Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Сибирский государственный индустриальный университет»
Кафедра материаловедения, литейного и сварочного производства
Входной контроль
по дисциплине «Воздействие металлургических производств на экологию и здоровье человека»
Выполнил:
обучающийся гр. МММ-20
П.Э Алимарданов
Проверил:
д.с.н доцент
Водолеев А С
Новокузнецк
2 021
1. Определить роль металлургического комплекса в хозяйстве страны.
1) Продукция металлургического комплекса служит фундаментом для машиностроения.
2) Продукция широко используется в строительстве, на транспорте, в электротехнике, в атомной промышленности и химической промышленности.
3) На долю металлургии приходится 16% общего объема промышленного производства России,10% занятого в промышленности населения.
4) Комплекс потребляет 25% добываемого в стране угля, 25% производимой электроэнергии, 30% грузовых железнодорожных перевозок.
5) Продукция металлургии одна из основных статей экспорта России.
6) По экспорту стали Россия занимает 1-е место в мире, по производству стали 4-е после Китая, Японии, США.
7) Металлургия - крупный загрязнитель природы. Её предприятия выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн вредных веществ. Крупные металлургические центры являются городами с неблагоприятной экологической ситуацией. Большой вред природе наносит открытый способ добычи руды.
2. Выявить особенности отраслевого состава металлургического комплекса.
Не только металлы являются основой предприятий черной металлургии. Предприятия по добыче и переработке сопутствующих материалов, кокса, огнеупоров также входят в состав отрасли черной металлургии. Можно выделить такие особенности черной металлургии, которые присущи именно ей, в отличие от производства цветных металлов:
Более одной трети выпускаемой продукции (сталь и сплавы на основе железа, чугун) является основой всего машиностроения;
Более четверти продукции используется в строительстве для создания элементов нагруженных и несущих конструкций.
Организация выработки металла на предприятиях черной металлургии отличается сильной региональной зависимостью. Для переработки руды и производства первичного металла (чугуна) требуются большое количество кокса, рудного сырья и электроэнергии.
Большинство комбинатов по производству черного металла сосредоточены вблизи залежей железных руд. Можно объяснить это тем, что изначально, в годы массового строительства металлургических предприятий, восстановление железа из обогащенного сырья производилось посредством древесного угля, добываемого непосредственно вблизи месторождений. При переходе на использование кокса стало выгоднее организовать его доставку, чем переносить металлургическое производство.
Сырьевая база является основой металлургического производства. В зависимости от типа металлургического предприятия, источники сырья могут быть разные.
Сырьем черной металлургии для передельных и малых предприятий служит полуфабрикат для выработки стали – чугун, металлолом и прочие отходы основного металлургического производства. В данную группу производств входит изготовление ферросплавов, в состав которых входят различные легирующие добавки.
Добыча руды, ее обогащение, выплавка характеризуют предприятия полного цикла. Для черной металлургии характерно использование сырья с высоким процентным содержанием металла при больших объемах переработки. Добыча и обогащение руды требуют серьезных затрат электрической энергии и требовательны к наличию доступных водных ресурсов.
3. География размещения чёрной металлургии на территории РФ.
Старейшим и самым главным районом производства черного металла является Урал. Здесь выпускается 40% стали и проката производимого в нашей стране. Но месторождения Урала уже сильно исчерпаны, поэтому ученые считают, что через 10-20 лет предприятия Урала будут работать на привозном сырье. Крупнейшие предприятия Урала располагаются в Нижнем Тагиле, Магнитогорске, Новотроицке, Челябинске.
Вторым по значению районом является Европейский Центр. Здесь располагаются 2/3 запасов руды. Руда имеет очень высокое качество. Кроме того, здесь располагается потребитель, но практически нет угля. Уголь сюда завозится из Кузнецкого и Печорского бассейнов. Крупными металлургическими центрами являются города Тула, Липецк, Старый Оскол.
