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

4.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNOLOGIE ................................................................................. 2704.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB ................................................................................ 2754.3 TECHNOLOGIE ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT .............................................................. 2954.4 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT)...................................................................................... 3115. Procesy výroby olova, zinku a kadmia (+ Sb, Bi, In, Ge, Ga, As, Se, Te) .............................. 3295.2 POUŢÍVANÉ PROCESY A TECHNIKY ......................................................................................... 3295.2 SOČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB ................................................................................... 3465.3. TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT ...................................................................... 3685.4. NEJLEPŠÍ DOTUPNÉ TECHNIKY (BAT)...................................................................................... 3846.1 NOVÉ TECHNOLOGIE ................................................................................................................... 3966. Procesy výroby ušlechtilých kovŧ ............................................................................................. 3986.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKY ......................................................................................... 3986.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB ................................................................................ 4066.3 TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT ...................................................................... 4136.4 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT)...................................................................................... 4246.5 NOVĚ VYVÝJENÉ TECHNOLOGIE .............................................................................................. 4349. Feroslitiny ..................................................................................................................................... 4379.1 POUŢITÉ PROCESY A TECHNIKY ............................................................................................... 4389.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB ................................................................................ 4659.3 TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BAT ...................................................................... 4889.4 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY .................................................................................................. 5109.5 NOVĚ VYVÍJENÉ TECHNOLOGIE ............................................................................................... 5232

Kapitola 11. VŠEOBECNÉ INFORMACE1.1 PROCESY, OBSAŢENÉ V ROZSAHU PRÁCEExistuje mnoho podobností mezi primární a sekundární výrobou neţelezných kovŧ av některých případech je nemoţné rozlišit mezi pouţitými technikami. Sekundární výrobaneţelezných kovŧ zahrnuje výrobu kovu z druhotných surovin (včetně šrotu) a přetavovací aslévárenské procesy.Tento BREF dokument překrývá techniky jak primární, tak sekundární výroby.Výroba uhlíkových a grafitových anod (Oddíl 6.8 Přílohy I Směrnice IPPC) je rovněţzahrnuta z toho dŧvodu, ţe výroba anod je nedílnou součástí výrobních procesŧ v některýchhutích hliníku.Výroba 42 neţelezných kovŧ a výroba feroslitin byla identifikována v zemích, které jsoupovinny zavést IPPC. Bylo specifikováno 10 skupin kovŧ s podobnými metodami výroby.Studie shromáţdila údaje na podkladě těchto skupin a tento dokument je podle této podstatyuspořádán..Skupiny jsou následující :Cu a její slitiny, Sn a BeAl a jeho slitinyZn, Pb, Cd, Sb, BiUšlechtilé kovyRtuťTěţkotavitelné kovy, např. Cr, W, V, Ta, Nb, Re, MoFeroslitiny, např. FeCr, FeSi, FeMn, SiMn, FeTi, FeMo, FeV, FeBAlkalické kovy a kovy alkalických zemin Na, K, Li, Sr, Ca, Mg a TiNi a Couhlíkové a grafitové elektrodyVýroba radioaktivních kovŧ v této práci zahrnuta není. Výroba takových sloţek jako jsoupolovodiče není zahrnuta rovněţ.Zařízení pod bodem 2.1, přílohy I směrnice- aglomerace a praţení jsou v tomto dokumentuzačleněny. Procesy praţení a aglomerace jsou začleněny do dvou oblastí :a) do těch, které jsou součástí procesu k bodu 2.5a) o výrobě kovub) tam, kde se praţení a aglomerace provádí nezávisle, např. u praţení sirníkumolybdenovéhoExistují styčné body s oddílem Chemikálie, ale existují specifické výstupy a rozdíly, sekterými je nutno počítat, kdyţ se tyto procesy spojují s výrobou kovu, nebo kdyţ se vyrábějísloučeniny 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 všudetam, kde existuje spojení s výrobou neţelezných kovŧ. V případě kyseliny sírové, pak tam,kde se kyselina vyrábí z SO 2 obsaţeného v plynech, které jsou emitovány z rŧzných stupňŧprocesu. Koncentrace plynu, teplota a stopy kontaminantŧ (znečišťujících látek) ovlivňujíprovedení procesu a volbu katalyzátoru.Výroba oxidu zinečnatého z plynu vznikajícího během výroby ostatních kovŧVýroba 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 ostupeň předúpravy, který by mohl být prováděn v dolech nebo v huti. Je nedílnou součástívýroby kovu, kdyţ se provádí v huti a je zahrnuta do BREF.Válcování, taţení a protlačování neţelezných kovŧ, kdyţ je přímo spojeno s výrobou kovu bymohlo být zahrnuto do povolení (v souvislosti s povolovací procedurou podle IPPC) a proto jezačleněno do tohoto dokumentu. Slévárenské procesy do této práce zahrnuty nejsou a budouzaneseny jinde.1.2 PŘEHLED PRŦMYSLUEvropský prŧmysl neţelezných kovŧ má ekonomickou a strategickou dŧleţitost větší neţindikují statistiky o zaměstnanosti, investicích a obratu. Například Cu o vysoké čistotě jezákladním kamenem pro výrobu elektřiny a její rozvod a malé mnoţství Ni zlepšujekorozivzdornost oceli.Neţelezné kovy a jejich slitiny proto mají místo v srdci moderního ţivota a mnohé zvrcholných technologických projektŧ, zejména v prŧmyslu počítačŧ, elektroniky,telekomunikací a dopravy, jsou na nich závislé.1.2.1 Neţelezné kovy a slitinyVšechny neţelezné kovy, které jsou zohledněné v tomto dokumentu a uvedené výšepod bodem 1.1 mají své vlastní individuální vlastnosti a pouţití. V některých případech sevšak, např. u Cu nebo Al, pouţívají slitiny v mnohem více případech, neţ čisté kovy, protoţemohou být upraveny tak, aby měly specifickou pevnost, houţevnatost atd., aby splnilypoţadavky zvláštních aplikací.Kovy jsou v podstatě recyklovatelné a mohou být čas od času recyklovány beze ztrátjakýchkoliv svých vlastností. Jsou tedy významným příspěvkem udrţitelného rozvoje. Běţněnení moţné rozlišit mezi čistým kovem , který se vyrobil z primárních nebo druhotnýchsurovin (např. ze šrotu).1.2.2 Sféra pŧsobnosti prŧmysluVýkonnost prŧmyslu se odvozuje od rozličných primárních nebo sekundárních surovin.Primární suroviny pocházejí z rud, které se těţí a potom dále zpracovávají, předtím, neţ sepodrobují metalurgickým pochodŧm, kterými vzniká surový kov. Úprava rud se provádív blízkosti dolŧ, protoţe výroba kovu stále vzrŧstá. Druhotnými surovinami je tuzemský šrota odpady.4

V Evropě, byla loţiska rud s obsahem kovŧ v pouţitelných koncentracích postupně vyčerpánaa zŧstalo málo domácích zdrojŧ. Většina koncentrátŧ je tedy dováţena do Evropy z rŧznýchsvětových zdrojŧ.Produktem prŧmyslu je buď čistý kov, nebo to, co je známo jako poloprodukty, tj. odlitéingoty 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 uvedenyv dokumentu BREF Kovárny a slévárny.Shromaţďování, vytřídění a dodávky druhotných surovin pro prŧmysl spočívá na prŧmyslurecyklace kovŧ, který rovněţ není v tomto BREF dokumentu zařazen.Ačkoliv existuje zřejmý nesoulad v podmínkách, výroba feroslitin, které se vyuţívajípředevším jako hlavní slitiny v prŧmyslu ţeleza a oceli je i významnou součástí prŧmysluneţelezných kovŧ. Jejich legovacími prvky, tj. těţkotavitelné kovy, Cr, Si, Mn a Ni jsouvšechny neţelezné kovy.Sektor ušlechtilých kovŧ je pro účely tohoto dokumentu také významnou součástí prŧmysluneţelezných kovŧ.1.2.3 Struktura prŧmysluStruktura prŧmyslu se liší od jednoho kovu k druhému. Neexistují společnosti, které vyrábějívšechny, nebo dokonce většinu neţelezných kovŧ, ačkoliv existuje několik Evropskýchspolečností, 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 200zaměstnancŧ.Vlastnictví rozlišuje mezi Evropskými a národními společnostmi kovŧ, skupinamiprŧmyslového holdingu, samostatnými státními společnostmi a soukromými společnostmi.1.2.4 Ekonomika prŧmysluKlíčovými statistickými údaji Evropského prŧmyslu neţelezných kovŧ pro účely tohotodokumentu jsou :Výkony..(výrobky)............................ 18 – 20 milionŧ tunOdbyt ................................................ 40 – 45 bilionŧ EZaměstnanci ..................................... více neţ 200 000Mnohé 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 aComex v New Yorku. Společný název „ minoritní“ (menšinové) kovy nemají ústřední místotrhu; cenové úrovně jsou určovány buď výrobci, nebo obchodníky na volném trhu. V mnohaaplikacích soutěţí tyto neţelezné kovy s jinými materiály, zejména keramikou, plasty adalšími ţeleznými a neţeleznými kovy.5

Výnosnost kaţdého kovu nebo skupiny kovŧ a tedy ekonomická ţivotaschopnost prŧmyslukolísá, jak absolutně, tak na základě krátkodobosti, v závislosti na současné ceně kovu a šířirozsahu ostatních ekonomických faktorŧ.Obecné ekonomické pravidlo však stanoví, ţe čím je materiál, nebo výrobek bliţšípodmínkám světového trhu a statutu mezinárodní komodity, tím niţší je návratnostinvestovaných nákladŧ.Existují tudíţ silné tlaky na disponibilnost kapitálu pro nevýrobní náklady na zlepšeníochrany ţivotního prostředí. Ty jsou všeobecně součástí vývoje a zlepšení celého procesu.Investice do ochrany ţivotního prostředí a na zlepšení operace musí být obecně konkurenční iv globální ochraně ţivotního prostředí, protoţe evropský prŧmysl je konkurencí pro podobnézávody v ostatních vyvinutých a rozvojových zemích.1.2.5 Pŧsobení na ţivotní prostředíV posledních 25 letech se ustálilo a v některých případech velmi významně, zlepšovánív pŧsobení prŧmyslu na ţivotní prostředí a energetické efektivitě a to od přijetí Směrnice84/360/EEC o regulaci znečištění z prŧmyslových závodŧ. Poţadavek, aby se k minimalizaciznečištění pouţilo nejlepších dostupných technik (BAT) je prŧmyslem ve většině členskýchstátŧ dobře vnímán.Prŧmysl recyklace nesoupeří s ţádným jiným prŧmyslem.1.3 MĚĎ A JEJÍ SLITINY1.3.1 ObecněMěď se pouţívala po mnohá století; má velmi vysokou tepelnou a elektrickou vodivost a jerelativně odolná ke korozi. Pouţitá měď se mŧţe recyklovat beze ztrát na kvalitě. Tytovlastnosti znamenají, ţe měď se pouţívá v rozličných odvětvích, jako elektrotechnice,automobilovém prŧmyslu, stavebním, výrobě potrubí, strojírenství, stavbě lodí, letectví apřesné mechanice. Měď je často legovaná zinkem, cínem, niklem, hliníkem a ostatními kovypři 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 prokatody pochází ze slovníku Londýnské burzy kovŧ a vztahuje se k Britské normě. Ta bylanahrazena současně Evropskou normou CEN – EN 1978, kde je jakost stanovena jako CuCATH 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........ 0,00656

1.3.2 Zdroje surovinRafinovaná měď se vyrábí z primárních a sekundárních surovin v relativně malém počturafinerií mědi; jejich výrobkem je měděná katoda. Ta se roztaví, leguje a dále zpracuje natyče, profily, dráty, plechy, roury atd. Tento krok lze spojit s rafinací, ale často se provádí najiném místě.Okolo 55 % vsázky, která se dodává do rafinerií mědi je nakoupena na mezinárodním trhu veformě měděných koncentrátŧ, surové mědi, anod, nebo šrotu. Zbytek 45 % přicházíz 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 NevesCorvo v roce 1989, 106 500 tun mědi 1997) a ve Švédsku (86 600 t). Okolo 239 000 t mědi sezískalo v roce 1997 z domácích rud, na EU připadá okolo 2 % celkového celosvětovéhovýnosu 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 atěţším, 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 továrníhozařízení. Veškeré druhotné suroviny v Evropě připadají asi na 45 % pouţité mědi a jejíchslitin, buď rafineriemi, jako celková vsázka , nebo část jejich vsázky, nebo přímo v továrnívýrobě poloproduktŧ.Jakost druhotných surovin velice kolísá a mnoho zdrojŧ těchto materiálŧ není vhodných propřímé pouţití ve výrobě polotovarŧ. Prŧmysl šrotu je odkázán na poskytování jakostníhomateriálu odpovídající čistoty prŧmyslu a ačkoliv existují odsouhlasené jakosti šrotu, jemoţno se setkat s širokou paletou variant. Dodatečná úprava, nebo čistící systémy jsou spíšenutností.1.3.3 Výroba a spotřebaRoční výroba Cu katod v době práce na dokumentu činila 959 000 t z primárních zdrojŧ a 896000 t z druhotných surovin. V EU se nevyrábí Be a nepředpokládá se, ţe by se vyskytovalov dostatečném mnoţství šrotu, aby to představovalo nějaký problém pro ţivotní prostředí. Utřech ze sekundárních hutí a téměř u všech hutí primárních výrob vzrostl výkon jejichprodukce. Tento významný rŧst výrobní kapacity se uskutečnil simultánně se zlepšovánímvztahu k ţivotnímu prostředí. Šrot z počítačŧ a tištěných spojŧ se stal běţnějším sekundárnímzdrojem, zatímco třeba obsah Cu je nízký.Šrot prochází předúpravou v prŧmyslu šrotového hospodářství (kovošrotech) aprostřednictvím některých hutí. To poskytuje moţnost odběru tohoto materiálu.Recyklace je na vysoké úrovni, protoţe např. Cu se mŧţe vracet do operací beze ztráty svýchpŧvodních vlastností a je k dispozici mnoho druhotných surovin. Činnosti, které zajišťovalyrafinaci Cu v EU se mohly rozvíjet především zabezpečením surovin na mezinárodním trhu avyuţívat Cu, nebo mosazný šrot a odpad od spotřebitelŧ a zpracovatelŧ. Výrobci polotovarŧmědi v EU mají produkci, která je 3x taková, jako výstupy z rafinerií v rámci EU. Vyuţívajímezinárodní trh, aby zabezpečily odpovídající objemy dodávek Cu a mosazi společněs legujícími materiály (hlavně Zn, Sn, a Ni). Tato část prŧmyslu je čistě vývozcem okolo 500000 t/rok.7

Výrobní kapacita u ostatních zařízení v Itálii, Španělsku, Rakousku, Velké Británii a Belgiidosahuje mezi 35 – 100 000 t Cu katod/rok.V prŧmyslu polotovarŧ existuje mnohem více společností. Vyuţívají rafinace Cu a vysokoujakost druhotných surovin jako vsázkového materiálu. Okolo 100 společností v rámci EUzaměstnává nějakých 40 000 lidí. Prŧmysl mŧţe trpět nadvýrobou a je citlivý k cyklickýmvýkyvŧm odbytu.Potřeba Cu v EU sleduje pomalý rŧst profilově vyzrálého trhu.Odvětví elektrického válcovaného drátu činí okolo poloviny výroby polotovarŧ. Nějakých 20společností, které patří do tohoto odvětví zaměstnává okolo 3000 lidí. Významnou část tétočinnosti náleţí odvětví kabelŧ, jako integrovanému čelnímu vstupnímu zdroji (Alcatel, Pirelli,BICC atd.), zatímco další část je vázána na odvětví rafinerie jako integrovaný dodavatelvýroby (pokračovatel výroby) (Deutsche Giessdraht, Norddeutsche Affinerie, Union Miniere,Atlantic Copper atd.)Existuje mnohem více společností v dalších prŧmyslových oblastech Cu polotovarŧ, kterévyrábějí Cu a pruty z měděných legur, tyče, válcovaný drát, tvarovky, trubky, ploštiny, plecha páskovinu. Do EU náleţí 80 společností, které zaměstnávají nějakých 3500 lidí. Prŧmysluvšak dominují 3 velké skupiny. KME-Evropa Metal (D), s hlavními výrobními činnostmi veFrancii, Německu, Itálii a Španělsku, dáleOutokumpu (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 racionalizaceodpovídajících 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 častézměny v záměně sazeb (kvót).1.3.5 Problémy ţivotního prostředíV minulosti spočíval hlavní problém ţivotního prostředí ve spojení s výrobou mědiz primárních zdrojŧ v emisích SO 2 do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ.Tento problém se v hutích EU účinně řešil, kdyţ nyní se dosáhlo 98 % odloučení síry a vyrábíse kyselina sírová a kapalný SO 2 .Hlavní problém ţivotního prostředí spojený s výrobou mědi ze sekundárních surovin se takévztahuje k odcházejícím plynŧm, které vycházejí z rŧzných pouţívaných pecí. Tyto plyny sečistí 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 mnoţstvíchloru v druhotných surovinách a rozklad dioxinŧ je problém, který se sleduje.Fugitivní a nezachycované emise jsou také problémem, který nabývá rostoucího významu, jakpro primární, tak sekundární výrobu. Je potřeba pečlivého projektu (provozování) závodu avýrobního postupu, kde by se zachycovaly plyny z procesu.Regulace emisí do ovzduší a vypouštěné do vody z výroby válcovaného měděného drátu amědi a měděných legovaných polotovarŧ se dobře rozpracovala. Regulace emisí CO zešachtových pecí zejména těch, které se provozují za redukčních podmínek, se dosahujeoptimalizací hořákŧ.9

Recyklace nahrazuje dŧleţitou sloţku dodávek suroviny z rafinace mědi a z továrníchzařízení. Měď se mŧţe získat z hlavních částí jejích aplikací a navrátit se do výrobníhoprocesu z recyklace beze ztráty jakosti. Protoţe EU má velmi omezený přístup k domácímprimárním zdrojŧm mědi, její prŧmysl věnuje tradičně velmi mnoho pozornosti tak zvaným„povrchovým dolŧm“, které se opírají o široké rozmezí vsazovaného šrotu, který sniţujevelký deficit v obchodní vyváţenosti měděných surovin.Téměř 100% nového nebo výrobního měděného šrotu se recykluje a podle některých studií seodhaduje, ţe 95 % starého šrotu, který je k dispozici se také recykluje.Veškeré sekundární suroviny činí v EU pro výrobu Cu okolo 45 % , ale v některýchpřípadech, 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 bylschopen zpracovávat širokou paletu měděného šrotu, včetně slitin, nízkojakostních zbytkŧ azároveň být v souladu s rostoucími přísnými poţadavky na ochranu ţivotního prostředí.Schopnost prŧmyslu zvyšovat tento vysoký podíl recyklace závisí na celém komplexufaktorŧ.1.4 HLINÍK1.4.1 ObecněHliník /tm 36, Panorama 1997/ je materiál s širokou paletou aplikací, v prŧmyslu dopravy,stavebním a obalové technice, v odvětví elektřiny, ve všech vysokonapěťových systémechpřenosu elektřiny, pro pouţití v domácnostech a strojírenském a zemědělském sektoru. Jelehký, elektricky vodivý a tvoří povrchovou vrstvu oxidu, je–li vystaven vzduchu, kteráchrání před korozí. Hliník je vysoce reaktivní, zejména ve formě prášku a vyuţívá se přialuminotermických reakcích k výrobě rozličných dalších kovŧ.Prŧmysl hliníku je nejmladší a nejrozšířenější z prŧmyslu neţelezných kovŧ, tavení hliníkuz rud má svŧj pŧvod asi před stoletím. Prŧmysl hliníku v EU představuje přímou pracovní síluokolo 200 000 lidí a jeho roční obrat je řádově 25 bilionŧ E. Celková výroba nezpracovanéhokovu činila v roce 1997 aţ 3,9 milionŧ tun. Okolo 43 % tohoto výkonu připadá na zpracovánírecyklovaného šrotu, které se neustále zvyšuje.1.4.2 Zdroje surovinPrimární 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 minoEvropu, 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 jejichţivotnosti. Výrobní šrot (nový) je ze 100 % recyklován. Dodávka surovin do primárního asekundárního prŧmyslu EU je do značné míry naplňována domácí výrobou oxidu hlinitého arecyklací šrotu. Celkový výnos kovu však nedostačuje potřebám zpracovatelského prŧmyslu av současné době naplňuje pouhých 55 % poţadavkŧ EU.10

Tab. 1.3 : Výroba hliníku v Evropě v roce 1997ZeměVýrobabauxitu (tis.t)VýrobaAl 2 O 3Primárníhliník(tis. t)Sekundárníhliník (tis.t)(tis.t)Rakousko 98 189Belgie 353Dánsko 14 18Finsko 33 35Francie 600 399 233 741Německo 750 572 433 1797Řecko 2211 640 133 10 213Irsko 1250Itálie 880 188 443 862LucemburskoHolandsko 232 150 200Portugalsko 3Španělsko 1110 360 154 330Švédsko 98 26 131Velká Británie 120 248 257 507Island 123Norsko 919 59 250Švýcarsko 27 6 131Evropa celkem 2211 5350 3216 1803 5757Poloprodukty(tis.t)1.4.5 Problémy ţivotního prostředíHlavním problémem ţivotního prostředí u primární výroby hliníku je tvorbapolyfluorovaných uhlovodíkŧ a fluoridŧ během elektrolýzy, tvorba pevného odpadu z van(elektrolyzérŧ) a vznik pevných odpadŧ během výroby oxidu hlinitého. Podobně pro výrobusekundárního hliníku existuje moţnost emisí prachu a dioxinŧ ze špatně provozovaných pecía špatného spalování a produkce pevných odpadŧ (zasolené strusky, kontaminované pecnívyzdívky, stěry a prach z filtrŧ). Prŧmysl udělal pokrok ve sniţování těchto emisí. V prŧběhuposledních 15 let se sniţovaly při koeficientu mezi 4 – 10, v závislosti na druhu emise apouţitém postupu.Hlavní náklad na výrobu primárního hliníku je elektřina a výroba má tendenci soustředit setam, kde je k dispozici niţší náklad na elektřinu, coţ ovlivňuje rozloţení míst. Evropskýprŧmysl hliníku vynaloţil značné úsilí, aby sníţil svou spotřebu elektřiny a dosáhl poklesu od17 kWh / vyrobený kg v roce 1980 na 15 kWh / vyrobený kg v roce 1998. Výroba a rafinacesekundárního 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 aprŧmysl hraje v této oblasti aktivní úlohu. Recyklace pouţitých nápojových obalŧ je tohotopříkladem.12

Sběrový materiál se recykluje v uzavřeném okruhu, aby se vyrobilo více nápojových obalŧ vestejné specifikaci legury. Mnoho pozornosti se věnuje sekundárnímu prŧmyslu, aby sevyrábělo 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 KADMIUM1.5.1 Zinek1.5.1.1 ObecněZinek /tm 36, Panorama 1997; tm 120, TU Aachen 1998/ má třetí největší vyuţitíz neţelezných kovŧ za hliníkem a mědí. Má relativně nízký bod tavení a pouţívá se přivýrobě velkého počtu slitin, jako je např. mosaz. Je snadno aplikovatelný na povrchovéúpravy jiných kovŧ, jako je ocel (galvanizace, pozinkování) a tam, kde se vyuţívá zinek jakokovový potah, podléhá korozi přednostně jako ochranný obal. Zinek se také pouţívá vefarmacii, jako ţivina, ve stavebním a chemickém prŧmyslu a výrobě baterií.Tab. 1.4 Vyuţití zinku v Evropě a ve světěKomerční vyuţití Zn Celosvětově1975(%)Pozinkování 38,0Mosaz 19,8Odlévání pod tlakem 18,(do kokil)3Celosvětově1984(%)Celosvětově 2005(%)48,5 54,8 4317,6 16,6 2314,3 10,5 13Polotovary 8,5 7,3 6,4 12Chemikálie 12, 9,6 8,0 87Ostatní 2,8 2,7 3,7 1Evropa 1995(%)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 okolo98 % 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 achemické sloučeniny, jako jsou oxidy.13

Tab.1.5 Jakosti primárního zinkuJakostníTřídaBarevnýznakNominálníobsah Zn1Pbmax.2Cd*Max.3Femax.4Snmax.5Cumax.6Almax.Celkem1 – 6max.Z1 Bílý 99,995 0,003 0,003 0,002 0,001 0,001 0,001 0,005Z2 Ţlutý 99,99 0,005 0,005 0,003 0,001 0,002 - 0,01Z3 Zelený 99,95 0,03 0,01 0,02 0,001 0,002 - 0,05Z4 Modrý 99,5 0,45 0,01 0,05 - - - 0,5Z5 Černý 98,5 1,4 0,01 0,05 - - - 1,5Pozn.: V období pěti let po datu ratifikace této normy bude max. obsah Cd u jakostí Z3, Z4 a Z5 0,020; 0,050 a0.050Tab. 1.6 : Jakosti sekundárního zinkuJakostníTřídaNominálníObsah Zn1Pbmax.2Cd*max.3Femax.4Snmax.5Cumax.6Almax.Celkem1 – 6max.poznámkyZS1 98,5 1,4 0,05 0,05 * - - 1,5** Jakosti se tvoří hlavněZS2 98 1,6 0,07 0,12 * - - 2,0** recyklací šrotu aZS3 97,75 1,7 0,09 0,17 - - - 2,25 pouţitých výrobkŧZSA 98,5 13 0,02 0,05 - - - 1,5 Jakost je tvořenahlavně ze zbytkŧs obsahem Zn, z popelŧPozn.: * Pouze 0,3% Sn pro výrobu mosazi, 0,7 % pro pocínování. Tam kde se dosahuje těchto hodnot, mŧţebýt 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 uvýroby 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 spotřebníoblastí rovněţ s pouţitím v prŧmyslu automobilŧ, v přístrojové technice a stavebnictví.1.5.1.2 Zdroje materiálŧKov se vyrábí z řady zinkových koncentrátŧ pyrometalurgickými a hydrometalurgickýmipochody. 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 10lety, ale nyní činí méně neţ 25 %. Deficit se nahrazuje rostoucími dovozy, protoţev současné době vzrŧstá kapacita dŧlní těţby v Severní Americe, Austrálii a v některýchzemích 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 jsoutaké 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 jeklíčovým problémem prŧmyslu.14

1.5.1.3 Výroba a spotřebaZa dŧlní výroby v EU jsou hlavně povaţovány procesy v Irsku a Španělsku, které vyrobilyv roce 1994 383 000 t zinkových koncentrátŧ. To byl proti roku 1993 pokles, kdy se jednalo o397 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, zatímcospotřeba 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 Výroba v roce 1992 Výroba v roce 1993 Výroba v roce 1994(tis. t)(tis. t)( tis.t)Kanada 1325 1004 1008Austráli1014 1007 928ePeru 626 668 682USA 551 513 601Evropská Unie 500 411 383Obr. 1.5 Světová výroba Zn z koncentrátů v roce 1994 (tis. t)Diagram : Evropská Unie : 11 % Kanada : 27 %USA : 17 % Austrálie : 26 %Peru : 19 %EU se stává čelným světovým představitelem ve výrobě Zn, daleko před Kanadou aJaponskem, které se řadí na druhé resp. třetí místo. V roce 1994 byl zaznamenán objemvýroby EU 1 749 000 t kovu, počítajíce téměř 33 % na země s trţní ekonomikou, celkem 5376 000 tun. EU je mezi zeměmi s trţní ekonomikou také hlavní oblastí spotřeby. 1 770 000 tZn, který byl spotřebován v roce 1994 bylo o 49% více neţ na trhu druhého největšíhospotřebitele (USA) a o 145 % více neţ je u třetího spotřebitele (Japonska).Tab. 1.8 : Výroba rafinovaného zinkuZemě Výroba v roce 1992 Výroba v roce Výroba v roce 1994(tis. t) 1993(tis. t)(tis. t)Evropská Unie 1844 1819 1749Kanada 672 662 693Japonsko 729 696 666USA 400 382 356Austrálie 333 317 318CIS 431 39015

1.5.1.4 Místa výrobyZinek 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 Společnost Lokalita Pochod Kapacita (t/r)Belgie Union Miniere Balen-Wezel E 200 000Německo Ruhr-ZinkMIMDattelnHuttenwerke Duisburg-WanheimEISF-RT96 000100 000DuisburgNordenhamE130 000Metaleurop Weser ZinkŠpanělsko Asturiana de ZinkEspaňola del ZincSun Juan de NievaCartagenaEE320 00060 000Francie Union Miniere FranceMetaleuropAubyNoyelles GodaultEISF-RT220 000100 000Finsko Outokumpu Zink Oy Kokkola E 175 000Itálie EnirisorsePertusola SudPorte Vesme (Sardegna)Porte Vesme (Sardegna)Crotone (Calabria)ISF-RTEE75 000100 00080 000Holandsko Budelco (Pasminco) Budel-Dorplein E 210 000Norsko Norzink E 140 000Velká Britannia ZincAvonmouth ISF-RT 105 000Británie (MIM Holdings)Poznámky : E= elektrolytický závodISF = Imperial smelting furnace (kupolová tavící pec)RT = fire refining ( ţárová rafinace)Zdroj : prŧmyslová statistikaObr. 1.6 Výroba kovového zinku v EU (1994)Velká Británie : 5 % Francie : 16 %Holandsko : 11 % Španělsko : 19 %Itálie : 13 % Německo : 17 %Finsko : 9 % Belgie : 10 %1.5.1.5 Problémy ţivotního prostředíV minulosti byly hlavním problémem spojeným s výrobou Zn z primárních zdrojŧ emise SO 2do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ. Tento problém byl v hutích EU účinněřešen, kdy se nyní dosahuje vysokého odloučení síry a vyrábí se kyselina sírová a tekutý SO 2 .Louţením praţence a dalšího materiálu vzniká kapalina, která obsahuje ţelezo. Odstraňováníţeleza má za následek tvorbu významného mnoţství pevného odpadu, který obsahuje rozličnékovy. 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 vevšech stádiích procesu. Z toho jsou zvláštním příkladem fugitivní emise kyselé mlhyz elektrolytické výroby Zn.16

Zinek a výrobky s obsahem Zn se mohou v široké rozsahu recyklovat. Odhady zaloţené naspotřebách v minulosti a ţivotnost produktŧ indikují, ţe se dosáhlo podílu rekuperace 80 %rekuperovatelného Zn. Systém recyklace zinku je zdaleka nejpokročilejší, nejen jakokovového Zn, ale také v několika rozličných podobách.1.5.2 OLOVO1.5.2.1 ObecněOlovo / tm 36, Panorama 1997/ je nejhojnější těţký kov v zemské kŧře a pouţívalo se pomnohá staletí. Nachází se výhradně v sulfidických rudách nebo v současnosti více vesměsných rudách, kde se přidruţuje k zinku a malému mnoţství stříbra a mědi. Olovo jeměkký kov, má nízkou teplotu tavení a je odolné ke korozi. Tyto vlastnosti mu dávají velkoufunkční hodnotu, jak v jeho čisté formě, tak ve slitinách a sloučeninách.Olovo se klasifikuje v souvislosti se sloţením výrobku, následující tabulka ukazuje chemickésloţení jakostí olova podle nové Evropské normy.Tab. 1.10 Jakosti olovaOznačeníJakosti1Bimax.2Agmax.3Cumax.4Znmax.5Nimax.6Cdmax.7Sbmax.8Snmax.9Asmax.Celkem1 – 9max.PbMin.PB 990 99,990 0,010 0,0015 0,0005 0,0002 0,0002 0,0002 0,0005 0,0005 0,0005 0,010PB 985 99,985 0,015 0,0025 0,0010 0,0002 0,0005 0,0002 0,0005 0,0005 0,0005 0,015PB 970 99,970 0,030 0,0050 0,0030 0,0005 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 0,030PB 940 99,940 0,060 0,0080 0,0050 0,0005 0,0020 0,0020 0,0010 0,0010 0,0010 0,060Poznámka : Německá norma DIN 1719 je základem pro novou Evropskou normu EN 12659V charakteru pouţití olova nastaly závaţnější změny. Prŧmysl baterií tvoří aţ 70 % potřeby aje docela stabilní, ale další pouţití olova, které se týká barviv a sloučenin, ochrany protiradiaci, válcované a taţené výrobky pro stavební prŧmysl, pouzdra kabelŧ, broky a přídavkydo benzinu jsou na ústupu.Tab. 1.11 Využití olova ve světěKomerční vyuţití 1973 (%) 1983 (%) 1993 (%) 1994 (%)Baterie 38 48 56 59Chemikálie 24 27 22 22Poloprodukty17 17 16 16a odlitkyKabely 15 5 2,5 2,0Slitiny 2 3 1,1 0,8Ostatní 4 - 1,6 0,21.5.2.2 Zdroje materiálŧRafinované olovo pochází z primárního materiálu ve formě olověných rud a koncentrátŧ adruhotné suroviny v podobě šrotu a odpadu. Primární výroba vyţaduje tavení rud s obsahemolova, aby se vytvořila olověná slitiny, která se potom rafinuje. Ekonomika výroby17

primárního olova z rudy je vázána na obsahy stříbra a zinku v rudném loţisku. Výrobakovového olova vyţaduje, aby se obsah síry z rud zpracoval ve výrobě kyseliny sírové.Většina hutí primárního olova má komplex rafinačních úprav spojených s pochodypro rekuperaci obsahu stříbra jako slitiny zlata a stříbra. Primární rafinace se proto váţena ekonomiku těţby rudných olovnato- zinkových loţisek. Obsah zinku a stříbra v rudách jehlavním ziskem zpracovatelŧ.EU má málo dŧlních zdrojŧ olova, ale výroba olova je rozšířeným a dŧleţitým prŧmyslovýmodvětvím.Během posledních 10 let spotřeba a výroba v EU pocítily pouze skromný rŧst, v dŧsledkupoklesu EU kvót na světových trzích.Prŧmysl druhotné rafinace nyní dodává více neţ 50 % spotřeby olova. Olověné kyselinovéakumulátory do aut jsou hlavním zdrojem šrotu pro sekundární zpracování. Prŧmysl dělápozitivní kroky na podporu recyklace těchto baterií, tento podíl vzrŧstá, protoţe roste isvětová výroba aut a podíl návratnosti starých baterií roste rovněţ. Sekundární výrobavyţaduje také spíše rafinační zařízení, pokud druhotné suroviny obsahují sloučeniny, které senepředpokládaly.1.5.2.3 Výroba a spotřebaVýroba olova v EU je vysoká, řadí se mezi první země s trţním hospodářstvím s 1 398 000 tv roce 1994, z nichţ 52 % bylo z druhotných vsázkových materiálŧ. Prŧmysl odpovídáekologickým zájmŧm rekuperací stále zvyšujícího se mnoţství olova, tak, ţe primární výrobastabilně klesá.EU je největší oblastí výroby olova na světě, před USA. V roce 1994 tyto dvě oblasti společněvykazovaly při 59% zemí s trţním hospodářstvím celkovou čistou výrobu 4,5 mil. tun. VelkáBritánie, Německo, Francie a Itálie jsou hlavními výrobci a v prŧměru 49 % jejich výroby sezakládá na dodávkách druhotné vsázky. Prŧměr EU při 52 % je z tohoto pohledu významněniţší neţ prŧměr 72 % USA, který je největší na světě, ale zŧstává zřejmě nad nímv 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 hlavnívyrábějící Členské státy EU jsou také trhem hlavní spotřeby.1.5.2.4 Místa výrobyV rámci EU existuje 7 primárních hutí, jejichţ výrobní kapacita má rozsah od 40 000 tun/rokdo 245 000 t /rok. Primární rafinerie jsou většinou vícenárodní a jsou rozšířeny v prostoruVelké 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 společnostiMIM v Austrálii. S výjimkou Union Miniére, se všechny tyto primární rafinerie zabývajírovněţ druhotnou recyklací /rafinací.18

Sekundární prŧmysl je charakterizován velkým mnoţstvím menších rafinerií, z nichţ mnohéjsou samostatné. V EU existuje asi 30 sekundárních hutí /rafinerií, které vyrábějí od 5000 do65 000 tun ročně. Recyklují a rafinují šrot, který vzniká v jejich lokalitě. Počet těchto rafineriíklesá, protoţe velké nadnárodní společnosti a hlavní skupiny výroby baterií rovněţ získávajímenší sekundární zařízení, nebo postaví své vlastní nové provozy recyklace.Tab. 1.12 Evropské roční kapacity procesŧ výroby olovaZeměVysoká pecna olovo *(t/rok)Přímé tavení(t /rok)Sekundárnírotační pec(t/rok)Celková ročníkapacita čistéhoolova (t/rok)Rakousko 32 000 32 000Belgie 115 000 20 000 175 000Francie 110 000 162 000 299 000Německo 35 000 220 000 130 000 507 000Řecko 12 000 12 000Itálie 90 000 125 000 235 000Holandsko 20 000 20 000Španělsko 14 000 62 000 76 000Švédsko 50 000 65 000 155 000Velká Británie 40 000200 000t/rokrafinačníkapacityPozn.: * primární a/nebo sekundární suroviny107 000 307 000Obr.1.7 Kapacita rafinace olova v EvropěNěmecko : 27 % Velká Británie : 17 % Itálie : 13 %Francie : 16 % Švédsko : 9 % Řecko : 1 %Belgie : 10 % Španělsko : 4 %Rakousko : 2 % Holandsko : 1 %1.5.2.5 Problémy ţivotního prostředíV minulosti byly hlavním problémem spojeným s výrobou Pb z primárních zdrojŧ emise SO 2do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ. Tento problém byl v hutích EU účinněřešen, kdyţ se nyní dosahuje vysokého odloučení síry a vyrábí se kyselina sírová a tekutýSO 2 .Hlavními problémy ţivotního prostředí spojené se sekundární výrobou olova se také vztahujík výstupním plynŧm z pouţití rozličných pecí. Tyto plyny se čistí přes tkaninové filtry a takse sniţují emise prachu a sloučenin kovŧ. Existuje také moţnost vzniku dioxinŧ v dŧsledkupřítomnosti malých mnoţství chloru v sekundárních surovinách a rozrušování dioxinŧ jeproblém, 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 stavem19

technologie a recyklace se obvykle provádí kdykoliv je to vhodné a ekonomické. Většinaregulačních opatření se zabývá hlavně pŧsobením na člověka (lidé jsou většinou ovlivněnipŧsobením olova), ačkoliv existují určité případy, kdy mohou být vystavena i zvířatapŧsobení olova v ţivotním prostředí .Legislativa na ochranu ţivotního prostředí poţaduje investice na sníţení emisí olova doovzduší. V současných letech bylo vyvinuto a bylo zavedeno několik nových technologií,které nabízejí efektivnější metody tavení koncentrátŧ olova. Tyto pochody také sníţily emisedo ţivotního prostředí. Stávající pochody se zlepšily pouţitím kontroly parametrŧ aodlučovacích systémŧ.Baterie, které tvořily v roce 1994 v EU 50 % spotřeby olova se recyklují s účinností více neţ90 %.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 týkáSměrnice EU 82/605/EEC z 28. července 1992 o ochraně pracovníkŧ před rizikyvztahujícími se k pŧsobení kovového olova a jeho iontových sloučenin při práci. TatoSměrnice stanoví limitní hodnoty pro olovo v ovzduší na pracovišti a na určité biologickéindikace, které odráţejí hladinu styku (vystavení se) pro jednotlivé pracovníky. Limitníhodnoty jsou doplněny předpisy o ochraně pracovní síly, coţ předpokládá pouţití ochrannéhooděvu, 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, kterástanoví limit pro hladiny olova v ovzduší v prostoru EU. Tyto limitní hodnoty se v současnédobě revidují. Hladiny olova ve vodě se také regulují v několika směrnicích vztahujících sek vodě, podle jejího druhu a pouţití např. voda pro lidskou spotřebu, voda ke koupání, vodapro ţivot ryb atd.1.5.3 KADMIUM1.5.3.1 ObecnéKadmium náleţí k podskupině zinku v periodické tabulce a bylo objeveno Strohmeyeremv roce 1817 během výzkumu ZnCO 3 . 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 zinkuje také odolné k alkáliím. Kadmium je také dobrý pohlcovač neutronŧ a proto se častovyuţívá v jaderných reaktorech.Ve svých sloučeninách je dvojmocné. Kadmium je široce rozptýleno po celém světěs obsahem mezi 0,1 a 1 ppm v orné pŧdě.1.5.3.2 Zdroj surovinExistuje pouze několik kadmiových hornin, jako greenockit (CdS), nebo otavit (CdCO 3 ) ajako CdO. Źádný z těchto minerálŧ není prŧmyslově významný. Minerály Zn, které obsahujíCd jako isomorfní sloţku při koncentracích okolo 0,2 % mají ekonomický význam pro získáníCd. Kromě toho rudy olova a mědi mohou obsahovat malé mnoţství Cd.20

1.5.3.3 Výroba a spotřebaNa rozdíl od jiných těţkých kovŧ je Cd rafinováno a vyuţíváno relativně nově; výroba apouţití 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) tyčív jaderném reaktoru, pro elektrické vodičeMalé 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 roku1970 kolísalo a bylo ovlivňováno technickými, ekonomickými faktory i ohledy k ţivotnímuprostředí. To ovlivňovalo ceny kovu. Ceny kovu v 70. letech dosahovaly 3 US$ /lb a v80.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, coţje ekvivalentní úrovni ceny zinku.Hlavní země výroby a spotřeby ukazuje následující tabulka.Tab.1.13 Hlavní výrobci a uţivatelé kadmia v roce 1996Země výroba (t/rok) Uţití (t/rok)Kanada 2832 107Japonsko 2357 6527Belgie 1579 2017PR Čína 1300 600USA 1238 1701Německo 1145 750Finsko 600 -Francie 205 1276Kadmium se získává :z pyrometalurgické rekuperace Pb-Cu v prachu odplynŧ z tavících pochodŧz pyrometalurgické rekuperace Pb-Cu z prachu odplynŧ z pochodŧ aglomerace a praţení aze surového zinkuPrachy z výstupního plynu se obvykle louţí s H 2 SO 4 , aby se oddělilo kadmium, které sepotom vysráţí jako CdCO 3 , 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 apodrobí 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 slitinaCd-Zn s více neţ 60 % Cd. Slitina Cd/Zn z procesu destilace (New Jersey) se musí destilovat2x, neţ se vyrobí čisté Cd.21

Doly ve všech částech světa odesílají velká mnoţství ušlechtilých kovŧ v podobě surové rudynebo ve formě vedlejších produktŧ do rafinerií EU. Rafinerie ušlechtilých kovŧs 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 jakoz 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 1997ukazuje 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 (t /rok) Zlato (t/rok) Platinové kovy(t/rok)Finsko 11,0 1,0 0,1Francie 0,1 5,7Řecko 1,2Irsko 0,4Itálie 0,3Portugalsko 1,1Španělsko 6,2 5,4Švédsko 8,8 6,3V Evropě je mnoho společností, které se specializují na sběr, přepracování a obchod se šrotema druhotnými surovinami neţ se provede analytický rozbor na obsah kovu a stupeňrafinačního 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 spotřebaNáklad na rekuperaci a recyklaci je více neţ oprávněný vysokou skutečnou hodnotouušlechtilých kovŧ obsaţených v tomto šrotu a odpadech. Nejsou to vysloveně ekonomickéaspekty, které podporují recyklaci ušlechtilých kovŧ, ale také problémy ţivotního prostředí,kde jsou nastaveny přísnější limity pro přípustnost obsahu kovu v odpadních materiálechposílaných na skládku.Rafinace zlata, stříbra a skupiny platinových kovŧ v EU se provádí buď ve společnostechspecializujících se na rafinaci a zpracování ušlechtilých kovŧ, nebo v rafineriích základníchkovŧ. Celková kapacita rafinace ušlechtilých kovŧ je u firem v EU největší na světě.Tab. 1.15 : Roční kapacita výroby Evropských rafinerií (tuny)Země Stříbro (t/rok) Zlato (t/rok) Platinové kovy (t/rok)Rakousko 190 70 1Belgie 2440 60 4523

Francie 1520 135 12Německo 2700 193 92Itálie 1050 115 15LucemburskoHolandsko 130 15 1Španělsko 830 30 5Švédsko 250 15 1Velká Británie 2320 300 100Švýcarsko 620 565 14Ostatní země EU 50 10 5Obr. 1.8 Celková kapacita rafinace ušlechtilých kovů v EU(diagram tabulky 1.15)Kapacita rafinace je přibliţně dvojnásobná ke skutečně zpracovávanému mnoţství, tak ţe semŧţe udrţovat rychlý obrat zpracovávaného kovu.Většina z ušlechtilých kovŧ jsou docela snadno zpracovatelné buď jako čisté kovy, nebo jakoslitiny.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 hodnotya široké palety podob a poţadovaných slitin jsou takové kovy obvykle přepracovávány nebozpracovávány ve srovnání se základními kovy v relativně malých mnoţstvích. Jedním z málavýrobkŧ z ušlechtilých kovŧ přepracovávaným v tunovém mnoţství je dusičnan stříbrný profotografický prŧmysl.Potřeba ušlechtilých kovŧ v Evropě je vysoká. Obchod s klenoty má nejvyšší spotřebu zlata aobchodování s fotografickým materiálem stříbra. Nejvyšší spotřeba platiny je při výroběkatalyzátorŧ 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 1996Stříbro (t/rok) Zlato (t/rok) Platinové kovy (t/rok)Celková potřeba EU 5710 881 85Celková světová potřeba 19 600 2621 3601.6.4 Místa výrobyHlavní rafinerie a továrny na ušlechtilé kovy v EU se provozují v mezinárodním měřítku amají v této oblasti světové prvenství. Prominentními názvy jsou Degussa a Heraeusv Německu a Johnson Matthey ve Velké Británii. V USA je to firma Engelhard Corporation,24

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 kovŧKov Primární suroviny (zdroje) Druhotné surovinyHorniny Obsah Ostatní kovy Loţisko v EUChrom Chromit Cr50 % Fe, Mg, Al Finsko a Řecko Šrot chromuMangan PyrolusitBraunitManganitPsilomelanWolfram WolframitScheelitFerberitHubneritVanad Titanomagnetit 3)MontroseitCorvusitRoscoelitMolybdenTitanTantalMn 63%Mn 66%Mn 62%Mn 45-60%WO 3 76 %WO 3 80 %WO 3 76 %WO 3 76 %V 1,5 %V 45 %V 40 %V 14 %MolybdenitWulfenitPowelitFerrimolybditChalkopyrit 4)RutilTiO 2 94 %IlmenitTiO 2 70%Leukoxen TiO 2 80 %Struska bohatáTiO 2z ilmenituTantalitTa 2 O 5 42-84%WodginitMikrolitTa 2 O 5 60-70%Columbit Ta 2 O 5 1-40%(kasiterit) 5)SiBaFe, MnCaFeMnFe, Al, Ti, CrFeAl, SiRePbCa,WFeCuFe,Mn, NbNb, Sn, Mn,FeNa, Ca, NbFe, Nb, MnŘecko a Itálie 2)RakouskoFranciePortugalsko aVelká BritánieŠrot wolframu(třísky, piliny a prachz broušení)šrot těţkých kovŧZbytky z kotlŧPolétavý popílek zespalovenVyuţité katalyzátoryz petrochemického achemického prŧmysluOdpadní soli z výrobyoxidu hlinitéhoMolybden obsaţený vevyčerpanýchkatalyzátorechz rafinace naftyŠrot titanu většinouz výroby poloproduktŧTitanové třísky (piliny)Neoxidovaný šrotkovového tantaluTantalové anodyKondenzátoryPelety z aglomeraceOxidovaný tantalovýšrot přidruţený k jinýmzoxidovaným kovŧmTantalové anodypotaţené zoxidovanýmmanganemNiobTantalitKolumbitMikrolitNb 2 O 5 2-40%Nb 2 O 5 40-75%Fe, Mn, TaFe, Mn, TaNa, Ca, TaŠrot těţkých kovŧRenium Molybdenit Mo Katalyzátory Pt-Reuţívané v naftařskémprŧmysluZirkoniumZirkon 6)Hf29

Hafnium Zirkon 6) ZrPoznámky :1) seznam neposkytuje veškeré moţné suroviny, pouze přehled nejdŧleţitějších materiálových zdrojŧ2) loţiska manganu v Řecku a Itálii obsahují nízkojakostní horniny a mají být pouţity pouze občas3) 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 provýrobu sloučenin vanadu.4) koncentrát sirníku Cu-Mo, který se pouţívá jako druhotná ruda5) výroba cínu z kasiteritové rudy vedla ke strusce s obsahem Ta a Nb, která je hlavním surovinovým zdrojempro výrobu Ta a Nb6) zirkonium a hafnium jsou někdy vedlejšími produkty z loţisek těţkých pískŧ, které vţdy obsahují titan a jinékovy vzácných zemin1.8.3 Výroba a spotřebaSvětová i evropská výroba těţkotavitelných kovŧ a trh jsou velmi citlivé na politickou aekonomickou situaci zemí, které produkují suroviny. Světová spotřeba primárního wolframubyla 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 Ruskua Kazachstánu. Uvolnění zásob udrţovalo přesycení trhu a drţelo ceny primárního wolframupod provozními náklady většiny dolŧ. Jako dŧsledek toho byly mnohé doly zavřeny a světovákapacita produkce wolframu poklesla na 75 % světové spotřeby.Také Čína pokračuje jako silný konkurent v případě vzrŧstu své produkce těţkotavitelnýchkovŧ. V dŧsledku toho však výhodné vlastnosti těţkotavitelných kovŧ a rŧst znalostí, jakvyuţít tyto kovy, výrobu zvyšují přinejmenším v dlouhodobém horizontu.. Budoucí spotřebaslinutých karbidŧ wolframu je například největším koncovým odvětvím odhadována, ţeporoste o více neţ 5 % proti roku 1998 /tm 175, K.B.Shedd USGS 1997/. Světová výrobakovového chromu je uvedena v následující tabulce.Tab. 1.21 Kapacita výroby chromu ve světě / tm 173, J.F.Papp USGS 1997/Země Výrobní kapacita(t/rok)Brazílie 500Čína 4 000Francie 7 000Německo 1 000Indie 500Japonsko 1 000Kazachstán 1 000Rusko 13 000Velká Británie 10 000USA 3 0001.8.4 Místa výrobyVýroba těţkotavitelných kovŧ v Evropské Unii je zaloţena na omezeném počtu společností.Hlavně dvě přední společnosti vyrábějí např. kovový chrom. Jsou to London andScandinavian Mettalurgical Co. limited ( Londýnská a Skandinávská hutní společnost s.r.o),která provozuje nový moderní závod na výrobu chromu, postavený v roce 1997 a Delachauxve 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 NěmeckuTreibacher Industrie AG a Plansee AG v RakouskuSandvik a Seco Tools ve ŠvédskuEurotunstene Poudres ve Francii /tm 182, ITIA 1999/Společnosti uvedené výše, produkující prášek kovového wolframu vyrábějí některé dalšítěţkotavitelné kovy. Přehled světově největších společností vyrábějících tantal a niob a jejichvýrobky je uveden v tabulce 1.22. Bohuţel neexistují dostupné informace o výrobcích v Číněa proto v tabulce chybějí.Tab. 1.22 Hlavní světoví výrobci niobu a tantalu / tm 172, L.D. Cunnigham USGS 1997Země Společnost Výrobky (A 1)Rakousko Treibacher Chemische Werke AG Oxidy a karbidy Nb a Ta, FeNb, NiNbBrazílie Cia Brasileira de Metalurgia eMineracao (CBNM)Cia.Industrial Fluminense (N 2)Mineracao Catalao de Goias S.A. (Catalao)Oxid Nb/kov, FeNb,NiNBOxid Nb a TaFeNbKanada Cainbior Inc., and Teck Corp. (Niobec) FeNbEstonsko Silmet Oxid Nb/kovNěmecko Gesellschaft Fur ElektrometallurgieGmbH (GFE) (N2)H.C.Stark GmbH Co. KGJaponsko Mitsui mining Smelting Co.Showa cabot Supermetals (N3)H.C.Stark-Vtech Ltd. (N4)Kazachstán Ulba metallurgicalFeNb, NiNb,oxid Nb a Ta/kov/karbid, K-sŧlFeNb, NiNb, Ta kondenzátorový prášekOxid Nb a Ta/kov/karbidTa kondenzátorový prášekTa kondenzátorový prášekOxid Nb/kovIrtysh Chemical Metallurgical WorksRusko Solikamsk Magnesium Works Oxid Nb a TaThajsko H.C.Stark (Thajsko) Co. Ltd. (n4) K-sŧl, Ta kovUSA 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)Oxid Nb a Ta/kov, K-sŧl, FeNb, NiNbTa kondenzátorový prášekNb a Ta kov, Ta kondenzátorový prášekNb a Ta karbidyFeNb, NiNbFeNb, NiNbNb oxid/kov, FeNb, NiNbTa kondenzátorový prášekPoznámky :(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 Problémy ţivotního prostředíHlavním dopadem výroby těţkotavitelných kovŧ na ţivotní prostředí je prach s obsahemkovŧ a prášky těţkých kovŧ, stejně jako spaliny z tavících procesŧ např. při výrobě31

kovového chromu. Emise prachu vznikají při skladování, manipulaci se surovinami avýrobky 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, kterýse vyuţívá v několika pochodech je vysoce toxický a proto je nutné, aby se s ním zacházelos velkou péčí, aby se zabránilo zdravotním problémŧm zaměstnancŧ závodu.Dalším dopadem na ţivotní prostředí z výroby těţkých kovŧ je vysoká úroveň radioaktivityněkterých 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 aupotřebené zdivo (vyzdívka). Tyto materiály se jiţ tam, kde je to moţné, ve značnémrozsahu 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 látkyvztahující se k danému místu. Významným problémem je odpadní voda, která vzniká přimokrém čištění v odlučovacích systémech.Emise do ovzduší, voda a pŧda a tudíţ dopad na ţivotní prostředí je relativně nízký vesrovnání s ostatními obory prŧmyslu neţelezných kovŧ. To je následkem malého mnoţstvívyráběných těţkotavitelných kovŧ a jejich vysoké hodnoty. To znamená, ţe z ekonomickéhohlediska je velmi dŧleţité, sbírat, filtrovat a recyklovat maximální moţnou měrou. Úpravamalých objemŧ výstupního plynu je také bez problémŧ, protoţe příkladně pytlové(rukávové) filtry jsou vysoce výkonné a mohou se s výhodou pouţít.1.9 REROSLITINY1.9.1 ObecněFeroslitiny jsou předslitinami, které obsahují nějaké ţelezo a jeden nebo více neţeleznýchkovŧ jako legující prvek. Feroslitiny umoţňují legujícímu prvku jako je chrom, křemík,mangan, vanad, molybden atd., aby bezpečně a ekonomicky vstoupily do metalurgickéhopochodu a tak poskytly určité poţadované vlastnosti legovanému kovu, např. při zvýšeníodolnosti 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 dodavatelemocelářskému prŧmyslu.Feroslitiny se obvykle řadí do dvou skupin : objemné feroslitiny (ferochrom, ferosilikon společně s kovovým křemíkem,feromanganem a silikomanganem), které se vyrábějí ve velkých mnoţstvíchv elektrických obloukových pecích; speciální feroslitiny (ferotitan, ferovanad, ferowolfram, feroniob, feromolybden, ferobora troj a čtyř prvkové slitiny), které se vyrábějí v menších mnoţstvích, ale s rostoucímvýznamemFeroslitiny vyráběné ve velkých objemech se vyuţívají výhradně při zpracování oceli a veslévárnách 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 achemického prŧmyslu, zejména u výrobkŧ křemíku.Následující obrázek představuje vyuţití feroslitin, vyráběných ve velkých objemech iferoslitiny speciální v analyzovaném roce 1994 pro jednotlivá odvětvíObr. 1.9 Využití feroslitin v různých odvětvích průmyslu v roce 1994 / tm 36, Panorama1997/Ferroslitiny : oblasti pouţitíVýroba oceli : 86,7 % chemikálie : 2,3 %Slévárny ţeleza : 4,1 % rŧzné : 1,6 %Hliník (výroba) : 5,3 %Obr. 1.10 Využití velkoobjemově vyráběných a speciálních feroslitin v různých odvětvíchprůmyslu v roce 1994Velkoobjemově vyráběné slitiny :Speciální feroslitinyVýroba oceli : 97,4 % Výroba oceli : 21,1 %Slévárny ţeleza : 1,7 % Slévárny ţeleza : 18,7 %Rŧzné : 0,9 % Chemikálie : 16,4 %Hliník : 37,4 %Rŧzné : 6,4 %1.9.2 Zdroje materiáluSuroviny (legující prvky) pro výrobu feroslitin jsou buď horninové s obsahem samotnýchprvkŧ (kvartzit pro Si, chromit pro chrom..), nebo vedlejší produkty z jiných výrob ( napřmolybdenit z měděné rudy). Dva zdroje však mohou existovat simultánně.Také je lze rekuperovat ze šrotu, coţ je většinou častý případ u sloţení podílu ţeleza, kterýpochází ze šrotu ţeleza a oceli, ale také u legujících prvkŧ samotných, např. titanu. Odpadyz oceláren např. z elektrických obloukových pecí a prachu z filtru konvertorŧ, stejně jakoprach z otryskávání brokŧ (ocelové drti) a broušení je dŧleţitou druhotnou surovinourostoucího významu.Hlavní zdroje surovin a horninových loţisek pro legující prvky jsou :chromit, který se soustřeďuje ve dvou velkých úloţištích, které jsou umístěny předevšímv Jiţní Africe a Kazachstánu. Menší loţiska se nacházejí na jiných místech ve světě azejména 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 přiekonomických podmínkách a v dobré jakosti ;33

udy obsahující mangan se nacházejí hlavně v Jiţní Africe, na Ukrajině, v Gabonu aAustrálii. Menší naleziště se nacházejí v Brazílii, Indii, Mexiku a Barmě. Jakost (obsahmanganu a úroveň k mnoţství nečistot) rudy mŧţe značnou měrou ovlivnit ekonomikuvýroby feroslitiny;speciální legující prvky jsou soustředěny velmi často v několika zemích (molybdenv Severní Americe, Čile a Číně; niob v Brazílii) a ceny a dostupnost jsou velmi citlivéfaktory s ohledem k ekonomickým podmínkám1.9.3 Výroba a spotřebaZa posledních 15-20 let se světový obraz trhu feroslitin hluboce změnil :spotřeba rozvojových zemí obrovsky vzrostla s rozvojem jejich ocelářské výrobyjejich produkce dokonce vzrostla více, protoţe přejaly podíl rŧstu tradičních trhŧ zemízavádějících prŧmysl, kde výroba oceli stagnovala, nebo rostla pomalou rychlostí prŧmysl feroslitin čelí rostoucímu podílu dovozŧ především z novýchindustrializovaných 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 následekpotlačování vývoje produkce celkového mnoţství feroslitin. Ačkoliv poslední roky ukázalyurčitou stabilizaci, dokonce slabý nárŧst výroby, zŧstává Evropský trh velmi citlivý(zranitelný). Podíl současné EU výroby feroslitin vyráběných ve velkých objemech v tunáchza rok ukazuje diagram a tabulka v dalším textu. Informace zde uvedené jsou převzaty z /tm180, M.Tenton USGS 1997/ a byly předány experty skupiny pro feroslitiny.Obr. 1.11 Výroba feroslitin produkovaných ve velkých objemech v Evropě /tm 36, Panorama1997/.Celková výroba velkoobjemových feroslitin v Evropě rozdělená na rŧzné slitiny a pece, vekterých se vyrábějí je uvedena v následující tabulce. Uvedené znázornění nemusí nutněudávat 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 1993 1994 1995 1996 1997Rakousko: EP*feronikl 1/ 8 000 5 250 6 200 5 000 5 000ostatní e/ 5 900 5 900 5 900 5 900 5900Celkem 13 900 11 150 12 100 10 900 10 900Belgie : EP; feromangan 25 000 25 000 25 000 25 000 25 000Finsko: EP; ferochrom 218 370 229 000 232 300 236 100 r/ 236 652 6/34

Výroba 1993 1994 1995 1996 1997Francie:VP**; feromangan 300 000 294 000 384 000 r/ 337 000 r/ 326 000EP: feromangan 57 000 66 200 46 000 r/ 65 000 r/ 60 000ferokřemík 84 000 111 000 108 000 130 000 r/e/ 130 000silikomangan e/2/ 80 000 66 000 r/ 71 000 r/ 61 000 r/ 66 000kovový křemík 59 000 66 000 71 450 r/ 73 800 r/ 74 000ostatní e/ 29 000 20 000 20 000 20 000 20 000Celkem e/ 609 000 623 000 r/ 664 000 r/ 687 000 r/ 676 000Německo : e/VP: feromangan 3/ 100 000 - - - -EP: ferochrom 16 400 6/ 17 283 6/ 21 665 r/6/ 25 303 r/6/ 25 856 6/feromangan 4/ 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000ferosilikon 20 000 20 000 20 000 20 000 20 000kovový křemík 500 500 500 500 500ostatní 5/ 30 000 30 000 30 000 30 000 30 000Celkem 187 000 87 800 92 200 r/ 95 800 r/ 96 400Řecko : feronikl 10 930 16 190 17 170 17 800 17 610Island : EP; ferosilikon 67 375 66 003 71 410 70 520 r/ 71 000Itálie: EP e/ferochrom 53 504 6/ 22 650 6/ 51 017 6/ 29 915 6/ 11 295 6/feromangan 17 000 16 000 20 216 r/6/ 25 143 r/6/ 16 000silikomangan 50 000 40 000 103 961 r/6/ 100 353 r/6/ 100 000kovový křemík 10 000 - 10 000 r/ 14 000 r/ 15 000ostatní 6/ 12 000 12 000 12 000 10 000 10 000Celkem 143 000 90 700 197 000 r/ 179 000 r/ 152 000Norsko: EPferochrom 80 000 120 000 148 000 r/ 108 900 r/ 145 124 6/feromangan 226 018 248 648 213 000 r/ 215 000 r/ 215 000ferosilikon 399 559 452 984 474 875 r/ 462 423 r/ 470 000silikomangan 218 566 197 328 210 000 r/e/ 210 000 r/e/ 210 000kovový křemík 81 000 92 000 101 000 110 000 e/ 110 000ostatní e/2/ 14 000 14 000 15 000 15 000 15 000Celkem e/ 1 020 000 1 120 000 1 160 000 r/ 1 120 000 1 170 000Španělsko : EP e/ferochrom 2390 6/ 2300 6/ 1320 6/ 805 6/ 490 6/feromangan 40 000 35 000 25 000 30 000 r/ 35 000ferosilikon 30 000 25 000 30 000 30 000 30 000silikomangan 35 000 35 000 50 000 70 000 r/ 10 000kovový křemík 5 000 3 000 5 000 5 000 15 000ostatní e/ 10/ 5 000 4 000 5 000 5 000 5 000Celkem e/ 117 000 104 000 116 000 141 000 r/ 185 000Švédsko : EPferochrom 127 543 134 076 130 170 138 110 101 842 6/ferosilikon 20 381 21 392 21 970 21 287 r/ 22 000Celkem 147 924 155 468 152 140 159 397 r/ 124 000Švýcarsko : EPferosilikon 3 000 - - - -kovový křemík 2 000 - - - -Celkem 5 000 - - - -Velká Británie:VPferomangan 45 000 - - - -EP ostatní e/ 10 000 - - - -Celkem e/ 55 000 - - -Poznámka : e/ odhad1/ uváděný diagram…..2/ zahrnut silikozrcadlovina, případněr/ revidováno 3/ včetně VP zrcadloviny, pokud je ;4/ včetně silikomanganu, pokud je;35

5/ včetně ferochromsilikonu a feroniklu, pokud jsou6/ serie vylučují kalciumsilikonCelková kapacita světové výroby velkoobjemově vyráběných feroslitin rozdělená na rŧznéslitiny a pece, ve kterých se vyrábějí uvádí následující tabulka. Uvedená čísla nemusí uvádětpřesné 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 1993 1994 1995 1996 1997 e/Celkem veškerá výroba 15 700 000 r/ 16 300 000 r/ 17 700 000 r/ 17 900 000 r/ 17 600 000Z toho :Vysoká pec (VP)Feromangan 4/ 1 210 000 1 010 000 874 000 r/ 927 000 r/ 871 000VP zrcadlovina 5/ 12 000 10 000 9 500 9 500 9 500Ostatní 28/ 225 000 230 000 230 000 220 000 220 000Celkem VP 1 450 000 1 250 000 1 110 000 r/ 1 160 000 r/ 1 100 000Elektrická oblouková pec (EOP)Ferochrom 6/ 3 270 000 r/ 3 530 000 r/ 4 550 000 r/ 4 010 000 r/ 4 470 000Ferochromsilikon 62 500 89 500 90 700 50 200 50 000Feromangan 7/ 8 / 2 320 000 2 770 000 r/ 2 780 000 r/ 3 050 000 r/ 2 900 000Feronikl 755 000 r/ 772 000 r/ 946 000 r/ 923 000 r/ 913 000Silikomangan 8/ 9/ 2 740 000 r/ 2 850 000 r/ 3 010 000 r/ 3 110 000 r/ 3 000 000Kovový křemík 564 000 559 000 588 000 r/ 649 000 r/ 662 000Ostatní 10/ 575 000 r/ 635 000 r/ 589 000 r/ 589 000 r/ 383 000Celkem EOP 14 300 000 r/ 15 000 000 16 600 000 r/ 16 700 000 r/ 16 500 000Poznámky: (tuny, hrubá váha), e/ odhad….r/ kontrolováno1/ Výroba feroslitin manganu, ferosilicia a kovového křemíku začala v roce 1996 v Saudské Arábii, ale údaje osoučasné výrobě nejsou k dispozici2/ Výroba feroslitin se v kaţdé zemi rozdělila podle druhu pece, ve které se feroslitiny vyrábějí; výroba odvozenáz metalo-tepelných procesŧ je zahrnuta do výrob v elektrické peci3/ Co do moţného rozsahu, je výroba feroslitin v kaţdé zemi rozdělena a vykazuje následující jednotlivé hlavnídruhy feroslitin: ferochrom, ferochromsilicium, feromangan, feronikl, ferosilicium, silikomangan, kovovýkřemík a vysokopecní zrcadlovinu. Feroslitiny jiné, neţ jsou uvedeny v seznamu, které se identifikovalyspecificky u zdrojŧ, stejně jako feroslitiny, které se specificky neidentifikovaly, ale které se samozřejměvynechaly v tomto doplňku předem, jsou uvedeny jako „ostatní“. Tam, kde jedna, nebo více jednotlivýchferoslitin, vyjmenovaných odděleně v tomto doplňku nebylo vyčleněno od ostatních feroslitin, patřících dosystému národních zpráv, jsou odchylky opatřeny jednotlivými poznámkami.4/ vysokopecní zrcadlovina, ať jakákoliv je u Německa zahrnuta k vysokopecnímu feromanganu5/ začleňuje ferofosfor a údaje obsaţené v „ vysoká pec : ostatní“6/ ferochrom zahrnuje ferochromkřemík, pokud je, u Japonska, Jiţní Afriky a USA7/ 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 Francie9/ zahrnuje kalcium-křemík, feromolybden, ferovanad a údaje obsaţené u elektrické pece10/ostatní u kaţdé země indikovanéV dŧsledku technického a metalurgického rozvoje a změn ve výrobě ţeleza a oceli se takézměnil profil spotřeby feroslitin, zejména v zemích s rozvíjejícím se prŧmyslem:36

zaostávající výroba uhlíkové oceli je rostoucí měrou vyráběna v elektrických obloukovýchpecích ze šrotu, který umoţňuje rekuperaci legujících prvkŧ při relativním sníţeníspotřeby feroslitin;efektivnější výroba uhlíkové oceli (např. plynulé odlévání) a pokročilejší metalurgie vedlyk významnému poklesu specifické spotřeby manganu (ze 7 kg/t oceli na 5 kg/t v prŧběhu20 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 slitinchromu (hlavně vysokouhlíkový ferochromToto 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 výrobyExistuje řada společností, které vyrábějí rŧzné feroslitiny asi na 60 místech prŧmyslovévýroby v Evropě. Největšími zeměmi v Evropě, které vyrábějí feroslitiny je Norsko, svýrobou velkoobjemových feroslitin a Francie a Španělsko speciálně s výrobou slitinmanganu a křemíku. Finsko je hlavním výrobcem ferochromu z místního dolu chromovérudy. Ve Švédsku se vyrábí hlavně ferochrom a ferokřemík. Speciální feroslitiny jako jeferomolybden, ferovanad a ferotitan se vyrábějí ve Velké Británii, Belgii, Rakousku aNěmecku.1.9.5 Problémy ţivotního prostředíVýroba feroslitin obvykle vyţaduje vyuţití elektrických obloukových pecí a reakční kelímky,do kterých se vkládají přírodní materiály (křemen, vápno, rŧzné rudy, dřevo atd.) s relativněkolísavým fyzikálním sloţením. V dŧsledku toho jsou hlavním dopadem na ţivotníprostředí výroby feroslitin emise prachu a spaliny z tavících procesŧ. Emise prachu vznikajírovněţ při skladování, manipulaci a předúpravě surovin, kde hrají významnou úlohu fugitivníemise. V závislosti na surovině a pouţitém procesu jsou emisemi do vzduchu oxid siřičitý,NOx, plynný CO, CO 2 , polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), VOC (těkavé organickélátky) a těkavé kovy. Ve spalovací zóně a v části systému chlazení při úpravě výstupníhoplynu se mohou tvořit dioxiny (nové syntézy).Odpady z procesu a vedlejšími produkty jsou ve výrazném mnoţství struska, prach z filtru akal a upotřebená vyzdívka. Tyto materiály se jiţ ve velkém rozsahu recyklují a tam, kde je tomoţné se znovu vyuţívají. Bohatá struska, kterou se rozumí struska s relativně vysokýmpodílem oxidŧ kovŧ se vyuţívá jako surovina v dalších výrobách feroslitin. Např. bohatástruska 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 vztahujík 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 jsouoxidy kovu redukovány uhlíkem, je hlavním konsumentem energie a producentem oxiduuhličitého. Tudíţ se vţdy sledovalo sniţování energetické spotřeby, jako ţivotně dŧleţité37

priority.Termodynamické zákony, kterými se řídí probíhající reakce, omezují sniţováníenergie potřebné pro tavící proces.Omezení celkové spotřeby energie je tedy ve většině případŧ moţné pouze při pouţitíúčinného systému rekuperace energie. Znovuzískaná energie se mŧţe přeměňovat na energiielektrickou, nebo pouţít jako teplo pro rŧzné účely. Na CO bohatý výstupní plyn z uzavřenépece 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 naglobální oteplování.1.10 ALKALICKÉ KOVY A KOVY ALKALICKÝCH ZEMIN1.10.1 ObecněAlkalické kovy, které patří chemicky do první skupiny periodické tabulky prvkŧ zahrnujíkovy jako lithium, sodík, draslík a rovněţ extrémně vzácné radioaktivní francium. Alkalickékovy jsou charakteristické svým nízkým bodem tavení (tání) a hustotou. Mají stříbřitě bíloubarvu a jsou měkčí neţ ostatní kovy. Alkalické kovy mají jen jeden, vysoce pohyblivýelektron ve valenční sféře. V dŧsledku toho jsou vysoce reaktivní zejména s kyslíkem, nebovodou, kdy také mohou reagovat bouřlivě při vzniku plynného vodíku a tepla.Kovy alkalických zemin podobné alkalickým kovŧm v několika směrech, ale reagují méněprudce s vodou. Kovy alkalických zemin jsou prvky druhé skupiny periodické tabulky. Podlejejich rostoucího atomového čísla a metalurgické a technické dŧleţitosti to jsou hořčík, vápníka stroncium.1.10.2 Zdroje surovinSodík jako kov a sodné sloučeniny se vyuţívají v širokém měřítku v prŧmyslu při výroběchemikálií a ve farmacii, při hutních pochodech a rozličných dalších produktech kaţdodennípotřeby. Kovový sodík se vyrábí běţně elektrolýzou taveniny chloridu sodného.Kovové lithium se vyrábí velmi podobným zpŧsobem jako kovový sodík. Výroba se provádíelektrolýzou roztavené eutektické směsi chloridu lithného a chloridu draselného okolo 450 o Cv Downově elektrolyzéru.Draslík, který byl objeven v roce 1807 anglickým chemikem Humphry Davym se vyskytujev 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 draselnéhokovovým sodíkem.Humphry Davy objevil stejně jako draslík i hořčík jako kovový prvek v roce 1808. Je tostříbřitě bílý, kujný chemicky reaktivní kov, který závisí na skupině alkalických kovŧ.Hořčík se mŧţe vyrábět buď elektrolýzou chloridu hořečnatého, coţ se provádí ze surovinyjako je dolomit a mořská voda, magnezit, karnalit nebo solné roztoky, nebo z dolomitu, kterýse redukuje ferosiliciem a / nebo hliníkem při tepelně-redukčním pochodu. Hořčík se takérekuperuje a vyrábí z druhotných surovin ze široké palety odpadŧ s obsahem hořčíku a zešrotu kovového hořčíku.38

