízení. Kontrola procesu pro některé šachtové pece
bude ještě třeba vyvinout.
Plyny ze sekundárních hutí obsahují určité mnoţství oxidu siřičitého podle toho, jaký
materiál je zpracováván. Zvláště je třeba odsířit pastu z baterií, pokud není odděleně
zpracovávána v primární huti, síra mŧţe být téţ vázána na olověný/ţelezný kamínek či ve
strusce, pokud pouţijeme struskotvornou přísadu na bázi sodíku, ale mohou být pouţity i jiné
přísady. Pokud není síra navázána, mŧţe být potřeba systém sprchového chladiče. Plyny
mohou obsahovat významné mnoţství více těkavých kovŧ jako např. antimonu či kadmia.
372
Čištění plynŧ v sekundárních hutích se skládá z ochlazení plynu (s vyuţitím tepla/energie), jeli nutno separace hruhých částic a textilního filtru. Odstraňování oxidu siřičitého a dohořívání
mŧţe být zapotřebí, pokud to vyţaduje sloţení plynŧ z pece (např. VOC a dioxiny).
Zachycené úlety jsou recyklovány k získání kovŧ.
V některých případech mohou existovat vysoké koncentrace organického materiálu
(včetně dioxinŧ), coţ závisí na druhu pouţité suroviny. Například popílek EAF má vysoký
obsah dioxinŧ a pasta z baterií (či nedostatečná separace) má za následek vysoký vstup
organického uhlíku a plastu s chlorem. V těchto případech mŧţe být zapotřebí dohořívání či
adsorbce uhlíku a vysoce účinné odstraňování úletŧ.
Příklad 5.01 Použití dohořívací komory
Popis: Pouţití dohořívače, chladicího systému a textilního filtru k odstranění VOC, kovŧ a
úletŧ z plynu z pece. Příklad je pouţitý ze zařízení na recyklaci baterií, kde se pyrolytické
produkty z plastové frakce pouţívají jako palivo v dohořívači. Tento čistící systém pouţívá
dohořívače k odstranění VOC.
Obr. 5.10 Dohořívací systém používaný hutí pro tavbu celých baterií.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Odstranění VOC a vyuţití energie z odcházejících
plynŧ. Odstranění úletu a kovŧ z odcházejícího plynu umoţňuje, aby byl úlet vrácen zpět do
pece.
Provozní údaje
Látka v odcházejícím plynu (65000 m3/h)
popílek (mg/Nm3)
olovo (mg/Nm3)
kadmium (mg/Nm3)
celkový uhlík (mg/Nm3)
oxid siřičitý (mg/Nm3)
oxid dusíku (NOX jako NO2) (mg/Nm3)
oxid uhlenatý (mg/Nm3)
chlorovodík (HCl) (mg/Nm3)
fluorovodík (HF) (mg/Nm3)
PCDD/PCDF (... TE, NATO) (mg/Nm3)
Obsah
< 1,0
< 0,5
< 0,05
< 10
< 500
< 50
< 50
<5
< 0,5
< 0,1
Výkonnostní údaje dohořívače
Mnoţství vypouštěného plynu je 65000 Nm3/h. Emise jako úlet, oxid uhelnatý a oxid
siřičitý se monitorují nepřetrţitě. Aby se sníţily špičkové hodnoty oxidu siřičitého, mŧţe být
do odchozího plynu vstřikován hydroxid vápenatý. Úlet z tkaninového filtru má obsah olova
aţ 65% a to mŧţe být zpět recyklován přidáním zpět do pece, poté co byl odstraněn chlór.
Abychom toho dosáhli, musí být úlet externě zpracován při hydrometalurgickém procesu, aby
vznikl uhličitan olovnatý. Ten se vrací zpět jako surovina do šachtové pece.
373
Efekt v oblasti médií: Pozitivní efekt sníţení emisí, pouţití organické sloţky jako paliva.
Potenciálně negativní ztráta plastŧ a energetická náročnost jejich nahrazení.
Ekonomie: Ekonomická data nejsou dostupná, ale údaje o podobných zařízeních jsou v
dodatku o nákladech. Několik zařízení je ţivotaschopně v provozu.
Příklady pouţití: Německo, Belgie, Švédsko.
Reference: [tm 102, DFIU Zn 1999, tm 120, TU Aachen 1999]
Následující tabulka ukazuje výhody
sekundárního tavení pro rŧzné materiály
Pec
Rotační pec
odsávání
Uzavřená
v prŧběhu
operace
Dávkování
odsáváno
Ausmelt/Isasmelt Spojené odsávání
Uzavřený
dávkovací
systém
Šachtová pec
Uzavřen
přes
dvojizý zvon či
dveře
Elektrická pec
TBRC
a
nevýhody
jednotlivých
výhody
nevýhody
Robustní, dobře Rozsah surovin
propracováno
Moţné
úniky
emisí
Vysoké
prosazení
Široký
rozsah
surovin
Robustní proces.
Široký
rozsah
surovin
Dosud vyvíjeno
technologií
Poznámky
Spojená
dávkovací
odlévací zóna
Obohacení
kyslíkem
Obohacení
kyslíkem
a
Systémy
Dohořívání
procesních
organických
kontrol
nutno materiálŧ s CO
vyvinout
uzavřený
Malý
objem drahý
Dohořívání
plynŧ
organických
materiálŧ s CO
Uzavřený systém Kompaktní,
drahý
Obohacení
vysoké prosazení
kyslíkem
Rotace umoţní
vysoké výkony
Poznámka: ve všech případech jsou nutné odsávací systémy pro suroviny a jejich
předzpracování. Dohořívání, odstranění kysličníku siřičitého chlazení a odstranění úletu
(látkový filtr) je pouţíváno v rŧzných kombinacích v závislosti na zpŧsobu zpracování.
Tento přehled technik na zpracování baterií byl vytvořen, aby zhodnotil hlavní typy
procesŧ. Existuje rovnováha mezi recyklací polypropylénu a jeho pouţitím jako paliva v
procesu. Nedŧleţitější je nutnost porovnání energetického obsahu krabic baterií
s energetickou náročností výroby a lisování plastŧ. Existují však také lokální faktory jako
moţnost lokálního prodeje PE a jiných plastŧ a potenciální lokální pouţití kyseliny a tepla a
další faktory jako například potenciální účinky oxidu siřičitého. Tyto faktory musí být
zhodnoceny v závislosti na místních podmínkách.
Ostatní faktory, které musí být uváţeny na místní úrovni je odsíření pasty, moţné
vázání síry v Pb/Fe kamínku či ve strusce a moţná zařízení na tavení pasty v jiném zařízení.
Pro místní skládkování nemusí být vhodná struska, která vzniká pouţitím struskotvorných
374
přísad na bázi sody. Existují i další přísady na navázání síry ve strusce, kterými se téţ odstraní
rozpustné prvky, ale v době publikace nebyly známy detaily.
5.3.4 Zpracování strusky
O odkouření a redukci strusky jsme jiţ psali, jako o moţných technikách při zvaţování
BAT. Volbu finálního prcesu ovlivní specifické podmínky materiálŧ, které jsou k dispozici.
Techniky z oddílu 2.8, které jsou moţné pouţít, je také nutno zváţit.
5.3.5 Rafinace olova
Procesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechno
techniky ke zváţení, pokud jde o BAT. Specifický obsah jiných kovŧ ovlivní konečnou volbu
procesu. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny ve spojitosti s těmito procesy, hlavně
co se týče kontroly teploty kotlŧ, odsávání a filtrace. Rafinační kotle nejsou vhodné pro tavbu
odpadního olova, které je znečištěné organickými materiály.
5.3.6 Primární zinek
Destilační kolona New Jersey je technikou, která by měla být uváţena pro pyrometalurgickou
produkci primárního zinku ve spojení s ISF pro koncentráty s obsahem směsi olova a zinku.
Pec
Elektrolýza zinku
105000-235000
t/rok Zn
ISP
100000 t/rok Zn
a 40000 t/rok Pb
New
Jersey
destilační kolona
20-100000 t/rok
Zn
odsávání
výhody
Uzavřené praţení Odzkoušený
proces
Uzavřený
uzavřený
nevýhody
Sráţení ţeleza
Robustní
metalurgický
proces
Integrováno
Problémy
s ISP pro výrobu zablokování
zinku,
odzkoušený
proces
Poznámka
Pouţití
plynu
LCV
Nutná kontrola
procesu
a
detekce vibrací
Tabulka 5.35: Přehled hutí na výrobu primárního zinku
Hydrometalurgické procesy jsou velmi dŧleţité při výrobě zinku. Všechny procesy, o
kterých jsme psali výše jako o dostupných jsou techniky, o kterých bychom měli uvaţovat,
pokud zvaţujeme BAT [tm 120 TU Aachen 1999]. Konečný výběr procesu ovlivní specifika
vsázkového materiálu. Jak jsme jiţ zmínili v předchozím textu, proces Goethite závisí na
nízkém podílu ţeleza v kalcínu (či ZnO), který se pouţívá pro sráţení, zatímco proces Jarosit
vykazuje dobré výtěţnosti zinku i při vysokém podílu ţeleza (aţ 10%) [tm 139, Finsko Zn
1999]. V obou případech je třeba efektivní promývání vysráţeného ţeleza. V souvislosti s
těmito procesy by měly být také uváţeny techniky z kapitoly 2.
Protoţe hydrometalurgické procesy zahrnují louţení a elektrolýzu, musí být uváţeno
adekvátní uloţení vylouţeného materiálu. Spojení reaktorŧ a filtrŧ s odpovídajícími skrubery
či odmlţovači by mělo být uváţeno, aby se zabránilo emisím aerosolŧ. V této souvislosti jsou
relevantní techniky z oddílu 2.9, které zabraňují únikŧm do vody za pomoci například
375
drenáţních saystémŧ. Pokud je to moţné, měly by být pouţité techniky, které učiní zŧstatky
Jarositu a Goethitu inertními.
5.3.6.1 Chemická rafinace
techniky ke zváţení, pokud jde o BAT. Specificka vsázkového materiálu ovlivní konečnou
volbu procesu. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny ve spojitosti s těmito procesy,
hlavně co se týče odstranění arsenovodíku a antimonovodíku mokrým čištěním plynu z
chemické fáze úpravy s oxidačním činidlem (manganistan draselný).
5.3.6.2 Elektrolýza
Procesy elektrolýzy, které se přizpŧsobují optimalizovaným rozměrŧm jednotek
(rozteč, počet jednotek) a pouţívají hliníkové katody, by měly být téţ vzaty v úvahu. Dále je
moţno se zabývat téţ mechanickým (a automatickým) získáváním a strháváním a zjišťování
zkratŧje rovněţ dŧleţité v prŧběhu operace.
Elektrolýza produkuje plyny, které se uvolňují na anodě, čímţ vzniká kyselá mlha.
Tato musí být jímána a odstraněna, odsávání a likvidace mlhy slouţí k jejímu návratu do
procesu. Mokré čištění odsátého plynu neumoţňuje opětovné pouţití mlhy a zpŧsobuje větší
podíl odpadní vody. Abychom sníţili mnoţství mlhy, mŧţeme pouţít víka článkŧ. Pouţívají
se plastické či organické zákryty s obrubou.
Příklad 5.02 Odsávání a úprava elektrolytické mlhy
Popis: Odsávání plynŧ z jednotek či ventilace místnosti s jednotkami za účelem odstranění
mlhy.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Odstranění kyselinové mlhy, která by byla jinak
vypouštěna do prostředí. Zlepšeních pracovních podmínek.
Provozní údaje: Nejsou dostupné, nicméně subjektivní porovnání s nemodifikovanými
zařízeními ukazuje významné zlepšení uvnitř a vně zařízení.
Materiálový význam: Pozitivní efekt, kyselina se mŧţe zpět vrátit do procesu. Energetické
náklady na ventilátory.
Ekonomická stránka: Nezhodnoceno, avšak v mnoha instalacích ţivotaschopně existuje.
Pouţitelnost: Všechna elektrolyzní zařízení
Ukázková zařízení: Španělsko.
Reference: [tm 106, Farrell 1998]
Pokud je moţné, měl by se elektrolyt chladit a teplo vyuţít. Chladící vzduch by měl
být odmlţen. Měl by být instalován odmlţovač chladícího vzduchu.
Procesy a techniky na kontrolu a sběr kyselinové mlhy a plynŧ jsou k pouţití v nových
i existujících instalacích.
Dále se dá uvaţovat o uzavřené budově pro tanky s drenáţním systémem a vyuţívání
376
prŧsakŧ kyselin.
5.3.7 Sekundární zinek
techniky ke zváţení, pokud jde o BAT. Specificka plnícího materiálu ovlivní konečnou volbu
procesu. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny ve spojitosti s těmito procesy.
5.3.7.1 Waelzovy pece a odkouření strusky
techniky ke zváţení, pokud jde o BAT.
Příklad 5.03 Promývání Waelz oxidu
Popis: Waelz oxid mŧţe být téţ louţen ve dvoufázovém procesu za pouţití uhličitanu
sodného při první fázi a vody ve druhé k odstranění chloridu, sodíku, draslíku a síry.
Vyčištěný finální produkt je usušen a mŧţe být pouţit jako vsázkový materiál pro elektrolýzu
zinku.
Waelz oxid
Firs stage leaching
Liquor
Second stage leaching
Fresh water
Precipitation
Final effluent
Leached oxid
Solid to Waelz kiln
Waelzův oxid
první stupeň loužení
kapalina
Druhá fáze loužení
čistá voda
srážení
Konečný odtok
Vyloužený oxid
Pevné látky do Waelzovy pece
Obrázek 5.11 Diagram promývacího obvodu Waelz oxidu
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Pozitivní po všech stránkách. Vázání nečistot ve
strusce pece či v odtokových kalech. Energetická náročnost procesu.
Provozní údaje:
Komponent
Zn%
Pb%
S%
F%
Cl%
K2O%
Nepromytý Waelz oxid
55 - 60
7 - 10
0,5 - 1
0,2 - 0,5
4-8
1-3
Promytý Waelz oxid
60 - 68
8 - 11
<0,15
<0,15
<0,15
<0,15
Tab. 5.36 Výsledky promývání
377
Komponent
Zn mg/l
Pb mg/l
Cd mg/l
Odpadní voda po úpravě pomocí NaHS
0,1-0,2
0,05-0,15
0,01-0,15
Tab. 5.37 Odpadní voda z promývacího procesu
Materiálový význam: Pozitivní
elektrolytické/louhovací fázi.
díky
zjednodušení
pouţití
Waelz
oxidu
v
Ekonomická stránka: Nezhodnoceno, avšak v mnoha instalacích ţivotaschopně existuje.
Pouţitelnost: většinou Waelzovy pece
Ukázková zařízení: Španělsko, Německo.
Reference: [tm 95, Borja Garcia-Egocheaga 1998]
Techniky, o kterých se psalo v kapitole 2, by měly být téţ zváţeny ve spojitosti s
těmito procesy, zvláště co se týče zabraňování vzniku dioxinŧ a jejich likvidace.
Procesy a techniky louţení Waelz oxidu jsou vhodné pro pouţití v nových i
existujících instalacích.
5.3.8 Kadmium a další kovy
Procesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechno techniky ke
zváţení, pokud jde o BAT. Specificka vsázkových materiálŧ ovlivní konečnou volbu procesu
a oddělení thalia je pouţíváno je-li nutné. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny ve
spojitosti s těmito procesy. Při produkci Ga a Ge atd. se mohou vyskytovat během extrakce
rozpouštědlem VOC a rŧzné plyny.
5.3.9 Odsávání a čištění plynŧ/zplodin
Pro produkci kovŧ v této skupině se hodí ke zváţení techniky pro odstranění SO2,
VOC, dioxinŧ a úletŧ, které byly popsány v kapitole 2.7 a 2.8. Je nutno zváţit téţ pouţití
sekundárních zákrytŧ. Návrh odsávacího systému musí vzít v potaz postup dávkování vsázky
a jiné provozní úkony pece a také zpŧsob, jakým se během výrobního cyklu mění zdroj
odpadního plynu. Toto mŧţe být dosaţeno pouţitím systému inteligentního ovládání, aby se
emise odsávaly automaticky, tak, jak se vyskytují během cyklu, bez vysoké energetické
náročnosti nepřetrţitého provozu.
Pouţití odsávání během odpichu a odlévání je také ke zváţení. Plyny při odpichu se
budou skládat hlavně z oxidŧ kovŧ, které jsou taveny. Návrh odsávacího systému musí vzít v
potaz postup dávkování a jiné provozní úkony pece a také zpŧsob, jakým se během výrobního
cyklu mění zdroj odpadního plynu. Níţe je uveden příklad současného odvětrávání pro vsázku
a odpich.
378
Příklad 5.04 Jímání plynu
Popis: Zóna pro současnou vsázku a odpich bubnové pece.
Fume collection enclosure
Tapping holes
Charging door
Burner exhaust
Uzávěr odsávání plynu
odpichové otvory
dávkovací dveře
odtah hořáku
Obrázek 5.12 Současný systém odtahů plynů
Zákryty pece mohou pŧsobit potíţe při dávkování a odlévání a mohou znemoţnit odpich
celého mnoţství kovu.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Jednodušší odsávání z jednoho místa.
Provozní údaje: Nejsou dostupné.
Materiálový efekt: Pozitivní efekt - dobrá účinnost odsávání při redukované spotřebě
ebnergie.
Ekonomická stránka: Nízké náklady modifikace. Několik zařízení ţivotaschopně existuje.
Pouţitelnost: všechny rotační pece
Ukázková zařízení: Francie, Velká Británie, Německo.
Reference: [tm 106, Farrell, 1998; tm 120 TU Aachen 1999]
Existuje několik témat, která se místně liší, některá byla rozebrána výše v této
kapitole. Technologie procesŧ probírané v této kapitole v kombinaci s vhodnou filtrací splňují
poţadavky přísné ochrany ţivotního prostředí.
Použité činidlo
Složka v odpadním plynu
Rozpouštědla, VOC (pro In, VOC
Ga atd.)
Chlor, HCl (pro In, Ga atd.)
Cl2
Metoda zpracování
Kondenzace, aktivní uhlí,
biofiltr
Odsávání,
alkalický
scruberový systém
Kyselina dusičná (pro In, Ga NOx
Oxidace
a
absorbce,
atd.)
recyklace, scruber systém
Amoniak (pro In, Ga atd.)
NH3
Zpracování, scruber systém
Oxidy antimonu a arsenu
Antimonovodík a arsenovodík Oxidace a absorbce ve scrber
systému
Tabulka 5.38 Metody chemické úpravy pro plynné komponenty.
379
5.3.10 Zařízení na výrobu kyseliny sírové
Oxid siřičitý vyprodukovaný během tavby, aglomerace a praţení mŧţe mít váţné následky na
ţivotní prostředí a odstraňuje se z plynŧ buď v zařízeních na kyselinu sírovou či je znovu
získán jako kysličník siřičitý. Rŧzné procesy na odstranění oxidu siřičitého jsou popsány v
oddíle 2.8 tohoto dokumentu a musí být zhodnoceny ve vztahu ke koncentracím oxidu
siřičitého, které jsou vyprodukovány během aglomerace, praţení či tavení. Pouţití procesu téţ
závisí na situaci místního trhu s kapalným oxidem siřičitým, obecně se pouţívá konverze na
kyselinu sírovou. Existuje několik faktorŧ, které ovlivňují produkci kyseliny sírové, některé
jsou specifické zvláště pro tento oddíl o kovech. Všechny tyto techniky je nutno zváţit při
určení BAT.
Pouţití obohacení kyslíkem má za následek v některých hutích vysoký obsah oxidu
siřičitého a ačkoli tento je následně zředěn pod 14% SO2 pro konverzi, omezení mnoţství
plynu umoţňuje výrazné úspory co se týče potrubí, ventilátorŧ a čistícího zařízení. Další
faktor, který je spjatý s vysokou koncentrací plynu je potenciální pouţití přebytečného tepla z
plynu, které vzniká hlavně po katalytické fázi, která je silně exotermická. Následné ředění
plynu rovněţ zajistí přítomnost dostatečného mnoţství kyslíku pro katalytický proces.
Dalším faktorem ovlivňujícím obsah oxidu siřičitého je nízký a variabilní obsah plynŧ
z některých aglomeračních zařízení. Tato proměnlivost obsahu SO2 znamená, ţe navrţení
zařízení na kyselinu sírovou musí vzít v potaz tuto variabilitu zejména ve fázích promývání
plynu a odvodu tepla a při volbě katalyzátoru. Jak jsme jiţ zmínili, výběr katalyzátoru je dnes
širší a dávkování oxidu cesného jako katalyzátoru mŧţe přinést zlepšení výkonu. Pokud je
malá koncentrace plynŧ, je moţné přidávat teplo, aby byla udrţena optimální teplota v
katalyzátoru.
Provoz metaurgického zařízení na kyselinu sírovou závisí na provozu sekce čištění
plynŧ. Pokud čistící systém neodstraňuje efektivně nečistoty z příchozího plynu, provoz
kontaktní sekce se bude zhoršovat. Ačkoli se konstrukce čistících zařízení na mokrý plyn
mŧţe velmi lišit, musí splňovat následující poţadavky a rysy:
- Musí být odstraněny pevné kontaminanty, kvalita finálního plynu musí být <1 mg úletu/Nm3
(opticky čistý).
- Mnoţství oxidu sírového v plynu musí být zredukováno na úroveň 15-25 mg/Nm3.
-Fluoridy a chloridy musí být odstraněny, aby nepoškodily zdivo věţe a katalyzátor.
- Plyn musí být ochlazen na teplotu, která je vhodná pro udrţení rovnováhy vody v zařízení na
kyselinu. Teplota závisí na koncentracích SO2 v plynu a na koncentracích vyprodukované
kyseliny. Plyn s obsahem 4-6% SO2 vyţaduje chlazení na teploty pod 30oC, zatímco plyn s
obsahem SO2 nad 10% mŧţe mít teplotu přibliţně 35 - 40 oC, při produkci 98,5% kyseliny.
Míra konverze oxidu siřičitého na oxid sírový se běţně udává v rozmezí 98,5 aţ 99,8%
pro plyny z rŧzných procesŧ. Nicméně existuje několik faktorŧ, které ovlivňují míru konverze
a musí být zváţeny v závislosti na místních podmínkách:
- Čistota vstupního plynu redukuje poškození katalyzátoru.
- Koncentrace a konzistence vstupního plynu. Vyšší koncentrace a obsah SO2 zpŧsobují
dosahování vyšší efektivity konverze. To se děje díky internímu chlazení plynu, které
dosahujeme pokud není mnoho kolísání koncentrací.
- Výběr katalyzátoru. Oxid cesný dávkovaný jako katalyzátor zpŧsobuje zvýšení konverze,
pokud jsou kontrolovány další faktory, které zabrání jeho znečištění. Pravidelné výměny
katalyzátoru jej vylepší během údrţby, avšak pokud chceme, aby byl plně efektivní, musí toto
380
doprovázet téţ zdokonalení v jiných oblastech.
- Správná teplota vstupního plynu, obsah kyslíku a rovnováha vody (viz výše).
- Účinné nastavení podmínek plynu, zvláště teploty při prŧchodu katalyzátorem.
Účinnost konverze se tedy mění během prŧběhu procesu a jednoznačně udané hodnoty
tedy mohou být zavádějící, přesto však následující příklady ukazují, čeho je moţno dosáhnout
dobře zkonstruovanými zařízeními, které pracují s plyny rŧzných vstupních charakteristik.
Příklad 5.05 Mokrý proces výroby kyseliny sírové z plynu (WSA) pro plyn s nízkým
obsahem SO2
Popis: Tento proces je navrţen pro plyny, které mají nízký obsah SO2. Aţ 99,3% SO2 je
katalyticky zkonvertováno na SO3, který reaguje s vodou v plynu, a vytváří se tak plynná
kyselina sírová. Kyselina se kondenzuje v kondenzátoru WSA. Tepelné poměrya a nízká
citlivost na rovnováhu vody zpŧsobují, ţe není třeba zvláštního spalování síry. Katalyzátor
pouţitý v technologii WSA je draslíkem a sodíkem legovaný vanad v 10 a 20 mm lisovaných
krouţcích.
Hot air
Stack gas
Support fuel
Heat exchanger
WSA kondenser
SO2 conventer
Feed gas
Acid pump
Acid cooler
Product acid
Horký vzduch
plyn do komínu
Pomocmné palivo
výměník tepla
WSA kondenzátor
Konvertor SO2
Plnící plyn
Čerpadlo na kyselinu
Chladič kyseliny
Vyrobená kyselina
Obrázek 5.1 Diagram procesu WSA
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Konverze SO2 na kyselinu sírovou redukuje emise
SO2, a tak i kyselé deště.
Provozní údaje: Typické údaje jsou v následující tabulce
Praţení olova
100000
30 - 35
105
5,5
14,2
2,0 - 3,5
99
< 28
>97,5
21
~290
3
Prŧtok
Nm /h
o
T vstup
C
o
T výstup
C
H2O vstup
obj.%
O2 vstup
obj%
obsah SO2
obj.%
Konverze
%
SO3 v čistém plynu
vyrobená H2SO4
Teplota produktu
Produkce kyseliny
mg/Nm3
hmot.%
o
C
t/den
381
Spotřeba energie (elektřina a palivo) kWh/t
Spotřeba chladící vody Gcal/h/tuna kyseliny
200-300 (při 2,7% SO2)
0,25 ( ...T=5 oC)
Tabulka 5.39 Výkon systému WSA
Materiálový význam: Proces WSA neprodukuje ţádný odpad či odpadní vodu a nepouţívá
ţádné absorbenty či jiné chemikálie.
Ekonomie: Nejsou k dispozici, ale několik zařízení ţivotaschopně existuje.
Pouţitelnost: Proces WSA se dá pouţít na všechna nová a existující zařízení zvláště pro
praţící pece na molybden a olovo, kde je obsah SO2 niţší neţ 5 - 6%.
Ukázková zařízení: Francie.
Reference: [tm/165, Bendixen, Haldor Topsoe, 1996], [tm/166, Bendixen, Haldor Topsoe,
1996], [tm/167, Bendixen, Haldor Topsoe, 1997], [tm/ SADACI 1999]
Příklad 5.06 Zařízení na kyselinu sírovou pro plyny s proměnlivými charakteristikami
plynu
Popis: Sekce na čištění a promývání plynu. Dvojkontaktní zařízení na kyselinu sírovou, 4
prŧchody. Slabá kyselina k neutralizaci ~12 - 15 m3/h s 5% H2SO4.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Vysoký poměr konverze oxidu siřičitého. Se stávající
instalací se dosahuje aţ 99,6%.
Provozní údaje: Výstupní údaje (mněřené údaje)
Objem odcházejícího plynu:
SOx
SO3
NOx (jako NO2)
Cl- (jako HCl)
F (jako HF)
34200 Nm3/h
685 mg/Nm3
28 mg/Nm3
114 mg/Nm3
1,1 mg/Nm3
nejistitelné
Prŧměrné koncentrace:
Cd
Hg
Tl
As
Se
Sb
Pb
Cu
PCDD/PCDF
0,02 mg/Nm3
nejistitelné
nejistitelné
<0,05 mg/Nm3
nejistitelné
nejistitelné
0,17 mg/Nm3
0,25 mg/Nm3
nejistitelné
Tabulka 5.40 Výkon procesu na kyselinu sírovou
382
Materiálový efekt: Pozitivní efekt. Redukce hlavních emisí oxidu siřičitého pomocí konverze
na kyselinu sírovou, vyuţití tepla z plynŧ a z konverze.
Ekonomie: Několik zařízení ţivotaschopně existuje. Viz téţ dodatek o nákladech.
Pouţitelnost: Výstupní plyny z praţicí pece či tavicí pece. Tato zařízení mohou být pouţita
také ve většině existujících instalacích.
Ukázková zařízení: Něměcko.
Reference: [tm 102, DFIU Zn 1999]
Dalším faktorem, který je rozhodující u zařízení nakyselinu sírovou pro plyny s
vysokou koncentrací, je zbytkový SO2 ve vypouštěných plynech. Většina evropských zařízení
pracuje s efektivitou konverze v rozmezí mezi 99,5 aţ 99,8. Procento konverze neplatí pro
spouštění a zastavování procesu a během krizových situací.
5.3.11 Kontrola procesu
Principy procesních kontrol, které byly popsány v oddíle 2.6 jsou pouţitelné pro
výrobní procesy popsané v této části. Některé pece a procesy se dají vylepšit přidáním mnoha
těchto technologií. Zvláštní pozornost si zaslouţí měření teploty a kontrola pecí a kotlŧ, které
se pouţívají pro tavení kovŧ v této skupině, aby se zabránilo tvoření zplodin, či aby bylo toto
tvoření alespoň minimalizováno.
Procesy a techniky na kontrolu pecí a ovládání teploty tavení se dají pouţít v nových i
existujících instalacích.
5.3.12 Odpadní voda
Tento problém závisí na lokálních podmínkách, zařízení, která jsou v provozu jsou vysoké
kvality. Veškerá odpadní voda by měla být vyčištěna, aby se odstranily rozpuštěné kovy a
pevné látky. V některých případech se pouţívá dvoufázový sráţecí proces, první hydroxidová
fáze je následována druhou sulfidovou, aby se zajistilo odstranění olova a kadmia [tm 171,
Steil & Hahre 1999]. Techniky popsané v 2.9 by měly být vzaty v úvahu. V moha zařízeních
se chladící voda i upravovaná voda společně s dešťovou vodou pouţívá znovu během procesu
či se recykluje.
5.3.13 Zbytky z procesŧ
Procesy, o kterých jsme psali výše jako dosaţitelných jsou všechny nutny zváţit, pokud
uvaţujeme o BAT. Konečnou volbu procesu ovlivní druh vsázkového materiálu. Ve spojitosti
s těmito procesy by měly být téţ uváţeny techniky popsané v kapitole 2.
383
5.4.
NEJLEPŠÍ DOTUPNÉ TECHNIKY (BAT)
Abychom porozuměli tomuto oddílu a jeho obsahu, je třeba podívat se do předmluvy tohoto
dokumentu, zvláště na pátý oddíl "Jak porozumět tomuto dokumentu a jak jej pouţívat".
Techniky a s nimi spjaté úrovně či rozmezí spotřeb, o kterých se píše v tomto oddíle, byly
zhodnoceny v opakujícím se procesu, který obsahoval následující kroky:
- identifikace klíčových otázek ţivotního prostředí, které se vztahují k danému sektoru; pro
výrobu olova a zinku je to úlet, obsah kovŧ ve zplodinách, VOC (včetně dioxinŧ), zápachy,
SO2, jiné kyselinové páry, VOC, odpadní voda, zŧstatky jako např. kal, úlet z filtrŧ a struska
- zkoumání technik, které nejlépe řeší tato klíčová témata
- zjištění nejlepších výsledkŧ pro ţivotní prostředí, na základě dat z EU a světa
- zkoumání podmínek, za kterých se těchto výsledkŧ dosahuje, jako např. náklady,
materiálový efekt, hlavní hnací síly při implementaci dané techniky
-výběr BAT a s nimi spjatými úrovněmi emisí a/nebo úrovně spotřeb daných pro tento sektor
obecně podle Článku 2 (11), Doplňku IV Směrnice.
Klíčovou roli při kaţdém z těchto krokŧ a při jejich prezentaci zde hrály expertnoí
posudky evropské kanceláře IPPC a příslušné pracovní technické skupiny (TWG).
Na základě tohoto zhodnocení jsou v této kapitole prezentovány techniky a také
hodnoty emisí a úrovně spotřeby spjatými s BAT, které povaţujeme za vhodné pro tento
sektor jako celek a v mnoha případech odráţejí stávající stav instalací v celém sektoru. Na
místech, kde ukazujeme úrovně emisí a spotřeby "spjaté s BAT", mŧţete očekávat hodnoty,
které dostáváme jako výsledek těchto aplikací v tomto sektoru a daných technik, přičemţ je
vzata v potaz rovnováha mezi náklady a výhodami, které přináší BAT. Nicméně zde nejsou
ţádné limitní hodnoty emisí či spotřeby a tak by se jim ani nemělo rozumět. V některých
případech je technicky moţné dosáhnout lepších hodnot emisí či spotřeby, avšak jen za cenu
vyšších nákladŧ či materiálových efektŧ, které nelze aplikovat na celý sektor BAT. Nicméně
takové hodnoty mohou být ospravedlněny ve specifičtějších případech, kde existují zvláštní
tlaky.
Hodnoty emisí a spotřeby spjaté s pouţitím BAT se musí vidět dohromady s
jakýmikoli referenčními podmínkami (např. prŧměrovací periody).
Koncept "hodnot spjatých s BAT", který byl popsán výše, by měl být odlišen od
"dosaţitelných hodnot", který se téţ pouţívá v tomto dokumentu. Kde je hodnota popsána
jako "dosaţitelná" za pomoci techniky či kombinace technik, musíme tomu rozumět tak, ţe
tato technika umoţňuje dosaţení těchto hodnot v určitém čase v dobře udrţovaném zařízení či
procesu, jenţ vyuţívá dané techniky.
Kde bylo moţné, s popisem techniky, která byla prezentována v předchozím oddíle,
přidali jsme data týkající se nákladŧ. Tato dávají alespoň hrubou představu o velikosti
nezbytných nákladŧ. Avšak skutečná cena bude samozřejmě záviset na specifické situaci se
zřetelem například na daně, poplatky a technická data dané instalace. V tomto dokumentu
není moţné plně zhodnotit tyto místní vlivy. Pokud nejsou k dispozici data týkající se
nákladŧ, uvádíme zhodnocení ekonomické ţivotaschopnosti na základě pozorování
existujících zařízení.
384
Je naším záměrem, aby se obecné BAT staly referenčními prvky, vŧči kterým budeme
srovnávat existující zařízení či návrhy nových instalací. Takovýmto zpŧsobem budou
pomáhat při stanovení vhodných podmínek zaloţených na BAT či při stanovení obecných
závazných podmínek v Článku 9(8). Předpokládá se, ţe nové instalace budou navrţeny tak,
aby splňovaly či ještě překračovaly hodnoty uvedené jako BAT v tomto materiálu. Dále
mŧţeme uváţit, ţe by se existující zařízení mohla přiblíţit k obecným hodnotám BAT či je
ještě překročit, v závislosti na technické a ekonomické pouţitelnosti těchto technik.
BREF neuzákoňuje obecně závazné právní standardy, tyto dávají vodítko prŧmyslu,
členským státŧm a veřejnosti při stanovení dosaţitelných emisí a spotřeby při pouţití
specifické techniky. Vhodné limity pro stanovení v specifickém případě musí brát v úvahu
cíle Direktivy IPPC a lokální cíle.
Techniky BAT jsou ovlivněny mnoţstvím faktorŧ a je tak nutná metodologie ke
zkoumání technik. Postup, který byl pouţit, je popsán níţe.
Za prvé výběr procesu závisí na druhu suroviny, která je dostupná na daném místě.
Nejvýraznějším faktorem je jejich sloţení, přítomnost dalších kovŧ, velikost (včetně
náchylnosti ke tvorbě prachu) a stupeň kontaminace organickým materiálem. Mohou to být
primární materiály z jednoho či více zdrojŧ, sekundární suroviny rozdílné kvality, či
kombinace primárních a sekundárních materiálŧ.
Za druhé by měl být proces pouţitelný s nejlepšími moţnými systémy odsávání a
čištění plynŧ. Jímání plynu a jeho čištění silně závisí na charakteristikách hlavního procesu,
na příklad některé procesy nepouţívají přepravy pomocí nabírací lţíce, a tak je jednodušší je
uzavřít. Některé procesy mohou zpracovávat recyklované materiály jednodušším zpŧsobem, a
tak zmírňují dopad na ţivotní prostředí tak, ţe odstraňují nutnost skládkování.
Závěrem musí být vzaty do úvahy také otázky související s vodou a odpadem,
obzvláště minimalizace odpadŧ a potenciální znovupouţití zŧstatkŧ a vody uvnitř procesu či
procesem samotným. Při výběru procesu je rovněţ dŧleţitým faktorem energie procesem
pouţívaná.
Výběr BAT všeobecně je tedy komplikovaný a závisí na výše popsaných faktorech.
Rozdílné poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivněna zejména surovinou, která je lokálně
dostupná, výrobní kapacitou továrny. Tyto otázky jsou tedy lokálně podmíněné. Existují zde
výhody pro primární procesy, které jsou schopny přijmout některé sekundární materiály.
Následující body shrnují doporučenou metodologii, která byla pouţita v tomto
dokumentu:
- Je proces prŧmyslově ověřen a je spolehlivý?
- Existují omezení pro vsázkový materiál? (např. při primárním tavení jsou některé procesy
pouze pro "jednoduché" koncentráty a jiné pro zpracování komplexních vsázek)
- Typ vsázkového materiálu a další prvky v něm obsaţené (např. Cu, Sb, Bi) ovlivňují výběr
procesu.
- Existují omezení procesu? (např. doloţená nejvyšší kapacita či nejniţší moţný výkon, které
jsou nutné pro ekonomický provoz)
- Mohou být později v procesu aplikovány nejnovější techniky efektivního odsávání a čištění
plynu?
385
- Mŧţe proces v kombinaci s čistící technologií dosáhnout nejniţších hodnot emisí?
Dosaţitelné emise jsou uvedeny níţe.
- Existují další aspekty spjaté například s bezpečností?
V době, kdy byla psána tato práce existuje několik procesŧ v kombinaci s rŧznými
čistícími technologiemi, které mohou dosahovat nejvyšších standardŧ pro ţivotní prostředí a
splňují tak podmínky pro BAT. Procesy se liší výkonem a typy materiálŧ, které se mohou
pouţívat, takţe je několik moţných kombinací. Všechny procesy zvyšují znovuzpracování
zŧstatkŧ a minimalizují emise do vody. Ekonomie procesŧ se liší. Některé k ekonomickému
provozu vyţadují vysokou výrobu, zatímco ostatní takovéto kapacity nejsou schopny
dosáhnout.
Pouţívané odsávací a čistící techniky byly popsány při popisu technik, které je třeba
zváţit při volbě BAT a pokud se pouţívají v kombinaci s metalurgickým procesem, dosahuje
se vysoké ochrany ţivotního prostředí.
Jak jiţ bylo naznačeno v obecném úvodu k tomuto dokumentu, tento oddíl ukazuje
techniky, které jsou obvykle kompatibilní s BAT. Naším záměrem je poskytnout obecné údaje
emisí a spotřeby, které se dají povaţovat za orientační body ve vztahu k výkonu BAT. Toho
dosahujeme citováním dosaţitelných úrovní v rozmezích, která se dají všeobecně pouţít na
nová i vylepšená zařízení. Existující zařízení mohou obsahovat faktory jako například
omezení prostoru či výšky, které omezují plné vyuţití technik.
Hodnoty se téţ budou časem lišit se zřetelem na stav zařízení, jeho údrţbu a kontrolu
procesu čistícího zařízení. Vedení procesu téţ ovlivní podmínky, neboť je moţno očekávat
výkyvy v teplotě, mnoţství plynu a dokonce charakteristikách prosazení během procesu či
vsázky. Dosaţitelné emise jsou proto pouze základem, podle kterého mŧţe být posouzen
vlastní chod zařízení. Na místní úrovni se musí vzít v potaz také rozvoj procesu a jiná
specifika.
5.4.1 Manipulace s materiálem a jeho skladování
Závěry k BAT ohledně manipulace s materiálem a jeho skladování jsou obsaţeny v
oddíle 2.17 tohoto dokumentu a dají se pouţít na materiály v této kapitole.
5.4.2 Výběr procesu
Není moţné udělat závěr, ţe se jeden výrobní proces se dá pouţít pro celou tuto
skupinu kovŧ. Techniky pro následující fáze procesu se povaţují za BAT pro suroviny, jeţ
jsou dostupné.
5.4.2.1 Primární tavírny olova
Pokud bereme v úvahu tuto metodologii, následující techniky, pokud se pouţívají s
odpovídajícím zařízením pro odsávání a čištění, se povaţují za BAT pro produkci olova.
Dobré odsávání plynŧ a čistící systémy a vyuţití energie pouţité v tomto procesu
nabízí výhody v energetické efektivitě, nákladech, kapacitě a jednoduchosti dodatečného
vybavování.
386
Plyny z aglomerace, praţení a přímého tavení by se měly upravovat tak, aby se
odstranil úlet a těkavé kovy, aby byla vyuţito teplo či energie a aby byl vyuţit oxid siřičitý či
byl konvertován na kyselinu sírovou v závislosti na místním trhu s oxidem siřičitým.
Uţitá technika
Kaldo proces
TBRC (Zcela zakrytý)
ISP a New Jersey destilace
QSL
Kivcet pec
Kaldo pec
Isasmelt
Šachtová pec
surovina
poznámka
Pb koncentráty a druhotné Suchá vsázka, proměnlivý
suroviny (mnoho druhŧ)
SO2, provozováno společně
s jinými tavírnami Cu
Zn/Pb koncentráty
Aglomerovaná
vsázka.
Zakrytování
aglomerace
nutné
Pb koncentráty a sekundární Zvlhčená
a
granulovaná
suroviny
vsázka
Cu/Pb
koncentráty
a Suchá vsázka
sekundární suroviny
Pb koncentráty a sekundární Suchá, peletovaná vsázka
materiál
Pb koncentráty a sekundární Suchá, peletovaná vsázka
materiál
Komplex olovo obsahujících Vysocekvalitní
kontroly
primárních i sekundárních procesu, odsávání a filtrace
materiálŧ
nutné. Uzavřená aglomerace
či kombinace s jinou pecí
nutné
Tabulka 5.41 Primární tavírny olova povaţované za BAT
5.4.2.2 Sekundární tavírny olova
Pro výrobu olova ze sekundárních surovin musí být vzata v úvahu surovinová
základna na lokální úrovni a tato ovlivní sestavu pecí a připojeného odsávání a filtrace.
Procesy zahrnuté mezi BAT jsou: šachtová pec (s dobrou kontrolou procesu),
Isasmelt/Ausmelt, elektrická pec a rotační pec.
Podpovrchová elektrická oblouková pec je pouţívaná pro směsné materiály s obsahem
mědi a olova. Je uzavřenou jednotkou a je tedy významně čistější, neţ jiné technologie, pokud
odsávací systém je navrţen v odpovídajícím výkonu. V současné době je elektrická pec
pouţívaná pro sekundární materiály s obsahem síry a je propojena se zařízením na výrobu
kyseliny sírové. Údajně je objem produkovaných plynŧ niţší neţ u jiných pecí a velikost
filtrační jednotky tedy mŧţe být menší.
technologie
surovina
Zakrytá elektrická oblouková Cu/Pb materiály
pec
Isasmelt
Sekundární suroviny, většina
druhŧ
Rotační pec
Většina sekundárních surovin
Šachtová pec
Celé baterie
387
Poznámka
Uzavřená pec, menší objem
plynŧ
Potřeba zajistit zpracování
strusky
Přetrţitý
proces,
mŧţe
nabídnout univerzálnost pro