Европейский Север даёт 20% стали и проката страны. Он обладает собственными запасами железной руды, а уголь сюда поступает из Печорского бассейна. Крупнейшим центром по производству металла здесь является город Череповец.
Сибирь дает 16 % проката и стали в России. Здесь располагаются крупнейшие месторождения коксующегося угля Кузнецкого каменноугольного бассейна и собственные месторождения железной руды в Приангарье и Горной Шории.
На базе угля Кузбасса и собственной железной руды здесь сформировался крупный металлургический комбинат в г.Новокузнецк.
4. Химические основы производства чугуна и стали. Производство чугуна осуществляют в доменных печах. Сырьём для производства являются железная руда, кокс, известняк и горячий воздух.
Доменную печь загружают сначала коксом, а затем послойно агломератом и коксом. (Агломерат – это определённым образом подготовленная руда, спечённая с флюсом, в данном случае – с известняком.) Через специальные отверстия (фурмы) в нижнюю часть домны подаётся горячий воздух, обогащённый кислородом. В нижней части домны кокс сгорает, образуя СO2, который, поднимаясь вверх и проходя сквозь слои накалённого кокса, взаимодействует с ним и образует СО:
Руда последовательно претерпевает превращения:
В руде присутствует также пустая порода, которую образует главным образом кремнезём – SiO2. Это тугоплавкое вещество. Для превращения его в легкоплавкие соединения к руде добавляется флюс. Обычно это известняк. При взаимодействии его с кремнезёмом (SiO2) образуется силикат кальция:
СаСO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2↑ (800 °С)
Образующийся силикат легко отделяется в виде шлака.
При восстановлении руды железо получается в твёрдом состоянии. Постепенно оно опускается в более горячую часть печи – распар – и растворяет в себе углерод. Образуется чугун. Последний плавится и стекает в нижнюю часть домны, а жидкие шлаки собираются на поверхности чугуна, предохраняя его от окисления. Чугун и шлаки периодически выпускают через особые отверстия.
Когда металлическое железо выделяется в жидком состоянии, в нём сравнительно хорошо растворяется углерод. При кристаллизации такого раствора образуется чугун – сплав железа с углеродом. Он обладает высокой хрупкостью из-за большого содержания в нём карбида железа Fe3C (цементита), который образуется в результате побочных реакций:
3Fe + С = Fe3C
3Fe + 2СО = Fe3C + СO2
В чугуне содержатся примеси фосфора, серы. Сера ухудшает текучесть чугуна и вызывает красноломкость стали – хрупкость при нагревании до температуры красного каления. Фосфор вызывает хладноломкость стали – хрупкость при обычной температуре.
Сущность получения стали из чугуна заключается в уменьшении содержания углерода в металле и возможно более полном удалении примесей – серы и фосфора, а также в доведении содержания кремния, марганца и других элементов до требуемых пределов.
Существует несколько способов переработки чугуна в сталь: мартеновский, бессемеровский и томасовский. Они различаются методами окисления.
В бессемеровском и томасовском способах окисление осуществляется кислородом воздуха, продуваемого через расплавленный металл. Во всех процессах углерод, содержащийся в металле, окисляется до СО и СO2, удаляемых из реакционной зоны. Кремний Si, марганец Мn, хром Сг и другие металлы, окисляясь, переходят в шлак в виде SiO2, МnО и т. д.
Механизм процесса окисления может быть представлен следующим образом. В первую очередь окисляется часть железа. Часть образующихся оксидов растворяется в металле и взаимодействует с примесями:
С + FeO = Fe + СО
Si + 2FeO = 2Fe + SiO2
2P + 5FeO = 5Fe + P2O5
Для максимального удаления примесей серы и фосфора необходимо, чтобы в процессе передела чугуна получались основные шлаки; это достигается путём добавления известняка или извести. Сера, содержащаяся в чугуне в виде FeS, реагирует с оксидом кальция СаО:
FeS + СаО = CaS + FeO
Образующийся сульфид кальция переходит в шлак. Образовавшийся P2O5 также взаимодействует с известью, образуя фосфат кальция, переходящий в шлак:
3СаО + P2O5 = Са3(РO4)2
Бессемеровский и томасовский способы осуществляют в конвертерах. Конвертеры – аппараты грушевидной формы, изготовленные из специальной котельной стали (кожух) и футерованные изнутри огнеупорными материалами.