Hořčík se pouţívá hlavně při legování hliníku, zatímco největší míra produkce je odzkoušenapři 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. Vzrŧstajícívyuţití druhotných hořčíkových odpadŧ při odsiřování oceli znamená sníţení rŧstu primárnívýroby práškového hořčíku.Vyuţití kovového hořčíku na rŧzných trzích ve světě je uvedeno dále / tm 1, HMIP 1993/.Obr. 1.12 Světové pouţití kovového hořčíkulegování hliníku : 51,8 % v elektrochemii : 3,8 %tlakové odlévání ( do forem) : 14,4 % tvářený kov : 2,7 %k odsiřování : 11,1 % chemikálie : 2,9 %tvárná litina : 5,7 % gravitační odlévání : 1,3redukce kovŧ : 3,5 ostatní : 2,8 %Vápník a stroncium se uţívají pro rŧzné účely. Vápník jako legovací prvek zlepšuje kvalituoceli zejména její mechanické vlastnosti, jako tvárnost, taţnost a obrobitelnost. Z dŧvodu jehosilných 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 jepotřebné při rafinaci hliníku, stejně jako k rafinaci ocelárenské strusky.1.10.3 Výroba a spotřebaVýroba alkalických kovŧ a kovŧ alkalických zemin zejména výroba Na, Li, Ca a Sr se týkápouze několika zemí. Světová kapacita u primární výroby hořčíku je řádově 400 000 tun /rokpři evropské výrobě okolo 57 000 t/rok. Následující tabulka uvádí přehled o výrobníchkapacitách primárního hořčíku a celosvětové výrobě primárního a sekundárního hořčíku podlezemí /tm 189, D.Kramer, USGS 1997/.Tab. 1.25 : Kapacity primární výroby hořčíku ve světě podle zemíSvětadíl a země Kapacita Počet výrobcŧSeverní Amerika:Kanada 49 000 2USA 80 000 2Evropa :Francie 17 000 1Kazachstán (N 3) 10 000 1Norsko 35 000 1Rusko (N 3) 45 000 2Srbsko a Černá Hora 5 000 1Ukrajina (N 3) 24 000 1Ostatní :Čína asi 150 000 – 200 000 cca 200Indie 900 1Brazílie 10 000 1Izrael 27 500 1Celkem ve světě (N 1,2) 503 400 cca 21539

Poznámky :N1 zahrnuje kapacitu v provozovaných závodech, stejně jako v závodech příleţitostné potřebyN2 údaje jsou zaokrouhleny na tisíce; nepřipočítávat k uvedeným celkovým sumámN3 vyjma výrobní kapacity hořčíku, které se pouţívají výlučně pro výrobu TiTab. 1.26 : Vyráběné množství primárního a sekundárního hořčíku v tunách za rokZemě 1993 1994 1995 1996 1997Primární výroba :Brazílie e/ 9 700 9 700 9 700 9 000 9 000Kanada e/ 23 000 28 900 48 100 54 000 57 700Čína e/ 11 800 24 000 93 600 73 100 r/ 92 000Francie 10 982 12 280 14 450 14 000 e/ 12 000Izrael - - - - 8 000Japonsko 7 471 3 412 - - -3/Kazachstán e/ 2 000 - 3/ 9 000 r/ 9000 r/ 8 972 3/Norsko 27 300 27 635 28 000 e/ 28 000 r/e/ 28 000Rusko e/4/ 30 000 35 400 37 500 35 000 39 500Srbsko a Černá Hora - e/ - 2 560 2 500 e/ 2 500Ukrajina e/ 14 900 12 000 10 000 r/ 10 000 r/ 10 000USA 132 000 128 000 142 000 133 000 125 000 3/Celkem 269 000 282 000 395 000 r/ 368 000 r/ 392 000Sekundární výrobaBrazílie e/ 1 600 1 600 1 600 1 600 1 600Japonsko 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 000USA 58 900 62 100 65 100 70 200 r/ 80 200 3/Celkem 80 700 88 700 85 500 100 000 r/ 106 000Poznámky :1/ sumy za svět a odhadované údaje jsou zaokrouhleny na tisíce; nepřipočítávat k uvedeným celkŧm2/ tabulka zahrnuje údaje k dispozici v červenci 19983/ uvedená částka4/ zahrnuje sekundární5/ zrušeno v prosinci 1991; ale informace neodpovídá k vyjádření hodnověrných odhadŧ od jednotlivýchzemí, které tvořily SSSR6/ zahrnuje slitinyr/ revidovánoe/ odhadováno1.10.4 Místa výrobyV 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 dvěspolečnosti v Evropě. Hydromagnesium (NHM) provozuje závod pro elektrolytickou výrobuhořčíku v Porsgrunnu, Norsko, zaloţenou na surovině dolomitu a mořské vodě. PechineyElectrométallurgie (PEM) provozuje závod tepelné redukce v Marignac ve Francii, zaloţenouna tepelném pochodu výroby hořčíku, který byl vyvinut společností Pechiney. V rámci EUexistuje 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 LaRoche de Rame ve Francii.40

1.10.5 Problémy ţivotního prostředíHlavním vstupem do ţivotního prostředí z výroby alkalických kovŧ a kovŧ alkalických zeminjsou emise do ovzduší a vody. Tvorba emisí do ovzduší je v dŧsledku prašné povahyněkterých pochodŧ a provozní jednotky, které se vyuţívají při výrobě alkalických kovŧ akovŧ alkalických zemin. Např. vykládání, drcení a kalcinace surovin je spojena s tvorbouprachu. Dalším hlavním problémem ţivotního prostředí jsou emise chloru a chlor vesloučeninách, jako jsou chlorované uhlovodíky a dioxiny. Chlorované uhlovodíky a dioxinyjsou hlavně emitovány při procesech s chlorem, který se pouţívá při elektrolýze hořčíku. Tytoznečišťující látky se musí z výstupního plynu odstraňovat, coţ lze provádět pouţitím systémumokrého čištění. To následně zpŧsobuje znečištění vypírací vody, coţ samo pak potřebujeúčinnou úpravu odpadní vody. Emise do vody budou také při výrobě sodíku vznikat přivypírání filtračního koláče. K ochraně kovového hořčíku před novou oxidací okolnímvzduchem se pouţívá v odlévacím zařízení hexafluorid síry SF 6 , který je také emitován doatmosféry.1.11 NIKL A KOBALT1.11.1 Nikl1.11.1.1 ObecněNikl /tm 36, Panorama 1997; tm 94, Nickel Expert Group 1998/ je stříbro-bílý kovs typickými vlastnostmi kovu. Ačkoliv byl jako kov objeven jiţ v roce 1751, jeho slitiny sepouţívaly jiţ několik století např. Číňané obráběli „ bílou měď“, která připomínala vzhledemstříbro. Mezi roky 1870 – 1880Bylo předvedeno pouţití niklu v legování ocelí a rozvíjelo se elektropokovování niklem.Velký význam niklu spočívá v jeho schopnosti spojovat se s jinými prvky při vzrŧstupevnosti, houţevnatosti a odolnosti ke korozi v širokém pásmu teplot. Nikl je tudíţ výjimečnědŧleţitým obchodním artiklem. Jako nositel těchto přínosných vlastností je nikl pouţívánv široké rŧznorodosti výrobkŧ. Většinou se primární Ni pouţívá ve slitinách; nejdŧleţitějšíz nich je korozivzdorná ocel.Ostatní vyuţití zahrnují elektropokovování, slévárny, katalyzátory, baterie, mincovnictví aostatní rozmanité aplikace. Nikl se nachází ve výrobcích pro přepravu, v elektronickémvybavení, chemikáliích, stavebních materiálech, pro naftařský prŧmysl, letectví, trvanlivémspotřebním zboţí, barvách a keramice. Nikl je ţivotně dŧleţitým kovem pro prŧmyslově serozvíjející 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 reagovatpřímo s CO na podvojný karbonylový komplex, který je těkavý při teplotách okolí. Přimírných teplotách je nikl odolný proti korozi na vzduchu, proti mořské vodě, neoxidujícím sekyselinám. Další vlastností niklu je jeho odolnost k alkáliím. Naproti tomu na něj pŧsobívodné roztoky čpavku.1.11.1.2 Zdroje a suroviny41

Nikl je přirozeně vzniklý prvek, který existuje v přírodě hlavně ve formě sirníku, oxidu akřemičitých 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 nalezištějsou 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 vyplavilyz loţisek a nikl zŧstal jako komplex oxidu křemíku, ţeleza a hořčíku. Kobalt a ţelezo jsouběţně připojeny k niklu, ale laterity neobsahují další hodnotné sloţky.Nejdŧleţitější naleziště jsou v tropických oblastech jihovýchodní Asie, v Austrálii, JiţníAmerice, Karibském moři a oblasti Balkánu, zejména v Řecku, které je jediným zdrojemniklové 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 aenvironmentálních problémŧ. Sulfidické rudy s obsahem Ni se mohou obvykle několikrátzakoncentrovávat relativně ekonomickými úpravárenskými technikami, předtím, neţ sekoncentrát 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 pŧvodníobjem rudy musí jít přímo do hutních závodŧ. A tak zpracování lateritu směřuje k vyššímnákladŧm, ale náklady na těţbu jsou obvykle mnohem niţší neţ u sulfidických rud.Tyto rozdíly plus dostupnost hodnotných vedlejších produktŧ mŧţe mít významný vliv naţivotaschopnost specifického loţiska a zda rafinovaný kov nebo feronikl se bude vyrábět zněho .1.11.1.3 Výroba a spotřebaVýrobky niklu se mohou rozdělit do tří skupin zaloţených na prŧmyslové klasifikaci, která jemezinárodně uznávaná :Jakost I – rafinovaný nikl, nikl s obsahem 99 % nebo více. Skupina zahrnuje elektrolytickýnikl, pelety, brikety, granule, kulatinu a prášek / hobliny.Jakost II – šarţový nikl, nikl s obsahem méně neţ 99 %. Skupina zahrnuje feronikl, aglomerátoxidu niklu a uţitkový NiJakost 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 topřibliţně 1 mil tun/rok. Světová primární výroba niklu byla v roce 1996 asi 950 000 tun avýrobní kapacita asi 1mil. 200 000 tun. V Evropě je výrobní kapacita asi 20 000 tun aspotřeba je asi 330 000 tun, a tak se Ni dováţí.Obr. 1.13 Využití Ni v západním světě v roce 199642

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 roce1987 spotřeba Ni se v západním světě zvyšovala. Nový poţadavek na rekuperaci nikluodstartoval v roce 1993 rŧst okolo 15 % do roku 1995 a pokračuje dodnes. Světová spotřebaniklu v roce 1996 byla asi 940 000 t a očekávalo se, ţe potřeba zŧstane silná.1.11.1.4 Místa výrobyNikl se vyrábí v Evropě na následujících místechTab. 1.27 Místa výroby nikluVýrobce Zdroj suroviny Výrobní kapacita t Ni/rok Vedlejší produktyOutokumpu, Finsko Finsko, Norsko a Austrálie 36 000 Cu, Co, H 2 SO 4Eramet, Francie Nová Kaledonie 16 000 CoCl 2 , FeCl 3Falconbridge, Norsko Kanada Botswana 85 000 Cu, Co, H 2 SO 4INCO, Velká Británie Kanada 41 000 Ni prášku a pelet Síran NiTreibacher, Rakousko Sekundární surovina 4 000 Vyrábí se FeNiLarco, Řecko Řecko 20 000 Vyrábí se FeNiCELKEM 202 000Skutečná celková výroba z míst uvedených výše byla 167 900 tun v roce 1996 ve srovnáníse 144 800t v roce 1994.Obr. 1.14 Výroba Ni v EvropěFalconbridge, Norsko : 42 %INCO, Velká Británie : 20 %Outokumpu, Finsko : 18 %Larco, Řecko : 10 %Eramet, Francie : 8 %Treibacher, Rakousko : 2 %1.11.1.5 Problémy ţivotního prostředíEmise oxidu siřičitého do ovzduší z praţení a tavení sulfidických koncentrátŧ jsoupotenciálním váţným problémem ţivotního prostředí. Tento problém byl efektivně řešenhutěmi EU, kde nyní dosahují v prŧměru 98,9 % fixace síry a vyrábějí H 2 SO 4 a kapalný oxidsiřičitý. Fugitivní emise prachu, kovŧ a roztokŧ jsou také problémem a je třeba jim předcházeta regulovat je. Vyuţití chloru v některých pochodech je spojeno s preventivními opatřenímiproti mohutným únikŧm a signálním zařízením.43

Hlavní problémy ţivotního prostředí spojené se sekundární výrobou Ni se také týkajívýstupních plynŧ z rozličných pouţitých pecí. Tyto plyny se čistí pomocí tkaninových filtrŧ atak se mohou sniţovat emise prachu a sloučenin kovŧ, jako je olovo. Existuje také moţnosttvorby dioxinŧ v dŧsledku přítomnosti malých mnoţství chloru v druhotných surovinách arozklad dioxinŧ je problém, který se sleduje.Stav některých sloučenin Ni má významný dopad na posuzování emisí a nikl se uvádí veSměrnici 76/464 o nebezpečných substancích do vody v Seznamu II. Technická pracovnískupina zpracovává podle Směrnice 96/62/EC o posuzování jakosti ovzduší a řízení normupro jakost ovzduší v ţivotním prostředí týkající se niklu. Na druhé straně se ukázalo, ţe nikl jezákladním prvkem určitých mikroorganismŧ, ţivočichŧ a rostlin.Nikl je obnovitelná komodita. Korozivzdorná ocel a další Ni obsahující slitiny jsouprimárními zdroji druhotného Ni. Odhaduje se, ţe nějakých 80 % niklu se recykluje z novéhoa starého šrotu korozivzdorné oceli a vrací se k tomuto konečnému vyuţití. Ostatní materiálys obsahem Ni jako jsou sraţeniny a odpady se recyklují v primární výrobě.V mnoha aplikacích jsou slitiny niklu zcela nepostradatelné a nemohou být nahrazeny jinýmimateriály.Na vyuţití niklu v aplikacích, kde jsou vyuţity jeho vlastnosti, jako pevnost, odolnost protikorozi, vysoká vodivost, magnetické charakteristiky a katalytické vlastnosti se pohlíţí jako napozitivní přínos pro ţivotní prostředí. Podobně vyuţití niklu v dobíjecích bateriích je taképřínosem pro ţivotní prostředí.1.11.2 KOBALT1.11.2.1 ObecněKobalt /tm 36, Panorama 1997; tm 94, Nickel Expert group 1998/ je stříbrobílý kovs typickými vlastnostmi kovu, který byl poprvé izolován v roce 1735. Čistý kovový kobaltmá málo pouţití, ale jeho vyuţití jako legujícího prvku pro tepelně nebo k opotřebení odolnéaplikace 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 potisíce let jako činidlo modrého zabarvení ve sklářství a hrnčířství např. egyptské hrnčířstvíokolo 2600 před n.l. a u čínského hrnčířství okolo roku 700 n.l. Vyuţití kobaltu jako kovuspadá do roku 1907, kdy E. Haynes patentoval řadu kobaltochromových slitin nazvanýchStelity, které byly předchŧdci moderních superslitin. Jeho schopnost zvýšit vlastnostipermanentních magnetŧ byla uvedena v roce 1930.Kobalt se vyuţívá ve slitinách včetně superslitin v leteckých motorech, magnetickýchslitinách pro výkonné permanentní magnety, slitinách těţkých kovŧ pro materiály na řeznénástroje, do slinutých karbidŧ, do k opotřebení odolných nebo korozivzdorných slitin a slitin,které poskytují ochranný obal odolný proti opotřebení a korozi při ukládání elektrickéhomateriálu. 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, jakostopové kovové aditivum v zemědělství a lékařství.1.11.2.2 Zdroje a suroviny44

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 niklovýchrud. Rudy stříbra, zlata a zinku mohou také obsahovat významná mnoţství kobaltu, jejichzpracování jiţ nesměřuje k rekuperaci. Zdroje rudy jsou :naleziště mědi s kobaltem v Kongu a Zambiirudné ţíly sirníku niklu v Austrálii, Kanadě, Finsku a Ruskuoxidické rudné ţíly niklu na Kubě, Nové Kaledonii, Austrálii a RuskuK rekuperaci z druhotných surovinových zdrojŧ mŧţe docházet při zaváţení materiáluk recyklaci ve vhodném poměru do primárního procesu rafinace nebo do konvertoruv závislosti na jeho technické a ekonomické vhodnosti. Mohou být potřeba doplňkové nebopředúpravárenské postupy. Konečnými produkty mohou být katody, prášky, soli neboroztoky.1.11.2.3 Výroba a spotřebaKobalt v přírodě se vţdy druţí k jiným kovŧm, zejména k mědi a niklu a ty jsou obvyklev přebytku. V závislosti na materiálu vsázky se mŧţe rozvíjet několik pochodŧ, které mohoutvořit fáze pyrometalurgické, stejně jako hydrometalurgické. Tyto etapy produkují buď :na kobalt bohatý roztok v integrovaných závodechkobaltem bohatý sirník, hydroxid nebo uhličitan, provádí-li se rafinace kdekolivslitinu s vysokým obsahem kobaltuDalší rafinace je hydrometalurgický pochod, ačkoliv konečný stupeň, výroba obchodníhoproduktu mŧţe být vysokoteplotním procesem; zejména je-li produkt prášek a rafinace seprovádí 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 použitíPouţitíRozloţení celkové výrobykobaltuSlitiny 34 %Keramika 12 %Tvrdý kov (slinutý karbid) 11 %Magnety 10 %Katalyzátor (v katalýze) 8 %Řezné nástroje 6 %Baterie 6 %Magnetické pásky 4 %Ostatní 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.1.11.2.3 Místa výrobyKobalt a sloučeniny kobaltu se vyrábějí hlavně v týchţ místech, kde se vyrábí nikl. Místa jsouuvedena 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 * ….. 21 % Norsko ……… 11 %Zambie …… 17 % Čína ……… 4 %Finsko …… 15 % Jiţní Afrika …… 3 %Rusko …… 14 % Francie ……… 1 %Kanada **….. 13 % Japonsko …….. 1 %Pozn. : * včetně Belgie ; ** včetně Velké Británie1.11.2.4 Problémy ţivotního prostředíCharakter některých sloučenin kobaltu má významný dopad na posuzování emisí a kobalt je uvedenv Seznamu II Směrnice 76/464 o nebezpečných látkách pro vodní prostředí. Existují potenciání emisekovu a prach z pochodŧ broušení a v menším rozsahu z hydrometalurgických operací; chlor přielektrovýrobě a těkavé organické látky při extrakci kovu rozpouštědly ve výtocích z hydrometalurgickéhočištění a rekuperačních pochodŧ; pevný odpad z čištění a úpravy vypouštěné vody. Prŧmysl vyuţívák rekuperaci a výrobě kobaltu rozličné techniky v podstatě v závislosti na surovinách a mísení konečnýchproduktŧ 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 GRAFIT1.12.1 ObecněExistuje rozsáhlý rejstřík výrobkŧ z uhlíku a grafitu (tuhy), které se v době zpracování dokumentuvyuţívají. Sahají od velkých elektrod k malým pouzdrŧm a loţiskŧm. Další speciální výrobky jako jsouuhlíková vlákna a uhlíkové konstrukce se vyrábějí pro prŧmysl vyspělých technologií, které vyţadují odtěchto materiálŧ vysokou pevnost a nízkou váhu.Uhlík se vyskytuje ve třech podobách, jako diamant, tuha a amorfní uhlík. Rozdíl mezi alotropiemispočívá 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 sespecifickou pevností, houţevnatostí , elektrickými i mechanickými vlastnostmi a zejména s vysokoučistotou a chemickou odolností v bezkyslíkovém prostředí atd., aby splňovaly poţadavky jednotlivýchaplikací / tm 207, TGI 1999/.Materiály z uhlíku a grafitu se pouţívají hlavně pro vedení elektrického výkonu (katody agrafitové 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 pecev ocelářstvíanody – vyuţívané hlavně v prŧmyslu hliníku jako chemické redukční činidlouhlík a grafit – uţívané většinou při recyklaci oceli v elektrické obloukové peci a jakkatody tak nespotřebované elektrody v prŧmyslu hliníkuspeciální uhlík a grafit – široká paleta výrobkŧ sahajících od velmi vysoké čistoty k velmivysoké mechanické pevnosti a tepelné odolnostiSpeciální výrobky uhlíku se mohou zhruba rozdělit takto :uhlík a grafit vysoké čistotyvysoce efektivní mechanické a tepelné aplikacetechnické výrobky jako uhlíková a grafitová vláknagrafitové fólie a provozní vybaveníUhlíkové a grafitové anody a vyzdívky pecí se vyrábějí pro rozličné pochody výrobyţelezných i neţelezných kovŧ a spotřebovávají se během výroby kovŧ. Více neţ 2 000ostatních výrobkŧ rozličných velikostí, tvarŧ a vlastností se vyrábí pro další pouţití. Uhlíkovéa grafitové materiály vysoké čistoty jsou nepostradatelné pro výrobu polovodičŧ a mikročipŧ,grafitové elektrody pro recyklaci ocelového šrotu a chemicky vysoce odolný uhlík a grafit sepouţívají při rekuperaci odpadŧ a zpracování znečišťujících látek.1.12.2 Zdroje surovinVýroby materiálŧ uhlíku a grafitu jsou zaloţeny hlavně na ropném koksu a uhlí a vysocevyţíhaném koksu, který je základnou pro černouhelný dehet.Naftová smola a černouhelnádehtová smola se uţívají jako spojovací materiál, který se nakonec přemění na inertní pevnýuhlík a grafit.Pouţívá se pryskyřic, které se před aplikací konzervují.Jakost koksu kolísá v závislosti na zdroji, ale nejdŧleţitějším faktorem je obsah síry v koksuprotoţe ta bude emitovat jako oxid siřičitý během zpracování, nebo pouţití. Běţně se prohlavní výrobky jako je pasta, anody a elektrody pouţívá ropný koks, který má nízký nebostřední obsah síry.Vlastnosti surovin musí být velmi stálé a jsou sledovány fyzikálními a chemickýmizkouškami. Nové suroviny se testují provozními zkouškami, aby se zkontrolovala jejichvhodnost a pro nastavení výrobních ukazatelŧ pro nový materiál. Na konečné jakosti surovinje pouze zaloţen profil a přijatelnost vyrobených produktŧ uhlíku a grafitu.Při výrobě speciálních uhlíkŧ se pouţívají další materiály a zahrnují kov a kovové prášky arozličné pryskyřice.47

1.12.3 Výroba a spotřebaKoks nebo uhlík se obvykle váţe s bitumenem (smolou) (14-18 % hm.), aby se vytvořilasurová pasta.Tato pasta se potom podrobuje sérii tváření, vypalování, impregnaci a grafitizaci, aţ sevytvoří konečný výrobek. Surová pasta se také vyuţívá přímo pro Soderbergovy elektrody.Vypalovací proces má za následek ztrátu váhy materiálu asi o 5 % hmotnosti. V určitýchpecích se pouţívá výplňový koks a v těchto případech se spotřebovává v poměru 14 kg/tvýrobku.Uhlík a grafit (tj. anody pro hliník a elektrody pro ocel) se většinou během svých aplikacíspotřebovávají 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 prŧmysluse sníţilo mnoţství pouţívaného uhlíku a grafitu při výrobě hliníku a oceli.Stupeň zpracování a délka pochodu kolísá podle výrobku. Prŧmysl hliníku je zdalekanejvětším uţivatelem uhlíkových materiálŧ, jako předvypálených anod, Sodebergovy pasty akatodových 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 NorskuDruh výrobkuVýroba (t/rok)Surová směs pro Sodebergovy elektrody nebo pastu 410 000Anody při primární výrobu hliníku 1 380 000Elektrody 420 000Speciální uhlík a grafit 25 0001.12.4 Místa výrobyVýrobky 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.ZeměSurovápasta (kaše)Anody ElektrodyVelké tvarySpeciality uhlíkua grafituRakousko 15 (1) 0,2 (1)Belgie 18 (1)DánskoFinskoFrancie 214 (1) 62 (2) 16 (3)Německo 450 (4) 117 (3) 6,2 (4)Řecko 77 (1) 81IrskoItálie 85 (1) 89 (2) 0,2 (1)LucemburskoHolandsko 492 (2)Portugalsko48

Španělsko 81 (1) 100 (1) 52 (2)Švédsko 37 (1) 13 (1) 34Velká Británie 7 (1) 148 (3) 11 (1) 2,2 (1)IslandNorsko 2221 (3) 162 (2)ŠvýcarskoPoznámky : Číslo v závorce představuje počet výrobcŧ v Evropě1.12.5 Problémy ţivotního prostředíBěhem skladování smoly, směsí a tvarovek vznikají emise, při karbonizaci ve vypalovacích pecích aběhem impregnace.Pouţívá-li se během výroby speciálních výrobkŧ uhlíku koksu se zvýšeným obsahem síry, nebo sirnýchaditiv, nejspíš budou vznikat a odcházet emise SO 2 .Prach nebo hmotné částice jsou potenciálně významné. Jemně zrnité materiály se běţně pro výrobupasty 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 procesyprobíhají v suchém stavu a obecně vyuţívají zařazení systémŧ chlazení vodou. Výjimečně mŧţe být prochlazení pouţita povrchová voda, kde je to vhodné v dŧsledku místních okolností.)Většinou je prŧmysl uhlíku a grafitu úspěšný ve snaze recyklovat uhlíkové materiály (pouţité inespotřebované) a otevírá novou oblast pŧsobnosti pro tyto materiály nahrazováním dalších přírodníchzdrojŧ.49

2.1 USPOŘÁDÁNÍ KAPITOLYKapitola 22. OBECNÉ POCHODY A ZAŘÍZENÍExistuje mnoho postupŧ, variant ve vybavení a technik, které se při výrobě neţeleznýchkovŧ pouţívají. Tyto postupy a obměny bylo třeba zpracovat logickým zpŧsobem,aby umoţňovaly poskytovat informace a byly podány srozumitelně. Mnohé z technika jednotlivých etap výrobních procesŧ jsou společné většině produkovanýchneţelezných kovŧ a tyto společné etapy lze tedy popsat najednou, aby se zabránilopřílišnému opakování. Společné stupně jsou rozděleny následovně:Řízení, provádění a proškolování:Příjem, skladování a manipulace se surovinamiPředběţné zpracování a předúprava surovin a přeprava k výrobnímu pochoduTypy pecí a techniky regulace pochoduOdlučování spalin a čistící technikyZnovu vyuţití vody a úprava odpadních vodPrevence, minimalizace, recyklace a úprava zbytkŧ z výroby (včetně vedlejšíchproduktŧ a odpaduKromě toho jsou v této kapitole zahrnuty následující společné problémy:měření emisí a vyuţití údajŧ o emisíchenergie a rekuperace odpadního teplaproblémy přenosu vlivŧ prostředímhluk a vibracezápachuzavření provozu - likvidaceTechniky pro sniţování dopadŧ na ţivotní prostředí ze zařízení mohou být popsány utřech kategorií:techniky řízení : vztahují se k systémŧm a postupŧm při projektování, provádění aprovozování procesŧ a pro proškolování provozovatelŧ a ostatního personálu;techniky zaintegrované do procesu: vztahují se k vyuţití technik pro prevenci, nebosniţování emisí z takových činností, jako je skladování, vlastní reakce, oddělování ačištění;sniţování spotřeby energie a odlučovací techniky: vztahují se k technikámkoncového čištění, ke sniţování emisí do ovzduší, vody a pŧdyTato 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 stadiíchprocesu, aby se zlepšily stávající pochody. Toto téma je rozvinuto v kapitolách uspecifického kovu, které budou následovat.50

Pochody metalurgické výroby pro 10 skupin, které jsou specifikovány technickoupracovní skupinou, jsou uvedeny v kapitolách 3 aţ 12. Techniky, které se uvaţují přistanovení BAT v těchto kapitolách, zahrnují podrobnější popisy procesu, příklady adiagramy. Ty také poskytují více podrobností o tom, jak integrovaný proces probíhá akde lze pouţít alternativy technik, které jsou popsány v kap. 2, např. pecní procesy seliší v popisech druhŧ. Tento přístup se pouţívá proto, aby se minimalizovalo opakovánípopisŧ a aby se umoţnil přenos informací o technikách, které se těchto 10 skupin týkají.Nejlepší dostupné techniky nejsou vyspecifikovány u všech společných postupŧ, kteréjsou 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 tétokapitole 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 úplnývýrobní cyklus, např. kapitoly 2 a 3 budou udávat celkový rozsah výroby mědi a jejíchslitin.2.1.1 Zařízení, která vyrábějí několik kovŧ, nebo propojily výroby v podnikuVýznamný počet zařízení vyrábí několik kovŧ rŧzných skupin, nebo spíše přidruţilypostupy, 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 zesouboru surovin, zejména Cu, Pb, Zn a ušlechtilých kovŧ.Prvky integrovaného závodu lze nalézt v rŧzných částech BREF, např. podrobnosti oanodovém kalu u ušlechtilých kovŧ; podrobnosti o předběţném vypalování anodv 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 kapitoleo Al. Tento oddíl o propojení vysvětlí, kde tyto oddíly a prŧřezové odkazy jsou abudou probírány, jak lze přistupovat ke komplexnímu závodu.Tab. 2.1 : Postupy, které mohou probíhat na tomtéž zařízeníMateriály vyrobenéna tomtéž zařízeníAl 2 O 3 z bauxituv hliníkové hutiAnody předemvypalované v hutina hliníkPb, Zn, ušlechtilékovy při výrobě CuNi, Co a CuProcesy obsažené Přehled obsahu Připomínkyv kapitolách a jiné kapitolpodrobnostiKapitola 4 Kapitola 4 SpojenéHliníkKapitola 12Uhlík a grafitKapitola 4Olovo, zinek aKapitola 6Ušlechtilé kovyKapitola 3- MěďKapitola 11-Nikl,KobaltHliníkKapitola 4HliníkKapitola 3Měď (a obecněo Cu)Kapitola 11Nikl, Kobalts několikazařízenímiBerou se v úvahu faktoryspolečného odlučováníNěkteré duplicity mezi Cua ostatními kapitolami51

Rtuť při výroběostatních kovŧFeCr, FeSi, FeMnatd.Kapitola 7-RtuťKapitola 2Kapitola 9FeroslitinyTěţkotavitelné kovy Kapitola 8TěţkotavitelnékovyFeroslitiny a těţkotavitelnékovyKapitola 3-CuKapitola 5-Olovo, zinekKapitola 8 a 9 Kapitola 8,9Odstranění Hg z hutníchplynŧ před závodem výrobykyselinyKapitola 9 Počítá se s faktoryspolečného čištění,rekuperace energieKapitola 82.2 MĚŘENÍ EMISÍ A VYUŢÍVÁNÍ ÚDAJŦ O EMISÍCHO této části se předpokládá, ţe bude zajišťovat, ţe emise, které jsou uvedeny v tomtodokumentu budou měřeny takovým zpŧsobem, který bude representativní, obecněsrovnatelný a bude jasně popisovat odpovídající stav provozovaného závodu. Pouţitémetody a nástroje by měly odpovídat národním a mezinárodním metodám (např.Evropské Komise pro standardizaci /CEN/; ISO; VDI Richtlinien; Netherlands Emissionregulations – Ch 4 /NER/, UK Guidance Notes; British standards atd.) Níţe jsouuvedeny obecné principy .2.2.1 Měření emisíMěření emisí se provádí stanovováním látek v čistém plynu, nebo odpadních vodáchtak, 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 ukončeníprovozu, změna vsázky) a vliv interference termodynamických faktorŧTyto 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 místoU odpadní vody se mŧţe pouţívat blíţe určeného nepravidelného vzorkování, nebo 24hodinové 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 hodnotapŧlhodinového intervalu). Je-li obsah prachu nízký, nebo pokud mají být stanovenyPCDD/PCDF, jsou potřeba delší měřící intervaly a následně další srovnávací časovéúseky kvŧli rozsahu detekce.52

Vzorkování nebo měření by se také mělo provádět pouze během probíhajícího procesu amělo by se vyloučit ředění vzduchem. Pro kontinuální operaci, pokud existuje pouzelehké kolísání emisních charakteristik, se mohou provádět 3 jednotlivá měření přinejvyšší úrovni emisí. Předpokládá-li se, ţe úroveň emisí bude během kontinuálníhoměření velmi kolísat, mŧţe se provést větší počet měření; vzorkování a zprŧměrovánídoby bude omezeno na fázi vzniku emisí.Pro vsázkovou operaci se mŧţe doba měření a zprŧměrování přizpŧsobit tak, abyvzorek, nebo vzorky byly odebírány během celého procesu vsazování. Tyto výsledkyse mohou pouţít k výpočtu prŧměrŧ, nebo aby ukázaly, kde nastávají vrcholy běhemcyklu. Vzorkování a měření by se opět mělo provést během prŧběhu operace a mělo byse vyloučit ředění vzduchem.2.2.1.1 Vzorkovací místaVzorkovací 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 práce2.2.1.2 Sloţky a parametryNejběţnějšími sloţkami, které se měří v odvětví výroby ţeleza a oceli a neţeleznýchkovŧ zahrnují prach, kovy, SO 2 , celkový uhlík (také VOC /těkavé organické látky/,dehet a uhlovodíky), dioxiny, oxidy uhlíku a NOx. Kyseliny, jako HCl a HF se stanoví uněkterých postupŧ jako chloridy a fluoridy. Specifická stanovení zahrnují PFH(polyfluorované uhlovodíky) a PAH (polycyklické aromatické uhlovodíky) u primárnívýroby hliníku, PAH pro uhlík a grafit a některá stanovení, která jsou specifická prourčitá reakční činidla pouţívaná při výrobě ušlechtilých kovŧ.V kapitolách pro specifické kovy se uvádějí jednotlivé sloţky, analytické metody jsouuvedeny v odpovídajících národních a mezinárodních normách o monitorování aanalýzách.Analýzy některých parametrŧ se mohou provádět metodami stanovenými dalšímiorgány, např. OSPARCOM. V tomto zvláštním případě v době psaní dokumentu jeněkolik pouţívaných metod pro vzorkování a měření emisí při primární výrobě hliníku avýrobě přepalovaných anod definováno dle OSPARCOMu, nebo jsou předmětemposuzování. 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, nenív době psaní dokumentu upřesněn a mŧţe se vyřešit budoucím doporučenímOSPARCOM.53

2.2.1.3 Referenční podmínkyU emisí do ovzduší při přepočtu emisních koncentrací na standardní podmínky 273 ºK atlaku 101,3 kPa, při měřeném obsahu kyslíku a suchém plynu by měly být stanovenynásledující parametry výstupního plynu :objemový prŧtok výstupního plynu (aby se vypočítala koncentrace a hmotnostní tokemisí),teplota výstupního plynuobsah vodní páry ve výstupním plynustatický tlak v potrubí výstupního plynuatmosférický tlakMŧţe být uveden rovněţ podíl výroby tak, aby emise mohly být udány formou měrných(specifických) emisí vztaţených na tunu kovu. Specifický objem plynu (m 3 / t kovu) lzerovněţ vypočítat.2.2.1.4 Kontinuální měřeníKontinuální měření některých sloţek v plynech nebo v odpadní vodě je moţné av několika případech lze uvádět přesné koncentrace kontinuálně nebo jako středníhodnoty v dohodnutém časovém intervalu (pŧlhodinovém, denním atd.). V těchtopřípadech mohou analýzy prŧměrŧ a vyuţití percentilŧ poskytovat flexibilní metodu,která představuje soulad s podmínkami povolení a prŧměry lze snadno a automatickyposuzovat.Jsou k dispozici metody pro kontinuální měření : prachu SO 2 NOx CO fluoru a jeho sloučenin chloru a jeho sloučenin celkového uhlíkuKompetentní orgány mohou poţadovat kontinuální měření v závislosti na hmotnostnímprŧtoku znečišťujících látek. Ve vodě lze kontinuálně monitorovat vodivost, zákal, pH aněkteré specifické ionty.Dokonce v případech, kde nemohou být odsouhlaseny absolutní hodnoty jako reálné, lzepouţít kontinuálního měření, aby se prokázaly trendy v emisích a jako kontroluparametrŧ procesu, nebo úpravárenského závodu a je proto velmi dŧleţité.Některé fyzikální parametry lze pouţít pro indikaci přítomnosti určitých sloţek v prouduplynu. Například přítomnost anodového efektu mŧţe indikovat tvorbu PFH při primárnívýrobě hliníku a teplota, kyslík a obsah prachu v plynu mŧţe udávat míru rozrušenídioxinŧ. Měření pH lze také pouţít k indikaci účinného vysráţení kovŧ.54

2.2.2 Podávání zpráv o emisíchJakákoliv zpráva o měření a pořízený protokol o měření by měl být v souladus 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 plynunebo objemŧ- hodnocení výsledkŧ- uvaţované chyby- uvedená opatření k zajištění bezpečnosti- krátké shrnutíPředloţené údaje o emisích v tomto dokumentu se běţně udávají jako hodinové nebodenní prŧměry nebo jako hmotnostní koncentrace emisí/tunu výroby. Ředění plynŧ,nebo odpadní vody není přípustné. Uváděné metody jsou uţitečné jak při definovánívýkonu, tak dopadu procesu. Kompetentní orgány běţně pouţívají ve svých povoleníchjednotek koncentrace (mg/Nm 3 , nebo mg/l) a/nebo specifických emisních faktorŧ (g/tkovu), 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 případnenastává vţdy a proto v tomto dokumentu jsou emise spojené s pouţitím BAT běţněuvedeny jako koncentrace denních prŧměrŧ, zaloţené na kontinuálním monitorováníběhem 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 praxinepouţívá, bude hodnota brána jako prŧměr celé doby vzorkování. Koncentrace kovŧnebo jiných látek ve vodě, nebo odpadní vodě se uvádí jako celkové rozpuštěné anerozpuštěné látky. Emise do vody, které se uvádějí, nebo jsou spojeny s BAT jsouzaloţeny na blíţe určeném náhodném vzorku, nebo sloţení vzorku ve 24 hodinovémintervalu.V době psaní dokumentu byly udávané údaje natolik nedostatečně spolehlivé, ţeneumoţňovaly, aby byly předloţeny specifické emise spojené s BAT paralelněs koncentracemi.2.2.2.1 Vzájemný vztah mezi koncentrací a specifickými (měrnými) emisemiTam, kde jsou k dispozici informace, lze propojit vztah mezi jednotkami koncentrace aspecifickými emisními faktory. Údaj o emisích pro oba případy vyjádření je velmiuţitečný jak pro regulaci, tak pro provozovatele. Tam, kde se porovnávají, nebopřevádějí údaje do těchto podob, je však potřeba věnovat velkou pozornost fugitivnímemisím. Fugitivní emise mohou tvořit hlavní podíl celkových emisí v závislosti napostupu.55

V následujícím příkladu je pouţit jednoduchý převod prŧměrných emisí za rok, aby seznázornilo, jak přepočítávat koncentraci dotyčné znečišťující látky (mg/Nm 3 ) naspecifické objemové zatíţení ( m 3 /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 kontinuálníhomonitorování jako rozsah hodnot v mg/Nm 3b) roční prŧměrná koncentrace prachu (mg/Nm 3 )c) objemový podíl prŧtoku plynu za hodinu (Nm 3 /hod)d) provozní hodiny za rok (h/rok) c . d = ee) objem plynu za rok (Nm 3 /rok)f) roční emise prachu (kg znečišťující látky / rok)g) roční kapacita výroby (t kovu/rok)e ÷ g = hh) specifický objem výstupního plynu (Nm 3 / 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/Nm 3 ) rychlosti prŧtoku výstupního plynu v hodině (Nm 3 /hod) provozní době v roce (hod/rok) roční kapacitě výroby ( t kovu/rok)Výše uvedené vztahy se zakládají na znalostech naměřených hodnot pro případ rozmezíročních koncentrací prachu a skutečného objemového prŧtoku, které je třeba potompřevést na roční prŧměry. Výsledky těchto výpočtŧ platí pouze pro zachycované emise ajsou postaveny na prŧměrných hodnotách.V případě nového závodu, nebo podstatné změny u zařízení stávajícího, mohou být výšeuvedené vztahy zaloţeny na teoreticky vypočtených, nebo odhadnutých hodnotách.Údaje by měly brát v úvahu jakékoliv výkyvy měření, např. objem výstupního plynuz kteréhokoliv jednotlivého procesu mŧţe kolísat v koncentraci svých sloţek. Spoléhatse na projektované kapacity odsávacích ventilátorŧ mŧţe vést k chybám v odhadech,protoţe se běţně pouţívají ventilátory o kolísající rychlosti. S tímto problémem měřeníobjemu je také moţno se setkat při odhadování nezachycovaných nebo fugitivníchemisí, při čemţ vzorkování a měření fugitivních plynŧ je v době psaní dokumentu takénejisté.2.2.2.2 Pouţití údajŧ o emisíchTam, kde jsou informace k dispozici, umoţní výpočet ročních emisí prachu (kg/rok) aspecifických emisních faktorŧ pro znečišťující látku (g/t vyrobeného kovu), ţe :mŧţe být identifikována velikost jednotlivých zdrojŧ emisí do ovzduší a vody buď uzařízení, nebo mezi zařízeními.56

mohou být udány fugitivní emise v jednotkách hmotnosti na jednotku času nebo jakohmotnost na tunu vyrobeného kovu, viz oddíl 2.7mŧţe být navrţen základ pro ustavení priorit budoucímu managementu ţivotníhoprostředí závodu, nebo aplikace „koncepce únikŧ“ pro emise do ovzduší nebo vodyv celém prostoru pŧsobení závodu, pokud je to zapotřebíNásledující tabulka uvádí roční emise prachu u některých částí primární výroby mědi/tm 213, PRAM 1991/, která produkuje 170 000 t/rok surové mědiTab. 2.2 Příklady priority nastavení údajůSystém specifický emisní faktor proprach ( g/t Cu)sušička 0,2praţící zařízení 1,5filtr šachtového konvertoru 0,7peletizace 0,1granulace strusky 7,2odlévací zařízení na anody 36,7odvětrávání haly 19,3V tomto jednotlivém případě umoţňuje rovnice b x e = f vypočítat specifické emiseprachu a vede k závěru, ţe odlévací zařízení na anody a odvětrávání haly jsou největšímijednotlivými zdroji emisí prachu a lze tedy ustavit prioritu :dlouhodobost a velký rozsah účinkŧ emisí lze stanovit pouţitím modelování rozptylua dalších technikKe zlepšení rozptylu plynŧ se vyuţívá vysokých komínŧ a to mŧţe mít za následekdopad na ţivotní prostředí daleko od vlastního zařízení. Sloţky, jako je SO 2 , mohou mítvelmi dlouhý časový interval, neţ se projeví vliv jejich akumulace a v některýchpřípadech mŧţe být překročena kritická zátěţ u některých ţivočišných nebo rostlinnýchdruhŧ vlivem určitých znečišťujících látek. Rozptyl proto není náhraţkou pro dosaţenínízkých emisí.Vyuţití koncentrací zaloţených na definovaných parametrech a metodáchměření umoţňuje, aby mnohé parametry byly měřeny kontinuálně.Tyto parametry se mohou vztahovat k odlučovacímu systému, který se pouţívá.Měření koncentrací umoţňuje :snadné doloţení shodyukázku „ skutečného časového intervalu“ provedenívysoký stupeň regulace (kontroly) odlučování a případné selhání varovnéhosignálního zařízení57

2.3 SYSTÉMY ŘÍZENÍEfektivně pracující management je dŧleţitý pro dosaţení dobrých výsledkŧ v pŧsobenípodniku na ţivotní prostředí. Je významnou sloţkou BAT a tvoří část definice technikuvedených v článku 2 Směrnice.Práce provedené při přípravě tohoto dokumentu ukázaly, ţe existuje mnoho výraznýchrozdílŧ mezi pŧsobením procesu na ţivotní prostředí, který je dobře veden a provozována identického procesu, který je řízen a provozován špatně. Vedení a systémykomunikace jsou určitě nejvýznamnějšími faktory tohoto rozdílu.Dosaţení dobrého provedení vyţaduje angaţovanost na všech úrovních v rámcispolečnosti 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 avýsledky. Systémy environmentálního řízení, jako je ISO 14001 a EMAS, nebo systémyřízení jakosti jako je ISO 9000 mohou při tvoření systému napomáhat.Ačkoliv nejsou poţadavkem Direktivy, zařízení by měla počítat s přínosy, které mohouz přijetí takového systému vzniknout. Pouţité techniky mohou také zlepšit ekonomickévýsledky zvýšením efektivity provozu, sníţením nákladŧ, např. na energii, nebonáklady na likvidaci, nebo zlepšení výtěţku kovu. Tyto techniky jsou proto základnímifaktory pro moderní zařízení.2.3.1 Politika řízení a angaţovanostEfektivní systém řízení by měl zahrnovat následující faktory :Identifikace dopadŧ činností, výrobkŧ a pochodŧ na ţivotní prostředí, zdraví abezpečnostAngaţovanost rozvíjet a prosazovat identifikovaná opatřeníKomunikaci o politice se zaměstnanci a smluvními stranami (dodavateli aodběrateli), aby se zajistilo, ţe jsou si vědomi nastoupených záměrŧ a jsouzainteresování na jejich prováděníVyuţití jasné struktury pro řízení problémŧ ţivotního prostředí, které je plněintegrováno do systémŧ širší společnosti a místa, o němţ se rozhodujePŧsobení procesu na ţivotní prostředí je velmi závislé na pozornosti a uvědoměníprovozovatele procesu. Uvědomění odpovědnosti a její úloha v pŧsobení společnostina ţivotní prostředí je dŧleţitá.Veškeré pŧsobení na ţivotní prostředí by se mohlo pravidelně monitorovat avýsledky mohou tvořit část pochodu posuzování řízení. Indikátory o pŧsobení naţivotní prostředí se mohou pro provozovatele navrhnout a rozšířit, lze získat a vyuţítzpětnou vazbu provozovatelŧ.Lze připravit plán plnění, který identifikuje moţné druhy incidentŧ, které mohounastat 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 všechpotíţí (stíţností) a incidentŧ.Tam, kde se začínají uvádět do provozu nové postupy, nebo kde se stávající postupypo úpravě (modernizaci) uvádějí znovu do provozu, lze připravit provozní plán,58

který bude zřetelně definovat problémy a osobní odpovědnosti za pŧsobení procesuna ţivotní prostředí během doby provozu.2.3.2 Provedení a údrţbaSměrnice poţaduje dosahovat „vysokou úroveň ochrany ţivotního prostředí jako celku“.Provedení (projekt) a údrţba mají hlavní vliv na plnění tohoto poţadavku při posuzovánívlivu stávajícího závodu a jakýchkoliv nových nebo podstatně změněných pochodŧ namíru ochrany ovzduší, vody a pŧdy. Tento poţadavek se mŧţe dosáhnout následovně :dŧsledky na ţivotní prostředí (včetně hluku) při zavádění nových, nebo podstatněmodifikovaných pochodŧ, nebo surovin by se měly uvaţovat jiţ při nejrannějšímstadiu projektu a měly by být následně i nadále kontrolovány v pravidelnýchintervalech. To je nákladově nejúčinnější doba k zavedení zlepšení veškeréhopŧsobení na ţivotní prostředí. Doprovodný audit návrhu a rozhodovacího postupu jeuţitečnou metodou, aby se ukázalo, jaké rozličné pochody a zvolená odlučovacízařízení byla brána v úvahu. Pro nové nebo rekonstruované závody by se mělyprogramově plánovat výstupy z provozování.moţnost vzniku fugitivních emisí by se měla uvaţovat ve všech etapách procesuměl by se pouţívat a zaznamenávat program preventivní údrţby. Měl by se případněspojit s diagnostikací (provozními testy)místní odlučovací systémy by se měly pravidelně zkoušet a defekty, nebo poškozenípromptně opravitvšichni zaměstnanci by si měli uvědomovat úlohu, kterou mohou hrát ostraţitostí přiúdrţbě, např. v souvislosti s poškozením odsavačŧ a pracovního potrubí, nebo přinedostatcích v závodě. Měly by se pouţívat vhodné postupy pro podporovánízainteresovanosti zaměstnancŧ a reagovat na zpracovávané zprávy.při autorizování modifikací a provádění kontroly by se měl po provedené úpravěpřed uvedením pochodu do provozu pouţít interní postup2.3.3 Proškolovánívšichni zaměstnanci by si měli být vědomi dŧsledkŧ pochodu a svých pracovníchčinností na ţivotní prostředíměla by se jasně stanovit odbornost a kompetence, které vyţaduje kaţdá práceškolení, kterým procházejí zaměstnanci obsluhy provozovaného procesu by mělozahrnovat dŧsledky jejich práce na ţivotní prostředí a postupy pojednávající oincidentechzáznamy o provedeném školení obsluhy procesu mohou být velmi uţitečné přizajišťování pokročilého a úplného proškoleníproškolování ostatních oddělení o problémech ţivotního prostředí a dŧleţitýchzáleţitostech, které ovlivňují zařízení, by mělo být rovněţ efektivní, aby sepředcházelo konfliktŧm, které ovlivňují vztah k ţivotnímu prostředí. Například59

financování a platy kolektivu mohou mít významný vliv na postoj k ţivotnímuprostředí. Např. plně prosazovaná opatření mohou znamenat vzrŧst vyuţití surovin aidentifikaci 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 ODPADYHlavními surovinami vyuţívanými při výrobě neţelezných kovŧ jsou rudy akoncentráty, druhotné suroviny, paliva (olej, plyny a pevné palivo) a procesní plyny(jako je kyslík, chlor a inertní plyny. Pouţívají se také ostatní materiály jako jsoutavidla, aditiva a provozní chemikálie ( např. pro systémy odlučování).Tento druh materiálu zpŧsobuje mnoho problémŧ při manipulaci a skladování aspeciální vyuţívaná technika závisí na jeho fyzikálních a chemických vlastnostech.Studie identifikuje, které z následujících technik se pouţívají.2.4.1 Pouţívané postupy a techniky2.4.1.1 Rudy a koncentrátyRudy a koncentráty se mohou dodávat na místo po silnici, ţeleznici nebo lodí. Odsáváníprachu a odlučovací systémy se zde pouţívají v širokém rozsahu.Řízení pochodu se stává dŧleţitější při zlepšování účinnosti, omezení spotřeby energie asniţování emisí a je často zaloţeno na efektivním vzorkování, analýze a vedení záznamŧo surovinách, aby se stanovily optimální podmínky pro provozování procesu. Toovlivňuje volbu technik pro skladování a manipulaci.Vykládání, skladování a přeprava pevného materiálu se provádí technikami podobnýmitěm, které se vyuţívají u pevných paliv. Obecně se přijala u těchto materiálŧ přísnějšíkontrola metod, protoţe jsou obecně reaktivnější, mají menší velikost částic a snadnějise vznášejí v ovzduší, nebo se vypírají do vody. Pouţívají se obvykle automatickáuzavřená rychlá zařízení.Tavící a struskotvorná činidla se přijímají také na místě a manipuluje se s nimipodobným zpŧsobem jako s rudami a koncentráty.Rudy nebo koncentráty (pokud se tvoří prach) a další prašné materiály se obvykleukládají v uzavřených budovách. Uţívají se rovněţ uzavřené, zakryté zásobníky a sila.Otevřená úloţiště se pouţívají pro velké kusy materiálu, ale jsou obvykle umístěna napevném nepropustném povrchu, jakým je beton, aby se předešlo ztrátám na materiálu,kontaminaci pŧdy a kontaminaci rudy. Některé objemné materiály se neukládají napevný 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 skladováníprimárních surovin sila příliš často nepouţívají, ale mohou se pouţít pro ukládánímeziproduktŧ a při přípravě namíchané rudy s tavidlem. „ Ztráty na váze“ u zásobníchsystémŧ a pásové váhy atd. se vyuţívají při odměřování rud a tavidel, aby se dosáhlooptimálního namíchání a zlepšila se regulace pochodu.60

Často se pouţívá rozstřikování vody, aby se potlačil prach, ale někteří provozovatelévyţadují pro pochod suchou vsázku a nesdílejí pouţívání vodního rozstřiku.Alternativními metodami k potlačení prachu jsou rozstřiky jemné vodní mlhy, aniţ bydošlo k promočení veškerého materiálu. Některé koncentráty obsahují samy o sobědostatek vody, aby se předešlo tvorbě prachu.Pojidla, (jako melasa, vápno, nebo polyvinyl acetát) se pak mohou pouţít k prevencitvorby prachu při větrných podmínkách.Pojiva mohou zabraňovat oxidaci v povrchových vrstvách a následnému vylouţenímateriálu do pŧdy, nebo povrchových vod.Potenciálním zdrojem významných emisí prachu je spíše vykládání materiálu.. Hlavníproblém nastává, kdyţ ţelezniční vagón, nebo jiné výklopné vozidlo se vyklápí vahou.Rychlost vyklápění se nereguluje a vede k vysokému objemu zvířeného vzduchu aprachu, který mŧţe zahltit systémy odsávání prachu. Vyuţívají se uzavřené přejímacíhaly, pouţívající automatické zavírání dveří.U výklopných vozidel se pouţívají polykarbonové clony. V tomto případě zvířenývzduch prochází přes pruţinový úsek a výkyvný jímač, aby se absorbovala energiez vykládání; nárŧst objemu vzduchu se sníţí, coţ umoţní extrakčnímu systému, aby tozvládl.Materiál se mŧţe získat zpět dopravníky zdola, drapákovým jeřábem, nebo čelnímnakladačem, pro přepravu materiálu, který tvoří prach se pouţívá zcela uzavřenýchdopravníkŧ.Také se pouţívá pneumatická přeprava, systémy pro hutné fáze. Pro prašné materiályse mŧţe pouţít odlučovacího a filtračního zařízení, pokud se jedná o prach ze stabilníchvýklopných míst a míst přepravních dopravníkŧ. V případě pouţití otevřenýchpřepravníkŧ 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 přepravovanévzdálenosti.Pevné materiály se mohou přilepovat na kola a další části vozidel a budou kontaminovatokolí 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 vozidelčasto pouţívá.Zametače silnic, nebo jiné speciální zařízení které vyuţívá kombinaci vodního rozstřikua 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 surovinyToto odvětví prŧmyslu je aktivní zvláště při rekuperaci kovŧ z rŧzných zdrojŧ anásledně vyuţívá širokou paletu druhotných surovin. Kovový šrot, stěry, prach zespalin nebo z filtrŧ a kaly se vyuţívají jako zdroje neţelezných kovŧ a tyto materiályobsahují mnoţství kovŧ nebo sloučenin kovŧ. Druhotné suroviny se také pouţívají přiněkterých primárních výrobách.Zdroje druhotných surovin podávají spíše informace o potenciálních emisíchv dŧsledku přítomnosti kyselin, olejŧ, organických nečistot, které se mohou tvořitběhem procesu tavení (dioxiny), aniontŧ a sloţek jako je čpavek z reakce stěru61

s vlhkostí. Ta ovlivňuje přímo potenciální emise do ovzduší, vody a pŧdy a jakákoliv zesloţek těchto materiálŧ se mŧţe emitovat. Materiály se kontrolují (např. analyzou atříděním) kvŧli nepředpokládaným nečistotám a kontaminaci a to mŧţe být nákladověefektivní pro podporu čistšího výrobku a sníţení emisí.Fyzikální stav materiálu také ovlivňuje metody skladování a manipulace. Tytomateriály mohou být prašné, zaolejované a o širokém rozmezí velikosti částic, odjemných prachŧ do kusových sloţek. Tyto faktory mají vliv na pouţívané metodypřejímky, 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 zpŧsobdodání a pouţité skladovací metody. Zdroj materiálu má také významný dopad a kdispozici existuje několik metod pro třídění materiálu. Ve většině případech sepraktikuje kontrola jakosti a analýza vsázkového materiálu.Velkoobjemové sloţky a takový materiál jako jsou třísky, nebo piliny z broušení seukládají na vybetonované plochy, které mohou být na otevřeném nebo zastřešenémprostranství nebo uvnitř budov. Některé velké materiály se neukládají na pevný povrch,protoţe mŧţe nastat jeho poškození. Materiál se obvykle ukládá do sloupy a překáţkamioddělených 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 mohoureagovat s vlhkostí za tvorby čpavku nebo jiných plynŧ, jako je arsenovodík,antimonovodík a to v závislosti na sloţení. Metoda skladování musí proto počítats těmito eventualitami. Studený prašný materiál mŧţe být obalen materiálem, jako jemelasa, aby tvořil suché drobky, které netvoří prach.Takový obalový materiálneovlivňuje pyrometalurgické procesy.Druhotné suroviny jsou kontaminovány spíše jinými rozličnými materiály jako jsouoleje, kyseliny a organické hmoty, které by mohly proniknout do drenáţních systémŧ.Moţnost kontaminace dešťovou a jinou vodou je nutno vzít rovněţ v úvahu připrovádění (projektování) metod skladování a úprav dešťové (splaškové) vody z těchtoprostor. 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 musípřed zpracováním nebo před úpravou promísit a pak je potřeba meziskladovéhoprostoru.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 PalivaPalivo se mŧţe pouţít přímo jako zdroj tepla nebo jako redukčního činidla, nebo proobojí. To je nutné pro kaţdé zařízení definovat. Paliva také mohou být dodána do místapotrubím, po silnici, ţeleznicí, nebo lodí. Metody pro dodávání jdou mimo rozsah tohotodokumentu, ale vyuţití silniční přepravy pro časté dodávky mohou zpŧsobovat hluk a62

neprŧjezdnost cest. Dodávky a sklady paliva se obvykle regulují provozovatelem, aby sezabránilo rozlití a prŧsakŧm. Pouţívané techniky se týkají následujících paliv :a) Kapalná palivaPři dodávkách se nejobvykleji pouţívají silniční a ţelezniční cisterny. Systémy ukládánína místo jsou charakterizovány pouţitím odvětrávaných nebo pohyblivě zastřešenýchzásobních nádrţí, které jsou umístěny v uzavřených prostorách, nebo bunkrechs dostatečnou kapacitou, aby pojaly obsah největších skladovacích nádrţí (nebo 10 %celkového objemu jednotlivé nádrţe, pokud je větší. Efektivní olejové jímky sevyuţívají k prevenci únikŧ oleje v místě, kde proudí voda.Odvětrávání plynŧ ze zásobní nádrţe zpět do dodací cisterny se praktikuje často, pokudse nepouţívají zásobní nádrţe s plovoucím víkem. Automatické utěsnění spojovacíchhadic se pouţívá tehdy, dodávají-li se kapaliny a zkapalněné plyny. Spojky propřepouštění jsou umístěny uvnitř bunkrŧ.Obvyklou praxí je zabezpečit příjem objemu a pravidelnou kontrolu obsahu nádrţí, abyse identifikovaly prŧsaky. Pouţívá se signalizační zařízení.Příleţitostně se pouţije inertní atmosféry. Pro dodávku kapalných paliv lze pouţít taképotrubí a mŧţe se těsně propojit se střední zásobní nádrţí. Převod paliva z místazásobních nádrţí do procesu se děje prostřednictvím nadzemního potrubí, přes provozníţlaby nebo méně obvykle rourami v zemi. Pro nadzemní potrubí se pouţívá lešení, kterého chrání před poškozením. Pouţívání podzemních rour brání okamţité identifikaciúniku paliva, který mŧţe zavinit kontaminaci pŧdy a podzemní vody.Jestliţe existuje riziko kontaminace podzemní vody, měl by být prostor úloţištěnepropustný a odolný proti uloţenému materiálu.b) Plynná palivaNejobvyklejším přepravním systémem pro plynná paliva je potrubí. Ačkoliv LPG lzepovaţovat za kapalinu, pouţívají se stejné techniky. O plynech, které vznikají připrocesu se pojedná později.Při některých pyrometalurgických pochodech (např. karbotermické výrobě feroslitinv uzavřených ponorných elektrických obloukových pecích) vzniká jako vedlejšíprodukt odpadní plyn bohatý na CO. Mnoţství CO kolísá v širokém rozmezí v závislostina 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 sečistí (tj. promývá se v kaskádovém mokrém skrubru) a potom se odesílá do místa jakosekundární palivo, nebo se prodává do sousedních závodŧ. Nadbytek plynu se mŧţepouţít k výrobě elektřiny nebo spaqlovat svíčkou na výstupu..Dodávka plynŧ je často spojena s vybavením tlakové redukce nebo tu a tamkompresním zařízením. Ve všech případech se často praktikuje monitorování tlaku neboobjemu, aby se identifikovaly úniky a někdy se k monitorování pracovního prostředí av blízkosti zásobních nádrţí pouţívají testovače plynu.Ať jiţ se jedná o nadzemní vedení plynu, nebo potrubní ţlaby, jsou přijata společnáopatření, aby se zamezilo poškození.63

c) Pevná palivaPouţívají se dodávky po silnici, ţeleznici, nebo lodí. Úloţištěm jsou sila, uzavřenéskladovací 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 vesvahu za větrem a mohou mít nepropustné stěny, aby omezily účinek větru azachycovaly materiál. Materiál se mŧţe vyzvednout při vyuţití vedení zdoladopravníkem a drapákovým jeřábem nebo čelním nakladačem.Systémy dopravníkŧ jsou provedeny tak, aby se minimalizoval počet změn směru aspádová výška v místech těchto změn a tím se omezilo roztrušování a tvorba prachu.Uzavřené, přikryté, nebo otevřené dopravníky se pouţívají podle toho, zda existujemoţnost tvorby prachu; je-li zapotřebí, pouţívá se odlučování prachu a filtrace. Prachmŧţe vznikat v případě, ţe pás běţí příliš rychle (tj. více neţ 3,5 m /sek). Pouţívají seshrnovače 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 jemoţná u suchého a jemného materiálu.Některá otevřená úloţiště jsou upravována ostřikováním vodou nebo pojidly (jako jepolyvinylacetát nebo melasa), aby se předešlo tvorbě prachu za větrných podmínek, a tamohou rovněţ předcházet povrchové oxidaci paliva. Pevné částice se mohou smýt dodrenáţních systémŧ a proto se často pouţívá efektivního usazování, aby se předešloznečištění 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 systémymají obvykle zabudované odlučování prachu a filtrační zařízení.2.4.1.4 Provozní chemikálie a plynyKyseliny a alkálie a ostatní chemická činidla se často pouţívají v hlavním pochoduv odlučovacím zařízení a během pochodu mohou i vznikat. Mohou se pouţívatk louţení kovŧ, vysráţení, slučování nebo v úpravárenských pochodech při čištěnívýstupních plynŧ nebo vypouštění znečišťujících látek. Chemické sloučeniny mohouvznikat jako součást hlavního pochodu.Dodavatelé obecně specifikují, jak vhodně tyto materiály uloţit. Mnohé z těchtochemikálií mohou reagovat spolu navzájem a metody skladování a manipulace s tímpočítají a tudíţ se reaktivní materiály ukládají odděleně. Kapaliny se obvykle skladujív barelech nebo cisternách v otevřených nebo uzavřených přístavních prostorech,pouţívají se obaly odolávající kyselinám nebo jiným chemikáliím. Pevné látky jsouobvykle skladovány v sudech nebo pytlích (velké pytle), pro některé materiály, jako jenapř. vápno se pouţívají sila s izolovaným drenáţním systémem. Uţívají sepneumatické přepravní systémy.Plyny se při výrobě neţelezných kovŧ pouţívají k rozličným účelŧm. Prŧmysl mŧţevyuţívat velká mnoţství provozních plynŧ a spotřeba jednotlivých plynŧ ovlivňujemetodu pouţívanou při přepravě a distribuci.Kyslík se pouţívá ke zlepšení spalování, oxidaci a zdokonalení procesu konverze azemní plyn nebo propan se pouţívají k redukci oxidŧ kovŧ. Oxid uhličitý, dusík a argon64

jsou vyuţívány k poskytování inertní atmosféry a k odplynění taveniny kovu. Chlor sevyuţívá při postupech chlorace při elektrolytické výrobě hořčíku, k odplynění taveninykovu a k odstranění neţádoucích kovových prvkŧ (např. hořčíku). Oxid uhelnatý avodík se vyuţívají v hlavních pochodech. Vodík a oxid siřičitý se pouţívají k redukcioxidŧ a solí. Chlor a kyslík pŧsobí při procesech louţení. Specifická pouţití jsouprobírána u výrobních procesŧ jednotlivých kovŧ.Provozovatel mŧţe plyny vyrábět přímo na místě, ačkoliv se lze setkat i se smluvnívýrobou plynŧ a tato zařízení také dodávají jiným lokalitám. Několik míst vyuţívákyslík, aby zlepšily spalování a dusík pro potlačení jiskření u zápalných materiálŧ.Pro některé postupy v inertním prostředí mohou být jak plyny, tak nízko-jakostní dusíkvyráběny pomocí vhodných kryogenních postupŧ nebo pochodŧ zaloţených na výkyvu(změně) tlaku. Podobným zpŧsobem se vyuţívají k předcházení samozápalu spalnéplyny, které mají nízký obsah kyslíku.Plyny se mohou přepravovat v cisternových vozech (tankery), nebo potrubím. Chlor seobvykle skladuje jako kapalina ve válcových nádobách (barely, sudy), nebo cisternách adistribuuje 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. směsiargon/chlor ). U malých objemŧ mohou být dodávány předem namíchané plyny.Distribuce plynŧ v prostoru místa se běţně provádí potrubím, která jsou vedena nadzemí, při pouţití systémŧ proti poškození. Vyuţití a distribuci chloru řídí bezpečnostníregulace pro ochranu zdraví.2.4.1.5 Zbytky (odpady)Při pochodech v tomto oboru vzniká celá paleta odpadŧ. Mnohé tvoří základ surovinpro jiné oblasti prŧmyslu. Pro část jiţ uvedenou, která popisuje druhotné suroviny jespolečná většina technik, které se pouţívají. Další kapitoly popisují specifické odpadyz procesŧ a metod manipulace a skladování podrobněji.2.4.2 Současné hodnoty emisí a spotřebSpotřeba surovin je závislá na kovu, který se má vyrobit a tento údaj je začleněnv kapitolách 3 aţ 12.Během nakládání, skladování, vykládání a přepravy kapalin a plynŧ existuje moţnostvzniku emisí VOC (těkavých organických látek) do ovzduší a z olejŧ do vody nebopŧdy. Existují rovněţ potenciální emise VOC do ovzduší z odvzdušňování cisteren aúnikŧ z potrubí.Existují potenciální emise prachu a kovŧ do ovzduší a pŧdy z procesŧ nakládání avykládání, přepravy a skladování pevného materiálu a usazeného prachu zeskladovacích prostor a dopravníkŧ. Suspendované pevné látky, kovy, olej a rozličnéanionty, 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 odhadylze provést při vzorkování v ţivotním prostředí měrkami nánosŧ prachu, nebo ze vzorkŧpovrchové vody.Tato kapitola se proto soustřeďuje na techniky, které se pouţívají, aby se předcházeloemisím z manipulace surovinami.66