rŧzné materiály
Vysoká energetická efektivita,
Tavící zařízení a kotle
vyţaduje vysoce účinnou
kontrolu procesu, dohoření a
monitoring emisí
Pouze čisté olovo a čistý Nutná kontrola teploty v kotli
odpad
Tabulka 5.42: Sekundární tavírny povaţované za BAT
5.4.2.3.
Rafinace olova
Rafinační kroky zahrnuté mezi BAT jsou techniky uvedené mezi pouţívanými
technologiemi, kombinace rafinačních procesŧ bude záviset na kovech obsaţených v surovém
olovu.
Odstranění mědi a oddělení sulfidických stěrŧ. Arsen, antimon a cín jsou odstraněny
směsí ledku a louhu sodného následovaným mechanickým odstraněním oxidických stěrŧ.
Vzduch/kyslík mŧţe být pouţit rovněţ. Odstříbření Parkesovým zpŧsobem a odstranění zinku
vakuovou destilací. Odstranění bismutu směsí vápníku a hořčíku Kroll-Bettertonovým
procesem.
Procesy mohou být pouţity s efektivní primárním či je-li nutno sekundárním
odsávacím systémem. Kontrola teploty v rafinačních kotlích je zvláště dŧleţitá pro prevenci
vzniku kouřŧ s obsahem olova a nepřímý ohřev je nejefektivnější v tomto smyslu.
5.4.2.4.
Primární zinek
Praţení a systémy k získání síry a hydrometalurgické procesy, které byly diskutovány
dříve jako techniky ke zváţení, jsou všechny zařazeny mezi BAT. Specifické vsázkové
materiály dosaţitelné pro provozovatele ovlivní konečnou volbu procesu, zvláště cestu sráţení
ţeleza. Odpovídající techniky k monitorování a odstranění arsenovodíku a antomonovodíku
by rovněţ měly být vzaty v úvahu ve vztahu k těmto procesŧm.
5.4.2.4.1.
Čistění elektrolytu
Procesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zaţazeny mezi BAT.
Specifické vsázkové materiály ovlivní konečnou volbu procesu. Zvláštní pozornost by měla
být věnována ocenění potenciálních emisí arsenovodíku a antimonovodíku v prŧběhu
rafinační elektrolýzy s jejich odstraněním sprchováním plynŧ z chemického zpracování
s oxidačním činidlem jako manganistan draselný.
5.4.2.5.
Sekundární zinek
Procesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zaţazeny mezi
BAT, pokud zajišťují dobrou kontrolu procesních plynŧ, odsávání a zpracování těchto plynŧ.
Procesy zahrnují:
- fyzikální separaci, tavení a jiné vysokoteplotní zpracování následující
odstraněním chloridŧ
- pouţití Waelzových pecí, cyklonŧ nebo konvertorových pecí pro zvýšení
teploty k odpaření kovŧ a poté tvorbu oxidŧ, které jsou odstraněny z plynŧ při
filtraci
388
Specifické vsázkové materiály ovlivní konečný výběr procesu. Techniky diskutované
v kapitole 2 by měly být také zváţeny ve spojení s těmito procesy především kontrola teploty
v peci a odsávání a filtrace.
5.4.2.6.
Kadmium a jiné kovy
Procesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zahrnuty mezi BAT.
Specifické vsázkové materiály ovlivní konečnou volbu procesu. Odpovídající techniky
diskutované v kapitole 2 by měly být rovněţ zváţeny ve spojení s těmito procesy, zvláště
manipulace, skladování, předzpracování a odsávání a filtrační systémy. Protoţe tyto kovy a
jejich sloučeniny jsou obzvlášť toxické, zvláštní pozornost by měla být věnována volbě
procesu, kontrole a filtračním systémŧm.
5.4.2.7.
Jiné procesní techniky
..1.1.1.
Elektrolýza
Procesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zařazeny mezi BAT.
Specifický vsázkový materiál ovlivní konečnou volbu procesu. Oedpovídající techniky
diskutované v kapitole 2 by měly být zváţeny ve spojení s těmito procesy zvláště prevence,
odsávání a zpracování mlhy z jednotek.
Proces
elektrolýza
Odkouření
strusky
Waelzova pec
Rozbíjení baterií
Technika
Permanentní katoda, sníţení
tvorby mlhy v jednotkách
a Metody
dříve
uvedené
schopné vyrobit produkt pro
přímé pouţití
2-stupňový
proces
pro
umoţnění
separace
a
minimalizace
kontaminace
plastové frakce
Poznámka
Odsátá mlha se vrací zpět
s kyselinou do procesu
Získání energie
Destrukce dioxinŧ
Sběr a opětné pouţití kyseliny
z baterií
Odsávání mlhy
Tabulka 5.43: Přehled jiných procesů uvedených jako BAT
..1.2.
Zachycování a čištění plynŧ
Odsávací systémy plynŧ mohou vyuţít systémy pecních zákrytŧ a měly by být
navrţeny k udrţení pecního podtlaku jenţ zabrání únikŧm a těkavým emisím. Mohou být
pouţity systémy jeţ udrţují pec uzavřenou či zákryt. Příklady jsou aplikace zákrytŧ materiálŧ,
dávkování lanzami či zvony a pouţití robustních rotačních bubnŧ k dávkování. Inteligentní
systémy odsávání schopné odstranit kouřivost zdrojŧ po dobu jejich trvání šetří energii.
BAT pro pracování plynŧ a kouřŧ jsou ty, jeţ vyuţívají chlazení se získáváním tepla
pokud jsou nutny uţít před filtrací v textilním filtru kromě zařízení k výrobě kyseliny sírové
jeţ je popsáno níţe. Pouţívané textilní filtry jsou vybavené vysoce kvalitními materiály
v dobře konstruovaných a udrţovaných sestavách. Jsou vybaveny detekčními systémy
poškození pytlŧ a on-line čistícími metodami.
389
Systémy získávání síry a související zachycení úletŧ a kovŧ jsou popsány v kapitole
2.8. tohoto dokumentu, výroba kyseliny sírové je nejrozšířenější technikou i kdyţ lokální trh
pro kysličník siřičitý také existuje. Proces čištění plynŧ před výrobou kyseliny sírové
obsahuje kombinaci suchého EP, mokrého skruberu, odstranění rtuti a mokrého EP. Faktory
ovlivňující proces v této sekci jsou popsány výše v oddělení technik ke zváţení ve vztahu
k BAT.
Systémy granulace strusky vyţadují Venturiho skruber nebo mokrý EP neboť
jepřiváděn silný proud. Plyny z ISP rovněţ vyţadují pouţití mokrého scruberu aby byly plyny
zchlazeny před pouţitím jako palivo.
Proces
Složka v plynech
Prach a kovy
Podmínky odstranění
Správné skladování
Odsávání a filtrace v textilním
filtru
Předzpracování
surovin Prach a kovy
Správný provoz
(mechanické rozdruţení)
Odsávání a textilní filtr
(termické rozdruţení)
Organický materiál*
Správný provoz, dohoření,
injekce uhlíku a správné
chlazení plynŧ
Primární praţení a tavení
Prach, kovy a oxid siřičitý, Správný provoz, odsávání,
aglomerace
Hg
čištění plynŧ (suchý a mokrý
EP atd.), chlazení a výroba
kyseliny sírové
ISP
CO, páry kovŧ
Mokrý skruber (zchlazení
plynŧ) před pouţitím jako
palivo
Granulace strusky
Pára, prach, H2S, SO2
Mokrý ESP, skruber
Sekundární tavírna
Prach a kovy
Správný provoz a odsávání
plynŧ, chlazení a textilní filtr
Organický materiál*
Správný provo, dohoření,
injekce uhlíku a odp.chlazení
Kysličník siřičitý**
Skruber je-li nutno
Chemická rafinace
Mlha a kovy (As,Sb)
Správný provoz a odsávání
s oxidačním skruberem
Rozpouštěcí extrakce
VOC a zápach
Kondenzátor, uhlíkový či bio
filtr je-li nutno
elektrolýza
Kyselá mlha
Odsávání a skruber/odmlţení
Termální rafinace
Prach a kovy
Správný provoz, odsávání,
chlazení a textilní filtr
Kysličník siřičitý**
Skreuber je-li nutno
Tavení, legování, odlévání a Prach a kovy
výroba prachu
Organické materiály*
Odkouření
strusek
Waelzova pec
a Prach a kovy
390
chlazení a textilní filtr
chlazení
chlazení a textilní filtr či EP
je-li pouţito mokré chlazení
Organické materiály*
chlazení
Pozn.: *organické materiály včetně VOC udané jako celkový uhlík (mimo CO), dioxiny a
CO, přesný obsah závisí na obsahu organiky v surovinách.
**oxid siřičitý mŧţe být
přítomen pokud jsou pouţívány síru obsahující suroviny (např. pasta z baterií) nebo paliva a
síra není vázána do strusky nebo kamínku.
Tabulka 5.44: Přehled podmínek odstraňování komponentů v odcházejících plynech
Systémy odsávání kouřŧ odpovídají nejlepším technikám popsaným v kapitole 2.7.
Filtrační systémy zařazené mezi BAT pro sloţky obvykle obsaţené v odcházejícíh plynech
jsou shrnuty v následující tabulce. Mohou být variace v surovinách, které ovlivňují rozsah
sloţek úletŧ či jejich fyzikální stav jako velikost zrna a tyto by měly být zváţeny lokálně.
..1.3.
Emise do ovzduší související s pouţítím BAT
Emise do vzduchu zahrnují umise z odsávacích systémŧ z rŧzných zdrojŧ a úniky
nezachycených emisí z těchto zdrojŧ. Moderní, dobře pracující systémy, jsou vybaveny
efektivním odstraňováním nečistot a současné údaje indikují, ţe emise nezachycené
odsáváním jsou hlavním zdrojem celkových emisí.
Pro všechny procesy celkové emise do atmosfery vznikají při:
- manipulaci a skladování materiálŧ, sušení, peletizaci, aglomeraci, praţení a tavení
- odkuřování strusek a Waelzově procesu
- chemické rafinaci, termální rafinaci a elektrolýze
- tavení, legování, odlévání atd.
Emise nezachycené odsáváním mohou být velmi dŧleţité a mohou být odhadnuty
z účinnosti zahycování plynŧ a z ekologického monitorování (viz kapitola 2.7.)
Následující tabulky shrnují techniky ve vztahu k emisím.
Škodlivina
Rozsah
podle BAT
Plyny s nízkým > 99,1
obsahem SO2
(~1-4%)
Techniky
k dosažení poznámka
těchto úrovní
Jednoduchá
kontaktníPro plyny o nízké koncentraci.
jednotka na
kyselinuVe spojení se suchým či
sírovou či WSA, zbytekpolosuchým skruberem pro
SO2 závisí na koncentracisníţení emisí S02 a výrobu
vstupního plynu
sádry je-li ţádána trhem
SO2 – bohaté >
99,7% Dvoukontaktní jednotka Velmi nízké úrovně ostatních
plyny (>5%)
konverzní
na výrobu kyseliny škodlivin
jsou
dosaţeny
faktor
sírové (zbytek SO2 intenzivním
zpracováním
závisí na koncentraci plynu před kontaktní jednotkou
plynu). Odmlţovač je (mokrý skruber, mokrý EP a
vhodný pro konečné je-li nutno, odstranění rtuti pro
odstranění SO3
zajištění kvality kyseliny
Pozn.: Pouze zachycené emise.
391
Doprovodné emise jako denní prŧměry podle kontinuálního monitorování v prŧběhu
operačního období. V případech, ţe kontinuální monitorování není prováděno, je hodnota
prŧměrem vzorkovacího období. Pro pouţité systémy zpracování plynŧ jsou brány v úvahu
při navrhování zařízení charakteristiky plynŧ a úletŧ a správná provozní teplota.
Tabulka 5.45: Emise do vzduchu z primárního tavení, pražení, a aglomerace podle BAT
v průmyslu olova a zinku
Škodlivina
Rozsah podle BAT
Kyselinová mlha
<50 mg/Nm3
Arsenovodík,
<0,5 mg/Nm3
antimonovodík
VOC či rozpouštědla <5 mg/Nm3
jako C
Techniky k dosažení
těchto úrovní
Odmlţovač
Mokrý
alkalický
skruber
Oxidační skruber
Poznámka
Odmlţovač
opětné
kyseliny
umoţní
pouţití
Odsání, kondenzace,
uhlíkový či bio filtr
Tabulka 5.46: Emise do vzduchu z chemické refinace, elektrolýzy a rozpouštěcí extrakce
Škodlivina
Úlet
NOx
Rozsah podle BAT Techniky k dosažení
těchto úrovní
1-5 mg/Nm3
Textilní filtr
(kontrola
teploty
v tavících kotlích nutná
pro prevenci těkání
kovŧ)
< 100 mg/Nm3
Nízko NOx hořák
<
100-300 Kyslíkový hořák
mg/Nm3
Celkový
< 5-15 mg/Nm3
Dohoření
organický uhlík < 5-50 mg/Nm3
Optimalizace spalování
jako
C
(je-li
přítomen)
Dioxiny (jsou-li < 0,1- 0,5 ng Vysoce
účinné
přítomny)
TEQ/Nm3
odprašovací systémy
(např. textilní filtry),
dohoření po prudkém
zchlazení.
Jiné
techniky
jsou
dosaţitelné
(např.
392
Poznámka
Vysocekvalitní textilní filtry
mohou dosáhnout nízkých
hodnot
těţkých
kovŧ.
Koncentrace těţkých kovŧ
závisí na zaprášenosti a
obsahu kovŧ v úletu
Vyšší hodnoty při obohacení
kyslíkem ke sníţení spotřeby
energie. V těchto případech je
sníţen objem plynŧ a
mnoţství emisí.
Zpracování
čistého
odprášeného plynu mŧţe být
nutné pro dosaţení nízkých
hodnot
absorbce na aktivním
uhlí, oxidační katalýza)
Tabulka 5.47: Emise do vzduchu z tavení čistého materiálu, legování a výroby zinkového
prachu
Škodlivina
Úlet
Rozsah podle BAT Techniky
k dosažení
těchto úrovní
1- 5 mg/Nm3
Textilní filtr, mokrý EP
(mokrý EP mŧţe být
pouţitelný pro plyny
z granulace strusky či
prudkého
zchlazení
plynŧ)
Poznámka
Vysocekvalitní
textilní
filtry mohou dosáhnout
nízkých hodnot těţkých
kovŧ. Koncentrace těţkých
kovŧ
závisí
na
zaprášenosti a obsahu
kovŧ v úletu
< 50-200 mg/Nm3 Mokrý
alkalický
skruber.
Alkalický
polosuchý
skruber a textilní filtr
NOx
< 100 mg/Nm3
Nízko NOx hořák
Vyšší
hodnoty
při
<
100-300 Kyslíkový hořák
obohacení kyslíkem ke
mg/Nm3
sníţení spotřeby energie.
V těchto případech je
sníţen objem plynŧ a
mnoţství emisí.
CO a kovové páry Neemitován
Mokrý skruber
Pro chlazení a čištění
plynŧ z ISP před pouţitím
jako palivo
Celkový organický < 5-15 mg/Nm3
Dohoření
Předzpracování
3
uhlík jako C
< 5-50 mg/Nm
Optimalizace spalování sekundárních
materiálŧ
pro
odstranění
organických plášťŧ je-li
nutno
3
dioxiny
< 0,1 ng TEQ/Nm Vysoce
účinné
odprašovací
systémy
(např. textilní filtry),
dohoření po prudkém
zchlazení. Jiné techniky
jsou dosaţitelné (např.
absorbce na aktivním
uhlí,
injekctáţ
uhlíku/vápna)
SO2
393
Tabulka 5.48: Emise do vzduchu z předzpracování materiálů, sekundárního tavení, termické
rafinace, tavení, odkuřování strusky a Waelzovy pece
Obsah kovu v úletech je u rŧzných procesŧ rozdílný. Navíc u podobných pecí jsou
významné rozdíly z dŧvodu pouţívání rozdílných surovin. Není proto moţné detailní
specifikování dosaţitelných koncentrací pro všechny emitované kovy do vzduchu v tomto
dokumentu.
Některé kovy mají toxické sloučeniny, které mohou být emitovány z procesŧ a tak je
nutné, aby byly odstraňovány pro dosaţení specifických lokálních, regionálních či obecně
platných standardŧ kvality. Je známo, ţe nízkých koncentrací těţkých kovŧ je dosahováno při
pouţití vysoce kvalitních moderních filtračních systémŧ jako membránové textilní filtry za
předpokladu, ţe operační teplota je správná a charakteristiky plynŧ a úletŧ jsou při navrhování
filtru vzaty v úvahu. Údaje jsou místně specifické, avšak následující tabulka udává, s jakými
obsahy kovŧ v prachu je nutno počítat.
Složka
Pražení
zinku
Rafinace
zinku
ISP proces
Pb %
Zn %
Sb %
Cd %
As %
0,2-2
50-60
Neznámo
0,2
0,004
0,15-0,86
52-76
Neznámo
0,02-0,7
0,01-0,1
10-15
20-50
Neznámo
0,5
neznámo
Procesy
přímého
tavení
olova
30-50
3-5
3-5
5-10
Sekundární Rafinace
olovářské
olova
procesy
20-55
0,01-10
0,1-40
0,01-10
0,01-3
14-83
3-28
Neznámo
Neznámo
Neznámo
Tabulka 5.49: Obsahy kovů v úletech z různých způsobů výroby olova a zinku
..2.
Zpracování odpadních vod
Údaje jsou lokálně specifické, současné zpracovací systémy mají údajně vysoké standardy.
Pouţití sulfidového sráţení či kombinovaného hydroxido/sulfidového sráţení je v této oblasti
zvláště zajímavé [tm 171, Steil/Hahre 1999]. Veškerá odpadní voda má být zpracována pro
odstranění kovŧ, pevných látek a oleje/dehtu. Absorbované kyselé plyny (např.kysličník
siřičitý, HCl) by měly být opět pouţity či neutralizovány, je-li nutno. Techniky uvedené
v kapitole 2.9. jsou technikami ke zváţení. V mnoha instalacích chladící voda a zpracovaná
odpadní voda včetně dešťové vody jsou opět pouţity či recyklovány do procesu. Pro primární
a sekundární výrobu kovŧ této skupiny celkové emise do vody pochází z:
- zpracování strusky či granulačních systémŧ
- zpracování odpadních plynŧ
- louţení a chemického čištění
- elektrolýzy
- zpracování odpadních vod
- odvodnění povrchových ploch
394
Následující tabulka uvádí emise do vody po zpracování odpadních vod. Uvedená data
nemohou být transformována pro všechny instalace.
Pb
Procesní voda < 0,1
Hlavní složky (mg/l)
As
Hg
< 0,05
< 0,01
Cd
< 0,05
Zn
< 0,2
Pozn.: Obecné emise do vody namátkových vzorcích či 24-hodinových slévaných vzorcích.
Rozsah zpracování odpadních vod závisí na zdroji a kovech obsaţených v odpadní vodě
Tabulka 5.50: Přehled obecných emisí do vody z některých procesů
..3.
Zbytky z procesŧ
Vyuţívání recyklace strusek, kalŧ a úletŧ je povaţováno za součást procesŧ. Pouţívané
metody sráţení ţeleza (goethit či jarosit) závisí na místních podmínkách a sloţení
koncentrátŧ. Mělo by být zváţeno účinné promytí a sráţení rozpustných kovŧ jako sirníky
před skládkováním. Rozpustnost zŧstatkŧ by měla být monitorována s vyuţíváním
standardních testŧ rozpustnosti. Skládkování by mělo vyhovovat poţadavkŧm stanoveným
směrnicemi pro jejich ukládání.
Procesy výroby v této oblasti byly vyvíjeny prŧmyslem s cílem maximálního vyuţití
většiny procesních zŧstatkŧ či produkce zŧstatkŧ ve formě, která umoţní jejich pouţití
v jiných procesech výroby neţelezných kovŧ. Přehled potenciálního konečného pouţití
zŧstatkŧ byl uveden dříve v této kapitole a některé údaje o mnoţství pro specifické
technologie byly rovněţ uvedeny.
Mnoţství vyprodukovaných zŧstatkŧ silně závisí na surovinách, zvláště na obsahu ţeleza
v primárních materiálech a přítomnosti jiných kontaminantŧ jako organické materiály. Emise
do okolí jsou tedy velmi místně a materiálově specifické a závisí na faktorech dříve
uvedených. Není tedy moţné zpracovat reálnou typickou tabulku mnoţství z technologií BAT
bez detailního popsání specifických surovin. Principy BAT zahrnují prevenci vzniku odpadŧ a
minimalizaci a opětné pouţití zŧstatkŧ je-li moţno. Měl by být zváţen vznik arsenovodíku a
antimonovodíku z vod či vodních par u některých zŧstatkŧ.
Prŧmysl je v této oblasti úspěšný, podmínky zpracování některých zŧstatkŧ z výroby olova
a zinku jsou udány v tabulkách 5.29 a 5.30.
..4.
Náklady související s technikami
Údaje o nákladech sestaveny pro mnoho procesních variací a systémŧ. Náklady jsou velmi
místně specifické a závisí na mnoha faktorech, avšak dané rozsahy mohou umoţnit určité
porovnání. Tyto údaje jsou uvedeny v příloze k tomuto dokumentu aby mohly být porovnány
prŧmyslové metody zpracování neţelezných kovŧ.
395
6.1
NOVÉ TECHNOLOGIE
-
Zinkové koncentráty z některých novějších dolŧ a z navrţených zpracování jsou jak
příleţitostí, tak i výzvou pro konvenční tavírny. Tyto jemozrnné koncentráty mají často
nízký obsah ţeleza, vyšší obsah křemíku, vysoký obsah manganu a současně přítomné
prvky jako germanium, jeţ mŧţe být předmětem zájmu. Nové procesní technologie se
musí vyrovnat s těmito změnami vyţadujícími: - odvodnění a manipulaci
s ultrajemnými koncentráty, nové transportní systémy, louţící okruhy křemíku, jednotky
na odstranění manganu a nové zpŧsoby tavení [tm 101, NL Zn 1998]. Tyto koncentráty
nejsou pouţitelné všemi výrobci a nové technologie jejich zpracování mohou
produkovat další zŧstatky, s nimiţ bude zacházení obtíţné.
-
Environmentální regulace pro ukládání pevných zŧstatkŧ mohou podpořit změny ve
zpracování zŧstatkŧ ţeleza zchemickým vázáním obsaţeného ţeleza do formy cementu
(např. Jarofix) či jiných materiálŧ jako reakce goethitu s ţelezářskými struskami
(Gravelite). Oba procesy zvyšují mnoţství produkovaného materiálu a budou efektiní
pouze pokud budou materiály akceptovatelné pro běţné uţití.
-
Louţící procesy zaloţené na chloridech pro získání zinku a olova jsou uváděny
v demonstrační fázi [tm 206, TGI 1999].
-
Termické zpracování jarositu a goethitu bylo demonstrováno s vyuţitím Ausmelt a
Outocumpu procesu[tm 41, Ausmelt 1997, tm 101, NL Zn 1998]. Zinek a jiné těkavé
kovy jsou odkouřeny a získány, vyrobená struska je moţná pouţít pro konstrukční
účely. Procesy se nezdají být ekonomicky schopné jako obecné metody zpracování
zŧstatkŧ.
-
Bylo uvedeno zpracování odpadních jarositových kalŧ v autoklávu při teplotě 260°C [tm
214, Vaartjes 1999]. Jsou k dispozici pouze omezené údaje a ţivotaschopnost není
uvedena. Celuloza v kalu je zdrojem energie a výsledkem je roztavený materiál. Zinek,
olovo a stříbro se údajně koncentrují a jsou prodány a pevný produkt je pouţitelný jako
konstrukční materiál.
-
Tavení jarositu a goethitu bylo rovněţ demonstrováno, nebylo však uznáno za
ekonomické
-
Injekce jemného materiálu skrz dyšny šachtové pece bylo úspěšně odzkoušeno a
redukuje manipulaci s jemným materiálem a energii potřebnou pro vrácení jemného
podílu do aglomerace.
-
Kontrolní parametry jako teplota jsou pouţívány pro taící pece a kotle k redukci
mnoţství zinku a olova, které mohou těkat z procesŧ
-
Kontrolní pecní systémy z jiných sektorŧ mohou být pouţitelné pro šachtovou pec a
ISP.
-
EZINEX proces je zaloţen na louţení čpavkem a chloridem amonným následovaným
cementací a elektrolýzou. Vylo vyvinuto pro přímé zpracování EAF úletŧ a jeden
podnik je provozuje. Mŧţe být pouţito pro sekundární vsázku bohatší na zinek [tm 120,
TU Aachen 1999].
396
-
BSN proces byl uveden do provozu v listopadu 1998 a zpracovává peletizovaný EAF
úlet sušením, klinkerováním s následnou redukcí, odpařením a reoxidací pro výrobu
ZnO. Proces údajně neprodukuje odpady [tm 120, TU Aachen 1999].
-
Outokumpu oblouková tavící pec byla pouţita k demonstraci pro výrobu olova přímým
tavením. Bylo rovněţ uvedeno pouţití Waelzovy pece pro tento účel. Literatura
obsahuje mnoho jiných potenciálních příkladŧ které ještě nebyly vyvinuty nad rámec
pilotních zkoušek.
397
Kapitola 6
6. PROCESY VÝROBY UŠLECHTILÝCH KOVŦ
6.1
POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKY
Ušlechtilé kovy lze v zásadě rozdělit do tří skupin a to na : stříbro, zlato a platinové
kovy. Nevýznamnějšími zdroji jsou rudy s obsahem ušlechtilých kovŧ, vedlejší produkty
získané při zpracování ostatních neţelezných kovŧ (zejména anodové kaly z výroby Cu, zbytky
výluhŧ a surový kov z výroby Zn a Pb) a materiály k recyklaci. Mnohé suroviny podléhají
směrnici o nebezpečných odpadech a to má dopad na přepravu, manipulaci a systémy
ohlašování. Pochody jsou společné jak pro výrobu z prvotních tak druhotných surovin a proto
jsou i jako takové popsány.
Vyvinula se řada procesŧ, které vyuţívají chemických vlastností těchto kovŧ. Ačkoliv se jedná
o relativně inertní kovy, jejich reaktivita se liší a rŧzné oxidační stupně kovu v jejich
sloučeninách umoţňují, ţe lze pouţít rozličné separační techniky /tm 5 and 19 HMIP PM
1993/. Například RuO4 a OsO4 jsou těkavé a mohou se snadno oddělit destilací. Mnoho
pochodŧ vyuţívá velmi reaktivních činidel nebo se při nich tvoří toxické produkty a proto je
třeba s těmito faktory počítat a provádět kontrolu pomocí bezpečnostních zařízení a izolovat
prostory drenáţními systémy. To se dále provádí podle výše hodnoty kovŧ.
Mnohé procesy jsou komerčně dŧvěrné a k dispozici jsou pouze nástiny popisŧ.
Pochody obvykle probíhají v rŧzných kombinacích tak, aby se získaly ušlechtilé kovy, které
jsou přítomny v dané vsázce. Mezi charakteristický rys tohoto prŧmyslu patří, ţe se ušlechtilé
kovy většinou získávají na základě poplatku, který nemusí záviset na hodnotě kovu.. Proto se
mnohé zpracování navrhuje přesně podle vzorku a zkoušky materiálu, stejně jako jeho
rekuperace. Vzorkování se provádí po fyzickém zpracování materiálu nebo z postranního
odběru během běţné úpravy.
Existuje přes 200 druhŧ surovin, které má prŧmysl k dispozici a běţně se charakterizují podle
5 typŧ stejnorodosti materiálu.
Tab. 6.1: Kategorie homogenity pro vzorkování
Kategorie homogenity
Pŧvodní
Smetky
Šrot
Materiál k drcení
Materiály k rozpouštění
Druh suroviny
Katalyzátory, vytvořené
smetky, roztoky
Hornina + kov, netavné
uhlíkové katalyzátory
Tavitelný materiál
Film, elektronický šrot
Materiál, který je rozpustný
v kyselině, kyanidu, NaOH
atd.
Poznámka
Přímo do procesu
Spalování, praţení a
předběţné obohacení
Charakteristika surovin je zaloţena na nejvhodnějším místě vstupu do toku technologického
zpracování (obr. 6.1) a je nezávislá na ušlechtilých kovech, které materiál obsahuje. Suroviny
se obvykle vzorkují podle této charakteristiky a uvádí se, ţe většina společností tohoto
schematu vyuţívá. Vzorky se podrobují úpravě, aby se obsaţené ušlechtilé kovy rozpustily,
398
nebo se vytvořila forma vhodná pro analýzu. Někdy to zahrnuje všechny současné pochody
rekuperace, nebo pouze část a tudíţ se během vzorkování pouţívají i odlučovací systémy.
Obr. 6.1 : Obecné technologické schéma pro rekuperaci ušlechtilých kovŧ
Šrot
Kovonosné látky,
slitiny
Smetky
Horniny
spalování
kovonosné
suroviny
tavení
Fotografický
materiál
drcení
Homogenizace
drcení, mletí, mísení
Struska
analýz
a
spalová
ní
analýz
a
hydrometalurgie
pyrometalurgie
vysoké Au
nízké Ag
vysoké Au vysoké Ag
nízké Ag
nízké Au
chlor
vysoké Ag
nízké Au
Chemická
rafinace
analýz
a
Tavení
(extrakce)
Tavení
(Miller)
vypírání
vodou
struska
kamínek
(Cu2S)
prach spalin
PbO
nebo Cu2O
zlato
Kupelace
Dore-Ag, Au, Pt kovy
HNO3
HNO3
Chemická
úprava
roztok Ag, Pd
zlato
prach spalin
Elektrolýza
(Moebius
stříbro
nebo
Balbach
kal Au a Pt kovŧ
rafinace Ag
roztok Pt kovŧ
Separace
AgCl
roztok Pd
399
Elektrolýza voda
nebo chemická
nebo
rafinace
HCl/Cl2
kaly Pt kovŧ
Pt kovy
Rafinace Pt kovŧ
Tyto materiály je třeba také zpracovat rychle a to se v tomto odvětví odráţí do účelové
nadkapacitní výroby. Četné vzorkování a analýza také umoţňují, aby se prováděla optimální
volba kombinace pochodŧ.
Významným zdrojem ušlechtilých kovŧ jsou anodové kaly z elektrolytické rafinace Cu a
upravují se tak, aby se ušlechtilé kovy oddělily a získaly se společně s ostatními kovy jako je
selen a telur. Jednotlivé dílčí etapy pochodu závisejí na podílu kovŧ, které jsou přítomny.
Vyuţívají se pyrometalurgické nebo hydrometalurgické metody a v některých případech se
zařazují také fáze extrakce rozpouštědlem. Následující obrázek uvádí obecný příklad.
Obr. 6.2: Příklad technologického procesu k úpravě anodového kalu
Odstraňování Cu a Ni
Autokláv
kyslík
Nádrţ se signalizací
pára
SO2
Te-nádrţ
Cu
čištění roztoku
Rekuperace selenu
SO2
Praţící pec na selen
O2
Cu2Te
Nádrţ na vysráţení selenu
99,5 % Se
kal po odstranění Se
Tavení kalu
Zaváţecí zařízení
Rotační pec s horním dmýcháním kyslíku
Rekuperace Ag
Elektrolýza Ag
Rekuperace Au a Pt kovŧ
primární struska do tavby Cu nebo prodej
Dorŧv kov
99,99 % Ag
usazenina zlata
zlatý písek
Louţení a sráţení Au a Pt kovŧ
99,99 % Au
houba kovové Pt
Kapalná HCl
400
6.1.1 Stříbro
Hlavním zdrojem stříbra je šrot (např. zlatnictví, mince a ostatní slitiny), koncentráty,
anodové kaly nebo kaly ze zásobních nádrţí, fotografické filmy, papíry a kaly a popel,
smetky, kaly a ostatní zŧstatky /tm 5 and 19 HMIP PM 1993; tm 105, PM Expert group
1998/.
Fotografické materiály
Fotografický film, papíry a kaly se spalují po dávkách v jednoduchých nístějových pecích
nebo kontinuálně v rotačních pecích za tvorby popela bohatého na stříbro. Menší
provozovatelé recyklace pouţívají komorové pece. Kalorická hodnota (výhřevnost ) vsázky je
taková, ţe je třeba paliva pouze během najíţdění. K úplnému spálení produktŧ, které shořely v
odpadním plynu jen částečně, se pouţívá dospalovací hořák umístěný v oddělené komoře a
filtr a systémy vypírání s louhem. Popel se rekuperuje a zpracovává s ostatním materiálem
obsahujícím stříbro, plyny procházejí filtrem a prach, který se zachycuje se také upravuje, aby
se získalo stříbro.
Pochod chemického odlučování stříbra, při kterém se soli stříbra vylouţí z vrstvy emulze se
pouţívají také. Takovým procesem se zpracovává odpadní fotografický film s roztokem
thiosíranu, který také mŧţe obsahovat enzymy. Stříbro se získává z louţící kapaliny
elektrolyticky a vyčerpaný elektrolyt se recykluje zpět do louţícího roztoku. Základní
plastový nosič fotografického filmu se mŧţe teoreticky rekuperovat , ale zpracovávaný
materiál obvykle obsahuje velká mnoţství papíru, jako jsou obálky a to brání rekuperaci a
dochází tak ke vzniku proudu odpadŧ / tm 5, HMIP PM 1993/.
Stříbro se získává z odpadních roztokŧ fotografického a jiného prŧmyslu chemicky sráţením
jako sirník ve formě prášku, který se suší, taví a rafinuje. Jinou moţností je elektrolýza
roztokŧ thiosíranu stříbrného při 2 V za vzniku sirníku stříbrného, který je nerozpustný
(prakticky se dosahuje 5 – 10 ppm Ag z roztoku).
Popely, smetky atd.
Popely, smetky, tištěné spoje, spékané jemné částice, kaly a jiné materiály obsahující měď a
ušlechtilé kovy se smísí a taví v elektrických, šachtových, rotačních a plamenných pecích
nebo rotačních konvertorech s horním dmýcháním (TBRC= top blown rotary converters).
Olovo nebo měď se pouţívají jako kolektory stříbra a jiných ušlechtilých kovŧ; k vytápění a
vytvoření redukční atmosféry se pouţívá elektřina, koks, plyn nebo olej. V některých
případech se oddělený plastový odpad mŧţe pouţít jako palivo a pouţije se vhodného
dospalovacího hořáku, aby se předešlo emisím organických sloučenin, jako jsou těkavé
organické látky (VOC) a dioxiny. K zachycení nekovových sloţek ve vsázkovém materiálu a
jejich odstranění ve formě strusky se přidávají tavidla. Čas od času se pec provozuje se
vsázkou strusky, aby se zachytily a odloučily jakékoliv ušlechtilé kovy v ní obsaţené, ještě
předtím, neţ dochází k její granulaci a dalšímu vyuţití, nebo odlití které končí zneškodněním.
Stříbro a další ušlechtilé kovy vyrobené v tavící peci se zachycují do roztaveného olova nebo
mědi. Slitina olova se převádí do kupelační pece, kde se olovo oxiduje na klejt (oxid
olovnatý) za pouţití vzduchu nebo kyslíku. Slitina mědi se zpracovává podobným zpŧsobem
za vzniku oxidu měďnatého /tm 105, PM Expert Group 1998/.
Tyto materiály s obsahem ušlechtilých kovŧ se mohou také upravovat v kovohutích. Kovy se
potom získávají z olova pochodem s Cu nebo Ni.
401
Zpětné získávání základního kovu
Elektrolytická rafinace měděných anod tvoří kaly, jejichţ sloţení je závislé na vsazovaném
materiálu a pouţitých pochodech v hutní výrobě mědi. Anodové kaly obsahují obvykle
značná mnoţství stříbra, zlata a platinových kovŧ a prodávají se pro hodnotu jejich
ušlechtilých kovŧ /tm 74 – 52, Outokumpu 1997/. Nebo se získávají v místě huti /tm 92
Copper Expert Group 1999/.
Zpracovatelské pochody se liší podle sloţení kalŧ, na předchozím obrázku 6.2 je uveden
příklad. Etapy mohou zahrnovat odstranění mědi a niklu (a hlavního podílu teluru) louţením
kyselinou ( za pouţití atmosférického kyslíku nebo pod tlakem), praţení k odstranění selenu,
pokud neodtěká během tavení. Tavení se provádí s oxidem křemičitým a uhličitanem sodným
za tvorby Dorova kovu v plamenné, elektrické peci nebo konvertorech s horním (TBRC)
dmýcháním a kupele se spodním dmýcháním kyslíku (BBOC). Dorŧv kov (Ag nebo Au)
obsahuje v zakoncentrované formě více neţ 60 % kovu /tm 105, PM Expert Group 1998/.
K získání ušlechtilých kovŧ z anodových kalŧ se pouţívají také procesy hydrometalurgie a
extrakce rozpouštědlem např. procesy Kennecott a Phelps Dodge.
Při hydrometalurgické výrobě Zn, ušlechtilé kovy, pokud jsou přítomny, obohacují výluhový
zŧstatek Pb/Ag, který se mŧţe dále zpracovávat v huti na olovo. Během tavení a rafinace
olova se ušlechtilé kovy koncentrují do slitiny Pb-Zn-Ag.
Další úprava mŧţe zahrnovat odstraňování mnoţství olova a zinku vycezováním a vakuovou
destilací a nakonec kupelací v plamenové peci, TBRC, TROF, kupele nebo konvertoru se
spodním dmýcháním (BBOC). Olovo se oxiduje na klejt ( PbO) při vyuţití vzduchu a
kyslíku. Některá zařízení, která provozují rafinerie mědi a olova připojují během etapy
kupelace fázi obohacování ušlechtilých kovŧ z linek výroby olova a mědi.
Při rafinaci niklu se ušlechtilé kovy rekuperují z měděného produktu. Při rafinaci ZN a Zn-Pb
v šachtové peci se ušlechtilé kovy mohou rafinovat z olověného produktu. Zlato a platinové
kovy se získávají z těchto materiálŧ, pochody se liší podle mnoţství ţádoucích kovŧ a jiných
přidruţených kovŧ např. Se.
Rafinace
Anody se rafinují v elektrolyzérech typu Moebius nebo Balbach-Thum za pouţití titanových
nebo nerezových ocelových katod v okyseleném elektrolytu dusičnanu stříbrného.
Stejnosměrný proud mezi elektrodami zpŧsobuje, ţe stříbrné ionty, uvolněné z anody migrují
a ukládají se jako krystaly stříbra na katodách. Krystalky se nepřetrţitě z katod shrnují,
odstraňují z elektrolyzérŧ nádob, filtrují a propírají. Kaly z elektrolyzéru se zpracovávají kvŧli
obsahu Au a platinových kovŧ
Krystaly stříbra se mohou tavit v kelímkové peci a odlévat po tavbách do obchodovatelných
forem nebo jako zrna pro následné válcování. Mohou se plynule odlévat jako obchodní ingoty
k dalšímu válcování na plechy a páskovinu. Stříbro se také odlévá do kruhových slitkŧ pro
lisování do tyčí k následnému taţení drátu.
Stříbro vyráběné tavením a vysoce jakostní stříbrné zbytky z továrního zpracování se mohou
rafinovat rozpouštěním v kyselině dusičné. Vzniklý roztok se čistí buď rekrystalizací jako
dusičnan stříbrný, vhodný pro vyuţití ve fotografickém prŧmyslu nebo elektrolýzou na čisté
stříbro k tavení a odlévání do stříbrných prutŧ.
402
Obr. 6.3: Rekuperace stříbra z výroby Zn a Pb
Koncentráty Zn
Praţení + louţení
Roztoky zinku
Zbytky Pb-Ag (Pb+Ag)
Huť na olovo
Koncentráty olova
Surové olovo
Rafinace olova
Odloučení stříbra
Rafinované olovo
Slitina Ag/Pb
Kupelace, kupela,
kupela se spodním
dmýcháním kyslíku
Oxid olovnatý
Stříbro
403
Zlato
Hlavními zdroji zlata je nečisté zlato z dŧlních provozŧ, prŧmyslový, zlatnický, dentální šrot a
smetky. Zlato se získává zároveň se stříbrem z anodových kalŧ při elektrorafinaci mědi a
jiných materiálŧ za pouţití metod popsaných výše. Materiály šrotu mohou obsahovat značný
podíl zinku, mědi a cínu.
Millerŧv proces
Millerŧv proces se mŧţe pouţít při předběţné úpravě materiálu. Při tomto pochodu se
vsazované materiály roztaví v nepřímo zahřívané kelímkové nebo elektrické indukční peci,
přičemţ se do taveniny injektuje plynný chlor. Při provozní teplotě okolo 1000 ºC je zlato
přítomno pouze ve formě kovu, který nereaguje, aby vytvořil stabilní roztavený nebo těkavý
chlorid. Na povrchu taveniny vzniká roztavený chlorid stříbrný. K usnadnění záchytu a stírání
chloridŧ kovu se pouţívá boraxové tavidlo. Zinek ve vsázce se konvertuje na chlorid
zinečnatý, který se společně s těkavými kovovými chloridy jímá v systému vypírání plynu /tm
5, HMIP PM 1993; tm 105, PM Expert Group 1998/.
Millerovou metodou se vyrábí buď 98 % zlato, které se odlévá do anod pro elektrorafinaci,
nebo 99,5 % zlato, které se odlévá do zlatých prutŧ.
Zlaté anody se rafinují ve Wohlwillových elektrolyzérech obsahujících zlatem povlečené
nebo titanové elektrody. Jako elektrolyt se pouţívá kyselý roztok chloridu zlatitého
udrţovaný na 70 º C. Stejnosměrný proud mezi elektrodami zpŧsobuje, ţe ionty zlata se
rozpouštějí z anody, migrují a ukládají se na katodu do produktu obsahujícího 99,99 % Au.
Ostatní procesy
Zlato se také získává a rafinuje rozpouštěním vsázkových materiálŧ ve vodním prostředí nebo
v prostředí kyseliny chlorovodíkové a chloru. Poté následuje sráţení zlata o vysoké čistotě,
které je vhodné k tavení a odlévání. Tam, kde vsázkový materiál obsahuje značná mnoţství
kovových nečistot, lze ještě před etapou vysráţení zlata zařadit extrakci rozpouštědlem.
Metody extrakce rozpouštědlem a sráţení se pouţívají také k získávání zlata z tekutin
vznikajících během výroby platiny.
Zlato se také odstraňuje z tuhých a kapalných kyanidových roztokŧ jako jsou pokovovací
lázně. Roztoky kyanidu sodného nebo draselného se mohou pouţívat k odstraňování zlata
z povrchu plátovaných materiálŧ jako jsou elektronické materiály nebo plošné spoje. Zlato se
získává z kyanidových roztokŧ elektrolýzou. Kyanidy reagují s kyselinami na HCN a proto je
zapotřebí provádět pečlivé odlučování těchto materiálŧ. K rozkladu kyanidŧ se pouţívají
oxidační činidla jako je peroxid vodíku nebo chlornan sodný, stejně jako hydrolýza za vysoké
teploty.
404
Skupina platinových kovŧ
Skupinou platinových kovŧ se rozumí platina, paladium, rhodium, ruthenium, iridium a
osmium. Hlavními surovinami jsou koncentráty vyrobené z rud, kamínky a kaly z provozŧ
niklu a mědi. Druhotné suroviny jako jsou vyčerpané chemické katalyzátory, auto
katalyzátory, sloţky elektrického a elektronického šrotu jsou také významnými zdroji. Ve
výše zmíněném anodovém kalu mohou být ušlechtilé kovy přítomny rovněţ a od zlata a
stříbra se oddělují pomocí hydro-metalurgických pochodŧ. Nízkojakostní vsázka se spíše drtí
a mísí, zatímco kovonosná vsázka se obvykle taví, aby se získal homogenní produkt pro
vzorkování.
Hlavní etapy rekuperace skupiny platinových kovŧ jsou /tm 5 and 19, HMIP PM 1993; tm
105, PM Expert Group 1998/:




Předběţná úprava vsázky, vzorkování a testování;
Rozpouštění, oddělování a čištění skupiny platinových kovŧ např. sráţením, extrakcí
kapalina/kapalina nebo destilací oxidŧ 8. skupiny;
Rekuperace Pt, Pd, Rh, Ir redukcí (vodíkem), extrakcí kapalina/kapalina nebo
elektrolytickou metodou
Rafinace skupiny platinových kovŧ např. technikami hydro-metalurgickými, jako je
vyuţití chloro-amonných sloučenin pro výrobu čisté kovové houby pyrolýzou
Byly vyvinuty specifické pochody pro katalyzátory na bázi uhlíku, vyuţívající spalování před
etapou rozpouštění. Práškové katalyzátory a kaly se zpracovávají po dávkách, často
v soustavách komorových pecí. K sušení a poté záţehu katalyzátoru, který umoţňuje
přirozené hoření se pouţívá přímého ohřevu plamenem. Přístup vzduchu do pece se reguluje,
aby se nastavily podmínky spalování a pouţívá se dospalovacího hořáku.
Čistící nebo hydrogenační katalyzátory se mohou upravit rozpuštěním keramického nosiče
v NaOH nebo kyselině sírové. Před louţením se vypálí nadbytečný uhlík a uhlovodíky.
Skupina platinových kovŧ z automobilových katalyzátorŧ se mŧţe zachycovat odděleně od
Cu a Ni v plasmových, elektrických nebo konvertorových pecích /tm 105, PM Expert Group
1998/. Malí provozovatelé pouţívají otevřené misky ke spalování katalyzátorŧ
samovznícením nebo praţením; tyto pochody mohou být nebezpečné a spaliny a plyny se
mohou jímat a upravovat dospalováním.
Rafinace skupiny platinových kovŧ je sloţitá a jednotlivé etapy pochodu pro dosaţení
poţadované čistoty se musí spíše opakovat. Počet a pořadí etap také závisí na znečišťujících
látkách, které se odstraňují a specifická směs skupiny platinových kovŧ se z jakékoliv takové
vsázkové dávky odděluje. Zpracování druhotných surovin jako jsou vyčerpané chemické
katalyzátory, auto katalyzátory elektrický a elektronický šrot v kovohutích nebo speciálním
zařízením nakonec vytvoří odpady nebo sraţeniny bohaté na skupinu platinových kovŧ.
405
6.2
SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB
Rafinerie ušlechtilých kovŧ jsou sloţitou sítí hlavních a vedlejších pochodŧ. Pouţívané
suroviny se velmi liší co do jakosti a mnoţství a proto uţívaná zařízení mají rozličné kapacity
a pouţití. Značně rozšířené jsou víceúčelové reaktory a pece a etapy zpracování se často
opakují. Proto není moţné identifikovat jednotlivé etapy pochodu a jejich příspěvek k emisím
a spotřebu.
Některé hlavní zásady, které se týkají emisí a spotřeby v tomto oboru:








V prŧměru se musí zpracovat 10-ti násobné mnoţství materiálu, aby se izolovaly
ušlechtilé kovy. Koncentrace kolísají od < 1 % do téměř čistého kovu
Pouţívají se vysoce energeticky náročné techniky, např. elektrické pece. Rekuperace
energie se provádí v praxi tam, kde je to přiměřené
Zŧstatky obsahující základní kovy se prodávají za účelem rekuperace
Mnohé chemické úpravy zahrnují pouţití kyanidŧ, chloru, kyseliny chlorovodíkové a
dusičné. Tyto reagencie se opětně vyuţívají při procesech, ale vyţadují eventuelní oxidaci
nebo neutralizaci louhem nebo vápnem. Kaly z úpravy odpadní vody se zároveň
monitorují na obsah kovŧ a pokud to lze, rekuperují se.
Vyuţívá se paleta organických rozpouštědel pro extrakci kapalina/kapalina
Vyuţívá se řada oxidačních a redukčních činidel
Kyselé plyny jako je chlor nebo oxidy dusíku se rekuperují k opětnému pouţití
Objemy plynŧ mezi cykly značně kolísají. Pochody o malém měřítku obvykle umoţňují
dobrou kontrolu. Pouţívá se odsávání daného místa.
Materiálové okruhy v recyklaci drahých kovŧ
Jednou z charakteristických rysŧ prŧmyslu ušlechtilých kovŧ je potřeba udrţovat malé
objemy roztokŧ, aby se sníţily ztráty ušlechtilých kovŧ nebo jejich sloučenin. Následkem
toho existuje v provozu několik uzavřených cyklŧ k regeneraci materiálŧ a ty se uvádějí dále.
Nemetalické cykly
Pro rozpouštění kovŧ se pouţívají hlavně kyseliny chlorovodíková a dusičná. Kyselina sírová
se pouţívá v menším rozsahu jako součást vypíracích roztokŧ při absorpci do amoniaku a
jako elektrolytu v lázních práškového stříbra. Ostatní materiály se uţívají jako reagenční
činidla nebo jsou přítomny ve vsázkových materiálech.
a) okruh kyseliny chlorovodíkové
Při pochodech zahrnujících rozpouštění se pouţívá kyselina chlorovodíková (HCl)
v kombinaci s nadbytkem chloru. Odpařením a zachycením ve vodě se získá azeotropní směs
kyseliny ( o koncentraci okolo 20 % hm.) Té se pouţívá v rŧzných částech rafinerie.
b) okruh kyseliny dusičné
Stříbro a paladium se často rozpouštějí v kyselině dusičné HNO3. Značné mnoţství oxidŧ
dusíku ve výstupních plynech (NO a NO2) lze jímat s kyslíkem nebo peroxidem vodíku ve
speciální kaskádové vypírce.
406
Dlouhá doba prodlevy potřebná k oxidaci malých mnoţství NO a sníţení absorpce plynu
exotermními reakcemi mŧţe vyvolávat problémy. Proto je k dosaţení limitních hodnot a
zamezení hnědých dýmŧ z komína nutné chlazení a kombinované skrubry. Vznikající
kyselina dusičná z prvního skrubru má obvykle koncentraci okolo 45 % hm. a lze ji pouţít
v několika pochodech.
c) okruh chloru
Chloru se pouţívá při pochodech za mokra k rozpouštění kovŧ a při etapách chlorace za sucha
při zvýšených teplotách, aby došlo k jejich vyčištění.V obou případech se pouţívá uzavřených
systémŧ, např. pouţitím U-trubic s vodou pro tvorbu chlornanových roztokŧ. Chlornanu se
také pouţívá jako oxidačního činidla do vypíracích roztokŧ u rŧzných rafinačních pochodŧ.
d) okruh chloridu amonného
Čpavek a chlorid amonný se pouţívají pro rekuperaci skupiny platinových kovŧ . Relativně
malá rozpustnost chloridu amonného, NH4Cl v odparných roztocích při pokojové teplotě
umoţňuje opětně vyuţít krystalické sraţeniny této soli.
e) okruh oxidu hlinitého
Heterogenní katalyzátory na podkladě oxidu hlinitého Al2O3 se zpracovávají v rafinériích
ušlechtilých kovŧ ve velkých mnoţstvích např. čistící katalyzátory z prŧmyslu rafinace ropy.
Katalyzátory se rozpouštějí v louhu sodném při více neţ 200 oC pod tlakem a výsledný roztok
hlinitanu se prodává po odstranění ušlechtilých kovŧ jako pomocné sráţecí činidlo při úpravě
vody. Další moţností je vracet jej do prŧmyslu hliníku prostřednictvím Bayerova pochodu
(rozklad bauxitu). Podobné vnější okruhy jsou moţné s roztoky síranu hlinitého, který vzniká,
kdyţ se katalyzátory rozpouštějí v kyselině sírové.
6.2.1.2 Okruhy bez drahých kovŧ
Rafinerie ušlechtilých kovŧ zpracovávají mnoho materiálŧ obsahujících měď,
olovo, cín, wolgram, rhenium, kadmium, rtuť a další speciální kovy. Pro
oddělování všech těchto kovŧ jsou stanoveny zvláštní metody, kterými se tvoří
koncentráty pro externí hutní závody neušlechtilých kovŧ.
a) měď
Vyuţití mědi jako nosného materiálu pro ušlechtilé kovy se stává dŧleţitější a oxidy Cu
zŧstávají po pochodech tavení. Při etapách hydro-metalurgických metod lze měď vysráţet
hydroxidem sodným NaOH a/nebo vápnem CaO. Zbytky mědi se mohou rekuperovat v
rafinérii mědi, nebo převést na síran a získat elektrolyticky, pokud to je z ohledem na objem
odŧvodněno.
Po odstranění stop mědi, zejména v přítomnosti chelátŧ, jako čpavek, je nutné sráţení se
sirníky nebo neškodnými merkaptanovými sloučeninami (např. TMT 15, 15 % roztok trimerkapto-triazinu)
b) olovo
407
Olovářské cykly při rafinaci stříbra byly známy od středověku. Proces se ještě vyuţívá při
extrakci smetkŧ. Tekuté olovo je dobrým rozpouštědlem ušlechtilých kovŧ, zejména u
nadbytku stříbra. Olovo obohacené ušlechtilými kovy se oxiduje v pecích nebo konvertorech
kyslíkem za tvorby téměř kvantitativního oddělení olova a jiných neušlechtilých kovŧ.
Získané oxidy se redukují uhlíkem např. v šachtové peci a vyrobí se olovo a opět se vyuţívá
v procesu. Nadbytek olova se prodává do rafinerií olova.
c) cín
Cín se odděluje jako kov do roztoku nebo jako hydroxidová sraţenina.
d) wolfram a ostatní kovy
U některých kovŧ, které přicházejí z procesŧ galvanizace se mohou recyklovat kovové báze
jako jsou slitiny Ni, wolfram, molybden odháněním kyanidem.
e) rhenium
U rhenia se pouţívají iontoměniče. Po vyčištění a vysráţení jako amonná sŧl NH4ReO4, je
jedním z produktŧ rafinerií ušlechtilých kovŧ.
f) kadmium
Koncentrace kadmia ve speciálních slitinách, např. pájkách a tvrdých pájkách se
v posledních létech sníţila. Kadmium se obohacuje prachem spalin při speciálních
kampaních a odesílá se do externích hutních závodŧ.
g) rtuť
Rtuť mŧţe v malých koncentracích tvořit součást některých speciálních materiálŧ,
např. dentálního amalgamu, prachŧ nebo kalŧ, zbytkŧ ze závodŧ na baterie,
speciálních polaroidových filmŧ. U tohoto druhu materiálu je první etapou
rekuperace destilace za vysoké teploty, spíše spojena s nízkým vakuem. Prŧměrné
koncentrace destilovaných odpadŧ a smetkŧ jsou niţší neţ 0,1 % hm.
koncentračních limitŧ rtuti. Tyto uzavřené okruhy a oddělování sloučenin
neušlechtilých kovŧ přispívají k zamezení kontaminace a optimalizaci ziskovosti.
6.2.2
Emise do ovzduší
Hlavní emise do ovzduší z výroby ušlechtilých kovŧ jsou :