5. Профессиональный состав рабочих на предприятиях чёрной металлургии.
В состав чёрной металлургии входят следующие основные подотрасли:
добыча и обогащение руд чёрных металлов (железная, хромовая и марганцевая руда);
добыча и обогащение нерудного сырья для чёрной металлургии (флюсовых известняков, огнеупорных глин и т. п.);
подготовка сырья к доменной плавке (окускование);
производство чёрных металлов (чугуна, углеродистой стали, проката, металлических порошков чёрных металлов);
производство стальных и чугунных труб;
коксохимическая промышленность (производство кокса, коксового газа и пр.);
вторичная обработка чёрных металлов (разделка лома и отходов чёрных металлов).
6. Роль человеческого фактора в современном производстве. Можно выделить несколько факторов повышения роли человеческого фактора в современном производстве: 1) Принципиальные изменения в содержании труда, вызванные применением новых видов техники, технологий и методов производственной деятельности: - автоматизация производства, внедрение компьютерных технологий - повышение интеллектуального содержания руды - повышаются требования к работникам: профессионализм, культура общения. 2) Обострение конкуренции на мировом рынке продукции и услуг, повышение значимости качества продукции и услуг: - обострение конкуренции на рынке производства и услуг - необходимость приспособления к изменяющемуся спросу - повышение требований к знаниям, важность непрерывного обучения работников. 3) Повышение образовательного и культурного уровня работников: - высокий трудовой потенциал работников - повышение требований к работодателю. 4) Изменение форм организации труда на предприятии: - использование коллективных форм организации труда
- многофункциональность и ответственность работника.
5) Изменение возможностей контроля над сотрудниками и повышение значимости самоконтроля и самодисциплины: - повышение интеллектуального содержания труда. Децентрализация функций управления. - затруднение текущего контроля за работниками. - важность контроля и дисциплины труда. 6) Изменение взгляда руководителей на управление персоналом как второстепенный фактор управления. Таким образом, в современных условиях знания, умения, трудовые навыки, инициатива, предприимчивость, ценностно-мотивационная сфера работников любого предприятия становится все более важным стратегическим ресурсом наряду с финансовым и производственным капиталом.
7. Влияние загрязняющих факторов металлургического производства на организм человека.
Любое металлургическое предприятие, независимо от вида и объемов вырабатываемой продукции, является крупным источником разнообразных негативных выбросов в атмосферу, водоемы и почвы.
Во-первых, вырабатываемые металлы сами по себе оказывают отрицательное воздействие на живые организмы. Так, несмотря на участие алюминия в клеточных и метаболических процессах, протекающих в нервной системе и в других тканях, его регенерирующие и прочие важные биологические функции, избыток данного металла угнетает иммунную систему. Аналогична ситуация и с тяжелыми металлами до некоторого предела каждый из них необходим живым организмам для нормального развития и функционирования нервной, кровеносной и других систем, но после превышения некой границы концентраций, тяжелые металлы становятся токсичными. Например, кадмий приводит к серьезным костным заболеваниям и значительно влияет на функционирование почек, вдыхание паров ртути является причиной заболеваний дыхательной и пищеварительной системы, избыток свинца поражает нервную и кровеносную систему, отрицательно влияет на генетический аппарат и т.д. Кроме того, сельскохозяйственная продукция также в значительной степени подтверждена негативному воздействию тяжелых металлов, особенно на стадии активного роста. Более того, некоторые из них обладают эффектом синергизма, что в еще большей степени влияет на качество сельхозпродукции и, в конечном счете, на здоровье потребителей , а также на экономические показатели. Наконец, некоторые представители групп тяжелых металлов выступают в роли катализаторов образования таких ядов, как мышьяк, а также могут вызывать коррозию.