2.4.3 Techniky, zvaţované při stanovení BATTento úsek uvádí některé techniky k předcházení, nebo omezování emisí a odpadŧ,stejně jako techniky omezující celkovou spotřebu energie. Všechny jsou komerčnědostupné. Jsou uvedeny příklady, kdy jsou techniky představeny, aby se ilustrovalvysoce ohleduplný postoj k ţivotnímu prostředí.Techniky, které se uvádějí jako příkladyzávisejí na informacích, které poskytl prŧmysl, Evropské členské státy a hodnoceníEvropského úřadu pro IPPC.Aplikované techniky zmíněné výše jsou všechny schopny do určité míry předcházetvypouštění emisí do všech oblastí ţivotního prostředí. Techniky, které se pouţívajízávisejí do značné míry na druhu materiálu, který se právě pouţívá. Například velké atěţké látky se u jemného, prašného materiálu upravují zcela rozdílnými technikami.Tyto problémy jsou specifické podle individuálního místa a materiálu. Existuje všakněkolik technik, které se povaţují pro prevenci vypouštění znečišťujících látek zaúčinnější.Jsou to :vyuţití systémŧ skladování kapalin, které se nacházejí v nepropustných jímkách,které mají kapacitu schopnou obsáhnout přinejmenším objem největší skladovacícisterny. V rámci kaţdého členského státu existují rozličná nařízení, která by seměla přiměřeně dodrţovat. Skladovací prostory by se měly projektovat tak, aby seúniky z přepadŧ nádrţí a ze systémŧ přepouštění shromaţďovaly a zadrţovalyuvnitř úloţiště. Obsahy cisteren by se měly sledovat při napojení na výstraţnousignalizaci. Vyuţíváním plánovaných dodávek a systémŧ automatické regulace sepředchází přeplnění zásobních cisteren.kyselina sírová a další reaktivní látky by měly být také skladovány v cisternáchs dvojitými stěnami nebo v nádrţích umístěných v chemikáliím odolných jímkách ostejné kapacitě. Je rozumné vyuţívat systémŧ detekce únikŧ a signalizace. Existujeliriziko kontaminace spodní vody, pak by měly být skladovací prostory nepropustnéa odolné vŧči uloţenému materiálu.přejímací místa dodávek by měla být součástí jímky, aby se shromaţďovalroztroušený materiál. Mělo by se praktikovat zpětné odvětrávání uvolněných plynŧdo dodávkového vozidla, aby se omezily emise těkavých organických látek. Proprevenci roztrušování (rozstřiku) by se mělo počítat s pouţitím automatickéhozatěsnění přejímacích spojek.nesourodé materiály ( např. oxidující a organické látky) by se měly ukládat odděleněv zásobních nádrţích nebo ve skladovacích prostorách za pouţití inertních plynŧ,je-li potřeba.vyuţívání lapačŧ oleje a pevných látek, je-li nutno, u odvodňovacího systémuz otevřených skladištních prostor. Sklad materiálu, který mŧţe propouštět olej navybetonované plochy, které mají obrubníky nebo jiné zádrţné vybavení. Vyuţitímetod úpravy znečištění druhu chemikálií, které jsou skladovány.přepravní dopravníky a potrubí umístěná v zabezpečených, otevřených prostoráchnad zemí tak, aby se úniky mohly rychle detekovat a mohlo se předejít škodám u67

vozidel a jiného vybavení. Pouţívá-li se podzemního potrubí, jejich cesta mŧţe býtdokumentována a označena a zavedeny bezpečnostní systémy pro výkopyvyuţití dobře provedených (projektovaných), masivních tlakových nádob pro plyny(včetně LPG), aby se předešlo prasklinám a únikŧm, s monitorováním tlaku nádrţe as přívodní trubkou (nálevkou). V uzavřených prostorách a v zásobních nádrţích byse 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 mělapouţívat sila. Zcela uzavřené haly by měly být vyuţívány při skladování prašnýchmateriálŧ a nemusí se vyţadovat speciální filtrační zařízení.pojící činidla ( jako je melasa a PVA=polyvinylacetát) se mohou vyuţívat tam, kdeje to vhodné a přiměřené při omezení tendence materiálu tvořit prach.tam, kde je potřeba, se mohou pouţít uzavřené dopravníky s dobře projektovanýmzařízením s velkou odlučovací a filtrační schopností u přejímacích úsekŧ, sil,pneumatických dopravních systémŧ a u přepravních dopravníkŧ, aby se předešloemisím prachu.bezprašný, nerozpustný materiál se mŧţe skladovat na izolovaném povrchu s drenáţía 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 mohoupouţívat racionalizované přepravní systémy. Dešťová voda, která odplavuje prachby se měla zachycovat a předtím neţ se vypustí, upravit.vyuţití mytí kol a těles nákladních automobilŧ nebo jiných čistících systémŧ, kterése pouţívají při přejímce nebo manipulaci s prašným materiálem. Metody budouovlivňovány místními podmínkami, např. tvorbou ledu. Mŧţe se naplánovatčasované čištění silnicemohou se přijmout systémy inventární kontroly a revize, aby se předešloroztrušování a identifikovaly se prŧsaky.při manipulaci s materiály a do systému skladování se mŧţe zařadit soustavavzorkování materiálu a testování, aby se identifikovala kvalita materiálu a stanovilametoda zpracování. Tyto systémy by měly být provedeny a provozovány na vysokéúrovni, stejně jako systémy manipulace a skladování.skladovací prostory pro redukční činidla jako je uhlí, koks nebo dřevěné třísky musíbýt pod dozorem, aby se detekoval poţár, zpŧsobený samovznícenímvyuţití předpisŧ pro správný projekt a konstrukci a odpovídající údrţbu.68

2.5 PŘEDBĚŢNÉ ZPRACOVÁNÍ A PŘEPRAVA SUROVIN2.5.1 Pouţité postupy a technikyRudy, koncentráty a druhotné suroviny se vyskytují někdy v podobě, která nemŧţe býtvyuţita přímo v hlavním pochodu. Pro regulaci, nebo z bezpečnostních dŧvodŧ mŧţebýt nutné sušení / rozmrazování. Mŧţe být potřeba, aby se zvětšila nebo zmenšilavelikost (mnoţství) materiálu, aby se podpořily reakce nebo omezila oxidace. Mŧţe býttřeba, aby byla pro regulaci metalurgického pochodu přidávána redukční činidla, jako jeuhlí, koks a tavidla nebo další struskotvorné materiály. Mŧţe být potřebné odstranitpovlak, aby se zamezilo problémŧm při procesu odlučování a zlepšily se poměry tavení.Všechny tyto techniky se pouţívají, aby se dospělo k regulovatelnější a správné vsázcedo hlavního procesu a vyuţívají se také při rekuperaci ušlechtilých kovŧ, aby sesurovina analyzovala a tak, aby se mohly spočítat ztráty na rekuperovanou vsázku .2.5.1.1 RozmrazováníRozmrazování se provádí proto, aby se umoţnilo manipulovat se zmrzlým materiálem.K tomu dochází například, kdyţ jsou rudy, nebo koncentráty nebo fosilní pevná palivavykládána při transportu nebo z lodi v zimním období. Rozmrazení lze dosáhnoutpouţitím trysek páry, aby led roztál a aby se dosáhlo vyloţení suroviny.2.5.1.2 SušeníProcesu sušení se pouţívá, aby se připravila surovina, která bude vhodná pro hlavnívýrobní pochod. Přítomnosti vody se zabraňuje z několika dŧvodŧ :je nebezpečné, kdyţ se ve velmi horké peci rychle tvoří velké objemy páryvoda mŧţe zpŧsobit rozdílnou potřebu tepla ve středovém hořáku, coţ porušírovnováhu v regulaci procesu a mŧţe vyvolat autogenní pochodizolované vysušování při nízkých teplotách sniţuje energetickou náročnost. Díkyenergii, potřebné k vysokému vyhřátí páry v huti a významným nárŧstem celkovéhoobjemu plynu, se zvyšuje nárok na výkon ventilátoru.vliv na korozivodní 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. Teplovytvořené 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 čistícíchsystémŧ pro čištění odloučených prašných plynŧ. Odloučený prach se vrací do procesu.Vysušené rudy a koncentráty také mohou být pyroforické (samozápalné) a projektodlučovacího systému s tím obvykle počítá a pro potlačení samovznícení se musí pouţítdusík nebo plyn chudý na kyslík. Vysušené plyny mohou obsahovat SO 2 a musí sepočítat s úpravou plynŧ.69

2.5.1.3 Drcení a zmenšování velikostiDrcení a zmenšování velikosti se praktikuje proto, aby se sníţila velikost produktu,odpadŧ nebo surovin tak, aby byly vhodné k prodeji nebo dalšímu zpracování. Pouţíváse mnoho typŧ drtičŧ včetně kuţelovitých (kónických) a kulových. Drtí se mokré nebosuché materiály a lze zařadit i ty v promíchaném stavu. Speciální zařízení, které sepouţívá bude záviset na surovinách, které se mají zpracovat. Suché drcení je potenciálněhlavním zdrojem emisí prachu a pouţívají se odlučovací a čistící systémy, odloučenýprach se vrací do procesu. Materiály, které se budou ukládat na skládku se mohourozdrtit, tam kde by mohlo docházet k tvorbě prachu, následuje stadium mokrépeletizace. K výrobě malých částic strusky se pouţívá granulace, kde je to vhodné, jakogranulovaný otryskávací materiál, výplň silnic a materiál, který lze vrátit zpět doprocesu s ohledem na rekuperaci obsaţeného kovu. Roztavená struska se odlévá dovodní lázně nebo se sype přes proud vody. Granulace se také vyuţívá k výroběkovových brokŧ. Procesy granulace jsou potenciálním zdrojem tvorby jemného prachu aaerosolŧ, které se musí regulovat.Elektronické prvky jsou zdrojem několika neţelezných kovŧ a tyto mohou býtrozemlety ve šredrech nebo mlýnech, aby se zbavily povrchových pouzder a jinéhomateriálu na kovových prvcích, tak, aby je bylo moţno oddělit.2.5.1.4 Rozbíjení bateriíRozbíjení baterií se provádí proto, aby se získalo olovo, nikl, kadmium a další materiályz baterií. Pro olověné baterie plněné kyselinou se pro rozbíjení pouzdra baterie pouţívajíkladivové mlýny, aby se uvolnilo olovo (jako mříţky) a sloučeniny olova (jako pasta) aumoţnila se recyklace materiálu plastových pouzder (hlavně polypropylenu), elektrolytse odstraní také a zpracuje se, nebo se vyuţije. Pro regulaci velikosti částic a aby sezabránilo oxidu olova pronikat do plastu během jednoho stupně mletí, se mohouvyuţívat dvě stadia drcení. Plastový materiál se oddělí a propírá, aby se zlepšila kvalitaa dospělo se k plastŧm, které jsou vhodné k recyklaci. Obsah kyseliny z baterií mŧţekontaminovat pŧdu a vodu, pokud se s ním nepatřičně manipuluje a není náleţitěshromaţďován prostřednictvím zatěsněných kyselinoodolných drenáţních systémŧ sesběrnými a zásobními nádrţemi. Při mletí se mŧţe vytvořit kyselá mlha, která se mŧţeodvádět přes mokré skrubry nebo demistery (odlučovače mlhy/úkapŧ).Baterie z článkŧ Ni/Cd se rozkládají pyrolýzou, aby se odstranily jakékoliv plastickéobaly a baterie se otevřely. Pyrolýza se provádí při nízkých teplotách a plyny se upravujív dospalovacím hořáku a potom přes rukávové filtry. Kadmium a nikl se získávajíz elektrod a z materiálu pouzdra ocel.2.5.1.5 MíseníMísení se pouţívá k vytvoření směsi rud nebo koncentrátŧ o rŧzné kvalitě, případnětavidel nebo redukčních činidel s rudou, aby se vytvořila stabilní vsázka pro hlavnípochod. Mísení lze provádět ve speciálním mísícím zařízení při mletí, nebo běhemdopravy, vysoušení a skladování. Přesné smíchání se provádí při pouţití systémŧváţení při zjišťování ztrát skladováním, pásových vah nebo podle objemu zaváţecíhozařízení. Mísení mŧţe znamenat velmi prašný pochod a pouţívá se vysoce efektivníodlučování a separace. Odloučený prach se vrací do procesu.70

Pouţívá se rovněţ smáčení směsi, aby se předešlo tvorbě prachu. Při procesu peletizacese vyuţívá řídké kaše, která se posléze odvodní. Pro tyto účely lze také pouţít povlaky apojivové materiály. V závislosti na procesu mŧţe být zapotřebí, aby se směsný materiálpodrobil peletizaci ještě předtím, neţ bude dále zpracován například aglomerací.2.5.1.6 Briketace, peletizace a další spékací metodyKe zpracování koncentrátŧ, spalinového prachu a dalších druhotných surovin, kam sezařazují i vázací dráty, nebo malý šrot, se pouţívají mnohé techniky, lisování briket, jakje uvedeno výše a lisovací nebo válcovací mazadla, aby se vytvořily souměrnévelikosti 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 zajistilyefektivní podmínky pro tavení. Po přidání pojiv nebo vody se směs vloţí do lisu, kterýčasto vytváří povlak na tvarovaných briketách nebo se peletizuje v rotačním bubnu nebona peletizačním disku. Pojivový materiál musí mít takové vlastnosti, aby měly briketydostatečnou pevnost za syrova, aby to umoţnilo jejich snadnou manipulaci a aby zŧstalyneporušeny (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 zlepšenípevnosti za syrova se mŧţe přidat smola. Hrubé frakce prachu z filtru pecníhoodlučovače a prachu z filtru z drcení a pochodŧ prosévání se mohou přimíchávatk ostatním materiálŧm, které se budou briketovat.2.5.1.7 Spékání a kalcinaceTyto pochody se vyuţívají, aby se zvýšila zrnitost suroviny nebo upravilo chemickésloţení tak, aby byla vhodná pro další zpracování. Aglomerace a spékání umoţňujístejnoměrnější prŧtok plynu pecním loţem a sniţují tvorbu prachu, objem plynu afugitivní emise /tm 109, UNEP 1993/Slinování a kalcinace se vyuţívá za tímto účelem také a navíc se vyuţívá k upraveníchemické podoby směsi nebo pro přeměnu přítomné síry, např. kalcinace dolomitu nadolomitické vápno při výrobě hořčíku. Hlavním tmelícím mechanismem při spékánírudy je přivádění rudy aţ na teplotu, kdy se hornina obsahující rudu začne tavit, čímţ sejednotlivé částice nataví společně do matrice roztavené strusky. V některých případechbude hrát v procesu spékání určitou úlohu rekrystalizace, např. tvorba nových krystalŧvazbami mezi formujícími se zrny. Aglomerát (spečenec) se obvykle drtí a třídí a jemnémateriály se vracejí do spékacího procesu, někdy je vratného materiálu 2-4 x více neţvyrobeného aglomerátu. Zásoba se pak posílá do hutě.Spékání a praţení sulfidických rud se provádí často společně při vysokých teplotách av tomto případě jsou vznikající plyny bohaté na oxid siřičitý. Oxidace síry poskytujeteplo, které je potřebné pro pochod. Obvykle se ruda mísí s vratným aglomerátem atavícími činidly a mŧţe se před spékáním podrobit peletizaci. V případě oxidŧ se taképřidává koks.Aglomerační závody vyuţívají pohyblivý rošt, nepřetrţitý rošt nebo ocelový pás prounášení materiálu při prŧchodu výhřevnou a chladící zónou, některé závody vyuţívajíocelových 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 jeschopen minimalizovat objemy plynu a fugitivních emisí a efektivně rekuperovat teplo.Někdy se pouţívá k ochraně ocelového roštu vrstvy spékaného materiálu mezi roštem asměsí.Spékání sulfidických rud je exotermní, ostatní materiály vyuţívají jako palivo zemníplyn. 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 okonstantním rozměru. Jemné materiály se vracejí do spékacího procesu.Kalcinace se provádí v rotační peci, ve fluidním loţi nebo v etáţové praţící peci, běţněse během procesu uhlík nepřidává. Kalcinace sulfidických koncentrátŧ se provádí připraţení a diskutuje se v kapitolách u výroby kovu.2.5.1.8 Dýmavé pochodyTyto pochody se pouţívají při odkouření kovŧ jako je olovo, nebo zinek ze substrátu.Pochody vyuţívají vysokých teplot a zdroj uhlíku, aby se odkouřením (odehnánímv podobě kouřových plynŧ) nebo odtěkáním kovŧ z materiálu získala inertní struska. Toumoţňuje, aby se kovy rekuperovaly obvykle jako oxidy pro další zpracování. K tomuse pouţívají Waelzovy pece a pece na odkouření strusky. Odkouření se také dosáhneběhem vsázkových procesŧ v konvertorech, kde se těkavé kovy během procesuodstraňují.2.5.1.9 Odstraňování povlakŧ a odolejováníTyto pochody se obvykle provádějí u druhotných surovin, aby se sníţil obsahorganických látek ve vsázce některého z hlavních pochodŧ. Pouţívá se promývání apyrolýza. Odstřeďování mŧţe odstranil olej a sníţit zátěţ u tepelného systému. Většíkolísání obsahu organických látek mŧţe u některých pecí zpŧsobit neefektivní spalovánía 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 výraznéemise kouře, dioxinŧ a prachu s obsahem kovŧ do ovzduší, nedochází–li k zachycováníplynu a spalovací systémy jsou dostatečně mohutné. Mohou vznikat jiskry nebo hořícíčástice, které mohou zpŧsobit významné škody na odlučovacím zařízení. Vnitropecnízbavování povlakŧ z kontaminovaného šrotu je také ve většině případŧ méně účinné neţodpovlakování materiálu ze šrédrŧ ve zvláštních pecích s ohledem na většímnoţství škváry /tm 125, ETSU 1994/, některé pece jsou však projektovány specielněpro organické kontaminanty.Odstranění oleje a některých povlakŧ se dosahuje ve speciálně projektované peci, jako jesušárna brusných třísek a pilin. Ve většině případŧ se pouţívá rotační pec o nízké teplotěa vyuţívá se přímého a nepřímého ohřevu materiálu, aby olej vytěkal a odpařila sevoda. Pro rozrušení organických látek vznikajících v peci se uţívá dospalovacíhohořáku provozovaného při vysoké teplotě (více neţ 850 o C) a plyny se obvykle čistíprŧchodem přes tkaninové filtry.Také se často pro odstranění izolace z kabelŧ a povlakŧ z ostatního materiálu vyuţívámechanického odstraňování povlaku. Některé procesy zahrnují kryogenní techniky, abybyl 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. Tytopochody se také pouţívají k odmašťování vyrobených produktŧ. Aby se předešlokontaminaci vody, vyuţívají se v těchto případech úpravárenské systémy.2.5.1.10 Spalování a pyrolýzaBěţně se pouţívá ke zpracování fotografického filmu, smetkŧ, katalyzátorŧ a dalšíchmateriálŧ pro obohacení obsahu ušlechtilých kovŧ nebo pro rekuperaci Ni. Také se jípouţívá při úpravě katalyzátorŧ k odstranění obsahu organických látek před dalšímzpracováním. Tyto pochody se obvykle provádějí při nízké teplotě, aby se předešlounášení kovŧ. Plyny, které odcházejí ze spalování jsou potom upraveny pomocídospalovacích hořákŧ a rukávových filtrŧ. Při těchto procesech je potřeba počítat spotenciální tvorbou dioxinŧ.Pro spalování nebo pyrolýzu se pouţívají vypalovací nebo rotační pece. Surovémateriály se vsazují do komorových pecí v mělkých korýtkách. Popílky obohacené kovyjsou odsávány nebo prudce ochlazovány (sprchovány vodou) dříve, neţ se dálezpracovávají.2.5.1.11 Postupy louţeníVyluhování nebo předběţné louţení se pouţívá k tomu, aby se odstranily nečistoty, jakojsou alkálie a kovy alkalických zemin, hořčík, síran nebo chloridy z některýchkoncentrátŧ a druhotných surovin před dalším zpracováním. Louţení se také pouţívák tomu, aby se sníţil obsah kadmia, chloridŧ a síranŧ atd. v odpadech nebo pro jejichrekuperaci jako vedlejších produktŧ. Např. oxidy se mohou (Waelsŧv oxid) vypírat, abyse získal materiál, který bude vhodný pro vyuţití v primárním procesu; kadmium sez 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 přizakoncentrování ušlechtilých kovŧ, které se vyuţívají jako povlak katalyzátorŧ. Rudyjako křemičitanová hornina se vypírají a před pouţitím se třídí. Aplikují se otevřenénebo uzavřené vypírací okruhy, z uzavřených okruhŧ se odebírá tekutina. Předvypouštěním se odpadní voda upravuje.2.5.1.12 Rozdruţovací technikyTyto 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 udolŧ, kdyţ se materiál zakoncentrovává, nebo zušlechťuje, ale tyto techniky se vyuţívajírovněţ u některých míst výroby, aby se zpracovala struska a odstranily se frakce bohaténa kovy. Magnetická separace se pak pouţívá k odstranění látek jako je ţelezo.Separační techniky jsou častěji pouţívány u druhotných surovin a nejběţnější jemagnetická separace. Těţké látky a oddělování na základě hustoty (plavou/klesají) sepouţívá v prŧmyslu zpracování šrotu, ale mŧţe se vyskytovat i v prŧmyslu neţeleznýchkovŧ, např. při zpracování šrotu baterií při odstraňování plastového materiálu. V tomtopřípadě 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 přioddělování kovŧ vyuţívá také zejména u materiálŧ o menší hustotě, jako jsou plasty avlákna z elektronického šrotu, při obohacování louţeného odpadu se vyuţívá takéflotace.73

Magnetická separace se aplikuje při odstraňování částic ţeleza, aby se sníţilakontaminace slitin. Obvykle se aplikují magnety umístěné nad pásy dopravníkŧ.Nakloněná nístěj v plamenné peci se vyuţívá pro tavení zinku, olova a hliníku, aby se vnístěji oddělily velké nečistoty o vysoké teplotě tavení ( např. ţelezo) a dále sezpracovaly.Pohyblivá magnetické pole (oddělování vířením) se vyuţívají k separaci hliníku odostatního materiálu. Alternativou této techniky je pouţívání pohyblivého magnetickéhopole k přečerpávání roztaveného hliníku nebo jiných kovŧ, aniţ by došlo k přímémustyku mezi kovem a mechanickými sloţkami.Další separační technika zahrnuje vyuţití barev, UV, IR, X paprskŧ a laseru a jinýchdetekčních systémŧ ve spojení s mechanickými nebo pneumatickými třídiči. Ty sevyuţívají např. při oddělování Ni a Cd z baterií, u jiných typŧ baterií a techniky se dálevyvíjejí i pro jiné aplikace.2.5.1.13 Přepravní a zaváţecí systémyTyto systémy se pouţívají k přepravě surovin mezi stupni předúpravy a potom kvlastnímu hlavnímu pochodu. Techniky, které jsou podobné těmto se vyuţívají i prosuroviny a vyskytují se u nich podobné problémy se vznikem prachu, izolací aodlučováním. Odloučený materiál se znovu vyuţívá.Předběţně upraveným materiálem mŧţe být sušina suroviny a pouţívají se přísnějšípostupy, aby se předešlo emisím prachu, systémy sprchování vodou se obvyklenepouţívají, ale je nutno dbát na vysokou úroveň realizace procesu. Dopravníky propřepravu prašných materiálŧ jsou obvykle uzavřené, v těchto případech pracujív dotyčných oblastech účinné odlučovací a čistící systémy. Alternativně se vyuţívájemného rozstřiku vody nebo mlhy. U dopravníkŧ se pouţívají také škrabáky, aby sepředešlo přenosu materiálu při návratu úseku dopravníkového pásu. Často se taképouţívá pneumatických dopravníkŧ pro hutné fáze.2.5.2 Současné emise a úroveň spotřebPotenciální emise do všech oblastí ţivotního prostředí jsou podobné těm, které vznikajípři manipulaci se surovinami. Kromě toho existují výduchy kouře, kyselých plynŧ,spalin a prachu do ovzduší z tepelných procesŧ a prachu z mechanických operací avypouštění kovŧ do vody z granulačních a filtračních systémŧ. Emise z těchto pochodŧse obvykle zachycují.2.5.3 Techniky, o kterých se uvaţuje jako o moţných BATTato 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, kteréznamenají vysokou úroveň ochrany ţivotního prostředí. Techniky, které jsou uvedenyjako příklady jsou odvislé od informací, které byly poskytnuty prŧmyslem, evropskýmičlenskými státy a vycházejí z hodnocení Evropského úřadu pro IPPC.74

Techniky, kterých se vyuţívá, závisejí do značné míry na druhu materiálu, který sepouţije, např. velké těţké poloţky se upravují řadou naprosto rozdílných techniks ohledem na jemný prachový materiál.Tyto problémy jsou specifické pro jednotlivá místa a materiály. Operace předúpravy apřepravy však často pracují s materiály, které jsou suché nebo je pravděpodobné, ţebudou zdrojem emisí do některých z oblastí ţivotního prostředí. V tomto stadiu je protopotřebné podrobnější provedení projektu vyuţívaného procesního zařízení a pochody semusí monitorovat a efektivně regulovat. Je nutno vzít v úvahu povahu materiálu (např.takového, co tvoří samovznětlivý prach) a posoudit potenciální emise těkavýchorganických látek a dioxinŧ z tepelných procesŧ. Zejména se musí pečlivěvyprojektovat, postavit a udrţovat extrakční a odlučovací systémy.Přehled aplikovaných technik v této části zahrnuje problémy, na které se bude naráţetpři rozličných volbách pochodŧ. Technik, které byly vyjmenovány u manipulace sesurovinami by se to mělo týkat rovněţ..Za nejdŧleţitější jsou však povaţovány následující aspekty:Vyuţití pochodŧ předúpravy a přepravy s dobře vyprojektovaným výkonnýmextrakčním a odlučovacím zařízením, aby se předešlo emisím prachu a jiných látek.Projekt takového zařízení by měl počítat s povahou emisí, podílem maximálníchemisí a všemi potenciálními zdroji.Vyuţití uzavřených dopravníkových systémŧ pro prašné materiály. Tyto systémy byměly být opatřeny extrakčními a odlučovacími systémy tam, kde lze očekávat emiseprachuProcesy, které ústí přímo do následného pochodu, pokud to lze, aby seminimalizovala manipulace a uchovala tepelná energieVyuţití systémŧ broušení za mokra, mísení a peletizace, pokud se nedají realizovatnebo nejsou vhodné jiné techniky regulace prachuSystémy termického čištění a pyrolýzy (např. sušení třísek a odstraňování povlaku),které vyuţívají výkonné systémy dospalovacích hořákŧ k rozrušení produktŧspalování, např. VOC (těkavých organických látek) nebo dioxinŧ. Plyny by měly býtzdrţeny při teplotě větší neţ 850 o C (1100 o C, pokud existuje více neţ 1 %halogenovaných organických látek v materiálu) za přítomnosti 6 % kyslíku po dobunejméně 2 sek. Niţší doba zdrţení mŧţe mít rovněţ za následek úplné rozštěpeníVOC a dioxinŧ, ale to by se mělo projevit v místních podmínkách. Plyny by se mělyrychle ochladit, aby nedocházelo k nové tvorbě dioxinŧ (nové-syntézy).Ke sníţení dopadu VOC pomocí vypíracích procesŧ, pro odstranění oleje nebodalších kontaminujících látek by se měla pouţít neškodná rozpouštědla. Měla by sepouţívat efektivní rozpouštědla a systémy rekuperace páry.Ocelový pás u aglomeračního procesu o horním tahu, nebo zcela uzavřený uspodního tahu jsou moţnými technikami. Ocelový pás u aglomerace má několikvýhod pro určité skupiny kovŧ a mŧţe minimalizovat objemy plynu, sniţovatfugitivní emise a rekuperovat teplo. To bude prodiskutováno později. Systémyodlučování odcházejícího plynu by měly předcházet fugitivním emisím.Vyuţití rotačních pecí se sprchováním (s mokrým hašením) popele u procesŧznamená sníţení objemu materiálu, jakým je např. fotografický film. Menší zařízenímohou vyuţívat pec s pohyblivým roštem. V obou případech by se spalné plynyměly čistit odlučováním prachu a kyselých plynŧ, pokud se vyskytují.75

Jestliţe se vyţaduje minimalizovat tvorbu kouře a spalin a zlepšit tavící poměryměly 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 seodstranily neţelezné kovy a jiné sloţky. Vyuţití dobrého projektu a stavební praxe a adekvátní údrţbyTab. 2.3 : Souhrn metod předúpravyMetodapředúpravyMateriály Skupina kovů PoznámkySušení Koncentráty a tavidla Všechny Suchá vsázka do hutěDrceníStruskaVšechny Mechanicky nebo vodouBaterieMechanicky ve dvoustupních.Potenciálníkyselé emise do všechprostředíMísení Koncentráty a tavidla Všechny Vyuţití dopravníkŧ amísících plošinAglomerace Koncentráty a tavidla Všechny (vzácně Potahování a peletizaceOdpadyCu a Ni)Slinování Koncentráty a tavidla Pb,Zn, feroslitiny Emise SO 2 a prachuDýmání Prach z filtrŧ, struska Pb,Zn Prach z filtrŧz rozličných procesŧOdstraňovánípovlakŧOdolejováníKabelTřískyOdstřeďováním lzezískat olej a sníţitzátěţ tepelnéhosystémuCu, Al, Ti, atd.s obsahem Pb a ZnEmiseVOC a dioxinŧz tepelných systémŧ.Jsou k dispozicimechanické a kryogennísystémySpalování Film, katalyzátory Ušlechtilé kovy Emise VOC a dioxinŧLouţeníSurovinyOdpadyPb, Zn,Ušlechtilé kovyTříděníPlastové materiály Pb, Cd, Al, Systémy na báziKovyUšlechtilé kovy vzduchu nebo kapalinyOdmašťování Výrobky – vyuţívá se Cu atd. Potenciální moţnostrozpouštědel nebovodních systémŧchlorovanýchuhlovodíkŧ76

2.6 VÝROBA KOVŦ A TECHNIKY PRO REGULACI POCHODUTabulka 2.4 : Typické aplikace pecíKovMěďHliníkOlovoZinekUšlechtilé kovyRtuťŢáruvzdornékovyTyp pece pravděpodobně se vyskytující Poznámky(Flash smelting furnaces) (tavení vplameni)Obloukové tavící peceVanové tavící peceElektrické peceRotační pece nebo konvertoryVysoké peceŠachtové peceIndukční pecePlamenné peceElektrolyzéry roztaveného elektrolytuPlamenné peceRotační a šachtové peceIndukční peceKopulovitá tavící pec (ISF)Oblouková (záţehová) pec (Kivcet)Vanová pec (QSL,ISA Smelt/Ausmelt)Krátká rotační pec (short rotary)Ohřívaný kotlík (heated kettle)Aglomerační strojISF a frakční destilacePraţení ve fluidním loţiAglomerační strojIndukční a kelímková pecPece pro dýmání strusky(Slag fuming furnaces)Elektrická pecVysoká pecKelímková pecRotační a stabilní peceKuplovny a kyslíkové konvertoryVakuová destilaceRotační pecTrubková pecHerreshoffova pecNaráţecí pecPásová pecVsázková pecRotační pecElektronová pecVakuová indukční pec- rozličné aplikace, závisejícína surovině a stadiu procesu- elektrolyzéry s roztavenýmelektrolytem jen pro primárnívýrobu- Je nezbytná regulaceteploty tavení- rozličné aplikace závisejícína surovině a stadiu pochodu- naráţecí, pásovávsázková a rotační pec sevyuţívá pro výrobupráškŧ- elektronová pec sepouţívá pro tavení ingotŧ77

FeroslitinyAlkalické kovyNi a CoUhlík a grafitVysoká pecElektrická oblouková pecElektrická pecReakční kelímkyHerreshoffova pecMetalo-termické reaktoryElektrolyzéry pro roztavené elektrolytyElektrické peceIndukční peceObloukové tavící pece (flash)Vanové tavící peceElektrické pecePálací peceKonvertoryRotační peceIndukční peceHlubinné pece, vakuové peceElektrické pece- elektrická oblouková pecse pouţívá jakootevřená, polouzavřená auzavřená- Herreshoffova pec sepouţívá pouze propraţení molybdenu- indukční pece se pouţívajívětšinou pro přetavování- rozličné aplikace závisejícína surovině a stadiu pochoduExistuje několik pochodŧ nebo kombinací pochodŧ, které se uţívají k výrobě a taveníkovŧ. Dále jsou znázorněny pyrometalurgické a hydrometalurgické pochody. Pořadí, vekterém se uvádějí není dŧleţité a neznamená hodnocení resp. klasifikaci. Popsanétechniky uvádějí u kapitol vztahujících se ke specifickým kovŧm více podrobností opyrometalurgických nebo hydrometalurgických pochodech, které se u kovŧ pouţívají aspecifické výhody a nevýhody těchto aplikací.Pece se u tohoto prŧmyslu vyuţívají k rozličným účelŧm, jako je praţení nebo kalcinacesurovin, 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 tensmysl, 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 systémuzachycování spalin je značně ovlivňován prostorovým uspořádáním, které mŧţe dělat vněkterých případech potíţe. Takovým názorným příkladem je vyuţití přepravníchsystémŧ, které vyţadují záchytné odsavače u pece.. Jiným významným faktorem přiaplikovatelnosti specielního typu pochodu je variabilita pouţívaných surovin, některéprocesy umoţňují pouţít celou paletu materiálŧ, ale jiné potřebují specifický druhsuroviny.Tyto problémy jsou probírány dále u kapitol jednotlivých výrob kovŧ pod technikami, oniţ se uvaţuje jako o moţných BAT. Podobným zpŧsobem mají svá kritická místa iprovoz a údrţba těchto systémŧ.2.6.1 Pece pro praţení, kalcinaci atd.78

2.6.1.1 Rotační peceRotační bubnové pece vyuţívají stejná uspořádání jako karuselová pec, ale provozují sebez 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 jevýroba oxidu zinečnatého dýmáním ve Waelzově peci; výroba výpraţku pro výrobuferoniklu; kalcinace hydroxidu hlinitého a kalcinace hydroxidu hořečnatého na jasněhořící oxid hořečnatý pro elektrolytickou výrobu hořčíku.Jinými aplikacemi jsou přeúpravy rozličných surovin při vysokých teplotách, spalovánífotografického filmu a foto-papíru a vysoušení koncentrátŧ a směsí materiálu přinízkých teplotách.2.6.1.2 Praţení ve fluidním loţi (vrstvě)Pece jsou zvláště vhodné, kdyţ se vyţaduje dobrá regulace teploty například prosulfatační praţení a dokonalé praţení Zn koncentrátŧ, stejně jako při kalcinaci oxiduhlinitého.Spalovací vzduch je vháněn tryskami na mříţku u dna pece a přes fluidní loţes 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 přirozmezí okolo 900 – 1000 o C oxidací sirníku za tvorby oxidu. Při této teplotě jev přítomnosti nadbytku kyslíku prakticky veškeré ţelezo navázáno na oxidy těţkýchkovŧ za vzniku feritu (ţelezitanu).Část praţence se mechanicky odstraní z pece, ale něco přechází do proudu plynu a jeodstraňováno v kotli na odpadní teplo a v systému elektroodlučovače. Praţeníodstraňuje 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 naodpadní 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 pecPec se skládá z věţe, která obsahuje od 8 do 12 profilovaných prstencovýchţáruvzdornými cihlami vyzděných nístějí ve vertikálním uspořádání a uzavřených docylindrického ocelového pláště se ţáruvzdornou vyzdívkou. Vsázka do pece je obvyklezvnějšku, vrcholem nístěje a materiál se přemístí do středu nístěje rameny hřebla,odkud padá do středu druhé nístěje. Materiál proudí ve druhé nístěji mimo střed, odkudpadá do stran třetí nístěje. Tento klikatý tok se opakuje dokud není vypraţený materiálvysypán. Ramena hrabla jsou upevněna do středu vertikálně rotující trubky, která jechlazena vzduchem. Plynové nebo olejové hořáky jsou umísťovány do rŧzných bodŧ79

pece v závislosti na charakteristikách materiálu. Chladící vzduch, který se vyuţívák chlazení středu roury se běţně vyuţívá jako předehřívaný spalovací vzduch pro pec.Obr. 2.2 Herrenshoffova pecLegenda: a) Hopper= násypka; b) circular hearth=kruhová nístěj; c)hollow shaft= prázdnášachta; d)rabble arm with teeth= rameno hřebla se zuby; e) discharge outlet= výtokovýotvor; f) gas outlet= výstup plynuTéto pece se vyuţívá k praţení sulfidických rud, k přímé výrobě kovu v případě rtutinebo oxidu, jako je oxid molybdenu. Rhenium, které se uvolní v parách při praţícímprocesu z molybdenitu se mŧţe zachytit z odpadního plynu po praţení v systémumokrého vypírání společně u následného závodu rekuperace rhenia. Herreshoffova pecse také vyuţívá k regeneraci aktivního uhlíku.2.6.1.4 Aglomerační peceSurovinami pro aglomerační závod jsou koncentráty, jemné rudy, prach ze spalin a jinýdruhotný materiál. V aglomeračním závodě se materiál nejdříve aglomeruje napoţadovaný 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 jeaglomerát uloţen na perforovaný ocelový dopravníkový pás. Aglomerát se vysoušív sušící komoře pomocí cirkulujícího plynu z poslední sekce chlazení. V oddílupředehřevu teplota aglomerátŧ vzrŧstá tak, ţe se materiál kalcinuje a zaţehuje se uhlíkv loţi. Zahřátý plyn se odvádí z druhé sekce chlazení. V aglomerační komoře sedosahuje aglomerační teploty. Ohřátý plyn kromě energie z hoření uhlíku a oxidaceţeleza se odvádí z první části chlazení. Přední strany koncových sekcí jsou protahoványspodním tahem, chladící vzduch je přes loţe vháněn do třetí chladící komory. Případněse vyţaduje dodatková energie pro regulaci teplotního profilu sekcí.Při předehřevu části slinování se zapaluje oxid uhelnatý z procesu tavení nebo zemníplyn. Část vyrobeného aglomerátu nebo pelet se pouţívá jako vrstva na dně ocelovéhopásu, aby se ochránil při příliš vysokých teplotách. Odsávané plyny se čistí vestupňovitých pračkách a / nebo přes rukávové (pytlové) filtry. Prach se vrací k recyklacido aglomerace.Obr. 2.3 : Aglomerační pec s ocelovým pásem.Aglomerační pece se aplikují při aglomerování rozličných rud, prachŧ a kalŧ. Pec proaglomeraci na ocelovém pásu se vyuţívá pro chromitové pelety, manganovou rudu akoncentrát niobu, ale mŧţe mít i jiné pouţití.2.6.2 Tavící pece2.6.2.1 Plamenná pecPálací pece se pouţívá při tavení koncentrátŧ a druhotných surovin. Existují dva hlavnítypy, jednoduchá vanová pec pro vytavování kalcinátu nebo koncentrátŧ a plamenná80

nístějová pec pro tavení nebo rafinaci. Pece mohou být někdy nakloněny při odlévánínebo vnášení kovu. Mohou se pouţít trysky pro injektáţ plynŧ nebo pro doplňováníjemného materiálu. Pec je konstruována v mnoha modifikacích v závislosti na danémkovu a pouţití, varianty zahrnují návrh šikmých nístějí a postranních vstupŧ (šachet anístějí) 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 SO 2 obvykle nízkávzhledem k vysokému objemu spalných plynŧ a nízkému podílu eliminace síry v peci.Obr. 2.4 :Příklad naklonění plamenné nístějové pece používané pro druhotnousurovinu /tm 124 DFIU Cu 1999 ; tm 226, VDI 2102 1999/.Legenda: input materials= vstupní suroviny; slags= strusky; fuel= palivo; moltencopper to anode production= roztavená měď na výrobu anod; natural gas forpoling= zemní plyn pro polování mědi; gas cleaning plant= závod na čištěníplynu; cooler= chladič; furnace off gas= výstupní plyn z pece; copper= měďTyto pece se pouţívají pro vytavování rozličných primárních a sekundárních surovin apro ţárovou rafinaci.2.6.2.2 Šachtová tavící pecJedná se o typ šachtové pece. Uţívá se ohřátý vzduch foukaný tryskami do niţší částipece, aby se rozhořel koks, který je promíchán se zaváţkou oxidu kovu nebo druhotnésuroviny a tavících činidel, při čemţ jsou materiály často před zaváţením podrobenybriketaci. Spalováním podílu koksu roste teplota v peci a vzniká CO, který současněs vodíkem uvolněným při reakci vodního plynu (CO + H 2 ) redukuje oxidy kovu na kov.Reakcí se tvoří plyn, který je bohatý na oxid uhelnatý. Ten se mŧţe zachycovat a čistit aspalovat, aby předehříval vzduch v ohřívačích větru nebo se mŧţe spalovat oddělenýmispalovacími hořáky nebo v části pece bohaté na kyslík.V některých případech jsou suroviny, jako například prach oxidu zinku vnášenyprostřednictvím trysek.Kovy se zachycují v nístěji nebo v kelímku na dně pece a mohou se odpichovat plynulenebo po dávkách. Kdyţ se provádí odpich přerušovaně, struska plave na povrchutaveniny kovu a kov se odpichuje z odděleného odpichového otvoru. Během procesuodpichu se vyuţívá odsávání a čištění kouře.Plášť pece se běţně chladí vodou buď po celé výši nebo v niţší části, vysoká pec se takémŧţe nazývat pec s vodním pláštěm. Existují dvě varianty vysoké pece, které závisejí nametodě zaváţení a provozní teplotě pouţívané při tavení kovu.Pec mŧţe být :a) se sazebnou, kde vsazovaný materiál prochází přes zvon nebo blokovacím zařízenímdopravníku nebob) bez sazebny, kde se pec zaváţí z násypných zásobníkŧ a vsázka obstarává samazatěsnění 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= vstupnísuroviny; off gas= výstupní plyn; burner air= vzduch pro hořák; afterburningchamber= dospalovací komora; water= voda; wasteheat boiler= kotel na odpadníteplo; cooler= chladič, filtr= filtr; lime/coke= vápno/koks; oxide= oxid; flue dust (inputto blast furnace)= prach spalin( vsázka do šachtové pece); ventilation= odvětrávání;stack= komín; stal= struska; metal= tavenina kovu; hood off gas= odsávání výstupníhoplynu; natural gas= zemní plyn; steam= pára; air= vzduchŠachtové pece se pouţívají k tavení a rekuperaci rozličných kovŧ včetně ušlechtilých,mědi a olova z primárních a sekundárních surovin stejně jako vysoce uhlíkatéhoferomanganu. Současné projekty umoţňují zaváţení jemných materiálŧ do peceprostřednictvím trysek (dmýšních trubek) a to dovoluje vyhnout se briketaci a omezujemanipulaci s prašným materiálem.Jednou ze specifických aplikací šachtové pece je kupolová tavící pec, která se pouţívápro směsné koncentráty zinku a olova. Tato pec pouţívá kondenzátoru při rozstřikuroztaveného olova za sekcí šachtové pece, aby se zachytily páry zinku odcházejícív plynech, zatímco olovo se shromaţďuje v nístěji. Zinek a kadmium, zachycenév kondenzátoru se čistí v systému frakční destilace (New–Jerseyská destilační kolona=frakční destilace).2.6.2.3 Elektrické obloukové peceElektrické obloukové pece se provozují na principu prŧchodu střídavého elektrickéhoproudu mezi sadami obvykle tří uhlíkových elektrod (v případě pouţití třífázovéhoelektrického proudu), za vzniku elektrických obloukŧ. Lze pouţít i dodávkystejnosměrného elektrického proudu a v tomto případě se oblouk vytvoří mezielektrodami a uhlíkovým vyzděním pece.Elektrické obloukové pece se mohou rozdělit do následujících hlavních sloţek :zařízení pro vnášení rud a koncentrátŧ nebo směsných surovin do pecezařízení pro dodávku elektrické energie do pece obsahující elektrickou síť,transformátory, rozvodnou skříň a elektrodytěleso pece nebo šachta mají plášť, vyzdívku a poklop pece, coţ chrání zařízení předteplem a chemickými vlivyzařízení pro odpich kovu a strusky z peceSurovina mŧţe být vsazována do pece rŧzným zpŧsobem. U menších pecí se mŧţesurovina zaváţet manuálně za pouţití zaváţecího vozu. Zaváţecí vŧz se mŧţe takéněkdy pouţít při nezbytné práci odhrabování strţených nánosŧ (inkrustací) z hornízaváţecí části pece. Velké elektrické obloukové pece jsou běţně zaváţeny pomocízaváţecích rour, kudy zaváţka proudí do nístěje tak, ţe materiál v rourách tvořív případě uzavřené pece pro plyn nepropusné těsnění.Systém dodávek elektřiny přetransformuje elektrickou energii, která je běţněvysokonapěťová na nízkonapěťový proud, který se u procesu vyţaduje. Tři pecnítransformátory jsou umístěny okolo pece tak, aby se získala elektrická symetrie. Provozoddělených transformátorŧ má určité výhody při regulaci pece. Elektrody jsoupropojeny se systémem dodávky elektřiny přes rozvodnou skříň. Elektrody mohou být82

předem vypáleny (vysušeny), nebo jsou Søderbergova typu. Jsou vyrobeny z grafitunebo uhlíkového materiálu a v pochodu jsou spotřebovávány tak, ţe se musí prŧběţněnahrazovat.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 držákobjímky; arc= oblouk; furnace roof= klenba pece; electrode holder= držák elektrod;hydraulic hoist= hydraulický zdvihač; suspension casing= nádoba na suspenzi; lowerclamp 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 pastaSøderbergŧv systém, který je znázorněn na obr. 2.6 je zaloţen na vnějším pláštielektrod, který pŧsobí jako tvarovací forma pro uhlíkovou pastu. Uhlíková pasta sevypálí do podoby stálé elektrody namísto ocelového pouzdra, kdyţ se elektroda ohřívá,jak se přibliţuje k více horké části pece. Určitý ohřev zpŧsobuje elektrický proudv elektrodě. Uhlík z elektrod se mŧţe spotřebovávat k redukci oxidŧ na kov nebo mŧţebýt unášen pryč při pŧsobení oblouku. Mohou se tvořit význačné koncentrace oxiduuhlíku. Některá zařízení pouţívají duté elektrody, které umoţňují, aby se materiál dopece zaváţel skrz ně.Surovina pŧsobí jako odpor elektrického okruhu a podporuje tvorbu elektrickéhooblouku, 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 povsázkách 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 propředehřev vsázkových materiálŧ, nebo jako zdroj paliva. Poklopy a těleso pece semŧţe tu a tam ochladit vodou, aby se reguloval proces a předcházelo se poškození.Obr. 2.7 Rotační elektrická oblouková pecLegenda: 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 arafinaci vysokotavitelných kovŧ, vysokoteplotních slitin a v těchto případech jsouprovozovány 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 pecTento typ pece pouţívá podobné uspořádání jako elektrická oblouková pec.Podle velikosti pece je 3 aţ 6 Sødebergových nebo předvypálených elektrod vnořeno dotekuté vrstvy. Teplota tavení se udrţuje prostřednictvím elektrického odporovéhoohřevu. Pec se obvykle provozuje nepřetrţitě.Roztavené nebo pevné suroviny se vsazují mnoha zpŧsoby za pouţití ţlabŧ, zaváţecíchrour nebo dutou elektrodou.Podmínky izolace nebo poloizolace se snadno dodrţují. Při procesu tavení, přecházejívypraţené rudné koncentráty do tekuté taveniny, vsazují se buď přes vrchol pece nebopo 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 nebokalcinovaná 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 činidelv 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 plynyse 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 včetněušlechtilých kovŧ, olova a mědi a při čištění strusky /tm 124, DFIU Cu 1999/. Některéstrusky z primárního tavení, např. Cu se obvykle čistí v kruhových pecích. Také sepouţívají pro rekuperaci ušlechtilých kovŧ zejména stříbra.2.6.2.5 Hlubinné pece vyzděné ţáruvzdornou vyzdívkou a kelímkové peceExistují jednoduché jámy vytvořené z oxidu hlinitého nebo jiného ţáruvzdornéhomateriálu a ocelové válce s ţáruvzdornou vyzdívkou, do kterých jsou umístěny kelímky.Obvykle se vyuţívají pro metalo-termické reakce. Jámy vyzděné ţáruvzdornýmmateriálem a kelímky se často vyuţívají při výrobě speciálních feroslitin, jako jeferovanad 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 kyslíkunebo vzduchu do kruhové pecní lázně. Trubka je zasunuta do roztavené lázně a opírá seo útvar obalu strusky, aby se předešlo rychlému poškození. Jiné suroviny se vsazují dopece zaizolovanými dopravníky a tam ve značné míře reagují a taví se. Trubka, kdeprobíhá spalování míchá lázní za tvorby strusky společně s ţádoucím kovem nebokamínkem. Oddělení roztavené hmoty vyţaduje oddělenou usazovací pec, ze které serŧzné fáze odpichují zvlášť. Pece se mŧţe vyuţívat při vsázkovém tavení, kdyţ sepodmínky v peci, jako je dmýchání plynu trubkou změní u konce vsázky. Příkladyvsázkových operací jsou:84

a) tavení druhotných surovin mědi a olova v prvním stupni na měďnato-olovnatýkamínek a následnou konverzi kamínku při dmýchání kyslíku na surovou měďb) úprava odpadŧ s obsahem Zn louţenímJe moţno provádět kontinuální operace při pouţití dvou pecí v serii např. jak senavrhuje 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 přívodnítrubky; 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)= přívodnítrubky ve zvýšené poloze)Pec pouţívá mohutný poklop a odsávací systém k zachycení a zpracování kouře zesystému pece a odpichových pochodŧ. Kdyţ se taví sulfidické koncentráty přecházejíplyny do jednotky na odstraňování síry.Existuje několik aplikací tohoto typu pece včetně výroby měděného kamínkuz koncentrátŧ (ISA tavba) a konvertování, výroba olova z primárních a sekundárníchsurovin (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 pecse pouţívá pro nepřetrţité přímé pecní vytavování stejně jako pro vsázkové apřerušované operace. Kdyţ se měděný koncentrát vytavuje na kamínek, vyuţívá se připochodu vlhké vsázky, která se zaváţí s tavidly nepřetrţitě do pece.2.6.2.7 Rotační pec s vrchním dmýchánímJde o rotační a sklopnou pec, která vyuţívá trubice k ohřevu a dmýchání. Pec jemalá a je obvykle oplášťovaná, aby se potlačily druhotné emise, které se upravují.Rotováním pece se podporuje dobré promísení zaváţky a dokončení reakcesloţek, ale to mŧţe vést k abrazi ţáruvzdorné vyzdívky.Obr. 2.10 Rotační pec s horním dmýchánímLegenda: water cooled charging chute= vodou chlazený násypný žlab; water cooledoxygen/natural gas lance= vodou chlazená přívodní trubka s kyslíkem/zemnímplynem;rotate drive motor= motor pro rotační pohon; trust roller= přítlačný válec;treck ring= posuvný prstenecKyslík a palivo se přidávají trubkami, kterými se dmýchá na povrch taveniny. Pouţitíkyslíku má za následek tvorbu nízkých objemŧ výstupního plynu a vysokého obsahuoxidu siřičitého, pokud se taví sulfidy. Pochod se běţně provádí vsázkovým zpŧsobema 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 přirekuperaci ušlechtilých kovŧ.85

Pro tavení se vyuţívá i dalších komerčních projektŧ sklopných rotačních pecí, příklademmohou být minihutě a sklopná rotační pec s okysličovaným palivem (TROF).2.6.2.8 Procesy Noranda, El Teniente, Baiyin a VanyukovReaktor Noranda vyuţívá pro tavení bubnovou pec se ţáruvzdornou vyzdívkou.Peletizovaný koncentrát a aditiva se zaváţejí do lázně roztavené strusky shora na koncipece. Hořáky spalující zemní plyn, nebo olej jsou umístěny na obou koncích aprodukují potřebné teplo pro pochod. Vzduch obohacený kyslíkem se vhání doroztavené lázně trubkami, coţ zpŧsobuje, ţe se síra a ţelezo oxidují.Obr. 2.11: reaktor NorandaLegenda: feed end = vstupní strana; flux= tavidla; pelletized concentrates and coalfines= 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= odpichovýotvor pro strusku; copper tap hole= odpichový otvor pro měďBěhem nepřetrţitého tavení v peci se tavenina rozděluje do dvou fází : strusky akamínku. Vzhledem k jejich rozdílné hustotě se usazují ve dvou vrstvách. Kamínek seodpichuje periodicky ze dna pece a struska proudí ven nepřetrţitě naproti zaváţecímukonci. Pec se izoluje a odsává a ţlaby jsou opatřeny jímáním.Tento proces se vyuţívá k tavení měděných koncentrátŧ a mŧţe poskytovat surovouměď tam, kde se vyuţívá koncentrátŧ s nízkou hladinou nečistot nebo vysokojakostnímkamínkem. Běţnou provozní praxí je vyrábět na měď bohatý kamínek pro zpracovánípři další konverzi.Pochody El Teniente, Baiyin a Vanyukov jsou podobné pochodu Noranda. Při procesuEl Teniente se vlhké koncentráty přidávají do pece pomocí Garovy injektáţe (Gvýklopný vŧz, G stříkačky) a suché koncentráty jsou přidávány tryskami. Z počátku byldo 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 struskyneţ vrstvy kamínku.Obr. 2.12 : Reaktor El TenienteLegenda: off gas= výstupní plyn; matte= kamínek; concentrate and flux=koncentrát a tavidla; white metal= bílý kov; air and oxygen= vzduch a kyslík;slag= struska2.6.2.9 Pochod MitsubishiTento proces vyuţívá tři mezi sebou propojené pece, pec s tavící lázní, elektrickou pecna čištění strusky a konvertorovou pec. Mezi pecemi se vyuţívá spádového prŧtoku avyhýbá se přenosu pánví. Všechny pece jsou izolovány a odsávány, teplo z procesníchplynŧ se rekuperuje a upravují se odstraňováním prachu a oxidu siřičitého.Suché koncentráty, vzduch, kyslík a aditiva se zaváţejí do vanové pece pomocí trysek anásledně se taví, aţ se vytvoří kamínek (60 – 65 % obsahu Cu) a struska. Tato směs86

proudí nepřetrţitě ţlabem do elektrické nístějové pece, která slouţí jako usazovací peck oddělování strusky. Kamínek se nepřetrţitě vypouští z usazovací pece přes výpusť dokonvertorové pece.Obr. 2.13 : Pochod MitsubishiLegenda: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; smeltingfurnace= tavící pec; coke and FeS 2 = koks a FeS 2 ; electric slag cleaning furnace=elektrická pec na čištění strusky; slag granulation and discard= granulace strusky aodpad; converting furnace= konvertorová pec;blister copper= surová měď; air,oxygen= vzduch, kyslíkDo konvertoru se dmýchají na tekutou lázeň vzduch, kyslík a aditiva trubkamichlazenými vodou aţ se vyrobí surová měď. Konvertorová struska se recykluje do tavícípece, kam mŧţe být vsazena s anodovým šrotem. Je moţné, ţe konvertorová fáze bymohla být vyuţita u jiných tavících pecí.Tímto pochodem se surová měď vyrábí nepřetrţitě.2.6.2.10 QSL pecPecí je horizontální buben rozdělený na zónu oxidace a zónu redukce. Pec je vyzděnachrom-magnezitovými cihlami, aby se vypořádala s teplotou 1250 o C. Trysky u dnapece dodávají kyslík do zóny oxidace a směs vzduchu a uhelný prach do struskovéredukční zóny. Surovina mŧţe být vlhká a o velikosti od velkých kusŧ po jemnýmateriál. Je vsazována do vrcholu pece namíchaná s uhlím a tavidly.V oxidační zóně se tvoří surové olovo, oxid siřičitý a na olovo bohatá struska. Taprochází do redukční zóny tak, ţe se vytváří další mnoţství surového olova, které proudív opačném směru k odpichovacímu otvoru pro olovo. Struska se odpichuje na konciredukce a potom se granuluje. Surové olovo se odpichuje z konce oxidace a potom serafinuje. Poklopy a úplné zákryty se na výstupu a u ţlabŧ odsávají. Odsáté plyny sevyuţívají při rekuperaci tepla a potom se odprašují předtím, neţ přecházejí do závodu nakyselinu 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; oxidationzone= 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 některýchsekundárních surovin v jediné vanové peci a s ohledem na maximalizaci rekuperovanéenergie.87

2.6.2.11 Cyklonové tavící peceZde jsou zařazeny cyklonové plamenné reaktory a reaktor Contop. Při těchto vysoceintenzivních procesech tavení výbojem (flash = zášleh, výboj) se koncentráty a tavidlataví s kyslíkem ve spalovacích komorách cyklonového typu. Při pochodu Contop jecyklon umístěn vertikálně a zreagovaná směs padá do usazovací komory pod cyklonem.U plamenných cyklonových procesŧ dochází ke spalování ve vertikální reakční šachtě aoddělování strusky a kamínku nastává v dalším horizontálním reaktoru. Struska a bílýkov nebo na měď bohatý kamínek se oddělují v předpecí a odpichují se. Bílý kov nebokamínek se zpracovávají v běţném konvertoru.Obr. 2.15 : Proces ContopLegenda 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 OutokumpuJde o exotermický proces tavení. Vysušené koncentráty se taví za pouţití obsahu energiekoncentrátŧ pro výrobu tepla potřebného pro tavení koncentrátu a tavidla.Směs koncentrátŧ se plynule prosazuje se vzduchem bohatým na kyslík prostřednictvímstředového hořáku do vertikální reakční šachty izolované pece, kde dochází rychlev 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 vestarším zařízení se pouţíval vzduch předehřátý na 200 – 800 o C, aby se dosáhloautogenního pochodu, ale v současné době je popisována většina zařízení, která dosahujíautoreakce obohacením provozního vzduchu asi ze 30 – 90 % kyslíkem. Stupeňobohacení kyslíkem je dán kvalitou koncentrátu a poţadavky tepelné bilance.Nepřetrţitý proud odpadního plynu opouští pec přes kouřový kanál šachty, aby serekuperovalo teplo a odstranily částice. Má konstantně vysokou koncentraci oxidusiřičitého a síra se získává z plynu hlavně zpracováváním na kyselinu sírovou poté, co seodstraní částice (tuhé a prach).Roztavená struska a částice kamínku se usazují mimo plyn v horizontální usazovací částipece 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 granulaciv závislosti na metodě konverze, která se pouţije. Struska se odpichuje plynule, nebopoloplynule mimo pec a mŧţe se dále zpracovávat ve struskové peci nebo v okruhustruskové flotace při získávání mědi. U některých zařízení umoţňuje niţší obsah mědi vestrusce, ţe struska se tvoří v huti primární výroby, aby se přímo odloţila jako odpadnebo vyuţila.Obr. 2.16: Pec OutokumpuLegenda: concentrate and sand= koncentrát a písek; concentrate burner= středovýhořák (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 přímoz koncentrátŧ. Pec poskytuje vysoce jakostní kamínek tak, ţe hlavní podíl síryv koncentrátu se odloučí v podobě plynŧ z tavení a umoţní se proces přeměny (např.v diskontinuálním Pierce-Smithovu konvertoru), aby se snadněji eliminoval zbytkovýobsah síry. Pece se vyuţívalo k demonstraci při výrobě surového olova a při dýmavémodpadu (Jarosite).Stejný typ pece se také pouţívá při autogenním konvertorovém pochodu při konverzizákladního granulovaného kamínku na surovou měď. Pochod má rysy podobnéautogennímu tavícímu pochodu tj. autogenní operaci se vzduchem obohaceným kyslíkema nepřetrţitý proud odpadního plynu s vysokým obsahem oxidu siřičitého.2.6.2.13 INCO pecJe to autogenní pec podobná peci Outokumpu, ale pouţívá k prŧběhu reakce čistý kyslík.Promíchané koncentráty měděné rudy se struskotvornými činidly jsou vnášenyhorizontálně z obou koncŧ do pece a odcházející plyny se shromaţďují uprostřed pece.Obr. 2.17 INCO pecLegenda: chalcopyrite concentrate= koncentrát chalkopyritu; sand= písek; constantweight 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 zpŧsobemjako u pece Outokumpu a pece záţehové. Teplo vznikající praţením je pro autogenníproces dostatečné. Struska, která obsahuje měď protéká nepřetrţitě ven na konci pece akamínek se odpichuje periodicky ze středu jedné postranní stěny. Odpadní plyn obsahujeaţ 75 % oxidu siřičitého.2.6.2.14 Kivcetova pec (KSS)Je to autogenní pec podobná peci Outokumpu. Suché a promíchané sloţky vsázky akyslík se prostřednictvím hořákŧ plní shora do oxidační šachty. Současně se přidávákoksový hrášek.Vsázka se zaţehne, kdyţ vstoupí do reakční šachty, dosáhne se teploty aţ 1400 o C a hnedse provede úplné odsíření. Koksový hrášek se pouze zahřeje, jak padá do šachty. Koksvyplave na struskové lázni a redukuje PbO. Částečně redukovaná struska a surový kovprotékají pod ponořenou příčnou stěnou do redukční části pece, která je elektrickyvyhřívaná a kam se přidává pro konečnou redukci dodatečný koks nebo uhlí.Obr. 2.18: Kivcetova pecLegenda: a) electrodes= elektrody; b) concentrate burner=středový hořák prokoncentrát; c)smelting shaft= tavící šachta; d) partition walls=příčky;e) belt of watercooledelements= pás s vodou chlazenými úseky; f) water-colled refractory lining=89

vodou chlazená žáruvzdorná vyzdívka; g) gas removal shaft= šachta na odstraňováníplynu;Surové olovo se posílá na rafinaci, strusku lze poslat do Waelzovy pece. Prach plynŧz oxidace se vrací zpět do pece. Prach ze spalin při etapě redukce se zpracovává v ISFpeci. Pochodu se také pouţívá při výrobě mědi.2.6.3 Konvertory2.6.3.1 Pierce-Smithŧv konvertorTyto konvertory se provozují vsázkovým zpŧsobem a vyuţívají trysky pro dmýchánívzduchu nebo kyslíku do kamínku, aby nastala dvoustupňová reakce za vzniku surovémědi nebo vysokojakostního niklového kamínku a strusky. Také se jich pouţívá přiredukci feroniklu a některých oxidŧ kovŧ.Během period foukání vznikají velké objemy horkých plynŧ a jsou zachycovány pomocíodsávacích digestoří nad otvorem konvertoru. Prostor mezi tělesem konvertoru adigestoří umoţňuje přístup přisávaného vzduchu, který zpŧsobuje zřeďování na oxidsiřičitý bohatých výstupních plynŧ. Koncentrace oxidu siřičitého kolísá v závislosti nacyklu pochodu. Během počátečního dmýchání mŧţe být koncentrace oxidu siřičitéhovýrazně vyšší neţ o 10 % proti následné periodě dmýchání a kdyţ se konvertor otáčípryč od digestoře je koncentrace SO 2 mnohem niţší a často nulová. Kolísajícíkoncentrace SO 2 není dostatečná natolik, aby se jí vyuţilo pro závod kyseliny, kterývyţaduje relativně stabilizovaný tok. To se dá překonat v mnohém konvertorovémzávodě, rozvrţením konvertorování, aby se dosáhlo relativně stálého prŧtoku. Plyny setaké mohou míchat s plyny z další mnohem větší hutě. Pouţitím kyslíku pro obohacenídmýchaného vzduchu se bude obsah SO 2 rovněţ zvyšovat, ačkoliv obohacení seomezuje s ohledem na rychle se zvyšující poškození vyzdívky. V některých závodech sepouţívají vodou chlazené kryty.Konvertor se zaváţí z pánví tekutým kamínkem a struskou, které během konverzekamínku a výroby surové mědi vznikají, následně se odlévají z konvertoru do pánví.Během těchto odpichovacích pochodŧ dochází ke vzniku fugitivních emisí. Pouţitímdodatečného zařízení na odsávání kouře ( např. sekundárních sacích ventilátorŧ a clonvzduchu) a regulace nastavení polohy konvertoru, aby se předešlo dmýchání běhemvysunutí konvertoru, se mohou tyto emise omezit. Také se pouţívá systémŧ zaváţeníprostřednictvím krytŧ a dmýšními tryskami tak, ţe není vţdy nutné při vsazováníkovového šrotu a tavidel naklánět konvertor směrem od poklopu.Obecný bubnový tvar pece přináleţející tomuto typu konvertoru se také vyuţívá uanodových pecí, kde se rafinuje surová, nebo černá měď vyrobená v konvertorech.Tyto pece vyuţívají dmýšní trubice pro další dmýchání vzduchu, následované přídavkemredukčního činidla (obvykle zemního plynu nebo propanu), aby se odstranily konečnéstopy síry a převedl se potom oxid mědi na měď.Obr. 2.19 Konvertor Peirce a SmithaLegenda: tuyere pipes= dmýšní trubice; automatic tuyere= automatické dmýchání;pneumatic puncher= pneumatický průbojník;siliceous flux = křemičitá tavidla(90

struskotvorná přísada);výstupní plynflux gun= ucpávka toku; hood= odsávaný kryt; off gas=Jedná se o zdaleka nejobvyklejší nádobu pro konvertorování kamínku a pouţívá sek výrobě mědi a vysoce jakostního kamínku niklu a při rafinaci feroniklu.2.6.3.2 Hobokenŧv konvertorTen se provozuje na stejném principu dmýchání jako konvertor Pierce a Smitha, alevyhýbá se velkým únikŧm plynu, které obvykle nastávají, kdyţ se konvertor vysune, abyse plnil, nebo aby se odpichovala struska a surová měď.Vypouštěný plyn se odsává přes spaliny na konci konvertoru. Ucpávka minimalizujeúniky plynu během všech fázích pochodu. Konvertor se zaváţí malým otvorem vevrcholu pláště a zaváţet je proto moţné během dmýchání, aniţ by se konvertor nakláněl,protoţe pochod trvá kratší dobu. Zředění výstupních plynŧ vlivem přisávaného vzduchuje malé, takţe stálá prŧměrná koncentrace oxidu siřičitého je vyšší neţ u konvertoruPierce a Smitha. Koncentrace SO 2 však bude ještě v prŧběhu cyklu kolísat.Konečným výsledkem je, ţe jsou menší ztráty SO 2 z konvertoru. Vyuţívaný menší otvorpro zaváţení mŧţe vytvořit problémy s ohledem na narŧstající strusku.Obr. 2.20 : Hobokenův konvertorLegenda: air inlet to tuyeres= přívod vzduchu do dmýšních trubek; mouth= vstupníotvor; counterweight=vývažek; gas flow= průtok plynu; goos neck= předloha; specialtight joint= speciálně těsný spoj; flue= palivo2.6.3.3 Další konvertoryPec pro ISA /Autotavení, TBRC, konvertorový stupeň procesu Mitsubishi a konvertorNoranda se také pouţívají jako konvertory. Tyto pece vyuţívají jako vsázkový materiáltaveninu kamínku. Konvertor OBM se vyuţívá pro feronikl. Záţehové konvertory(Kennecott / Outokumpu) se vyuţívají také a v tomto případě se pouţívá jakovsázkového materiálu základního kamínku. Konvertor Mitsubishi a záţehový konvertorjsou v hutnictví v době vzniku tohoto dokumentu pouze kontinuálními konvertory (prokontinuální procesy).2.6.4 Pece pro tavení a rafinaci2.6.4.1 Indukční peceJde 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 peceLegenda: crucible induction furnace = kelímková indukční pec; channel inductionfurnace= 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 vybavenydigestořemi pro zachycování kouře a sniţování prachu, které se mohou v prŧběhu pouţítstírání pěny z kovu a procesu odlévání. Přístup do indukční pece při vsazování aodpichování znamená časté pouţití pohyblivého odtahového systému. Digestoře jsoumohutné, takţe mohou odolávat některým mechanickým vlivŧm. Alternativně se pouţíváúčinně umístěného odsávání nebo jímání u výpusti této pece. Efektivita takové pecemŧţe být u některých materiálŧ nízká, ale mŧţe se zvyšovat zejména pokud je vsazovanýmateriál malý.Velké kusy se mohou nařezat, aby se zlepšila účinnost a umoţnilo se také, aby digestořepro zachycování kouře byly patřičně rozestaveny. Některé kontinuální pochody takézanechávají zbytky roztaveného kovu na dně pece mezi vsázkami, pokud to procesumoţňuje.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, vysocelegovaná ocel, čisté kovy a v některých případech při destilaci kovŧ. Teplota pece semŧţe regulovat automaticky, aby se minimalizovala tvorba kouře, kdyţ se taví těkavénebo 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, coţpodporuje mísení vsázky a určitého legovacího materiálu, který se přidává.2.6.4.2 Nepřímo ohřívané kelímkyJsou to jednoduché kelímky, které se ohřívají zvnějšku spalnými plyny z hoření plynunebo oleje, elektricky nebo niţšími teplotami prostřednictvím zahřáté kapaliny. Kontakts přímým plamenem se vylučuje, aby se předcházelo místním horkým skvrnám napodkladu kelímku a správná regulace teploty taveniny se mŧţe provádět, tak, ţe sepředejde oxidaci a odpařování kovu.Tyto kelímky se pouţívají hlavně při tavení vyčištěného olova a slitin s olovem a u Zn ajeho slitin.2.6.4.3 Šachtová pec pro tavení kovuJde o jednoduchou vertikální pec se sběrnou nístějí (uvnitř, nebo vně pece) a systémhořákŧ na spodním konci a vsazovacím systémem materiálu nahoře.Hořáky jsou obvykle na plyn a jsou provedeny tak, aby vytvářely oxidační nebo redukčníatmosféru. To umoţňuje, aby se kov roztavil za oxidace, nebo bez ní. Kov se vsazuje navrcholu pece a taví se, jak prochází dolŧ šachtou. Nezávislá regulace poměrupalivo/vzduch se obvykle provádí u kaţdého hořáku . Kontinuální monitorování CO nebovodíku se zajišťuje rovněţ u kaţdé serie hořákŧ a následně se monitorují spalné plyny ukaţdého hořáku. Spalné plyny se zpravidla odlučují a čistí. Někdy se pouţívádospalovacího hořáku, aby se rozloţil oxid uhelnatý, olej, těkavé organické látky nebodioxiny, které se vypouštějí. Přídavek kyslíku nad tavícím prostorem se mŧţe pouţítk 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 znečištěnorganickou látkou. Pokud se vsazuje do pece zaolejovaný kov, prochází gradientemteplot, který existuje mezi vsázkovým prostorem a hořáky. Při nízké teplotě se mŧţevytvářet mlha z částečného hoření organického materiálu.Šachtové pece se také pouţívá k předehřevu vsázkového materiálu před tavením.2.6.4.4 Proces kontinuálního taveníProces tvoří dvě propojené pece, nístěj šachtové pece a bubnová pec. První je vertikálníobdélníkovou pecí s horizontální sběrnou komorou, která je zavezena surovou nebočernou mědí a dalšími surovinami. Kyslíkové hořáky dodávají teplo a vsázka se taví, aţse 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= anodovápec;cooler= chladič; filter= filtr; off gas= výstupní plyn; charging= vsazováníRoztavená měď protéká přes uzávěr a ţlab do horizontální bubnové pece, kde jeodkysličena za pouţití zemního plynu. Rafinovaná měď se potom odlévá jako anody.Plyny z druhé pece procházejí přes dospalovací hořák. Potom se spojují s plynyodloučenými z první pece a procházejí do kotle na odpadní teplo, předehřev vzduchu dohořáku, 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, vysocejakostního měděného šrotu a anodového šrotu pro výrobu měděných anod. Podobnýmprovedením je věţový proces tavení (meltower process) v prŧmyslu hliníku /tm 116,ALFED 1998/. Tento pochod vyuţívá vertikální tavící věţ a obsahuje předehřev vsázkyza pouţití horkých odsávaných plynŧ.2.6.4.5 Elektronové peceVelmi vysoké teploty tavení těţkotavitelných kovŧ jako je wolfram, tantal nebo niobneumoţňuje tavení v normálních tavících pecích. Kvŧli vysokým bodŧm tavení kovŧbyla vyvinuta pec s elektronovými paprsky, která pouţívá urychlování elektronŧ jakoenergetického zdroje, které předávají svou energii pecní vsázce. Tavení elektronovýmipaprsky se pouţívá, aby se vyrobily vysoce čisté kovy prosté vměstkŧ. Moţnost roztavitkovy o vysoké čistotě je dána pŧsobením zcela čistým vysoko teplotním zdrojem tepla(elektrony) a vodou chlazené měděné nístěje. Roztavený kov oproti mědi tuhne tak, ţetavenina je v kontaktu s její vlastní pevnou fází.Tavení a rafinace elektronovými paprskyje dobře proveditelný pochod při výrobě ultračistých těţkotavitelných kovŧ jako jevanad, niob, tantal, molybden a wolfram.2.6.4.6 Rotační pecJe 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. Mŧţe93

se pouţít spalování kyslíku jako paliva. Pece mohou být buď dlouhé, nebo krátké aněkdy 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 avysoké efektivity. Suroviny se obvykle vsazují koncovými dveřmi, které jsou běţněuzavřené a odsávané, aby se předešlo fugitivním emisím. Pece vyuţívají olej nebo plynjako paliva a běţně kyslíkové hořáky, teplo z hořáku se přenáší na ţáruvzdornou stěnua vsázka se ohřívá od stěny během otáčení.Struska a během procesu vyrobený kov se mohou odpichovat z odpichovacího otvoru vedveřích na konci nebo z místa uprostřed pece. Odpichovací otvor je orientován podleparciální rotace pece, aby se udrţovalo oddělování kovu a strusky. Odpichování ze dveřína konci umoţňuje, aby se zachycoval kouř z jednotného uzavíracího a odsávacíhosystému. Náklopné rotační pece se pouţívají také, vykazují zlepšené rekuperační poměryu 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 pecJe to ţáruvzdornou vyzdívkou opatřená obdélníková nebo kruhová vanová pec, která jeohřívána stěnami nebo v klenbě zamontovanými hořáky. Pouţívají se rozličná paliva akyslíkové hořáky se mohou pouţít ke zvýšení rychlosti tavení. Pouţívá se odlučování aúprava spalných plynŧ a pece jsou částečně izolovány. Kryty a zakryté ţlaby obstarávajíjímání během odpichování a vsazováníStruska nebo pěna se mohou odstraňovat hrably nebo odpichem.Mnohá provedení mají široký přistup dveřmi, které umoţňují, aby se vsazovaly velképředměty. To vytváří problém při zaizolování a odtahu během vsazování. Chlazení vodoumŧţe tento problém minimalizovat tím, ţe se omezí deformování dveří. Vyuţívá seutěsněných zaváţecích vozŧ a pro koncentráty se mohou pouţívat zaváţecí roury.Podobným zpŧsobem mŧţe být utěsnění dveří ovlivňováno materiálem, který se do pecevsazuje nesprávným zpŧsobem. V některých případech mŧţe utrousená tavenina kovunebo 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 teplaz hořáku. V praxi se efektivita mŧţe zlepšit při obohacení kyslíkem nebo za pouţitíkombinace plynu a pevného paliva, aby se prodlouţila délka plamene.Tyto pece se pouţívají pro vsázkové (diskontinuální) tavení, rafinaci a udrţování teplotyrozličných kovových tavenin.94