Oxid siřičitý, (SO2) a ostatní kyselé plyny (HCl);






Oxidy dusíku (NOx) a ostatní dusíkaté sloučeniny;
Kovy a jejich sloučeniny;
Prach;
Chlor;
Čpavek a chlorid amonný;
Těkavé organické sloučeniny a dioxiny;
408
V následující tabulce jsou uvedeny příslušné substance emitované z hlavních
zdrojŧ.
Tab. 6.2: Význam potenciálních emisí do ovzduší z výroby ušlechtilých kovů
Sloţka
Spalování
nebo tavení
**
*
**
Louţení a
čištění
*
***
Elektrolýza
SO2 a HCl
*
VOC
Dioxiny
Chlor
***
**
NOx
**
**
Prach a kovy *** *
*
*
Poznámka: *** významnější………………* méně významné
K těmto zdrojŧm příslušejí i fugitivní nebo nejímané emise
Extrakce
Destilace
rozpouštědlem
***
***
*
*
Zdroje emisí u procesŧ jsou :







Spalování
Jiná předúprava
Vytavovací a tavící pece
Louţení a rafinace
Elektrolýza
Konečná rekuperace nebo etapa přeměny
Tab. 6.3: Emise do ovzduší z řady velkých procesů
Výrob
a
(t)
2155
1200
2500
1110
102
Prach
(kg / t kovu)
NOx
(kg / t
kovu)
154
68
7
58
4,5
2
18
127
SO2
( kg/t
kovu)
232
3,1
9
21
6.2.2.1 Prach a kovy
Ty mohou emitovat obecně ze spalovacích zařízení, pecí a kupelí jako fugitivní nebo jímané a
odlučované emise. Izolace pece a sekundární jímání z licích ţlabŧ je dŧleţitým faktorem při
prevenci fugitivních emisí, některé elektrické pece vyuţívají dutých elektrod pro vsazovaný
materiál, aby umoţnily dokonalejší izolování pece. Popel ze spalovacích zařízení se obvykle
skrápí a údrţba vodních uzávěrŧ je dŧleţitým faktorem v omezování fugitivních emisí.
Nekontinuální spalovací zařízení vyuţívající otevřených nádob nebo komor znamená
problémy se zachycením prachu a popela. Zachycené emise se upravují na keramických
409
nebo tkaninových filtrech, nebo elektrostatických odlučovačích nebo mokrých skrubrech /tm
164, Bobeth 1999/.
6.2.2.2 Oxid siřičitý
Tyto plyny se tvoří při spalování síry obsaţené v surovině nebo palivu, nebo vznikají při
etapách louţení kyselinou. Lze vyuţít kontroly zásobní vsázky a pro minimalizaci emisí lze
pouţít mokré nebo polosuché skrubry, kdyţ k tomu koncentrace opravňuje. Během
elektrolýzy mŧţe docházet k zamlţení elektrod a ke vzniku plynŧ. Plyny se mohou
zachycovat a vyuţívat a mlha se mŧţe odstranit odlučovačem kapek a vracet se do procesu.
6.2.2.3 Chlor a HCl
Tyto plyny se mohou tvořit během mnoha pochodŧ louţení, elektrolýzy a rafinace. Chloru se
vyuţívá značně při Millerově pochodu a při etapách rozpouštění za pouţití směsí HCl a
chloru. Chlor se rekuperuje k opětnému vyuţití všude, kde to je moţné, např.u izolovaných
elektrolyzéru komor se zřetelem ke zlatu a ušlechtilým kovŧm. K odstraňování zbytkových
mnoţství chloru a HCl se pouţívají skrubry. Přítomnost chloru v odpadní vodě mŧţe vést
k tvorbě sloučenin organického chloru, pokud jsou také přítomna rozpouštědla atd. ve
smíchané odpadní vodě.
6.2.2.3 Oxidy dusíku
Ty se tvoří do určité míry během procesŧ spalování a ve značném mnoţství během kyselého
louţení za pouţití kyseliny dusičné. Vysoká koncentrace oxidŧ dusíku se upravuje ve
skrubrech tak, aby se kyselina dusičná mohla rekuperovat, k podpoře konverze a rekuperaci
jako kyselina dusičná se vyuţívají rozličná oxidační činidla.
Zbytkové oxidy dusíku z výstupních pecních plynŧ se mohou odstraňovat prostředky
katalýzy, jako je selektivní nebo neselektivní katalýza, pokud dochází k velmi vysokým
koncentracím nepřetrţitě /tm 164, Bobeth 1999/.
Volba čistících technik v podstatě závisí na kolísání koncentrace NOx.
6.2.2.4 VOC (Těkavé organické látky) a dioxiny
Těkavé organické látky mohou emitovat z pochodŧ extrakce rozpouštědlem. Procesy v
malém měřítku umoţňují běţně izolaci nebo uzavření reaktorŧ, dobré jímání a rekuperaci za
pouţití kondenzátorŧ. Zachycená rozpouštědla se znovu vyuţijí.
Sloučeniny organického uhlíku, které mohou emitovat při etapách tavení, mohou obsahovat
dioxiny, tvořící se při nedokonalém spalování oleje a plastŧ ve vsázkovém materiálu a
z nových syntéz, pokud se plyny dost rychle neochladí. Úprava šrotu za účelem odstranění
organické kontaminace se mŧţe zavést do praxe, ale běţněji se pouţívají k úpravě vzniklých
plynŧ dospalovací hořáky, za nimiţ následuje prudké ochlazení. V případech, kdy není moţné
plyny z pecí upravit dospalovacím hořákem, mohou se oxidovat přídavkem kyslíku nad
zónou tavení. Je také moţné identifikovat kontaminaci druhotných surovin organickými
látkami tak, ţe se mŧţe pouţít nejvhodnější pec v kombinaci s čistícím zařízením, aby se
předešlo emisím kouře a dýmu a přidruţeným dioxinŧm. Organické sloučeniny včetně
dioxinŧ se mohou rozkládat katalytickou oxidací, často ve spojení s reaktory.
Tab. 6.4: Emise do ovzduší z procesů o menším rozsahu /tm 164, Bobeth 1999/
410
Rozsah
výroby
Prach
(mg/Nm3)
NOx
(mg/Nm3)
SO2
(mg/Nm3)
CO
(mg/Nm3)
Chloridy
(mg/Nm3)
Cl2
(mg/Nm3)
Fluoridy
(mg/Nm3)
Celkový
organický
uhlík
(mg/Nm3)
Dioxiny
ng
ITE/Nm3
HCN
(mg/Nm3)
NH3
(mg/Nm3)
6.2.3
Spalovací
procesy
Pyrometa
lurgické
procesy
200-1000
kg/den
2 – 10
150
–
1200 t/rok
4 – 10
50 – 150
aţ 200
1 – 370
1 – 25
10 – 100
0,1 – 35
10 – 50
80 – 100
2–5
 30
0,4 – 5
5
2–5
0,03 – 1,5
2–4
2–5
2 – 20
 0,1
 0,1
Hydrometalurgi
cké
procesy
20 – 600
t/rok
0,01 – 2
0,2 - 4
Emise do vody
Pyrometalurgické a hydro-metalurgické pochody pouţívají značná mnoţství chladící vody.
Roztoky z louţení se běţně recirkulují v izolovaných systémech. Jiné zdroje provozní vody
vykazuje tabulka uvedená dále. Z těchto zdrojŧ mohou emitovat do vody suspendované
částice, sloučeniny kovŧ a oleje.
Veškerá odpadní voda se upravuje, aby se odstranily rozpuštěné kovy a pevné látky. Uţívá se
sráţení iontŧ kovŧ jako hydroxidy nebo sirníky, dvouetapové sráţení lze také pouţít. Při nízké
koncentraci a mnoţství kovových iontŧ je vhodná pouţití iontoměničŧ . Na mnohých
zařízeních se znovu vyuţívá chladící vody a upravené vody odpadní včetně vody dešťové
nebo se recykluje v rámci procesŧ.
Vyvinuly se speciální techniky pro pochody s ušlechtilými kovy, aby se odstranila toxicita
dusitanŧ ( redukcí) a kyanidŧ (hydrolýzou) v odpadní vodě /tm 164, Bobeth 1999/.
Tab. 6.5 : Význam potenciálních emisí do vody z výroby ušlechtilých kovů
411
Zdroj
emisí
Suspendov
ané látky
Olej
Sloučeniny
kovů
**
Povrchová
***
drenáţ
Chladící
***
***
voda pro
přímé
chlazení
Chladící
*
*
voda pro
nepřímé
chlazení
Voda
***
**
k hašení
Louţení
***
***
(není-li
uzavřen
okruh)
Elektrolyti
***
cké metody
(není-li
uzavřen
okruh)
Systémy
***
***
vypírání
Poznámka : *** významnější……..* méně významné
***
*
*
Tab. 6.6: Emise do vody z pěti velkých pochodů
Výroba
(t/rok)
2155
1200
2500
1110
102
Výtok
(m3/hod)
10
2
100
Hlavní sloţky (mg / l)
Ag
Pb
0,1
0,5
1
0,02
 0,05
3,9 kg/r
1260 kg/r
Hg
0,05
 0,05
 0,05
0,05 kg/r
Cu
0,3
2
 0,3
194 kg/r
2750 kg/r
Ni
0,5
5
 0,02
24 kg/r
1640 kg/r
ChSK
400
250
Ostatní potenciální emise do vody mohou zahrnovat čpavek, chloridové a kyanidové ionty
v závislosti na individuálních etapách procesŧ. Nebyly předloţeny ţádné údaje o kvantifikaci
těchto sloţek.
6.2.4
Výrobní zbytky a odpady
Výroba kovŧ je spojena s tvorbou několika vedlejších produktŧ, zbytkŧ a odpadŧ, které jsou
také vyjmenovány v Evropském katalogu odpadŧ ( Rozhodnutí Rady 94/3/EEC).
Nejdŧleţitější zŧstatky specifické pro proces jsou vyjmenovány níţe. Většina zbytkŧ z výroby
se recykluje uvnitř pochodu nebo se odesílá k dalším specialistŧm, aby se rekuperovaly
412
jakékoliv ušlechtilé kovy. Zbytky obsahující jiné kovy, např. Cu se prodávají dalším
producentŧm k rekuperaci. Konečné zbytky obvykle zahrnují koláče odfiltrovaných
hydroxidŧ.
Tab. 6.7: Příklady množství odpadů
Odpady ke zneškodnění ( t /rok )
1000
Charakterizace odpadů
Hydroxid ţelezitý, 60 % vody
(kateg. 1, prŧmyslový odpad)
Filtrační koláč na výstupu
Filtrační koláč na výstupu
1000
350
6.2.5
Vyuţití energie
Zbytková energie z procesŧ spalování se mŧţe vyuţít rŧznými zpŧsoby v závislosti na
specifických okolnostech místa. Elektřinu lze vyrábět tehdy, mŧţe-li se produkovat více neţ 0,5
MW/hod.
6.3
TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT
Tato část předkládá řadu technik pro prevenci nebo sníţení emisí a zbytkových odpadŧ, stejně
jako techniky, které sniţují celkovou spotřebu energie. Všechny jsou komerčně dostupné.
Aby se techniky ilustrovaly, uvádějí se příklady, které dokládají vysokou úroveň ohleduplného
přístupu k ţivotnímu prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady jsou závislé na
informacích, které poskytl prŧmysl, členské státy Evropské Unie a hodnocení evropské kanceláře
pro IPPC. Obecné techniky popsané v kapitole 2 „ společné pochody“ se do značné míry
pouţívají v tomto odvětví k výrobním pochodŧm a ovlivňují zpŧsob, kterým se hlavní
a
pomocné pochody regulují a provozují. Techniky pouţité v jiném odvětví jsou také vyuţitelné
zejména tam, kde mŧţe docházet k záchytu, opětnému vyuţití a vypírání organických
rozpouštědel, oxidŧ dusíku a plynného chloru.
Moţnou technikou je také vyuţít odsávání při odpichu a odlévání. Tyto dýmy budou sloţeny
hlavně oxidy kovŧ, které se dostávají do tavícího pochodu. Podoba odsávacího systému musí
počítat s přístupem při vsazování a dalšími pecními operacemi a se zpŧsobem momentální
změny zdroje plynŧ z procesu během výrobního cyklu.
Pouţité pochody popsané výše vyuţívají k výrobnímu pochodu široké palety surovin o rozličné
jakosti a sloţení a představují také ty, které se vyuţívají v celosvětovém měřítku. Techniky, které
se ve společnostech tohoto odvětví vyvinuly tyto odlišnosti berou v úvahu.
Volba techniky pyrometalurgické, nebo hydro-metalurgické spočívá na pouţívaných
surovinách, jejich mnoţství, přítomných nečistotách, vyráběnému produktu a nákladech na
recyklaci a metodě čištění. Tyto faktory jsou proto specifické pro dané místo. Základní
pochody rekuperace nastíněné výše proto tvoří techniky, o nichţ se uvaţuje při postupech
rekuperace.
413
6.3.1
Transport surovin.
Skladování surovin závisí na povaze výše popsaného materiálu. Ke skladování jemného
prachu se pouţívá uzavřená hala, nebo izolovaný kontejner. Druhotné suroviny, které
obsahují sloţky rozpustné ve vodě se skladují pod střechou. Skladování bezprašného,
nerozpustného materiálu ( vyjma baterií) se realizuje v otevřených boxových oddílech a velké
poloţky pak jednotlivě na otevřeném prostranství. Odděluje se skladování reaktivního a
hořlavého materiálu s vyloučením materiálŧ, které jsou schopny spolu reagovat.
Tab. 6.8: Manipulace s materiálem a jeho předběţná úprava
Materiál
Uhlí a koks
Topný a jiný
olej
Skladování
Otevřené
s izolovanou
podlahou a
záchytem vody,
zakryté boxy, sila
Nádrţe nebo barely
v překladištích
Manipulace
kryté přepravníky,
pokud nejsou prašné,
pneumaticky
Zabezpečené
potrubní vedení nebo
manuální systém
se záchytem prachu,
pneumaticky
Uzavřené se
záchytem prachu.
Uzavřené
dopravníky, nebo
pneumaticky
Závisí na materiálu
Předúprava
Tavidla,
struskotvorné
přísady
Koncentráty
Uzavřené,
zásobníky, pokud
se tvoří prach
Uzavřené.Barely,
pytle, tvoří-li se
prach.
Tištěné spoje
Zakryté boxy,
bedny
Jemný prach
Uzavřené, pokud se Uzavřené se
Mísení, spékání
tvoří prach
záchytem prachu,
(peletizace)
pneumaticky
Kryté boxy
Mechanický nakladač Praţení, aby se
odstranily těkavé
organické látky
Hrubý prach
(suroviny nebo
granulovaná
struska)
Film,
katalyzátory,
smetky
Plátované
materiály
Namíchání
s koncentráty nebo
jiným materiálem
Míchací
dopravníky . Sušení
nebo spékání
Mletí + třídění dle
hmotnosti,
spalování
Barely, velké pytle, Závisí na materiálu
ţoky
Spalování, praţení
Barely, bedny
Pŧsobení kyanidŧ
nebo HNO3
414
Poznámky
Obsah
plastŧ
mŧţe
poskytovat
vstupní
teplo
Odlučování
oleje,
pokud je
potřeba
Kusový
materiál
(suroviny či
struska)
Celé poloţky
Reaktivní
materiály
Kyseliny:
- odpadní
kyselina
- rekuperovaná
kyselina
Produkty:
katody, čepy
nebo ingoty.
Tyče nebo drát
Zbytky
z procesu pro
rekuperaci
Odpady ke
zneškodnění
6.3.2
Otevřené
Otevřené nebo
zakryté boxy
Izolovaná skládka
Mletí, drcení
Drcení nebo
zaváţení vcelku
Nádrţe odolné ke
kyselinám
Prodej nebo
neutralizace
Nádrţe odolné ke
kyselinám
Otevřená
vybetonovaná
plocha nebo krytá
skladiště
Kryté nebo
uzavřené
v závislosti na
tvorbě prachu
Kryté či uzavřené
boxy, velké pytle
nebo izolované
barely, závisí na
materiálu
Prodej
Záchyt
oleje,
pokud je
třeba
Záchyt
oleje
Záchyt
kyseliny
Závisí na
podmínkách
Vhodný
drenáţní
systém
Závisí na
podmínkách
Vhodný
drenáţní
systém
Procesy výroby kovŧ
Jak jiţ bylo uvedeno, existuje mnoho moţných postupŧ a jejich kombinací, které
se vyuţívají k získávání ušlechtilých kovŧ. Přesná kombinace závisí na
surovinách a základní matrici, která obsahuje kovy. Následující tabulka ukazuje
druhy procesních etap, potenciální problémy a techniky, o nichţ se uvaţuje při
určování BAT pro tyto pochody..
Tab. 6.9 Techniky, považované za vhodné pro etapy výroby kovů
Proces
Spalování
(ţíhání)
Drcení, mísení nebo
sušení
Peletizace
Možný problém
Uvažované techniky
Prach, VOC,
Regulace procesu,
dioxiny, SO2, NOx dospalovací hořák a
tkaninový filtr
Prach
Omezování, odlučování
Prach
415
Poznámky
Rotační pec, pokud
není příliš malé
mnoţství
Tavení a odstraňování Prach, kovy, VOC, Omezování, odlučování
Se / odtěkávání
NOx a SO2
plynu a odstraňování
prachu, skrubr
Kupelace
Oxid olovnatý
Vyluhování kyselinou Kyselé plyny
Vylité kyseliny
Rafinace
Oxidace a redukce
Tavení, legování a
odlévání
Extrakce
rozpouštědlem
Rozpouštění
Destilace
plynu, tkaninový filtr
plynu a systém
rekuperace/vypírání
Kyselé plyny,
čpavek, vylité
kyseliny
Chemické sloţky Omezování, odlučování
Vylité chemikálie plynu a vypírání / úprava
Prach a kovy
Těkavé organické Omezování, odlučování
látky (VOC)
plynu, rekuperace/absorpce
HCl, chlor, NOx
plynu a systémy
plynu a systémy
Skrubr nebo mokrý
elektrostatický
odlučovač
k rekuperaci Se
Vyuţití procesu
pro Cu
Viz také tab.6.11
Viz také tab. 6.11
Viz také tab. 6.11
Viz také tab. 6.11
Viz také tab. 6.11
Viz také tab. 6.11
Příklad 6.01 - Spalování fotografického materiálu
Popis: Vyuţití rotační pece s dobrou regulací pochodu, odlučování plynu a úpravy plynu.
Rotace a regulace pochodu umoţňuje dobré promísení materiálu a vzduchu.
Obr. 6.4: Spalování fotografického plynu
Legenda: feed hopper = násypka pro vsazování; ram = pěchovadlo;
thermocouple= termočlánek; afterburner and abatement = dospalovací hořák a
odlučovač; stationary burning area = prostor stabilního hoření; secondary air =
přídavný, sekundární vzduch; refractory lining = ţáruvzdorná vyzdívka; revolving
drum= otáčející se buben; exhaust gases = odsávané plyny; burner = hořák;
primary air = primární vzduch
Hlavní přínos pro ţivotní prostředí : snadnější zachycování kouře,dospalování a úprava
plynu ve srovnání se stálými nebo boxovými spalovacími zařízeními.
Provozní údaje: nejsou k dispozici
Přenos dopadŧ z prostředí do prostředí: pozitivní vliv – dobrá účinnost odlučování při
omezené spotřebě energie v porovnání s podobnými systémy, vyuţívající výhřevnosti filmu.
Ekonomika: kapitálové náklady se odhadují na 450 000 liber pro závod s výkonem 500
kg/hod ( údaje z roku 1988).
416
Pouţitelnost: Spalování veškerého fotografického materiálu.
Příklady závodŧ : Velká Británie
Odkaz na literaturu: /tm 005, HMIP 1993; tm 106, farell, 1998/
Tab. 6.10: Tavící a kupelační pece
Pec
Šachtová pec
Použité procesy
Tavení
Rotační pec
Tavení
Elektrická pec
(odporová, indukční,
oblouková)
ISA huť
Tavení
Plamenná pec
(naráţecí pec)
Tavení a kupelace
Rotační pec s horním
dmýcháním nebo
nakloněná rotační pec
s kyslíkovým palivem
(TROF)
Praţení s recirkulací
plynu
Kupela se
spodním dmýcháním
kyslíku
Tavení nebo
kupelace
Masívní, snadno
uzavíratelná.
Kombinovaný pochod
Praţení Se, tavení
Zlepšený přenos tepla
Kupelace
Nízká spotřeba paliva.
Vysoký podíl
rekuperace a výroby .
Vznikající plyny se
vypírají roztavenou
vrstvou oxidu Pb
Kupela
Kupelace
6.3.3
Tavení
Výhody
Prokázány
Nevýhody
Regulace procesu
potřebuje vývoj. Je
moţná injektáţ
jemného materiálu
dmýšní trubicí
Vysoká rychlost tavení Šarţový pochod
s kyslíkem. Rotací
(dávkovací pochod)
dochází k dobrému
promíšení
Nízké objemy plynu.
Náklady na energii
Redukční podmínky
Vsazování elektrodou
Paleta materiálu.
Malá velikost
Rekuperace s jinými
kovy např. Cu
Prokázané. Procesy se Šarţový pochod
kombinují
Mŧţe být drahá.
Šarţový pochod.
Šarţový pochod
Odkázána na záchyt
kouřových plynŧ
Odsávání a čištění spalin a plynŧ.
Techniky probírané v části 2.7 tohoto dokumentu jsou moţnými technikami pro rozličné
pochody spadající do výroby ušlechtilých kovŧ atd. Pouţití sekundárních odsávacích krytŧ pro
licí ţlaby, formy a dveře pro vsázku jsou také technikou s níţ se počítá. Pochody obvykle
zahrnují operace o malém měřítku a tak techniky jako je izolovaný reaktor a omezování mŧţe
být při začlenění relativně snadné a laciné.
417
Příklad 6.02 - Zachycování kouře
Popis: zóna pro současné zaváţení a odpichování u rotační pece
Obr. 6.5: Systém pro společné zachycování kouře
Odpichové otvory
Kryt pro zachycení kouře
dveře pro vsazování
Kryt pro záchyt kouře
odsávání
Odpichové otvory
Dveře pro vsazování
hořák
Opotřebování pecní vyzdívky znamená, ţe dveře a odpichové otvory neumoţňují, aby byla se
odpichovala veškerá tavenina.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: snadnější záchyt kouře z jednoho místa
Přenos dopadŧ z prostředí do prostředí: pozitivní vliv- dobrá účinnost záchytu při sníţené
spotřebě energie ve srovnání s podobnými systémy
Ekonomika: Nízké náklady na úpravu, provozuje se u několika zařízení
Pouţitelnost: Všechny rotační pece
Příklady závodŧ: Francie, Velká Británie
Odkaz na literaturu: tm 106, Farell, 1998/
Existuje několik místně-specifických výstupŧ, které jsou pouţitelné a některé z nich jiţ byly
dříve v této kapitole probírány. Zásadně, pochody diskutované v této kapitole, kombinované
s vhodným odlučováním, budou splňovat poţadavky přísné ochrany ţivotního prostředí.
Techniky pro odstraňování sloţek z určitých výstupních plynŧ jsou uvedeny dále.
418
Tab. 6.11: Metody chemické úpravy určitých plynných sloţek
Použité reagencie
Rozpouštědlo, VOC
Kyselina sírová(+ síra
v palivu nebo surovině)
Vodné prostředí
Chlor, HCl
Kyselina dusičná
Na nebo KCN
Čpavek
Chlorid amonný
Hydrazin
Borohydrid sodný
Kyselina mravenčí
Chlorečnan sodný/HCl
Složka v odpadním plynu
VOC, zápach
Metoda úpravy
odlučování, kondenzace
aktivní uhlík, bio-filtr
Oxid siřičitý
mokrý, polosuchý systém
vypírání
NOCl, NOx
Systém vypírání s louhem
Chlor
Systém vypírání s louhem
NOx
Systém oxidačně a absorbčně
recyklační
HCN
Oxidace s peroxidem vodíku
nebo chlornanem
NH3
Rekuperace, vypírací systém
Aerosol
Rekuperace sublimací, systém
vypírání
N2O4 (moţný karcinogen)
Skrubr nebo aktivní uhlí
Vodík ( riziko exploze)
Vyhnout se, je-li to moţné při
zpracování skupiny
platinových kovŧ(zejména
Os, Ru)
Formaldehyd
Systém vypírání louhem
Oxidy chloru (riziko exploze) Regulace konečného bodu
pochodu
V prŧmyslu se také uţívají tavící pece. Vyuţívá se elektrických pecí (indukčních,
obloukových, odporových) a plynem nebo olejem vyhřívaných pecí. Indukční pece se
vyhýbají tvorbě spalin a s tím spojeným zvětšením velikosti odlučovacího zařízení.
Hydro-metalurgické pochody jsou velmi dŧleţité pro některé výrobní procesy. Protoţe
hydrometalurgické pochody zahrnují etapy louţení, elektrolýzy a úniky plynŧ jako HCl, je
třeba je rekuperovat nebo upravovat. V praxi je nutné také provádět adekvátní zneškodňování
louţícího materiálu a vyčerpaného elektrolytu. Techniky pro prevenci emisí do vody, o nichţ
se hovoří v části 2.9 např. začlenění drenáţního systému, jsou dŧleţité jako jsou techniky pro
rekuperaci VOC a vyuţití nezávadných rozpouštědel.
419
Příklad 6.03 - Vyuţití selektivní a neselektivní katalytické redukce
Smetky
Palivo
Tepelná úprava
Dospalování
Výroba páry
Filtrační systém
Hašení
Popel s ušlechtilými kovy
Systém vypírání
Rekuperace tepla
Selektivní katalytická
redukce/ ox..kat.
Komín
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : odstranění NOx
Přenos dopadŧ z prostředí do prostředí:pouţití reagencií a energie
Ekonomika:provozuje se u jednoho zařízení
Pouţitelnost: neuvádí se
Příklady závodŧ: Německo
Odkaz na literaturu: není
420
Příklad 6.04 : Katalytický rozklad dioxinŧ
Popis: Pouţití katalytického reaktoru k odstranění dioxinŧ
dospal.
pec
komora
keramický
Multicyklon
filtr
katalyzátor
komín
Prŧtok odpadního plynu : 800 m3 /hod
Keramický filtr:
Čistý plyn:< 10 mg prachu / m3
Plocha filtru : 24 m2
Tlaková ztráta: 15 hPa
Teplota max. 400 °C
Katalyzátor:
Dioxin/furan : < 0,1 ng/ m3
Objem
: 170 l
Maximální prŧtok : 1500 m3/ hod
Prodleva : > 0,25 sek
Hlavní přínos pro ţivotní lze prostředí: odstranění dioxinŧ
Provozní údaje : dosaţeno < 0,01 ng/N m3
Přenos dopadŧ z jednoho prostředí do druhého: pouţití energie
Ekonomika: prováděno na jednom zařízení
Pouţitelnost: neudává se
Příklady závodŧ: Německo
Odkaz na literaturu: není
6.3.4
Řízení procesŧ
Zásady řízení procesu uvedené v části 2.6 jsou vyuţitelné i pro pochody výroby pro tyto
skupinu kovŧ. Některé pece a pochody jsou schopny zdokonalení zařazením většiny těchto
technik
421
Příklad 6.05 Regulace procesu u Millerovy pece
Popis: Při Millerově metodě se zlato taví asi při 1000 ºC a do taveniny se dmýchá plynný
chlor. Kovové nečistoty tvoří chloridy a strusku, nebo odcházejí s kouřovými plyny.
Počáteční absorpce chloru je vysoká a nadbytek chloru mŧţe snadno emitovat. Manuální
regulace přídavku chloru je těţká. Tvorba většiny chloridŧ kovŧ je exotermní a pouţití
kontinuálního měření teploty umoţní regulaci rychlosti přídavku chloru.
Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : předcházení emisím chloru
Provozní údaje : Uvádí se vypouštění chloru do ovzduší po vypírce ve Venturiho pračce a za
mokrým elektrostatickým odlučovačem v mnoţství < 1 ppm
Přenosy dopadŧ z jednoho prostředí do druhého: pozitivní vliv – předchází se nadbytečné
spotřebě chloru
Ekonomika: neposuzovala se, ale náklady jsou nízké, realizovatelnost operace byla
prokázána
Pouţitelnost: všechny Millerovy pochody
Příklady závodŧ: Velká Británie
Odkaz na literaturu: /tm 005, HMIP 1993/
6.3.5
Odpadní vody
To je specifický místní problém, udává se, ţe stávajících systémy úpravy mají vysoký
standard. Veškeré odpadní vody by se měly upravit odstraněním rozpuštěných kovŧ a
pevných látek, kyanidových odpadŧ a také je třeba, aby se upravily roztoky. Dodávka vody a
výpusť vody se mohou oddělit. Techniky vyjmenované v části 2.9 a 6.2.3 jsou moţnými
technikami. Na mnohých zařízením se opětně vyuţívá vody z chlazení a upravené odpadní
vody, včetně vody dešťové, nebo se v rámci procesu recyklují.
6.3.6
Obecné techniky

Charakterizace surovin ještě předtím, neţ se přijmou, tak, aby se mohly identifikovat
předpokládané nečistoty a kontaminace a mohlo se uvaţovat o manipulaci, skladování a
potíţích při zpracování a pokud je to přiměřené, materiál se převede k nějakému
zpracovateli

Vzorkování a analýza surovin, jakmile je to moţné, tak, aby mohly být potvrzeny
obchodní náleţitosti a u jednotlivých surovin definována volba procesu.

Systémy manipulace se surovinami, při minimalizaci prŧsakŧ kapalin a únikŧ emisí
prachu. Během transportu nebo při skladování by se mělo pouţívat objemné balení

Skladování surovin v uzavřených stavbách, pokud je to nutné, s odděleným skladováním
reaktivních materiálŧ.
422

Při předúpravě fotografického filmu a papíru se vyuţívá rotační pece a dospalovacího
hořáku společně se systémem hašení popela, které je navrţeno na vysoké technické
úrovni. Je třeba, aby se HCl z odsávaného plynu vypírala a vyuţíval se odstraněný prach..
V případě suroviny, která obsahuje minimální mnoţství papíru se pochody vyluhování
provádějí s thiosíranem sodným a enzymy.
 Předběţná úprava katalyzátorŧ a menších mnoţství materiálu s obsahem skupiny
platinových kovŧ v boxových spalovacích zařízeních za pouţití dospalovacího hořáku
tam, kde je to nutné a tkaninových filtrŧ, praček atd., které jsou odborně vyprojektovány
a postaveny na vysoké technické úrovni tak, aby se předešlo únikŧm. Pokud to lze, mělo
by se v praxi vyuţívat získané teplo ve formě energie nebo provádět rekuperaci
 Předběţná úprava malých mnoţství materiálu v izolovaných boxových spalovnách za
pouţití odborně navrţeného odlučovacího a čistícího zařízení včetně dospalovacích
hořákŧ tam, kde je to nutné
 Vyuţití technik jako je kalcinace nebo louţení, rozpouštění tam, kde je to moţné, aby se
rekuperovaly z nosného materiálu katalyzátory. Mohl by se rekuperovat jak drcený
materiál, soli hliníku, inertní struska, tak nosný materiál katalyzátorŧ.
 Pouţít odzkoušení rekuperace ušlechtilých kovŧ a rafinačních postupŧ ve spojení se
zkouškami efektivních čistících systémŧ, které jsou provozovateli k dispozici, které
dosahují vysokých úrovní ochrany ţivotního prostředí a jsou uvedeny v části 2.8 tohoto
dokumentu. Vyuţít v tavícím okruhu spíše Cu neţ Pb.
 Systémy extrakce rozpouštědlem vyuţívající maximální moţnou měrou netoxická
rozpouštědla. Vyuţití záchytu a rekuperace VOC a systémŧ odlučování

Pro optimalizaci provozních podmínek vyuţívat regulace pecních provozŧ. Klíčovými
parametry je teplota rŧzných bodŧ v peci a systém nakládání s plynem, koncentrace
kyslíku a oxidu uhelnatého a tlakový systém. Těch by se mělo maximální moţnou měrou
vyuţívat k regulaci mnoţství vsazovaného materiálu.
 Regulace procesních chemikálií a etap hydro-metalurgických postupŧ a odlučovacího
zařízení, vyuţívající relevantních metod tak, aby bylo moţné udrţovat provozní
podmínky na optimální úrovni a v případě podmínek, které se vymykají přijatelnému
provoznímu rozmezí, iniciovat výstraţné signální zařízení

Zachytávání a opětné vyuţití kyselých plynŧ jako je HCl, HNO3 a Cl2. Úprava kyanidŧ
v proudu plynŧ.

