VDI 2576-2010 Emission control - Carbothermic and metallothermic production of ferroalloys and silicon metal.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderungCarbo- und metallothermische Erzeugung von Ferrolegierungen und SiliciummetallEmission controlCarbothermic and metallothermic production of ferroalloys and silicon metalVDI 2576Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft

2、, Band 2: Emissionsminderung IZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2010Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedInhalt

3、SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.1 Verfahren zum Herstellen von Ferrolegierungen . . . . . . . . . . . . . . 63.2 Anlag

4、en zum Herstellen von Ferrolegierungen . . . . . . . . . . . . . . 153.3 Weitere Prozessschritte . . . . . . . . . . . 233.4 Staubfrmige Emissionen. . . . . . . . . . 303.5 Gasfrmige Emissionen. . . . . . . . . . . 423.6 Diffuse staubfrmige Emissionen. . . . . . 424 Technische Manahmen zum Verminder

5、n der Emissionen . . . . . . . . . . 464.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.2 Erfassung und Minderung der Stube aus Elektroniederschacht- und Elektroherdfen . . . . . . . . . . . . . . . 474.3 Erfassung und Minderung der Stube aus Nebenanlagen . . . . . . . . . . . . . . 484.4 Verme

6、idung und Minderung diffuser Emissionen . . . . . . . . . . . . . 495 Emissionswerte. . . . . . . . . . . . . . . . . 506 Anleitung fr Emissionsmessungen . . . . . 526.1 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . 526.2 Messplanung . . . . . . . . . . . . . . . . 536.3 Messverfahren. . . . . . . .

7、. . . . . . . . 566.4 Auswertung und Messbericht . . . . . . . . 60Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 23 Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.1 Ferroa

8、lloy production processes . . . . . . 6 3.2 Process equipment for ferroalloy production . . . . . . . . . . . . 153.3 Further unit operations . . . . . . . . . . . 233.4 Dust emissions . . . . . . . . . . . . . . . 303.5 Gaseous emissions . . . . . . . . . . . . . 423.6 Fugitive dust emissions . . .

9、 . . . . . . . . 424 Technical measures of emission control . . . . . . . . . . . . . . . . 464.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.2 Capture and control of dust emissions from electric low-shaft furnaces and electric hearth furnaces . . . . . . . . . . . 474.3 Capture and control of

10、 dust emissions from ancillary operations . . . . . . . . . . 484.4 Prevention and control of fugitive emissions. . . . . . . . . . . . . . 495 Emission values . . . . . . . . . . . . . . . . 506 Instructions for emission measurements . . 526.1 Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526.2 Mea

11、surement planning . . . . . . . . . . . 536.3 Measurement methods . . . . . . . . . . . 566.4 Evaluation and measurement report . . . . 60Frhere Ausgaben: 05.83;10.08 Entwurf,deutschFormereditions:05/83;10/08 Draft,inGermanonlyVDI-RICHTLINIENICS 13.040.40Januar 2010 January 2010Der Entwurf dieser Ri

12、chtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of t

13、his guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbeha

14、lten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 2 VDI 2576Seite7 Prozess- und Abwsser . . . . . . . . . . . . 617.1 Herstellung von Ferrochrom . . . . . . . . 617.2 Herstellung von Ferrosilicium und Siliciummetall . . . . . . . . . . . . . . . 628 Abwrmenutzung (Energieeinsparung). . . . 638.1

15、 Herstellung von Ferrochrom . . . . . . . . 638.2 Herstellung von Ferrosilicium und Siliciummetall . . . . . . . . . . . . . . . 639 Stoffliche Verwertung . . . . . . . . . . . . . 649.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . 649.2 Verwertung/Deponierung der Nebenprodukte . . . . . . . . . . .

16、 . . . . 65Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetz

17、ung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VD

18、I-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.1 AnwendungsbereichIn dieser Richtlinie werden die Entstehung und Ver-minderung von Emissionen bei den heute blichen carbo- und metallothermischen Herstellungsverfah-ren der Ferrolegierungs- und Siliciummetallindustrie behandelt.Auf die fr den Bau und Betri

19、eb der Anlagen gelten-den gesetzlichen Regelungen, sonstigen Vorschriften (insbesondere auf AbwAG, AbwV, BImSchG, 4. BImSchV, 9. BImSchV, 11. BImSchV, 22. BImSchV, BGR 104, ChemG, GefStoffV, KrW-/AbfG, NachwV, TA Luft, TRGS 900, TRGS 905, TRGS 906, VAwS, WHG) wird verwiesen. Alle Volumenangaben fr G