2.6.5 Přehled pecíTab 2.5 : Sušící, pražící, aglomerační a kalcinační pecePec Pro kovy Použitý materiál PoznámkaParní sušárna Cu a některé další KoncentrátyFluidní sušárnaZáţehová sušárnaRotační pec Většina kovŧ k sušení.Dýmavý ZnO.Kalcinace Al 2 O 3Ni a feroslitinyVypalování filmu proušlechtilé kovyOdolejování šrotu Cu a AlRudy, koncentrátya rozličný šrot azbytkySušení, kalcinacea dýmavépochodyVyuţití jakospalovnyFluidní loţe Cu a ZnAl 2 O 3KoncentrátyAl(OH) 3Kalcinace apraţeníAglomerační stroj Zn a PbKoncentráty a Slinovánís horním tahemdruhotnéAglomerační stroj se Zn a PbKoncentráty a Slinováníspodním tahemdruhotnéAglomerační stroj Feroslitiny, Mn, Nb Ruda Moţné i dalšís ocelovým pásemHerreshoffovaEtáţová pecHg a ţáruvzdorné kovy,Mo (rekuperace Re)Tab. 2.6 : Tavící a konvertorové peceRudy akoncentrátyaplikacePraţení,kalcinacePec Pro kovy Použitý materiál PoznámkaUzavřená kelímková Těţkotavitelné kovy, Oxidy kovŧse ţáruvzdornou speciální feroslitinyvyzdívkouOtevřená hlubinná Těţkotavitelné kovy, Oxidy kovŧspeciální feroslitinyBaiyin Cu KoncentrátyElektrická oblouková Feroslitiny Koncentráty, rudaContop/Cyklonová Cu KoncentrátyPec s ponořenýmelektrickýmobloukemUšlechtilé kovy, Cu,feroslitinyStruska, druhotnésuroviny, koncentrátyPro výrobuferoslitin sepouţívají otevřené,polouzavřené auzavřené typyRotačníAl, Pb, ušlechtilékovyŠrot a další druhotnésurovinyOxidace a reakcese substrátemSklopná rotační pec Al Šrot a další druhotný Pouţití minimatavících solíPlamenná Al, Cu, další Šrot a další druhotnésurovinyTavení oxidickýchmateriálŧ Cu,rafinace95

Vanyukov Cu KoncentrátyISA tavení/ autotavení Cu, PbMeziprodukty,koncentráty a druhotnéQSL Pb Koncentráty a druhotnésurovinyKivcet Pb, Cu Koncentráty a druhotnésurovinyNoranda Cu KoncentrátyEl Teniente Cu KoncentrátyTBRCTROFCu,Ušlechtilé kovyMinihuť Cu / Pb / Sn ŠrotŠachtová pec a ISF Pb, Pb/Zn, Cu,ušlechtilé kovy,Fe-Mn s vysokýmobsahem CVětšinou druhotnévčetně stěrŧKoncentráty, většinoudruhotné surovinyINCO záţehová pec Cu, Ni KoncentrátyOutokumpu záţehová Cu,NiKoncentrátypecProces Mitsubishi Cu Koncentráty a anodovýšrotPierce-Smith Cu(konvertorová),feroslitiny, výrobaKamínek a anodovýšrotoxidŧ kovuHoboken Cu (konvertorová) Kamínek a anodovýšrotOutokumpu záţehový Cu (konvertorová) KamínekkonvertorKonvertor Noranda Cu (konvertorová) KamínekKonvertor Mitsubishi Cu (konvertorová) KamínekPro výrobu Fe-Mn se pouţívápouze společněs rekuperacíenergieTab. 2.7 : Tavící pecePec Použité pro kov Použitý materiál poznámkyIndukční Většina Čistý kov a šrot Indukční míchánínapomáhálegování,v některýchpřípadech se mŧţepouţít vakuaElektronová Těţkotavitelné kovy Čistý kov a šrotRotační Al, Pb Šrot rŧzných jakostí Tavidla a solepouţívané prokomplexnímatricePlamennáAl (primární isekundární výroba)Rŧzné jakosti šrotuVanové nebonístějové96

uspořádání semŧţe měnitTavení neboudrţováníKontitavení Cu Cu anoda a čistý šrot Integrovaný pecnísystémŠachtová Cu Cu katoda a čistý šrot RedukčnípodmínkyBubnová(Thomasova)Cu Čistý měděný šrot Tavení, ţárovárafinaceVytápěné kelímky Pb, Zn Čistý šrot Tavení, rafinace,(nepřímo- kotlíky)Přímo vyhřívanékelímkyUšlechtilé kovyČistý kov(tavenina kovu)legováníTavení, legování2.6.6 Elektrochemické pochody2.6.6.1 Elektrolytické získávání kovŧVyuţívá se elektrolyzéru, který obsahuje inertní anodu z olova nebo titanu a katodu,které jsou umístěny ve vodném roztoku elektrolytu obsahujícím kov. Katoda je buďz tenké vrstvy ryzího kovu (startovní vrstva) nebo tvarovaný plech, vytvořenýz korozivzdorné oceli nebo hliníku (permanentní katodová deska). Ionty kovu přicházejíz roztoku a usazují se na katodě, plyny, jako je chlor, nebo kyslík se vylučují na anoděChlor se zachycuje v izolovaném úseku anody, ale kyslík se obvykle vylučuje a mŧţestrhávat nějaký elektrolyt a vytváří kyselou mlhu, která musí být zachycena a vrácenado pochodu. Vyčerpaný elektrolyt se běţně vrací do procesu.Tímto zpŧsobem se vyrábějí Cu, Co, Ni, Zn, Sn a ušlechtilé kovy. Kdyţ se pouţijepermanentních katodových desek, nánosy ryzího kovu se mohou stahovat neboseškrabovat, tavit a odlévat do poţadovaného tvaru.2.6.6.2 ElektrorafinaceVyuţívá se elektrolyzéru, který tvoří odlitá anoda z rafinovaného kovu a katoda,umístěná v elektrolytu, obsahujícím roztok kovu. Katodou je buď tenká vrstva ryzíhokovu, nebo tvarovaný plech z korozivzdorné oceli (permanentní desková katoda) Iontykovu se ze znečištěné anody uvolňují (rozpouštějí) do roztoku, ze kterého se vylučují nakatodě.Tímto zpŧsobem se rafinuje měď ušlechtilé kovy, olovo a cín. Pouţije-li sepermanentních 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 kovyjsou rozpuštěny v elektrolytu a nerozpustné kovy jako ušlechtilé kovy, Se, Te tvoříanodový kal, který se usazuje v elektrolyzéru. Anodový kal se periodicky odstraňuje97

z elektrolyzéru a hodnotné kovy se rekuperují. V některých případech se pouţívajíanodové vaky, aby anodové kaly zadrţovaly.Část elektrolytu se vypouští ze systému a získávají se z něho další kovy.2.6.6.2 Elektrolýza roztavených solíElektrolyzér je konstruován tak, ţe vyuţívá inertní katody a anody (ocelové a uhlíkové)tak, aby mohly odolávat vysokým teplotám elektrolytu. Roztavený kov se ukládá nakatodě a periodicky se odstraňuje za pomoci vakua nebo vytlačením. Plyny, jako chlornebo kyslík se vylučují na anodě. Chlor se zachycuje a recykluje nebo prodává.Uhliníku 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 pochodyKyseliny a NaOH, někdy také uhličitan sodný se pouţívají k rozpouštění obsahu kovŧz rŧzných rud a koncentrátŧ před jejich rafinací a elektrolýzou. Materiál, který se málouţit je obvykle ve formě oxidu, buď jako oxidická ruda, nebo oxidu vyrobeného připraţení / tm 137, Expertní skupina pro Cu 1998/. Přímé louţení Zn koncentrátu se takéuvádí a to jak při zvýšeném, tak atmosférickém tlaku. Některé sulfidické rudy Cumohou být louţeny kyselinou sírovou nebo jiným prostředkem, někdy se vyuţívajípřírodní bakterie, aby se podpořila oxidace a rozpouštění, ale k tomu se vyuţívá sevelmi dlouhé doby. Vzduch nebo kyslík nebo chlor se mohou do louţecích systémŧpřidávat, aby se vytvořily vhodné podmínky a také se pouţívají roztoky obsahujícíchlorid ţelezitý. Roztoky, které vznikají se zpracovávají několika zpŧsoby, aby serafinovaly a získaly se kovy. Obecnou praxí je vrátit vyčerpané roztoky do etapylouţení, případně k uchovávání kyselin a alkalických roztokŧ2.6.7.1 Louţení odvaluLouţení 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 vpodobě přirozených valŧ na nepropustné podloţky. Kyselina se na podkladu zachycujea recirkuluje se, aby se umoţnilo, obohacování obsahu kovu. Doba louţení jednohoodvalu mŧţe kolísat mezi 100 dny u oxidické měděné rudy a po 500 dní u sulfidickéměděné rudy.2.6.7.2 Louţení na vzduchu (otevřená nádrţ )Louţení oxidŧ a koncentrátŧ na vzduchu se provádí v otevřených nebo částečněuzavřených nádrţích pomocí recirkulace směsi, aby se udrţela teplota a koncentracekyseliny. Systém se obvykle provozuje v několika nádrţích za sebou. Pak následujesedimentace, aby se oddělila hlušina a čištěním se získá roztok kovu. Některé odpadyz louţení se mohou louţit dále, pokud síla kyseliny a teplota rostou. Vyuţití několikaetap louţení mŧţe zlepšit efektivitu louţení, ale mŧţe mít za následek rozpuštění vícenečistot, 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 kyseliněnebo alkáliím a tekutina recirkuluje, aby se umoţnilo pokračování reakcí. Mohou sepřidávat kyslík, vzduch, nebo chlor, aby se zvýšila oxidace. Etapy redukce tlakemmohou mít za následek tvorbu kyselých mlh a ty se pak zachycují.2.6.7.4 Extrakce rozpouštědlemKovy se mohou extrahovat z vodných roztokŧ určitými organickými rozpouštědly, kteréjsou nerozpustné ve vodě. Vodná a organická fáze se rozptylují jedna do druhé a zaregulace pH směsi a za pouţití komplexotvorného činidla se poţadovaný kov selektivněextrahuje do organické fáze. Po oddělení fází se získá roztok ryzího kovu pomocíreextrakce kovu z organické fáze do sekundární fáze vodné (vytřepáním), ze které semŧţe kov získat rŧznými zpŧsoby. Následující schema ukazuje princip takovéhopochodu.Obr. 2.23 : Stupně zpracování extrakčního rozpouštědlaLegenda: raffinate= rafinát; pregnant leach solution= bohatý loužícíroztok;extraction= extrakce;stripped organic= stržené organické látky; loadedorganic= znečištěno organickými látkami; stripping= odstraňování; spent electrolyte=vyčerpaný elektrolyt; advanced electrolyt=postupující elektrolyt;electrowinning=elektrolytická operace;2.6.8 Techniky řízení procesuZásady nejlepších dostupných technik zahrnují pojmy týkající se navrţení procesu, jehoprovozování, řízení, obsluhy a udrţování. Tyto faktory umoţňují dobrý výkon, kteréhose má dosáhnout s ohledem na prevenci emisí a jejich minimalizaci, účinnost pochodu aúspory nákladŧ. Vyuţívá se tedy správné regulace pochodu, aby se dosáhlo jak těchtocílŧ tak se dodrţovaly podmínky bezpečnosti.Provozování pochodu za regulace se v tomto sektoru v současné době osvojilo aaplikuje se na rozličné procesy. Pouţívají se následující techniky :Obecně se k regulaci podmínek provozu pouţívá vzorkování a analýzy surovin . Měloby se dosáhnout dobrého promíšení rŧzných vsázkových materiálŧ, aby se získalaoptimální účinnost konverze a omezení emisí a odpadŧ.Značnou měrou se vyuţívá navaţování vsázky a měřících systémŧ. Za tímto účelem seširoce aplikují pásové váhy a počítá se s váhovými koeficienty pro váhové ztrátyzásobníkŧ.Pro regulaci podílu vsázkového materiálu, kritických hodnot pochodu a podmínekspalování a dodávek plynu se pouţívá mikroprocesorŧ. Několik parametrŧ se měří, abyse umoţnila regulace procesu, nastavuje se signální soustava pro výstrahu při dosaţeníkritických parametrŧ :- pouţívá se kontinuálního měření teploty, tlaku v peci ( nebo podtlaku) a objemuplynu nebo jeho prŧtoku- monitorují se plynné sloţky (kyslík, oxid siřičitý a oxid uhelnatý)99

- kontinuálně se monitorují vibrace, aby se detekovalo zablokování a moţné poruchyzařízení- kontinuálně se monitoruje proud a napětí u elektrolytického pochodu- kontinuálně se monitorují emise, aby se regulovaly kritické procesní parametryProvádí se monitorování a regulace teploty tavících pecí, aby se předešlo dýmu oxidŧkovŧ a kovŧ přehřátím.Plyny z procesu se zachycují při vyuţívání izolovaných nebo poloizolovaných pecníchsystémŧ. Vyuţívají se vzájemně pŧsobící, propojené ventilátory o nastavitelné rychlosti,aby se zajistilo, ţe se udrţují optimální podíly zachycování plynŧ a mohou seminimalizovat náklady na energii.Odpary rozpouštědel se zachycují a rekuperují se maximální moţnou měrou. Praktikujese další odstraňování par rozpouštědel, aby se předešlo emisím těkavých organickýchlátek a zápachu.Provozovatelé, technici a další pracovníci by se měli nepřetrţitě proškolovat aposuzovat ve vyuţívání provozních předpisŧ, vyuţívání popisovaných moderníchregulačních technik a o významnosti akcí, které se provádějí, kdyţ se ozvou výstraţnésignály.Úrovně revize se optimalizují přijetím výhod výše uvedených a dodrţovánímodpovědnosti 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 doplňujítýmy údrţbářŧ.Obecné připomínky k určeným aspektŧm některého pochodu jsou uvedeny v rŧznýchúsecích tohoto dokumentu. Tyto navrţené aspekty se vyuţívají obecně i v tomtosektoru. K úplnému provádění pochodu se přistupuje pečlivě, vyuţívajíce profesionalitutechnikŧ, kteří mají zkušenosti a znalosti o procesu a o dopadech na ţivotní prostředí ao poţadavcích z toho plynoucích.Struska, kov a kamínek se analyzují na základě vzorkŧ odebraných v intervalechpochodu. 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 PLYNUEtapy pochodu, které tvoří výrobu neţelezných kovŧ jsou spojeny s potenciální tvorbouprachu, kouře a dalších plynŧ ze skládky materiálu, manipulace a zpracování. Technikyk prevenci fugitivních emisí ze skladování a manipulačních pochodŧ jsou uvedenyv dřívějších kapitolách a tato část pojednává o plynech z procesu. Techniky jsouzařazeny podle hierarchie od prevence, minimalizace po zachycování odplynŧ (spalin).Utěsňování pecí (nebo pouţití zatěsněných pecí) v kombinaci s regulací pochodu jetechnikou, která by se měla aplikovat kdekoliv je to moţné, aby se předešlo emisímz provozovaného závodu, nebo se alespoň emise zachytily. Část, která se zabýváemisemi, uvádí, kde je moţné utěsňovat pece a kde se mohou pouţívat další odlučovacítechniky, aby se dosáhlo integrovaného zachycování emisí.100

Jsou k dispozici další techniky k zachycování emisí, které nejsou preventivníhocharakteru /tm 75, Theodore 1994; tm 76, Scapa 1998 ; tm 78, IEA 1997; tm 79, Soud1995/.Plyny a kouř, které unikají z procesu, odcházejí do prostoru pracovního prostředí apotom odcházejí do okolního prostředí. Ovlivňují tudíţ zdraví a bezpečnost obsluhy apřispívají k dopadŧm procesu na ţivotní prostředí. Pro předcházení a minimalizacitěchto fugitivních emisí se pouţívají techniky k zachycování z procesu vystupujícíchplynŧ.Fugitivní emise jsou velmi dŧleţité, ale dají se těţko měřit a kvantifikovat. Připosuzování jejich odsávaných objemŧ a imisních podílŧ lze pouţít metod odhadu.Několik let byla na určitém místě pouţívána jedna spolehlivá metoda /tm 163, Steudtner1998/. Metoda, která se pouţívá k měření objemu a sloţení fugitivních emisí prachu seodzkoušela, jako spolehlivá /tm 161, Petersen 1999/ a výsledky monitorování jsoureprodukovatelné. Výsledky uvedené v tabulce dále ukazují, ţe mnoţství fugitivníchemisí mŧţe být mnohem významnější neţ zachycované a sniţované emise vznikajícíz 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 tavenímědi /tm 161, Petersen 1991/před dodatečným záchytemsekundárního plynu (1992)Emise prachu kg/rokpo dodatečném záchytusekundárního plynu(1996)*výroba anod t/rok 220 000 (325 000) 325 000 (220 000) ?přehoditfugitivní emise:huť celkemstřešní větráníregulované emise :(primární hutní výroba) :huť/ závod na kyselinukomín sekundárního odtahu66490561607990254732 20017 02076002116Poznámka:* Emise po investování 10 milionŧ Euro do zlepšeného systému odsávání a úpravyfugitivních emisí. Dodatečná energie = 13,6 GWh/rokSnadné detekce a techniky LIDAR pro měření emisí v širokém rozsahu ( co do druhu amnoţství) lze pouţít rovněţ k měření sloţek fugitivních plynŧ jako jsou SO 2 a VOC(těkavých organických látek).2.7.1 Aplikované technikyPrach, kouř a plyny se zachycují prostřednictvím systémŧ izolace pece, buď úplné, nebočástečné, nebo odsávacími ventilátory /tm 75, Theodore 1994/. Izolované pece semohou 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, kdyţ101

opouštějí komoru při provozu procesu. Při některých aplikacích a určitých pochodech sepouţívají pohyblivé digestoře pro zachycování primárního a sekundárního dýmu.2.7.1.1 Vyuţití energieZachycování plynu znamená prŧchod významných objemŧ vzduchu. To mŧţespotřebovávat velké mnoţství elektrické energie a moderní systémy se zaměřují naprojekt odsávacích systémŧ, které by zvýšily podíl odsávání a zmenšily objemprocházejícího vzduchu /tm 124, DFIU Cu 1999/.Projekt zachycování nebo systém odsávání jsou velmi dŧleţité, protoţe tento faktormŧţe udrţovat účinnost odsávání, bez nadměrné spotřeby energie ve zbývajícímsystému. Zatěsněné systémy, jakými jsou izolované pece mohou umoţnit, aby sedosahovalo velmi vysoké účinnosti odsávání.Potrubí a ventilátory se pouţívají k tomu, aby dopravovaly zachycované plyny k čištěnínebo úpravě. Účinnost zachycování závisí na účinnosti odsavačŧ, integrity potrubí a navyuţití správného regulačního systému tlaku a prŧtoku. Pouţívají se ventilátorys regulovanou rychlostí, aby se dosáhlo takových podílŧ odlučování, které jsou vhodnépři měnících se podmínkách objemu plynu při minimální spotřebě energie. Systémy semohou také projektovat tak, aby zohledňovaly charakteristické rysy závodu spojenénapř. se závodem úpravy nebo výroby kyseliny sírové (při odlučování oxidu siřičitéhoz plynŧ).Do praxe se zavádí správné provozování a systémy údrţby.2.7.1.2 Kritéria pro provedeníSběrné systémy a poměry odlučování se navrhují na základě dobrých informací ocharakteristických 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 sezajistilo, ţe se bude dodrţovat dostatečné odlučování podílŧ plynu během nejvyššíhoprŧtoku. Některé z charakteristických parametrŧ plynu a prachu jsou také kritérii prodobré provedení (projekt), k tomu, aby se předešlo abrasi, inkrustacím, korozi nebokondenzaci a tyto se měří.Dalším významným faktorem je návrh přístupu k plnění pece, nebo prostoru proodpichování, zatímco se udrţují správné poměry odtahu, pouţívá se zkušeností, které vestadiu projektu poskytne provozovatel.2.7.2 Techniky, o kterých se uvaţuje při určování BAT2.7.2.1 Některé příklady moţných technikUvaţované techniky jsou zaloţeny na aplikaci zásad správné praxe, jiţ zaznamenané.Správná praxe se zakládá na profesionálním provedení projektu a udrţování sběrnýchsystémŧ stejně jako nepřetrţité monitorování emisí v potrubí vyčištěného vzduchu. Pro102

ilustraci správné praxe jsou pouţity následující příklady, není to ale vyčerpávajícíseznam, mohou se aplikovat i jiné příklady.při vyuţívání izolovaných pecí se mohou zachycovat plyny a předcházet fugitivnímemisím. Příklady jsou izolované tavící pece, izolované elektrické obloukové pece abodové zaváţení elektrolyzérŧ při primární výrobě hliníku. Izolování retortové pecepočítá s dostatečnými podíly odsávaného plynu, aby se předešlo přetlaku v peci.Znázorněné bodové zaváţení elektrolyzérŧ je obvykle spojeno s odpovídající kapacitouodsávacího systému, který se stará o dostatečný podíl odtahu, aby se předešlo unikáníplynŧ během krátkodobého otevření pecí, například při výměně anod.Technika se dá pouţít pouze u nových nebo generální opravou procházejícíchprovozŧ.Obr. 2.24 : Elektrolyzér s předem vypálenými anodami a bodovým dávkovánímLegenda:alumina hopper= zásobník oxidu hlinitého; feeder= dávkovač; gas off take=stoupačka plynu; crust breaker= drtič kůry; frozen flux and alumina= zmrazené tavidloa oxid hlinitý; iron cathode bar= železná katodová tyč; steel shell= ocelový plášť;point feeder prebake anode cell= elektrolyzér s předem vypalovanými anodami abodovým dávkováním; insulation= izolace; carbon cathode= uhlíková katoda; moltenaluminium= tavenina hliníku; molten flux= roztavené tavidlo; gas colectionhoods´zachycování plynu digestořemi; alumina= oxid hlinitý; anode beam= anodovýnosník; air cylinder= vzduchový válec;Vyuţití izolovaného systému vsazování u pecí předchází fugitivním emisím běhemotevření pece. Příkladem je vyuţití zaváţecích skipŧ (násypek), které zatěsňujívsázkové dveře pece a vyuţívají systému odsávání při zaváţení. Tyto techniky semohou aplikovat u některých nových a stávajících pochodŧ zejména přidiskontinuálních pochodech.Dŧleţitým zavedením do praxe je automatická regulace odtahu (hradítek pro výpustkouře), aby se dosáhlo dobrého odlučování , tak, aby bylo moţné zaměřit výkonodlučování na zdroj kouře, aniţ by se spotřebovalo příliš mnoho energie. Regulaceumoţňuje, aby se odsávání místa vsazovacího otvoru měnilo během rŧzných fázíprocesu automaticky. Například k zaváţení a odpichování pecí nedochází obvykleve stejnou dobu a tak místa vsazování a odpichu se mohou naprojektovat jakospolečně izolovaná tak, ţe bude potřeba pouze jediného místa pro odtah kouře.Místo pro odsávání se mŧţe vyprojektovat také tak, aby se umoţnil dobrý přístup dopece 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 odpichovacíotvory jsou na stejném konci pece a digestoř pro zachycování dýmu umoţňuje volnýpřístup pro pánev na strusku a dopravník vsázky, je také dost mohutná, aby odolala iminimálním účinkŧm během pouţití.Obr. 2.25 Společný systém pro vsazování a odpichLegenda:fume collection enclosure: kryt na záchyt kouřových plynů; tapping holes=odpichvé otvory; charging door= vsazovací otvor; burner exhaust= hořákovýodtah;burner= hořák;103

Tento princip se snadno aplikuje u krátné rotační pece, ale cílovým úkolem jezaměřit odsávání na záměnu zdrojŧ kouře, coţ lze dosáhnout automatickou regulacíhradítek 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 udiskontinuálních procesŧ.Jestliţe nejsou k dispozici izolované pece, pak musí být vyuţito maximálníhozatěsnění (izolování), aby se zachytily pecní plyny např. v době, kdy se provádígenerální oprava stávající otevřené peceObr. 2.26 Čtyři místa pro zachycování kouřeLegenda: tapping= odpichování; additions= přídavná činidla;casting= odléváníbagfilter=pytlový filtr, lapačPříkladem toho je pouţití čtyř odsávacíh míst u elektrické obloukové pece, aby se conejúčinněji 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 projektovanéúrovni. Fysikální poškození při sráţkách nebo abrazi, inkrustaci v pracovnímpotrubí a nánosy na lopatkách ventilátoru jsou určitými problémy, se kterými jemoţno se setkat.Pro jejich zabezpečení se provádí pravidelná prohlídka a preventivní údrţba. Tytotechniky lze aplikovat na nové i stávající pochodyZachycování plynŧ ze vsázkových konvertorŧ mŧţe být těţké, protoţe přesunypánve ruší odsávání digestoří. Některá zařízení zachycují veškerý dým z prostoruzastřešení (haly) při vynaloţení vysokých nákladŧ na energii. Jiná zařízení vyuţívajísystém aţ 3 odsavačŧ jako přídavek k hlavnímu odsávacímu ventilátoru. Tytoodsavače mohou být propojeny buď se závodem na kyselinu sírovou (odsavač 1),nebo se sekundárním systémem čistění (odsavače 2 a 3). Během plnění a odlévacíchoperací jdou jednotlivé digestoře na motorový pohon v místech, kde zajišťujíoptimální účinnost odsávání. Systém úpravy plynu bude znázorněn pozdějiobrázkem 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 ventilátory2.7.2.2 Fugitivní emiseDobré odlučování se pouţívá proto, aby se předešlo fugitivním emisím, jak jeznázorněno výše, ale některé systémy nemohou zachycovat veškeré plyny z procesu a104

ty jsou pak emitovány do pracovního prostředí a následně odsávány střešnímiventilátory. O těchto emisích je známo, ţe je těţké je měřit, ale existují techniky, kterése přesto mohou pouţívat účinně.mohou se odebrat vzorky ze ţivotního prostředí, aby se změřil dopad fugitivníchemisí. V těchto případech se odebírají vzorky vzduchu nebo prachu v řadě míst,podle rozptylového modelu při atmosférickém proudění. Při odhadech o vypouštěníse počítá s korekcemi s ohledem na atmosférické podmínkyfugitivní emise z haly, kde je pecní komora se mohou měřit odebráním vzorkŧz ventilátorŧ budovy. Prŧtok plynŧ z ventilátorŧ se mŧţe odhadnout při měřeníteplotního rozdílu mezi prŧtokem z ventilátorŧ a okolním ovzduším/ tm 163,Steudtner 1998/.Jak bylo uvedeno výše, fugitivní emise mohou být velmi významné, protoţe pokud sejim nemŧţe předejít, nebo minimalizovat je na přijatelnou úroveň, musí se pouţítsekundárních systémŧ, které jsou znázorněny dále.a) některé pece mohou být vybaveny sekundárními sacími ventilátory, aby sepředešlo fugitivním emisím během zaváţení nebo odpichu, jak je dále popsáno. Sacíventilátor je umístěn přímo u zdroje kouře, aby se potlačení fugitivních emisí stalooptimální.Alternativně se mŧţe odtahovat vzduch střešními ventilátory, ale muselo by semanipulovat s velkým objemem vzduchu, který nemohl být účinně čištěn tkaninovýmifiltry. Jiné nevýhody spočívají ve vysoké spotřebě energie, vysokých investicích, většímmnoţství odpadu (kdyţ se vyuţívají filtry). Systémy sekundárního záchytu kouře seprojektují ve specifických případech. Vyuţití energie se mŧţe minimalizovatautomatickou regulací odsávání míst za pouţití hradítek kouře a regulace ventilátorŧ,tak, ţe systémy jsou rozmístěny a zapnuty tam, kde a kdy jsou potřebné, napříkladběhem vsazování nebo během vyklonění konvertoru.Obr. 2.28 : Hlavní rysy sekundárního systému zachycování dýmů (kouře, spalin) uprimárního pochodu výroby mědi / tm 124, DFIU Cu 1999/Legenda: secondary hoods of flash smelting furnace= sekundární odsavače u pece narychlé tavení ; secondary hoods of electrical furnace= sekundární odsavače u elektricképece; secondary hoods of konverters= sekundární odsavače u konvertorů; off-gas andsecondary hoods of anode furnace= fýstupní plyn a sekundární odsavače u anodovépece; hoods for auxiliary devices e.g. loading station= odsávací ventilátory upomocných provozů například u zavážecí stanice; off-gas conditioning and fabricfilter= odvětrávání výstupního plynu a tkaninový filtr; fabric filter= tkaninový filtr; dustand used filter media recycled to flash smelting furnace= prach a využitá filtračnímedia recyklovaná v tavící peci; cleaned off-gas= vyčištěný výstupní plyn;U výše uvedeného pochodu se reguluje podíl proudu vzduchu regulačním systémemuzavřeného cyklu redukčním šoupětem. Pouţívají se odsávací ventilátory s regulacírychlosti, aby se minimalizovala spotřeba energie. Jímá se 580 000 Nm 3 sekundárníchplynŧ a čistí se tkaninovými filtry. Při 700 kg zachyceného prachu za hodinu sespotřebuje 13,6 GWh elektrické energie /rok. /tm 124, DFIU Cu 1999/.105

) Následující příklad ukazuje, jak se mohou zachycovat dýmy sekundárnímzáchytným systémem kouře při odpichu šachtové pece.Zařízení pro odprášení tvoří rŧzné odsavače, které jsou umístěny nad odpichovacímotvorem šachtové pece, hlavním proudem taveniny a zařízením, kde se tekutý kovodlévá do pánve. Zachycený kouř se čistí v oddělených rukávových (pytlových)filtrech. Odsávací systém ( z pohledu od vrcholu šachtové pece) ukazuje následujícíobrázek.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= vodorovnýodlučovač;metal pouring= čištění taveniny kovu;2.8 ODLUČOVÁNÍ A REKUPERAČNÍ TECHNIKYZachycené plyny se převádějí do úpravárenského závodu, kde se odstraňujíkontaminující látky a získávají se některé ze sloţek. Prach a kyselé plyny se obvykleodstraňují a hodnotné nebo toxické kovové prvky se rekuperují, aby se pouţily v dalšíchpochodech. Pro projekt čistícího pochodu jsou rozhodující takové faktory, jako jeúčinnost, vhodnost pouţité metody, přísun vsázkového materiálu a vypouštění látek,které se mají zachycovat.2.8.1 Pouţité pochody a technikyV prŧmyslu neţelezných kovŧ se pouţívají následující odlučovací techniky, u nichţjsou uvedeny principy jejich provozování.2.8.1.1 Odstraňování prachu a hmotných částicPro odstraňování částic, jako je prach a kouř z rŧzných prŧmyslových procesŧ sepouţívají následující techniky.2.8.1.1.1 Elektrostatické odlučovačeElektrostatický odlučovač je v prŧmyslu široce vyuţíván a je schopen pracovatv širokém rozsahu teplotních a tlakových podmínek při rozličné koncentraci prachu.Není příliš citlivý na velikost částic a zachycuje prach za podmínek mokrého i suchéhoodlučování.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 aodpovídajících sběrných elektrod. Částice se nabíjejí a následně se oddělují z prouduplynu vlivem elektrického pole, které vzniká mezi elektrodami.106

Elektrické pole se vytváří mezi elektrodami pomocí nízkého stejnosměrného proudu ovysokém napětí (100 kV). Elektrostatický odlučovač je rozdělen prakticky na řaduoddělených 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 elektrodyVypojené (nenabité) elektrody se musí oklepnout, nebo rozvibrovat, aby se předešlonavrstvení prachu a jejich mechanická pevnost musí odolávat přenosu oklepovéhoúhozu nebo vibraci. Mechanická spolehlivost (odolnost) nenabitých elektrod a jejichpodpŧrný rám je dŧleţitý protoţe jediný zlomený drát mŧţe zkratovat pŧvodníelektrické pole odlučovače.Výkon elektrického odlučovače je dán rovnicí, která udává vztah mezi účinností celéhopovrchu sběrných elektrod, podílu objemového prŧtoku plynŧ a rychlostí pohybujícíchse částic. Tudíţ pro daný plyn je maximalizace plochy povrchu sběrných elektrod velmidŧleţitá a praxí současnosti je vyuţít široko-prostorové elektrody. Praktické provedeníje odkázáno naopak na dobrý projekt usměrňovače a regulaci.Prŧmysl vyuţívá dobré provedení usměrňovače, který obsahuje pouţití oddělenýchúsekŧ usměrňovače pro kaţdé pásmo nebo části pásma elektrického odlučovače.. Toumoţňuje pouţít kolísavé napětí u vstupního a výstupního pásma s ohledem naomezenou zátěţ prachu na výstupu a dává moţnost provozovat pásma při postupněvyšších napětích bez jiskření. Dobrý projekt se také praktikuje, uţije-li se soustavyautomatické regulace. Ta udrţuje optimální výšku elektrodového potenciáluv jednotlivém pásmu bez jiskření. Při aplikaci maximálního napětí bez jiskření sepouţívá automatického monitoringu a konstantně kolísajícího vysokého napětí.Dodávky stálého vysokonapěťového výkonu, které by zabezpečovaly optimálníúčinnost zachycování jsou nepravděpodobné.Obr. 2.30: Běžné uspořádání elektrostatického odlučovače (jsou znázorněny pouze dvěpásma) /tm 198, Lurgi 1999/Legenda:support insulator with base´nosný izolátor s podstavou; gas distributionplate= deska pro rozdělování plynu;direction off-gas flow= směr toku výstupníhoplynu; raw gas connection duct= spojovací potrubí pro surový plyn; electrical field1,2= elektrické pole 1,2;Plate support= podpěra desky;roof beam= nosník klenby; suspension tube= trubka sesuspenzí;steadying bracket= pevná opěra; discharge frame= vybíjecí konstrukce;spacer= rozpěra; plate rapping bars= tyče k oklepávání desek;dust hopper= výsypkaprachu; discharge electrode=vybitá elektroda; rapping device= oklepávací zařízení;collecting electrode= sběrná elektroda; conduit=potrubní vedení; clean gas connectionduct= spojovací potrubí pro čistý plyn; rainproof covering= nepromokavý kryt;rappingsystem drive= pohon systému oklepávání; gas deflector plate=deska pro odloučeníplynu107

Dŧleţitý je zejména měrný odpor prachu. Je-li příliš nízký, pak částice, které dosáhnousběrné elektrody ztrácejí snadno svŧj náboj a mŧţe nastat unášení prachu. Kdyţ mánaopak prach příliš vysoký měrný odpor, vytvoří se na elektrodě izolační vrstva, kterábrání běţnému koronovému výboji a vede ke sníţení účinnosti zachycení. Většinaprachŧ má měrný odpor v rámci správného rozmezí a zachycení se mŧţe zlepšovatpomocí úpravy prachu. Obvykle se pouţívají čpavek a oxid sírový. Měrný odpor semŧţe také sníţit poklesem teploty plynu, nebo dodatečným zvlhčením plynu.Elektrické odlučovače obvykle nedosahují tak nízkých koncentrací jako se dosahujepomocí tkaninového filtru. Aby se dosáhlo lepšího výkonu odlučovače, optimalizuje seproud plynu jednotkami, aby se získal jednotný prŧtok a předešlo se by-pasováníelektrického pole plynem.(plyn by procházel obtokem mimo elektrické pole ve stejnémsměru).Vyuţívá se správného provedení vstupního potrubního vedení a zařízení pro distribuciprŧtoku uvnitř vstupního otvoru, aby se dosáhlo jednotného prŧtoku na vstupu doodlučovače. Za těchto okolností lze docílitt emisí prachu v rozmezí 5 – 15 mg/Nm 3 .2.8.1.1.2 Mokrý elektrický odlučovačMokré elektrické odlučovače se provozují na stejných principech. V takovém případě jezachycovaný prach odstraňován z desek kolektoru (sběrače) splachováním vhodnoutekutinou, obvykle vodou buď přerušovaně (občas), nebo kontinuálním rozstřikovánímoplachu. Nabízejí výhody u určitých prachŧ, které přilínají na normální desky, nebotam, 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 CyklonyCyklony 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 seodděluje od proudu plynu tehdy, změní-li se směr prŧtoku plynu a prach pokračujev 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 pŧsobícíuvnitř spirály zajišťují změnu směru a částice o vyšší hmotnosti se ukládají ke stěnámcyklonu.Cyklony nejsou obvykle u tohoto prŧmyslového sektoru vhodné pro regulaci emisípřímo u procesu. Účinnost při zachycování jemného prachu je příliš nízká, neţ aby bylau výstupu z pece efektivní. Provozní zkušenosti ukázaly, ţe nejsou schopny splňovatpokročilé normy vypouštění. Cyklony se však uţívají efektivně jako primární sběračepři 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 filtrySoustavy tkaninových filtrŧ se v tomto prŧmyslovém odvětví pouţívají při mnohýchaplikacích, 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 zaurčitých okolností a jejich náchylnosti hořet, však nejsou vhodné pro všechny aplikace.Před filtry se zařazují usazovací a chladící komory, ale také kotle pro rekuperaciodpadního tepla, aby se sníţila pravděpodobnost vznícení zpŧsobeného částicemi azískalo 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 plynu2 filter bags= filtrové lapače (rukávy)3 compartment casing= oddělená pouzdra4 clean gas duct= vedení čistého plynu5 scavenging air fan= ventilátor na odsávání vzduchu6 control valves= regulační ventily7 dust hopper= výsypky prachu8 rotary valves= rotační ventilyZákladním principem tkaninové filtrace je vyuţití tkaninové membrány, která jepropustná pro plyn, ale zachytí se prach. Lapače jsou obvykle upevněny na kovovémrámu a kaţdý lapač bude součástí konstrukce izolované (zatěsněné) jednotky. Napočátku se prach ukládá jak na povrchu tkaniny, tak uvnitř tkaninového vaku, ale jakpovrchová vrstva narŧstá, stává se sám dominujícím filtračním médiem. Kdyţ je vrstvasilná, vzrŧstá odpor proti proudícímu plynu.Proto je nutné periodické čištění filtračního media, aby se regulovala tlaková ztráta připrŧchodu plynu filtrem. Směr proudu plynu, který se upravuje, mŧţe být buď zvnitřkulapače ven, nebo zvnějšku lapače dovnitř.Tkaninové filtry se běţně třídí podle zpŧsobu, jakým se filtry čistí. Pravidelnéodstraňování 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 akustickéimpulzy. 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 neţmikron.Obr. 2.34 : Čistící systém s opačným prouděním / tm 198, Lurgi 1999/Legenda 1 inlet raw gas=přívod surového plynu2 baffle plate=desková příčka3 filter bags= filtrové lapače4 clean gas space= prostor pro čistý plyn5 clean gas duct= potrubní vedení čistého plynu6 diaphragm valve= membránový ventil109

7 compressed air reservoir= zásobník stlačeného vzduchu8 nozzle lance= dmýšní tryska9 dust hopper= výsypka prachuTkaninové filtry jsou navrţeny na základě předpokládané rychlosti filtrace, která jedefinována jako maximálně přijatelná rychlost proudění plynu jednotkou plochytkaniny (m 3 /s ÷ m 2 - vyjádřeno v m/s). Rychlosti filtrace leţí obvykle v rozmezí od 0,01do 0,04 m/s podle aplikace, typu filtru a druhu tkaniny.Volba tkaniny musí brát v úvahu sloţení plynŧ, povahu a velikost částic prachu, metodučištění, která se pouţije, poţadovanou účinnost a ekonomické náklady. Musí se brátv úvahu také teplota plynu, zároveň s metodou chlazení plynu, pokud se provádí, a tedyvznikající 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 systémŧuvedeny v následující tabulce /tm 144, Elkem 1998/.Tab. 2.9 : Porovnání mezi různými systémy lapačů /tm 144, Elkem 1998/.parametrProudový pulsačnífiltrmembránový filtr se skelnýmivláknyfiltr seskelnýmivláknyProud 80 – 90 m /hod 70 – 90 m / hod 30 – 35 m / hodvzduchudo látkyTeplotní 200 o C 280 o C 280 o ClimityTyp lapače polyester/Nomex ® Gore-Tex ®membrána / skelné vláknoskelné vláknoVelikost 0,126 x 6,0 m 0,292 x 10 m 0,292 x 10 mlapačePlocha látky 2,0 m 2 9,0 m 2 9,0 m 2lapačePouzdro ano ne neTlaková 2,0 kPa 2,0 kPa 2,5 k PaztrátaŢivotnost aţ 30 měsícŧ 6 – 10 let 6 – 10 letOpotřebování 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 kontinuálnísystém 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 seproměřila tendence prachu emitovat z pouzdra lapačŧ, aby se identifikovala moţnostselhání a lze jich pouţít k detekci únikŧ prachu během cyklu čištění.110

Pokud jsou tato měření zapojena do soustavy čištění zón, pak se mŧţe identifikovatzóna, která obsahuje poškozený lapač a provést opravy na místě /tm 126, Robson1998/. Vyuţívá se rovněţ měření teploty a signální soustavy.Existuje i určité mnoţství rŧzných projektŧ lapačových filtrŧ, které pouţívají rŧznédruhy filtračních materiálŧ, z nichţ všechny dosahují principiálně nízké emisní hodnoty,coţ znamená emise pod 5 mg/Nm 3 . Vyuţití technik membránové filtrace (povrchováfiltrace) má dodatečně za následek prodlouţení ţivotnosti, vysoký teplotní limit aţ260 o C a relativně nízké náklady na údrţbu.Membránový filtr obsahuje ultra jemnou expandovanou membránu PTFE navrstvenouna lapačový materiál. Částice z proudu vycházejícího plynu se zachycují na povrchulapače. Spíše neţ vytvářet pouzdro na vnitřní straně nebo prostupovat do tkaninovéholapače, jsou částice odpuzovány od membrány tedy se vytváří menší pouzdro. Tatotechnika se aplikuje na všechny nové a stávající závody a mŧţe se také pouţít přiobnově 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 široképaletě aplikací s prodlouţením jejich ţivotnosti. Výkonnost moderních filtračníchmateriálŧ za vysoké teploty, nebo abrazivních podmínek se v současnosti zlepšila avýrobci látek mohou napomáhat ke specifikaci materiálu při určitých aplikacích. Přisprávném projektu (provedení) a vhodném typu prachu se dosahují velmi nízké hodnotyprašných emisí (< 1 mg /Nm 3 ) a delší ţivotnosti a spolehlivost návratnosti výloh zamoderní tkaniny.Izolované filtrační zařízení pouţívá při některých výrobách feroslitin tlakových filtrŧs ventilátory na znečištěné dýmy/plyn. Současné konstrukce vedly k uzavřenému filtruse sacím ventilátorem na straně vyčištěného plynu. Tato technika se pouţívá ve většinědalších kovozpracujících odvětví a spojuje výhody čištění jemnými filtry, coţ znamenádelší ţivotnost filtru, nízké provozní a udrţovací náklady a s ohledem na uzavřený filtr idefinované objemy plynu. /tm 144, Elkem, 1998/.2.8.1.1.5 Filtry keramické a s kovovou síťovinouExistuje několik příkladŧ, kde se tyto filtry pouţívají při úpravárenské aplikaci v tomtoprŧmyslovém odvětví /tm 76, Scapa 1998/ a dosahují velmi vysoké efektivity přiodstraňování prachu. Odstraňují se jemné částice včetně PM 10 .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 limitujícímfaktorem pro montáţ, která stanoví nejvyšší provozní teplotu.Rozšíření podpŧrného systému, kdyţ teplota roste, je také hlavním faktorem, protoţemŧţe být ovlivněno těsnění filtračních prvkŧ systému, coţ má za následek únikyznečištěného proudu plynu do proudu plynu jiţ vyčištěného. Pouţívají se systémykontinuální detekce poruch stejným zpŧsobem jako u rukávových filtrŧ.111

Keramické filtry jsou vyrobeny z aluminosilikátŧ a mohou se předem povléknoutrŧznými materiály, aby se zlepšila chemická odolnost, nebo odolnost proti kyselinám.Filtrační prvky jsou relativně snadno manipulovatelné, pokud jsou nové, ale jakmile sestanou křehkými v dŧsledku pŧsobení tepla, mohou se rozlamovat během údrţby nebonásilným zacházením, při jejich čistění.Přítomnost lepkavého prachu je také potenciálním problémem, protoţe nemŧţe být přiběţném čistícím cyklu odstraněn a zpŧsobí významný nárŧst tlakové ztráty. Pŧsobeníteploty na látku, která se zachycuje je proto dŧleţitým faktorem při projektováníjednotky. Při správném projektu a vhodném prachu se dosahuje velmi nízkých emisíprachu, při poklesu aţ na 0,1 mg/Nm 3 .Podobný výkon při vysokých teplotách byl také uveden při pouţití filtru z kovovésíťoviny. 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 dŧleţitýmfaktorem /tm 75, Theodore 1994; tm 223, VDI 3679, 1998/ a smáčecí schopnostmateriálu k zachycení mŧţe být také dŧleţitá.Zkušenosti ukazují, ţe účinnost mokrých skrubrŧ značně závisí na jejich celkovéenergetické náročnosti, zejména na tlakové ztrátě odlučovací zóny. Navíc zapředpokladu, ţe kapalina je uvnitř pračky rovnoměrně rozstřikována, bude podobnátlaková ztráta často vykazovat podobné efektivity při stejném prachu u zcela rŧznýchprojektŧ praček.Tedy není moţné projektovat mokrou pračku o vysoké účinnosti, kdyse 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 pouţívajípro jinými technikami těţce odstranitelný prach. Obecně se plyny pouţívají v jinýchpochodech (např. jako spalné plyny) a nevypouštějí se. Také se pouţívají ve spojenís mokrými elektrostatickými odlučovači, aby se plyny ochladily a vyčistily předtím, neţpřejdou do závodŧ na kyselinu sírovou a k absorpci kyselých plynŧ. To je popsáno dálev kapitole 2.8.1.2.Obr. 2.35 Skrubr s radiálním průtokemLegenda: 1 raw gas inlet= přívod surového plynu2 clean gas outlet= výstup čistého plynu3 scrubbing liquid feed=vstup vypírací kapaliny4 scrubbing liquid drain= výpust vypírací kapaliny5 adjustable ring= seřizovací prstenec6 diffusor=difusér, rozstřikovač7 spin vanes= otočné lopatkyKaskádovité uspořádání mokrých skrubrŧ se pouţívá často při odprášení plynubohatého na CO vystupujícího z izolovaných elektrických pecí, plyn se uţívá jakovysoce CV (calorific value?) plyn (o vysoké výhřevnosti ?). Toho se také vyuţívá112

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/Nm 3 . Pouţití pračekdovoluje, aby se dosáhlo ochlazení plynu zároveň s odstraněním prachu. Ţivotnostrukávového filtru by byla silně omezena a rychlé opotřebování by mělo za následekslabý výkon.2.8.1.1.7 Dospalovací hořáky a plápolající svíce odcházejících plynŧV prŧmyslu se pouţívají spalovací systémy k oxidaci CO, tuhého nebo plynnéhouhlíkatého 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 mezi850 aţ 1000 o C a zdrţují se po dobu minimálně 0,5 sek. ( za předpokladu, ţe senejedná o chlorované sloţky) a výsledky mohou potvrdil destrukci přítomnýchtěkavých 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 podporyţáruvzdorných vrstev. Pro změnu směru prŧtoku plynu při čistění vrstvy jezapotřebí sběrného potrubního systému. katalytické spalování, kde se provádí rozklad na povrchu kovového katalyzátoru přiniţších teplotách, běţně mezi 350 – 400 o C. zapalované svíčky ke spálení odpadních plynŧ, např. nadbytek CODospalovací hořáky rozruší organické sloučeniny včetně dioxinŧ při tepelné oxidaci avytvoří se prach, oxid uhličitý, voda, oxidy síry a dusíku a další produktyspalování.Další čištění je nutné proto, aby se tyto produkty odstranily.Dospalovací hořáky jsou uţitečné zejména při odolejování a odstraňování obalŧ, coţmŧţe produkovat organické sloučeniny ve vysoké koncentraci. Přítomnost těchtosloučenin tvoří v peci vysoké objemy produktŧ spalování a mohlo by mít za následekpři velmi krátké době zdrţení v peci emise částečně spálených plynŧ.2.8.1.2. Systémy vypírání plynuPlyny jako je čpavek, oxid siřičitý, fluorovodík, chlorovodík a oxidy dusíku vznikajípři několika pochodech, například oxid siřičitý se tvoří během tavení a HF vznikáběhem elektrolýzy. Jsou k dispozici preventivní a úpravárenské techniky těchto plynŧ/tm 224, VDI 3927 1998/. Omezování těchto plynŧ se často provádí pomocí regulačníchpochodŧ, nebo vazbou látky na strusku nebo kamínek. Pouţití hořákŧ o nízkých NOx aodstupňovaného spalovacího vzduchu pro pece a následné další spalování mohoupředejít tvorbě těchto plynŧ.Organické sloučeniny a dioxiny a některé kovové sloţky mohou být z některýchpochodŧ emitovány rovněţ a mohou se adsorbovat za pouţití podobných technik.Následující techniky se pouţívají k odstraňování plynných sloţek. Více informací jeuvedeno u kapitol pro specifický kov.113

2.8.1.2.1. Mokrá vypírkaSystémy mokrého vypírání se vyuţívají v prŧmyslu k odstraňování plynných sloţek onízké koncentraci, k odstranění částic a také k regulaci teploty (při adiabatickémchlazení). Zatímco základní technologie pro tyto aplikace je podobná, kritéria projektupro odstraňování hmotných částic i plynných sloţek jsou rozdílná.Systémy mokrého vypírání se často pouţívají pro všechny tři pochody zároveň a tudíţje provedení nevyhnutelně kompromisem a mŧţe vyústit do významného přenosu vlivŧz jedné oblasti prostředí do jiné, jako je například tvorba dodatečné odpadní vody přidané aplikaci. Některé procesy kdekoliv na světě pouţívané mají při odstraňování oxidusiřičitého dvojí alkalické medium a vyuţívají vápno jako druhotné medium proregeneraci 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 monitorovalopŧsobení.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 významnépřenosy vlivu prostředím existují a je nutno je brát v úvahu podle místa.2.8.1.2.2. Suché a polosuché skrubryAdsorpční techniky, jako je „suchá vypírka“ se pouţívají k absorpci kyselých plynŧ aadsorpci kovových, nebo organických sloţek. Vápno, hydroxid hořečnatý, oxidzinečnatý a oxid hlinitý se pouţívají často jak při obou aplikacích, tak pro dvojitéalkalické pračky a vyuţívá se jich kdekoli na světě. Aktivní uhlík (nebo koks) sepouţívá k odstraňování kovŧ (rtuť) a organických látek, u nichţ je to obvykleefektivnější.Adsorpce se dosáhne za pouţití věţích s výplní, nebo injektáţí reagentu do prouduplynu při pouţití reaktorové věţe. Nejčastěji se pouţívá lapačových filtrŧ zařazenýchsouproudně pro zachycování částečně zreagovaného vypíracího média a zajišťujícíchdalší povrchové plochy pro další absorpci. Vypírací médium se mŧţe několikrátrecyklovat v rámci vypíracího systému, aby se umoţnilo plné vyuţití absorpční iadsorpční kapacity. Oxid hlinitý a oxid zinečnatý jsou následně vyuţívány v hlavníchpochodech. Fluoridy absorbované na oxid hlinitý se rekuperují při elektrolytickémprocesu.Obdobou suché vypírky je polosuchá metoda. V tomto případě je řídká kaše reakčníhočinidla (obvykle vápna) injektována do reaktoru s proudem plynu. Voda se odpaří, zapředpokladu, ţe je teplota plynu dosti vysoká a plynné sloţky reagují s částicemi.Částice zreagovaného činidla se potom z proudu plynu odstraní. Suché vypírání je častoméně efektivní neţ mokrá nebo polosuchá metoda, zejména s méně reaktivními plynyjakým je SO 2 . Učinnost reakčního činidla se často vztahuje k reaktivitě reagující sloţkya dodavatelé vápna mohou často vyrábět materiál o reaktivitě, která je vhodná pro určitéaplikace.114

Pochody pouţívané k odstranění oxidu siřičitého, jsou známy jako odsiřováníspalin.Pouţívají se k omezování obsahu SO 2 v plynech z anodových pecí a dalšíchzdrojŧ o menší kapacitě a pro vypírání koncového plynu vycházejícího ze závodukyseliny sírové. Vzniká sádra, která mŧţe být za určitých okolností prodejnímproduktem.2.8.1.3. Systémy rekuperace plynuKromě vyuţití mokré, suché a polosuché metody pro odstraňování plynných sloţekuvedených výše se v tomto prŧmyslu ve značné míře vyuţívá systémŧ rekuperace prorekuperaci plynŧ z proudu odplynŧ z procesu. HCl se mŧţe absorbovat ve vodě a NOxlze absorbovat ve vodě nebo peroxidu vodíku.Při uzavřených materiálových cyklech sev prŧmyslu pouţívají následující případy:a) okruh kyseliny chlorovodíkové : u pochodŧ zahrnujících rozpouštění se pouţívákyselina chlorovodíková (HCl) v kombinaci s přebytkem chloru. Při aplikaciodpařování 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(HNO 3 ). Značná mnoţství oxidŧ dusíku (NO a NO 2 ) se mŧţe zachytit z koncovéhoplynu kyslíkem nebo peroxidem vodíku ve speciálních stupňových pračkách.Problémy, které se vyskytují jsou dlouhý časový interval potřebný k oxidaci maléhomnoţství NO a omezení absorpce plynu exotermickými reakcemi. Proto je zapotřebíchlazení a několika spojených praček, aby se dosáhlo limitních hodnot a zabránilose vystupování ţlutohnědého kouře z komína. Výsledná kyselina dusičná z prvnípračky má koncentraci obvykle okolo 45 % hm, a mŧţe se opět pouţít v několikapochodech.c) okruh chloru: chloru se vyuţívá při mokrých pochodech při rozpouštění kovŧ a přichlorování za sucha za stoupající teploty při jejich rafinaci. V obou případech sepouţívá uzavřených okruhŧ, např. za pouţití U-trubic s vodou a izolovanýchelektrolyzérŧ. Plynný chlor se mŧţe rekuperovat nebo tvořit chlorné roztoky.Chlornan se také pouţívá jako oxidační činidlo ve vypíracích roztocích přirozličných rafinačních procesech.d) okruh chloridu amonného : relativně malá rozpustnost chloridu amonného NH 4 Clv odpařovaných roztocích při pokojové teplotě vytváří moţnost znovuvyuţívatkrystalické sraţeniny této soli.2.8.1.4 Jímání sírySíra, která je přítomna v surovinách se mŧţe vyvázat na strusku nebo kamínky zavyuţití vhodných reakčních činidel, kamínek se mŧţe pouţít při zpracování. Síra, kteráse nezachytí v kamínku nebo strusce při procesech tavení je obvykle přítomná jako oxidsiřičitý a mŧţe se rekuperovat na elementární síru, kapalný oxid siřičitý, sádru nebokyselinu sírovou.Odbytiště pro tyto produkty ovlivňují volbu konečného produktu, ale nejbezpečnějšívŧči ţivotnímu prostředí je volba výroby sádry nebo elementární síry za nepřítomnostijinak vznikajících výstupŧ dalších produktŧ.115