Odborný projekt pro odlučování prachu, kyselých plynŧ, kyanidŧ, těkavých organických
látek a par kovŧ a systémy čištění. Provoz těchto systémŧ k předcházení a sníţení emisí
do ţivotního prostředí. Dále se pro emise uvádějí dosaţitelné standardní hodnoty.

Vyuţít tam, kde je to moţné, zařízení obsahující drenáţní systémy. Výtoky upravit podle
jejich sloţení a analyzovat je ještě před vypuštěním. Vypírací tekutiny by se měly
upravovat a před vypouštěním analyzovat rovněţ.
423

Analýza odpadních materiálŧ před přepravou na jiná místa tak, aby se mohlo pouţít
náleţitého zneškodnění nebo metody rekuperace

Provozovatelé zařízení by měli být proškolování a dostávat instrukce o správných
zpŧsobech provozu a o regulovaných parametrech.

Vyuţití správně prováděné údrţby u výrobního zařízení, odlučovacích systémŧ a dalších
přidruţených pochodŧ. U těchto systémŧ by měl být schválen systém kontroly
6.3.7
Spotřeba energie
K opětnému vyuţití energie, nebo výrobu elektřiny se povaţují za moţné takové techniky, u
nichţ podmínky specifické pro dané místo umoţňují, aby toho bylo dosaţeno ekonomicky.
6.4
NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT)
K pochopení této části a jejího obsahu se pozornost čtenáře obrací k předmluvě
tohoto dokumentu a zejména 5. části předmluvy „ Jak pochopit a pouţít tento
dokument“. Techniky a s nimi spojené úrovně emisí a/nebo spotřeb nebo rozmezí
úrovní předloţené v tomto dokumentu byly posuzovány opakovaným postupem,
který zahrnuje následující kroky:

Identifikaci klíčových aspektŧ odvětví pŧsobících negativně na ţivotní prostředí; u výroby
ušlechtilých kovŧ jsou jimi těkavé organické látky, prach, kouřové plyny, dioxiny, zápach,
NOx, ostatní kyselé plyny, jako je chlor a oxid siřičitý, odpadní voda, odpadní zbytky jako
je kal, prach z filtrŧ a struska;

Testování nejpřiměřenějších technik zaměřit na tyto klíčové problémy;

Identifikaci nejlepších úrovní výkonŧ provozu ve vztahu k ţivotnímu prostředí na základě
údajŧ dosaţených v Evropské Unii a v celosvětovém měřítku

Testování podmínek, za kterých byly tyto úrovně v provozu dosaţeny; jako jsou náklady,
dopady z jednoho prostředí do druhého, hlavní motivace zahrnuté do realizace těchto
technik;

Výběr nejlepší dostupné techniky (BAT) a s ní spojených úrovní emisí a spotřeb pro toto
odvětví v obecném smyslu vše v souladu s článkem 2, odstavec 11 a přílohou IV
Směrnice
Odborný posudek Evropské kanceláře pro IPPC a příslušné technické pracovní skupiny hrálo
klíčovou roli u kaţdého z těchto krokŧ a ve zpŧsobu, kterých se zde informace předkládají.
Na základě tohoto posouzení jsou předloţeny techniky a pokud moţno i úrovně emisí a
spotřeb, které jsou spojeny s pouţitím BAT v tomto odvětví , které se povaţují za vhodné pro
odvětví jako celek a v mnohých případech odráţejí současný výkon některých zařízení v rámci
sektoru.
424
Tam, kde se uvádějí úrovně emisí a spotřeb spojené s těmito „nejlepšími dostupnými
technikami“, je třeba to chápat jako mínění, ţe takové úrovně představují výkony ohleduplné
k ţivotnímu prostředí, které lze předpokládat jako následek zavedení popsaných technik do
tohoto odvětví při zohlednění rovnováhy nákladŧ a výhod, coţ tkví v definici BAT.
Ale nejsou to ani hodnoty emisních limitŧ ani spotřeb a neměly by se jako takové chápat.
V některých případech mŧţe být technicky moţné dosáhnout lepších úrovní emisí nebo
spotřeb, ale vzhledem k započteným nákladŧm nebo se zřetelem k přenosŧm prostředím se
nemohou povaţovat za vhodné jako BAT pro odvětví jako celek. Takové úrovně se ale mohou
povaţovat za přiměřené ve specifických případech, kde je k tomu speciální dŧvod.
Na úrovně emisí a spotřeb spojených s pouţitím BAT se musí pohlíţet společně se
specifickými referenčními podmínkami (např. zprŧměrováním vykázaných hodnot za období).
Pojem „úrovně spojené s BAT“ popsaný výše se musí odlišit od termínu „dosaţitelná úroveň“
pouţívaný kdekoliv v tomto dokumentu. Tam, kde je úroveň popsána jako „dosaţitelná“ při
vyuţití určité techniky nebo kombinace technik, pak je třeba to chápat jako mínění, ţe lze
očekávat, ţe se úrovně dosáhne za určitou reálnou dobu u dobře udrţovaného a provozovaného
zařízení nebo postupu při pouţívání těchto technik
Kde byly k dispozici údaje týkající se nákladŧ, byly uvedeny společně s popisem technik
představených v předchozí části. Ty uvádějí přibliţné údaje o velikosti započtených nákladŧ.
Skutečné náklady při aplikování techniky však budou do značné míry záviset na specifické
situaci při zohlednění např. daní, poplatkŧ a technických charakteristik dotyčného zařízení.
V tomto dokumentu nelze zcela hodnotit takové faktory, specifické pro určité místo.
Při absenci údajŧ o nákladech se odvozovaly závěry o ekonomické realizovatelnosti technik ze
sledování stávajících zařízení.
Záměrem je, aby obecné BAT pro toto odvětví byly referenčním bodem, proti kterému lze
posoudit současný výkon stávajících zařízení nebo posoudit návrh na zařízení nové. Tímto
zpŧsobem budou napomáhat při stanovení přiměřených podmínek pro zařízení, zaloţených na
BAT nebo při vytváření obecně závazných předpisŧ podle článku 9 odstavce 8. Předpokládá se,
ţe nová zařízení se mohou projektovat tak, aby se provozovaly na stejných nebo dokonce ještě
lepších úrovních neţ obecné BAT, které se představují zde. Uvaţuje se také o tom, ţe stávající
zařízení by se měla ubírat ve směru úrovní obecných BAT, nebo ještě lepších, v kaţdém
případě pod podmínkou technické a ekonomické realizovatelnosti technik.
Zatímco referenční dokumenty o BAT tzv. BREFs nepředkládají právně závazné normy, mají
význam pro poskytování informací prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti při poradenství o
dosaţitelných hodnotách emisí a spotřeb, pokud vyuţijí specifické techniky. Přiměřené emisní
limity bude zapotřebí stanovit pro kaţdý specifický případ, při zohlednění cílŧ Směrnice IPPC
a místních podmínek.
Nejlepší dostupné techniky ovlivňuje řada faktorŧ a je nutná metodika testování technik.
Přístup, který byl pouţit se uvádí dále.
Ze všech nejdříve závisí volba procesu na surovinách, které jsou v určitém místě k dispozici.
Nejvýznamnějšími faktory jsou jejich sloţení, přítomnost ostatních obsaţených kovŧ,
rozdělení velikosti jejich zrn ( včetně moţnosti tvorby prachu) a míra kontaminace
organickým materiálem.
425
Zde mohou být primární suroviny k dispozici z jednoho nebo více zdrojŧ, druhotné suroviny o
odlišné jakosti nebo kombinace primárních a sekundárních surovin.
Za druhé by pochod měl být vhodný k pouţití při nejlepším odloučení plynu a s čistícími
systémy, které jsou k dispozici. Zachytávání kouřových plynŧ a pouţité pochody čištění
budou záviset na charakteristikách hlavního pochodu, např. některé pochody se vyhýbají
přenosŧm na pánev a je proto snadnější je izolovat. Jiné procesy mohou být schopny
zpracovat recyklované materiály snadněji a proto sniţují v širším záběru dopady do ţivotního
prostředí předcházením zneškodňování.
Konečně byly zohledněny i problémy s vodou a odpady, zejména minimalizace odpadŧ a
moţnosti opětného vyuţití odpadních zbytkŧ a vody v rámci procesu nebo pomocí jiných
postupŧ. Energie pouţitá při pochodech je také faktorem, o kterém se při volbě pochodŧ
uvaţuje.
Volba BAT v obecném smyslu je proto sloţitá a závisí na výše uvedených faktorech.
Rŧznorodé poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivňována hlavně disponibilitou surovin
v místě a potřebnou kapacitou zařízení, problémy jsou proto specifické pro dané místo.
U některého primárního pochodu je výhodou, je-li schopen zpracovávat některé druhotné
materiály.
Následující body shrnují doporučenou metodiku, která byla při této práci pouţita:







Je pochod odzkoušen v prŧmyslovém měřítku a je spolehlivý ?
Existují omezení pro vsázkový materiál, který se mŧţe zpracovávat ?
Druh vsázky a ostatní v ní obsaţené kovy ( např. Cu, Pb, Zn) ovlivňuje volbu pochodu.
Existuje omezení pro rozsah produkce ?- např. testování nadlimitního nebo minimálního
výkonu, který je potřeba, aby byl ještě ekonomický ?
Mŧţe se v procesu pouţít nejnovější a efektivní odlučování a čistící techniky?
Mŧţe spojení pochodu s čištěním dosáhnout nejniţší úrovně emisí? Dosaţitelné emise se
uvádějí později.
Existují další aspekty, které se týkají procesŧ, jako je bezpečnost
V době vzniku tohoto dokumentu existuje několik kombinací procesu a odlučování, které jsou
schopny provozu na nejvyšších úrovních ochrany ţivotního prostředí a splňují poţadavky
BAT. Procesy se liší výkony, které mohou být dosaţeny a materiálem, který se mŧţe pouţít a
je tedy zařazeno několik kombinací.Všechny procesy vyuţívají maximální měrou zŧstatky a
minimalizují emise do vody. Ekonomika pochodŧ se liší. Některé je třeba provozovat při
vyšších výkonech, aby byl provoz ekonomický, zatímco jiné nejsou schopny vysokých
výkonŧ dosáhnout.
Odlučování a čistící techniky pouţité u těchto pochodŧ se uváděly u technik, o nichţ se
uvaţovalo při stanovení BAT a potom se vyuţily ve spojení s hutním pochodem a dosáhly
vysoké úrovně ochrany ţivotního prostředí.
Jak se uvádí v obecné předmluvě tohoto dokumentu, v této části se navrhují techniky a emise,
které se povaţují obecně za kompatibilní s BAT. Účelem je poskytnout obecné informace o
úrovních emisí a spotřeb, které lze povaţovat za vhodný referenční bod pro výkony zaloţené
na BAT. Ten je dán uvedením dosaţitelných úrovní v rozmezí, které je pouţitelné jak pro
nové, tak modernizované závody. Stávající zařízení mohou mít problémy, které se týkají jak
místa, tak výšky limitŧ, které zcela zabraňují vyuţití technik.
426
Úroveň se mŧţe také lišit dobou v závislosti na podmínkách vybavení, jeho údrţbě a regulaci
pochodu čistícího zařízení. Provoz procesního zdroje bude také ovlivňovat výkon, protoţe
pravděpodobně existují rozdíly v teplotě, objemu plynu a ve stejných typech parametrŧ u
materiálu, ve výkonnosti procesu nebo velikosti prosazených vsázek. Dosaţitelné emise jsou
proto jen základem, ze kterého lze vyvodit skutečný výkon zařízení. Dynamičnost pochodu a
jiné místně-specifické problémy je nutno vzít v úvahu podle místních okolností.
Příklady uvedené v části o technikách, o nichţ se uvaţuje při stanovení BAT udávají
koncentrace ve spojení s některými stávajícími pochody /tm 137 Expertní skupina pro Cu,
1997/.
6.3.8
Doprava a skladování materiálu.
Závěry plynoucí pro nejlepší techniky, které jsou k dispozici pro manipulaci s materiály a
etapy skladování jsou uvedeny v části 2.17 tohoto dokumentu a jsou pouţitelné i pro
materiály této kapitoly.
6.3.9
Volba procesu.
Do této skupiny kovŧ není moţné zařadit kaţdý jednotlivý proces. Základ BAT tvoří
pyrometalurgické a hydro-metalurgické pochody, které se v současnosti pouţívají, ale navíc
by se měly ve spojení s nimi vyuţít obecné faktory a záchyt kouřových plynŧ a čistící
techniky jiţ popsané v kapitole 2.
Vyuţití zpŧsobu výroby mědi k vytavení ušlechtilých kovŧ má menší potenciál pro tvorbu
emisí olova do všech oblastí ţivotního prostředí a měl by se pouţít, pokud to umoţňuje
souvislost mezi surovinami, zařízením a produkty.
6.3.9.1 Procesy předběţné úpravy.
Procesy předúpravy jiţ byly v této kapitole popsány a jsou určeny k úpravě a vzorkování
vstupních materiálŧ. Vytvořila se široká paleta pochodŧ pro mnoho pouţívaných materiálŧ a
není moţné vybrat jediný proces předúpravy. Principy BAT pro předběţnou úpravu jsou proto
metody, kterými se s materiály manipuluje, přepravují se, řídí a reguluje se postup výroby
pouţití materiálŧ a reagencií a výkonného efektivního odlučování.
O těchto otázkách se diskutuje v části 2.3 aţ 2.10. Metody chemických úprav pro některé
z produktŧ reakcí jsou uvedeny v tab. 6.11.
427
6.3.9.2 Pyrometalurgická fáze
Tab. 6.12: Volba pece pro ušlechtilé kovy
Použitá technika
Millerova pec
Suroviny
Slitiny zlata
Kupelační pece (BBOC) Slitiny stříbra ( s Cu,
Pb)
TBRC a TROF
Šachtová pec
Praţení s recirkulací
plynu
Rotační pec
Elektrická pec
ISA tavící pec
Směsné koncentráty,
stěry a druhotné
materiály
Smetky, popely a
koncentrát
Anodové kaly
Poznámky
Indukční, plynový, nebo olejový ohřev.
Regulace teploty nebo měření chloru.
Efektivní systémy odlučování
Dmýchání kyslíku za pouţití plamenné
pece, nebo BBOC, má niţší spotřebu
energie a vyšší podíl rekuperace
Cu/Pb materiály. Uzavřená pec
Vyţaduje moderní regulaci, dospalovací
hořák a efektivní odlučování. Mŧţe být
zapotřebí odstraňovat kyselé plyny
Odstranění Se a rekuperace
Popely a koncentrát
Pouţité kyslíkové palivo. Pro výkonnost
procesu je potřeba účinného záchytu
kouřových plynŧ
Popely a koncentrát
Izolovaná pec. Vsazování přes elektrodu.
Mohou být niţší objemy plynu.
Směsné koncentráty a Pro Cu a Pb materiály
druhotné suroviny
6.3.9.3 Hydrometalurgická fáze
V zásadě technologické procesy, o nichţ se diskutuje v této kapitole, kombinované
s vhodným odlučováním, splňují poţadavky přísné ochrany ţivotního prostředí. Jako příklad
se uvádí zachycování plynného chloru, který se vyvíjí u anody během elektrolýzy, louţení a
rafinace. Ostatní techniky zahrnují omezování par rozpouštědel za pouţití uzavřených
reaktorŧ při extrakci rozpouštědlem a zachycování a opětného vyuţití rozpouštědel a ostatních
materiálŧ. Vyuţití sběrných okruhŧ popsaných v 6.2 je zvláště dŧleţité a proto se metody
chemických úprav u reakčních produktŧ uvádějí v tab. 6.11. Dŧleţité sloţky jakýchkoliv
těkavých organických látek závisejí na pouţitém rozpouštědle a mohou být stanoveny pouze
na lokální úrovni.
6.3.10 Zachycování a čištění plynŧ.
Pouţitý systém odlučování kouřových plynŧ by měl slouţit u pece nebo izolovaných systémŧ
reaktorŧ a měl by být navrţen tak, aby udrţoval vhodný tlak, který zabraňuje únikŧm a
fugitivním emisím. Měly by se pouţít systémy, které udrţují těsnost pece nebo sací
ventilátory. Existují příklady vsazování materiálu přes elektrody, dmýchání trubicemi nebo
tryskami a vyuţití mohutných rotačních uzávěrŧ u vsázkových systémŧ. Sekundární
zachycování prachu je drahé a potřebuje mnoţství energie, ale v případě některých pecí je
428
zapotřebí. Pouţité systémy by měly být moderní, počitačem řízené, schopné docílit odloučení
kouře u zdroje a v době vzniku jakéhokoliv dýmu.
Nejlepší dostupné techniky pro systémy úpravy plynu a kouře jsou ty, které vyuţívají chlazení
a rekuperaci tepla, pokud je to praktické ještě před tkaninovým filtrem. Pouţívají se tkaninové
filtry, které vyuţívají moderních vysoce účinných materiálŧ, na dobře konstruovaném a
udrţovaném zařízení. Charakterizují je detekční systémy pro vznik ohně na pytlovém filtru a
nepřetrţité metody čištění. Do úpravy plynu u etapy vytavování nebo ţíhání by se mělo
zařadit odstraňování oxidu siřičitého a/ nebo dospalování, pokud se to povaţuje za nutné, aby
se zamezilo problémŧm kvality ovzduší na místní nebo regionální úrovni, nebo při dálkových
přenosech nebo pokud mohou být přítomny dioxiny.
Tab. 6.13 Aplikace systémŧ odlučování, povaţovaných za nejlepší dostupné techniky
Etapa výroby
Manipulace surovinami
Předúprava surovin
Smetky a spalování filmu
Praţení a vytavování
Praţení Se
Rozpouštění a chemické
čištění
Destilace
Elektrolytická výroba
Tepelná rafinace ( Millerŧv
pochod)
Složka ve výstupním plynu
Prach a kovy
Volba prevence nebo čištění
Správné skladování.
Zachycování prachu a pokud
je to nutné, tkaninový filtr
Prach a kovy
Správná předúprava.
Zachycování plynu a
tkaninový filtr
Zpracování, dospalovací
hořák, správné chlazení plynu
a tkaninový filtr
Prach a kovy. CO a organický Zpracování, zachycování
materiál * , oxid siřičitý
plynu, chlazení a tkaninový
filtr. Dospalovací hořák,
injektáţ uhlí. Pokud je třeba,
pak vypírání
Prach a kovy, oxid siřičitý
Zpracování, zachycování
plynu, chlazení a odstraňování
prachu, vypírání a mokrý
elektrostatický odlučovač
Mlha, kovy a kyselé plyny
Zpracování a zachycování
Ostatní plyny
plynu s oxidační vypírkou.
Viz tab. 6.11
Chlor, brom a kvarterní oxidy Uzavřený prostor.
Absorbér/kondenzátor a
pračka
VOC a zápach
Zachycování, kondenzátor,
uhlíkový filtr nebo biofiltr,
pokud je třeba
Kyselé mlhy
Zachycování plynu a vypírání
odlučování mlhy
Prach a kovy
Zpracování. Zachycování
Chlor
plynu, vypírání a mokré
elektrostatické odlučovače
429
Tavení, legování a odlévání
Prach a kovy
Zpracování. Zachycování
plynu chlazení a tkaninový
filtr.
Zpracování, dospalovací
hořák a správné chlazení
plynu.
Úprava strusky a kupelace
Prach a kovy
Zpracování.Zachycování
plynu, chlazení a tkaninový
filtr.
Poznámka : * organický materiál mŧţe obsahovat VOC, které se uvádějí jako suma uhlíku
(vyjma CO) a dioxinŧ.
Systémy rekuperace kyselého plynu a rozpouštědla a s nimi spojené etapy rekuperace prachu
a kovŧ jsou popsány v části 2.8 tohoto dokumentu. Systémy zachycování kouřových plynŧ by
měly sledovat nejlepší praxi naznačenou u technik popsaných v části 2.7. Vyuţití nebo
recyklace kyselin, strusek, kalŧ a prachu z filtrŧ se povaţují za součást procesŧ.
O ostatních odlučovacích systémech se uvaţuje, ţe se pouţijí u ostatních částí pochodu a
přehled je uveden v tabulce nahoře.
6.3.10.1
Emise do ovzduší ve spojení s pouţitím BAT
Emisemi do ovzduší se rozumí odsávané / odlučované emise u rŧzných zdrojŧ plus fugitivní
emise nebo nejímané emise od těchto zdrojŧ. U moderních, dobře provozovaných systémŧ
dochází k účinnému odstraňování znečišťujících látek a informace v době psaní dokumentu
indikují, ţe fugitivní emise mohou být největším přispěvatelem k celkovým emisím.
U všech pochodŧ spočívají emise do ovzduší na emisích z etap:

manipulace materiálu a skladování, sušení, peletizace, spékání, praţení a tavení

únikŧ kouře ze strusky nebo taveniny kovŧ

chemické rafinace, tepelné rafinace a elektrické výroby

tavení, legování, odlévání a dalších
Fugitivní emise mohou být značně významné a mohou se předpokládat podle účinnosti
odsávání dýmu a mohou se odhadovat pomocí monitorování (viz část 2.7) Lze je vyjádřit
v gramech/rok, nebo g/t vyrobeného kovu. Zachycené emise lze také vyjádřit těmito
jednotkami, nebo vhodněji v koncentracích.
U většiny typŧ znečišťujících látek, které se emitují do ovzduší se pouţijí údaje poskytnuté
v části 2.8 pro rŧzné typy odlučování (např. dosaţitelné rozmezí emisí prachu u tkaninového
filtru), další faktory jako je z toho odvoditelná koncentrace kovu. Následující tabulka uvádí
přehled odloučených a fugitivních emisí do ovzduší
Tab. 6.14 Emise do ovzduší spojené s použitím BAT z komplexního využití hutních pochodů
pro rekuperaci ušlechtilých kovů v souvislosti s výrobou Cu a Pb
430
Rozmezí spojené
s využitím BAT
Proud výstupního
plynu s nízkým
obsahem SO2
(cca 1 – 4 %)
> 99,1 %
Proud výstupního
plynu bohatého na
SO2
( > 5 %)
> 99,7 %
konverzní faktor
Techniky, které se
mohou použít
úrovní
Jednokontaktní
zařízení na kyselinu
sírovou nebo WSA
(konečný obsah SO2
v plynu závisí na
koncentraci vstupního
plynu)
Poznámky
Pro nízko
koncentrované plyny
oxidu siřičitého.
Spojeno se suchou
nebo polosuchou
pračkou pro sníţení
emisí SO2 a výrobu
sádry, je-li k dispozici
odběr na trhu
Dvoukontaktní
Velmi nízké hladiny
zařízení na kyselinu
ostatních emisí do
sírovou (obsah SO2
ovzduší se dosáhnout
v koncovém plynu
následkem intenzivní
závisí na koncentraci úpravy plynu ještě
vstupního plynu. Pro před vstupem do
konečné odstranění
kontaktního zařízení
SO3 mŧţe být vhodný tj.mokrá vypírka,
odlučovač kapek.
mokrý elektrostatický
odlučovač a, je-li to
nutné, odstranění
rtuti, aby se zajistila
jakost vyrobené
kyseliny sírové
Poznámka: pouze pro jímané emise
Emise jsou uvedeny jako denní prŧměry zaloţené na kontinuálním monitorování během
provozní doby. V případech, kde není kontinuální měření zavedeno se uvede prŧměr hodnot
za vzorkovací dobu. U pouţitého odlučovacího systému se zohlední charakteristiky plynu a
prachu jiţ v návrhu systému a správná provozní teplota rovněţ.
Tab. 6.15 : Emise do ovzduší spojené s pouţitím BAT z chemické extrakce a rafinace,
elektrolytické výroby a extrakce rozpouštědlem u rekuperace ušlechtilých kovŧ
Znečišťující látka Rozmezí spojené
s vyuţitím BAT
Kyselé mlhy
< 50 mg/Nm3
Kyselé plyny
< 5 mg/Nm3
SO2
< 50 mg/Nm3
Čpavek
< 5 mg/Nm3
Chlor
Brom
Tetraoxidy
< 2,0 mg/Nm3
Techniky, které lze pouţít
pro dosaţení těchto hladin
Odlučovač kapek
Mokrý skrubr alkálie /
oxidování
Mokrý skrubr – alkálie
Kyselá vypírka
Skrubr s oxidací
NOx
< 100 mg/Nm3
Oxidační vypírka
431
poznámky
Rekuperace kyseliny
dusičné, následovaná
Demister umoţní zachytit
kyselinu
pro
opětné
pouţití
odstraněním stopového
mnoţství. Pouţije-li se
vodního prostředí, nelze
dosáhnout rozmezí
VOC nebo
< 5- 15 mg/Nm3 Sniţování, kondenzátor,
rozpouštědla jako
uhlíkový nebo biofiltr
suma C
Poznámka: Pouze odlučované emise. Přidruţené emise jsou uvedeny jako denní prŧměrné
hodnoty zaloţené na kontinuálním monitorování během provozní doby. V případech, kde se
kontinuální měření nepouţívá bude hodnota prŧměrem doby vzorkování. U pouţitého
odlučovacího systému budou zohledněny charakteristiky plynu v projektu systému a bude
pouţita správná provozní teplota.
Tab. 6.16: Emise do ovzduší spojené s pouţitím BAT z předběţné úpravy materiálu (
včetně spalování), praţení, kupelace, tavení, tepelné rafinace a vytavování u
rekuperace ušlechtilých kovŧ
Znečišťující
látka
Prach
Chloridy
fluoridy a
kyselé plyny
NOx
Rozmezí
spojené Techniky, které lze
s pouţitím BAT
pouţít k dosaţení
těchto hodnot
3
1 – 5 mg/Nm
Tkaninový filtr
Keramický filtr
SO2< 100 mg/Nm3
chloridy<5 mg/Nm3
fluoridy< 1 mg/Nm3
< 100 mg/Nm3
< 100- 300mg/Nm3
Celkový
organický
uhlík jako
∑C
< 5 - 15 mg/Nm3
Mokrá nebo polosuchá alkalická
vypírka
Hořák o nízkých
NOx, selektivní
nebo neselektivní
katalýza
Hořák s kyslíkovým
palivem
Dospalovací hořák,
optimalizované
spalování
432
poznámky
Vysoká účinnost tkaninových
filtrŧ mŧţe dosáhnout nízkých
hladin těţkých kovŧ. Koncentrace
těţkých kovŧ je vázána na
koncentraci prachu a obsah kovŧ v
prachu
Vyšší hodnoty jsou spojeny
s obohacením kyslíkem, aby se
sníţila spotřeba energie. V těchto
případech se objem plynu a tuhé
emise sniţují
Předúprava druhotného materiálu
pro odstranění organických
povlakŧ, pokud je třeba
<0,1-0.5ngTEQ/ Nm3 Vysoce účinný
Vyţaduje se úprava čistého
systém odprašování odprášeného plynu, aby se
(tj. tkaninový filtr), dosáhlo nízkých hodnot
dospalovací hořák
následován
chlazením. Jiné
techniky jsou
dostupné
(např.adsorpce
aktivním uhlím,
oxidace
s katalyzátorem)
Poznámka : Pouze odlučované emise
Připojené emise se udávají jako denní prŧměr zaloţený na kontinuálním monitorování během
provozní doby. V případech, kde se kontinuální monitorování neprovádí, budou hodnoty
prŧměrem za vzorkovací období.
U pouţitého odlučovacího systému budou zohledněny parametry plynu a prachu jiţ v projektu
systému o správné provozní teplotě. U oxidu siřičitého nebo odstraněného celkového uhlíku
mŧţe kolísání koncentrace v surovém plynu během vsázkových pochodŧ ovlivnit výkon
odlučovacího systému.
Dioxiny
Emise kovŧ jsou značně závislé na sloţení prachu, který se při procesu tvoří. Sloţení značně
kolísá v širokém rozsahu a ovlivňuje ho:
a) proces, který je zdrojem prachu
b) suroviny, které se zpracovávají
Např. prach vzniklý z tavícího agregátu je zcela rozdílný od prachu, který vzniká během
spalování. Obsah kovu z prachu proto mŧţe mezi pochody značně kolísat. Kromě toho u
podobných pecí existují značné rozdíly díky vyuţívání rŧzných surovin. Proto není přesné
v tomto dokumentu specifikovat detailně dosaţitelné koncentrace u všech kovŧ emitovaných
do ovzduší. Problém je specifický pro dané místo.
Některé kovy mají toxické sloučeniny, které mohou emitovat z procesu a tak je třeba, aby se
sníţily, aby splnily normy kvality ovzduší specifické místní, regionální nebo pro dálkové
přenosy. Záměrem je sníţit koncentrace těţkých kovŧ, které se váţí k vyuţití vysoce
účinných, moderních odlučovacích systémŧ, jakými jsou membránové tkaninové filtry za
předpokladu, ţe je správná provozní teplota a aby se charakteristiky plynu a prachu
zohlednily jiţ v projektu.
6.4.4
Odpadní vody
Je to místně-specifický problém. Veškerá voda se bude upravovat, aby se odstranily pevné
částice, kovy, sloţky s absorbovaným olejem/dehtem a v případě potřeby se bude
neutralizovat.
U primární a sekundární výroby pocházejí celkové emise do vody z:

úpravy popela nebo systému skrápění
433

elektrolytické výroby, vyluhování a etap rozpouštění

úpravy vody
Následující tabulka podává přehled o koncentracích, kterých lze dosáhnout při vyuţití
vhodných metod úpravy výtoku v případě vysráţení iontŧ kovŧ jako sirníky
Tab. 6.17: Emise do vody s pojené s využitím BAT
Hlavní sloţky (mg/l)
Ag
Pb
Hg
Cu
Ni
0,02
0,05
0,01
0,3
0,03
Poznámka: odpovídající hodnoty jsou denními nebo hodinovými prŧměry v závislosti na
metodě měření
6.4.5
Zbytky z procesŧ
Vyuţití nebo recyklace strusek a odpadŧ z výroby se povaţuje za součást procesu. Pochody
výroby u tohoto odvětví se v prŧmyslu vyvinuly tak, aby maximalizovaly opětné vyuţití
převáţného mnoţství odpadŧ z procesu výrobních jednotek nebo vytvořily odpady ve formě,
která jim umoţňuje, aby byly vyuţity v procesu samotném nebo ve výrobě neţelezných kovŧ.
Emise do pŧdy jsou proto zcela místní záleţitostí a specifické pro pouţitý materiál a závisí na
faktorech, jiţ diskutovaných. Proto není moţné vytvořit reálnou typickou tabulku o
mnoţstvích, která se spojují s vyuţitím BAT, aniţ by se podrobně charakterizovaly suroviny.
Zásady BAT zahrnují předcházení odpadŧm a minimalizaci a opětné vyuţití odpadních
zbytkŧ, kdekoliv to lze provést.
6.4.6
Náklady spojené s technikou
Údaje o nákladech byly shromáţděny pro řadu variant procesŧ a odlučovacích systémŧ. Údaje
o nákladech jsou velmi místní záleţitostí a jsou závislé na počtu faktorŧ, ale uváděný rozsah
spíše umoţní provést určité porovnání. Údaje jsou poskytnuty v příloze tak, ţe se mohou
porovnat náklady pro celý prŧmysl neţelezných kovŧ
6.5

NOVĚ VYVÝJENÉ TECHNOLOGIE
Tak zvaný „ J „ proces se v Evropě neprovozuje, ale mŧţe se provozovat při niţších
zásobách zlata ve srovnání s ostatními postupy rafinace zlata. K rozpouštění nečistot ve
zlatě poţívá regenerovatelný roztok jódu (< 99,5 %). Zlato se redukuje hydroxidem
draselným, odděluje se, vypírá a suší na prášek s obsahem 99,99 % zlata. Kapalina
z redukce se vpouští do komor elektrolyzéru, kde se rozpouští nečistoty a jakékoliv
nezredukované jodidy zlata se shromaţďují na katodě a odstraňují se pro další rekuperaci
v okruhu ušlechtilých kovŧ. Roztok se potom převádí do membránových komor
elektrolyzéru opatřených inertními elektrodami. Roztok jodidu vytvořený v prostoru
anody a roztok KOH vzniklý v prostoru katody se recyklují /tm 5, HMIP PM 1993/.
434

Metoda výroby mědi při tavení druhotných surovin s obsahem stříbra předchází emisím
sloučenin olova do ovzduší. To se projevilo u jednoho zařízení ve Velké Británii a je to
základní zpŧsob pouţívaný v rafineriích mědi.

Proces byl navrţen tak, aby zpracovával pyritový koncentrát, který obsahuje
mikroskopické částice zlata (< 1 μm) a vytvořil Dorŧv kov, koncentrát Pb/Ag a koncentrát
Zn /tm 216, Gryllia 1999/. Úprava rudy a technologické schéma hutního pochodu se
uvádějí dále.
Obr. 6.6: Schema úpravy rudy
Ruda
starý odpad
(Olympský šrot)
Drcení
Odpadní hlušina
z dolŧ
Flotace
mletí
pyritový koncentrát
Úprava
oxidací
Rekuperace Au
Zásypový
materiál
Neutralizace
Kyanidový
rozklad
Zneškodnění
pevných látek
Dorova slitina Au
Koncentrát Pb/Ag
Koncentrát Zn
435
436
Kapitola 9
9. FEROSLITINY
Feroslitiny se pouţívají hlavně jako předslitiny v prŧmyslu ţeleza a oceli, protoţe to je
nejekonomičtější zpŧsob zavedení legujících prvkŧ do taveniny oceli. Vedle toho jsou speciální
feroslitiny také zapotřebí pro výrobu hliníkových slitin a jako výchozí látka při specifických
chemických reakcích.
Jako přísada při výrobě oceli, zlepšují feroslitiny vlastnosti, speciálně pevnost v tahu, odolnost
proti opotřebení a korozi. Účinek zlepšených vlastností oceli pouţitím feroslitin jako legujícího
prvku spočívá více nebo méně na následujících vlivech /tm 107, Ullmanns 1996/ :



změně chemického sloţení oceli;
odstranění nebo spojení se škodlivými nečistotami jako je kyslík, dusík, síra nebo vodík;
změna zpŧsobu tuhnutí, např. po naočkování
V závislosti na surovině, která se pouţije ( prvotní nebo druhotná surovina), mŧţe být výroba
feroslitin prováděna jako primární nebo sekundární pochod. Chemický princip obou procesŧ
lze ukázat následovně.
Primární pochod:
Oxidická kovová ruda + železná ruda/šrot + redukční činidlo 
 feroslitina + oxid redukčního činidla + struska
Sekundární pochod:
Kovový šrot + ţelezný šrot  feroslitina
Dnes se primární feroslitiny v zásadě vyrábějí buď redukcí oxidických rud nebo
koncentrátŧ uhlíkem nebo kovem za vyšší teploty. Nejdŧleţitějším pochodem je
termická redukce uhlíkem, při které se běţně pouţívá jako redukčního činidla
uhlíku v podobě koksu (metalurgického koksu), uhlí nebo dřevného uhlí. Pouţijeli se vysoké pece, je koks také potřeba jako zdroj energie.
Termická redukce kovem se provádí hlavně buď křemíkem, nebo hliníkem, jakoţto
redukčním činidlem. Následující chemické rovnice ukazují základní principy zpŧsobŧ
termické redukce uhlíkem a kovem.
Termická redukce uhlíkem:
uhelnatý)
oxid kovu + uhlík  kov + CO (oxid
Termická redukce křemíkem:
oxid kovu + křemík  kov + SiO2
Termická redukce hliníkem:
oxid kovu + hliník  kov + Al2O3
437
9.1
POUŢITÉ PROCESY A TECHNIKY
V závislosti na podílu výroby se feroslitiny mohou rozdělit do dvou hlavních kategorií, na
slitiny vyráběné ve velkých objemech a speciální slitiny. Velkoobjemové slitiny (ferochrom,
ferosilicium, feromangan, silikomangan, feronikl) činí okolo 90 % celkové výroby feroslitin
v Evropské Unii.
Ve srovnání s feroslitinami vyráběnými ve velkých objemech, je podíl výroby speciálních
feroslitin dosti malý. Speciální feroslitiny (ferovanad, feromolybden, ferowolfram, ferotitan,
ferobór a feroniob) se většinou vyuţívají v prŧmyslu ţeleza, oceli a litiny. Vedle toho jsou
tyto speciální feroslitiny rostoucí měrou pouţívány také v jiných prŧmyslových odvětvích,
např. při výrobě hliníku a v chemickém prŧmyslu.
9.1.1
Ferochrom
Ferochrom je zároveň s niklem (feronikl) hlavním legujícím prvkem při výrobě korozivzdorné
oceli. Korozivzdorné oceli se pouţívá v rozličných oblastech od noţířské oceli po lopatky
turbiny leteckého motoru.
Obsah chromu ve ferochromu kolísá běţně od 45 do 75 % společně s rŧzným mnoţstvím
ţeleza, uhlíku a dalších legujících prvkŧ. Pouţití ferochromu závisí do značné míry na obsahu
uhlíku, proto lze ferochrom klasifikovat následujícím zpŧsobem:
1. vysoce uhlíkatý ferochrom (HC FeCr) se 4 – 10 % C (nauhličený ferochrom)
2. středně uhlíkatý ferochrom ( MC FeCr) s 0,5 – 4 % C (zušlechtěný ferochrom)
3. nízko uhlíkatý ferochrom (LC FeCr) s 0,01 – 0,5 % C ( přečištěný ferochrom)
9.1.1.1 Suroviny
Hlavní surovinou pro výrobu ferochromu je chromitová ruda, coţ je minerál obsahující oxid
ţeleza a oxid chromu. Poměr mezi Cr a Fe v chromitové rudě předurčuje obsah chromu ve
vyrobené slitině, např. vysoký podíl Cr/Fe je výhodný pro výrobu feroslitiny o vysokém
obsahu chromu. Chromitová ruda a koncentráty se pouţívají v podobě typŧ tvrdých hrud a
drobivých kusŧ, stejně jako drobných materiálŧ.
Podle rŧzných zpŧsobŧ výroby a poţadovaného obsahu uhlíku ve ferochromu se pouţívají
jako redukční činidla uhlík nebo křemík. Při výrobě nauhličeného FeCr se přidává do procesu
jako redukční činidlo uhlík v podobě metalurgického koksu, uhlí nebo dřevného uhlí.
Metalurgický koks je nejobvyklejším redukčním činidlem. Je dŧleţité, aby se pouţil koks o
nízkém obsahu fosforu a síry, protoţe 60 – 90 % fosforu a 15 – 35 % síry přechází do
taveniny. Při výrobě nízko uhlíkového FeCr se pouţívá při termické redukci křemíkem jako
redukčního činidla a suroviny ferosilikochromu a ferosilicia (ferokřemíku).
Aby se dosáhlo správné analýzy taveniny, dobré rekuperace kovu a uspokojivého pecního
pochodu, mohou se přidat do vsázky pomocné materiály jako kvarcit, bauxit, korund, vápno
a olivín jako tavící činidla.
438
9.1.1.2 Techniky předběţné úpravy.
Chromitu se pouţívá jako suroviny pro výrobu fero-chromu v podobě drobivé rudy, drobných
materiálŧ a koncentrátŧ. Je třeba poznamenat, ţe okolo 70 – 80 % světových zdrojŧ, jsou
k dispozici drobné materiály ( 10 mm). Aby se drobná ruda a koncentráty převedly na
vhodný pecní materiál, musí se především spékat pomocí briketování, peletizace/
aglomerování nebo slinování. Aglomerace je zapotřebí, aby se dosáhlo dobré rekuperace a
také, aby se vytvořila propustná vsázka, která umoţňuje úniky plynu, který se tvoří v reakční
zóně.
Brikety se tvoří lisováním nebo formováním rudné směsi s přidávanými pojivy do vhodného
tvaru a velikosti. Brikety se pouţívají v peci po vytvrzení přidaných pojiv, ale bez tepelné
úpravy. Tato metoda se mŧţe pouţít u materiálŧ s relativně širokou paletou velikosti zrna
v rozmezí pod 5 mm.
Čerstvé pelety se tvoří válením jemnozrnné vlhké rudy s přídavkem pojiv a jemnozrnného
koksového prachu do sbalkŧ v rotačním bubnu nebo na disku. Ty se později spékají na
ocelovém pásu nebo v šachtové peci na tvrdé, porézní pelety se stálými fyzikálními i
chemickými vlastnostmi. Koksový prach v peletách a přidávaný pecní plyn se pouţívají jako
palivo pro aglomeraci.
Aglomerování je vhodné pro částice o velikosti v rozmezí 0,1 – 3 mm. Do rudné směsi se
přidává koksový prach, ale ne pojiva. Směs se umístí na roštu a koksový prach se zaţehne.
Teplo z ţhnoucího koksového prachu vytvoří při roztavení rudné horninové hlušiny koláč
aglomerátu. Tento koláč se musí dále rozdrtit na kusový materiál o vhodné velikosti.
Tam, kde se uplatňuje tepelná úprava (aglomerace), musí se čistit výstupní plyn z procesu ve
stupňovitých pračkách nebo pytlových filtrových lapačích. U všech aglomeračních pochodŧ
se musí recyklovat shromáţděný prach z procesních surovin, nebo z ostatních procesŧ
manipulace se surovinami.
9.1.1.3 Výroba ferochromu a silikochromu
9.1.1.3.1 Vysokouhlíkatý ferochrom
Vysokouhlíkový ferochrom (HC FeCr) se vyrábí většinou výlučně přímou termickou redukcí
uhlíkem z chromitové rudy ve třech fázích v elektrických obloukových pecích s ponořeným
obloukem při kontinuálním provozu. Tavená vsázka se mŧţe předem upravit v šachtové, nebo
rotační peci za pouţití plynu oxidu uhelnatého z tavícího pochodu. Je rovněţ moţná
předběţná redukce v rotační peci. V obou případech se sníţí měrná spotřeba elektrické
energie. Pouţívají se uzavřené, polouzavřené nebo otevřené elektrické obloukové pece
napájené třífázovým střídavým proudem a plasmové pece s jednofázovým stejnosměrným
proudem.
Obloukové pece se stejnosměrným proudem mají jedinou dutou grafitovou elektrodu.
Ponorné obloukové pece pouţívají Söderbergovy elektrody tam, kde se elekroda mŧţe
formovat z horké pasty, briket, blokŧ nebo pastových válcŧ . Pasta elektrody se nanáší na čelo
elektrody podle její spotřeby. Materiál se podrobuje vzrŧstajícímu teplu, kdyţ se sesouvá dolŧ
sloupcem elektrody. Taví se asi při 80oC a vypaluje při 500 oC. Regulace procesu tavení při
439
pochodu v peci mŧţe být zaloţena na regulaci odporu nebo proudu tak, ţe se elektrody
zvedají a spouštějí, kdyţ je potřeba udrţet stálý odpor nebo proud.
Jako alternativy se obecně vyuţívá jiné praktiky, kde elektroda se pohybuje pouze během
sesuvu a jinak zŧstává na místě.
Během procesu tavení se oxidy kovŧ redukují koksem na karbidy kovŧ jako finálních
produktŧ. Redukcí vznikají v reakční oblasti pod deskami elektrody velké objemy oxidu
uhelnatého. U otevřené pece se CO spaluje při povrchu pece. Při pouţití uzavřené izolované
pece se objem výstupního plynu mŧţe sníţit podle součinitele na 50–70 a v případě
polouzavřené pece na 10–20. Investiční náklady na systémy čištění výstupního plynu u
uzavřené pece jsou mnohem niţší neţ u pecí otevřených.
Vyčištěného plynu oxidu uhelnatého se mŧţe pouţít jako paliva k předehřevu suroviny,
sušení koksu a podobným pochodŧm, jako náhrada topného oleje nebo jiných fosilních paliv.
Z polouzavřených pecí se mŧţe rekuperovat energie ve formě páry a horké vody.
Ferochrom a struska se odpichují v pravidelných intervalech z odpichových otvorŧ blíţe dna
pece. Struska a kovová tavenina se odpichují týmţ otvorem za pouţití postupného odpichu do
stejné kovové nádoby. Struska o niţší hustotě bude plavat na povrchu a přepadávat
pánvovou výpustí do pánve na strusku nebo prostřednictvím sekundárních ţlabŧ do struskové
jámy, granulační nádrţe nebo jiné nádoby na strusku. Tavenina kovu se odpichuje méně často
přímo do odlévacího prostoru.
Kdyţ se struska stáhne, odlije se tavenina kovu. Při odlévání ferochromu se nejčastěji
pouţívá odlévání do loţe a odlévání vrstvy z dŧvodu jednoduchosti a nízkých nákladŧ těchto
metod. Chlazené odlitky se drtí a prosévají na výrobní manipulační, lince, aby se vyrobilo
obchodní mnoţství specifikované spotřebitelem. Pokud to je moţné, mŧţe se také přepravovat
tavenina ferochromu přímo do sousedícího závodu na výrobu korozivzdorné oceli.
Struska se mŧţe buď granulovat vysokotlakým proudem vody, nebo lít mimo do vrstev,
chladit, drtit a třídit. Struska, která obsahuje kov se také drtí a obsah kovu se rekuperuje
pomocí oddělování kovu od strusky. Rekuperovaná kusová tavenina prostá strusky se mŧţe
prodat, zatímco struska kontaminovaná kovem a jemným materiálem se obvykle recykluje do
tavícího pochodu. Jak granulovaná, tak kusová struska se opět vyuţívají ve stavebnictví a jako
materiálu k výstavbě silnic.
Na následujícím schematickém obrázku je znázorněn příklad procesu výroby nauhličeného
ferochromu za pouţití uzavřené elektrické obloukové pece s ponořeným obloukem.
440
CO (g)
chromitový
koncentrát
drcení
koks
chromitové
pelety
koks
tavidla
sušení
kusová
chromitová ruda
peletizace
dávkování
spékací
pec
ohřívací
pec
Úloţiště
pelet
Ponorná
oblouková pec
struska
CO (g)
Mokrá
vypírka
ferochrom
granulace
skládka
CO (g)
odlévání
odbytiště
sousední
závod
na korozivzdornou
ocel
výrobek
Obr. 9.1: Výroba vysokouhlíkatého ferochromu za použití uzavřené pece
Se zřetelem k vysoké dostupnosti drobného chromitového materiálu se pro jeho tavení
vyvinula technologie oblouku se stejnosměrným proudem bez předchozí aglomerace.
Principem je proces překlenutého oblouku otevřené lázně tam, kde je pec vybavena jedinou
grafitovou elektrodou pro vsazování jemné chromitové rudy, drobných redukčních materiálŧ a
tavidel. Chromová ruda se mŧţe efektivně předehřát například ve fluidním loţi. Vyuţití
energie odpadního plynu mŧţe sníţit spotřebu elektrické energie na jednotku výroby.
9.1.1.3.2
Středněuhlíkatý ferochrom.
Ferochrom se středním obsahem uhlíku (MC FeCr) se mŧţe vyrábět termickou redukcí
chromitové rudy nebo koncentrátŧ křemíkem nebo oduhličením vysoko uhlíkového
ferochromu v konvertoru s dmýcháním kyslíku. Kyslík se mŧţe zavádět do roztaveného kovu
svrchu tavby pouţitím vodou chlazených dmýšních trubek nebo injektáţí ode dna konvertoru.
441
Proces spodního dmýchání má výhody, ţe lze dosáhnout vysokého podílu oduhličení společně
s vysokou rekuperací chromu. Vysoká teplota lázně konvertoru se spodním dmýcháním má
vliv na výšku oduhličení a podíl rekuperace chromu.
Termický zpŧsob s pouţitím křemíku je úspornější a dnes proto významnější pro výrobu MC
FeCr. Dŧvodem mŧţe být malé mnoţství MC FeCr, kterého je zapotřebí ve srovnání
s vysokou spotřebou HC FeCr společně se skutečností, ţe nízko uhlíkový ferochrom se mŧţe
vyrábět rovněţ týmţ procesem.
9.1.1.3.3
Nízkouhlíkatý ferochrom
Aby se získal poţadovaný nízký obsah uhlíku ve ferochromu, nemŧţe se pouţít termická
reakce s uhlíkem. Nejobvykleji pouţitými pochody jsou proto termické redukce kovem,
známé jako Duplex, Perrin nebo Simplex.
V době vzniku dokumentu se v Evropském Společenství pouţívá k výrobě nízkouhlíkového
ferochromu pouze proces Duplex. Při tomto pochodu se nízkouhlíkový ferochrom vyrábí
termickou redukcí vápenato-chromité strusky křemíkem. Proces tavení strusky se provádí v
nakloněné obloukové peci, napájené střídavým proudem se Söderbergovými elektrodami.
Pec se provozuje při 1750 oC. Tekutá tavenina se odpichuje v pravidelných intervalech do
první reakční pánve. Jakmile se do pánve přidá SiCr, ruda a vápno, konvertuje se reakční
směs na nízkouhlíkový FeCr a struskový polotovar. Během tohoto pochodu se pánev překryje
krytem pro odsávání kouře. Okolo 70 % struskového polotovaru se převede na sekundární
reakční pánev, která je také zakryta odsavačem kouřových plynŧ. Po přidání Si, FeSi, písku a
kyseliny borité do směsi se vytváří konečný produkt, struska a kov. Kov se recykluje zpět do
první pánve. Tkaninový filtr čistí plyn vystupující z pece a z obou reakčních pánví. Prach
z filtrových lapačŧ se recykluje do tavící pece. Perrinŧv pochod je podobný, ale vyuţívá se
dvou obloukových pecí.
Nízkouhlíkový ferochrom se mŧţe vyrábět také tzv. Simplex pochodem. Při procesu Simplex
se vysokouhlíkový ferochrom drtí v kulovém mlýně, aby se získal prach feroslitiny. Po
briketaci vysokouhlíkového ferochromového prachu se mŧţe směs společně s oxidem
chromitým (Cr2O3) a oxidem ţelezitým (Fe2O3) oduhličit ţíháním při 1350 oC ve vakuové
peci.
9.1.1.3.4
Silikochrom (Si-Cr)
Silikochromu se v ocelářství také vyuţívá jako legujícího prvku. Mŧţe se vyrábět ve stejných
třífázových ponorných elektrických obloukových pecích, jaké se vyuţívají při výrobě
vysokouhlíkového FeCr. Redukce SiO2 na Si je spojena s tvorbou obrovského mnoţství plynu
oxidu uhelnatého. Vysoký podíl tvorby CO vytváří předpoklad toho vyuţít při porézní vsázce
(např. plynárenského koksu), v polouzavřené nebo uzavřené peci s vhodným systémem
rekuperace energie.
442
9.1.2
Ferosilicium a křemíkové slitiny.
Ferosilicium, kovový křemík a silikokalcium (SiCa) se vyuţívají jako přísady při rŧzných
prŧmyslových činnostech. Jako legující prvek zvyšuje ferosilicium pevnost oceli a proto se
pouţívá do taveniny oceli, které je zapotřebí k výrobě např. ocelového drátu pro pneumatiky,
či kuličkových loţisek. Vysoce čistý FeSi se pouţívá k výrobě vysoce permeabilní oceli pro
elektrické transformátory. Křemík-kov je dŧleţitý jako legující prvek do hliníku a pro výrobu
chemikálií a pro elektronická zařízení. Hlavním uţivatelem SiCa je rovněţ ocelářský prŧmysl.
Výše zmíněné kovy lze klasifikovat podle jejich obsahu křemíku následovně:
1. Ferosilicium ………. obsah křemíku méně neţ 96 %
2. Křemík-kov
………. obsah křemíku nad 96 %
3 . Silikokalcium ………. obsah křemíku okolo 60 – 65 % a vápníku asi 30 – 35 %
9.1.2.1 Suroviny
Suroviny, které se pro výrobu slitin ferosilicia, kovového křemíku a silikokalcia
obvykle vyuţívají, jsou vyjmenovány v seznamu následující tabulky.
Surovina
Křemen
Koks
Petrolejový koks
Uhlí
Dřevěné uhlí
Dřevotřísky
Vápenec
Ţelezná ruda/ocelový šrot
Amorfní uhlík
Grafitové elektrody
FeSi