20、ase in dieser Richtlinie beziehen sich auf den Normzustand (273,15 K; 1013 hPa) nach Abzug des Wasserdampfanteils. Auf Ausnahmen wird besonders hingewiesen.Page7 Process water and waste water . . . . . . . . 617.1 Ferrochrome smelters . . . . . . . . . . . 617.2 Ferrosilicon and silicon metal smelte

21、rs . . . . . . . . . . . 628 Heat recovery (energy conservation). . . . . 638.1 Ferrochrome smelters . . . . . . . . . . . 638.2 Ferrosilicon and silicon metal smelters . . . . . . . . . . . 639 Recycling/waste disposal . . . . . . . . . . . 649.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649.2

22、Recycling/Disposal of byproducts . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserv

23、ed, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI

24、 notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.1ScopeThis guideline covers the generation and control of emissions from carbothermic and metallothermic production methods as currently applied in the ferro-alloy and silicon metal in

25、dustry. Reference is made to the laws, ordinances, adminis-trative and other regulations applicable to the con-struction and operation of the facilities covered by this guideline (in particular AbwAG, AbwV, BImSchG, 4. BImSchV, 9. BImSchV, 11. BImSchV, 22. BImSchV, BGR 104, ChemG, GefStoffV, KrW-/Ab

26、fG, NachwV, TA Luft, TRGS 900, TRGS 905, TRGS 906, VAwS, WHG).Unless expressly stated otherwise, all gas volumes in-dicated in this guideline relate to standard tempera-ture and pressure conditions (273,15 K; 1013 hPa) af-ter deduction of the water vapour content.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09D

27、CCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 2576 3 2BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:AbbrandIn der Metallurgie Bezeichnung fr den Verlust an Metall, der sich durch Verbrennen, Vergasen, Ver-spritzen

28、, Verschlacken und Verzundern ergibt.AbgasAbgase im Sinne dieser Richtlinie sind Trgergase mit festen, flssigen oder gasfrmigen Emissionen. In der Regel handelt es sich bei Verbrennungs- und Oxidationsprozessen um nicht mehr verwendbare gasfrmige Abfallprodukte.AufstickungMetallurgische Nachbehandlu

29、ng mit Stickstoff oder Nitriden zur Erhhung des Stickstoffgehalts im Pro-dukt.BlserSehr heie, scharfstrahlige Gasausbrche im Licht-bogenofen.Carbothermischer SchmelzprozessMetallurgischer Schmelzprozess, bei dem mit koh-lenstoffhaltigen Substanzen (Kohle, Koks, Holz-kohle) die Oxide unter Energiezuf

30、uhr reduziert wer-den. Erfolgt die Energiezufuhr mittels Elektroden, spricht man auch von einem elektrothermischen Pro-zess.Chrom(VI)Chromverbindung in der Oxidationsstufe VI.DsenplattenabsaugungAbsaugvorrichtung, die anstelle der sonst blichen Absaughaube eine ebene Platte besitzt. Hierdurch wird d

31、ie Absaugung insbesondere von Feinstuben verbessert (siehe 16).CristobalitSelten vorkommende Modifikation von Quarz (Kris-tallsystem: tetragonal oder auch kubisch).Elektrothermischer SchmelzprozessMetallurgischer Schmelzprozess mit elektrischer Energiezufuhr ber Elektroden (Lichtbogen, Wider-stand),

32、 siehe auch carbothermischer Schmelzpro-zess.FallwerkAnlage in der Metallurgie zur Produktbehandlung, Zerkleinerung mit Fallgewichten.2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the following terms and definitions apply:Metal lossMetallurgical term designating the loss of metal throug

33、h combustion, volatilization, splashing, slag-ging and scaling.Waste gasWaste gas in terms of this guideline means carrier gases containing particulate, liquid or gaseous emis-sions. Normally, waste gases from combustion and oxidation processes are gaseous waste streams that are not amenable to reus

34、e.NitridingMetallurgical refining step using nitrogen or nitrides to raise the nitrogen content of the product. Hot jetsVery hot, jet-like gas releases in the electric arc fur-nace.Carbothermic smelting processMetallurgical smelting process using carbonaceous materials (coal, coke, charcoal) to redu

35、ce the oxides while at the same time supplying energy to the proc-ess. If the energy is supplied to the process through electrodes, the process is also referred to as electro-thermic.Chrome(VI)Chromium compound of the oxidation state VI.Panel-type exhaust systemFume capture system using a flat panel