Oxid siřičitý se tvoří při praţení a tavení sulfidových koncentrátŧ a doprovází procesykonverze. Tyto pochody se provozují tak, ţe se produkuje SO 2 o maximálníkoncentraci, aby se zlepšila efektivita rekuperace síry. Rekuperace síry eliminuje přenosvlivu z prostředí do prostředí.Pro rekuperaci síry jsou k dispozici následující pochody/tm 24 DFIU Síra 1996/ :a) plyny s obsahem aţ 1 % SO 2- Regenerační pochod Wellman-Lord zahrnuje reakce chudých plynŧ se siřičitanemsodným a vodou za vzniku hydrosiřičitanu sodného. Koncentrovaný oxid siřičitý semŧţe z tohoto roztoku uvolňovat a tvořit kapalný oxid siřičitý nebo vyrábět jinéprodukty, 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 nebokapalného 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 zatvorby sádry. Tento zpŧsob se pouţívá ve velkém měřítku v elektrárnách.- Dvojí vypírka v alkaliích při absorpci v kaustickém kalu (ţíravý hydroxid sodný) aza vysráţení sádry- Absorpce v oxidu hlinitém za vysráţení sádry (Dowa pochod)- Vysráţení jako síran hořečnatýb) plyny o vyšší koncentraci oxidu siřičitéhoi) Absorpce oxidu siřičitého ve studené vodě (např. mořské vodě) následovanávakuovým jímáním a rekuperací jako kapalný oxid siřičitý. Tyto pochody se vyuţívajíve spojení s jednotkou výroby kyseliny sírové k rekuperaci oxidu siřičitého, který nenírozpuštěn. Moţnost pro výrobu kapalného oxidu siřičitého závisí na existenci odbytištěv místě.ii) Výroba kyseliny sírové. Výroba kyseliny sírové hořením síry za vzniku oxidusiřičitého je dobře zavedeným pochodem. Tato zařízení těţí z konstantní, vysokékoncentrace plynu a jsou tudíţ méně omezena co do pochodu. Plyny z praţení nebotavení tyto rysy nemají a je těţší je zpracovávat a nemohou dosáhnout stejné úrovněkonverze.Plyny z tavení v peci se čistí a ochlazují a mohou se i vysušit. Oxid siřičitý v plynu sepotom konvertuje na oxid sírový při tzv. kontaktním pochodu , kde procházejí plynypřes vrstvu katalyzátoru oxidu vanadičného. Někdy je ke katalyzátoru přidáván oxidcesia, coţ mŧţe zvýšit výtěţnost, zejména kdyţ je koncentrace oxidu siřičitého nízká akolísá, nebo kdyţ je nízká teplota. Ke zvýšení účinnosti konverze v jedno idvoukontaktním pochodu se v závodech pouţívají dokonalejší katalyzátory.V jednokontaktních pochodech přecházejí plyny přes sérii čtyř nebo více vrstevkatalyzátorŧ, aby se získala vysoká účinnost konverze. Výroba oxidu siřičitého jeexotermický pochod a kdyţ je obsah oxidu siřičitého dosti vysoký, aby se dosáhlodostatečného tepla, jsou plyny mezi kaţdým z prŧchodŧ ochlazeny. U plynŧ, které majínízký obsah oxidu siřičitého se teplo spíš musí před prŧchody dodávat. Vzniklý oxidsiřičitý se potom absorbuje do 98 % kyseliny sírové, která se potom ředí na přiměřenou116

kyselinu sírovou. WSA pochod je postaven na jednokontaktním provozu.Přítomnostoxidu sírového inhibuje konverzi oxidu siřičitého a dvoukontaktní zpŧsob se tedyvětšinou obecně vyuţívá k dosaţení efektivnější konverze oxidu siřičitého, pokud jejeho obsah v plynu dostatečně vysoký. V tomto případě se oxid sírový absorbuje podruhém nebo třetím prostupu, coţ umoţňuje konverzi většího mnoţství oxidu siřičitéhov následujícím prŧchodech plynu. Pak následuje další stadium absorpce oxidu sírového.Pouţití dvoukontaktního zpŧsobu zvyšuje účinnost odstraňování oxidu siřičitého méněneţ 98 % na 99,5 %. Bylo uvedeno, ţe pouţití cesia do katalyzátoru mŧţe účinnostzlepšit aţ na 99,9 %, ale tento údaj se vztahuje k pochodu, který má rovněţ vysokoukoncentraci oxidu siřičitého ve vstupujícím plynu. /tm 140, Finland Cu 1999/.Odstraňování prachu před kontaktním pochodem je podstatné pro ochranu katalyzátorua k výrobě čisté kyseliny. To sniţuje koncentraci většiny kovŧ, například Zn napřijatelnou úroveň v kyselině, která se vyrábí a předchází se otravě katalyzátoru.Předúprava proudu plynu zahrnuje obvykle několik stupňŧ v závislosti na přítomnostikontaminantŧ v proudu plynu. Stupně mohou zahrnovat chlazení při rekuperaci tepla,elektrické odlučovače za horka, vypírku k odstranění rtuti atd. a mokréelektroodlučovače.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 včetněkyseliny fluorokřemičité H 2 SiF 6 . Kyselina mŧţe obsahovat také kovy jako je Cu, Zn aFe ( jednotlivě aţ 2500 ppm), Hg ( aţ do 1900 ppm) a Pb ( aţ do 50 ppm). Arsen mŧţebýt také přítomen aţ do úrovně 10 000 ppm. Další prvky, jako je Al, Ni, Cr, Cd, Bi, Sbatd. mohou být přítomny v závislosti na přítomnosti těchto kontaminantŧ v hutnívsázce. Slabá kyselina bude také nasycena oxidem siřičitým (běţně mezi 2000 aţ 5000ppm v závislosti na koncentraci SO 2 . Tato kyselina se mŧţe rozloţit a plyny pakpřecházejí 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 kyselinysírové jsou absorbovány do kyseliny, která se vyrábí. Pokud je koncentrace vysoká, pakse vyrobí hnědě zbarvená kyselina a ta nemusí být přijatelná pro potencionálnízákazníky. Problém je tedy při moţném prodeji.Obr. 2.36 : Obvyklá trasa čištění plynu pro závod kyseliny sírovéLegenda: off gas from flash smelting furnace= výstupní plyn z pece rychlého tavení;off gas from Peirce- Smith converter (primary plant)= výstupní plyn z konvertoruPeirce- 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= mokrýelektrostatický odlučovač; mercury removal (absorption)= odstraňování rtuti(absorpcí);drying tower (absorption in concentr. sulphuric acid)= sušící věž ( absorpcev koncentrované kyselině sírové); catalysis= použití katalyzátorů; absorption=absorpce; cleaned off-gas= vyčištěný výstupní plyn; sulphuric acid plant= závod navýrobu kyseliny sírovéPochod výroby kyseliny sírové odstraňuje jakékoliv odpady prachu a kovŧ a ty sepřevádějí do kyseliny, která se vyrobí. Odstranění prachu a kovŧ před kontaktním117

pochodem znamená, ţe tyto sloţky jiţ nebudou významně obsaţeny v plynechvypouštěných do ovzduší. Mlha kyseliny mŧţe být emitována z komína a pouţívají sesvíčkové filtry, tam, kde je to potřeba, aby se tato mlha eliminovala. Uvádí se, ţe rostevysoká hladina fluoridŧ v plynech, coţ pravděpodobně vytváří kyselou mlhu. /tm 106,Farrell 1998/.Závody kyseliny sírové se pouţívají k odstraňování oxidu siřičitého, který se uvolňujeběhem 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 (dvoukontaktnízpůsob)Legenda: a) drying tower= sušící věžb) c)d)h) heat exchanger= výměník teplae) converter= konvertorf) superheater=přehřívačg) intermediate absorber= prostřední absorbérh) final absorber= koncový absorbér2.8.1.5 Celkový uhlík a těkavé organické látkyCelkový uhlík a těkavé organické látky (VOC) se vytvářejí při nedokonalém spalování aběhem rozličných procesŧ, jako je odmašťování, pochody extrakce rozpouštědlem a přiodvzdušňování (odplyňování) nádrţí, které se pouţívají ke skladování rozpouštědel apaliv. Rozpouštědly mohou být aromatické, alifatické, chlorované organické nebovodné roztoky, toxicita pro ţivotní prostředí mezi rozpouštědly kolísá a to je třeba brátv úvahu a pouţívat nejméně toxické rozpouštědlo a určit odlučovací systém, který sebude pouţívat podle místních podmínek.Praktikují se metody úprav, aby se předešlo emisím rozpouštědla a mŧţe sepouţít usazovacích nádrţí s míchacím zařízením, kde se minimalizuje styk sevzduchem.Výpary rozpouštědla nebo paliva se musí odvádět a z odsávaných plynŧodstraňovat.Technikami, které se pouţívají k odstraňování, nebo rozkladu VOC jsou dospalovacíhořáky a pračky, jiţ detailně popsané a dosahují se koncentrace niţší neţ 10 mg/Nm 3 .Také se pouţívají bio-filtry a reaktory /tm 159,VDI 1996/. Pouţívají se odlučovače saktivním uhlím (uhlíkem) a chladiče a nebo kondenzační systémy a to umoţňuje, abyse látka rekuperovala a pouţila znovu. Při jednom z pochodŧ extrakce rozpouštědlem seodsávaný vzduch ochlazuje a odstraňuje se rozpouštědlo aţ na úroveň 0,2 kg/tvyrobeného kobaltu. VOC mohou být také emitovány během dodávky rozpouštědel atd.K tomu, aby se minimalizovaly emise VOC se pouţívá zpětné ventilace rozptýlenýchplynŧ.2.8.1.6 DioxinyDioxiny se vyskytují při výrobě kovŧ /tm 3225, VDI 3460 1997/, zejména při výroběz druhotných surovin nebo při pochodech, při kterých se provádí chlorace, jako přielektrolytické výrobě hořčíku z mořské vody a dolomitu. Dioxiny, nebo jejich118

prekursory mohou být přítomny v některých surovinách a existuje moţnost jejichnových syntéz v pecích, nebo odlučovacích systémech. Dioxiny jsou snadnoadsorbovatelné na pevné hmoty a mohou být zachyceny ve všech oblastech ţivotníhoprostředí, prostřednictvím prachu, vodných suspenzí a prachu z filtrŧ.Tento prŧmysl je postaven na zdrojích druhotných surovin z oblasti šrotu. Ačkolivexistují dohodnuté jakosti šrotu, mohou vést přítomné nečistoty k tvorbě dioxinŧ běhemnedokonalého spalování nebo novými syntézami.Přítomnost dioxinŧ v prachu z elektrických obloukových pecí a přítomnost PCB(polychlorovaných bifenylŧ) při zpracovávání šrotu jsou potenciálními přímými zdrojidioxinŧ.Přítomnost olejŧ a dalších organických látek ve šrotu nebo jiných zdrojích uhlíku(zejména hořících palivech a redukčních činidlech, jako je koks) mŧţe dát vzniknoutjemným částicím uhlíku, které reagují s anorganickými chloridy nebo organickyvázanými chloridy v rozmezí teplot 250 – 500 o C za vzniku dioxinŧ. Tento pochod jeznám jako nové syntézy a je katalyzován za přítomnosti kovŧ jako je Cu nebo Fe.Předběţné odloučení, nebo úprava vsazovaného materiálu pro minimalizaci mnoţstvíprekursorŧ nebo organické hmoty je tedy velmi dŧleţitým opatřením pro prevencitvorby dioxinŧ. Ačkoliv se dioxiny mohou při vysoké teplotě (nad 850 o C rozrušitza přítomnosti kyslíku, je stále moţný nový pochod syntézy, kdyţ se plyny ochlazujípři přeskupování (reformation window).Takový prostor se mŧţe vytvořit v odlučovacích systémech a v chlazených částech pecenapř. v prostoru vsázky. Aby se předešlo novým syntézám, věnuje se péče provedenísystémŧ chlazení, aby se minimalizoval čas zdrţení v prostoru. Mŧţe se zajistitdostatečná potřeba kyslíku v horkých plynech i injektáţ kyslíku, aby docházelok dokonalému spálení.Do proudu plynu se mŧţe injektovat aktivní uhlík, na jehoţ povrchu se dioxinyadsorbují. 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 pouţitívysoce účinné filtrace prachu. Zachycený prach mŧţe mít vysoké koncentrace dioxinŧ aje nutné ho pečlivě zneškodnit nebo upravit. Pro rozrušení dioxinŧ jsou také dostupnékatalytické oxidační systémy a bylo uvedeno, ţe se pouţívají tkaninové filtry, kterémají zabudovanou vrstvu katalyzátoru.Všechny zde uvaţované techniky jsou závislé a svázány s aplikací a všechny se mohouna stávající pochody pouţít. Nejefektivnější a ekonomicky nejschŧdnější technika budezáviset na specifickém místě, aspektech bezpečnosti a provozní stabilitě, stejně jako naekonomických faktorech, které je třeba brát v úvahu. Lze dosáhnout úrovně emisílepších neţ 0,5 ng TEQ /m 3 ve vyčištěném plynu za pouţití jedné nebo více těchtotechnik. Niţší hodnoty, lepší neţ 0,1 ng TEQ /m 3 se mohou dosáhnout pomocí jednénebo kombinací těchto technik.2.8.1.7 Odstraňování dalších nečistotKromě 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 jsou119

odstraňovány odděleně podle toho o který kov je především zájem. Proto se pouţívajístupně přídavného čištění, aby se odstranily a rekuperovaly a o tom se pojednáváv kapitolách o specifických kovech.2.8.1.7.1 Neţelezné kovyK odstraňování nečistot z dotyčných kovŧ pomocí odtěkání nebo vyvazování dalšíchkovŧ 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 mohouzachycovat za pouţití vhodné techniky k odstraňování prachu. Kovy se tedy zezachycených prachŧ spalin rekuperují několika zpŧsoby. Čištění pecní strusky apochody odkouření strusky se provozují také proto, aby se odstranily těkavé kovy, kteréjsou zachyceny v prachu spalin. Tyto prachy ze spalin a další odpady tvoří tudíţsuroviny pro rozličné kovy.Těkavé kovy a jejich oxidy se nalézají také v prachu a v odpadech z dalších pochodŧnapř. z prachu při zpracování oceli. Takovéto odpady poskytují surovinu pro dalšípochody při rekuperaci Zn a dalších těkavých kovŧ. Při těchto procesech se pouţívajírotační pece (Waelzova pec) nebo tavící pece ISA k odkouření kovu a obohacenéhosměsného oxidu Zn a Pb, který se mŧţe dále rekuperovat v dalším pyrometalurgickémpochodu. Nádrţe a ostatní vybavení, kterých se pouţívá v hydrometalurgickýchzávodech jsou většinou odvětrávána do atmosféry, aby se zajistilo bezpečné pracovníprostředí. Toto odvětrání do ovzduší mŧţe obsahovat kyselou mlhu, která obsahujesloučeniny kovŧ z roztoku. Moţnými technikami pro odstranění jsou mokré pračkynebo demistery (odlučovači kapek). Prvky odlučovače kapek jsou umístěny v prouduplynu odvětrávací šachty, nebo prŧduchu, nahoře na chladících věţích a odseparovanýroztok proudí zpět do hlavního zásobníku.2.8.1.7.2 RtuťRtuť těká při teplotě s níţ se setkáváme u většiny odlučovacích pochodŧ a k jejímuodstranění se mohou se pouţít další techniky /tm 26, PARCOM 1996; tm 139 FinlandZn 1999; tm 225, VDI 3460 1997/. V případě, i kdyţ se rtuť odstraní před závodem navýrobu kyseliny sírové, jakýkoliv zbytek přítomné rtuti se objeví v kyselině, která sevyrobí, při čemţ specifikace produktu je běţně pod 0,1 ppm Hg a je ekvivalentní cca0,02 Nm 3 ve vyčištěném plynu a všechny pochody, o kterých byla podána zpráva tohodosahují.Pochod Boliden – Norzink. Je zaloţen na vyuţívání mokrých skrubrŧ při reakcimezi chloridem rtuťnatým a rtutí za tvorby chloritu rtuťného (kalomelu), který sevysráţí z roztoku. Pochod je zařazen po stupni vypírání a chlazení v závodě výrobykyseliny, tak ţe plyn je zbaven prachu a oxidu sírového a teplota je okolo 30 o C.Plyn prochází výplňovým loţem skrubrové věţe s roztokem, který obsahuje chloridrtuťnatý. Ten reaguje s kovovou rtutí v plynu a vysráţí se jako kalomel chloridrtuťný (Hg 2 Cl 2 ). Kalomel se odstraňuje z cirkulujícího vypíracího roztoku ačástečně se regeneruje plynným chlorem na HgCl 2 , který se potom recyklujev systému vypírání. Chlorid rtuťnatý je velmi toxickou sloučeninou rtuti a je třebadát velký pozor, kdyţ se tento pochod provozuje.120

Pochod Bolchem . Toto stadium pochodu je zařazeno v závodě na výrobu kyselinyjako Boliden-Norzink pochod, ale při odstraňování se pŧsobí 99 % kyselinousírovou. Tato kyselina přichází z části absorpce závodu kyseliny a oxiduje rtuť zateploty okolního prostředí. Výsledná kyselina obsahující rtuť se zředí na 80 % a rtuťse vysráţí jako sirník thiosíranem. Po odfiltrování sirníku rtuťnatého se kyselinavrací do absorpce. Při tomto pochodu se tedy ţádná kyselina nespotřebovává.Outokumpu pochod. V tomto pochodu se rtuť odstraňuje před stupněm vypírkyv závodě kyseliny. Plyn je uvnitř veden při teplotě 350 o C výplní skrubrové věţe,kde se vypere v protiproudu asi 90 % kyseliny sírové při okolo 190 o C. Kyselina setvoří přímo in situ z oxidu sírového v plynu. Rtuť se vysráţí jako sloučeninachloridu seleničitého. Kal rtuti se z ochlazené kyseliny odstraňuje, filtruje a vypíráse a posílá se na výrobu kovové rtuti. Část kyseliny se potom recykluje vevypíracím cyklu.Pochod s rhodanidem sodným.. Tento pochod se pouţívá při praţení Zn. Plyns obsahem oxidu siřičitého se vypírá v roztoku rhodanidu sodného a rtuť seodstraňuje jako sirník. Rhodanid se regeneruje. Pochod probíhá podle rovnice:3 Hg + 8 SCN - + 4 H + + SO 2 2 / Hg(SCN) 4 / 2- + HgS + 2 H 2 OFiltr aktivního uhlíku.Adsorpční filtr, který vyuţívá aktivního uhlíku k odstraňovánípar rtuti z proudu plynu.Jsou k dispozici dva pochody pro omezení obsahu rtuti ve vyráběné kyselině sírovéběhem výroby neţelezných kovŧ.Iontoměničový pochod. Tento proces pouţívá k odstraňování rtuti z vyrobenékyseliny výměny iontŧ a dosahuje koncentrace rtuti pod 0,5 ppm.Jodid draselný, který musí být přinejmenším 93 % se přidává do kyseliny přiteplotě 0 o C. Jodid rtuťnatý se potom vysráţí.Pochody Norzink a Outokumpu se pouţívají podobně, ale jinde byly uvedeny i dalšípochody /tm 26, PARCOM 1996/ :- Selenový skrubr. Je zaloţen rovněţ na mokrém vypírání plynu a vyuţívák odstraňování par o vysoké koncentraci rtuti reakce mezi amorfním selenemv kyselině sírové a rtutí- Selenový filtr. Jde o suchou metodu čištění plynu, která vyuţívá reakce amorfníhoselenu s parami rtuti za tvorby selenidu rtuti- Postup se sirníkem olovnatým. Suchá metoda čištění pouţívající kuliček sirníkuolovnatého jako medium pro odstranění rtuti z proudu plynu2.8.1.8 Vyuţití obohacení kyslíkem v systémech spalováníSystémy spalování/ oxidace, které se pouţívají při výrobě neţelezných kovŧ uvádějí napředním místě vyuţití kyslíku přímo nebo vzduchu obohaceného kyslíkem v tělese121

pece. Tohoto obohacení se pouţívá, aby se umoţnila autotermální oxidace rud na bázisirníkŧ, zvýšila se kapacita nebo podíl taveniny jednotlivých pecí a poskytly se v peciskryté prostory bohaté na kyslík, aby se umoţnilo dokonalé spalování, odděleně odredukční 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 obohaceníkyslíkem kontinuálně za regulace hutního pochodu a při předcházení emisímZnačné omezení objemu procesních plynŧ, které se tvoří, kdyţ se omezí obsahdusíku. To umoţňuje významné omezení rozměrŧ potrubního vedení a zmenšenísystémŧ a zamezí ztrátám energie vynaloţené na ohřev dusíkuRŧst koncentrace oxidu siřičitého (nebo dalších produktŧ) v procesních plynechumoţňující konverzi a pochody rekuperace, aby se dosáhlo vyšší efektivnosti, aniţby se pouţily speciální katalyzátory.Vyuţití čistého kyslíku v hořáku vede ke sníţení parciálního tlaku dusíku v plamenia tudíţ se mŧţe omezit tvorba za tepla vznikajících NOx. To nemusí být případ přiobohacení kyslíkem v hořácích nebo v jejich blízkosti, protoţe vyšší teplota plynumŧţe podporovat vznik „tepelných“ NOx. Ve druhém případě se mŧţe kyslíkpřidávat současně z hořáku, aby se tento efekt omezil a udrţovalo se zlepšenítavících poměrŧ.Výroba kyslíku v místě je spojena s výrobou plynného dusíku při odseparování zevzduchu /tm 127, ETSU 1994/. Toho se příleţitostně pouţívá při potřebě inertníhoplynu v místě. Inertních plynŧ se pouţívá při potlačení moţnosti vzniku ohně, kdyţse vyskytují vznětlivé materiály (např. suché koncentráty mědi), při odplyňovánítaveniny kovu, v prostorech chlazení strusky a stěrŧ a při regulaci kouře přiodpichu a odlévání.Injektáţ kyslíku do individuálních bodŧ pece souproudně s hlavním hořákemumoţňuje, aby se regulovaly teplotní a oxidační poměry odděleně od hlavníchpecních pochodŧ. To umoţňuje, aby vzrŧstal podíl tavení, aniţ by docházelok neţádoucímu rŧstu teploty. Příkladem je návrh integrální dospalovací zóny vevysoké peci.2.8.1.9 Techniky regulace pochodu pro záchytná a odlučovací zařízeníV tomto odvětví se pouţívá ve velkém měřítku regulace provozovaných procesŧ.Pouţívají se následující techniky :ve značné míře se pouţívá systémŧ měření reagenciípouţívá se regulace vsazovaných činidel a výkonu závodu. Vyuţívá sekontinuálního monitorování teploty, tlakové ztráty, emitovaných částic nebo jinýchpolutantŧ, proudu a napětí elektrostatických odlučovačŧ a prŧtoku kapaliny pračkoua pH. Jsou zapojena signální zařízení k indikaci provozních problémŧ122

provozovatelé jsou proškolování a posuzuje se dodrţování provozních předpisŧ avyuţívání popsaných pokročilých technik regulace úroveň dohledu se optimalizuje, aby se vyuţilo výhod uvedených výše azachovávala se odpovědnost provozovatele vyuţívají se systémy jakosti a environmentálního řízení vyuţívají se systémy řádné údrţby. Rostoucí měrou se vyuţívá zaměstnancŧurčených k údrţbě, které tvoří část týmu provozujícího podniku a týmy pro údrţbuse doplňují2.8.2 Současné emise a úrovně spotřebÚdaje o hlavních emisích a spotřebách HF, HCl, VOC, dioxinŧ, NOx a CO mohoubýt nalezeny v kapitolách ke specifickým kovŧm, ale dosahované emise u několikapřípadŧ úpravárenských a odlučovacích zařízení jsou uvedeny dále v tabulce.Tabulka 2.10 Příklad současných emisí z některých aplikací snižování prachu (prachmg/Nm 3 )TechnikaVelikostčásticmÚčinnostodlučování% / 1 mEO za horka 0,1 99 v závislostina projektuMaximálníteplotaprovozuoCRozmezídosaženýchemisí mg/Nm 3450 5 – 15předúprava 50Mokrý EO 0,01 99 80 1 – 5opticky čistéPoznámky4 nebo 5 zónobvykle seprovádí předúpravaEO se dvěma zónamiv řadě.HlavněmlhyCyklon 10 40 1100 100 – 300 Hrubé částiceVyuţívaný jakopomocný pro dalšímetodyTkaninovýfiltrKeramickýfiltrMokrý skrubr 1 – 3 80 – 99 Vstup 1000Výstup 800vysráţení0,01 99,5 220 1 – 5 Dobrý výkon přivhodném typu prachu0,001 99,5 900 0,1 – 1 Velmi dobrý výkon přivhodném prachu 4 – 50 Dobrý výkon přivhodném prachuSníţení kyselých plynŧ123

Tab. 2.11: Příklad koncentrace hlavních složek ve vyčištěném plynu ze závodu výrobykyseliny sírové / tm 124, DFIU Cu 1999/Substance Jednotky Naměřené hodnotySOx (jako SO 2 ) mg/Nm 3 100 – 1100SO 3 mg/Nm 3 20 – 40NOx (jako NO 2 ) mg/Nm 3 20 – 45Chloridy (jako HCl) mg/Nm 3 2 – 7Fluoridy (jako HF) mg/Nm 3 1 – 4Cd mg/Nm 3 0,001 – 0,02Hg mg/Nm 3 0,001 – 0,07Tl mg/Nm 3 0,001 – 0,02As mg/Nm 3 0,01 – 0,02Se mg/Nm 3 0,01 – 0,02Sb mg/Nm 3 0,01 – 0,5Pb mg/Nm 3 0,01 – 0,5Cu mg/Nm 3 0,01 – 0,5PCDD / PCDF Ng TEQ/ m 3 0,001 – 0,01Plyny ze záţehové pece a konvertoru Pierce a Smitha o objemu 290 000 Nm 3 /hod,Vstup SO 2 6 – 8,4 % nad 99,6 % konverze, při produkci 2000 t kyseliny / denTab. 2.12 : Příklad výkonu některých stávajících závodů kyseliny sírovéMetoda Vstup SO 2 Výstup SO 2Poznámkymg/Nm 3Dvoukontakt – 4 prostupy 5 450 99,5 % konverzeJednokontaktní – Cs 2 O přidanýpři posledním prostupu 3 750 99 % konverze nízký /kolísavý vstupSO 2Jednokontaktní- Cs 2 O přidaný + 3 850 (300 ppm) 99 % konverzekondenzátor WSADvoukontaktní – 5 prostupŧ 15 500 – 1000 99,8 % konverze, velmivysoký konstantní vstupSO 2Dvoukontaktní-5 prŧchodŧ,Cs 2 O přídavek katalyzátoru,vysoký obsah kyslíku vevsázkovém plynu14 285 (100 ppm) 99,9 % konverze, velmivysoký konstantní vstupSO 22.8.3 Moţné techniky při určování BATTato část představuje několik technik pro předcházení nebo omezování emisí a odpadŧ,stejně jako techniky ke sniţování celkové spotřeby energie. Všechny jsou komerčnědostupné. Jsou uvedeny příklady, které představují techniky o vysokém plnění závazkŧvŧči ţivotnímu prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady, závisejí nainformacích, které poskytl prŧmysl, Členské státy Evropského společenství a hodnoceníEvropského Úřadu pro IPPC.124

2.8.3.1 Obecné principyZvláště dŧleţitá je volba a provedení vhodných úpravárenských technik. Existujeněkolik technik a ačkoliv se mŧţe zdát, ţe některé nabízejí vysoké výkony, lze sesetkávat nicméně s problémy takových charakteristických rysŧ jako je sloţení a povahaplynŧ, zejména se uvaţuje o prachu a dalších sloţkách. Například je účinek tkaninovýchfiltrŧ, které pouţívají moderní materiály povaţován za lepší pro ţivotní prostředí neţjiné techniky pro odstraňování prachu, ačkoliv to nelze povaţovat za univerzálněaplikovatelné s ohledem na problémy lepkavosti a abrase některými druhy prachu. Tytoproblémy jsou specifické pro individuální místa a materiály a provozovatel by měl vzíttyto faktory v úvahu při odborné instruktáţi projektu.Objem, tlak, teplota a obsah vlhkosti v plynu jsou dŧleţitými parametry a mají hlavnívliv na pouţité techniky, nebo jejich kombinaci. Zejména bude všemi těmito parametryovlivňován rosný bod a jejich varianty během výrobního cyklu by se měly vzítv úvahu. Charakterizace povahy prachu nebo kouře je velmi dŧleţitá k tomu, aby seidentifikovaly jakékoliv neobvyklé vlastnosti (hygroskopičnost, vznětlivost, lepkavost,abrasivita atd.) Velikost částice a tvar, schopnost smáčivosti a hustota materiálu, to jsoutaké faktory pro moţnou optimalizaci při volbě techniky. Koncentrace prachu a jehovariabilita by se měla rovněţ brát v úvahu při tvorbě spolehlivého velkého projektu.Tyto problémy se diskutují prŧběţně s ostatními v částech o moţných technikách pro10 skupin kovŧ, pokud jsou relevantní varianty pro charakteristické rysy prachu .Mnoho provozovatelŧ uvádělo, ţe výkony se mohou časem zhoršit, protoţe se zařízeníopotřebovává a je nutná údrţba. Moderní systémy by se měly pouţívat za kontinuálníhomonitorování výkonu při přímém měření emitovaných plynŧ ( např. prachu, CO, SO 2 ).Alternativně se mohou monitorovat parametry rozhodující pro regulaci. Tyto systémyby se měly opatřit výstraţnou signalizací.2.8.3.2 Odstraňování částic2.8.3.2.1 Elektrostatické odlučovačeElektrostatické odlučovače, jsou moţnými technikami (které se berou v úvahu), pokudjsou pro danou aplikaci správně vyprojektovány, zkonstruovány a přizpŧsobenyvelikostí /tm 75, Theodore 1994; tm 78 IEA 1997; tm 79, Soud 1995; tm 222, VDI 36781998/.Elektrostatické odlučovače za horka se pouţívají jako stupeň předčištění předodstraněním oxidu siřičitého. Mokré elektrostatické odlučovače se aplikují zejména uvlhkých plynŧ, jako například z granulačního zařízení, nebo při konečné úpravě. Protato pouţití se proto vyţadují rŧzné výkony a pŧsobení projektovaných parametrŧ, jakoje 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 adistribuce a provedení elektrod. Vyuţití čtyř nebo více polí se obvykle uvaţuje zafinální stupeň úpravy125

vyuţití konstrukčních materiálŧ, které jsou přiměřené pro materiál, se kterým sebude manipulovat.musí se uvaţovat o předběţném zatíţením, elektrických rázech a dodávkáchstřídavého proudumokré elektrostatické odlučovače nebo pohyblivé elektrody EO se mohou pouţítpro těţký prach nebo vlhké plynyTyto charakteristiky, uvedené výšeelektrostatických odlučovačŧ.se mohou aplikovat pouze u novýchúprava plynu, vyuţití dobrého oddělení proudu plynu a prachu, vyuţití elektrickéhooklepu, automatické mikroprocesorové regulace elektrického systému u kaţdéhopole, to jsou také aspekty, které je moţno zařaditTyto aspekty se mohou aplikovat na většinu stávajících zařízení2.8.3.2.2 Tkaninové filtry nebo rukávové (pytlové) lapačeMoţnými technikami jsou filtry, které jsou správně vyprojektovány, zkonstruovány aodpovídají 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 těsnícíhosystému. Měla by se praktikovat správná údrţba. Moderní filtrační materiály jsouobvykle silnější a mají delší ţivotnost. Ve většině případŧ jsou zvláštní náklady namoderní materiály větší neţ vykompenzované mimořádnou ţivotností .přídavek vápna nebo jiných reakčních činidel ( např. aktivního uhlí) pro zachyceníplynných sloţek jako jsou SOx nebo pro odstranění dioxinŧteplota procesu nad rosným bodem plynu. Teplotě odolné pytlové filtry a montáţnísoustava se vyuţívají při vyšších provozních teplotáchkontinuální monitorování prachu při vyuţití oklepu, optické, nebo triboelektrickézařízení 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 jsoupovaţovány za vhodné metody pro zadrţení jisker. Montují se mnohem modernějšífiltry s mnohonásobným počtem sekcí a poškozené úseky se mohou izolovat, pokudje třeba.k detekci ohně se mŧţe pouţít monitorování teploty a jiskření, mohou se zajistitsoustavy inertních plynŧ nebo se do výstupního plynu mohou přidávat inertnímateriály (např. vápno) tam, kde je nebezpečí vzníceníMŧţe se monitorovat tlaková ztráta, aby se reguloval mechanismus čištěníVšechny tyto techniky jsou vhodné pro nová zařízení. Mohou se také aplikovat nastávající tkaninové filtry a mohou se rekonstruovat. Zejména těsnící systém rukávovéhofiltru se mŧţe zdokonalit během roční periodické údrţby a pytlové lapače se mohou126

zaměnit za modernější tkaniny během běţné náhrady pŧvodního vzoru a mohou serovněţ sníţit budoucí náklady.2.8.3.2.3 Keramické filtryMoţnými technikami jsou filtry, které jsou správně vyprojektované, konstruované aodpovídají velikostí pro danou aplikaci /tm 79, Soud 1995/Mohou zahrnovat následující charakteristiky :zvláštní pozornost věnovat volbě a spolehlivosti pláště, montáţi a systému těsněnívyuţití teplotně odolného pláště a montáţních součástíkontinuální monitorování prachu, vyuţívající oklepy prachu, optická, nebotriboelektrická zařízení pro detekci poruchy filtru. Zařízení by mělo zareagovat nasystém čištěnífiltru, pokud to lze tak, aby se mohly identifikovat individuální úseky,které obsahují špatné, nebo poškozené prvkyzajištění úpravy plynu, kde je to nutnévyuţití monitorování tlakové ztráty a regulaci mechanismu čištěníVšechny tyto techniky jsou vhodné pro nová zařízení. Lze je také aplikovat na existujícíkeramické filtry a mohou být rekonstruovány. Zejména lze často zlepšovat těsnícísystém během běţných period údrţby.2.8.3.2.4 Mokré skrubryMoţnými technikami jsou skrubry správně projektované, konstruované a odpovídajícívelikostí pro danou aplikaci, kde povaha prachu nebo teplota plynu předem vylučujepouţití jiných technik /tm 79, Soud 1995/, nebo kde je zejména vhodný prach proodstraňování ve skrubrech. Jejich vyuţití mŧţe být vhodné také tam, kde plyny musíbýt odstraněny zároveň s prachem, nebo, kde tvoří část řetězce úpravárenských technik,například u odprašování, které je předřazeno závodu pro výrobu kyseliny sírové. Měloby se počítat s dostatečnou dodávkou energie, aby se zajistilo smáčení a zachyceníčástic.Mokré skrubry by se měly připojit na systém monitorování tlakové ztráty, prouděníkapaliny a (pokud mají být potlačeny kyselé plyny) i pH. Vyprané plyny by mělyvystupovat přes odlučovač mlhy (demister). Tyto regulační rysy skrubrŧ se mohou takéaplikovat na většinu stávajících zařízení.2.8.3.2.5 Dospalovací hořáky a svíceMoţnými technikami jsou zařízení, která jsou správně vyprojektována, zkonstruována amají odpovídající velikost pro danou aplikaci k odstraňování těkavých organickýchlátek, dioxinŧ, organických nebo uhlíkatých částic nebo spalných plynŧ, jako je COnebo 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 býtdostatečně dlouhá za přítomnosti dostatku kyslíku, aby se zajistilo dokonaléspalování. Bude se vyţadovat 99% účinnost destrukce a doba zdrţení 2 sek zaodpovídající teploty závisí na tom, zda jsou přítomny chlorované sloučeniny. Niţšídoba zdrţení a teploty mohou mít rovněţ za následek úplné rozrušení těkavýchorganických látek a dioxinŧ, ale to by se mělo prokázat na místní úrovni přireálných podmínkách provozu. Plyny by se měly rychle ochladit, tak, abynedocházelo k novým syntézám dioxinŧ. Pro dostatek tepla je potřebná turbulence apřestup hmoty ve spalovacím prostoru, a prevence proti „studeným skvrnám“. Tohose obvykle dosahuje při pouţití hořákŧ, které vytvářejí zvířený spalovací plamen apomocí propojení přepáţek ve spalovací komoře.Provozní teplota 200 – 400 o C nad teplotou samovznícení většiny stabilních látek,minimální provozní teploty jsou nad 850 o C. Tam, kde proud plynu obsahujechlorované substance, se musí teploty zvýšit na 1100 – 1200 o C a vyţaduje se rychléochlazení 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 sespalování optimalizovaloVýkon kombinovaného zařízení, provozní teplota a doba zdrţení by se mělaodzkoušet, aby se prokázalo účinné rozrušení látek, přítomných v přiváděnýchplynechTyto charakteristiky lze také aplikovat na většinu stávajících dospalovacích zařízení.Provozní teploty se mohou optimalizovat a je moţné, aby se vyuţilo obohaceníkyslíkem, spíše neţ aby se zvyšovalo mnoţství vzduchu a prodluţovala se doba zdrţeníplynu (menší objem plynu), nebo se zvyšovala provozní teplota /tm 217, VDI 24421987; tm 218, VDI 2443 1995; tm 220, VDI 3476 1990/.Tab.2.13: Přehled technik pro snížení prachuTypzařízeníTkaninové filtryMokréEO*EOMožné použitíVětšina s dobrýmtěsněním amoderními tkaninamiZlepšený výkon uvlhkých plynŧVětšina s dobrýmregulačním systémemMožnéproblémyZalepování,oheň, těsněníPřetrţenídrátu azkratováníVýkyvypodle částic,Příslušnéemise1 – 5mg/Nm 3< 5 mg/Nm 3opticky čisté5 – 10mg/Nm 3Důvod volbyVýkonné přivhodném prachu,pokud je dobrýmonitoring, moţnévracet prach doprocesuVýkonné pro vhodnýprach, nízká tlakováztráta, vznikvýtokové tekutinyNízká tlaková ztráta,spolehlivost, malá128

MokrépračkyKeramické filtrya distribucí plynuVhodné jen proněkterý prach, přičištění spalin neboplynŧ z výrobykyselinyPochod o vyššíteplotěCyklony Předúpravapřetrţenídrátu,zkratováníNiţší výkon aucpáváníKřehkost,zanášení autěsněníSlabý výkon,omezenáúčinnost přijemnýchčásticích(< 50- jakopředčištěníúdrţba< 20 mg/Nm 3 Předčištění plynŧpřed dalšímimetodami.Odstranění kyselýchplynŧ a mlhy< 1 mg/Nm 3 Musí být vhodnýprach. Materiál aopláštění vymezujevyšší teplotu< 50 mg/Nm 3 Předčištění plynŧpřed dalšímimetodamiEmise jako denní prŧměr postavený na kontinuálním monitorování během dobyprovozuTab.2.14: Naměřené výkony zařízení na odstraňování prachu, kde se využívá různýchodlučovacích technik při vhodném prachuTyp úpravy aplikace naměřené emiseprachu (mg/Nm 3 )Tkaninový filtr druhotné olovo, 0,7 – 3,4180 000-250 000 baterie(měsíční prŧměr)Nm 3 /hPE recyklTkaninový filtr kadmiové baterie < 1 (měsíční prŧměr)26 000 Nm 3 /hodstupňovitá pračkarecyklaceaglomerační závodna ferochromTkaninový filtr frakční destilace Zn 3 – 10Cyklon + EO + mokrý Pb baterie 1 – 2EOv závodě AusmeltTkaninový filtr výroba feroslitin 1 – 5Dopalování, chladič atkaninový filtrSekundární výrobaCu1 – 5poznámkykrátká rotační pec,Francie

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 plynuMělo by se především počítat s vyuţíváním preventivních a omezujících technik. Sníţittyto plyny je často moţné za pouţití správné regulace pochodu, výběru surovin ( např,vyloučit organické kontaminanty), zařazením rekuperačních okruhŧ nebo vázáním látekna strusku nebo kamínek. Tvorbě těchto plynŧ mŧţe zabránit pouţívání hořákŧ onízkých NOx a odstupňovaný spalovací vzduch pro pece a jiné spalovací závody.Udávají se hodnoty niţší neţ 100 mg/Nm 3 NOx /tm 160, Winter Cu 1999/.2.8.3.3.1 Mokré pračkyMokré skrubry (pračky), které jsou správně vyprojektované, zkonstruované aodpovídající velikosti pro danou aplikaci jsou moţnými technikami k odstraňování SO 2o 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 tlakovéztráty, 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 skrubrySkrubry, pouţívající správná reakční činidla, takové, které jsou správněvyprojektovány, zkonstruovány a odpovídají velikostí dané aplikaci jsou moţnýmitechnikami pro odstraňování SO 2 o nízkých koncentracích (méně neţ 2 %) a dalšíchkyselých plynŧ jako je HF a HCl, které mohou vznikat /tm 79, Soud 1995 ; tm 224 VDI3927 1998/.Moţnými technikami jsou i suché skrubry, vyuţívající pro odstraňování organickýchlátek jako jsou dioxiny, nebo k odstranění rtuti aktivní uhlík (aktivní uhlí).suché a polosuché skrubry by měly být spojeny s vhodným směšováním (plynus činidlem) a reakčními komoramičástice, tvořené v reakční komoře by se měly odstraňovat tkaninovými filtry, neboelektrostatickými odlučovačičástečně zreagované vypírací médium se mŧţe recyklovat (regenerovat) v reaktoruupotřebené vypírací medium by se mělo případně vyuţít v hlavním pochodu. např.oxid hlinitý a oxid zinečnatý se mohou vyuţívat v jejich relevantních procesechpolosuché skrubry by měly být napojeny na demistery, pokud vzniká mlha.Tyto aspekty se mohou také aplikovat na většinu stávajících zařízení130

2.8.3.4 Systémy rekuperace plynuMoţnými technikami pro odstraňování kolísajících koncentrací plynných slouţek jsousystémy, které jsou správně vyprojektovány, zkonstruovány a mají odpovídající velikostpro danou aplikaci.2.8.3.5 Zachycování síryMezi techniky, které jsou běţně odzkoušeny, patří výroba kyseliny sírové a absorpceoxidu siřičitého do studené proudící nebo do mořské vody, následováno vakuovýmjímáním a rekuperací jako kapalný oxid siřičitý. Rekuperace jako SO 2 závisí na jehomístním odbytišti.Závody na dvoukontaktní výrobu kyseliny sírové se provozují s vyšší účinnostíkonverze neţ závody jednokontaktní výroby. Konverze ve dvoukontaktním zpŧsobu jesloţitá a drahá, ale vyuţívání jednokontaktního zpŧsobu s odsiřováním koncovéhoplynu za produkce sádry k prodeji mŧţe umoţnit úspory energie a niţší tvorbu odpadu.Příkladem dobré současné praxe jsou následující zařízeníPříklad 2.01 Proces WSA (wet gas sulphuric acid) pro výrobu kyseliny sírovéz výstupních plynŧ o nízkém obsahu SO 2Popis : Proces se zvláště dobře hodí k výrobě kyseliny sírové z výstupních plynŧ onízkém obsahu SO 2 . Při pochodu se katalyticky konvertuje aţ 99,3 % SO 2 na SO 3 , kterýreaguje s vodou v plynu, čímţ vytváří plynnou kyselinu sírovou. Kyselina kondenzujeve WSA kondenzátoru. S ohledem na úspory tepla a malou spotřebu vody, nevyţadujese ţádné vedlejší (nezapočítané) spalování síry kvŧli nějaké určité koncentraci SO 2 .Typické schema závodu WSA při praţení molybdenitu ukazuje dále uvedený obrázek.Legenda: Hot air= teplý vzduch; stack gas= plyn do komína; heat exchanger= výměníktepla; air= vzduch; WSA Condenser= kondenzátor závodu WSA; acid pump= čerpadlokyseliny; acid cooler= chladič kyseliny; support fuel= dodávané palivo; SO 2converter= konvertor oxidu siřičitého; product acid= vyrobená kyselinaKatalyzátorem, pouţívaným při WSA technologii je draslík a sodík podporovanývanadem v 10 a 20 mm vylisovaných prstencích.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : konverze SO 2 na kyselinu sírovou sniţujeemise SO 2 a následný efekt kyselého deště.Provozní údaje : Běţné provozní údaje závodu s technologií WSA jsou uvedenyv následné tabulce .Jednotkyaglomerace olovaPrŧtok Nm 3 /hod 100 000Teplota na vstupuo C 30 – 35Teplota na výstupuoC 105Voda na vstupu % obj. 5,5Vstupní kyslík % obj. 14,2131

Obsah SO 2 % obj. 2,0 – 3,5Konverze % > 99SO 3 v čistém plynu mg/Nm 3 < 28Produkt H 2 SO 4 % váh. > 97,5Teplota produktuo C 21Výroba kyseliny t/den cca 290Spotřeba energiekW 850 (při 2,7 % SO 2 )elektřiny a palivaSpotřeba chladící vody Gcal / hod / t kyseliny 0,25 (Δ T = 5 o C)Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pochod WSA sám o sobě nevytváří nějakéodpadní produkty (vyjma opotřebovaného katalyzátoru) nebo odpadní vody a nevyuţíváţádná absorbční činidla nebo jiné chemikálie. Pokud se technologie WSA pouţíváv závodě pro konverzi SO 2 na kyselinu sírovou z praţení molybdenitu, musí seodcházející plyn před vypuštěním vyčistit. Čištění se mŧţe provádět za pouţití mokrýchelektrostatických odlučovačŧ (EO), nebo mokrých skrubrŧ, kde se jako odpad zpochodu tvoří prach, resp. kaly.Ekonomika : není k dispoziciPouţitelnost : WSA pochod se dá aplikovat na všechny nové i stávající závody,zejména u zpracování molybdenitu a praţencŧ olova, kde je obsah SO 2 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 kolísáníplynuPopis : Úsek čištění plynu a vypírání. Dvoukontaktní zpŧsob výroby kyseliny sírové, 4aţ 5 prostupŧ, moderní katalyzátor. Slabá kyselina k neutralizaci cca 12 – 15 m 3 /hodpři 5 % H 2 SO 4 , rovněţ i tepelný rozklad kyselých výpustí s vyšší (cca 50%) koncentracíkyseliny.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : vysoký podíl konverze SO 2 . V současnýchzařízeních se dosahuje více neţ 99,6 %.Provozní údaje :složka jednotky naměřené hodnotyobjem výstupního plynu Nm 3 /hod 320 000SO x mg/Nm 3 100 – 1100SO 3 mg/Nm 3 20 – 40NOx (jako NO 2 ) mg/Nm 3 20 – 45chloridy (jako HCl) mg/Nm 3 2 – 7fluoridy (jako HF) mg/Nm 3 1 – 4prŧměr-zbytkový prach mg/Nm 3 < 2rozmezí- zbytkový prach mg/Nm 3 1 – 7rozmezí sloţek132

Cd mg/Nm 3 < 0,01 – 0,02Hg mg/Nm 3 < 0,01 – 0,07Tl mg/Nm 3 < 0,01 – 0,02As mg/Nm 3 < 0,01 – 0,1Se mg/Nm 3 < 0,01 – 0,02Sb mg/Nm 3 < 0,01 – 0,03Pb mg/Nm 3 < 0,01 – 0,15Cu mg/Nm 3 < 0,01 – 0,09PCDD/PCDF ng ITE/ Nm 3 0,001 – 0,01Přenos vlivŧ prostředím: positivní účinek – sníţení hlavních emisí SO 2 konverzí nakyselinu sírovou, rekuperace tepla z plynŧ a tepla uvolněného během konverze.Ekonomika : Viz příloha o nákladechPouţitelnost : Výstupní plyny z primárního tavení ( koncentrace SO 2 > 6 %; je moţnéspojení s výstupními plyny ze sekundárního tavení). Tyto aspekty se mohou aplikovatrovněţ na většinu stávajících zařízeníPříklady závodŧ : NěmeckoOdkaz na literaturu : /tm 124, DFIU Cu 1999/Příklad 2.03 Moderní závod na výrobu kyseliny sírové provozovaný za ideálníchpodmínekPopis: Dvoukontaktní výrobní závod kyseliny sírové, 4 prostupy se střední absorpcí po3.prostupu, moderní katalyzátor projektovaný fy Monsato, systém rekuperace tepla(pára) po 1. prostupu zpracovávající výstupní plyn ze (záţehového tavení)při pochoduOutokumpu (tavení výbojem) a konvertorové pece o 30 – 40 % SO 2 .Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí – maximální konverze SO 2Provozní údaje : zředění na 14 % SO 2 na vstupu do sušících věţí, prŧměrný ročníprosaz 171 300 Nm 3 /hod. Současné zařízení dosahuje aţ 99,9 % konverze. Cca 150mg/Nm 3 SO 2 v koncovém plynu jako roční prŧměr. Závod spoléhá na vysokoukonstantní koncentraci vstupního SO 2 a vyuţívá cesiem obohaceného katalyzátoru.Přenosy prostředím : pozitivní efekt – sníţení hlavních emisí SO 2 .Ekonomika : není k dispoziciPouţitelnost : Specifický případ při ideálních podmínkách pro vstupní plyn.Příklady závodŧ : USAOdkaz na literaturu : tm 140, Finland Cu 1998/Emise SO 2 ze závodŧ kyseliny sírové jsou úměrné obsahu SO 2 ve vstupním plynu apodílu konverze. Při 99,8 % konverzi vstupního plynu, který obsahuje 15 % SO 2 ,dochází k emisím cca 900 mg/Nm 3 SO 2 . Tyto pochody proto vyuţívají vysoké komíny,aby se napomáhalo rozptýlení plynŧ, výška komínŧ se bere také v úvahupravděpodobně i emise během najetí a tam, kde se nedosahuje plné účinnosti pakodstavení závodu.133

Do těchto problémŧ zasahují lokální, místně specifické faktory. Vyuţití svíčkovýchfiltrŧ před konečným vypuštěním do komína, je moţnou technikou, pokud se tvořímlha. Při dalším odstraňování SO 2 před vypuštěním koncového plynu by se mělovyuţívat mokrých nebo polosuchých skrubrŧ, pokud se mají plnit poţadavky ochranyţivotního prostředí.2.8.3.6 DioxinyTento problém je probírán pod odpovídajícím záhlavím jiţ uvedeným v dřívější sekci omoţných 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 potenciálnímoţnosti nových syntéz.2.8.3.7 Odstraňování dalších nečistotTento problém se popisuje pod relevantním záhlavím výše uvedené sekce o aplikacitechnik.Diskutované techniky se budou aplikovat ve specifických oblastech. Další diskuse seobjevuje u odpovídajících kapitol, které se týkají daných kovŧ.2.8.3.8 Vyuţití kyslíku v systémech spalováníTo je moţná technika a mŧţe se aplikovat na většinu pouţívaných spalovacích apyrometalurgických pochodŧ /tm 125, ETSU 1994/. Vyuţití kyslíku mŧţe znamenatpřínosy jak finanční, tak s ohledem na ţivotní prostředí za předpokladu, ţe závod mŧţepojmout toky mimořádného tepla. Je moţné, ţe při obohacování kyslíkem mohouvznikat vyšší koncentrace NOx, ale s tím spojené sníţení objemu plynŧ obvykleznamená, 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 zařízeníTechniky uváděné pod tímto záhlavím se mohou snadno aplikovat na stávající pochody.Existuje určitý počet případŧ ( např. vysoké pece), kde je potřebné zabudovat a vyuţívatmoderních regulačních procesŧ. K identifikaci relevantních parametrŧ pro regulaci asystémŧ je potřeba udělat více práce.2.9 ÚPRAVY VYPOŠTĚNÍ ODPADNÍ VODY A ZNOVUVYUŢITÍ VODY2.9.1 Hlavní zdroje vznikající odpadní kapalinyTento úsek uvádí přehled vzniku výtokových kapalin v běţném procesu. Probírají sezpŧsoby omezení objemu odpadní vody, recyklace vody v praxi a úprava výtokuv místní nebo centrální úpravně odpadních vod, aby se umoţnilo pochopit některépojmy, které mohou přecházet od jedné skupin kovŧ k dalším, (mohou se tedyzobecnit) /tm 28, WRC 1993/.Výroba neţelezných kovŧ pyrometalurgickými i hydrometalurgickými metodami jespojena s tvorbou rozličných výpustí odpadních kapalin. Hlavní zdroje nejdŧleţitějšíchodpadních tokŧ lze klasifikovat, jak ukazuje následující tabulka.134

Obr.2.38 : Klasifikace odpadních výtokůVýrobní pochodMokré čištění výstupního plynuGranulace struskyChladící vodaPovrchové odtoky (surface run-off)HydrometalurgieVoda z jiných pochodŧRozličné zdroje(např. sanitární (splašková) voda)Výše uvedené toky odpadních vod mohou být kontaminovány sloučeninami kovŧz výrobních pochodŧ a mohou mít velký dopad na ţivotní prostředí. Rovněţ i nízkékoncentrace některých kovŧ, jako je rtuť a kadmium jsou velmi toxické. To lzedokumentovat i na skutečnosti, ţe rtuť a kadmium jsou zařazeny v čele seznamupředních nebezpečných látek koncipovaném na Konferenci o Severním moři v roce1984, kde se navrhovalo sníţit emise do Severního moře o 50 %. Toxický účinekněkterých sloučenin kovŧ je také zpŧsoben skutečností, ţe za příznivých chemickýchpodmínek mohou kovy snadno vstupovat do přirozených vodních tokŧ, jako rozpustnélátky 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 výrobníchzávodŧ neţelezných kovŧ. Druhá část sekce uvádí techniky, které se běţně pouţívají přiúpravě kontaminovaných proudŧ odpadní vody.2.9.1.1 Výtoky z čištění výstupního plynuZařízení pro mokrý zpŧsob regulace znečišťujících látek do ovzduší je postupněnahrazován technikami suchého čištění. Techniky suchých metod, jako jsou rukávovéfiltry mají výhodu v tom, ţe se nemusí upravovat ţádný kal ani odpadní voda azachycený prach se mŧţe často recyklovat přímo v hlavním pochodu, proto jsoupřestupy účinkŧ metody z prostředí do prostředí ve srovnání s mokrými systémy níţší.Existují určité případy, kdy je třeba aplikovat techniky mokrého čištění, např. mokréskrubry, nebo mokré elektrostatické odlučovače. Jsou pouţívány specielně, tak, kde jinésystémy nejsou vhodné, existuje riziko exploze nebo vzplanutí z hořlavých částic akdyţ se musí plynné částice (např. oxid siřičitý nebo sírový), stejně jako tuhé částicez 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 výrobyZn a Cu, je odpadní plyn z procesu, který obsahuje prach a oxid siřičitý, čištěn zapouţití skrubru a mokrého elektrostatického odlučovače. Mokré odlučovače se taképouţívají k zachycování mlhy dehtu v odpadních plynech z pece na vypalováníelektrod. V mokrých skrubrech zpŧsobuje zrychlení a zpomalení proudu plynu arozstřikovaná vypírací kapalina turbulenci plynu, prachu a kapek kapaliny. Částice135

prachu se velmi rychle smáčejí a zrychlují se chemické reakce. Následující sběračodlučuje kapky kapaliny a namočený prach z proudu plynu (páry plynu).Kontaminovaná odpadní voda se potom mŧţe odstranit pro další úpravu. Pokud nedošlove vypírací kapalině k ţádnému obohacení o rozpustné sloţky, je moţné odstranitsuspendované částice v usazovací nádrţi a vodu znovu vyuţít. V některých případech sevšak musí provést vysráţení rozpustných sloţek, aby se vypírací kapalina mohla vyuţítznovu.Kapalný výtok obvykle vyţaduje další úpravu, například neutralizací a / nebosedimentací, aby se oddělila pevná a kapalná fáze. Někdy se pouţívá specifickýchúpravárenských metod, jakou je pouţití iontoměničŧ, aby se z výpustě skrubru získalorhenium, které se produkuje při čištění výstupního plynu z praţence molybdenitu.Tohoto pochodu se pouţívá jak pro odstraňování sloučenin kovŧ z odpadní vody, takslouţí jako nejdŧleţitější zdroj výroby kovového rheniaUpravená kapalina se běţně mŧţe vracet zpět do systému mokrého čištění, ale navýpusti se kontroluje sloţení kapaliny. Slabá kyselina z těchto pochodŧ se mŧţe taképouţít znovu v dalších pochodech, pokud se v místě závodu provozují.Bylo uvedeno, ţe v několika případech obsahovala provozní voda ze systému mokréhoskrubru při tavící peci kyanidy, které se vytvořily reakcí uhlíku s atmosférickýmdusíkem. Hladina kyanidŧ se mŧţe omezit pouţitím vypírací vody pro granulacistrusky, coţ vede k odpaření a oxidaci většiny kyanidŧ.Další hlavní zdroj výtokŧ vzniká při odstraňování rtuti z některých výstupních plynŧz praţení. Etapa odstranění rtuti zahrnuje nádrţ, kde rozhraní fází kapalina-plyn sedostává do styku s roztokem chloridu rtuťnatého (HgCl 2 ). Ten reaguje s kovovou rtutíz plynu za tvorby pevného kalomelu Hg 2 Cl 2 .Vysráţený kal se odstraní a oxiduje sechlorem za tvorby vypíracího roztoku HgCl 2 . Něco z kalu se odvodní v kalolisech aprodává se jako kalomel, za účelem rekuperace rtuti, nebo se zneškodňuje jako zvláštníodpad.Výtoky z pochodu se předem upravují, aby se odstranila rtuť reakcí se zinkovýmprachem, nebo vysráţením jako sirník rtuťnatý HgS, před zpracováním v koncovéúpravně odpadní vody.2.9.1.2 Výtok z granulace strusky a výroby zrna kovu a rozdruţování kalŧBěhem výroby neţelezných kovŧ se struska a vyráběný kov odpichují z pecí. Taveninakovu a struska se mohou granulovat odděleně odléváním do vody za pouţitívysokotlakého rozstřiku vody nebo jiných skrápěcích systémŧ, kdy se tvoří částice ostejné velikosti. Granulovaný kov se potom mŧţe prodat jako kovové granalie.Granulovaná struska se mŧţe pouţít k dalším účelŧm. Typický stupeň granulaceukazuje 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 zásobník136

Kapalná výpusť, která vzniká ze stupně granulace se obvykle v uzavřeném okruhurecykluje. Aby se předešlo nánosŧm suspendovaných látek a sloučenin kovu, musí sekal z vodního okruhu kontinuálně odstraňovat. Kal z výtoku se mŧţe odesílat docentrální úpravny odpadní vody, nebo se mŧţe zpracovávat odděleně.Odloučení zahuštěných odkalŧ (stěrŧ a plovoucích látek) se pouţívá rovněţ k odloučeníslabých kontaminantŧ kovŧ a sloučenin, například k odloučení plastických sloučenin pošrédrování. Výtoky kapaliny, která vzniká se obvykle recyklují a flotující látky seodstraňují. Aby se předcházelo nánosŧm suspendovaných látek a kovŧ, musí se úsadykontinuálně z vodního okruhu odstraňovat. Usazeniny nebo výpustě se obvykleodesílají do centrální úpravny odpadních vod.2.9.1.3 Chladící vodaChladící vody se pouţívá v prŧmyslu výroby kovŧ ve značné míře k rŧzným chladícímúčelŧm. 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 samostatnýmprŧchozím systémem nebo recirkulační soustavou s odpařováním v chladícíchvěţích. Voda ze samostatného okruhu se běţně vrací zpět do přírodního zdroje,například řeky, nebo rybníka k chlazení.V tomto případě by se mělo dohlíţet nazvýšenou teplotu, předtím neţ se voda vypustí do přírodního vodního tělesa. Vodaz nepřímého chlazení se mŧţe také vracet zpět přes chladící věţepřímé chlazení se pouţívá během některých pochodŧ odlévání. Tato chladící voda jeběţně kontaminována kovy a suspendovanými látkami a často vzniká ve velkémmnoţství. Vzhledem ke specifickým matricím a aby se zabránilo zřeďování, mělaby se voda z přímého chlazení především upravovat odděleně od ostatníchodpadních vodAby se minimalizoval dopad chlazení na ţivotní prostředí jako celek, mělo by sevyuţívat referenčního dokumentu o nejlepších dostupných technikách pro chladícísystémy.2.9.1.4 Splašková povrchová vodaOdtok povrchové odpadní vody vzniká při kontaminaci dešťové vody, která sezachycuje ze střech budov a komunikačních ploch u výrobního zařízení. Kontaminacedešťové vody nastává, kdyţ se takové materiály jako prach s obsahem kovŧ ze skládek,povrchu skladovacích prostor atd. nebo zaolejovaného povrchu spláchnou doodvodňovacího systému. Kontaminaci povrchové vody lze předejít nebo jiminimalizovat vyuţitím správného provozování úloţiště surovin, stejně jako správnouúdrţbou a čištěním celého výrobního závodu.Povrchové splašky se mohou zachycovat odděleně. Po etapě sedimentace, nebochemické 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 pochoduHlavní vypouštěné kapaliny, které vznikají při hydrometalurgické výrobě neţeleznýchkovŧ jsou zařazeny do seznamu v dále uvedené tabulce.Tab. 2.15 : Potenciální zdroje kapalných výpustí z elektrolytické výrobyprovozníjednotkapochod /zdrojpoužité metody pro výtokyodpadních tekutinčištění praţnýchplynŧmokrý zpŧsob čištění plynŧz praţeníúpravna odpadní vodysráţením, někdys odstraňováním TK přivyuţití iontoměničŧlouţeníhlavní proces včetně mokréhočištění plynunávrat do pochodulouţenírafinace obecné operace návrat do procesu louţení nebok dalšímu procesnímu krokuelektrolýza čištění elektrolyzéru, anod akatod, vyčerpaný elektrolyt,vypuštění elektrolytunávrat do louţenípo úpravě zpět do elektrolyzéruHydrometalurgické procesy výroby začínají obvykle pochodem louţení. Během louţeníse 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 MnO 2 s SO 2 a niklovýkamínek s chlorem;acidobazické reakce, například rekuperace W z wolframového komplexu přivysokém pHAby se zvýšilo mnoţství poţadovaného kovu v louţící kapalině, musí se pouţít několiktechnik hydrometalurgického čištění (rafinace a obohacování). Konečný kov se mŧţezískat z rafinačního roztoku pouţitím rozličných technik, jako je cementace, reakces plyny, selektivní sráţení, pomocí iontoměničŧ, extrakce rozpouštědlem, krystalizace,zakoncentrování odparem nebo elektrolýzou. K zajištění správné bilance u některýchz těchto pochodŧ je běţně nutné stále odstraňovat část tekutiny.Například během výroby Zn se musí odpouštět elektrolyt, aby se regulovaly nánosyhořčíku, které mohou mít neţádoucí účinky na pochod v komorách elektrolyzéru.Proudění celami elektrolyzéru patří ke stejnému uzavřenému vodnímu okruhu jakolouţení a stupeň rafinace; kyselina sírová, která se vytvoří během elektrolýzy se odvádído procesu louţení a zbývající kapalina se čistí a odvádí k elektrolýze.Výtok, který se vypouští z okruhu elektrolýza-louţení-čištění je silně kyselý a obsahujevysokou koncentraci Zn a suspendovaných částic. Vypouštěný objem značně závisí nasloţení zinkových koncentrátŧ, které se při praţení pouţívají.138

Sloţky, které mají tendenci vytvářet v okruhu inkrustace (tj. nejsou odstraněnyz 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 odstraněníkontaminujících sloţek, nebo málo hodnotných prvkŧ.2.9.1.6 Další vody z procesuExistuje málo přímých výpustí, se kterými je moţno se během výroby neţeleznýchkovŧ setkat a které by jiţ nebyly zmíněny. Nejdŧleţitější jsou kapaliny produkovanéběhem Bayerova pochodu výroby oxidu hlinitého a kyselé odpadní vody vznikajícíběhem zpracování olověných baterií, nebo zpracování ušlechtilých kovŧ, slabá kyselinasírová z výroby kyseliny sírové a odpadní vody z rafinace germania, galia atd. Tytoodpadní vody jsou podrobněji probrány v kapitolách o specifickém kovu, ale pouţívanéoperace umoţňují někdy recyklaci kapaliny zpět do procesu nebo vyuţití koncentracekyseliny v jiných pochodech.Zdrojem provozních vod jsou také mořící operace a následující příklady ukazují, jak semŧţe vyuţít bezkyselinového moření a jak se mohou dopady moření kyselinouminimalizovat.a) bezkyselinové mořeníTento pochod se provádí v izolovaném okruhu. Drát se mŧţe mořit v plynulémsystému, který je tvořen horizontálně rozdělenou ocelovou trubkou. Pouţívá se 2,5 –3,5 % vodného roztoku isopropylalkoholu. U mědi je proces konverze okují oxiduměďného na páru za tvorby mědi znám jako Burnsŧv pochod /tm 92, Copper ExpertGroup 1998/. Isopropyl alkohol se z vyčerpaného roztoku rekuperuje a znovu sevyuţívá a získají se kaly s obsahem kovu. Voda ze stupně rekuperace isopropylalkoholuse obvykle posílá do úpravny odpadní vody.b) moření kyselinouPři moření kyselinou se vyuţívá systém členěný horizontálně /tm 92, Copper ExpertGroup 1998/. V prvním stupni se materiál moří zředěnou kyselinou sírovou ; potom sezbytková kyselina v několika stupních vymyje z kovového povrchu ostřikovánímvodou, pak následuje sušení za pouţití stlačeného vzduchu. Moření povrchu se obvykleprovádí s kyselinou sírovou, ale u některých slitin a kovŧ jako je Ti se pouţívá někdypři kontinuální výrobě, nebo automatických systémech směsi kyseliny dusičné a sírové.Plyn se čistí, aby se získala, nebo se odstranily dýmy kyseliny dusičné, kyselina se časod času vyměňuje. Vyuţitá kyselina se posílá do úpravny a k rekuperaci obsaţenéhokovu. Mořící systémy jsou odvětrávány, aby se ochránil obsluhující personál.Výrobky se oplachují a oplachová voda se posílá do úpravny, pokud to je moţné, tak sekaly recyklují. Při odmašťování povrchu válcovaných výrobkŧ se pouţívají detergentys obsahem vody.139

Pouţitá voda se čistí ultrafiltrací. Pokud se při odmašťování povrchu pouţívajíorganická rozpouštědla, aplikuje se systém odmašťování parou. V tomto případě mohoubýt v jakémkoliv kalu, který se vytvoří v úpravně odpadní vody, přítomny chlorovanéuhlovodíky.Alternativního pochodu se vyuţívá při určité výrobě měděného drátu. Po částečnémochlazení v dlouhé trubici naplněné vodou, se drát tvaruje do spirál odpovídajícíchprŧměru cívky. Tyto spirály se roztahují na válcovacím stole, kde je teplota sníţena na20 o C pomocí rozstřikovačŧ vody. Dopravníky litiny odolné vŧči kyselině přenášejítyto spirály do mořících nádrţí, kde se drát moří roztokem 20 % kyseliny sírové.Systém moření kyselinou zajišťuje úplné odstranění veškerých oxidŧ utvořených napovrchu drátu. Smyčky se potom vypírají oplachovou vodou a nakonec chrání roztokemvosku.K rekuperaci kovu, který je rozpuštěn mořící kyselinou se mŧţe pouţít elektrolýzy..Vodný roztok lze zpracovat pomocí iontoměničŧ.2.9.1.7 Rozličné zdrojeDo výroby neţelezných kovŧ je v prŧmyslovém závodě začleněn velký počet dalšíchzdrojŧ. Příkladem jsou kapalné výtoky z čistících stanic nákladních vozŧ dodávajícíchsurovinu; těsnící voda z čerpadel, hlavních pochodŧ, včetně čištění zařízení, podlaţí atd.Tyto kapalné výtoky se běţně zachycují a upravují. Voda z hygienických systémŧ sevypouští běţně do systému veřejné kanalizace.2.9.2 Aplikované úpravárenské technikyAplikované metody úpravy, které byly probírány v této části jsou také technikami, okterých se uvaţuje jako o moţných BAT. V případě opatření pro úpravu odpadní vodya čistíren je velmi těţké v této části dokumentu definovat úroveň, kterou lze zařadit podBAT. Metody úpravy a následně dosaţitelné úrovně emisí jsou velice závislé naspecifickém pochodu a daných kovech /tm 211, Noyes 1993/. Vzhledem k tomutoproblému budou v této části techniky pouze popsány všeobecně z hlediska jejich výhoda nevýhod. Podrobnější informace zejména o dosaţitelných hodnotách emisí budouuvedeny ve specifických kapitolách u rŧzných neţelezných kovŧ.2.9.2.1 Opatření zařazená do procesuTechniky a metody pro znovuvyuţití vody se jiţ v prŧmyslu neţelezných kovŧ úspěšněvyuţívají, aby se minimalizovalo mnoţství kapalných výtokŧ, které musí býtvypouštěny jako odpadní voda. Sníţení odpadní vody je někdy také ekonomickypříznivé, protoţe, kdyţ se sníţí mnoţství vypouštěné odpadní vody, je zmenšeno imnoţství čerstvé vody, které se musí odebírat z vodného prostředí. To má rovněţpříznivý vliv na problémy přenosu z prostředí do prostředí.Následující tabulka ukazuje příklad několika neţelezných kovŧ, etapy procesu, přikterých jsou jiţ výtoky kapalin do značné míry recyklovány a znovu vyuţívány.140

Tab.2.16 : Přehled recyklace a znovuvyužitíRecyklace a / nebo znovuvyužití vypouštěných kapalin v průmyslu neželeznýchkovůZdrojVýrobní pochodPrimární Sekundár Primární Sekundár Primární FeroslitCu Cu Pb Pb ZnGranulace * * * * *struskyMokrá metoda * * * * * *regulaceznečištěníovzdušíVýtok z vypírání * * *praţných plynŧChladící voda * * * * * *Voda z oplachu * * * n.r.anod a katodVyuţitý* * * n.r.elektrolytRozbíjení baterií *Třídění baterií *Odsíření Pbpasty*Techniky recyklace a znovuvyuţití jsou opatření zaintegrovaná do procesu. Recyklacezahrnuje recirkulaci kapaliny do procesu, ve kterém vznikla. Znovuvyuţití odpadnívody znamená recirkulaci jediného zdroje vody k dalším účelŧm, např. splašková vodadešťová 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 nánosŧmusazenin suspendovaných látek, kovŧ a solí. Například chladící voda se běţně recyklujea opouští recirkulační systém dle následujícího znázornění. Musí se počítat se vstupembiocidŧ.Obr. 2.40: Příklad recirkulačního systému při chlazení vodouLegenda: process systém (furnace cooling) = Systém postupu chlazení pece ; return=návrat; supply= dodávka; cooling tower= chladící věž ; sump=jímka; evaporativelosses= ztráty odparem; water make up= přídavná voda (při úpravě); biocidetreatment=úprava biocidy ;Pokud jsou k dispozici velké objemy vody, např. je-li místo výroby na pobřeţí, mŧţe sepouţít prŧtočný chladící vodní systém za předpokladu, ţe je dopad na ţivotní prostředízanedbatelný. Nicméně musí se brát v úvahu účinky na mořské prostředí v oblastinasávání do prŧtočného chladícího systému vody. Záleţitost tohoto přístupu musí býtprověřena od místa k místu podle bilance nákladŧ na energii pro čerpací a chladícísystémy.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 čištěníJakékoliv 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 koncentraceznečišťujících 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 odpadnívody v daném místě, ale mohou se přijmout i předběţná opatření, kdy se kovy vysráţípředtím, neţ je provozní voda smísena s ostatními výtokovými kapalinami.2.9.2.2.1 Chemické sráţeníChemického vysráţení se pouţívá především, aby se z vytékající kapaliny odstranilyionty rozpustných sloučenin kovŧ. Rozpustné kovy se mohou vysráţet z odpadní vodyúpravou hodnoty pH. Reagenční činidlo, jako je vápno, hydroxid sodný, sirník sodnýnebo kombinace činidel se přidává do odpouštěné kapaliny a tvoří se nerozpustnésloučeniny s kovem ve formě sraţeniny. Tyto nerozpustné sloučeniny se potom mohouz vody odstranit filtrací a sedimentací. Často se vyuţívá přídavku koagulantŧ neboflokulantŧ, který napomáhá tvorbě velkých vloček, které se mohou oddělit mnohemsnadněji 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 jsouobvykle nerozpustné, takţe se pro jejich vysráţení obvykle pouţívá vápno. Podobněsirníky kovŧ jsou rovněţ nerozpustné a v alkalickém prostředí se vyuţívá sirník sodný,kyselý sirník sodný a trimerkapto-sulfo-triazin. Po vysráţení se mŧţe přidat síranţelezitý, aby se odstranil nadbytek sirníku. Vysráţení jako sirníky mŧţe zpŧsobitmnohem niţší koncentrace určitých kovŧ v čištěném výtoku, které závisejí na hodnotěpH a teplotě. V některých případech se mŧţe provést vysráţení směsi kovŧ ve dvouetapách; nejdříve s provede vysráţení hydroxidem a pak se sirníkem /tm 171, Steil andHahre 1999/.Aby se účinnost odstranění kovŧ maximalizovala, musí pochod probíhat při rŧznýchhodnotách pH s rŧznými činidly. Volba reakčního činidla a hodnoty pH je hlavnímopatřením pro vysráţení těţkých kovŧ. Rozpustnost se také ovlivňuje teplotou, coţ byse mělo brát v úvahu.Jiným dŧleţitým faktorem je valence (mocenství) kovu ve vodě. Např. Cr, jehoţšestimocná forma, chroman je mnohem rozpustnější neţ forma trojmocná. V tomtopřípadě se chroman musí redukovat, obvykle s oxidem siřičitým při nízkém pH, aby sechrom při procesu sráţení odstranil.Konečným aspektem je moţná tvorba iontových komplexŧ, které jsou obvyklerozpustnější. 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 dosahovánípoţadovaných limitŧ na výtoku, koloidní stav vysráţených látek. Ten mŧţe býtzpŧsoben nevhodnou neutralizací a flokulací.Pro zdokonalení podmínek pro vysráţení látek se mŧţe vyuţít rozličných flokulantŧnebo koagulantŧ a dodavatelé těchto materiálŧ jsou schopni testovat sráţedla aspecifikovat správný koagulant.Účinnost čištění odpadní vody za pouţití chemického sráţení je hlavně ovlivňovánanásledujícími 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 NaHSSložkaVoda z primární a sekundárnívýroby Cu po úpravě vápnem asíranem železnatým a sedimentaciPH 9,5Cu mg/l 0,2 – 0,5 0,04Pb mg/l 0,2 0,04Ni mg/l 0,5 0,07Zn mg/l 0,13As mg/l 0,1 0,01Cd mg/l 0,1 0,004Hg mg/l 0,05Počítá se s kolísáním ve sloţení výtokuVoda ze sekundárního procesu výrobyCu a voda povrchová po úpravěNaHS, sedimentaci a pískové filtraciAby se zajistila maximální účinnost odstranění těţkých kovŧ je nejdŧleţitějšímfaktorem volba sráţecího činidla. Tabulka výše ukazuje, ţe vyuţitím reakčního činidlana bázi sirníku se mŧţe dosáhnout niţších koncentrací některých kovŧ. Správněnastavené pH v procesu úpravy odtoku má také prvořadou dŧleţitost, protoţe některésole kovŧ jsou nerozpustné pouze ve velmi úzkém rozmezí hodnot pH. Mimo tatorozmezí účinnost odstranění kovu rychle klesá, například Zn vytvoří při vysoké hodnotěpH rozpustný anion zinečnatanu /tm 12, HMIP Zn 1993/.2.9.2.2.2 SedimentaceSedimentace je technika, oddělování pevné látky a kapaliny, která vyuţívá k oddělenínerozpustných komplexŧ kovŧ a pevných částic z odpadní kapaliny gravitace.Sedimentace se také mŧţe uskutečňovat v paletě rŧzných usazovacích nádob, jako jsouusazovací 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 tvaru143

obdélníku, čtverce nebo kruhu. Kal, který se po etapě sedimentace odstraňuje, mŧţe býtodvodňován 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 semŧţe vyuţívat k oddělování pevných částic z odpadní vody, která se pouţila přigranulaci strusky nebo výrobu kovových zrn.Alternativou k sedimentaci je flotace. Flotační techniky se vyuţívají k oddělovánívelkých 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 suspendovanéčástice. To zpŧsobuje, ţe částice plavou na povrchu a vločky mohou být potom snadnoodvedeny z povrchu kapaliny.2.9.2.2.3 FiltraceTechniky filtrace se uţívají běţně, kdyţ se chce oddělit pevná a kapalná fáze a jakofinálního čeřícího kroku při procesu úpravy odpadní vody. Filtrační jednotka je obvykleumístěna mezi etapou sedimentace a koncovou regulací pro odstranění pevných částic,která se provádí v prŧběhu předchozího stadia. Filtraci je moţno také zařadit v celépaletě rozličných filtračních systémŧ v závislosti na pevných částicích, které se musíodstranit.Běţná jednotka filtrace se skládá z vrstvy materiálu, nebo materiálŧ, kterými vytékajícíkapalina proudí. Jemné částice, které nemohou projít prostředím filtru tvoří filtračníkoláč, který se musí odstraňovat buď kontinuálně, nebo čas od času, například zpětnýmvypíráním, aby se udrţovala nízká tlaková ztráta. Pokud je tlaková ztráta nízká,umoţňuje to, aby filtrace odpadní vody vrstvou probíhala na základě gravitačníhoproudu.Pískové filtry jsou projektovány pro mechanické odstraňování suspendovaných částic,nebo polotuhých materiálŧ, např. sedimentŧ nebo hydroxidŧ kovŧ. Čištění odpadnívody za pouţití pískových filtrŧ se děje vlivem spojeného účinku filtrace, chemickésorpce a asimilace. Pískové filtry se někdy provozují jako tlakové nádoby naplněnévrstvami písku, který zvyšuje jakost čištění s hloubkou vrstev. Na počátku se mŧţefiltrační koláč odvádět, aby se zvyšovala účinnosti filtrace zejména menších částic. Zaurčitý časový interval je nutno, aby se pískové loţe vypralo. Pískové filtry se častopouţívají pro vyjasnění odtoku z uzavřeného vodního okruhu, nebo, aby se umoţnilovyuţití výtoku jako provozní vody.Ultra filtrace, nebo reversibilní osmóza se uţívají proto, aby se dosáhlo poţadovanýchvýsledkŧ u velmi jemných částic. Ultrafiltrace umoţňuje prŧtok částic o molekulovéhmotnosti cca 100 – 500, neboť ultrafiltrace se pouţívá v rozmezí 500 – 100 000.Ultrafiltrace je jednoduchá a efektivní metoda úpravy odpadní vody, ale má vysokénároky na energii. Vytékající kapalina se dostává do styku s ultrafiltrační membránou.Tato membrána, která je tvořena malými póry umoţňuje prŧchod molekulárnímčásticím, jako je voda a blokuje větší částice molekul. Při velmi jemné membráně jerovněţ moţné zachytit tak malé částice roztoku, jako jsou kovy. Proces filtrace144

postavený na membráně produkuje čistý propustný roztok a koncentrát, který se mŧţepodrobit dalšímu zpracování.2.9.2.2.4 ElektrolýzaTechniky elektrolýzy se pouţívají k odstranění kovŧ jako je měď, ušlechtilé kovy,chrom, mangan, kadmium atd. z proudŧ provozní vody. Protoţe jsou koncentrace kovŧobvykle nízké, je elektrolýza nejefektivnější u toku odpadní vody předtím, neţ se naředíostatními vypouštěnými látkami. Pro zdokonalení procesu se mohou pouţívat speciálníelektrody, jako jsou elektrody s fluidní vrstvou, nebo trojrozměrné elektrody /tm 148,EA technology 1998/. Maximální účinnosti elektrolyzéru se dosáhne, kdyţ se hustotaproudu mění s koncentrací roztoku a k přenosu hmoty dochází těsně při limitní hustotěproudu. Jinými slovy ke katodě se musí dostat pokaţdé čerstvá dodávka iontŧ, které seredukují.Alternativní a velmi úspěšné je vyuţití elektrochemických metod pro čištění kovŧ přijejich oxidaci ve vypouštěné vodě tak, aby se mohly recyklovat. Jedním příkladem jeúprava trojmocného chromu ve vypouštěných kapalinách. Největší vyuţití chromu jejako oxidačního činidla, kde je chrom ve své 6-ti mocné formě jako oxidant. Vedlejšímproduktem 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 apak pouţil znovu /tm 169, J.H.Clark 1995/.Rozdíl v umístění prvkŧ v řadě elektrochemických redox potenciálŧ lze rovněţ vyuţítregulováním proudu a napětí v elektrolyzéru, k rekuperaci ušlechtilejších kovŧ. Těchtovlastností lze také vyuţít při pouţití cementace, kde například se mŧţe měď vysráţet popřidání ţeleza.Další metodou elektrochemické úpravy je elektrodialýza (elektroosmóza). Článek proelektroosmózu tvoří dvě elektrody oddělené iontoměničovou membránou. Teorie jeúplně učebnicová. Kationty migrují vlivem elektrodového napětí katexovoumembránou, kde se zamění za méně toxické kationty (například záměna Cd za Na).Tato metoda usiluje o kombinaci výhod iontoměniče a elektrochemické úpravy /tm169, J.H. Clark 1995/.2.9.2.2.5 Reversní osmózaReversní osmózy se ve značné míře vyuţívá při odstraňování rozpuštěných kovŧ,zejména při elektrolytickém pokovování. Osmóza je přirozená difuse rozpouštědla jakoje voda, zpŧsobená gradientem koncentrací ve dvou membránou oddělených roztocích.Rozpouštědlo proudí směrem, kde bude docházet ke sniţování koncentrace roztoku. Přireversní osmóze se vyuţívá k reversnímu toku rozpouštědla hybné síly.Rozdíl tlakŧ mezi membránou oddělenými částmi zpŧsobuje, ţe voda teče ze silnějšíhoroztoku k roztoku slabšímu. Poţadovaný tlak musí převyšovat tlak osmotický. Běţnéúdaje pro prostup iontŧ membránou při reversní osmóze jsou uvedeny v následujícítabulce. Reversní osmóza se někdy pouţívá při rekuperaci ušlechtilých kovŧ v prŧmyslupokovování.145