Pasta pro Söderbergovu elektrodu

Si-kov








Si-Ca






Pokud je o kombinaci
s grafitem /uţívá se
Söderbergova
Elektroda

Tab.9.1: Surovina pro výrobu ferosilicia, kovového křemíku a silikokalcia
Aby se dosáhlo dobrých výsledkŧ procesu, provádí se třídění suroviny s ohledem na poţadavky
určité jakosti. Např. tepelná odolnost křemence má zvláštní dŧleţitost, protoţe je spojena
s prostupností plynu vsázkou, kde příliš mnoho jemného materiálu mŧţe zabraňovat prŧchodu
plynu. Jakost uhlíku je dŧleţitá s ohledem na pŧsobení pochodu na ţivotní prostředí, protoţe
uhlí a koks obsahují běţně síru a některé další neţádoucí prvky. Pokud např. uhlík obsahuje
rtuť nebo jiné těkavé prvky, budou se v prŧběhu pochodu odpařovat a přecházet do plynu
vstupujícího do ţivotního prostředí.
443
9.1.2.2 Výroba ferosilicia, kovového křemíku (Si) a silikokalcia (Si-Ca)
Surovina se běţně dodává volně loţená nebo uzavřená na tahačích a ţelezničními vagóny.
Několik závodŧ na ferosilicium a křemík je umístěno blízko moře nebo řeky, kde se
pouţívá pro transport surovin a produktŧ hlavně lodí. Nakládání a vykládka surovin se
provádí za pouţití jeřábových chapadel, čelních nakladačŧ nebo pracovních vozidel.
Rŧzné suroviny, které se k výrobě křemíku, FeSi a SiCa pouţívají, se přednostně ukládají
na pevném zátěţovém povrchu, aby se předešlo kontaminaci. Redukční činidla se běţně
ukládají uvnitř, aby se zabránilo navlhnutí materiálu zpŧsobeného deštěm. Některé
z redukčních činidel mohou být samozápalná. V těch případech musí být zavedeny
příslušné zpŧsoby dozoru, aby se předešlo samovznícení, např. dřevěného uhlí nebo uhlí
s vysokým obsahem těkavých částic či dřevotřísky.
Ferosilicium, kovový křemík a silikokalcium se obvykle vyrábějí v nízkošachtových
třífázových elektrických obloukových pecích s ponořeným obloukem. Elektrické obloukové
pece mohou být otevřené nebo polouzavřené. Pec se normálně otáčí např. 1x za týden, aby
se propojily reakční plochy okolo desky kaţdé z elektrod. To homogenizuje roztavený kov
v peci a spoří 5–10 % elektrické energie. Rotace zpŧsobuje vznik určitých potíţí při
získávání dobré účinnosti jímání fugitivních emisí u odpichových otvorŧ, protoţe místo
odpichového otvoru se otáčí zároveň s pecí. Charakteristická elektrická oblouková pec pro
výrobu ferosilicia je znázorněna na následujícím obrázku.
Obr. 9.2: Elektrická oblouková pec pro výrobu kovového křemíku, ferosilicia a CaSi.
Legenda k obrázku : raw materials = suroviny; electrical energy = elektrická energie;
Ferro-alloy = fero-slitina; off gas (dust and fume) = výstupní plyn (prach a kouřové plyny)
Surovina se zaváţí z úloţných zásobníkŧ nad pecí zásobovacími rourami do zóny tavení
okolo elektrod. Do malých pecí se surovina mŧţe také vsazovat pomocí zaváţecích vozíkŧ.
Výroba kovového křemíku a křemíkových slitin se běţně provádí v otevřených nebo
polouzavřených pecích. Otevřené pece jsou obvykle postaveny s pohyblivými clonami nebo
šoupaty okolo poklopŧ pro pecní údrţbu a eventuelně manuální vsazování. Pecní poklop je
na horní části pece. Má několik úkolŧ, prvním z nich je jímání plynu vystupujícího z procesu
a ochrana zařízení před procesním teplem. Poklop je místem, kde jsou umístěny elektrody,
zaváţejí se tudy suroviny a je upraveno chlazení pece. Při výrobě FeSi a CaSi se pouţívá
Söderbergova technologie. Při výrobě křemíku je elektroda často předem vypalovaná a
našroubovaná na vrchol předchozí elektrody podle spotřeby elektrody. V současných letech
se elektroda vyvíjela za pouţití Söderbergovy technologie a grafitového jádra se stálým
ţelezným pláštěm na elektrodě. Tato kombinovaná elektroda umoţňuje zavést Söderbergovu
technologii do výroby kovového křemíku. Účelem je sníţit nečistoty ţeleza zpŧsobené
elektrodovým pláštěm a sníţit vysoké náklady na vypalování grafitových elektrod. Polouzavřená pec se zavedla pro regulaci přisávání vzduchu do vrcholu pece a tudíţ ke sníţení
celkového proudu plynu z pece. To zvyšuje teplotu plynu a vyţaduje zlepšení regulace
teploty na straně výstupního plynu, ale zároveň umoţňuje vyšší, vyrovnanou rekuperaci
energie.
Plyn vystupující z procesu obsahuje dým oxidu křemičitého, čistí se za pouţití
tkaninových filtrŧ.
444
Tekutý kov se odpichuje nepřetrţitě, nebo v pravidelných intervalech. Kov se odlévá
z pánve po ukončení odpichu. Přepravní odpichovací nádoby se mohou nastavit do
odpichovací polohy vhodnými vozidly nebo stropními jeřáby. Kov se mŧţe také
odpichovat přímo do licího prostoru bez vyuţití přepravních nádob. Slitina křemíku se
potom odlévá do forem a drtí se za pouţití čelisťových, kladivových nebo válcových drtičŧ
nebo se granuluje ve vodě. Procesní schéma toku materiálu při výrobě fero-křemíku,
kovového křemíku a CaSi se uvádí v následujícím textu.
Obr. 9.3: Procesní schema toku materiálu při moderní výrobě FeSi a kovového Si /tm 152,
A.Schei, J.Kr. Tuset, H. Tveit, 1998/.
Legenda k obrázku : quartz = křemen; coke/coal = koks/uhlí; iron ore = železná ruda
raw materials = suroviny; furnace = pec; silica = SiO2; casting = odlévání; metal =
tavenina kovu; granulation = granulace; drying = sušení; screening = prosévání; crashing
= drcení; generator = generátor ; turbine = turbina; filter = filtr; clean air = čistá vzdušina
Je třeba poznamenat, ţe výroba kovového křemíku a FeSi je povětšinou bezstruskový
pochod, takţe téměř všechny nečistoty přítomné v surovinách přecházejí do produktŧ,
taveniny kovu nebo mikro-SiO2. Pro získání kovu o vyšší čistotě je zapotřebí dalšího
rafinačního stupně. Rafinace se provádí oxidací nečistot v pánvi. Injektáţ plynného kyslíku
nebo vzduchu se provádí ponornými tryskami, porézními zátkami ve dně pánve nebo
injektory. Ke zdokonalení procesu rafinace se mŧţe také přidávat aktivní struska. Stupně
rafinace se dosahuje se systémem jímání kouřových plynŧ, např. odtahy spalných plynŧ,
které jsou spojeny s vybavením lapačových filtrŧ.
9.1.3 Feromangan a slitiny manganu
Feromangan je další velkoobjemovou feroslitinou velkého významu hlavně v ocelářském
prŧmyslu a v prŧmyslu korozivzdorné oceli. Pŧvodně se pouţíval jako dezoxidační a
odsiřovací činidlo, dnes se většinou pouţívá ke zlepšení pevnosti oceli a odolnosti
k opotřebení. Feromangan a další dŧleţité manganové slitiny se mohou zásadně klasifikovat
jako:
1.
2.
3.
4.
5.
vysokouhlíkový feromangan
středně uhlíkový feromangan
nízkouhlíkový feromangan
silikomangan
nízkouhlíkatý silikomangan
(HC FeMn) se 7,5 % C
(MC FeMn) s max. 1,5 % C
(LC FeMn) s max. 0,5 % C
(SiMn) s max. 2 % C
(LC SiMn) s max. 0,05 % C
9.1.3.1 Suroviny
Výroba feromanganu a silikomanganu je zaloţena na směsi rud s obsahem manganu, která
se pouţije jako surovina. Aby se získala dobrá efektivita procesu, měla by být manganová
ruda a koncentráty drobivého typu nebo jako aglomerovaný materiál. Dalšími surovinami,
které jsou potřeba pro proces tavení je ţelezná ruda a tavící činidla jako je vápenec a
dolomit. Jako redukčního činidla se pouţívá koksu a v případě výroby nauhličeného FeMn
ve vysoké peci také jako zdroje energie. Pro výrobu silikomanganu je potřeba také na
feromangan bohatá struska a křemen.
9.1.3.2 Techniky předběţné úpravy
445
Aby se při výrobě feromanganu vyuţily jemné částice rudy, pouţívá se postupŧ aglomerace,
peletizace a spékání. Vedle jemných rud zahrnuje vsázka pro aglomeraci paliva (prachový
koks, prachové uhlí a plyn pro zaţehnutí) a tavicí činidla jako vápenec a dolomit, stejně jako
recyklované jemné materiály a prach. Spékání se pouţívá proto, aby se získala vhodnější
velikost a přírodní ruda se redukovala na surovinu střední metalurgické jakosti. Hlavními
výhodami aglomerace a spékání jsou /tm 107, Ullmanns, 1996/ :




Jemná ruda, která má omezené pouţití i hodnotu při konvenčním tavení, se aglomeruje a
konvertuje na hodnotný produkt;
Sníţené objemy plynu a tedy menší pecní výrony jsou výsledkem tavení aglomerátu;
Disponibilnost pece a zpracovávané vsázky se zvyšuje
Lepší poréznost vsázky se snadnějším prostupem a eliminací plynu vzniklého při
redukčních reakcích
9.1.3.3 Výroba feromanganu a silikomanganu
9.1.3.3.1
Vysokouhlíkatý feromangan
Vysokouhlíkatý feromangan (HC FeMn) se mŧţe vyrábět termickou redukcí s uhlíkem
z drobivé nebo aglomerované manganové rudy buď ve vysoké peci nebo v třífázové ponorné
elektrické obloukové peci.
Vysoké pece, které se uţívají pro tavení HC FeMn jsou podobné těm, které se pouţívají při
výrobě surového ţeleza, pro redukci manganových oxidŧ jsou zapotřebí vyšší teploty.
Redukce vyšších oxidŧ manganu (MnO2, Mn2O3 Mn3O4) se uskutečňuje v horní části vysoké
pece. Proces redukce vyšších oxidŧ manganu je exotermický a přispívá k udrţení relativně
vysoké teploty plynu ve vrcholu pece. V některých případech se zavedlo přídavné chlazení
vrcholu pece, aby se omezila teplota. Další redukce oxidŧ manganu vyţaduje teplotu okolo
1400oC a nastává v omezené oblasti okolo výfučen. Tento redukční pochod je endotermický
a vyţaduje následně vysokou spotřebu koksu.
Výsledkem výroby vysokouhlíkového feromanganu ve vysoké peci je vysoký podíl tvorby
CO. Mnoţství vzniklého CO je mnohem vyšší, neţ je potřebné k ohřátí dmýchaného
vzduchu v ohřívačích větru. Nadměrné mnoţství plynu se běţně pouţívá k výrobě elektrické
energie.
Výstupní plyn s obsahem CO se musí předtím, neţ mŧţe být pouţit k ohřevu ohřívačŧ větru
odprášit, nebo spálit za tvorby páry. Pro odprášení výstupního plynu je k dispozici řada
rŧzných technik, např. elektrostatické odlučovače, pračky, vypírací věţe nebo pytlové
lapače. Aby se předešlo poškození ţáruvzdorného materiálu u ohřívačŧ větru a
minimalizovaly se emise prachu, projektuje se odprašovací systém s méně neţ 10 mg prachu
/Nm3. Tyto techniky jsou podrobně popsány v Kapitole 2. Výroba vysokouhlíkového
feromanganu ve vysoké peci je znázorněna v dalším textu.
Obr. 9.4: Výroba vysokouhlíkového feromanganu ve vysoké peci
Legenda: ore = ruda; unloading = vykládka; stock piles = úložiště materiálu; coke =
koks; screening = třídění (prosévání); blast furnace = vysoká pec; gas = plyn; gas
dedusting = odprášení plynu; dust catcher = lapač prachu; electric filter = elektrický
filtr; washing tower = vypírací věž; separator = odlučovač; hot stoves = ohřívače větru;
hot blast = teplý dmýchaný vzduch; slag = struska; slag pit = jáma na strusku; power
station = elektrárna; boiler = kotel; electricity to be sell = elektřina k prodeji; electricity
446
to the plant = elektřina do závodu; dedusted gas = odprášený plyn; HC FeMn =
vysokouhlíkový feromangan
Z dŧvodu vysoké spotřeby koksu ve vysoké peci pouţívá většina výrobcŧ k výrobě
vysokouhlíkového feromanganu elektrické obloukové pece. Výhoda elektrické obloukové
pece spočívá ve skutečnosti, ţe energie pro tavení vsázky se dodává prostřednictvím
elektrického proudu. Uhlík v podobě koksu a uhlí jsou potřeba pouze jako redukční
činidla. Spotřeba uhlí nebo koksu je následně mnohem niţší neţ mnoţství koksu, které se
uţívá ve vysoké peci.
Obvykle vyuţívané elektrické obloukové pece jsou uzavřené, polouzavřené nebo otevřené,
coţ nemá ţádný nebo jen omezené dŧsledky pro pec samotnou, ale ovlivňuje to sloţení
plynu, prŧtokový objem, rekuperaci a systém odprašování. Prŧměr pece kolísá od 2 do 20
m. Menší pece, které se ještě provozují, mají výhody, ţe jsou přizpŧsobivější, protoţe
mohou snadněji přecházet na rozdílné produkty.
Surovina se do tavícího pochodu vsazuje na základě gravitace z úloţných zásobníkŧ,
umístěných nad pecí. Zaváţecí potrubí je umístěno okolo elektrod, aby se zajistilo
stejnoměrné rozdělení suroviny v peci.
Elektrická oblouková pec pro výrobu vysokouhlíkového feromanganu se musí přizpŧsobit
ve srovnání s pecemi, které se běţně pouţívají k výrobě feroslitin. V souladu s vysokým
tlakem par potřebuje tavící pochod pečlivou regulaci teploty, aby se vsázka nepřehřála.
Tlak par společně s relativně nízkým odporem feromanganové vsázky má za následek
nízkou proudovou hustotu na elektrodách. V dŧsledku toho je potřeba pec provozovat při
nízkém napětí, coţ vyţaduje větší prŧměr elektrod při vysokém proudu, kterého je pro
proces zapotřebí.
Obr. 9.5: Uzavřená elektrická oblouková pec pro výrobu feromanganu se
Söderbergovými elektrodami /tm 107, Ullmanns 1996/.
Legenda: raw materials = suroviny; electrode casing = plášť elektrody; electrode
paste = elektrodová pasta; CO gas = plyn oxidu uhelnatého; elektric power =
elektrická energie; slag = struska; ferroalloy = feroslitina;
a) charging bins = zavážecí zásobníky;
b) charging tubes = potrubí pro přívod vsázky
c) electrodes = elektrody
d) electrode slipping device = zařízení pro posun elektrod
e) electrode positioning device = zařízení pro nastavení polohy elektrod
f) current transmission to electrodes = napájení elektrod proudem
g) electrode sealing = těsnění elektrod
h) furnace transformer = pecní transformátor
i) current bus bar system = systém rozvodné skříně
j) furnace cover = kryt pece
k) furnace shell = plášť pece
l) tap hole = odpichový otvor
m) furnace bottom cooling = chlazení dna pece
n) refractory material = žáruvzdorný materiál
447
Elektrické obloukové pece pro výrobu feromanganu se provozují pouze se samovypalovacími
Söderbergovými elektrodami. Z dŧvodu velkého prŧměru je pouţití předem vypálených
elektrod ve srovnání se Söderbergovými elektrodami neekonomické.
Söderbergovy elektrody jsou tvořeny pláštěm z měkké, nebo z korozivzdorné oceli, které je
vyztuţeno uvnitř jemným materiálem a je vyplněno uhlíkovou pastou s obsahem tuhé přísady,
obvykle kalcinovaného antracitu a pojivové uhelné smoly. Smola se stává tvárnou, kdyţ je
horká a vyplňuje celý objem pouzdra. Dalším zahříváním elektrody proudem a teplem pece se
pasta vypaluje a stává se tuhou /tm 107, Ullmanns, 1996/. Typická uzavřená elektrická
oblouková pec pro výrobu feromanganu s pouţitím Söderbergových elektrod je znázorněna
výše.
Tavenina kovu a struska se mohou odpichovat nepřetrţitě nebo v pravidelných intervalech.
Kov se odlévá do forem vyloţených drceným feromanganem. Pro odlévání tekuté taveniny se
mŧţe pouţít také licího stroje. Ztuhlá tavenina z formy se potom drtí a třídí pro specifické
potřeby zákazníkŧ. Struska se běţně získává jako obohacená ( asi s 30 % Mn) a vyuţívá se
dále k výrobě silikomanganu.
V souladu s niţší spotřebou koksu obsahuje výstupní plyn z elektrické pece méně CO neţ
plyn vystupující z vysoké pece. Existují však určitá zařízení, kde se vyuţívá na CO bohatého
výstupního plynu k výrobě elektřiny. Na CO bohatý plyn se mŧţe také vyuţívat pro další
prŧmyslová pouţití, například jako suroviny pro chemické syntézy, coţ závisí na místních
podmínkách.
9.1.3.3.2
Středněuhlíkatý feromangan
Pro výrobu feromanganu se středním obsahem uhlíku (MC FeMn) se mŧţe pouţít dvou
rŧzných zpŧsobŧ:
-
termické redukce manganové rudy křemíkem
oduhličení vysokouhlíkového feromanganu v konvertoru s dmýcháním kyslíku
Nejvýznamnějším pochodem, kterého se u většiny výrobcŧ pouţívá je proces rafinace
vysokouhlíkatého feromanganu.
Při oduhličení vysokouhlíkatého feromanganu se dmýchá kyslík do taveniny kovu, která se
odpichuje z pece. Dmýcháním kyslíku do taveniny se oxiduje část manganu a vzrŧstá teplota
lázně asi z 1350 na 1550 oC. Při rostoucí teplotě má uhlík přítomný ve vysokouhlíkovém
feromanganu tendenci se také oxidovat a opět teplota roste a to od 1550 do 1750oC. Oxidací
uhlíku se následně sniţuje obsah uhlíku ve feromanganu. Při výrobě středně uhlíkového
feromanganu pochod oduhličení končí, kdyţ je dosaţeno obsahu uhlíku, který odpovídá asi
1,3%. Vysoká teplota také vede k odpařování feromanganu, který uniká z procesu jako
kouřový plyn. Kouřový plyn se mŧţe jímat za pouţití sacích ventilátorŧ a vracet zpět do
tavícího agregátu vysokouhlíkového feromanganu.
Oproti procesu rafinace, který vyuţívá vysokouhlíkový feromangan jako surovinu, potřebuje
termická redukce křemíkem manganovou rudu a vápno nebo vysokojakostní strusku a silikomangan. Redukce sama se provádí ve třífázové elektrické obloukové peci s elektrodami
vyrobenými z grafitu. Na konci cyklu se odlije tavenina slitiny a struska a oddělí se. Struska
se po ochlazení a drcení recykluje jako surovina do závodu výroby silikomanganu. Kouřové
plyny z pece se odpráší tkaninovým filtrem. Termickou redukcí s křemíkem je moţné vyrobit
středně uhlíkový feromangan s obsahem 1 % C.
448
Hlavní výhody pochodu rafinace spočívají v niţším financování provozních a investičních
nákladŧ. Výhoda termického procesu s křemíkem je v tom, ţe se vyrobí při tomtéţ pochodu
nízkouhlíkový feromangan.
9.1.3.3.3
Nízkouhlíkatý feromangan
Nízkouhlíkový feromangan (LC FeMn), který obsahuje méně neţ 0,75 % C se obvykle
vyrobí termickým pochodem s křemíkem. Výroba nízkouhlíkového feromanganu
oduhličením vysokouhlíkového feromanganu se v současné době provádí také. Jako
surovina je vhodná obohacená struska z dŧvodu nízké hladiny nečistot. Také přítomnost jiţ
redukovaných oxidŧ manganu v bohaté strusce je pro pochod příznivá. Výroba
nízkouhlíkového feromanganu se provádí v elektrické obloukové peci velmi podobné té,
která se uţívá při výrobě vysokouhlíkového feromanganu termickým pochodem
s křemíkem. Získaná struska se pouţije pro výrobu silikomanganu jako surovina.
9.1.3.3.4
Silikomangan
Silikomanganu je zapotřebí jako legujícího prvku v ocelářském prŧmyslu, stejně jako
suroviny k výrobě vysokouhlíkového a nízkouhlíkového feromanganu. Výroba
silikomanganu je zaloţena na manganové rudě nebo aglomerátu a křemenu jako surovině.
Místo manganové rudy se mŧţe jako zdroj manganu pouţít bohatá feromanganová struska,
která se tvoří jako bohatá struska při výrobě vysoce, středně i nízkouhlíkového
feromanganu. Silikomangan se dnes vyrábí pouze v elektrických obloukových pecích
s ponořeným obloukem, které mohou být uzavřené, polouzavřené nebo otevřené. Pece jsou
stejné nebo velmi podobné těm, které se uţívají při výrobě vysokouhlíkového feromanganu
a často se pec provozuje kampaňovitě, střídavě pro kaţdou slitinu. Podle sloţení vsázkové
směsi se mŧţe vyrábět silikomangan s obsahem křemíku od 15 do 35 %. Pro vlastní provoz
pece a účinnou redukci křemíkem je nutné, aby elektrody pronikly hlouběji do vsázky, aby
se dosáhlo vysoké teploty potřebné pro prŧběh pochodu.
9.1.4
Feronikl
9.1.4.1 Suroviny
Feronikl (FeNi), stejně jako ferochrom je hlavním legujícím činidlem při výrobě
korozivzdorné oceli. Hlavní surovinou je lateritová ruda. Lateritová ruda je charakteristická
relativně nízkým obsahem Ni (1,2 – 3 %) a vysokým obsahem vlhkosti ( aţ 45 %) společně
s chemicky vázanou vodou ve formě hydroxidu /tm 107, Ullmanns, 1996/. Vedle rudy
lateritu je pro výrobu feroniklu potřeba druhé suroviny a to koksu nebo uhlí. Koks nebo
uhlí se pouţívá jako redukčního činidla, protoţe výroba feroniklu se provádí termickým
pochodem s uhlíkem. FeNi se mŧţe také vyrábět z druhotných surovin, jako jsou vyčerpané
katalyzátory a kal z prŧmyslu galvanizace.
9.1.4.2 Výroba feroniklu z primárních surovin
Výroba feroniklu z primární suroviny se provádí výhradně
v rotačních pecích a
elektropecním pochodem. Jak jiţ bylo uvedeno, suroviny obsahují značná mnoţství vody,
proto je prvním krokem procesu sušení. Sušení probíhá běţně v přímo vytápěné rotační
sušárně, kde se obsah vody mŧţe sníţit ze 45 na 15 %. Dalšímu sušení pod 15 % je třeba se
449
vyhnout, aby se udrţela tvorba prachu při následné kalcinaci a pochodu tavení na co nejniţší
úrovni.
Další etapou procesu je homogenizace, kdy se rŧzné rudy smíchávají s uhlím a peletizačním
prachem, který se recykluje z hlavního pochodu. Suchá vsázková směs se potom dávkuje do
rotační pece. Rotační pece se pouţije k dehydrataci rudy pomocí kalcinace a předběţné
redukce oxidŧ Ni a Fe. Proces se provádí asi při 900 – 1000oC. Kalcinace a předběţná
redukce vytvářejí pecní vsázku, která obsahuje asi 40 % Ni jako kovu a ţelezo ve formě
oxidu ţeleznatého (FeO).
Horký předredukovaný

1. Všeobecné informace ........................................................

Transkript

Podobné dokumenty

Ukázka

BREF WTI-CAST C

Datum uveřejnění informace 12.2.2016 Informace platné k datu

sborník enersol 2010

Výroční zpráva za rok 2002 - Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

připomínky k žádosti HMMC o vydání integrovaného

analýza vlivu změn v seznamu příjemců preferenčního režimu gsp

Kvalita ovzduší

Pracovní verze překladu BREF Spalování odpadů (PDF

opatření obecné povahy - Město Heřmanův Městec

015-2016-5

ZDRAVÍ a NEMOC

Sazebník poplatků cena 169 Kč ZDARMA ZDARMA ZDARMA 20 Kč

opatření obecné povahy