Во-вторых, используемые в процессе металлообработки химические соединения, прежде всего, неорганические кислоты, становятся причиной кислотного тумана, выпадению кислотных дождей и усилению парникового эффекта.
В-третьих, использование всякого органического топлива промышленных масштабах вносит значительный вклад в эмиссию продуктов его неполного строения, многие из которых крайне токсичны и канцерогенны.
8. Результаты тепловой обработки руды и последующих действий с металлом.
Термической обработкой стали и других конструкционных материалов называется технологический процесс тепловой обработки заготовок, деталей машин и инструмента, в результате которой изменяется микроструктура материала, а вместе с ней механические, физико-химические и технологические свойства.
Сущность термической обработки заключается в нагреве металла до температуры, которая несколько выше или ниже критических температур, выдержке при этих температурах и быстром или медленном охлаждении. В процессе охлаждения в структуре металла происходят аллотропные изменения, вследствие которых резко изменяются механические свойства. При быстром охлаждении увеличиваются твердость, износостойкость, упругость и т. д., при медленном охлаждении - пластичность, ударная вязкость, обрабатываемость. Кроме того, существует термическая обработка, связанная с изменением химического состава материала изделия, так называемая химико-термическая обработка.
Процесс термической обработки с целью изменения структуры и механических свойств состоит из операций нагрева изделия, выдержки при данной температуре и охлаждения с определенной скоростью. Параметрами технологического процесса термической обработки будут максимальная температура нагрева сплава, время выдержки при данной температуре и скорости нагрева и охлаждения.
Нагрев стали - это одна из основных операций термической обработки, от которой зависят фазовые и структурные превращения, изменения физических и механических свойств, поэтому режим нагрева является определяющим для получения конкретных характеристик сплава. В практике различают технически возможную и технически допустимую скорости нагрева для каждой детали или партии деталей.
Технически возможная скорость нагрева зависит от способа нагрева, типа нагревательных устройств, формы и расположения изделий, массы одновременно нагреваемых деталей и других факторов.
Технически допустимая, или технологическая, скорость нагрева зависит от химического состава сплава, структуры, конфигурации изделия и интервала температур, при которых ведется нагрев. Время выдержки - это время, необходимое для полного выравнивания температур по всему объему изделий и соответственно для завершения всех фазовых и структурных превращений.
Охлаждение - это завершающий процесс, осуществляемый с целью получения нужной структуры с необходимыми механическими свойствами.
В зависимости от температуры нагрева и скорости охлаждения различают следующие основные виды термической обработки: отжиг, нормализация и закалка с последующим отпуском.
9. Токсичные вещества металлургического производства.
Тяжелые металлы различаются по силе своего токсического воздействия на человеческий организм. Потому они сведены в три класса в соответствии с данным критерием. Первый класс включает в себя самые опасные токсичные химические элементы, такие как ртуть, свинец, мышьяк, кадмий и цинк. Ко второму классу относят менее токсичные химические элементы, а именно, хром, молибден, кобальт и никель. В третий класс опасности входят марганец и ванадий.
10. Причины профессиональных заболеваний работников металлургической промышленности.
Основными причинами профессиональной заболеваемости являются:
Несовершенство технологических процессов;
Конструктивные недостатки средств труда;
Несовершенство рабочих мест;
Несовершенство сантехустановок;
Неприменение, отсутствие или несовершенство средств индивидуальной защиты;
Нарушение правил техники безопасности и производственной санитарии;
Профессиональный контакт с инфекционным агентом;
Отступления от технологического регламента.
|
Скачать 117 Kb.