Tab.2.18:Typický průchod iontů membránou při reversní osmóze/tm 149, Kemmer 1987/Ionty % prostupu % zádržeAmonné 8 92sodíku 5 95draslíku 5 95hořčíku 3 97stroncia 3 97vápníku 2 98dusičnanové 15 85hydrokřemičitanové 10 90chloridové 5 95fluoridové 5 95hydrouhličitanové 5 95síranové 3 97fosforečnanové 1 992.9.2.2.6 Výměna iontŧVýměny iontŧ se někdy pouţívá jako konečného stupně čištění při odstraňování těţkýchkovŧ z provozní odpadní vody. Při vyuţití iontoměniče se mohou odstraňovatneţádoucí ionty kovŧ z proudu odpadní vody, jejich přenosem do pevné matrice,zatímco se vrací zpět ekvivalentní mnoţství dalších iontŧ, které se usadí na skeletuiontoměniče. Proces výměny iontŧ se pouţívá obvykle tehdy, je-li koncentrace kovŧpod 500 mg/l.Proces výměny iontŧ se provádí běţně v koloně, která je naplněna perličkamipryskyřice příslušného iontoměniče. Výměna začíná na vrcholu kolony a potompostupuje kolonou tak, aby se udrţovala v podmínkách výměny rovnováha. Kapacitaiontoměniče je omezena v závislosti na mnoţství iontŧ zachycených na struktuřeiontoměniče. Iontoměnič by se proto měl regenerovat kyselinou chlorovodíkovou, nebohydroxidem sodným. V některých případech, jako je odstranění selenu a rheniaz 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 odstraňovánítoxických kovŧ, které jsou obsaţeny ve výtok. Mimo to je kolona schopna velmivysokého stupně čištění, které umoţňuje rovněţ efektivní provoz při směsnýchvýtocích.tekutin.2.9.2.2.7 Aktivní uhlíkAktivní uhlík, vysoce porézní uhlíkatá látka, se obvykle pouţívá k odstraňováníorganických látek z odpadní vody, ale také se pouţívá při odstraňování Hg aušlechtilých kovŧ. Tyto filtry se běţně pouţívají v podobě loţí (vrstev) nebo patron zasebou tak, ţe prŧchod z jednoho filtru se upravuje v dalším.146

Vyuţitý filtr se potom nahradí a stává se následným souproudým filtrem. Tato operacezávisí na odpovídající metodě detekce prŧchodu filtry.2.9.2.3 Regulační techniky pro úpravu výtoku odpadní tekutiny z procesuV 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 reagenciípouţívá se mikroprocesorová regulace vsazovaných činidel a provozního výkonu,kontinuální monitorování teploty, zákalu, pH, vodivosti, redox pochodu, celkovéhoorganického uhlíku, jednotlivých kovŧ a prŧtokuprovozovatelé se proškolují a posuzuje se vyuţívání provozních předpisŧ apopsaných moderních regulačních technikoptimalizuje se úroveň dohledu při vyuţívání výhod uvedených výše a s ohledemna odpovědnost provozovatelevyuţívá se systémŧ jakosti a environmentálního řízenívyuţívá se ve velké míře systémŧ údrţby, rozšiřuje se tým provozních zaměstnancŧobstarávajících údrţbu2.9.3 Současné úrovně spotřeby a emisíSloţení výtokŧ tekutin z pyrometalurgických a rovněţ hydrometalurgických metodvelmi mnoho závisí na kovu, který se vyráběl, výrobním pochodu a pouţitýchsurovinách. Výtoky kapalin ze závodŧ výroby neţelezných kovŧ ale běţně obsahujítěţké 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 odpadnívody a výrobních procesŧ. Spotřeba vody, mnoţství a sloţení odpadních kapalin adosaţitelné hodnoty znečištění se budou probírat podrobněji v kapitole u jednotlivýchneţelezných kovŧ.Tab.2.19: Příklad obsahu kovu v odpadních vodách po úpravě u příslušné huti na Cu av rafineriích /tm 124, DFIU Cu 1999/Zdroj Hlavní složky ( mg / l )Cu Pb As Ni Cd ZnProvozní voda100 000 m 3 /rokPřed úpravouPo úpravěVoda ze sráţeníPřed úpravouPo úpravěVoda z příméhochlazení16 000 000 m 3 /r20000,01-0,215-300,01-0,45000,001-0,04< 50,005-0,210 0000,01 – 0,1< 20,003-0,00710000,004-0,15< 20,002-0,45000,0001-0,1< 0,50,0002-0,110000,01-0,2< 20,03-0,4147

Před úpravouPo úpravě< 3 < 0,50,01-0,25 0,001-0,1< 0,10,001-0,1< 0,10,002-0,06< 0,05 < 0,50,0001-0,0030,02-0,5Podíl celkovéhoznečištěníg/t vyrobené Cu 2,3 0,3 0,23 0,1 0,05 0,8Tab. 2.20: Úprava určitých toků odpadů z výroby mědiSloţkaZdroj a metoda úpravy(mg/l)mimopHProvoznívoda zprimár.+sekund.VýrobyCu.Úpravavápnem asíranem Fe,usazováníSekund.výrobaCua povrch.voda poúpravěNaHS,usazovánía filtracipískemVoda zpříméhochlazení poúpravě pHa usazováníSplaškovápovrchovávoda poúpravě pHa usazováníProvoznívoda zvýrobyCu drátupo úpravěUpravenáprovoznívoda zvýrobypolotovarŧUpravenáprovoznívoda zvýrobypolotovarŧměděnýchslitinpH 9,5 8,5-9,5 6,5-8,5 6,5-9,5 6,5-9,5 6,5-9,5Cu 0,2-0,5 0,04 0,01-0,25 0,01-0,4 0,2-0,3 0,3-0,4 0,2-0,4Pb 0,2 0,04 0,001-0,1 0,005-0,2 0,02-0,03 0,2-0,3Ni 0,5 0,07 0,002-0.06 0,002-0,4 0,09-0,1 0,3-0,4Zn 0,13 0,02-0,5 0,03-0,4 0,7-0,8 0,8-1,0As 0,1 0,01 0,001-0,1 0,003-0,07 0,01-0,03 0,1Cd 0,1 0,004 0,0001-0,0030,0002-0,1 0,001 0,2Hg 0,05 0,05Olej čiuhlovodíkySusp.částiceJe třeba brát v úvahu kolísání ve sloţení výpusti 10 10 10 5 100 100Přehled některých zdrojŧ odpadní vody a minimalizace a metody úprav jsou uvedeny dále148

Tab. 2.21 Přehled toků odpadní vodyZdroj odpadní Spojený s vyrobenýmvodykovemProvozní voda Výroba AlRozbíjení Pb bateriíMořeníVoda z nepřímého Chlazení pece uchlazení většiny kovŧChlazení elektrolytu uzinkuVoda z přímého Odlévání Cu a Alchlazení Uhlíkové elektrodyFeroslitinyKovový chromGranulace strusky Cu, Ni, Pb, ušlechtilékovy, feroslitinyMetody minimalizace Metody úpravyMaximální návratnostdo procesuVyuţití izolovanéhochladícího systémuMonitorování únikŧUsazování nebo jinéúpravyUzavřený chladícísystémZnovuvyuţitív izolovanémsystémuElektrolýza Cu, Ni, Zn, Mg Izolovaný systémElektrolytické vyuţitívypouštěného elytuHydrometalurgie(odkalování)Systémy čištění(odkalování)Zn, CdMokré skrubryMokré EO a skrubrypro závody kyselinyIzolovaný systémÚprava odkaluÚprava odkalováním,případnéznovuvyuţití prouduslabé kyselinyPovrchová voda Veškerá Správné skladovánísurovinNeutralizacesráţeníElektrolýzaUsazováníUsazováníSráţení, je-li třebaUsazováníSráţení, je-li třebaNeutralizacesráţeníaaUsazováníSráţení, je-li třebaUsazováníSráţení, je-li třebaUsazováníSráţení, je-li třebaFiltrace2.9.4 Techniky, o kterých se uvaţuje jako o moţných BATProtoţe byly jiţ vysvětleny všechny metody úpravy odpadní vody, jsou také techniky,které se povaţují za moţné BAT. Nejlepší dostupná technika pro úpravu nebokombinace rŧzných metod úpravy se mohou vybrat pouze na základě specifickýchfaktorŧ daného místa. Nejdŧleţitějšími faktory pro rozhodnutí, které ve speciálnímpřípadě by mohlo být nejlepší řešení, aby se minimalizovalo mnoţství odpadní vody akoncentrace znečišťujících látek jsou :proces, ve kterém se odpadní voda tvořímnoţství vodyznečišťující látky a jejich koncentraceúroveň poţadovaného vyčištění, tj. podle místních nebo regionálních norem kvalityvodydostupnost zdrojŧ vodyNásledující 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 vodyTechnikaúpravyVýhodyNevýhodySráţenílevná a jednoduchá technikadlouhodobě a úspěšně vyuţívanáv novém závodě nevyţaduje velkévýlohyschopna upravit paletukontaminantŧ,zejména pokud se pouţijí dva stupně sráţenís hydroxidem a potom se sirníkempři vhodných podmínkách mŧţedosáhnout výborného odstraněníkovŧspecifická sráţecí činidla jsoukomerčně dostupnáumoţňuje absorpční vysráţenísraţeniny se mohou často vracet dovsázkykyselé výtoky se mohou těţkoupravovatnejsou selektivní: dávají kaly ovysokém obsahu vody ve směsitoxických a netoxických kovŧkal se někdy ukládá s vysokýminákladypřítomnost dalších solí,organických komplexních činidela rozpouštědel mŧţe značněsniţovat účinnost sráţenínemŧţe se pouţít vţdy při úpravěza nízké koncentrace kovŧněkteré hydroxidy nedostatečněsráţejíSedimen-tacelevná a jednoduchá technikadlouhodobě úspěšně pouţívanámŧţe odstranit pouze pevnéčásticeu částic s malým rozdílemhmotnosti trvá sedimentace vevodě dlouho a vyţaduje to velkénádrţeFiltracelevná a jednoduchá technikadlouhodobě úspěšně pouţívanáfiltrace např. pískovými filtry jenejvíce pouţívaná pro známéhmotné částicemŧţe odstranit pouze pevnéčásticeúčinnost filtrace klesá, jsou-ličástice velmi maléúčinnost filtrace klesáse zvýšenou rychlostíFlotacelevná a jednoduchá technikadlouhodobě úspěšně pouţívanámŧţe odstranit jen pevnékomplexy částic, které majíschopnost flotacepotřebuje, aby se vzduch nejdříverozpustil pod tlakem ve vodě, abyse ve vodě rozptýlil150

Ultrafil-tracejednoduchá technikaz odpadní vody mohou býtodstraněny velmi jemné částice,dokonce molekulyvelmi jemné membrány budou takéfiltrovat co nejmenší částicerozpuštěných kovŧprakticky nulové emise částicomezený objemový prŧtok arychlost filtracemembrány se mohou rychlerozloţit v korozivní tekutiněţádné oddělování kovŧstaré membrány mohoupropouštětmembrány se mohou snadnozanéstElektro-lýzamŧţe se pouţít k rekuperaci arecyklaci kovŧlze pouţít v jednom stupni k úpravěvýtoku s koncentrovaným kovem(asi 2 g/l)většinou dostupná technologieodzkoušená a testovaná s dobrýmzvukem v prŧmysluelektropokovovánímŧţe se pouţít zároveň k vyčištěníod organických kontaminantŧmŧţe se pouţít při dávkovacích ikontinuálních zpŧsobechje těţké dosáhnout úrovněvyčištění lepší neţ ppmneefektivní elektrolyzéry jsoudrahé na udrţování a provozovánívysoké elektrické napětí jerizikem bezpečnostielektrolýza není selektivnípotřebuje stálé monitorováníšpatná při úpravě kolísání obsahu,vysoký objem vytékající tekutinyTab. 2.23 : b) Souhrn výhod a nevýhod obvyklých technik úpravy odpadní vodyTechnikaúpravyVýhodynevýhodyElektrodialýzamŧţe se pouţít k rekuperaci arecyklaci kovŧelektrodialýza mŧţe být selektivníelektrodialýza je schopna vyčištěnípod ppmbyla pouţita jiţ k odsolování av prŧmyslu pokovovánípodléhá stejnýmnevýhodám jakoiontoměničové metody(např. zanášenímmembrány)potřebuje stálémonitorováníšpatná při úpravěkolísavého obsahu, vysokéobjemy výtoku151

Reversníosmózaprakticky nulové emisetechnologie existuje a vybavení jekomerčně dostupnélze pouţít při recyklaci kovŧlze provozovat při vsázkovém ikontinuálním provozumŧţe se pouţít při velkém rozsahukoncentrací kovŧmŧţe se pouţít při odstraněníorganických znečištěnin z výtokovétekutinyvýkonnost není příliš závislá nakoncentraci protikorozníchkontaminantŧ ve výtokuomezený prŧtokový objem arychlost filtracemembrány se mohou rychlerozloţit v korozivní tekutiněţádné oddělování kovŧstaré membrány mohoupropouštětmembrány se mohou snadnozanášetmembrány potřebují častýmonitoring a výměnuvybavení je specializované adrahéreversní osmóza pouţívávysoký tlakomezení minimálníhoprŧtokového objemu asi na 200 l/ minVýměnaiontŧrelativní v nákladechkomerčně dostupný výrobekodzkoušená a testovaná v prŧmyslu(např. odstranění a rekuperace Rh aSe)schopná vyčištění na úroveň ppm(selektivní iontoměnič je schopen jítna úroveň ppt)mŧţe se snadno pouţít ve spojenís dalšími technikami (např.sráţením) jako část integrovanéúpravy odpadní vodymŧţe být selektivní pro těţké kovylze ji aplikovat pro mnoho typŧprŧtokŧ: přerušovaný, kontinuální,relativně velkých objemŧselektivní výměnu iontŧ lze pouţítve výjimečných případech, jako jeúprava výtokŧ z jaderného prŧmyslunelze při velkých koncentracíchkovŧmatrice se bude snadno zanášetpevnými a organickými látkamitradiční výměna iontŧ neníselektivnívyčerpaný iontoměnič se musíobvykle zneškodnit jako toxickýodpadmatrice se musí za určitý časrozloţitaplikace je citlivá na pH výtokuvelké objemy výtokové kapalinyvyţadují značně velkévýměníkové kolonyselektivní iontová výměna nemádodnes široké pouţitív prŧmysluregenerace kolon selektivníchiontoměničŧ je časově náročnámŧţe být zapotřebí dlouhé dobykontaktu s výtokovou tekutinou152

Aktivníuhlíkmŧţe se pouţít v širokém rozsahuaplikací (např. při odstranění rtutinebo dioxinŧ z vypouštěné tekutiny)mŧţe se přidávat po koagulaci asedimentaci jako vrstva dopískových filtrŧexistuje technologie a vybavení jekomerčně dostupnéaktivní uhlí je drahéaktivní uhlí se mŧţe stát ţivnoupŧdou pro organismyvysoké emise oxidu siřičitéhovzniklé při tepelném pochodupři výrobě uhlíku z uhlí2.10 MINIMALIZACE ODPADŦ A MANIPULACE S NIMI2.10.1 Zbytky a odpady z výroby neţelezných kovŧVýroba neţelezných kovŧ z primárních i sekundárních surovin je spojena s tvorbouširoké palety vedlejších produktŧ, meziproduktŧ a zbytkŧ. Tyto zŧstatky vznikajív rŧzných stadiích výrobního procesu, tedy z hutních procesŧ, pochodŧ tavení stejnějako z odpadních plynŧ a úpravy odpadní vody / tm 85, MURL Düsseldorf 1997/.Obsah a hodnota prvkŧ, které jsou obsaţeny v odpadních zbytcích ovlivňuje jehopotenciální vyuţití, např. anodový stěr je vyuţitelnou surovinou při rekuperaciušlechtilých kovŧ. Jakékoliv zatřídění zbytkŧ jakoţto odpadu pro zneškodnění s tímmusí počítat. Také některý prach z filtrŧ, jako např. křemičitý, který vzniká při procesutavení 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 jakosuroviny pro jiné pochody a široká síť hutních provozovatelŧ se po mnohá léta snaţízvýšit rekuperaci kovŧ a omezit mnoţství odpadŧ ukládaných na skládku. Bylouvedeno, ţe některá legislativní opatření ke kontrole pohybu odpadŧ jsou motivujícímprvkem pro recyklaci zbytkŧ z metalurgických pochodŧ /tm 99, Bontoux 1997/. Také sedobře ví, ţe prŧmysl vyrábějících kovy dosáhl jednoho z nejvyšších podílŧ recyklace zevšech prŧmyslových odvětví. To napomáhá omezovat problémy přenosu vlivŧ úpravz prostředí do prostředí na minimum. Nicméně problém odpadních zŧstatkŧ z výrobníchzařízení a zařazení některých z těchto materiálŧ bude hrát také významnou roli probudoucí povolení a techniky mají tendenci soustředit se na tento aspekt.Následující tabulka nabízí příklady potenciálních odpadŧ podle Evropského kataloguodpadŧ ( Rozhodnutí Rady 94/3/EEC) 1) a seznamu nebezpečných odpadŧ (RozhodnutíRady 94/904/EEC). Odpad je obecně definován v rámcové směrnici o odpadech(Směrnice 75/442/EEC, doplněná Směrnicí 91/156/EEC) jako jakákoliv látka nebopředmět zařazený v příloze 1, který je určen k vyřazení nebo je úmyslem či ţádoucí jejvyřadit. Druhá definice odpadŧ existuje v souladu s prvou, definovanou výše. A sicepodle Basilejské Konvence, přijaté Evropskou Unií v roce 1993 ţe: „ odpady jsou látkynebo předměty, které se zneškodňují nebo je úmyslem je zneškodnit, nebo jepoţadováno je zneškodnit podle předpisŧ národního zákona"“/tm 99, Bontoux 1997/.153

Tab. 2.24 Materiály z výroby neželezných kovůOdpady z výroby neţelezných kovŧEWCkódPopis*Nebezp.odpadPůvod01 03 Červený kal z výroby oxidu hlinitéhoProces s bauxitem0310 03 Odpady z pyrometalurgie hliníku0010 03 Dehet a další odpady s obsahem uhlíku * Provoz vypalování anod01 z výroby anod10 03 Anodový odpadPánvová komora0210 03 Stěry * Tavení0310 03 Struska z primárního tavení / bílé stěry * Tavení0410 03 Prach hliníkuTavení0510 03 Vyuţité uhlíkové bloky a ohnivzdorné Provoz na vypalování06 materiály z výroby anodanod10 03 Vyčerpaná vyzdívka pánve * Prostor pánve0710 03 Zasolená struska ze sekundárního * Tavení08 tavení10 03 Černé stěry ze sekundárního tavení * Tavení0910 03 Odpad z úpravy zasolené strusky a * Závod na rekuperaci10 úprava černých stěrŧzasolené strusky10 03 Prach ze spalinSystém čištění1110 03 Další částice a prach (včetně prachu Mletí, skladování12 z kulových mlýnŧ)10 03 Pevný odpad z úpravy plynuSystém čištění1310 03 Kaly z úpravy plynuSystém čištění1410 03 Odpady jinak nespecifikované9910 04 Odpady z pyrometalurgie olova0010 04 Strusky ( z prvního i druhého tavení) * Tavení0110 04 Pěna a stěry (prvního a druhého tavení) * Tavení0210 04 Arsenitan vápenatý * Systém čištění03154

10 040410 040510 040610 040710 040810 049910 050010 050110 050210 050310 050410 050510 050610 050710 059910 060010 060110 060210 060310 060410 060510 060610 060710 0608Prach ze spalin * Systém čištěníOstatní částice a prach * Skladování, manipulacePevný odpad z čištění plynu * Systém čištěníKaly z úpravy plynu * Systém čištěníVyčerpaná vyzdívka a ţáruvzdornýmateriálOdpady jinak nespecifikovanéOdpady z pyrometalurgie zinkuPecStrusky (z prvního i druhého tavení) * TaveníPěna a stěry ( z prvního i druhého * Tavenítavení)Prach ze spalin * Systém čištěníOstatní částice a prachSkladování , manipulacePevný odpad z úpravy plynu * Systém čištěníKaly z úpravy plynu * Systém čištěníPouţitá vyzdívka a ţáruvzdornýmateriálOdpady jinak nespecifikovanéOdpady z pyrometalurgie mědiStrusky (z prvního i druhého tavení)Pěna a stěry ( prvního i druhého tavení)PecTaveníTaveníPrach ze spalin * Systém čištěníOstatní částice a prachSkladování , manipulaceOdpad z elektrolytické rafinace * Prostor nádrţePevný odpad z čištění plynu * Systém čištěníKaly z úpravy plynu * Systém čištěníPouţitá vyzdívka a ţáruvzdornýmateriálPec155

10 069910 070010 070110 070210 070310 070410 070510 070610 079910 080010 080110 080210 080310 080410 080510 080610 089911 020006 050111 020111 020211 020311 0204Odpady jinak nespecifikovanéOdpady z tepelné metalurgie stříbra,zlata a platinyStrusky )první a druhé taveníPěna a stěry (prvního a druhého tavení)Pevný odpad z úpravy plynuOstatní částice a prachKaly z úpravy plynuPouţitá vyzdívka a ţáruvzdornýmateriálOdpady jinak nespecifikovanéOdpady z tepelné metalurgie ostatníchneţelezných kovŧStrusky (první a druhé tavby)Pěna a stěry (prvního i druhého tavení)Pevný odpad z úpravy plynuOstatní částice a prachKaly z úpravy plynuPouţitá vyzdívka a ţáruvzdornýmateriálOdpady jinak nespecifikovanéOdpady a kaly z hydrometalurgickýchprocesŧ výroby neţelezných kovŧKal z úpravy odpadní vodyKaly z hydrometalurgických procesŧvýroby CuKaly z hydrometalurgických pochodŧvýroby Zn (včetně jarositu a goethitu)Odpady z výroby anod proelektrolytické pochody ve vodnémprostředíKaly jinak nespecifikovanéTaveníTaveníSystém čištěníSkladování, manipulaceSystém čištěníPecTaveníTaveníSystém čištěníSkladování, manipulace,proces práškovémetalurgieSystém čištěníPecÚprava odpadní vodyPochod louţení* Pochod louţeníZávod na výrobu anod156

13 010013 010113 010213 0103Odpady hydraulických olejŧ a únikŧtekutinOdpadní hydraulické oleje s obsahemPCP a PCTOstatní chlorované hydraulické oleje(ne emulze)Nechlorované hydraulické oleje (neemulze)* Transformátory* Transformátory* TransformátoryVětšina materiálŧ vyjmenovaných výše se recykluje a znovu vyuţívá v rámcisamotného prŧmyslu neţelezných kovŧ, stejně jako v jiných odvětvích prŧmyslu,například ve výrobě cementu, abrasiv a stavebním prŧmyslu. Není úmyslem je vyřadit azneškodnit. Jsou výsledkem oddělování kovŧ, které je nutné pro jejich rekuperaci avýrobu čistých kovŧ z komplexních zdrojŧ. Některé příklady jsou uvedeny dále.2.10.2 Pouţívané pochody a techniky2.10.2.1 Odpady z procesu taveníHlavními odpady, které vznikají při tavení neţelezných kovŧ je struska, pěna a stěry,odstraňované během pyrometalurgických procesŧ. Struska vzniká při reakci struskotvornýchdoprovodných prvkŧ (např. Fe) s přidávanými tavidly. Při pochodu tavení je struska tekutá amá rozdílnou hustotu proti roztavenému kovu a tudíţ se mŧţe odpichovat odděleně.Většina strusek vzniklých při souproudých nebo rafinačních procesech při pochodech výrobyneţelezných kovŧ se mŧţe běţně recyklovat nebo vyuţívat k další rekuperaci kovŧ.Následující obrázek ukazuje interní recyklaci strusky, která se vytvořila během primárnívýroby mědi. V tomto případě se roztavená struska, získaná z konvertoru, která má vysokýobsah mědi, vrací do huti. Struska, která opouští huť je zbavena mědi v elektrické peci načištění 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 akonečnou struskou s nízkým obsahem kovu. Několik zařízení v prŧmyslu neţeleznýchkovŧ prokázalo, ţe existuje odbytiště, na kterém je moţnost prodat strusku k dalšímupřínosnému vyuţití. Vyuţití strusky jako stavebního materiálu je moţné jen tehdy, je-limnoţství vyluhovatelných kovových sloučenin malé. Existují rozličné testy, které toprokazují. Struska, která se nemŧţe vyuţít jako abrazivo, nebo ve stavebnictví a kestavbám, se odesílá ke konečnému zneškodnění na skládku.157

Solná struska se tvoří při tavení lehkých kovŧ ( hliník, hořčík). Vyuţití tavících solípředchází oxidaci roztaveného kovu a váţou se nečistoty z procesu. Existují rŧznézpŧsoby, jak minimalizovat mnoţství uţívaných tavících solí stejně, jako rŧznétechniky úpravy pro rekuperaci solí i kovŧ, které jsou k dispozici a jsou probíránypodrobněji v kapitole 4 tohoto dokumentu.Pěna a stěry se tvoří při oxidaci taveniny na povrchu lázně nebo reakcemi seţáruvzdorným materiálem, který se vyuţívá ve vyzdívce pecí. Obsah kovu ve stěrech jerelativně vysoký (mezi 20 aţ 80 %), proto se mohou běţně recyklovat v hlavnímprocesu, nebo dodávat jako druhotná surovina do jiných závodŧ výroby neţeleznýchkovŧ.Jinými zdroji odpadŧ je pouţitá vyzdívka a ţáruvzdorné materiály. Ty vznikají,kdyţţáruvzdorný materiál vypadává z vyzdívky pece, nebo kdyţ se pecní vyzdívka úplněobnovuje (generální oprava). Doba ţivotnosti pecní vyzdívky leţí mezi několika týdnya několika roky v závislosti na pochodu a kovu (např. Outokumpu výbojové pece naprimární výrobu mědi vykazují dobu ţivotnosti 6 aţ 10 let. Mnoţství materiálu navyzdívku pece by mělo dosáhnout aţ 5 kg/t vyrobeného kovu, podle taveného kovu /tm85, MURL Düsseldorf 1997/. U pecní vyzdívky se pouţívá následující praxe: Úpravav huti, aby se vytvořila inertní struska, např. vyzdívka z procesu tavení mosazi seodesílá přímo do místní huti na sekundární výrobu Cu;Vyuţívá se jako sloţka hmoty pro odpichovací otvor; inertní vyzdívka se ukládá naskládku. Následující tabulka ukazuje přehled recyklovaného mnoţství, znovu vyuţitýcha vyloučených odpadŧ z některých tavících pecí na neţelezné kovy v Německu.V tomto smyslu recyklace znamená, ţe se odpad vrací do procesu, ve kterém sevytvořil. Znovuvyuţití znamená, ţe se odpad vyuţije pro ostatní účely, např. struska semŧţe vyuţít jako stavebního materiálu.Tab. 2.25: Množství recyklovaných, znovuvyužitých a nevyužitých odpadů, které bylouvedeno ve zprávě několika závodů na neželezné kovy z Severního Porýní Westfálskav roce 1996OdpadMnožství uvedeného odpadu za rok 1996 v tunáchRecyklovaný,nebo využitýUložený na skládce CelkovémnožstvíOdpad ţáruvzdorného 21 188 209materiálu (SiO 2 )Ţáruvzdorný odpad 1655 1145 2800Ţáruvzdorný odpad se 637 728 1365škodlivými sloţkamiStruska 160869 3 16872Stěry z tavení olova 1903 0 1903Stěry s obsahem Al 45904 927 46831Stěry s obsahem hořčíku 615 81 696Zasolená struska z tavení 112 438 0 112 438hliníkuOstatní odpady 348 0 348158

2.10.2.2 Odpady ze systému čištěníČistící systém je dalším hlavním zdrojem pevných látek. Je to prach ze spalin a kalzískaný ze zařízení na regulaci znečištění do ovzduší, stejně jako další pevný odpadjako je vyčerpaný filtrační materiál.Prach ze skládkování a manipulace se surovinami, nebo z jednotek předúpravy seshromaţďuje v odprašovacím systému (obvykle filtrových lapačích) a odesílá zpět dohlavního pochodu, nebo do jiné hutě. V některých případech se musí prach aglomerovatpředtím, neţ mŧţe být recyklován do skladovaných surovin a manipulační stanice.Prachem obtíţený výstupní plyn z tavících a rafinačních zařízení se mŧţe čistit (jakbylo popsáno v části 2.8) za pouţití rŧzných úpravárenských technik. Materiálodloučený jako prach při čištění výstupního plynu se mŧţe aglomerovat a posílat zpětdo 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 čištěnístrusky při procesu primárního tavení mědi, který se mŧţe zpracovat jako vedlejšíprodukt a vyuţít opět jako surovina v závodě na rekuperaci zinku /tm 92, Copper ExpertGroup, 1998/.Jiným příkladem je pouţití kouře oxidu křemičitého, který se odlučuje ve filtrovýchlapačích při tavení kovového křemíku nebo ferosilicia a prodává se jako hodnotnývedlejší 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 bylmateriál filtru občas vyměněn. Filtry obsahují sloučeniny kovŧ a částice z procesu.Existuje řada příkladŧ, kde se pouţívá při pyrometalurgických pochodech filtračníhomateriálu. Není-li to moţné, odesílají se ke konečnému zneškodnění do spalovny nebona skládku.Následující tabulka uvádí určité informace o mnoţství recyklovaných, znovu vyuţitýcha ukládaných odpadŧ ze systému čištění v některých závodech na neţelezné kovyv Německu.Tab. 2.26: Množství recyklovaných, znovu využitých a ukládaných odpadů, které bylouvedeno ve zprávě některých závodů na neželezné kovy v Severním Porýní Westfálskuv roce 1996 /tm 84, MURL Düsseldorf 1999/.OdpadMnožství uvedených odpadů za rok 1996 v tunáchRecyklované nebo Uložené na skládku CelkovévyužitémnožstvíPrach s obsahem 6550 1886 8436neţelezných kovŧMinerální odpady 2638 1752 4390z čistícího systémuPrach 201 13 214Kaly 508 4 511Prach s obsahem Al 1477 66 1543159

2.10.2.3 Odpady z úpravy odpadních vodPyrometalurgické pochody výroby neţelezných kovŧ běţně neprodukují škodlivéodpadní vody. Voda se vyuţívá pro přímé i nepřímé chlazení pecí, dmýšních trubic aodlévacích strojŧ např. u měděných anod, nebo plynulého odlévání. Tato voda se přichlazení ohřívá, zařízení ale běţně neznečišťuje chemickými nečistotami nebočásticemi kovŧ. Proto se chladící voda běţně vypouští přímo po usazení, nebo ostatníchstupních úpravy zpět do zdroje odkud se získala. Pevný materiál, který se odstranil sevrací do hutě.Pouţije-li se pro čištění výstupního plynu z procesu mokré pračky, vzniká odpadnívoda. Tento proud odpadní vody se musí upravit, aby se sníţilo mnoţství sloučeninkovŧ. Z této úpravy vycházejí kaly, které mohou být bohaté na kovy a mohou se někdyrecyklovat do procesu, pokud je dost vysoký obsah kovu.Provozní voda vzniká při hydrometalurgických pochodech a představuje vysoké rizikoznečištění vody. Proto se musí čistit v úpravnách odpadní vody. Čištění zahrnujeneutralizaci, nebo vysráţení specifických iontŧ. Hlavním odpadem z těchto systémŧúpravy odpadní vody je sádra ( CaSO 4 ) a hydroxidy a sirníky kovŧ. Kal se někdyrecykluje zpět do hlavního výrobního procesu, kdyţ se neprovádí neutralizace výtokus 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 zdrojempevného 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 dalšíchpevných odpadŧ bohatých na kovy. Obvykle jsou bohaté na specifický kov a někdy semohou recyklovat ve výrobním procesu, nebo odesílat k rekuperaci kovu do jinýchzařízení na neţelezné kovy (např. k výrobě ušlechtilých kovŧ, olova, mědi a kadmia).Anodový kal z prostoru měděné lázně například, je jedním z nejdŧleţitějších surovinpro rekuperaci ušlechtilých kovŧ a je proto povaţován za hodnotný vedlejší produktvýroby mědi. Tyto problémy se probírají v kapitolách pojednávajících o jednotlivýchskupinách kovŧ.2.10.2.5 Ostatní odpady z výroby neţelezných kovŧExistuje několik dalších druhŧ odpadŧ, jako jsou hydraulický olej a olej pro přenostepla, které jsou výsledkem pravidelné údrţby zařízení například transformátoru proelektrické pece. Ten se obvykle dodává do rafinerie pouţitých olejŧ ( nebo v některýchzemích např. Itálii do konsorcií povinného odběru, nebo agentury). Za určitýchokolností se mohou pouţít jako zdroje energie na místě.160

2.10.3 Techniky o kterých se uvaţuje jako o moţných BATTato část představuje řadu technik pro prevenci nebo sniţování emisí a odpadŧ, stejnějako techniky sniţující celkovou energetickou náročnost. Všechny jsou komerčněk dispozici. Jsou uvedeny příklady, které představují techniky, prokazující vysokouúroveň ohleduplnosti k ţivotnímu prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady,jsou odvislé od informací, které poskytl prŧmysl, Evropské členské státy a hodnoceníEvropského úřadu pro IPPC.2.10.3.1 Minimalizace odpadŧ z metalurgických pochodŧJak bylo uvedeno v části 2.10.2.1, mnoţství strusky a stěrŧ, které se tvoří při taveníkovŧ je ovlivňováno hlavně nečistotami v surovinách tak, ţe čištění materiálu vede kesníţení tvorby pevných odpadŧ. V některých případech se to dá zajistit tříděnímsuroviny, která se bude pouţívat. Například určité koncentráty zinku mohou obsahovatnízká mnoţství ţeleza /tm 101, NL Zn 1998/, a procesy projektované k vyuţívání těchtokoncentrátŧ mohou minimalizovat tvorbu odpadu s obsahem ţeleza. Omezenádostupnost a vyšší náklady na tyto koncentráty znamenají, ţe to není celosvětovýmřešením. Při sekundární výrobě hliníku má předběţná úprava šrotu nebo vyuţití čistšíchmateriálŧ za následek, ţe se sníţí nebo eliminují tavící soli pouţívané v závislosti napouţité 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. sníţenímohřevu a tím se zabrání přehřátí taveniny. Pouţívá se moderních technik regulacepochodu, aby se zajistily podmínky optimalizovaného postupu.Zabránění oxidace taveniny na povrchu lázně lze provést uzavřením pece. Například přitavení hliníku v redukční atmosféře (obklopením pece inertním plynem) se sníţímnoţství stěrŧ, které se budou tvořit. Podobně pouţití čerpacího systému a boční nístějeje dalším opatřením, které mŧţe sníţit oxidaci.Tak se prokázalo, ţe popílky olova a velké mnoţství strusky, která se tvoří při pochodutavení se mohou recyklovat nebo znovu v široké míře vyuţít .Opotřebení zdiva a ţáruvzdorného materiálu nelze zcela zabránit, ale lze dosáhnoutsníţení mnoţství při následujících opatřeních :pečlivé konstrukci pece s cihlovou vyzdívkouplynulé vyuţití pece a tedy minimalizace kolísání teplotykrátká doba pŧsobení tavících činidelvyhnout se agresivním tavícím činidlŧmpečlivé čištění pecí a kelímkŧ (kotlíkŧ)sníţení hybnosti pece (rotace)Za určitých podmínek, které závisejí na sloţení opotřebené vyzdívky a ţáruvzdornéhomateriálu lze aplikovat opětné vyuţití.Například ţáruvzdorné materiály se vyuţívají znovu při primárním i sekundárnímtavení po rozdrcení jako odlití schopná nebo odpichová hmota nebo jako tavidlo při161

úpravě sloţení strusky. Alternativně se mŧţe z materiálu vydělit obsaţený kov při mletía broušení a opotřebované zdivo a ţáruvzdorný materiál se mŧţe znovu pouţít prostavební účely. Obsaţený kov se mŧţe recyklovat v huti, nebo dodávat do jinýchzařízení na neţelezné kovy.2.10.3.2 Minimalizace odpadŧ vznikajících v systému čištěníJak je popsáno výše, hlavním zdrojem odpadu vzniklého v systému čištění je prach zespalin a kal v závislosti na technologii úpravy. Objem procesních plynŧ , které se majíčistit je značně závislý na typu pece. Například úplně izolovaná pec vyvíjí zdaleka méněprachu 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. Příméznovuvyuţití prachu jako suroviny často vyţaduje aglomeraci jako proces předúpravy.Prach ze spalin a kal se mŧţe zpracovat v rozličných pyrometalurgických nebohydrometalurgických pochodech.Vysoušení vsázky do tavícího zařízení mŧţe vést k úniku SO 2 , zejména, kdyţ sepouţívají jako suroviny sulfidické rudy nebo koncentráty (dalším zdrojem je síraobsaţená v palivu). Sádra, která vzniká při vypírání oxidu siřičitého v pračce se mŧţeněkdy recyklovat v sušárně, jako část vsázky tavidel do pece v závislosti na pouţívanémprocesu.Mnoţství opotřebovaných filtrových lapačŧ se mŧţe sníţit, pouţijí-li se modernífiltrační materiály, které jsou mohutné. Rukávové lapače lze charakterizovat jako čistícítechniku, která nepotřebuje velice mnoho údrţby. V případě poškození lapače se mŧţepříslušné 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 musíse uváţit technické poţadavky a související investiční náklady podle individuálníchpřípadŧ. Pouţité filtrové lapače se mohou recyklovat v huti. V případě přestavby neboobnovy filtračního systému mohou poslouţit a citlivě plnit funkci filtru menší lapače.Pokud se tento výsledek při dodatečné instalaci vykalkuluje, obvykle se mohouvykompenzovat sníţeným počtem poruch lapačŧ.2.10.3.3 Omezení odpadu vzniklého při úpravě odpadní vodyZabránit tomu, aby se ohřátá chladící voda dostala do ţivotního prostředí lze za pouţitírŧzných druhŧ chladících systémŧ, jako jsou uzavřené systémy chlazení, téměřuzavřené systémy a techniky otevřeného chladícího okruhu (chladící věţe). Jestliţe sepouţije uzavřený chladící okruh ( např. vzduchové chladiče), mŧţe se minimalizovatvypouštění chladící vody, coţ mŧţe vyţadovat určité provzdušnění, aby se nevytvářelyinkrustace solí. Je potřeba uvést, ţe volba nejlepšího chladícího systému závisí narozsahu specifických parametrŧ místa. Aby se minimalizoval dopad chlazení na ţivotníprostředí jako celek, měl by se konzultovat referenční dokument o BAT pro chladícísystémy.Mnoţství odpadní vody, které se tvoří v mokrých pračkách se mŧţe sníţit, pokud seupravená voda recykluje zpět do pračky. Aby se zabránilo nárŧstu obsahu solí ve162

vypíracím vodním systému, musí se plynule odpouštět ze systému malá mnoţství vodya 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 jakomazadlo olej. Ten se musí měnit s ohledem na vzrŧst obsahu kovŧ a chemické reakcev oleji. Pravidelná údrţba, opravy a preventivní údrţba musí minimalizovat ztráty olejepři prŧsacích a prodluţovat intervaly mezi výměnou oleje. Sníţení mnoţstvípouţívaného oleje se dosáhne také za pouţití filtrace, která umoţňuje prodlouţení dobyţivotnosti. Například filtry v by- pasu se mohou postavit tak, aby malou část olejeplynule čistily. Tato opatření zpŧsobují, ţe dochází k prodlouţení doby ţivotnosti aţ nafaktor 10, v závislosti na specifickém filtračním systému.Jsou-li pouţité olejové filtry shromaţďovány zvlášť, mohou se rozdrtit ve šrédrech. Kovse mŧţe pouţít znova v huti jako druhotná surovina, olej se mŧţe odstředit a potomodeslat k vyuţití do rafinerie olejŧ.2.10.3.5 Recyklace a znovuvyuţití odpadŧ tvořených v pochodech taveníneţelezných kovŧJak jiţ bylo v této části poukázáno, mohou se odpady z výroby neţelezných kovŧrecyklovat a pouţít v širokém rozsahu znovu. Následující tabulka uvádí souhrn rŧznýchmoţností recyklace a opětného vyuţití těchto odpadŧ.Tab.2.27 Odpady a možnosti využitíZdroje odpadů Dotyčné kovy Meziprodukt nebo Volba pro recyklaci nebo využitíodpadSurovinyVšechny kovy Prach, smetky - vsázka pro hlavní pochodz manipulace atd.Tavící pec (I.) Všechny kovy Struska - návrat do tavení- po úpravě stavební materiál- prŧmysl abraziva- část strusky lze pouţít jakoţáruvzdorný materiál, např.struska z výroby kovovéhochromuFeroslitiny Bohatá struska - surovina pro výrobu dalšíchferoslitinKonvertorová pec Cu Struska - recyklovat do hutěRafinační pece Cu Struska - recyklovat do hutěPb Okuje - - rekuperace ostatních hodnotnýchkovŧUšlechtilé kovy Okuje a struska - interní recyklaceÚprava strusky Cu a Ni Vyčištěná struska - stavební materiálKamínek- rekuperace kovŧ163

Tavící pece (II.) Všechny kovy Okuje, stěry- po úpravě návrat do procesuStruska- rekuperace kovŧSekundární Al Zasolená struska - rekuperace kovŧ, solí a oxidŧElektro-rafinace Cu Výtok elektrolytu - rekuperace NiZbytky anod - návrat do konvertoruAnodový kal - rekuperace ušlechtilých kovŧElektrolytická výroba Zn, Ni, Co, Vyčerpaný elektrolyt - znovuvyuţití při louţeníUšlechtilé kovyElektrolýzaroztavených solíAlSPLPřepady lázně- spálit nebo zneškodnit- prodat jako elektrolytNa a LiZbytek anodMateriál z el. pecí- rekuperace- ţelezný šrot po vyčištěníDestilace Hg Zbytky - vyuţít jako vsázky do procesuZn, Cd Zbytky - návrat do ISFLouţení Zn Zbytky feritu - zneškodnění, vyuţití kapalinyCu Zbytky - zneškodněníNi Zbytky Cu / Fe - rekuperace, zneškodněníZávod na výrobuKatalyzátor- regeneracekyseliny sírovéKyselé kaly- zneškodněníSlabá kyselina - louţení, rozklad, neutralizaceVyzdívka pecí Všechny kovy Ţáruvzdorný materiál - vyuţití jako struskotvornéhočinidla, zneškodněníMletí, broušení Uhlík Prach z uhlíku agrafitu- vyuţití jako suroviny v jinýchpochodechMoření Cu, Ti Vyčerpaná kyselina - rekuperaceSuché zpŧsoby Většina- vyuţívá sečištěnítkaninových filtrŧMokré zpŧsobyčištěnínebo EO *Většina – skrubrnebo mokrý EOPrach z filtrŧ - Návrat do procesu- rekuperace ostatních kovŧKal z filtrŧ - návrat do procesu neborekuperace ostatních kovŧ,např. Hg- zneškodněníKal z úpravy odpadní VětšinaKaly hydroxidŧ nebo - zneškodněnívodysirníkŧ- znovuvyuţitíLouţení Hliník Červený kal - zneškodnění- znovuvyuţití kapaliny*EO = elektrostatický odlučovPodle výzkumného projektu o předcházení vzniku a recyklaci odpadu z velkého počtuzávodŧ na tavení neţelezných kovŧ v Severním Porýní Westfálsku se mŧţe ilustrovatnásledující poměrné vyčlenění zpŧsobŧ recyklace /tm 83, MURL Düsseldorf 1999, tm168, W Neuhaus 1999/.164

Obr. 2.42. Různé způsoby recyklace podle množství odpadů vzniklých při výroběneželezných 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 příslušnáhmotová bilance. Monitorování by se mělo týkat vody, energie a tepla. Měly by být správně pojednány náklady spojené s produkcí odpadŧ v rámciprocesu. Toho se mŧţe dosáhnout při vyuţití praktické evidence, která zajišťuje,aby zneškodňování odpadŧ a jiné významné náklady na ochranu ţivotníhoprostředí byly na dotyčné pochody vynakládány a nebyly upraveny jednoduše vdaném místě jako mimořádný výdaj.2.11 REKUPERACE ENERGIEČlánek 3 odstavec (d) Směrnice IPPC vyţaduje, aby byla energie vyuţita efektivně atato poznámka je dŧvodem ke komentáři o vyuţití energie a zaujímá místo připosuzování BAT u kaţdé z kapitol výroby kovŧ. Vyuţití energie v prŧmysluneţelezných kovŧ je zahrnuto do řady zpráv připravovaných Střediskem pro Analýzu arozšiřování demonstračních technologií o energii (CADDET). Tyto zprávy jsoupouţívány v širokém měřítku při porovnávání technologií.2.11.1 Aplikované technikyRekuperace energie a tepla se v praxi při výrobě a odlévání neţelezných kovŧ veznačné míře vyuţívá. Pyromelurgické pochody jsou vysoce náročné na teplo a plynyz pochodu obsahují velké mnoţství tepelné energie. Proto se vyuţívá následnýchrekuperačních hořákŧ, tepelných výměníkŧ a kotlŧ k rekuperaci tohoto tepla. Pára neboelektřina se mohou produkovat pro vyuţití na místě nebo mimo ně a pochody nebospalné plyny se mohou předehřívat /tm 118, ETSU 1996/. Techniky, které se vyuţívajípro rekuperaci tepla se rŧzní od místa k místu. Jsou ovládány řadou faktorŧ, jako jemoţnost vyuţití tepla a energie nebo blízkost místa, rozsah provozu a potenciál plynŧnebo jejich sloţek k zanášení nebo zaslepování výměníkŧ tepla.Následující příklady jsou charakteristické a vyjmenované techniky, které je moţnopouţít 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 většinouvţdy procházejí kotlem na výrobu páry. Vyrobená pára se mŧţe pouţít k výroběelektřiny a /nebo při poţadavcích na ohřev. Příkladem toho je huť na měď, kterápokrývá 25 % svých poţadavkŧ na elektřinu (10,5 MVA) z páry vyrobené v kotli naodpadní teplo u výbojové (flash) pece. Kromě vyrobené elektřiny se vyuţívá párajako provozní v ústřední sušičce a zbytkové odpadní teplo se pouţívá k předehřevuspalovacího vzduchu.Další pyrometalurgické procesy jsou také silně exotermní, zejména pouţije-li seobohacení 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 Pierce-Smithova konvertoru se pouţívá k roztavení anodového šrotu. V tomto případě semateriálu ze šrotu pouţívá jako chladícího média a dodávky se pečlivě regulují, abyse předešlo potřebě chladit konvertor jinými prostředky v kterékoliv době cyklu.Mnohé další konvertory mohou vyuţívat přídavkŧ šrotu pro chlazení a ty, které tohonejsou schopny jsou předmětem návrhŧ postupŧ, které by to umoţňovaly.Vyuţití vzduchu obohaceného kyslíkem nebo kyslíku v hořácích sniţuje spotřebuenergie, coţ umoţňuje autogenní tavení, nebo dokonalé spalování uhlíkatéhomateriálu. Objemy odpadního plynu se značně omezují při pouţití menšíchventilátorŧ.Materiál pro vyzdívku pece mŧţe také ovlivňovat energetickou bilanci při procesutavení. V tomto případě se uvádí pouţití ţáruvzdorného materiálu o nízkéhmotnosti, aby nastal přínosný efekt omezení prostupu tepla a zadrţovalo se uvnitřzařízení /tm 106, Farrell/ 1998/. Tento faktor se musí započítat do trvanlivosti(ţivotnosti) vyzdívky pece a prostupu kovu do vyzdívky a nelze ho aplikovat vevšech případech.Oddělené sušení koncentrátŧ při nízkých teplotách sniţuje poţadavky na energii. Jeto následkem energie potřebné k přehřátí páry uvnitř huti a významného nárŧstucelkového objemu plynu, který zvyšuje velikost ventilátoru.Výroba kyseliny sírové z oxidu siřičitého emitovaného z etap praţení a tavení jeexotermním pochodem a zahrnuje řadu stupňŧ chlazení plynu. Teplo obsaţenév plynech během konverze a teplo obsaţené v produkované kyselině se mohouvyuţít 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 neborekuperační hořák vyuţívaný v peci. Tepelná účinnost se v těchto případechzlepšuje. 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. Spotřebaplynu je asi 330 kWh/t kovu. Účinnost šachtové pece je vysoká, hlavně protoţe sevsázka předehřívá uvnitř pece. Tam se mŧţe dostatečné zbytkové teplo z výstupníhoplynu rekuperovat a znovuvyuţít k ohřevu spalovacího vzduchu a plynu.166

Uspořádání pro rekuperaci tepla vyţaduje odklonění komínových plynŧ z pece přesvýměník 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 poskytujeochranu filtrŧ před teplotou a umoţňuje širokou paletu volby tkaniny. Někdy jemoţné rekuperovat teplo i v tomto stadiu. Například při typicky pouţitémuspořádání u šachtové pece pro tavení kovu, se plyny z vrcholu pece vedoupotrubím do prvního ze dvou výměníkŧ tepla, který produkuje předehřátý spalovacívzduch do pece. Teplota plynŧ za tímto výměníkem mŧţe být mezi 200-450 o C.Druhý výměník tepla sníţí teplotu plynu před filtrovým lapačem (rukávovýmfiltrem) na 130 o C . Za výměníky tepla běţně následují cyklony, které odstraňujívelké částice a pŧsobí jako lapače jisker.Oxid uhelnatý, který se tvoří v elektrické nebo šachtové peci se zachycuje a spalujejako palivo u několika rŧzných pochodŧ, nebo pro výrobu páry nebo jiné energie.Mohou vznikat významná mnoţství plynu a existují příklady, kde hlavním podílempouţívané energie v zařízení tvoří zachycovaný CO ze zařízení elektrickéobloukové pece. V jiných případech se CO tvořený v elektrické peci spaluje v peci aposkytuje část tepla potřebného pro pochod tavení.Recirkulace kontaminovaného odpadního plynu zpět prostřednictvím kyslíkovéhohořáku povede k významným úsporám energie. Hořák rekuperuje odpadní teploplynu, vyuţívá energetický obsah kontaminantŧ a odstraňuje je /tm 116, Alfed1998/. Takový pochod mŧţe také sniţovat oxidy dusíku.Vyuţití obsahu tepla z procesních plynŧ nebo páry pro rŧst teploty louţící kapalinyse v praxi pouţívá často. V některých případech se část prŧtoku plynu mŧţe zachytitdo pračky, aby se teplo rekuperovalo ve vodě, která se potom pouţije k pochodŧmlouţení. Ochlazený plyn se potom vrací do hlavního proudu k dalšímu čištění.Během tavení elektronického šrotu, nebo šrotu z baterií se v hutních nádobáchpouţívá k tavení obsaţených kovŧ a dalšího dodávaného šrotu a struskotvornýchsloţek obsahu tepla plastŧVýhodu předehřevu spalovacího vzduchu uţívaného v hořácích lze dokumentovat.Pouţije-li se vzduch vyhřátý na 400 o C, vzroste teplota plamene o 200 o C, zatímcopokud je předehřát na 500 o C, vzroste teplota plamene o 300 o C. Tento nárŧst teplotyplamene znamená vyšší účinnost tavení a sníţení spotřeby energie.Alternativou k předehřevu spalovacího vzduchu je předehřátí materiálu vsazovanéhodo pece. Teorie ukazuje, ţe 8% úspor energie lze získat na kaţdých předehřátých 100 o Ca v praxi se prokázalo, ţe předehřev na 400 o C vede k 25 % úspor energie, zatímcopředehřev na 500 o C vede k 30 % energetických úspor. Předehřev se praktikuje urŧzných pochodŧ např. předehřev pecní vsázky pouţívá horkých pecních plynŧ běhemvýroby ferochromu.Následující obrázek ilustruje energetickou bilanci procesu Kontitavení, který vyuţívávznikající 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= přehřátáměď;radiation and convection=sálání a proudění (radiace a konvekce); air preheater=předehřívač vzduchu; anode shaft furnace= anodová šachtová pec; heat of formationslag oxides= teplo z tvorby oxidů ve strusce;shaft furnace= šachtová pec; copper=měď; cooling water= chladící voda; waste heat boiler= kotel na odpadní teplo; stacklosses= komínové ztrátyTeplo a rekuperovaná energie je tudíţ v tomto prŧmyslu dŧleţitým faktorem a promítávysoký podíl nákladŧ, které energie představuje. Mnohé techniky pro rekuperacienergie je relativně snadné rekonstruovat /tm 118, ETSU 1996/., ale tu a tam existujíproblémy s inkrustacemi sloučenin kovŧ ve výměnících tepla. Dobrý projekt se zakládána fundovaných znalostech o vystupujících sloučeninách a jejich chování při rŧznýchteplotách. U výměníku tepla se vyuţívá se rovněţ čistících mechanismŧ, aby se udrţelatepelná efektivita.Ačkoliv jsou tyto úspory příklady pro jednotlivé části zařízení, jsou do značné míryzávislé na místě, specifických podmínkách pochodu, včetně ekonomických nákladŧ.2.12 PROBLÉMY PŘENOSU VLIVŦ Z PROSTŘEDÍ DO PROSTŘEDÍProblémy přenosŧ prostředím vycházejí z čištění emisí z jedné oblasti ţivotníhoprostředí, které má dopad na jinou oblast ţivotního prostředí. Směrnice IPPCpodporuje prevenci emisí při projektování pochodu a správné provozování a údrţbu.Tento faktor bude minimalizovat veškerý dopad na ţivotní prostředí jako celek, tedyna všechny oblasti ţivotního prostředí. Jen málo pochodŧ lze provozovat s nulovýmiemisemi, ale určité „čisté technologie“ jsou navrhovány jako moţné techniky přiurčování BAT. Zásady minimalizace a znovuvyuţití odpadŧ a vody a technikyrekuperace energie jiţ probírané jsou toho nejlepšími příklady.Podobným zpŧsobem je významným faktorem pro minimalizaci problémŧ přenosuvlivŧ prostředím i vyuţití kyslíku, minimalizace přenosu roztaveného materiálupánvemi a zachycování a recirkulace nebo konverze plynŧ. Obecnými příklady jezachycování chloru při elektrolýze s opětným vyuţitím při etapě louţení a rekuperaceoxidu siřičitého.Volba procesu úpravy je také významným faktorem a nejlepším příkladem je porovnánímokrých praček s tkaninovým filtrem. Mokrá pračka bude produkovat výtok kapaliny abude se také tvořit mokrý kal. Mokré kaly je spíše těţší znovu vyuţít a mohou pŧsobitproblémy v místě zneškodnění, ale netvoří prach během skladování. Na podkladě tohoje mokrá pračka méně atraktivní neţ tkaninový filtr a také se prokazuje horšímodstraněním 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 těchtopřípadech mŧţe rychlé opotřebování nebo zaslepování lapačŧ vytvářet velké těţkosti připrovozování tkaninových filtrŧ a mŧţe být následkem významných emisí běhemprotrţení. Při absorpci SO 2 z plynŧ o nízké koncentraci oxidu siřičitého je velmi účinnáregulace pH v mokré pračce. S těmito faktory je nutno počítat a vyhodnotit je podlespecifického místa.168

Náklady na ochranu ţivotního prostředí při výrobě potřebné energie pro procesy aúpravu je dalším dŧleţitým vlivem při přenosech prostředím.Tento faktor je bránv úvahu i pro příklady pouţité v tomto dokumentu.Existují však potíţe při přímém porovnání a takové problémy, jakým je zdroj energiepro jednotlivé místo, mohou znamenat komplikace při posuzování.Posouzení problémŧ přenosu prostředím je významným faktorem a je identifikovánov kapitolách o specifickém kovu, kde se uvádějí místně a technicky specifické aspekty.2.13 HLUK A VIBRACEHluk a vibrace jsou obecnými problémy v odvětví a se zdroji je moţno se setkat vevšech oborech prŧmyslu. Hluk z pochodu emitovaný zařízením do okolního prostředí jefaktorem, který zpŧsobil v minulosti mnoho stíţností a byly získány určité informace opřípadech a přístupech k prevenci a minimalizaci hluku a vibrací. Vliv hluku na obsluhuv 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 systémyHluk a vibrace se mohou měřit řadou zpŧsobŧ, ale obecně je záleţitostí specifickéhomísta a bere se v úvahu frekvence zvuku a umístění populačních center.Nové závody lze specifikovat nízkými hladinami hluku a vibrací. Dobrá údrţba mŧţe uzařízení jako jsou ventilátory a čerpadla předcházet nevyváţenostem. Mŧţe sevyprojektovat propojení mezi zařízeními, aby se předcházelo přenosu hluku, nebo seminimalizoval.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 zařízeníorientace strojŧ emitujících hluk azměna frekvence zvuku2.14 ZÁPACHV prŧmyslu neţelezných kovŧ existuje několik potenciálních zdrojŧ zápachu.Nejvýznamnějšími jsou dýmy z taveniny, organické oleje a rozpouštědla, sirníkyz chlazení strusky a úpravy odpadní vody, chemická činidla vyuţívanáv hydrometalurgických pochodech a procesy úpravy odpadních kapalin ( např. čpavek)a kyselé plyny. Zápachu lze předejít pečlivým vedením provozu (projektem), volbou169

činidel a správnou manipulací s materiálem. Například tvorbě čpavku ze stěrŧ hliníku semŧţe předcházet tím, ţe se materiál udrţuje suchý.Techniky úpravy jiţ popsané v této kapitole budou všechny přispívat k prevenci aeliminaci zápachu. Hlavní zásady „ Správného hospodaření“ a správné praktické údrţbyjsou 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 filtracíVyuţití biologických médií, jako je rašelina nebo podobný materiál, který pŧsobí jakosubstrát pro vhodné biologické druhy a je úspěšný při odstranění zápachŧ /tm 159, VDI1996/. Odstranění zápachŧ mŧţe být velmi sloţitý a drahý postup, pokud se ředí silnězapáchající materiály. Úprava velmi značných objemŧ plynu o nízkých koncentracíchzapáchajícího materiálu vyţaduje speciální závodní provoz.Obr. 2.44: Uspořádání jednoduchého biofiltru :Legenda: deodorized air= vzduch bez zápachu; impervious structure= nepropustnákonstrukce; compost – kept moist= udržovaná vlhkost kompostu; plenum area and bedsupport= zcela vyplněný prostor a opora vrstev; fan= ventilátor;2.15 APEKTY BEZPEČNOSTIHlavní politika pro prevenci je příprava a odezva na havárie v prŧmyslu a je zaloţenana následujících zásadách :2.15.1 Zásady prevencepostavit a provozovat závod takovým zpŧsobem, aby se předešlo neregulovanémuvývoji mimořádných procesŧpostavit a provozovat závod takovým zpŧsobem, aby se omezily následky haváriepostavit 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 StudieOperability (HAZOP) podrobná analýza bezpečnosti počítající s podmínkami jednotlivého případu170

2.15.3 Přiměřenost prostředkŧPoţadavky na bezpečnost jsou odstupňovány podle „typu a rozsahu rizika, které seočekává“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 povaţujepojem prahového mnoţství, který definuje stanovené poţadavky na bezpečnost jakofunkci mnoţství.2.16 PROVOZ ZÁVODU A ODSTAVENÍČlánek 3 odstavec (f) Směrnice IPPC ţádá, aby byla přijata nutná opatření prodefinitivní ukončení činností, aby se zabránilo riziku znečištění a místo provozu senavrátilo do uspokojivého stavu.Ochrana pŧdy a vody mají hlavní dŧleţitost a musí se předejít zanesení pŧdy a prachudo ovzduší. Integrovaný přístup znamená, ţe se přijmou přinejmenším následujícíopatření :minimalizovat mnoţství pŧdy, která se musí vyhloubit, nebo přemístit s ohledem nastavbu a zajistit, aby se vyhloubený pŧdní materiál pečlivě zpracoval ( aby sezamezilo škodlivým změnám ve vlastnostech pŧdy);minimalizovat vstup látek do pŧdy z prŧsakŧ, ukládáním v prostoru a nevhodnýmskladováním surovin, výrobkŧ nebo odpadŧ během fáze provozu zařízení;berou se v úvahu dřívější podmínky regulace, aby se posoudila kontaminacev minulosti a zajistila se čistota po zakončení, kdyţ zařízení ukončilo provoz, např.vyčistit a asanovat s ohledem na budoucí vyuţití prostoru. Přirozené funkce pŧdy byse měly zabezpečit, pokud je to uskutečnitelné2.17 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKYPro pochopení této části a jejího obsahu se pozornost čtenáře obrací k předmluvě tohotodokumentu 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, kterézahrnují 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 základědostupných 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 prosazovánítěchto technik;výběr nejlepších dostupných technik (BAT) pro toto odvětví a s nimi spojenýchemisí a / nebo úrovní spotřeb v obecném smyslu zcela podle článku 2, odstavec 11 apřílohy IV Směrnice.Právní experti při Evropském úřadu pro IPPC a odpovídající Technická pracovnískupina hrály u kaţdého z těchto krokŧ klíčovou roli, stejně jako ve zpŧsobu, kterýmjsou podávány informace zde.Na základě tohoto posouzení jsou pro toto odvětví předloţeny techniky a s pouţitímBAT spojené moţné emise a spotřeby, které se povaţují pro toto odvětví jako celek zapřiměřené a v mnohých případech reflektují současné výkony určitých zařízení v rámcisektoru.Tam, kde jsou úrovně emisí nebo spotřeb „ spojené s nejlepšími dostupnýmitechnikami“ uvedeny, je třeba to nahlíţet jako názor, ţe tyto úrovně představujípŧsobení činností vŧči ţivotnímu prostředí, které by se mohly předpokládat jakovýsledek aplikace popsaných technik v tomto odvětví, při uvaţování bilance nákladŧ apříslušných výhod v rámci definice BAT.Ale nejsou to ani limitní hodnoty emisí ani spotřeb a jako takové by neměly býtchápány. V některých případech mŧţe být technicky moţné dosáhnout lepších hladinemisí nebo spotřeb, ale s ohledem na související náklady nebo přenosy prostředím senepovaţují za vhodné jako BAT pro daný sektor jako celek.Tyto úrovně se ale mohoupovaţovat za oprávněné ve specifičtějších případech, kde existuje zvláštní motivace.Na úrovně emisí a spotřeb spojených s pouţitím BAT se musí pohlíţet společně sespecifickými 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 jehladina popsána jako „dosaţitelná“ při pouţití jednotlivé techniky, nebo kombinacítechnik, je třeba to chápat jako mínění, ţe se mŧţe očekávat, ţe se úrovně dosáhne zanějaké reálné časové období při dobré údrţbě a provozu zařízení, nebo pochodu, přikterém se tyto techniky vyuţívají.Tam, kde byly k dispozici údaje týkající se nákladŧ, byly uvedeny společně s popisemtechnik, které byly presentovány v předchozí části. Ty dávají hrubou představu ovelikosti dotyčných nákladŧ. Skutečné náklady na aplikování techniky však budouzáviset do značné míry na specifické situaci, zohledňující například daně, poplatky atechnické charakteristiky příslušného zařízení. Není moţné takové místně specifickéfaktory v tomto dokumentu vyhodnotit do dŧsledkŧ. Při absenci údajŧ týkajících senákladŧ jsou vyvozeny závěry o ekonomické ţivotaschopnosti technik zjištěné zesledování stávajících zařízení.Je úmyslem, aby obecné BAT pro toto odvětví byly referenčními body, od kterých by seodvozoval současný výkon stávajících zařízení, nebo podle kterých by se posuzovalnávrh pro zařízení nové.172