36、 for fume evacuation instead of a conventional fume capture hood. This improves in particular the capture of fine dust (see 16).CristobaliteRare crystal modification of quartz (crystal system: tetragonal or also cubic).Electrothermic smelting processMetallurgical smelting process using electrodes fo

37、r energy supply to the process (submerged electric arc, electric resistance process), see also carbothermic smelting process.Drop hammer systemDevice used in metallurgical plants for product breaking and crushing by means of drop weights.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2

38、012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 4 VDI 2576FinesFeinkrniger Anteil der Produktion.HC-Legierung (High-Carbon-Legierung)Metallurgisch erzeugte Ferrolegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt.LC-Legierung (Low-Carbon-Legierung)Metallurgisch erzeugte Ferrolegieru

39、ng mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.MC-Legierung (Medium-Carbon-Legierung)Metallurgisch erzeugte Ferrolegierung mit mittlerem Kohlenstoffgehalt.Metallothermischer SchmelzprozessMetallurgischer Schmelzprozess, bei dem mit metal-lischen Reduktionsmitteln die Oxide reduziert wer-den, zum Teil unter Ener

40、giezufuhr.MllerGemisch aus Einsatzmaterialien (Erze und Zu-schlagsstoffe) fr die Metallgewinnung im Ofen-raum)PfanneIn der Metallurgie Bezeichnung fr ein aus Stahl-blech gefertigtes greres Gef mit feuerfester Aus-kleidung zu Aufnahme und Transport von schmelz-flssigen Metallen; in der modernen Metal

41、lurgie zu-nehmend auch Reaktionsgef.Quarz (allgemein)Quarz (Siliciumdioxid, SiO2) kommt in der Natur hufig als reines Mineral (z. B. Bergkristall) oder als Hauptbestandteil verschiedenster Gesteinsarten (z. B. Granit, Gneis, Schiefer; zweithufigstes Mineral der Erdkruste) vor. Diese Quarzmineralien

42、sind aus ver-schiedenen Kristallmodifikationen (u. a. aus Quarz (Kristallmodifikation) und nadelfrmigen Bereichen mit einem trigonalen Kristallsystem) zusammenge-setzt. Der kristalline nadelfrmige Anteil ist in der Regel sehr gering.Quarz (Kristallmodifikation)Unter dem Begriff Quarz“ versteht man a

43、uch eine der Kristallmodifikationen des Quarzminerals ( Quarz (allgemein). Es handelt sich hierbei ber-wiegend um ein Mineral mit der chemischen Zusam-mensetzung SiO2(hinzu kommen verschiedene Fremdionen im Kristallgitter) und trigonaler Symme-trie, das den dominierenden Massenanteil im natrli-chen

44、Quarzmineral bildet.FinesFine fraction of the production.HC alloy (high carbon alloy)Ferroalloy with high carbon content produced by metallurgical processes.LC alloy (low carbon alloy)Ferroalloy with low carbon content produced by met-allurgical processes.MC alloy (medium carbon alloy)Ferroalloy wit

45、h medium carbon content produced by metallurgical processes.Metallothermic smelting processMetallurgical smelting process using metallic reduct-ants to reduce the oxides, partly with energy supply from an external source.BurdenMixture of deedstocks (ores and additives) for the metal recovery in a fu

46、rnace LadleMetallurgical term designating a relatively large re-fractory-lined steel vessel used to collect and trans-port molten metal; in modern metallurgy increasingly used as reaction vessel. Quartz (general)Quartz (silicon dioxide, SiO2) frequently occurs in nature as a pure mineral (e. g. rock

47、 crystal) or as a main constituent in various rock types (e. g. granite, gneiss, slate; second most abundant mineral of the Earth crust). These quartz minerals are composed of various crystal modifications (including quartz (crystal modification) and needle-shaped portions with a trigonal crystal sy

48、stem). The needle-shaped portion is normally very small. Quartz (crystal modification)The term “quartz” also designates a crystal modifica-tion of the quartz mineral ( quartz (general). It is a mineral consisting predominantly of SiO2(plus vari-ous foreign ions in the crystal lattice) with a trigona

49、l symmetry which accounts for the predominant mass fraction of natural quartz mineral. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 2576 5 RaffinationBezeichnung fr das Veredeln von Legierungen oder Metallen insbesondere durch oxidative Reinigungs-verfahren zur Absenkung von unerwnschten Begleit-elementen.ReingasAbgas nach der Behandlung mit sekundren Minde