Touto cestou budou napomáhat při určování přiměřených podmínek zaloţených naBAT pro zařízení, nebo při ustavení obecně závazných předpisŧ podle článku 9,odstavec 8. Předpokládá se, ţe nová zařízení se mohou vyprojektovat, aby seprovozovaly při stejných nebo dokonce lepších úrovních neţ mají obecné BAT,uvedené zde. Uvaţuje se také, ţe stávající zařízení by se mohla blíţit úrovním obecnýchBAT nebo být lepší za předpokladu technické i ekonomické aplikovatelnosti technikpro kaţdý případ.Zatímco BREFy nejsou právně závaznými normami, podávají informace jako návodprŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti o dosaţitelných hodnotách emisí a spotřeb,pouţijí-li se specifické techniky. Příslušné limitní hodnoty pro jakýkoliv specifickýpřípad bude třeba stanovit s přihlédnutím k cílŧm Směrnice IPPC a místnímpodmínkám.Nelze zařadit nejlepší dostupné techniky pro všechny stupně obecného pochodus ohledem na pŧsobení specifické skupiny kovŧ. Například volba výrobního pochodumŧţe být uskutečněna pouze na základě posouzení od kovu ke kovu při uvaţovánírozličných vlivŧ surovin, které jsou k dispozici atd. Nejlepší dostupné technikyvyčleněné pro obecné pochody tohoto sektoru jsou :manipulace s materiály a jejich skladováníregulace procesuzachycování kouře a plynuodstraňování síryprevence před dioxiny a jejich destrukce aodstranění rtuti z procesních plynŧ2.17.4 Manipulace s materiálem a skladováníTechniky, které se uţívají závisejí do značné míry na druhu materiálu, který se pouţije.Například velké, těţké poloţky se upravují zcela rozdílnou řadou technik na jemnýprašný materiál. Tyto problémy jsou specifické pro jednotlivá místa a materiály.Existuje však několik technik, které se povaţují za efektivnější při prevenci znečištěníz manipulace se surovinami Tyto techniky jsou :vyuţití systémŧ skladování kapalin, které jsou skladovány v nepropustnýchjímkách, které mají kapacitu schopnou obsáhnout při nejmenším objem největšískladovací nádrţe uvnitř prostoru. V rámci kaţdého členského státu existují rŧznépředpisy, které by se měly přiměřeně sledovat. Skladovací prostory by se mělyprojektovat tak, aby úniky z horních částí nádrţí a z dodávkových systémŧ bylyzachycovány a skladovány v jímkách. Obsah nádrţí by se měl zobrazovat a býtspojen s pouţitím signalizačního zařízení. Vyuţití plánovaných dodávek a systémŧautomatické regulace předchází přeplnění skladovacích nádrţíkyselina sírová a další reaktivní látky by se měly skladovat v nádrţích sezdvojenými stěnami, nebo nádrţích umístěných v chemicky odolných jímkách ostejné kapacitě. Vyuţití systémŧ detekce únikŧ a signálního zařízení je citlivé.173

Jestliţe existuje riziko kontaminace spodní vody, měl by být prostor skladovánínepropustný 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 dododávkového vozidla, aby se omezovaly emise těkavých organických látek. Měloby se počítat s vyuţitím automatických izolací dodávkových spojŧ pro prevencirozlitíMateriály (například oxidační činidla a organické látky), jejichţ společné skladováníse vylučuje, by měly být odděleny a u skladovacích nádrţí, nebo v prostoráchpouţity inertní plyny, pokud je to zapotřebíVyuţití oleje a pevných záchytŧ, je-li třeba u drenáţního systému z otevřenýchskladovacích prostor. Skladování materiálu, který mŧţe vypouštět olej navybetonované plochy, které mají obrubníky, nebo jiná záchytná zařízení. Vyuţitímetod úpravy výpustí pro druhy chemikálií, které se skladují.Přepravní dopravníky a potrubí umístěné v bezpečí v otevřeném prostoru nad zemítak, aby se mohly rychle detekovat prŧsaky a mohlo se předejít poškození z vozidela jiného vybavení. Pokud se pouţívají potrubí v zemi, jejich trasa musí býtzdokumentována 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 sepředešlo proděravění a prŧsaku. Monitorování plynŧ by se mělo pouţívat jakv 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 skladováníprašného materiálu by se měly pouţívat zcela uzavřené stavby a nebyla by zapotřebíspecielních filtračních zařízeníTam, kde je tendence materiálu tvořit prach a kde je to zapotřebí, by se mělapouţívat pojiva (jako je melasa nebo polyvinylacetát)Tam, kde je zapotřebí, aby se předešlo emisím prachu, se mohou v místechdodávky, silech a systémech pneumatické přepravy a místech přepravy dopravníkypouţívat uzavřené dopravníky s dobře projektovaným mohutným odsávacím afiltračním zařízenímNeprášící, nerozpustný materiál se mŧţe ukládat na izolovaném povrchus drenáţním systémem a záchytemTřísky, hobliny a další zaolejovaný materiál by se měl skladovat pod střechou, abyse předešlo jejich vyplavování dešťovou vodouK minimalizaci tvorby prachu při přepravě v rámci daného místa se mohou pouţítmoderní přepravní systémy. Dešťová voda, která smývá prach by se mělazachycovat a před vypuštěním upravit.174

Mělo by se pouţívat omývání kol a tělesa vozidla při dodávce nebo manipulacis prašným materiálem nebo jiných systémŧ čištění. Metodu budou ovlivňovat místnípodmínky, např. tvorba ledu. Mŧţe se vyuţívat plánovaných kampaní pro čištěnísilnice.Měly by se přijmout systémy inventární kontroly a inspekce, aby se předešlovytékání a identifikovaly se prŧsaky.Do manipulace s materiálem a skladování by se mělo začlenit vzorkování materiálŧa testy, aby se identifikovala jakost surovin a naplánovala se metoda zpracování.Tyto systémy by se měly projektovat a provozovat na stejně vysokých úrovníchjako systémy manipulace a skládkování.Skladovací prostory pro redukční činidla, jako je uhlí, koks nebo dřevěné štěpiny byse měly sledovat, aby se detekoval oheň zpŧsobený samovznícenímVyuţití dobrého projektu a praktické konstrukce a odpovídající údrţbyNásledující tabulka podává souhrn technik na podkladě druhu a charakteristických rysŧmateriálu.Tab. 2.28 : Souhrn technik pro manipulaci a skladováníSurovina Skupina kovů Metoda manipulace MetodaskladováníKoncentráty: Všechny Uzavřené dopravníky Uzavřené budovy- tvořící prachnebo pneumatickyZakryté dopravníkyZakryté úloţištěPoznámkyPrevence předkontaminacívody- netvořící prachJemně zrnitýmateriál jakokovový prášekDruhotné suroviny:- velké poloţky- malé poloţky- jemné- třískyTavidla:- tvořící prachTěţkotavitelnékovyVšechnyVšechnyUzavřené dopravníkynebo pneumatickyZakryté dopravníkyMechanický nakladačVsázkové skipyUzavřené neboaglomerovanéUzavřené dopravníkynebo pneumatickyZakryté dopravníkyUzavřené sudy,zásobníky anásypkyOtevřenýUzavřená poleUzavřené, pokudprášíZakrytéUzavřené stavbyZakryté úloţištěPrevence předkontaminacívody afugitivnímiemisemi doovzdušíPrevence předkontaminacívody afugitivních emisído ovzdušíPrevence předkontaminacívody- bez tvorby prachuPevná paliva a koks Všechny Zakryté dopravníky Zakrytá úloţiště Pokud se netvoříprach175

Kapalná paliva aLPGProvozní plyny:- kyslík- chlor, CORozpouštědlaVýrobky:- katody- válcovaný drát- housky, ingoty- deskyOdpady z procesupro rekuperaciOdpady prozneškodnění(např. vyzdívkapecí)Všechny Nadzemní potrubí CertifikovanéskladyOkrajové prostoryVšechnyAl, Ni,ušlechtilé kovyCu, Zn, NiUšlechtilé kovyUhlíkNadzemní potrubíPotrubí pod tlakemNadzemní potrubíHavarijní řádCertifikovanéskladySudy, nádrţeVšechny Závisí na podmínkách Otevřené betonovéplochy nebozakryté úloţištěVšechny Závisí na podmínkách Otevřené, zakryténebo uzavřenév závislosti natvorbě prachu areakci s vodouVšechny Závisí na podmínkách Otevřené, zakryténebo uzavřenéúseky neboizolované (sudy)v závislosti namateriáluZpětnéodvětrávánídodávkovélinkyMonitorovánítlakové ztrátySignalizacetoxických plynŧZpětnéodvětrávánídodávkovéhopotrubíPřiměřenýdrenáţní systémPřiměřenýdrenáţní systémPřiměřenýdrenáţní systém2.17.2 Řízení pochoduZásady nejlepších dostupných technik zahrnují pojmy o tom, jak je proces projektován,provozován, regulován, obsluhován a udrţován. Tyto faktory umoţňují, aby se dosáhlodobrého výkonu s ohledem na prevenci a minimalizaci emisí, efektivitu procesu aúspory nákladŧ. Vyuţívá se správné regulace pochodu, aby se dosáhlo těchto přínosŧ ataké se dodrţovaly podmínky bezpečnosti.Provozování procesu a regulace se v současné době vyvinula i v tomto odvětví aaplikuje se na řadu pochodŧ. Pouţívají se následující techniky:- Vzorkování a analýza surovin pro regulaci podmínek v závodě. Správnýmnamícháním rŧzných vsázkových materiálŧ by se mělo dosáhnout optimálníúčinnosti konverze a sníţení emisí a odpadŧ- Vyuţití váţení vsázky a měřících systémŧ- Vyuţití mikroprocesorŧ k regulaci poměrŧ vsázkových materiálŧ, mezníchpodmínek pochodu a spalovacích podmínek a přidávání plynŧ.Některé parametry se mohou měřit, aby se umoţnila regulace procesu, na kritickéhodnoty parametrŧ je nastaveno signalizační zařízení :- Pouţívá se kontinuálního monitorování teploty, tlaku nebo podtlaku v peci a objemunebo prŧtoku plynu- Monitorují se sloţky plynu ( kyslík, oxid siřičitý a oxid uhelnatý)- Pouţívá se kontinuálního monitorování vibrací, aby se detekovaly překáţky amoţné poruchy na vybavení176

- 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 dýmus obsahem kovŧ a oxidŧ kovŧ při přehřátí- Provozovatelé (obsluha), technický personál a ostatní by měly být nepřetrţitěškoleni a posuzováno jejich vyuţívání provozních předpisŧ, vyuţívání popsanýchtechnik moderní regulace a měly by být informováni o dŧleţitosti akcí, které je třebaprovést, kdyţ se ozve výstraţný signál.Optimalizovat úroveň dohledu k přijetí uvedené přednosti a udrţovat odpovědnostprovozovatele.2.17.3 Zachycování (odlučování) kouře a plynuEmise do ovzduší vznikají ze skladování, manipulace, přeúpravy, pyrometalurgických ahydrometalurgických pochodŧ. Zvláště dŧleţitá je přeprava materiálŧ. Poskytnutéúdaje potvrdily, ţe fugitivní emise v mnohých pochodech mají velký význam a ţefugitivní emise mohou být mnohem větší neţ ty, které se zachycují a sniţují. V těchtopřípadech je moţné sníţit dopad do ţivotního prostředí podle technik zachycováníplynu ze skládkování materiálu, manipulace, z reaktorŧ nebo pecí a z míst přepravymateriálu podle následujícího pořadí významnosti. Moţnost fugitivních emisí se musíbrát 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 mechanickápředúprava druhotných surovin s ohledem na minimalizaci kontaminace vsázkyorganickými látkamivyuţití izolovaných pecí nebo jiných provozních jednotek při prevenci fugitivníchemisí, coţ umoţňuje rekuperaci tepla a zachycování provozních plynŧ k jejichdalšímu pouţití (např. CO jako paliva a SO 2 pro výrobu kyseliny sírové), nebok jejich úpravěvyuţití poloizolovaných pecí, pokud nejsou k dispozici pece izolovanéminimalizovat přepravu materiálu mezi pochodytam, kde je taková přeprava nevyhnutelná vyuţít pro roztavený materiál ţlabŧ místopánvív některých případech přísnější techniky, které se vyhýbají přenosu roztavenéhomateriálu by měly předcházet rekuperaci druhotných surovin, které by jinakvstoupily do proudu odpadŧ. V takových případech je vhodné pouţít sekundárníhonebo terciárního zachycování kouře.Projektovat digestoře nebo provozní potrubí k odsávání vznikajícího kouřez taveniny přepravovaného kovu, kamínku nebo strusky a z odpichuJe moţno poţadovat oplášťování pece nebo reaktoru, aby se předešlo úniku ztrátkouřem do atmosféryTam, kde primární odloučení a uzavření bude pravděpodobně neúčinné, pak zcelauzavřít pec a odvětrávání vzduchu provádět sacími ventilátory ke vhodné úpravě asystému vypouštěníStřešní zachycování kouře je velmi energeticky náročné a mělo by být řešením naposledním místě177

2.17.4 Odstraňování oxidu siřičitéhoNejlepší dostupné techniky pro odstraňování oxidu siřičitého závisejí na stupni vazbysíry 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, nebopolosuchá pračka za tvorby sádry, k eventuelnímu prodejiU plynŧ o vyšší koncentraci se za BAT povaţuje rekuperace oxidu siřičitého,pouţívající absorpce studenou vodou, po níţ následuje zpracování zbytkového plynuv závodě kyseliny sírové a extrakce a výroba kapalného oxidu siřičitého z absorbovanékapaliny, tam, kde pro něj existuje místní odbytiště. Vyuţití dvoukontaktního zpŧsobuvýroby 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 hutipovaţují následující faktory :v nových zařízeních se mŧţe pouţívat dvoukontaktního závodu s dvojí absorpcí ominimálně 4 prostupech. Ke zdokonalení konverze se mŧţe pouţít o cesiumobohacený katalyzátor. Stávající katalyzátory lze vylepšit během období údrţbyzačleněním katalyzátoru s Cs, kdyţ se provádí doplňování katalyzátoru. To mŧţebýt efektivní zvláště kdyţ se vyuţívá konečného prostupu, kdy je obsah oxidusiřičitého niţší, ale aby byl zcela efektivní, pak musí být doprovázen i zlepšenímv ostatních oblastech.plyny se před stadii kontaktu ředí, aby se optimalizoval obsah kyslíku a dosáhlo seobsahu oxidu siřičitého aţ 14 %, nebo slabě nad, aby se vyhovělo teplotnímuomezení materiálu, který nese katalyzátor. Vyţaduje se přídavek oxidu cesného protak vysokou vstupní koncentraci, protoţe to umoţňuje niţší teplotu na vstupu připrvním prosazení.u nízkých, kolísajících koncentrací oxidu siřičitého (1,5 – 4 %) by se mohlo pouţít ustávajících závodŧ jedno- absorpčního např. WSA pochodu. Vyuţití oxidu cesnéhok obohacení katalyzátoru při konečném prosazení se mŧţe vyuţívat, aby se dosáhlooptimálního výkonu a mŧţe se začlenit do běţné výměny katalyzátoru nebo běhemúdrţby. Aby byl plně efektivní, musí být doprovázen vylepšením i v jinýchoblastech, jako je čištění plynu, aby se ochránil katalyzátor před otravou. Konverzena dvoukontaktní zpŧsob je sloţitá a drahá, ale vyuţití jednokontaktního závodupřípadně s koncovým odsířením plynu a produkcí sádry na prodej, mŧţe poskytovatúspory energie a sníţit tvorbu odpaduaby se předešlo následnému poškození na konstrukci závodu, měly by se odstranitfluoridy a chloridyprach 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 Nm 3 ( optickyčistý).178

v této etapě by se měla také odstranit rtuť, pokud k tomu opravňuje obsah rtutiv materiálu vsázky Stávající závody, aniţ by odstraňovaly rtuť (ze vsázky,z kouřových plynŧ), by měly pouţívat např. pochod výměny iontŧ, nebo sráţeníjako 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 – 25mg/Nm 3 . Slabá vyrobená kyselina se mŧţe rozloţit a vyuţít k výrobě kyseliny.mělo by se vyuţívat systémŧ ohřevu plynu s automatickou regulací, kde plyn jevelmi chudý a teplo z reakce je nedostatečné, aby udrţelo teplotu vrstvykatalyzátoruplyny se chladí na teplotu vyhovující bilanci vody závodu kyseliny.Teplota závisí nakoncentraci SO 2 v plynu a koncentraci vyrobené kyseliny Plyn s obsahem 4 – 6 %SO 2 vyţaduje chlazení na teplotu pod 30 o C, zatímco plyn s obsahem SO 2 dobře nad10 % mŧţe tolerovat teploty plynu v rozmezí asi 35 – 40 o C, pokud vzniká kyselinao koncentraci 98,5 %.Vyuţití svíčkových filtrŧ k odstranění kyselé mlhy předchází vypuštění koncovýmkomínem a povaţuje se za BAT v případech, kdy se tvoří kyselá mlha2.17.5 Prevence a destrukce dioxinŧU mnohých pyrometalurgických pochodŧ pouţívaných k výrobě neţelezných kovŧ jetřeba počítat s přítomností dioxinŧ nebo jejich tvorbou během procesu. Jednotlivépřípady jsou uvedeny v kapitolách o specifických kovech a v těchto případech jsoupovaţovány za moţné BAT techniky pro prevenci a tvorbu dioxinŧ a jejich destrukci jiţpřítomných podle následujících faktorŧ . Tyto techniky se mohou kombinovat. Uvádíse, ţe některé neţelezné kovy mohou katalyzovat nové syntézy a někdy je nutné plynpřed další úpravou vyčistit.Techniky povaţované za BAT:kontrola jakosti vstupního šrotu v závislosti na pouţitém pochodu. Vyuţitísprávného vsázkového materiálu pro jednotlivou pec nebo pochod. Výběr a třídění,aby se předešlo přídavkŧm materiálu, který je kontaminovaný organickými látkaminebo prekursory, mŧţe omezit moţnost tvorby dioxinŧvyuţití správně projektovaných a provozovaných dospalovacích hořákŧ a rychléochlazení horkých plynŧ pod 250 o C.vyuţití optimálních podmínek spalování. Vyuţití injektáţe kyslíku do horní částipece, 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, vysoceúčinnými tkaninovými filtry nebo soustavou čištění plynu před závodem výrobykyseliny sírovévyuţití stupně katalytické oxidace nebo tkaninových filtrŧ, které mají katalytickýpovlakúprava zachycených prachŧ ve vysokoteplotních pecích při rozrušení dioxinŧ arekuperaci kovŧKoncentrace emisí (dioxinŧ), které jsou spojeny s výše uvedenými pochody dosahujeméně neţ 0,1 aţ 0,5 ng /Nm 3 v závislosti na vsázce, procesu tavení z rud, nebovytavování z druhotných surovin a na technikách nebo jejich kombinaci, které sepouţívají k odstranění dioxinŧ.2.17.6 Odstraňování rtutiRtuť je nutné odstraňovat, uţívají-li se některé suroviny, které kov obsahují. Specificképříklady jsou uvedeny v kapitolách o specifických kovech a v těchto případech jsoupovaţovány za BAT následující techniky :Pochod Boliden/Norzink s rekuperací vypíracího roztoku a výrobou kovové rtutiPochod Bolchem s odfiltrováním sirníku rtuťnatého, aby se umoţnilo navrátitkyselinu do stupně absorpceProces OutokumpuProces s rhodanidem sodnýmFiltr z aktivního uhlíku. Adsorpční filtr vyuţívající aktivního uhlí se pouţívák odstranění rtuťových par z proudu plynu, stejně jako dioxinŧU procesŧ, kde není odstraňování rtuti prakticky moţné, jsou ke sníţení obsahu rtuti vevyráběné kyselině sírové během výroby neţelezných kovŧ povaţovány za BAT dvapochody:Pochod s komplexním (komplexotvorným) iontoměničemProces s jodidem draselnýmEmise spojené s výše uvedeným pochody se týkají jakékoliv zbytkové rtuti, která budepřítomna v kyselině, která se vyrobí. Specifikace výrobku je běţně pod 0,1 ppm (mg/l)a je ekvivalentní asi 0,02 mg /Nm 3 vyčištěného plynu.2.17.7 Úprava vypouštění a znovuvyuţití vodyNejlepší dostupné techniky jsou kombinací rŧzných úpravárenských metod a mohou býtvybrány pouze od místa k místu při uvaţování místně-specifických faktorŧ.Nejdŧleţitějšími faktory pro rozhodování, které by byly ve specifických případechnejlepším řešením, aby se minimalizovalo mnoţství odpadní vody a koncentraceznečišťujících látek jsou :180

pochod, při kterém odpadní voda vznikámnoţství vodyznečišťující látky a jejich koncentraceNejobvyklejšími znečišťujícími látkami jsou kovy a jejich sloučeniny a centra počátečníúpravy při sráţení kovŧ jako hydroxidy nebo sirníky za pouţití jednoho, nebo vícestupňŧ, po kterých následuje při odstraňování sraţeniny sedimentace nebo filtrace.Techniky se budou měnit v závislosti na kombinaci znečišťujících látek, ale následujícítabulka uvádí souhrn jiţ popsaných metod.Tab. 2.29 Přehled proudů odpadní vodyZdroj odpadní Dotyčné vyrobené kovy Metody minimalizace Metody úpravyvodyProvozní voda výroba Al maximálně moţný neutralizace rozbíjení Pb bateriínávrat do procesu sráţení a sedimentaces obsahem kyselinyelektrolýza mořeníNepříméchlazení vodou u většiny kovŧ chlazenípecíVyuţití izolovanéhochladícího systémuUsazování u Zn chlazení elektrolytu Systém monitorováník detekci prŧsakŧPřímé chlazení odlitky Cu usazování nebo jinávodou uhlíkové elektrodyúprava uzavřené chladícísystémyGranulace Cu, Ni, Pb, ušlechtiléstruskykovy, feroslitinyElektrolýza * Cu, Ni, Zn izolovaný systém elektrorekuperacevypouštěnéhoelektrolytuHydrometalurgi Zn, Cd izolovaný systéme úprava odkalu(odkalování)Systém úpravy(odkalování)mokré pračkymokré EO a pračky prozávody kyselinyúprava odkalu, znovuvyuţití slabé kyseliny, pokud moţnousazovánísráţení, je-li třebaUsazovánísráţení, je-li třebaneutralizace a sráţeníusazovánísráţení, je-li třebausazovánísráţení, je-li třebaPovrchová voda všechny správné uloţenísurovin* EO = elektrostatický odlučovačusazovánísráţení, je-li třebafiltrace2.17.8 Ostatní obecné pochodyNejlepšími dostupnými technikami pro všechny ostatní pochody, které se v tétokapitole probíraly jsou ty, které zahrnují techniky, které jsou povaţovány za moţnéBAT 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 VYVÍJENÉTechniky ve vývoji jsou zde uvedeny pouze pro obecné pochody, popsané výše podčástí Nejlepší dostupné techniky. Techniky právě se objevující pro další pochody jsouuvedeny v následujících kapitolách.K manipulaci a skladování materiálŧ, odstraňování rtuti a prevenci a destrukci dioxinŧnebyly uvedeny ţádné dodatečné techniky.2.18.1 Odstraňování síryByly identifikovány následující techniky ve vývoji /tm 209, JOM 1999/ :u kombinace závodu jednokontaktní výroby kyseliny sírové a modifikovanou věţízávodu na výrobu kyseliny je uvedeno dosaţení účinnosti odstranění síry o dva řádyvětší neţ u konvenčních pochodŧ. Je uváděno, ţe koncentrace SO 2 v koncovémplynu je pod 3 ppm.pochod biologického odsiřování spalin, který redukuje SO 2 v emisích plynu doovzduší nebo vody na elementární síru s více neţ 95 % účinnosti odstranění.182

Kapitola 33. POSTUPY VÝROBY MĚDI A JEJÍCH SLITIN (VČETNĚ SN A BE)Z PRIMÁRNÍCH I SEKUNDÁRNÍCH SUROVIN3.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKY3.1.1. Primární měďPrimární měď se mŧţe vyrábět z primárních koncentrátŧ a dalších materiálŧ pyrometalurgickýmia hydrometalurgickými metodami /tm 22, EC 1991; tm 27, HMIP Cu 1993; tm 26, PARCOM1996/. Koncentráty obsahují vedle mědi rŧzná mnoţství dalších kovŧ a k tomu, aby se oddělily av maximální moţné míře se získaly, se pouţívají úpravárenské pochody /tm 92, Expertní skupinapro měď, 1998/. Obecně pouţitelné pochody se uvádějí dále.3.1.1.1.Pyrometalurgické postupyTa s sebou nese mnoţství krokŧ, které závisejí na pouţitém koncentrátu. Většina koncentrátŧ jesulfidických 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 vícepodrobností poskytuje tato kapitola u části, která se zabývá technikami /tm 92, Expertní skupinapro měď 1998/.3.1.1.1.1. Koncentrační tavení na kamínekČástečné praţení přeměňuje komplex sirníkŧ ţeleza a mědi v koncentrátu na jednoduché sirníkypři zahřátí rudy nebo koncentrátu v oxidačních podmínkách. Plyny s obsahem síry, vzniklé přitomto pochodu jsou vedeny do místních závodŧ na kyselinu, kde jsou pouţity jako suroviny přivýrobě kyseliny sírové nebo kapalného oxidu siřičitého. Pochod tavení se pouţije potomk 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 sostatními 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 mnoţstvímsirníku ţeleznatého) a na strusku bohatou na ţelezo a oxid křemičitý. Tavící činidlo obsahujícíoxid křemičitý a je-li zapotřebí i vápno (CaO), se obvykle do taveniny přidávají, aby napomohlytvorbě strusky.Pouţívají se dva základní tavící pochody, tavení nístějové (nístěj má tvar vany) a rychlé taveníve vznosu ( flash smelting). Tavení ve vznosu pouţívá obohacení kyslíkem za nastartováníautogenní reakce nebo téměř autotermální reakce. Nístějové tavení pouţívá obvykle niţšíhostupně obohacení kyslíkem. Pouţití kyslíku také poskytuje vyšší koncentrace oxidu siřičitého,coţ umoţňuje efektivnější vyuţívání zachycovaného plynu jedním ze systémŧ pro rekuperacisíry (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, PARCOM1996; tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/. Všechny pochody se opírají o praţení a pochodytavení spočívají na tavení v nístěji s oddělováním kamínku a strusky a odpichu prováděnémrŧznými zpŧsoby. Některé pece se mohou provozovat bez předběţného sušení koncentrátu, alepřehřátá vodní pára zvyšuje objem plynu.183

Tab.3.1 : Technologie vytavování primární mědi /tm 137, Skupina expertů pro měď 1998/Tavící pochod Stav vývoje Ekonomické aspekty poznámkyStav provozuv prŧmyslovém měřítkuEkonom.dostupnostTavení vplamenné peciČástečnépraţení a atavenív elektrické peciTavení vevznosufy Outokumpu akonvertováníPeirce-SmithInco tavení vevznosuAplikaceContopKonvertorTeniente,Pochod NorandaISA tavbaZavedený(tradiční)Pŧsobení naţivotní prostředí:částečné nebodopadyOmezenourčitýmrozsahemPřijatelnáÚroveňvýroby:částečnáa/neboomezeníOmezení naintenzitu taveníu jednéjednotkyZavedený Dobré Dobrá OmezenívýrobnímipoměryZavedený Dobré Dobrá v 1 jednotce jemoţná velmivysokáintenzitatavení, závisína provedenípece a typukoncentrátuZavedený Dobré Dobrá Omezeníodzkoušenýmipoměry taveníProvoz v 1závoděSnaddobréZřejměpřijatelnáv jednotceOmezenídáno velikostímísta. Mŧţe seinstalovat peca více hořákŧZavedený Dobré Dobrá Omezení podílutavení velikostíreaktoru alimityobohacení O 2Provozováno ve3 závodechDobré Dobrá Není testovánopro vyšší podílvýrobyJe limitujícímfaktoremvelikostpraţence?Celosvětová„norma“pojetí proprimární tavenímědi ještěs moţnostízdokonaleníVelikostinstalovanýchpecí. Ještědalší moţnostPouze cyklon.hořák.Provoznícharakteristikazavedena vprŧmyslovémměřítkuVe vztahuk ostatnímpochodŧmrelativně vyššípřístupvzduchu, coţvyţadujevyšší nároky naodsávání plynuMoţnost prodalší zlepšeníPochodVanyucov6 pecío prŧmyslovémČástečně dobréSnadDobráAnalýza neník dispoziciInformace prořádné doloţení184

Pochod BaiyinVytavovánísurové mědi vevznosuzpŧsobemOutokumpuPochodMitsubishi prokontinuálnívýrobu mědiKonvertorKennecot-Outokumpu prokontinuálnítavení ve vznosuKontinuálníkonvertorNorandaměřítkuv Rusku aKazachstánuPřesný početnení znám.Jsou v provozualespoň 2jednotkyČástečně dobréNeníznámoNení dostupnápřesná analýza;jsou dostupnéinformace onávrzích nakapacitu výrobyaţ 75 000 t/rokCuúsudku nejsoudostupné;obecně mŧţemít technologievýznamnémoţnostiInformace prořádné doloţenínejsoudostupné.Mohou mítznačnoudŧleţitostZavedený Dobré Dobrá Pouţitelné prokoncentrátys nízkýmobsahem Fe/nízkýmvýskytem vestrusceZavedený Dobré Dobrá Dosaţeno aţ 200 000 tvyrobených/rokV provozu je 1závod. Druhýzávod sepřipravujeSoučasně dánado provozuv Hornev prŧmyslovémměřítkuDobré Dobrá VyššívyuţívanáintenzitavýrobyprokazujeinvesticeDobréNejsoudostupnéţádnéúdaje kekonečnéanalýzeŢádné údajek přesnéanalýze nejsouk dispoziciPotenciál prodalší rozvojPotenciál prodalší podstatnýrozvojEfektivnědostupnýpotenciál mŧţebýt ještězhodnocen,pokud budouk dispoziciúdaje z provozuRozdíly mezi těmito pochody mohou být velké, například při umístění bodŧ pro přídávánívzduchu, kyslíku nebo paliva, některé pochody se provozují ve vsázkovém reţimu. Tavenív nístějích se obvykle provozují s přídavnou pecí, nebo oddělenou usazovací nístějí. Obecnépopisy se uvádějí v Kapitole 2 a kdekoliv jinde v tomto dokumentu / tm 137, Expertní skupinapro měď 1998/.Rychlé tavení ve vznosu (flash smelting) se provádí buď v hutích Outokumpu nebo INCOtavbách /tm 22, EC 1991; tm 26, PARCOM 1996/ nebo v cyklonové peci (Contop). PochodyOutokumpu a cyklonové pece pouţívají obohacení kyslíkem a pochod INCO pouţívá technický185

kyslík. Tavení ve vznosu se opírá o praţení a vytavování suchého koncentrátu nadnášenéhočásticemi vzduchu.Zreagované částice padají do usazovací komory, kde se oddělí kamínek a struska, někdy sev usazovací nístěji pouţívá přídavného paliva, aby se udrţela teplota.Kamínek a struska se následně odpichují a dále zpracovávají a plyny procházejí z pece přesvertikální komoru do výměníku tepla.Kromě techniky uvedené výše se lze celosvětově setkat s dalšími technikami jako nístějovýminebo 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 vysoképrovozní náklady.Plamencové pece se také pouţívají k vytavování kamínku, ale ne v rámci EU. Nevyuţívá seobsahu energie síry a ţeleza v koncentrátu a spoléhá se na pouţívání fosilního paliva pro taveníkoncentrátŧ horkými spalnými plyny shromáţděnými nad nístějí. Pochod není proto tak efektivníjako ostatní popsané pochody. Spalné plyny zvyšují celkový objem plynu a mají za následekvelmi nízký obsah oxidu siřičitého, který je velmi těţké účinně odstranit. Pouţívání plamennýchpecí významně od roku 1970 pokleslo. Obsah SO 2 je ve výstupních plynech běţně velmi nízký,takţe se nemohou zpracovávat v závodě na kyselinu.Tab. 3.2 Celosvětové využití technologií taveníPochodPočet hutí, kterévyuţívají tutotechnologiiPočet pecíOUTOKUMPU (flash smelting)* 26 26 3801Tavení procesem OUTOKUMPU 2 2 238Surová měď, přímoPlamenná pec 27 37 1604Reaktor El Teniente 7 12 1344Elektrická pec 6 8 560Šachtová pec 14 29 548Proces Mitsubishi 4 4 497INCO (flash smelting)* 3 3 448Proces Vanyukov 3 5 448ISA tavba 3 3 269Reaktor Noranda 2 2 197Contop 1 1 116Proces Baiyin 1 1 57Kivcet 1 1 15Výroba surovémědirok 1998(tis. t / rok)*) procesy pod názvem flash smelting jsou tavící procesy, které byly vyvinuty v letech 1946-48finskou společností Outokumpu Oy. Podstatou je obohacení vysušeného koncentrátu vzduchem,ohřátým na teplotu cca 500 o C a vstup této horké směsi do šachty, kde probíhá autogennípochod. Reakce vzdušného kyslíku se sloţkami koncentrátu je blesková (2-3 sec), proto asi inázev „flash“. Firma INCO má postup obdobný, ale pouţívá k tavení ve vznosu čistého kyslíku.186

(pozn. překl.)3.1.1.1.2. KonvertorováníPouţívají se dva druhy konvertorových pochodŧ : - konvenční vsázkový (po dávkách) proces,který se většinou pouţívá běţně a kontinuální konvertorový pochod /tm 137 Expertní skupinapro měď 1998/.a) Konvertorování po vsázkáchDávkový pochod konvertorování zahrnuje dvě etapy: Provádí se dmýchání směsi vzduchu akyslíku přes kamínek, který se získal při pochodu tavení. Běţně se většinou pouţívá válcovánístějová 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 seperiodicky stahuje a dále se zpracovává, aby se získala měď. Běţně se první stadium dmýcháníprovádí v několika krocích při rostoucích přídavcích kamínku. Ve druhém stupni tavby mědi sesirník měďný oxiduje na surovou měď (98,5 % Cu) a tvoří se více oxidu siřičitého. Surová měďse odpichuje na konci vytavení mědi. Proces se provozuje tak, aby se regulovala zbytková síra akyslík v surové mědi. Oxid siřičitý, který se tvoří, se dále běţně zpracovává v závodě kyselinysírové, kde se rekuperuje síra.Reakce je silně exotermická a těkavé kovové nečistoty, jako je olovo a zinek se potom zachycujív odlučovacím zařízení a rekuperují se. Teplo z procesu se mŧţe také vyuţít k tavení anodovéhošrotu a jiného šrotu mědi, aniţ by se dodávalo počáteční teplo. Zde mŧţe docházet ke kolísáníkoncentrace oxidu siřičitého během rozličných etap konverze v závislosti na druhu pouţívanépece.Konvertory typu Peirce-Smith a Hoboken se provozují přerušovaně (po dávkách) a je o nichpojednáno 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 měďpouţívalo otočných konvertorŧ s horním dmýcháním /TBRC), ale těch se uţ nepouţívá.b) Kontinuální konvertorováníKontinuální pochody konvertorování, které se v prŧmyslu vyuţívají jsou pec Kennecott /Outokumpu pro rychlé konvertorování (flash converting) /tm 53 a tm 67 Kennecott 1997; tm 63Outokumpu 1995/, pec Mitsubishi ( která tvoří část integrovaného Mitsubishi procesu) a velminedávno i konvertor Noranda /tm 137 Expertní skupina pro měď 1998/.Konvertory Mitsubishi a Noranda přijímají roztavenou vsázku pro konverzi, Naproti tomuproces Kennecot / Outokumpu má následující charakteristiky : kaminek z tavící pece se nejprverozdrtí ve vodě na zrna a vysuší se. Materiál se potom smísí se struskotvornými činidly a vsadíse do středového hořáku specifické pece pro tavení ve vznosu (flash), který pouţívá atmosféruobohacenou kyslíkem; konverze nastává na polétavých částicích vzduchu. Procesem se získávávysoká a stálá koncentrace oxidu siřičitého, který se rekuperuje. Struska a surová měď seodpichují k dalšímu zpracování. Vyuţití rozemletého kamínku umoţňuje, aby se jakost kamínkuu vsazovaného podílu dala do rovnováhy se stupněm obohacení kyslíkem, aby se dosáhlaoptimální účinnost konverze a také umoţňuje, aby výroba kamínku a etapa konverze bylyrozpojeny.187

V provozu existují výrazné rozdíly mezi koncepcí dávkového a kontinuálního pochodu a kolísánívýstupního oxidu siřičitého během cyklŧ konverze. Existují také odchylky ve snadnosti jímáníkouře během zaváţení a ve schopnosti tavit anodový šrot.Některé pece při přenosu kamínku, strusky a surové mědi vyuţívají pánve, coţ má za následekfugitivní emise. V jednom případě se odvětrávané plyny z bočního konvertoru jímají azpracovávají, v jiném případě se pouţívá sofistikovaného sekundárního systému jímání kouře/tm 201, Velten 1999/.188

Obr. 3.1 : Způsob výroby primární mědiKoncentráty Primární Pec pro tavení ve vznosuTavidla koncentrát k tavení Praţení + elektrická pecInterní recykláty : kamínku Nístějová tavící pec- struska, prach ze spalin, atd.Druhotný materiál mědiKamínek struska Čištění strusky:- pomalé chlazení a flotace- čištění strusky z elektricképece a reaktoru TenienteSO 2 Výroba kapalného SO 2 ,Kyseliny sírové, oleaAnodový šrotMěděný šrotInterní recykláty:- strusky, prach, atd.KonvertorováníSurová měďKonvertor Peirce-SmithaDalší konvertoryŠrot mědiŢárovárafinace aOdléváníanodMěděné anodyRotační anodová pecŠachtová pec s nístějí /KontitavbaElektrolytická rafinaceKonvenční technologiepermanentní katodynapř.ISA pochodMěděné katodyMěděné katodyČistý měděný šrotTavení, odlévání tvarovek,Válcovaný drátŠachtové peceElektrické indukční peceRotační pece189

3.1.1.1.3 Rafinace plamenemTo je další krok ke zušlechtění, který se na surový kov (surovou měď), vyrobený v etapěkonverze, aplikuje. Krok rafinace zahrnuje provzdušňování a potom pŧsobení redukčníhočinidla (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 seoxidovaly 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 sezredukoval vytvořený oxid měďnatý. Jako redukčního činidla se mŧţe se také pouţítčpavku, ale uvádí se, ţe zvyšuje hladinu oxidŧ dusíku /tm 215, Mining Engineering July1999/.V minulosti se pouţívaly jako zdroje redukce dřevěné tyče, nebo polena (a ještě stále sev 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 válcovéotočné pece (anodové pece). Tyto pece se podobají konvertoru Peirce-Smitha a uţívají propřídávání plynu dmýšních trubic. Vsazuje se do nich roztavená měď. Některé sekundárnípostupy pouţívají plamenné pece s přívodními trubkami k dmýchání vzduchu, jsou plněnykonvertorovou mědí a měděným šrotem. Některé plamenné pece jsou sklopné a jsouopatřeny dmýšními trubkami.Systém Contismelt se pouţívá k ţárové rafinaci také, kdyţ vsázka je pevná a je potřeba jinejdříve roztavit. Během výroby poloproduktŧ se někdy rovněţ provádí ţárová rafinace.Také se pouţívá kombinace šachtových nístějových pecí (pro tavení po dávkách) a rotačníchpecí (pro redukci vsázky). Tyto systémy se mohou aplikovat na primární (surová měď) idruhotné (šrot) materiály.Kov z anodové pece se potom odlévá do anod. Nejobvykleji pouţívanou technikou jeodlévání na karuselových licích strojích, které mají serii tvarovaných forem na anody poobvodu 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 anodkontinuálně za pouţití Hazelettova dvoupásového odlévacího stroje. Vyrábí se pás mědi opotřebné tloušťce anod. Z pásu se mohou získat anody stříháním na tradiční anodové tvary,nebo podle systému „ Contilanod“, odléváním anodových kolíkŧ do speciálních postranníchpřepaţených kvádrŧ, které se rozmístí v předem daných intervalech do odlévacího stroje.Předběţně vytvořené anodové desky se řeţou za pouţití plasmových hořákŧ nebospeciálních nŧţek. Výhodou metody je rovnoměrnost vyrobených anod; systém všakvyţaduje pečlivou údrţbu a provozní náklady jsou relativně vyšší.3.1.1.1.4 Elektrolytická rafinacePouţívá 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 (procesMount 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 apřecházejí do roztoku, ze kterého se vylučují na katodě. Měď se odstraňuje z anody do témíry, 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 ochladilareakce a rekuperovala se měď. Kdyţ se pouţije permanentní katodové desky, mŧţe sevyloučená čistá měď stáhnout a potom roztavit jako pevné desky katodové mědi a odlít dopoţadovaného tvaru.Během elektro-rafinace se oddělí další kovy obsaţené v anodách, rozpustné kovy jako Nipřejdou 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 periodickyodstraňuje a hodnotné kovy se rekuperují ( viz Kapitola 6; ušlechtilé kovy).Část elektrolytu se ze systému vypouští. Měď se získává elektrolyticky, nebo v určitýchzávodech, část se rekuperuje jako síran měďnatý. Odpařením, krystalizací a další rafinací sezískává Ni jako síran nikelnatý. Pro zpracování a získávání arsenu se pouţívají následujícítechniky : extrakce rozpouštědlem; sráţení během finálního elektrolytického získávání mědi;sráţení z „černé (surové) kyseliny“. V některých případech se vyrábí arsenitan a konvertuje sena arsenitan chromito-měďnatý pro vyuţití jako ochrana dřeva.Odstraněním nečistot během elektro-rafinace se docílí výroby katodové mědi s jakostí alespoňstejnou nebo lepší neţ je jakostní standard Londýnské burzy kovŧ „stupně A“. V následujícítabulce je znázorněn příklad anodového sloţení a dosaţené jakosti katody. Je třebapřipomenout, ţe hladina nečistot v anodě určuje jakost katody; úroveň znečištění anody takézávisí 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) Obsah v katodě (g/t)Stříbro 600 – 720 9 – 10Selen 50 – 510 0,5Telur 20 – 130 0,5Arsen 700 – 760 1Antimon 330 – 700 1Vizmut 60 0,5Olovo 990 – 500 1Nikl 1000 – 5000 3Poznámka : Jakost anody závisí na obsahu surovinySoučasným trendem je, vyuţívat větší vany s větším počtem elektrod v prostoru nádrţe apouţívat 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 dobrýelektrický kontakt a jsou přiměřeně ţárově rafinovány. Podobně se také zlepšuje jakost katodpouţitím vrstev z korozivzdorné oceli, protoţe se mechanicky přenese méně nečistotnásledně vpravených do katody. Tyto katodové vrstvy vykazují rŧst proudové účinnosti aţna 97 % nebo i vyšší.Obsluha moderních elektrolyzérŧ nádrţemi vyuţívá vysoký stupeň automatizace při změnáchna 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 taképouţít mechanicky připravené měděné startovací plechy.3.1.1.1 5 Zpracování struskyStrusky vzniklé při primárním tavení s vysokou jakostí kamínku a etapami konvertorováníjsou bohaté na měď a jsou podrobeny mnoha procesŧm zpracování strusky/tm 92, Expertnískupina pro měď 1998/. Jedním je vyuţití elektrické pece pro reakci strusky s uhlíkem, kterýmá podobu koksového hrášku nebo pro samotné elektrody a pro usazení měděného kamínku,který se vytvoří za vzniku inertní strusky. Elektrické pece se mohou provozovat kontinuálněnebo přerušovaně.Konvertorová struska se mŧţe také vracet přímo do elektrické pece na čištění strusky nebo dopece tavící. Alternativně se také uţívá pochod flotace, kdyţ se struska pomalu ochlazuje, drtía mele, flotací získaný koncentrát má bohatý podíl mědi a vrací se do hutě. Tato metoda sepouţívá pouze tehdy, kdyţ je k dispozici dostatečný prostor a tam, kde se odpad mŧţepřiměřeně zpracovat a zneškodnit.Zpracování strusky z tavící pece v elektrické peci a oddělená manipulace s konvertorovoustruskou při pomalém chlazení a flotaci se provádí v praxi rovněţ. Strusky z procesŧstruskové úpravy se vyuţívají ve stavebních projektech, stavbě silnic, pro říční přehrady apodobné aplikace, stejně jako pro čištění otryskáváním, často mají vlastnosti, které předčíalternativní materiály.Ostatní strusky bohaté na měď, jako je struska z rafinace se běţně recyklují do předchozíchvýrobních etap, většinou do konvertoru, nebo do hutě na druhotné suroviny, do etapy tavení.3.1.1.2.Hydrometalurgické cestyTento pochod se obvykle pouţívá pro oxidické rudy, nebo směsné rudy oxidŧ a sirníkŧv 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 akteré neobsahují ušlechtilé kovy /tm 55 a tm 56 Outokumpu 1997; tm 137 Expertní skupinapro měď 1998/. Některé vhodné pochody jsou ve stadiu vývoje a ty se uvádějí později podtechnikami právě vyvíjenými.Hydro-metalurgická metoda zahrnuje drcení rudy, po němţ následuje louţení za pouţitíkyseliny sírové, někdy v přítomnosti biologických látek, při vyuţívání skládky, nádrţe nebopostupy vytřepávání /tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/.Roztok vytvořený při louţení se potom vyčeřuje a čistí a zakoncentrovává při extrakcirozpouštědlem.192

Obecně pouţitelné schema hydrometalurgického pochodu je znázorněno dále :Obr. 3.2: Schema procesu loužení na skládce /tm 140, Finland Cu 1999/.Zásoba vytěţené rudyPrimární drceníSekundární a terciární drceníKyselina sírováLouţení na skládceNaplněná nádrţ s roztokemExtrakce rozpouštědlemNádrţ s čistícím roztokemStahováníElektrolytické získáváníKatodyMěď se potom odstraní elektrolyticky. Elektrolytický pochod se liší od pochodu elektrorafinacetvorbou anody. Elektrolytický postup pouţívá inertní anodu, jako je olovo, nebotitan a kovové ionty se vylučují z roztoku a usazují se na katodě stejným zpŧsobem jako přielektro-rafinaci.Katoda se potom stahuje stejným zpŧsobem, pokud se pouţívá permanentní startovacíkatoda. Elektrolyt cirkuluje řadou van a nakonec se zbavuje mědi. Elektrolyt se potom vracído okruhu extrakčního rozpouštědla. Některé elektrolyty se běţně vypouštějí při regulacinečistot, které by se mohly přenášet během extrakce rozpouštědlem.3.1.2. Sekundární výrobaSekundární měď se vyrábí pyro-metalurgickými pochody. Pouţívané etapy procesu jsouzávislé na obsahu Cu v druhotné surovině, její rozdělení podle velikosti a dalších sloţek /tm92, 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 moţnoz odpadŧ, které se tvoří.Druhotný vsázkový materiál mŧţe obsahovat organické látky, jako je opláštění, nebo mŧţebýt zaolejován a u zařízení se s tím počítá za pomoci metod odolejování a odstraňovánípovlakŧ, nebo správným provedením pece a odlučovacího systému. Účelem je přizpŧsobit193

vzrŧst objemu spalných plynŧ, rozrušit těkavé organické látky a minimalizovat tvorbudioxinŧ nebo je rozloţit. Druh aplikované předúpravy, nebo pouţité pece závisí napřítomnosti organických látek, druhu vsázky, tj. obsahu mědi a jiných obsaţených kovŧ azda jsou ve formě oxidŧ nebo v podobě kovŧ.Pokud se pouţívá k tavení znečištěného mosazného šrotu pece jako konvertoru, aby seoddělily 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 následujícítabulce.Tab. 3.4: Druhotné suroviny k výrobě mědi /tm 124, DFIU Cu 1999/Druh materiálu Obsah Cu ( % váh.) ZdrojeSměsné kaly mědi 2 – 25 ElektropokovováníPočitačový šrot 15 – 20 Elektronický prŧmyslMonometalické kaly mědi 2 – 40 ElektropokovováníMateriál Cu-Fe (hrudkovitý nebo 10 – 20 Elektrotechnický prŧmyslv úlomcích) z armatur, statorŧ, rotorŧatd.Stěry mosazi, měď obsahující popely 10 – 40 Slévárny, závody na polotovarya struskyMateriál ze šrédrŧ 30 – 80 Závody šrédrováníMosazné chladiče 60 – 65 VozidlaSměsný šrot (rotguss) 70 – 85 Měřidla vody, ozubená kola,ventily, závitníky, součástkystrojŧ, loţisková tělesa,součástky armatur, vrtuleLehký šrot mědi 88 – 92 Měděné pláty, okapy, ţlaby,kotle na vodu, ohřivačeTěţký šrot mědi 90 – 98 Plechy, měděné prŧrazníky,voznice, dráty, potrubíSměsný šrot mědi 90 – 95 Lehký a těţký šrot mědiZrna mědi 90 – 98 Z úlomkŧ kabelŧŠrot o ryzosti č. 1 99 Polotovary, drát, odřezky, páskaEtapy vyuţívané pro výrobu mědi z druhotných surovin jsou obecně podobné těm, které sepouţívají u výroby primární, ale surovina je obvykle ve formě oxidu, nebo kovu a podmínkyprocesu proto kolísají. Tavení druhotných surovin tudíţ vyuţívá redukčního prostředí.3.1.2.1. Sekundární tavící postupyPro nízké a střední jakosti materiálu se pouţívá velké mnoţství pecí, jako jsou šachtové pece,mini-hutě, rotační pece s horním dmýcháním (TBRC), izolované hlubinné elektrickéobloukové pece, tavba ISA, pece plamenné a rotační /tm 27, HMIP Ci 1993; tm 92, Expertnískupina pro měď 1998; tm 124, DFIU Cu 1999/. Druh pece a pouţívané výrobní kroky jsouzávislé na obsahu mědi v druhotné surovině, její velikosti a dalších sloţkách. Tavení arafinace sekundární mědi je tudíţ komplexní a typ druhotné suroviny, která se mŧţezpracovávat 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 nebozemního plynu) a tavící činidla se přidávají, aby nastala redukce oxidŧ kovŧ, pokud je třeba apochody se provozují tak, aby vyhovoval vsazovaný materiál. Kouř z pecí obsahuje těkavékovy a oxidy kovŧ, jako je zinek, olovo a cín, které se mohou rekuperovat, jako rafinovanýkov, slitina, nebo oxid a také obsahuje prach, oxid siřičitý, dioxiny, těkavé organické látky ato v závislosti na surovinách.Mini-huť se vyuţívá také pro sekundární výrobu mědi za pouţití šrotu, který obsahuje ţelezoa cín. Při této aplikaci se ţelezo stává v první etapě při výrobě kovové mědi redukčnímčinidlem a potom se do taveniny dmýchá kyslík, aby se oxidovalo ţelezo a ostatní přítomnékovy (Pb, Sn), které jsou zachyceny ve strusce. Oxidace obsahu ţeleza poskytuje teplo proprŧběh procesu.3.1.2.2 Konvertorování, rafinace plamenem, zpacování strusek a elektrolitickárafinace, zpracování čistého slitinového odpaduPece pro zušlechťování a rafinaci jsou velmi podobné těm, které se pouţívají při primárnívýrobě 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 tavenípouţívají jako paliva koks, aby zvýšily teplo pochodu při jeho deficitu, zatímco u primárníchkonvertorŧ poskytuje potřebné teplo k výrobě kamínek /tm 92, Expertní skupina pro měď1998/. Sekundární konvertory také oxidují a vytvářejí strusku o minoritních sloţkách jako jeţelezo a oddělují ostatní kovy jako Zn nebo Sn odtěkáváním. Produkují konvertorovou měď ojakosti, která vyhovuje ţárové rafinaci. Tepla reakce, v době dmýchání vzduchu dokonvertoru se vyuţívá k odtěkání kovových sloţek, pouţívá se struskotvorných činidel, aby seodstranilo ţelezo a něco olova. Pece pro ţárovou rafinaci se pouţívají také k tavení šrotu ovyšší jakosti. Připomínky, které se týkaly potenciálních fugitivních emisí se také aplikují nasekundární pochody.Rmuty, podléhající elektro-rafinaci a vyuţité roztoky jsou rovněţ zdrojem ušlechtilých kovŧ adalších 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 druhotnésuroviny Pokud jsou znečištěné, nebo ve směsi s odlišnými dalšími slitinami, jsouzpracovávány sekundárním tavením a v okruzích rafinace, jak je výše popsáno.Čistá slitina se pouţívá přímo pro výrobu polotovarŧ. Indukční pece se vyuţívají k taveníčistého materiálu, pak následuje odlévání do tvarovek, které vyhovují dalšímu postupuzpracování.V praxi se vyuţívá analýzy vsázky a kontroly, aby se vyrobila poţadovaná slitina bezhlavních přídavkŧ kovu prvního tavení . Oxid zinku se mŧţe odebírat z prachu filtru.195

Obr. 3.3 Obecně používané schema pro výrobu sekundární mědiStruskyRŧzné zbytkyPoměděné ţelezoInterní recykláty: struska,prach, atd.TaveníredukčníchpodmínekzaŠachtová pecMini-huťElektrická pecTBRCTavba ISAČerná (surová) měďMěďSlitinový šrotKonvertorováníKonvertorSmithaTBRCPeirce-Konvertorová měďMěděný šrotSurová měďŢárovárafinace aOdlévání anodPlamenná nístějovápecRotační anodovápecŠachtová nístějovápecKontinuální tavení(Contimelt)Měděné anodyElektrolytickárafinaceKonvenčnítechnologies permanentníkatodou,Pochod ISAnapř.Měděné katodyMěděné katodyČistý měděný šrotTaveníOdlévánítvarovekVálcovanýdrátŠachtové peceElektrické indukčnípeceRotační pece196

Čisté slitiny se vyuţívá přímo pro výrobu polotovarŧ. Indukčních pecí se vyuţívá k taveníčistého materiálu, po němţ následuje odlévání do vyhovujících tvarŧ pro další stupeňzpracování. V praxi se pouţívá analýza vsázky a kontrola, aby se vyrobila slitina, aniţ by sepřidával kov z primární výroby. Oxid zinečnatý lze získávat z prachu filtrŧ.V závislosti na druhu vsazovaných materiálŧ se v některých závodech tvoří prach ze spalinprvní etapy, který je bohatý na zinek a olovo, např. během tavení méně kvalitního materiáluv šachtové peci. Tyto prachy obsahují aţ 60 % obsahu Zn společně s Pb a jsou vsázkovýmmateriálem, který při výrobě olova a zinku velmi vyhovuje zpracování v šachetní tavícípeci.3.1.3. CínCín 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 cínpřímo z rud nevyrábí.V huti výroby sekundární mědi se pouţívá druhé etapy redukce /tm 92, Expertní skupinapro měď 1998/. Olovo a cín jsou vyredukovány v TBRC z ocelového šrotu a pocínovanýchplechovek.Přidává se šrot olova a cínu, struska a zbytky a vyrábí se slitina cínu a olova. Slitinaprochází vibrační pánví, aby se odstranila zbytková měď, nikl a křemík a odměděná slitinase 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 prachuspalin z konvertoru sekundární výroby mědi (někdy také ze šachtové pece). Při redukčníchpodmínkách zinek vytěkává a získává se jako oxid, zatímco olovo a cín se redukují dopodoby slitiny.Ocelový šrot se zbavuje cínu buď elektrolyticky, nebo chemicky postupy louţení za pouţitíhydroxidu sodného a dusitanu sodného /tm 9, HMIP-Sn 1993/. Ve druhém případě sevypouští čpavek /0,048 kg/kg Sn). Cín se rozpouští a potom rekuperuje elektrolýzou, cín seodstraňuje z katod ponořením do roztavené lázně cínu. Vyrábí se ingoty, nebo cínovýprášek 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. Cínovýšrot se také rekuperuje v pochodu tavení. Řada nejobecnějších slitin je známa jako pájky apouţívají olovo jako legujícího materiálu. Vyuţívají se i další tavící pece, ale regulaceteploty není tak snadná.Cín se rafinuje za pouţití řady postupŧ. Provádí se elektrolytická rafinace pouţívajícíocelových katod a mŧţe se také provádět pyrometalurgický rafinační proces podobnýmzpŧsobem jako rafinace olova. V případě rafinace cínu se ţelezo odstraní segregací, měď seodstraní přidáním síry a arsen a antimon se odstraní přidáním hliníku nebo sodíku.197

3.1.4. Výroba tyčí a drátuVálcovaný drát se vyrábí z elektrolyticky rafinovaných měděných katod o vysoké čistotě, takţe je zajištěno, ţe stopy nečistot, které mohou ovlivňovat vodivost, ţíhatelnost a křehkost jsouminimální. Pozornost se zaměřuje na regulaci podmínek v peci, aby se minimalizovalaabsorpce kyslíku do kovu. Pouţívají se následující pochody /tm 117, Expertní skupina proměď 1998/.3.1.4.1.Výroba tyčí a drátu (Southwire process)Pro tavení měděných katod a dalšího čistého materiálu měděného šrotu se pouţívají šachtovépece. Pouţívá se intenzit tavení aţ 60 t/hod.Vsazované materiály se taví zemním plynem, propanem nebo podobnými spalovacími hořákyuspořádanými v řadách okolo pecního pláště. Palivo hoří podle současně regulovanýchspalovacích podmínek, aby se udrţovala lehce redukční atmosféra (méně neţ 0,5 aţ 1,5 % COnebo H 2 ) v prostoru, kde jsou plyny v kontaktu s mědí, aby se minimalizoval obsah kyslíkuv mědi. Toho se dosahuje nezávislou regulací poměru palivo vzduch u kaţdého hořáku, přimonitorování obsahu CO nebo H 2 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 přinastavení a vyrovnávání teploty taveniny a k metalurgickému zpracování. Udrţování teplotytaveniny mědi a redukční atmosféru ve ţlabech obstarávají hořáky spalující zemní plyn.Udrţovací pec, která je rovněţ vytápěna zemním plynem, nebo podobným palivem, slouţíjako 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 kodlévacímu kolu. Vodou chlazený ocelový pás uzavírá přes polovinu obvodu kola tvořícíhoodlévací dutinu, ve které roztavená měď tuhne za tvorby lichoběţníkové odlévané tyčev rozmezí od 5000 do 8300 mm 2 . K produkci sazí pro úpravu povrchu licího kola aocelového pásu se pouţívá spalování acetylenu se vzduchem. Jakmile dojde k zarovnání aodstřiţení, je odlitá tyč posouvána unášecím válcem do válcovací stolice, která je tvořenačástí, kde se provádí předválcování a dokončovací částí, která opracuje tyč do jejíhokonečného prŧměru. Jako válcovací medium se pouţívá vodní emulze minerálních olejŧ nebosyntetického roztoku.3.1.4.2.Technologie ContirodK roztavení mědi se pouţije výše popsaná šachtová pec. Roztavená měď z pece vytékáţlabem vybaveným sběrači kondenzátu do rotační, plynem vytápěné udrţovací pece. Potomměď 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 pásyse chladí nepřetrţitým vodním filmem, který se pohybuje vysokou rychlostí podél jejichpovrchu. Bočnice se automaticky chladí ve speciálně projektovaném chladícím prostoruumístěném v uzavřeném obvodu při návratu pásu. V závislosti na velikosti závodu, mŧţeplošný obsah odlévaných tyčí dosahovat od 5000 mm 2 do 9100 mm 2 a kapacitu výrobymezi 25 a 50 t/hod. Obdélníková tyč se chladí, čtyři hrany se ofrézují, aby se odstranila198

jakákoliv vada a potom vstoupí na válcovací trať, která se skládá alternativně buď zhorizontálních nebo vertikálních stolic a vytvoří se finální výrobek. Jako válcovací kapalinyse 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 SencorKontinuální postupy Properzi a Secor se podobají koncepci Southwire s odchylkamiv geometrii odlévání /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/. Popsané charakteristiky uprocesu 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 udrţovacíindukční pece. Při malých výrobních kapacitách bude nejspíš stačit jediná pec k tavení iudrţování /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/.Stroj pro taţení vzhŧru je umístěn nad udrţovací pecí. Vodou chlazené grafitové kokily jsouponořeny do určité hloubky do taveniny a roztavená měď se plynule posouvá do kokil, kdetuhne a je taţena nahoru na tvarovací válce.3.1.4.5 Technologie Deip formingPředehřátý vsázkový materiál se zaváţí do indukční tavící kanálkové pece. Měď prochází doudrţovací pece a tavícího kelímku, který je připevněn k udrţovací peci. Základní tyč oprŧměru 12,5 mm se protahuje vstupní kokilou od spodku kelímku. Taţením jádrového drátukovovou lázní a regulováním konečného prŧměru horní kokily se zvyšuje prŧměr. Odlévanýdrát je veden přes stupně (zuby) na třístolicovou válcovací trať, která vytváří drát 8 a 12,5mm /tm 117, Expertní skupina pro měď/.3.1.5. Výroba polotovarŧ z mědi, slitin mědiMěď a slitiny mědi se kontinuálně nebo po dávkách roztaví a odlévají se do polotovarŧ, kteréjsou vhodné pro další stupeň zpracování. Odlité výrobky jsou základem pro rozličnémateriály, jako jsou plechy, páskovina, profily, tyče, pruty, dráty, nebo trubky. Obvykle sepouţívají následující zpŧsoby /tm 117, Skupina expertŧ pro měď 1998/ .1. Tyče se vyrábějí většinou z mědi a měděných slitin pro výrobu rour nebo profilŧ akruhové tyčoviny .2. Desky se odlévají z mědi a měděných slitin k výrobě plechŧ nebo pásoviny3. Pro specifické výrobky z mědi a měděných slitin se pouţívají speciální postupy: Procesodlévání při tahu nahoru pro válcovaný drát a trubky, kontinuální horizontální odlévánípro pás a profily, vertikální odlévání pásu a pochod válcování pro výrobu měděnýchtrubek199

Obr. 3.6 : Obecné schema výroby polotovarů /tm 124, DFIU Cu 1999/Měděné katodyVysoce jakostní měděný šrotŢárově rafinovaná měďSlitinový šrotInterní šrotTavení Čištění plynu plynStruska do hutěPrach do hutěOdlévání ingotŧTeplé a studené postupy zpracování(Prŧtlačné lisování a taţení nebo válcování)Polotovary3.1.5.1 Postupy taveníMěď nebo měděná slitina se mŧţe tavit po dávkách v elektrické nebo indukční peci. Kdyţ sepoţaduje vysoká kapacita tavení, taví se měď kontinuálně v šachtové peci. Kelímkových neboplamenných pecí se také vyuţívá pro tavení a ţárovou rafinaci mědi. Zachycování spalin asystémy odlučování jsou zvoleny podle suroviny a stupně stávající kontaminace. Plynyzachycované z elektrických pecí se běţně čistí v cyklonech, po nichţ následují tkaninovéfiltry.U šachtových pecí vytápěných plynem je kritickým faktorem regulace hořákŧ s ohledem naminimalizaci obsahu CO v emitovaných plynech. Dospalovací hořáky následované systémyrekuperace tepla se pouţívají, pokud je obsah CO dosti vysoký ( např. 5 % CO); u šachtovépece se k odprašování pouţívá také tkaninových filtrŧ.Jako suroviny se pouţívají měděné katody, měď a slitinový šrot. Ty se běţně skladujív 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, coţsniţuje spotřebu energie a omezuje závislost na drahé předslitině. U indukčních pecí se šrotřeţe na malé velikosti, aby se zlepšila účinnost tavení a umoţnilo snadné rozmístěníodsávacích ventilátorŧ atd.Surovinami jsou také bronzy nebo měděné třísky a hobliny a v tomto případě jsou znečištěnymazadly. Věnuje se péče prevenci prŧsakŧ z prostoru skladování a kontaminaci podloţí aspodní vody. Podobně se pouţívají piliny ze sušáren nebo jiných pecí a metody odolejovánívodou 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 dobřeregulovat, aby se únik minimalizoval. Kouřové plyny se zachycují v systému odlučováníplynŧ a vedou se přes tkaninový filtr. Oxid zinečnatý se běţně rekuperuje. Provádí se také200

etapa ţárové rafinace a vznikající kouřové plyny se berou v úvahu při projektu jímání spalina odlučovacích systémŧ.3.1.5.2 OdléváníBěţně lze taveninu kovu z pece nebo z úseku udrţování odlévat plynule nebo po dávkách /tm117, Expertní skupina pro měď 1998/. Plynulé odlévání vyuţívá buď vertikálního nebohorizontálního 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 polotovarůV případě výroby tyčí a desek se kov roztaví a prochází přes udrţovací pec k vertikálnímunebo horizontálnímu stroji na odlévání předvalkŧ. Tyče a desky se rozřeţou na díly k dalšímuzpracování.Pro specifické výrobky z mědi a slitin mědi se pouţívají speciální postupy.: taţné odlévánípro válcované dráty a trubky, horizontální plynulé odlévání pro pásovinu a profily, vertikálníodlévání pásu a pochod válcování pro výrobu měděných trubek.3.1.5.3 Výroba trubek, profilŧ a drátuKreuhové slitky mědi, nebo slitin mědi se prŧtlačně lisují a táhnou na trubky o rŧznýchprŧměrech a tloušťkách v několika prŧtazích. Prŧtlačné lisy vyuţívají rŧzné oleje a mýdlajako mazadla, která znečišťují trubky a odřezky. Výrobky se před přepravou běţně ţíhají aodmašťují a odřezky se zbavují oleje v peci nebo jinou metodou odmašťování předtím, neţse navrátí do tavící pece.Měděné trubky se mohou také vyrábět za pouţití prŧtlačného lisu s trnem, jímţ jsou tvarypředvalkŧ protlačovány na duté kusové výlisky; které se pak válcují na předválcovací stolici(poutnická válcovací stolice) a nakonec se prodluţují na velikost v blokovnách. Olejpouţívaný v malých mnoţstvích v prŧtlačných pochodech se neutralizuje v zařazenýchsystémech odmašťování a moření, které jsou často napojeny na úseku ţíhání.Produkty se vyţíhají v rŧzných pecích za redukčních podmínek, při čemţ se vyuţíváatmosféry ochranného plynu nebo směsi vodíku a dusíku.201

3.1.5.4 Výroba plechŧ a pásŧDesky 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 zastudena a potom se odesílá do provozu dokončování, který tvoří převálcování, řezání nadélku a šířku. Povrchových úprav, ţíhání, moření, oplachování a sušení je potřeba jakomezistupně, 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 as navíjecím zařízením na konci. Chladící voda válcŧ obsahuje malé mnoţství mazadla,přidávaného pro zlepšení přilnavosti k ocelovým válcŧm. Vznikající pára se odvětrává aodsátý plyn se zbavuje mlhy ještě předtím, neţ se vypustí do atmosféry.Dále jsou v činnosti provozy válcování za studena. Následkem válcování za studena docházík vytvrzení kovu. V mnohých případech se svitek před válcováním za studena vyţíhá.Ţíhání se provádí za redukčních podmínek, aby se zabránilo oxidaci. Pouţívá se ochrannýplyn nebo směsi vodíku a dusíku. Ochranný plyn se vyrábí na místě ze zemního plynu vespeciálním reaktoru, který je vytápěn nepřímo. Získává se dusík a vodík a skladují se namístě ve speciálních nádrţích. Směsi ochranného plynu dusíku a vodíku se tvořísmícháváním sloţek ze skladovacích nádrţí v potřebném poměru. Pro ţíhání se předválcováním za studena pouţívají typy zvonových pecí s elektrickým vyhříváním nebovyhřívané nepřímo zemním plynem nebo olejovým palivem. Typy věţových pecíse vyuţívají pro střední ţíhání předválcovaných svitkŧ.Tloušťka plechu se dále sniţuje stupňovitými operacemi studené válcovny na rŧznýchvratných válcovacích stolicích. Pro válcování za studena se pouţívá rŧzných typŧválcovacích stolic nazvaných Duo, Quarto, Sexto, Sendzimir (12-ti válcová). Pouţívají seprojekty válcovny jako jednostolicové, které se kombinují s řadou mnoha válcovacíchstolic. Závisí to na tloušťce plechu na cívkách a na stavu dokončení svitku, který se dosáhlpouţitím kombinace rŧzných typŧ.Během studeného válcování se pouţívá k ochraně válcŧ emulze nebo oleje. Tudíţ seválcovací stolice odvětrávají a odloučené plyny se čistí mechanickými filtry, mokrýmielektrostatickými odlučovači, nebo vypíráním ve skrubru. Emulze a olej se z kovuodstraňuje a rozraţené částice oleje se odstraňují papírovými nebo textilními filtry.202

Tab. 3.5 : Běžné údaje postupu výroby mosazné páskovinyVálcování za teplaDruh provozuPočáteční rozměryKonečné rozměryTeplotaVálcovací sílaVálcování povrchuHlavně Duo-stolice250 – 130 mm tloušťky450 – 1000 mm šířky15 – 12 mm tloušťky400 – 1000 mm šířky750 – 800 o CCca 10 – 12 kN/mm šířky plechu0,3 – 0,7 mm ořezu po obou stranách1. válcování za studenaTyp válcovnyHlavně kvarto-stoliceVálcovací sílaCca 15 – 20 kN/mm šířky plechuSníţení rozměru a rychlost válcování Sníţení z 15 mm na 4 mm šířky vevíce prŧtazích, rychlost 100 – 200 m/min.Podíl redukce 70 – 80 %Ţíhání *) (rekrystalizace)Teplota550 – 600 o C2. a dokončovací válcováníDruh válcovny Pouţívá se hlavně kvarto, alternativněv závislosti na šířce plechu, Sexto nebo stolices 20 válciVálcovací sílaCca 2 – 10 kN/mm šířky plechu, závisí natypu pouţité stoliceRychlost válcováníredukce ze 4 na 1 mm: 300 – 500 m/min. přivíce prŧtazíchredukce z 1 na 0,1 mm: 500 – 1000 m/min,více prŧtahŧTyp zařízeníŘezání plechŧ na pásyStroj na podélné dělení pásuPoznámka: *) 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 mědiBločky (ingoty) mědi nebo jejích slitin se vyrábějí pro slévárenský prŧmysl, za pouţitípostupu 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 ajejich 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 jedŧleţitým faktorem pro sníţení doby, která je třeba k přípravě taveniny, coţ minimalizujespotřebu energie a sniţuje závislost na drahé základní slitině. Měď nebo slitiny mědi semohou tavit po dávkách v rotačních nebo indukčních pecích. Rotační pece se běţně pouţívajípro špinavý šrot, často se pouţívají hořáky pro směs paliva s kyslíkem. K odseparováníneţádoucích příměsí se mohou přidávat tavidla, odděleně od kovu se odpichují zejménaţelezo a struska. Výtěţek kovu se pohybuje v rozmezí od 70 do 97 %, ale závisí na pouţitésurovině /tm 106, Farrell 1998/.Zachycování kouřových plynŧ a systémy odlučování se volí podle suroviny a stupně současnékontaminace. Přístup do indukční pece při vsazování a odpichu znamená, ţe se pouţijepohyblivého systému odsávacích digestoří. Odsávací ventilátory jsou mohutné, takţe mohouodolávat některým mechanickým dopadŧm. Plyn jímaný z indukčních pecí se běţně čistív cyklonech, po nichţ následují tkaninové filtry. Mŧţe se pouţít dospalovacího hořáku a poněm systému pro rekuperaci tepla. Pro ty případy, kde existuje organické znečištění,alternativně systém regulace spalování v peci, který by měl být schopen přizpŧsobit sespalování kontaminantŧ.Kdyţ se taví mosazi a bronzy, odchází zinek v kouřových plynech z pece a to je nutnéminimalizovat dobrou regulací pecní teploty. Kouřové plyny jsou jímány v systémuodlučování plynŧ a obvykle přecházejí přes tkaninové filtry. Oxid zinečnatý se běţněrekuperuje. Stupeň ţárové rafinace se provádí také proto, aby se nastavilo sloţení slitiny av projektu se bere v úvahu zařízení pro jímání vznikajících kouřových plynŧ a systémyodlučování.Tavenina v peci se vzorkuje a analyzuje a provádí se úprava konečné slitiny. Kov se potomodpichuje 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 PředslitinyVsázka pece se běţně předem sestavuje, aby vyhovovala slitině, která bude dále vyuţita, aleroztavený kov se mŧţe přenést do pánve, nebo udrţovací pece tak, aby se sloţení slitinymohlo 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 podobnýchtěm, které byly jiţ popsány, povaha kouřových plynŧ a prachu z výroby základních slitinovlivňuje řízení postupu, pouţívají se systémy záchytu a odlučování.204

Přísnější provoz a odlučovací systémy jsou vhodné zejména tehdy, kdyţ se pouţívá extrémněnebezpečných materiálŧ jako je berylium, nebo kdyţ se přidávají při výrobě slitiny takovéreaktivní 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 peceindukční) a přenáší se do druhé, kde se injektuje roztavený fosfor dmýchací trubicí aţ sevytvoří slitina. Rychlost injektáţe se reguluje, aby se minimalizovalo mnoţství kouřovýchplynŧ s obsahem oxidu fosforečného, zejména během koncové etapy, kdy se tavenina blíţínasycení (14 % P). Fosforová měď se potom odpichuje do forem. Kouř s obsahem oxidufosforečného stále emituje, pokud je obsah fosforu příliš vysoký, protoţe se slitina ochlazuje.Oxid fosforečný je velmi hygroskopický a následné kouřové plyny se nemohou filtrovat zapouţití konvenčních tkaninových filtrŧ, protoţe kouř naabsorboval vlhkost a ta by se dostalajako kyselina fosforečná do pouzdra lapačŧ.Konvenční mokré skrubry mají omezený účinek, protoţe jemný dým tvoří jemnou mlhu aznemoţňuje kontakt s vypíracím mediem. Efektivní sníţení koncentrace fosforitých sloučeninv proudu plynu lze dosáhnout vyuţitím vysoce energeticky náročných Venturiho praček nebofiltrŧ s vláknitými rohoţemi (u biologických filtrŧ). Teoreticky by se mohla vyrobit slabákyselina k dalšímu zpracování, ale to je v praxi těţko uskutečnitelné.3.1.7 Mořící operaceDrát, trubky, pásy a určité další materiály se moří, aby se vytvořil konečný lesk, předtím, neţbudou distribuovány ( zabaleny), nebo v případě měděného drátu, aby se odstranil z povrchuoxid před taţením drátu. Pouţívají se roztoky kyseliny sírové a někdy směs zředěné kyselinysírové a kyseliny dusičné. Ve druhém případě se mohou emitovat kouřové dýmy, pokud sepouţije kyseliny o vyšší koncentraci.3.1.7.1 Moření měděného drátu bez kyselinkyTento 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 poodstranění kalu mědi v usazovacích nádrţích nebo filtrací; Koncentrace propylalkoholu jenastavena podle potřeby.Po moření se drát suší stlačeným vzduchem. Potom se obaluje voskem, který se nanáší jakojemný sprej 4 % emulze vosku, která zabraňuje oxidaci povrchu drátu. Drát se potom navíjína 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 kyselinoua) Válcovaný měděný drátPři moření válcovaného měděného drátu se pouţívá přepáţkami rozděleného horizontálníhopotrubí z korozivzdorné oceli /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/. V první etapě se drátmoří zředěnou kyselinou sírovou; potom se kyselina z povrchu drátu v několika stupníchoplachuje rozstřikem vody, po němţ následuje sušení za pouţití stlačeného vzduchu avoskování.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, kdese sniţuje teplota na 20 o pomocí vodních sprch. Kyselinovzdorný litinový dopravník unášítyto spirály do mořících nádrţí, kde se drát moří v roztoku 20 % kyseliny sírové.Mořící systém zajišťuje vrstvou kyseliny perfektní odstranění veškerých oxidŧ vytvořenýchna povrchu drátu. Smyčky se potom omývají oplachovou vodou a nakonec se chrání roztokemvosku.K rekuperaci v mořící kyselině rozpuštěné mědi se pouţívají elektrolytické metody, nebo setaké oplachový roztok mŧţe přečerpat jako úpravárenský do prostoru skladování nádrţí téhoţmísta, nebo upravit za pouţití iontoměničŧ.b) Měděné polotovary a slitiny mědiMoření povrchu plechŧ a pásŧ se provádí obvykle kyselinou sírovou (8 – 10%), ale proněkteré slitiny se pouţívají na plynulých linkách nebo u automatických systémŧ směsikyseliny 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 dozávodŧ externích. Systémy moření se odvětrávají, aby se chránili zaměstnanci. Výrobky seoplachují a oplachová voda se posílá k úpravě, pokud je to moţné, recyklují se kaly. Proodmaštění povrchu válcovaného výrobku se pouţívají vodné roztoky detergentŧ. Pouţitá vodase čistí ultrafiltrací.206

3.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEBHlavním problémem ochrany ţivotního prostředí v prŧmyslu rafinace mědi je znečištěníovzduší a vody /tm 28, WRC 1993; tm 210, Expertní skupina pro měď 1999/. Zařízení majíobvykle svoji vlastní úpravnu odpadní vody a obvykle se v praxi pouţívá recyklace odpadnívody. 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 takéznačné riziko kontaminace pŧdy, nicméně bývají ukládány a manipuluje se s nimi správně.Vysoce významné mohou být emise fugitivní. U jedné velké huti vyrábějící primární isekundární měď se provádí měření. Výsledky jasně ukazují, ţe fugitivní emise převaţujídokonce i po zlepšení, které bylo provedeno u sekundárních systémŧ odlučování kouřovýchplynŧ /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/rokPřed přídavným záchytem Po přídavném záchytusekundárních plynŧ (1992) sekundárních plynŧ (1996)*Výroba anod t/rok 220 000 325 000Fugitivní emiseHutní agregát celkem:Střešní vedení huti:66 49056 16032 20017 020Komínové emise z primárníhotavení:Tavící agregát/závod kyseliny :Komín pro sekundární digestoře:7990760025472116Poznámka *) Emise po investici 10 mil Euro, pro zlepšení odsávání fugitivních emisí asystému úpravy. Dodatková energie = 13,6 GWh/rok3.2.1 Spotřeba energie při výrobě mědiVýroba mědi potřebuje pro většinu etap energii, nejvýznamnější je potřeba energie přielektrolytických pochodech /tm 26, PARCOM 1996/. Poţadavek na síť výroby energie je provelký počet postupŧ, při nichţ se pouţívají měděné koncentráty v rozmezí 14 – 20 GJ/tměděných katod /tm 210, Expertní skupina pro měď 1999/. Přesné číslo závisí hlavně nakoncentrátu ( %S a Fe), ale také na pouţité tavící jednotce, stupni obohacení kyslíkem azachycování a vyuţívání procesního tepla. Porovnávací údaje, zaloţené pouze na typu tavbyjsou proto zatíţeny nepřesnostmi. Vyuţití obsahu energie koncentrátu je významnější atavby, které dosahují autogenního provozu mají niţší spotřebu energie.Uvádí se, ţe energie spotřebovaná při stadiu elektrické rafinace výroby mědi je v rozmezí od300 do 400 kWh na tunu mědi / tm 137, Skupina expertŧ pro měď 1998/. Druh vyuţívanéhomateční katody ( korozivzdorná ocel, nebo měď) ovlivňuje hlavně účinnost provozuelektrolyzérŧ /tm 92, Expertní skupina pro měď 1998/ a ta mŧţe dosahovat s ohledem naproudovou účinnost od 92 do 97 %.207

3.2.2 Údaje o emisích a spotřebáchHlavní zdroje emisí a spotřeb jsou u výroby mědi následující :3.2.2.1 Vstupy a výstupy výroby primární mědiÚdaje o vstupu a výstupu u primární tavby závisí na obsahu mědi v koncentrátu, koncentracidalších kovŧ (As, Se, Hg, Ag, Au atd.) a vyuţití měděného šrotu nebo dalšího materiálus obsahem mědi v rŧzných částech pochodu.Následující schéma ilustruje vstupy a moţné výstupy při běţném pochodu výroby primárnímědiObr. 3.8 Diagram vstupů a výstupů u primární výroby mědiVSTUPPOTENCIÁLNÍ VÝSTUPKoncentráty Praţení Emise do ovzduší-SO 2 do závodukyselinyTavidla Tavení prach, dým oxidŧ kovŧKyslíkEmise do pŧdyVyzdívka pecíStruska KamínekEmise do ovzdušíÚprava strusky Struskový koncentrát Emise do pŧdyNebo kamínekVyzdívka pece, prachZávisí na postupuTavidlaŠrot Konvertor Emise do ovzduší-SO 2 do závodu kyselinyVzduchKyslík Surová měď Emise do pŧdyPrach z filtrŧstruskaVyzdívka peceRedukční činidloŠrotAnodová pecVzduchAnodyAnodový šrotElektrolytická rafinaceNi atd.Finální struska rmut katodyStavebnictvíPM208

Obr. 3.9 Úprava plynů z tavení a konvertorováníPlyny z tavbyKonvertorové plynyChlazení plynŧ+ Prach do tavbySuché čištěníMokré čištění plynŧSlabá kyselinaKalyZávod výroby kyselinySOx do ovzdušíKyselina sírová / oleum / kapalný SO 2Některé primární hutě mědi obsahují zařízení pro sekundární tavení nebo jsou spojenys produkcí prachu olova nebo oxidu zinečnatého ze směsných koncentrátŧ atd. Údaje ovstupech a výstupech je proto těţké porovnávat. Hodnoty pro komplexní proces jsou uvedenydále. Je třeba připomenout, ţe hlavní vliv na údaje o vstupu a výstupu má obsah mědiv koncentrátu nebo jiné surovině a tudíţ mohou nastat v údajích odchylky a porovnání ztrácívýznam. 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 Mnoţství (t/rok) Výrobky Mnoţství (t/rok)Měděné koncentráty 690 000 Měděná katoda 370 000Měděný šrot 95 000 Soli mědi 6 500Drcený materiál 1 200 Síran nikelnatý 1 800z elektronického šrotuExterní meziprodukty 86 000 Ušlechtilé kovy 150Rafinované olovo 9 000Kyselina sírová 660 000Struska 410 0003.2.2.2 Vstupy a výstupy výroby sekundární mědiJak bylo uvedeno výše, mŧţe se druhotná surovina vsazovat do rŧzných etap sekundárníhopochodu v závislosti na čistotě, obsahu ostatních kovŧ a stupni povrchového znečištění.Stupeň organického znečištění ovlivňuje potenciální emise a u některých etap pochodŧ sepouţívají dospalovací hořáky, aby se rozrušily organické sloţky jako jsou dioxiny a to podle209

stupně příslušného organického znečištění. Následující diagram ukazuje obecně pouţitelnéschéma vstupŧ a výstupŧ u sekundárního tavení mědi.VSTUPPOTENCIÁLNÍ VÝSTUPZbytky o niţší jakosti Redukční Emise do ovzduší- COTavidla tavení prach, dým oxidŧ kovŧ – recyklaceKoksDioxiny, VOCKyslík surová měď Emise do pŧdystruska Vyzdívka pecíTavidlaŠrot Konvertor Emise do ovzduší-SO 2 , kovy, prachVzduchKyslíkSurová měďstruskaEmise do pŧdyPrach z filtrŧ (recykluje se)Vyzdívka peceRedukční činidloŠrotVzduchAnodová pecAnodový šrotAnodyElektrolytická rafinaceNi, atd.katodyKal (drahé kovy)Finální struska pro stavebnictvíV rámci pochodu a v jiných přidruţených provozech se recykluje mnoho zbytkŧ.Výrobci neţelezných kovŧ, například olova, zinku a cínu pouţívají mnohých zbytkovýchodpadŧ jako suroviny pro své procesy. Některé závody mají v místě výrobního procesuzabudovány recyklační postupy k získávání ostatních kovŧ z těchto zbytkŧ.Následující schéma ukazuje příklad, jak se mŧţe vytvořit komplex propojených pochodŧvýroby mědi a dalších kovŧ z druhotných surovin. Doprovodná tabulka také ukazuje vstupní avýstupní mnoţství, která jsou s tímto specifickým příkladem spojena.210

Obr. 3.11 Příklad schematu vstupů a výstupů při sekundární výrobě mědi a v místěinstalovaným provozem na rekuperaci cínu a olova /tm 124, DFIU Cu 1998/Druhotné suroviny,KusovástruskaNapř. struska, popílky, ŠACHTOVÁ PEC GranulovanástruskaStěry, prachy, kalyatd.Měďnato-ţelezné materiályOxidzinečnatýAditiva , oxid křemičitý a CaOUpotřebená vyzdívkaoxidy Sn a Pb a zbytkySurová měďstruska Konvertory Závod Sn-Pb slitina Sn-Pbšrot ze slitiny mědi prach struskastruskový prachElektrolýzaMěděný šrot Anodové pece měděné anody (ve vanách)Surová měďMěděné katodyAnodový kalSoli a roztoky Cu-Ni Elektrolyt Sírany Cu aNiTab. 3.8 : Údaje o vstupech a výstupech pro výše uvedené schéma sekundární výroby mědiVstupyMnoţství (t/rok)Výstupy Mnoţství(t/rok)Měděný šrot *) 130 000 Měděné 176 000katodySurová měď 20 000 Síran2 200měďnýMěděný slitinový šrot 35 000 Síran2 400nikelnatýExterní meziprodukty 40 000 Oxidy Zn 9 000(např. strusky, prachy,popílky, kaly, smetky,atd.)Měďnato-ţelezný25 000 Slitiny3 700materiál *)Pb-SnVápenec 13 000 Anodový 1 000kalOxid křemičitý 11 000 Struska 80 000Koks 25 000Uhlí 15 000Palivo (olej) 11 000Vysvětlivky : * včetně elektronického šrotu211

3.2.2.3 Emise do ovzdušíDo ovzduší mŧţe emitovat prach, sloučeniny kovŧ, organický uhlík (který mŧţe vyústit dopodoby dioxinŧ) a oxid siřičitý /tm 124, DFIU Cu 1999/. Potenciální zdroje a závaţnostpotenciálních emisí do ovzduší je znázorněna v následující tabulce a budou se probírat pozdějiv této části.Tab. 3.9 : Význam potenciálních emisí do ovzduší z výrobních procesůzdroj emisí prach a sloučeniny dioxiny organický uhlík sloučeniny sírykovŧmanipulace **s materiálemskladování *sušení *** * *úprava šrotu ** ***(sekundární) ***(sekundární)tavení *** ***(sekundární) *(sekundární) ***(upravoványv rekuperačníchzávodech)konvertování ** *(sekundární) *(sekundární) ***(upravoványv rekuperačníchzávodech)rafinace ** *(sekundární) *(sekundární) *tavení/odlévání * (** u slitin) *(sekundární) + COpřeprava pánví *** *elektrolýzaúprava strusky ** * COpozn. : *** významnější ............................................* méně významnéOxidy dusíku jsou relativně nevýznamné /tm 24, DFIU 1996/, ale mohou se absorbovat dokyseliny sírové vyráběné při primárním pochodu; vyuţití obohacení kyslíkem mŧţe někdytermickou 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 acelkové mnoţství je niţší. Mohou se pouţívat hořáky o nízkých NOx. V zóně spalování a částichlazení 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 závislostina pouţívaných odlučovacích systémech a kvality údrţby závodu. Komínové emise se běţněkontinuálně nebo periodicky monitorují a oznamují příslušnými místními zaměstnanci neboexterními konsultanty kompetentním orgánŧm.3.2.2.3.1 Oxid uhelnatýKromě emisí uvedených výše, mohou tavící pochody vyuţívající pecí, které potřebují udrţovatredukční atmosféru, produkovat značné koncentrace oxidu uhelnatého. To je zejména případ utavení vysoce jakostní mědi v šachtových pecích v kombinaci s odléváním do formy nebovýrobou válcovaného drátu, protoţe výrobky potřebují pro dosaţení vysoké vodivosti, aby seregulovala hladina kyslíku. Pochod se proto provozuje za redukčních podmínek a obsah oxiduuhelnatého v plynech se mŧţe zvyšovat, běţné hodnoty jsou cca 5000 mg/Nm 3 . Systémyregulace 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 šachtových212

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 seprosazuje šrot znečištěný organickým materiálem. CO se také současně rozkládá a uvádí se, ţeemise 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 namístní kvalitu ovzduší (EU navrhla standard kvality ovzduší pro CO) tak, aby se další potřebysniţování mohly posuzovat podle místní úrovně. Eliminace CO spalováním plynŧ šachtovýchpecí o takových hladinách CO by potřebovalo přídavné palivo a tak by emise CO 2 rostlyexponenciálně.CO se také tvoří během provozu pece na čištění strusky a provozu šachtové pece a v některýchpřípadech se mŧţe emitovat ve výstupních plynech. K odstranění CO se mŧţe pouţítdospalování, které dává běţné koncentrace v rozmezí od 10 do 200 mg/Nm 3 . Existujepřinejmenším 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 organickésloučeniny, jako jsou dioxiny. Elektrické pece, které se pouţívají pro čištění strusky ak redukčním pochodŧm se běţně provozují s dospalováním jednak uvnitř pece nebo ve speciálnídospalovací komoře.3.2.2.3.2 Prach a kovové sloučeninyTy mohou být emitovány z většiny procesních etap. Techniky pro zacházení s emisemiz manipulace, skladování, sušení a etap úprav jsou uvedeny v kapitole 2 a aplikace těchto technikby se měla pouţít k prevenci a minimalizaci těchto emisí.Přímé a fugitivní emise prachu ze stupňŧ tavení, konvertování a rafinace jsou potenciálněvysoké. Dŧleţitost emisí je také velká, protoţe tyto etapy pochodu se pouţívají k odstraňovánítěkavých kovŧ jako je zinek, olovo, něco arsenu a kadmia z mědi a tyto kovy jsou přítomnyv plynech a částečně v prachu.Agregáty na primární tavení obvykle zadrţují prach velmi dobře a jsou efektivně utěsněny, abyse minimalizovaly fugitivní emise, pouţívají se soustředné hořáky nebo dmýšní trubice a proto jesnadnější jejich zatěsnění. Praktikuje se dobrá údrţba pecí a vedení, aby se minimalizovalyfugitivní úniky a zachycované plyny se upravují v systémech na odstraňování prachu předpochody rekuperace síry.Agregáty pro sekundární tavení jsou náchylnější k fugitivním únikŧm během cyklŧ zaváţení aodpichu. Tyto pece mají velká vsazovací vrata a deformace a chybějící (nedostatečné) těsněnítěchto otvorŧ je významným faktorem. Plyny, které se jímají se obvykle chladí a prach seodstraňuje z proudu plynu elektrostatickými odlučovači, nebo filtrovými lapači. Obvykle sedosahuje vysoké účinnosti filtrace a koncentrace prachu za odlučovači je v rozsahu < 1 – 10mg/Nm 3 /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 dobřezatěsněny jako je etapa tavení. Vsazování a přenos kamínku, strusky a kovu je významnýmpotenciálním zdrojem fugitivního kouře.Významněji mŧţe inhibovat efektivitu odsávacích ventilátorŧ kouře vyuţívání pánví apřepravních loděk zejména u konvertorŧ Peirce-Smitha, nebo jemu podobných.213

K minimalizaci těchto fugitivních emisí se pouţívají rozličné sekundární systémy jímání emisí aprovozují se velmi úspěšně. Prostřednictvím přídavného krytu (digestoře) u tavidel a dalšíhomateriálu se mŧţe minimalizovat doba výronŧ. Tvorba vysoce jakostního kamínku omezujepočet přesunŧ pánve a proto sniţuje moţnost kouře. Fugitivní, nebo nezachycované emise jsoutedy velmi dŧleţité. Tyto výstupy jsou závislé na účinném a efektivním zachycování primárníhoa v některých případech i sekundárního kouřeEtapy tavení a odlévání vyuţívané během výroby válcovaného drátu, polotovarŧ atd. jsou taképotenciálními zdroji prachu a kovŧ. Výroba slitin mědi, jako je mosaz, má za následek značnývýron kouře (ZnO) u stadia odlévání a to vyţaduje účinné odlučování. Vsázka prachu je obecněmalá, ale mŧţe se pouţít rekuperace tepla nebo energie, pokud je to prakticky moţné. Obvyklese pouţívá účinného jímání kouře a tkaninových filtrŧ /tm 117, Expertní skupina pro měď 1998/.Emise kovŧ jsou značně závislé na sloţenív širokém rozmezí a je ovlivňováno :a) pochodem, který je zdrojem prachu ab) surovinami, které se pouţijí v procesuprachu vzniklého při procesu. Sloţení kolísáNapříklad prach, který se tvoří u konvertoru šrotu je zcela odlišný od takového, který pocházíz konvertorování kamínku. Následující tabulka ukazuje rozmezí obsahu kovŧ naměřenéhov prachu u více pochodŧ výroby mědi.Tab 3.10 : Hlavní složky prachu z procesu výrobySloţka pec na taveníkamínkuz koncentrátuprach z EO*Prach zešachtovépeceprachz konvertorušrotuprachz EO konvertorukamínkuprachz čištěnístruskyv elektricképeciPrachz anodovépecePb % 0,1 - 5 5 – 40 5 – 30 2 – 25 2 – 15 2 – 20Zn % 0,1 – 10 20 – 60 25 – 70 5 – 70 25 – 60 5 – 40Sn % 0,1 – 1 0,2 – 5 1 – 20 0,1 – 4Cu % 5 – 30 2 – 12 2 – 15 10 – 25 0,5 – 2,5 15 – 25As % 0,1 – 4 0,5 – 10Ni % 0,1 – 1 0,1 – 1 0,1 – 1Vysvětlivky : * elektrostatický odlučovač214

3.2.2.3.3 Sloučeniny organického uhlíkuTy mohou být emitovány během primární výroby z etapy sušení v závislosti na pouţitýchmateriálech při úpravě rudy a na palivu pouţitém pro sušení. U sekundární výroby je většinavýznamných zdrojŧ z úpravy šrotu, tavení a stadia rafinace. Stadium konverze u sekundární mědije také potenciálním zdrojem, pokud se do konvertoru přidává šrot kontaminovaný organickýmimateriály 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 připochodŧ extrakce rozpouštědlem.3.2.2.3.4 DioxinySloučeniny organického uhlíku, které mohou být emitovány včetně dioxinu vycházejíz 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 kontaminaceorganickými látkami při úpravě šrotu, ale obvykleji se pouţívají dospalovací hořáky pro úpravuplynŧ a pak následuje rychlé ochlazení.V případech, kde není moţné, aby se upravovaly plyny z pecí dospalovacím hořákem, mohoubýt podrobeny oxidaci přídavným kyslíkem nad zónou tavení. Také je moţné identifikovatorganickou kontaminaci u druhotných surovin tak, ţe se pouţije u většiny příslušných pecíkombinace s odlučovacím zařízením, aby se předešlo emisím spalin a kouře a s nimi spojenýchdioxinŧ.Technická pracovní skupin uvádí, ţe v případě primárního tavení a konverze se při vysoképrovozní teplotě organické sloţky rozkládají a přítomnost oxidu siřičitého inhibuje nové syntézydioxinŧ. Tavení šrotu, který je kontaminován organickými látkami je také potenciálním zdrojemdioxinŧ v prŧmyslu polotovarŧ.Kapitola 2 popisuje některé faktory, které ovlivňují emise dioxinŧ. Pouţívané techniky prosniţování dioxinŧ v tomto odvětví zahrnují dospalování, manipulaci s regulovaným plynem achlazení a efektivní odstraňování prachu; také se pouţívá absorpce (adsorpce) aktivním uhlíkem.3.2.2.3.5 Oxid siřičitýNejvýznamnějšími zdroji oxidu siřičitého jsou etapy praţení, tavení a konvertování při primárnívýrobě mědi při pouţívání sirníkových koncentrátŧ / tm 24, DFIU 1991/.Fugitivní emise se předpokládají, ale mohou se zachycovat několika zpŧsoby /tm 124, DFIU Cu1999/. Oxid siřičitý se také mŧţe emitovat z etapy sušení koncentrátu (hlavně z pouţitého palivav hořáku) a z etapy primární rafinace, kde surová měď obsahuje od 0,03 % do 0,1 % rozpuštěnésíry. Koncentrace v plynu je obvykle velmi nízká a pokud je to zapotřebí, pouţívá se obvyklejednoduchého 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 současněs tavením. Pouţití zatěsněných pecí pro tavení umoţňuje, aby se oxid siřičitý efektivně jímal.Všechny agregáty pro tavení v EU pouţívají obohacování kyslíkem, coţ zpŧsobuje produkcivysoké koncentrace oxidu siřičitého. To tedy umoţňuje, aby se objemy výstupního plynuminimalizovaly a systém manipulace s plynem včetně závodu na kyselinu sírovou byly co dovelikosti zmenšeny. Velmi vysoká úroveň obohacení kyslíkem mŧţe zvýšit koncentraci oxidu215

sírového v plynech, které přicházejí do závodu kyseliny. To zvyšuje mnoţství slabé kyseliny proúpravu, další vyuţití nebo zneškodnění. Ke konverzi plynŧ se vyuţívají kontaktní závody nakyselinu 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 získatz části oxidu siřičitého obsaţeného v plynu.Značné koncentrace oxidu siřičitého se také tvoří při etapě konvertování kamínku. Existují dvapotenciální problémy, kdyţ se vyuţívá konvertorŧ s dávkováním vsázek, jako je Peirce-Smithŧvkonvertor nebo podobné druhy. Především, jímání plynu není zcela efektivní a stejné připomínkylze vyjádřit, kdyţ se jedná o prach. Za druhé, koncentrace oxidu siřičitého v plynech značněkolísá v závislosti na etapě konverze a mŧţe zpŧsobovat problémy u systémŧ na odstraňováníoxidu siřičitého, pokud nejsou navrţeny specificky tak, aby počítaly s těmito výchylkami. Tytoplyny jsou míšeny se stálými, koncentrovanějšími plyny, které se tvoří v agregátu primárníhotavení, aby se udrţel autotermální provoz závodu na kyselinu sírovou. Vyuţití několikakonvertorŧ v úsekově rozfázovaném provozu pro kombinaci výstupních plynŧ mŧţe tento účinekomezovat.Kontinuální pochody tavení ve vznosu, jako je pochod Mitsubishi a Kennecott-Outokumpu(Flash smelting) nebo pochod rychlé konverze (Flash conversion) udrţují vysokou a stáloukoncentraci 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 oxidusiřičitého je vyšší v odcházejícím plynu, ale hmota je mnohem menší, přinejmenším běhemmanipulace s plynem, čištění a chlazení. V kontaktním závodě se musí nastavit poměr SO 2 / O 2 akoncentrace SO 2 se musí zředit na maximálně přijatelnou koncentraci.Po rekuperaci tepla a čištění v elektrostatickém odlučovači se oxid siřičitý v plynu z etapy taveníkonvertuje na oxid sírový (SO 3 ). Závody na kyselinu sírovou v prŧmyslu mědi EU uvádějíúčinnost konverze od 99,5 do 99,8 % (vyjma najetí atd.) /tm 92, Expertní skupina pro měď1998/. Velmi malé mnoţství SO 3 se neabsorbuje a je společně emitováno se zbytkovým SO 2(tm 124, DFIU Cu 1999/. Během najetí a odstavování se mŧţe vyskytnout moţnost, kdy docházík emitování chudých plynŧ.Tyto eventuality se musí identifikovat u jednotlivých zařízení, mnohé země provedly významnézdokonalení při regulaci, aby tyto emise omezily. Výška komínŧ, které se vyuţívá u závodŧ nakyselinu obvykle bere v úvahu tyto faktory, aby se sníţil lokální dopad.Oxid siřičitý mŧţe být rovněţ přítomen v plynech, které se tvoří během etapy sekundárníhotavení vzhledem k obsahu síry v palivu nebo surovinách. V některých případech se pouţijík odstranění SO 2 pračky a v jednom případě, kdyţ se vyskytují určité suroviny, jsou plynyz elektrické pece (a konvertoru na Cu/Pb) odváděny do závodu na výrobu kyseliny sírovéz primárního tavení mědi.3.2.2.3.6 Oxidy dusíkuEtapy výroby mědi se obvykle vztahují k vysokým teplotám, ale jsou také spojeny s vyuţívánímkyslíku. Ten sniţuje parciální tlak dusíku v plameni a sniţuje tvorbu oxidŧ dusíku zapředpokladu, ţe dusík není přítomen ve větším mnoţství ve velmi horkých prostorech. Běţnéhladiny pro emise oxidŧ dusíku u sekundární mědi se uvádějí v rozmezí mezi 50 a 500 mg/Nm 3 .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 hodnotoupodle daného místa.Oxidy dusíku z primárních pochodŧ se absorbují hlavně do vyráběné kyseliny sírové. Proto NOxu zařízení nejsou hlavním problémem pro ţivotní prostředí.216

3.2.2.3.7 Celkové emise do ovzdušíTab.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 prach z výroby SO 2 z výroby Cu z výroby Pb z výroby As z výrobykovu (g/t) kovu (g/t) kovu (g/t) kovu (g/t) kovu (g/t)Primární Cu 160 – 1000 6600–16 000 30 – 250 7 – 35 3 – 20Sekundární Cu 100 – 1000 500- 3000 8 – 100 10 – 60 0,5 – 5provoz pro1 – 3,5 0,1 – 1 0,01 – 0,2tavenípolotovarŧvýrobaválcovanéhodrátu20 – 500 10 – 50 12 – 260Tab. 3.12 : Dosažitelné emise z postupu výroby polotovarů /tm 124, DFIU Cu 1999/Provozní jednotka Prach mg/Nm 3 CO mg/Nm 3 Celkový organickýuhlík mg/Nm 3Tavírna Elektrická pec 10 20Rotační pec 10 50Šachtová pec 10 100 * 20(ASARCO)Válcovna 50Mletí 10Poznámka *) S dospalovacím hořákem (dospálení závisí na druhu vsázky-s obsahem oleje neboorganickým znečištěnímTab. 3.13 : Specifické emise z pochodů výroby polotovarů /tm 124, DFIU Cu 1999/Výrobní jednotkaprach CO celkový uhlík PCDD/Fg/t g/tg/tug/t (I-TEQ)provoz tavení Elektrická pec < 70 - < 80 < 5(dílna) Rotační pec < 50 - < 11 < 10Šachtová pec < 12 < 10(ASARCO)bez dospalování < 10 000s dospalováním < 45 < 9válcovna - < 100mletí < 20poznámka: *) Dospalování závisí na typu vsázky (obsah oleje a organického materiáluPouze jímané emise3.2.2.4 Emise do vody217

Pyrometalurgické pochody vyuţívají významná mnoţství chladící vody ( chladící systémy jsouuvedeny v Kapitole 2 a v BREFech na horizontální úrovni o systémech chlazení). Další zdrojeprovozní vody jsou uvedeny v následující tabulce. Z těchto pochodŧ mohou být do vodyemitovány suspendované částice, kovové sloučeniny a oleje. Veškerá odpadní voda se upravujetak, aby se odstranily rozpuštěné kovy a pevné částice. V mnoha zařízeních se v rámci pochoduznovu 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 jeo nich pojednáno dále v této části.Tab. 3.14 : Významné potenciální emise do vody z pochodu výroby mědizdroje emisí Suspendované částice sloučeniny kovŧ olejpovrchová drenáţ *** ** ***chladící voda pro *** *** *přímé chlazeníchladící voda pro * *nepřímé chlazenívoda pro granulaci *** **Louţení, není –li *** *** *uzavřený okruh)moření ** *** ***sklady nádrţí (není-li***uzavřený okruh)systémy vypírání *** ***poznámka: *** významnější ..........................* méně významnéV EU se nevyuţívají u louţení a skladŧ nádrţí otevřené okruhy3.2.2.4.1 Suspendované pevné a kovové sloučeniny kovŧTy mohou být emitovány z několika etap pochodu, nejvýznamnější mohou být odpadní vody aoplachy z pochodu moření. Techniky pro zacházení s emisemi z manipulace surovinami askladovacích prostor jsou zahrnuty v Kapitole 2 a aplikace těchto technik se vyuţívají k prevencia minimalizaci těchto emisí. Povrchová voda mŧţe pocházet buď z deště nebo z máčenískladovaného materiálu, aby se předešlo tvorbě emisí prachu.Potenciálními zdroji suspendovaných látek a sloučenin kovŧ je chlazení, granulace a systémylouţení. Tyto systémy jsou obvykle utěsněny a voda recirkuluje nebo jsou bezkontaktní.Vypírací vody, opotřebovaný elektrolyt a výtoky z pochodu se vyskytují také u skladovánínádrţí, u mořících linek a praček. Tyto výtoky obsahují značná mnoţství kovových sloučeninv roztoku a upravují se s vypouštěnou tekutinou z izolovaného chlazení a systémŧ granulacepřed vypuštěním do vody (toku) /tm 28, WRC 1993/Mŧţe dojít k prŧsakŧm ze systému a jsou potřeba monitorovací aparáty pro pracovní potrubí auloţené nádrţe, specielně pro potrubní vedení mimo závod a v případě, kdy v prostorách nenísběrný systém. Pochody úpravy odpadní vody jsou popsány v Kapitole 2 a pouţité metodyzávisejí na znečišťujících látkách, které jsou přítomny, na dalším účelu pouţití upravené vody ana kvalitě ţivotního prostředí v daném místě.Tab. 3.15 : Příklad obsahu kovů v různých odpadních vodách po úpravě /tm 124, DFIU Cu1999/prŧtokhlavní sloţky (mg/l)218

m 3 /r Cu Pb As Ni Cd Znprovozní voda 72 000 0,01-0,2 0,001-0,04 0,01-0,1 0,004-0,15 0,0001-0,1 0,01-0,2povrchový 322 000 0,01-0,4 0,05 - 0,2 0,003-0,07 0,002-0,4 0,0002-0,1 0,03-0,4odtokvoda 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 0,02-0,5chlazeníchladící 82 000 000voda celkem(celkem)Poznámka : Tabulka se vztahuje ke komplexu tvořenému agregáty na primární/sekundárnítavení 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/substanceCu 11Ni 3Zn 25Pb 1Cr 1As 0,01Cd 0,01Hg 0,01Sn 1Mnoţství kg/rPozn.: Výtok na výpusti je 35 000 m 3 /rokKaly 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 OlejeMŧţe 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 připotahování a pochodech taţení, coţ patří k výrobě tyčí a dalších profilŧ a s jejich přítomností sepočítá, aby se předešlo kontaminaci vody.3.2.2.5 Vedlejší produkty, výrobní zbytky a odpadyNěkteré meziprodukty, které vznikají během výroby mědi mohou patřit do seznamunebezpečných odpadŧ (Rozhodnutí Rady 94/904/EEC), uvedeného v části 2.10.1. Většina těchtolátek však obsahuje rekuperovatelné mnoţství mědi a jiných neţelezných kovŧ a proto se jichpouţívá jako surovin, například struska z výroby cínu z kasiteritu je hlavní surovinou pro tantal aniob.219

Prach ze spalin u všech zdrojŧ se mŧţe také znovu vyuţít při procesech tavení a aby se předešlotvorbě prachu během manipulace, nakládá se s nimi opatrně, obvykle ve speciálně navrţenýchsystémech, nebo jsou jiţ předem upraveny podle dalších poţadavkŧ na zpracování. Některýchvyzdívek pecí se mŧţe znovu vyuţít jako hmoty do odpichovacích otvorŧ nebo při procesu amohou se také přidat ke strusce, v ostatních případech se vyzdívky zneškodňují.Tab. 3.17 : Meziprodukty, vedlejší produkty a zůstatky z výroby mědiProcesní zdrojOdlučovací systémyHuťMeziprodukt, vedlejšíprodukt, zbytekPrach z filtrŧSloučeniny rtutiVyčerpané katalyzátory akyselinaKaly kyseliny sírovéSlabá kyselinaStruskaVyzdívka pecíKonečné vyuţití-surovina pro Cu (návrat do hutě)Pb, Zn a další kovy- surovina pro Hg- chemický prŧmysl- neutralizace- jiné vyuţití, např. louţení, rozkladpro SO 2Do pece na struskunebo jiná separace -interní recyklaceRekuperována nebo zneškodněnaKonvertor Struska Do hutě- interní recyklacePec na strusku Struska Abrasivum, stavební materiálRafinace (anodová pec) Struska Do hutě, interní recyklaceProstory pro nádrţeVýtok elektrolytuZbytky anodAnodový kalSole Ni, rekuperaceCu, rekuperacekyseliny a jiné vyuţitíInterní recyklace: Konvertor(chlazení) nebo anodová pecRekuperace ušlechtilých kovŧTavení Stěry a struska Surovina pro rekuperaci kovŧVšeobecné (ostatní) Oleje Rekuperace olejeHydrometalurgie Vyčerpaný elektrolyt LouţeníVýroba poloproduktŧVýroba tyčí (drátu)Roztoky mořících kyselin aoplachŧRoztoky mořících kyselin(pokud se pouţívají)Zneškodnit jako odpad, pokud jenízký obsah neţelezných kovŧ,nebo nelze prodat pro dalšírekuperaci kovŧRekuperace v oddělenémelektrolyzéru.Odpady určené ke zneškodnění se sniţují na minimum a obsahují hlavně kyselé zbytky zezávodŧ 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 flotacekonvertorové strusky nebo se ukládají v prostoru dolu, pokud je uzavřen. Ostatní odpady jsoubuď odpady komunální nebo z demolic.220

Výše uvedená tabulka ukazuje potenciální vyuţití zbytkŧ z pochodŧ. Mnoho zbytkŧ se pouţívájako surovin k výrobě dalších kovŧ, nebo jako materiálŧ recyklovaných v rámci zpŧsobu výrobymědi /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 sekundárníchzařízení /tm 124, DFIU Cu 1999/Výrobní jednotka zŧstatek vedlejšího mnoţství (t/rok) vyuţití / volba úpravyproduktuPrimární závod : Roční výroba katod : primární Cu : 220 000 t/rokPec na tavení ve vznosu(flash smelting furnace)prach 100 000 interní vyuţití v plamennépecestruska 400 000 další vyuţití v elektr. peciElektrická pec prach 400 externí vyuţití při výroběZn /Pbstruska 400 000 externí vyuţití jako stavebníhomateriáluKonvertor mědi prach 4 000 interní recyklace v huti nebov elektrické pecistruska 150 000 interní vyuţití u tavící peceAnodová pec prach 200 interní pouţití v tavící pecistruska 20 000 interní pouţití v konvertoruZávod výroby kyseliny kyselina sírová 656 000 vedlejší produkt- prodejsírovéSekundární závody : roční výroba katod : sekundární měď : 150 000 t/rokElektrická pec prach 10 000 vedlejší produkt proprodej k rekuperaci Znstruska 40 000 externí vyuţití jakostavebního materiáluKonvertor prach 400 inter.vyuţití v elektr.pecistruska 10 000 inter.vyuţití v elektr.peciProces kontinuálníhotaveníKonvertor na šrot /závod na výrobuSn, Pb a kyselinyprach 1 000 interní vyuţití v hutinebo elektrické pecistruska 2 000 interní pouţití vkonvertoru mědiprach 1 000 další zpracování v závoděSn-Pb-kyselinastruska 2 000 interní vyuţití velektrické peci221

Ostatní :Elektrolýzaanodový kal(váha za mokra)3 000 interní vyuţití v chemickémzávodě na rekuperaciušlechtilých kovŧ a Se, Te aPbcelková tekutina 35 000 m 3 interní vyuţití v chemickémzávodě při výrobě NiSO 4 ,As 2 O 3 ,H 2 SO 4Závod pro úpravu Kalodpadní vody (mokrá váha)obecné odpad komunální 4001500 zneškodnění jako nebezpečnýodpadTab. 3.19 : Příklad množství odpadů vzniklých ze sekundárního zařízení/tm 124, DFIU Cu1999/provozní jednotka zŧstatek(vedlejší produkt)mnoţství (t/rok) vyuţití/ volbaúpravyŠachtová pec struska 30 000-35 000 prodávaná jakooxid z dospalovacíkomory, kotle achladičestavební materiál700-800 interní vyuţití vevysoké pecioxidy z filtrŧ 1 000-3 000 externí vyuţití krekuperaci Zn, Pb atd.Konvertory struska 17 000-19 000 interní vyuţití vevysoké pecioxid z dospalovacíkomory250 –300 interní vyuţití vevysoké pecioxid z chladiče 100 interní vyuţití vevysoké pecizŧstatky 300 interní vyuţití vevysoké pecioxid z filtrŧ 3500-3700 externí vyuţití krekuperaci Zn, Pb atd.Anodová pec zbytky měděných anod 7000-8000 interní vyuţití vevysoké pecioxid z filtrŧ 150 interní vyuţití vevysoké pecizbytky z pece 200 interní vyuţití vevysoké peciElektrolýza anodový kal 360 externí vyuţitísíran nikelnatý 700 externí vyuţitíobecné komunální odpad není k dispoziciPoznámka : Roční produkce katod 60 000 t (t/r)Struska obsahuje rozličná mnoţství mědi a hodně se znovu vyuţívá nebo se upravuje prorekuperaci obsahu kovŧ. Úprava strusky se často provádí termicky, aby se vyrobila inertnístruska.222

Tab. 3.20 Složení některých strusek z tavení mědi před úpravou strusky čištěním/tm 124 DFIU Cu 1999/Sloţka Tavící pec KonvertorPeirce-Smith% hm.ţelezo (celkové) 38 – 45 40 – 45 40 – 43oxid křemičitý 30 – 33 25 28 – 32magnetit (Fe 3 O 4 ) 4 – 18 25 < 2Cu 1 – 2,5 3 – 5 0,3 – 0,8společná struska povyčištění v elektricképeciHodně strusky z procesu struskové úpravy obsahuje velmi nízká mnoţství vyluhovatelných kovŧa 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 BATTato část představuje několik technik pro prevenci emisí a zbytkových odpadŧ nebo jejichsníţení, stejně jako techniky, které vedou ke sníţení celkové energetické spotřeby. Všechny jsoukomerčně dostupné. Jsou uvedeny příklady, které techniky představují a ilustrují jejich pŧsobenína ţivotní prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady jsou odvislé od informací, kteréposkytl prŧmysl, Evropské členské státy a závisejí na hodnocení Evropského úřadu pro IPPC.Všeobecné techniky, popsané v Kapitole 2 „ společné postupy“ se aplikují na široké polepochodŧ v tomto odvětví a ovlivňují zpŧsob, kterým jsou regulovány a provozovány hlavní apřidruţené procesy.Regulace parametrŧ provozované pece a předcházení fugitivním emisím z pecí a pochodyodpichování a odlévání jsou dŧleţité rovněţ. Techniky, které se vyuţívají jinými odvětvími sedají 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 pouţityv pochodu, zejména druhem a variabilitou koncentrátu nebo druhotnými surovinami, kterémohou být pro volbu pochodu rozhodující . V celosvětovém měřítku se některé provozy věnujíjedinému zdroji suroviny, ale převáţná většina závodŧ v Evropě nakupuje koncentráty navolném trhu a musí udrţovat flexibilitu ve zpracování palety surovin. Podobným zpŧsobemreflektuje celosvětově v prŧmyslu vyuţívaný standard sběrných odlučovacích systémŧ místní,regionální nebo dálkové dopady na standardy kvality ţivotního prostředí a je proto těţké příméporovnání vlivu kombinace procesŧ na ţivotní prostředí. Je však moţné posoudit, jak mŧţepŧsobit jednotlivý pochod s vhodným vybavením moderního odlučování. /tm 210, Expertnískupina pro měď 1999/.223

Tab. 3.21 : Průměrná výše provozních nákladů na kg zachycené síry, které se dosahuje vhutích celého světa podle zdroje- Brook Hunt 1998 CRU Copper studies 1997ZdrojProvozní náklady/ kg % fixace síryOdloučené síry v Euro * )Japonské hutě 0,434 98,6Hutě v EU 0,394 98,3Americké hutě 0,438 96,8Hutě 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, kteréEvropská zařízení dosahují v pŧsobení na ţivotní prostředí. Tabulka ukazuje, ţe dobrézachycení síry se mŧţe v EU dosáhnout v mezích hospodárnosti. To se ukazuje v podmínkáchpřímých provozních nákladŧ u závodŧ s porovnatelnou moderní technologií pochodu, ales odchylkami v odlučování.3.3.1 Skladování materiálu, doprava a procesy úpravy3.3.1.1 Primární surovinySurovinami jsou koncentráty, tavidla a palivo. Dŧleţitými aspekty jsou prevence úniku prachu azvlhčování materiálu, zachycování a úprava prachu a tekutin a regulace vstupních a provozníchparametrŧ 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 lzeaplikovat jímání a odlučování. Podobně voda z granulace strusky mŧţe vyţadovat usazovánínebo jinou úpravu, ještě předtím, neţ se vypustí.koncentráty se smíchají s tavidly, aby se vytvořila značně stálá vsázka, proto se počítá stechnikami obecné praxe vzorkování a analýzy pro charakterizaci koncentrátŧ a s ukládánímjednotlivých koncentrátŧ odděleně tak, aby se mohlo připravit optimální namíchání protavení počítá se s technikami pro namísení vsázky z úloţných závodŧ nebo ze systémŧdávkovacích výsypek, které vyuţívají navaţovacích soustav jako jsou pásové váhy nebosystémy pro ztráty na váze. Tvoří se vrstvená směs na prŧtaţném pásu. Konečné namíchání ahomogenizace probíhá v přepravních a sušících systémech. Pouţívá se uzavřenéhodopravníku, nebo soustavy pneumatické přepravy. Lze pouţívat sušárny s rotujícími horkýmiplyny, fluidní vrstvu, plamenové sušárny nebo sušárny s parními hady atd., při čemţ sušárnys parními hady vyuţívají odpadního tepla z jiných částí pochodu za předpokladu, ţe todovoluje tepelná bilance. Sušárna a tedy i připojený stupeň odlučování prachu závisí namístně-specifických podmínkách, jako je spolehlivost dodávky páry. Tkaninové nebokeramické filtry dosahují lepší účinnosti odloučení prachu neţ elektrostatické odlučovače.224

V některých případech se uvádí, ţe suchý materiál má zápalnou teplotu mezi 300 a 400 o C,ale o tento faktor se mŧţe jednat u mnoha zpŧsobŧ. Například při nízkém obsahu kyslíkuv plynech pro horkovzdušnou sušárnu a provozní teplotě regulované na maximálněpřípustnou hodnotu, většinou přimísením chladného vzduchu, lze pouţít také dusíku, nemŧţebýt samovznícení v těchto případech problémem. Podobně sušárny s parními hady mohouudrţovat nízkou teplotu koncentrátu a nízkou rychlost proudění vzduchu, coţ mŧţe mít zanásledek stejný efekt. Pro předcházení samovznícení se pouţívá také některých technik.Teplo nebo detekce jiskry se mŧţe identifikovat u horkých míst a těchto zařízení se mŧţeuţívat ke spuštění chlazení dusíkem. Tyto všechny techniky se mohou uvaţovat v závislostina místě.Skladování kyseliny, vzniklé během pochodu v nádrţích se zdvojenými stěnami, nebonádrţích umístěných v chemicky odolných bunkrech jsou rovněţ techniky, o kterých seuvaţuje. Úprava zbytkŧ kyselin ze závodu kyseliny sírové a slabé kyseliny ze systémŧvypírání závisí na místním poţadavcích na zpracování nebo zneškodnění, pokud pro materiálneexistuje vyuţití na místě. Anodový kal a jiné zbytky s obsahem kovŧ, které jsou určenypro rekuperaci mimo místo by se měly ukládat do barelŧ (sudŧ), nebo jiným vhodnýmzpŧsobem v závislosti na materiáluPříklad 3.01 Vzorkování surovin a systém přejímáníPopis : Převzetí koncentrátu a systém vzorkování. Uzavřený prostor pro vyklopení vozidla,odizolovaný systém přepravy a vzorkování ovládané počítačem. Uzavřený prostor skladování amísení, uzavřené dopravníky.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Předcházení fugitivním emisím. Stanovenávsázka pro proces.Provozní údaje : nejsou dostupné, ale vizuální indikace jsou na velmi vysokém standarduPřenos vlivu prostředím : pozitivní vliv – sníţení vyuţité energie, sníţení hlavních emisíEkonomika : Údaje nejsou dostupné, ale lze je zahrnout na základě společné praxe tam, kde jsoutyto techniky ekonomicky proveditelné. Zvýšila se efektivita výroby.Aplikovatelnost : Většina primárních pochodŧPříklady 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 surovinyExistují rozličné druhotné suroviny, které se pouţívají v sekundární výrobě a sahají od jemnýchprachŧ po velké jednotlivé poloţky. Obsah Cu kolísá u kaţdého druhu materiálu a to je dánoobsahem dalších kovŧ a kontaminantŧ. Velikost a obsah Cu (nízký, střední a vysoký) lze pouţíttaké ke klasifikaci materiálŧ. Techniky, vyuţívané pro skladování, manipulaci a předúpravu sebudou rozlišovat podle velikosti materiálu a rozsahu jakékoliv kontaminace. Tyto faktorykolísají od místa k místu a techniky o nichţ pojednává Kapitola 2 jsou technikami, o kterých seuvaţuje. Problémy, specifické pro místo, na kterém se budou aplikovat u této skupiny jsou :skladování jemných prachŧ v uzavřených stavbách, nebo izolovaných obalechskladování druhotných surovin, které obsahují vodou rozpustné sloţky pod střechouskladování neprašných, nerozpustných látek v otevřených skladech a velké poloţkyindividuálně v prostoru225

velké poloţky včetně kusové strusky, kovŧ (surových atd.) mohou poškodit betonovépodklady následkem skrytých trhlin a specifický případ ovlivňuje pouţitou techniku.Často se pouţívají stupně předúpravy, aby se odstranily organické sloţky, jako je kabelováizolace 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, okterých se uvaţuje. Jemný prach, který se tvoří, se mŧţe zpracovávat, aby se rekuperovalyušlechtilé kovy, při čemţ se pouţívá pneumatických technik, nebo jiných technik oddělovánína základě rozdílné hustoty.Kryogenní techniky jsou také vybranými technikami, neboť zpŧsobují větší křehkostkabelového povrchu a snadnější oddělení.Tepelné pochody pro odstraňování opláštění a oleje jsou také moţnými technikami a jsoucharakterizovány dospalovacím stupněm, pro rozrušení organických látek ve výstupnímplynu.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 mědiSurovina Skladování Manipulace Předúprava PřipomínkyUhlí a koks Zakrytá oddělení, Zakryté dopravníky,silapři bezprašnosti.PneumatickyPalivo a jiné oleje Nádrţe nebo sudy Bezpečný potrubníTavidla :Tvoří-li se prach:KoncentrátyVýrobky mědi:-katody,válcovaný drát,sochory a slitkyv prostoru bunkruOtevřené nabetonovém nebopodobnémpodlaţíUzavřené (silo),je-li třebaUzavřené, pokudnejsou bezprašnéOtevřenývybetonovanýprostor, nebozastřešenéskladynebo manuální systémUzavřenédopravníkysezachycováním prachu.PneumatickyUzavřené s jímánímprachuPneumatickyJemný prach Uzavřené Uzavřené s jímánímprachuPneumatickyHrubý prach(surovina nebogranulovaná struska)ZastřešenáodděleníMísenís koncentráty nebojinýmmateriálemMísení vyuţívajícídopravníky.SušeníMíseníAglomeraceMechanický nakladač Odolejování, je-linutnéZachycováníoleje, je-li nutnoKusy (surovinynebo strusky)Otevřené Mechanický nakladač Zachycování oleje,je-li nutno226

Celistvé poloţky Otevřené, nebozakryté příhradyMechanický nakladačZachycováníoleje, je-li třebaTřísky Zakryté úloţiště Zaváţecí skipy Sušení třísek nebo Zachycováníodolejování oleje, je-li nutnoKabel Otevřené Mechanický nakladač OdplášťováníTištěné spoje Zakryté příhrady Mechanický nakladač Broušení a dělení Obsah plastŧdle hustoty mŧţe poskytovatZbytky z pochodupro rekuperaciOdpady prozneškodnění(př.vyzdívka pecí)Otevřené, zakryténebo uzavřenév závislosti natvorbě prachuOtevřené, zakryténebo uzavřenépříhrady neboizolované (sudy)v závislosti namateriáluZávisí na podmínkáchZávisí na podmínkáchvstupní teploVhodnýDrenáţní systémVhodný drenáţnísystém3.3.2 Primární tavící procesyProcesy tavení mědi, které se v praxi pouţívají v EU jsou následující /tm 92, Expertní skupinapro měď 1998/Tavení ve vznosu při procesu Outokumpu, který pouţívá u běţného měděného koncentrátuvysokého obohacení kyslíkem k vytavení kamínku. Konverze kamínku na surovou měď seprovádí 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 struskyodkouřením. Zpracovávaná surovina obsahuje zinek a něco olova a rovněţ měď.Tavení a konverze surovin na surovou měď při primárním tavení a při sekundárním tavenípři obsahu olova a mědi a určitého obsahu zinku v peci při ISA tavbě. Výroba olova přičištění strusky ve vysoké peciToto jsou všechny techniky o kterých se uvaţuje.Pec pro tavení ve vznosu procesu Outokumpu produkuje vysoce jakostní kamínek, kterýnapomáhá a zjednodušuje postup konverze.V některých případech mohou pece produkovat surovou měď přímo, bez etapy konverze. VyuţitíOutokumpu pece tavení ve vznosu pro tento zpŧsob je charakterisován výrobou surové mědiv jednom stupni tavení, kdy se vyuţívá specificky nízkého obsahu ţeleza nebo velmi vysokéhostupně jakosti koncentrátu /tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/. Tento postup přímé výrobysurové 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 aelektřiny a také zachycováním a rekuperací oxidu siřičitého jako kyseliny sírové. Ţivotnost pecní227

vyzdívky je asi 5 – 10 let ( v závislosti na rŧzných faktorech, jako je velikost pece, kapacitavýroby a v praktikované provozní parametry atd.)Kromě toho, co se uvádí výše, se celosvětově vyuţívá k procesu tavení několik dalších pecí /tm137, Expertní skupina pro měď 1998/ a o několika takových se i uvaţuje. Vyuţití plamenovépece pro primární měděné koncentráty není začleněno a nepočítá se s ním jako s moţnoutechnikou.Mezi těmito pochody existuje rozdíl, protoţe dva z těchto postupŧ, procesy Mitsubishi aKennecott/Outokumpu spojují etapu tavení a konverze. Proces Mitsubishi vyuţívá tři propojenépece se spádovým tokem roztaveného materiálu mezi pecemi. Pochod Kennecott/Outokumpupouţívá granulace kamínku a postup drcení mezi tavící pecí a pecí konvertoru tak, ţe jsouprovozní jednotky rozpojeny.Všechny zmíněné pece i ty, které byly popsány dříve, jsou zařazeny do seznamu v následujícítabulce, která sumarizuje výhody a nevýhody rŧzných postupŧ.Tab. 3.23 Přehled pecí pro primární taveníPecAplikovanákapacitaTis.t/rokProces Outokumpu- ve 150-370tavení ve vznosu (většinou200 – 300)ZáchytplynuizolovanápecVýhody Nevýhody PřipomínkyProces taveníVysoká rychlosttavení.Vysokájakost kamínku,dlouhá ţivotnostpecní vyzdívkyCelkové, primární iElektricky 40 – 220 izolovaná(s částeč. praţením)pec sekundárnTavba ISA 170-230 odsáváno Primár. asekund.,Vysoká rychlosttavby, rozličnápalivaNoranda aEl Teniente120-150 a70-190odsáváno( při 1 jednotce)INCO ve vznosu 120-200 izolovanápecContop 120 izolovanápeckompaktní,niţší nákladyvysokárychlosttavení,vysoce jakostníkamínekodstraněnívysokého Bi a ZnSrovnatelněvyšší investič.náklady, aleniţší provoznínákladyDvoustupňovýprocesPotřeba nádrţena usazováník odděleníkamínku astruskyţivotnost pecnívyzdívky je asi2 rokyAutogenníreakce vyuţívá100 % kyslíku,coţ znamenáúzce vymezenýprostorNízký prostupDostupnérozsáhléznalosti oprocesuvlhkávsázkamŧţezvyšovatobjemprocesy serychlevyvíjejí ajejich stavse časemzlepšíjen jedenzávod228

Pochod Vanyucov 100 a více odsáváno podobný Norandě k dispozicipříliš máloúdajŧPochod Baiyin 70 odsáváno podobný Norandě,rozdělená pec,k vytvoření spojenéusazovací nádrţePlynule propojené pochodyMitsubishi 120-240 izolovaná pec mŧţe se tavitnakupovaný aanodový šrot.Vysoký podíltavení, bezpřenosu napánevKennecott /Outokumpu tavení vevznosu a pochodkonvertování 3003.3.3 Odstraňení oxidu siřičitéhoPochody plynule nespojenéizolovaná pec kamínek sehromadí u dna.bez přenosu napánevurčité omezenívsázky. Provozpropojenýchjednoteks vlivem naúčinnost celélinky. Obsahsíry v surové Cusrovnatelněvyšší investičnínáklad, ale niţšípřímé provoznínákladypříliš máloúdajŧk dispozicistaví se 3.závodnabízí se 2.závod, pouzekonceptpochodus rozpojenoujednotkou.Provoz jemoţný narŧznýchmístechOxid siřičitý, který se tvoří během tavení a etapy konverze mŧţe mít značný dopad na ţivotníprostředí a odstraňuje se z plynŧ buď v závodech na kyselinu sírovou, nebo rekuperací jako oxidsiřičitý (kapalný). Rŧzné postupy pro odstranění oxidu siřičitého jsou popsány v Kapitole 2tohoto 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 siřičitéhov plynech z tavící pece. Ačkoli je při konverzi zředěn na 14 % SO 2 umoţňuje sníţení objemuplynu významné úspory na velikosti vedení, ventilace a odlučovacím systému /tm 140, FinlandCu 1999; tm 107, Ullmans 1996/. Dalším faktorem, který se vyskytuje při vysoké koncentraciplynu 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 asloţení plynu. Uvedené zředění plynu musí také obstarat dostatečný kyslík pro katalytickýpochod.Dalším faktorem, který ovlivňuje obsah oxidu siřičitého je kolísání obsahu plynŧ z konvertorumědi, které bylo jiţ popsáno . Toto kolísání obsahu SO 2 znamená, ţe projekt závodu na kyselinus tím potřebuje počítat pro stadia vypírání ve skrubru a u přestupu tepla i při volbě katalyzátoru.229

Jak jiţ bylo uvedeno, je volba katalyzátoru nyní větší a oxidem cesným obohacené katalyzátorybudou nejspíš schopny zlepšit výkon.Výkon metalurgického závodu na kyselinu je závislý na výkonu úseku čištění plynu. Pokudnebude systém čištění efektivní při odstraňování nečistot z přicházejícího plynu, bude výkonpřipojeného 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 mgpevných částic/Nm 3 (opticky čistý) obsah oxidu sírového v plynu sníţit na hodnotu v rozmezí 15 – 25 mg/nm 3 fluoridy a chloridy se musí odstranit, aby se předešlo poškození vyzdívky zařazené věţe akatalyzátoru v reaktoru plyn se musí chladit na teplotu, která vyhovuje vodní bilanci závodu kyseliny. teplota jezávislá na koncentraci SO 2 plynu a koncentraci vyrobené kyseliny. Plyn o koncentraci 4 – 6% SO 2 potřebuje ochlazení na teplotu pod 30 o C, zatímco plyn s obsahem určitě nad 10 %mŧţe mít teplotu přibliţně 35 – 40 o C, za předpokladu výroby 98,5 % kyseliny.Podíl konverze oxidu siřičitého na oxid sírový se udává pro tyto pochody obecně a mŧţe býtv 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 úvahuv místních podmínkách.Těmito faktory jsou : vstupní čistící linka plynu pro katalyzátorové jedy, tj odstraňování rtuti v závislosti na jejímobsahu ve vsázce koncentrace vstupního plynu a rovnoměrnost. Plyny o vyšší koncentraci a rovnoměrnostiobsahu SO 2 mají schopnost dosáhnout vyšší účinnosti konverze. To je zpŧsobeno částečněkonzistentností chlazení vnitřního tahu plynu, které lze dosáhnout, kdyţ existují malé výkyvyv koncentraci volba katalyzátoru. Oxidem kademnatým obohacené katalyzátory mají tendenci zvyšovatpodíly konverze za předpokladu, ţe ostatní faktory se regulují, aby se předešlo otravám(katalyzátoru). Běţné změny katalyzátorŧ nejspíš umoţňují, aby se provedla během údrţbyúprava vedoucí k jejich zdokonalení, ale aby mohly být plně účinné, musí být údrţbadoprovázena i zlepšením ostatních oblastí. správná teplota vstupního plynu, obsah kyslíku a bilance vody (viz výše) efektivní nastavení podmínek u plynu, zejména teploty mezi prostupy katalyzátoremPodíly konverze proto časem kolísají a stále stabilní hodnoty mohou vést k omylu, alenásledující 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 plynuPopis : Čištění plynu a úsek vypírání. 3 linky dvoukontaktního závodu Lurgi pro výrobukyseliny sírové, 4 a 5 prostupŧ, moderní katalyzátor. Slabá kyselina k neutralizaci cca 12 – 15m 3 /hod o 5 % H 2 SO 4 , rovněţ tepelný rozklad kyselého výtoku s vyšší (asi 50 %) koncentracíkyseliny.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Vysoký poměr konverze oxidu siřičitého. Dosaţeno víceneţ 99,6 % na současném zařízení.230

Provozní údaje : Tab. 3.24 : Údaje o výkonu závodu na kyselinu sírovou provozovanou připodmínkách kolísání plynu.SloţkaObjem výstupního plynu :SoxSO 3NOx (jako NO 2 )Cl - ( jako HCl)F - (jako HF)zbytkový prach: prŧměrnězbytkový prach: rozmezísloţky: rozmezíCdHgTlAsSeSbPbCuPCDD/PCDFNaměřené hodnoty320 000 Nm 3 /h100 – 1100 mg/Nm 320 – 40 mg/Nm 320 – 45 mg/Nm 32 – 7 mg/Nm 31 – 4 mg/Nm 3< 2 mg/Nm 31 – 7 mg/Nm 3< 0,01 – 0,02 mg/Nm 3< 0,01 – 0,07 mg/Nm 3< 0,01 – 0,02 mg/Nm 3< 0,01 – 0,1mg/Nm 3< 0,01 – 0,02 mg/Nm 3< 0,01 – 0,03 mg/Nm 3< 0,01 – 0,15 mg/Nm 3< 0,01 – 0,09 mg/Nm 30,001 – 0,01 ng ITE /Nm 3Přenos vlivŧ prostředím : pozitivní účinek – Sníţení hlavních emisí oxidu siřičitého konverzína kyselinu sírovou, rekuperace tepla z plynŧ a vyvíjeného během konverze.Ekonomika: 55 mil. EUR vynaloţených na l linku výroby závodu kyseliny. Viz také příloha onákladech.Pouţitelnost: Výstupní plyny z primární tavby (koncentrace SO 2 > 6 %; spojení s výstupnímiplyny ze sekundární tavby je moţné). Tyto charakteristiky lze aplikovat na většinu stávajícíchzařízení.Příklady závodŧ : V současné době se pouţívá v závodě v NěmeckuOdkaz na literaturu : tm 124 DFIU Cu 1999 ; tm 210 Expertní skupina pro měď 1999/.Příklad 3.03 Závod kyseliny sírové provozovaný za ideálních podmínekPopis : 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 siřičitéhoProvozní údaje : Zpracování plynŧ FSF a FCF (?) o 30 - 40 % SO 2 naředěných na 14 % navstupu kontaktního závodu při prŧměrném ročním prŧtoku 171 300 Nm 3 . Dosahuje se aţ 99,9 %konverze. Závod staví na vysoké konstantní zásobě oxidu siřičitého, moderním čištění plynu achlazení vnitřního tahu a katalyzátoru obohaceného Cs. Emise oxidu siřičitého v koncovémplynu ( jako roční prŧměr) jsou okolo 150 mg/Nm 3 .Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek - Sníţení hlavních emisí oxidusiřičitého, rekuperace energie231

Ekonomika: Není posouzena, ale pochod se postavil v současné době a hospodárně seprovozuje.Pouţitelnost : Specifický případ ideálních podmínek vstupního plynuPříklad závodŧ : Provozuje se v závodě v USAOdkaz na literaturu : tm 140, Finland Cu 1998/Dalším faktorem, který je dŧleţitý, kdyţ se pouţívají v závodě kyseliny sírové plyny o vysokékoncentraci, je zbytkový obsah SO 2 ve vypouštěných (odsávaných) plynech. Většina Evropskýchzávodŧ dosahuje účinnosti konverze v rozmezí 99,5 – 99,8 % a při vstupní koncentraci při 8, 4,10, 11, nebo 13 % SO 2 do kontaktního závodu. Procenta konverze neplatí pro dobu během najetía odstávky provozŧ a při havarijních stavech ( neočekávaných událostech).3.3.4 Sekundární tavící procesyPaleta druhotných surovin a kolísání v obsahu mědi a stupeň kontaminace vedlo k vývoji škálytaveb 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 moţnév závislosti na druhu suroviny.Minihutě se vyuţívají pro druhotné suroviny a strusku vyuţívajíce ţelezo a vysoký obsahţelezného šrotu jako redukčního činidla. Pro zpracování černé (surové) mědi obsahující ţelezoz tavících pecí a pro tavení slitinového šrotu se pouţívá konvertoru. Plamenné nístějové pece sepouţívá pro rafinaci konvertorové mědi a šrotu s vyššími obsahy mědi.Tab. 3.24 uvádí přehled výhod a nevýhod pecí pro sekundární tavení při niţší jakostivsazovaných surovin.Některé techniky popsané v Kapitole 2 jsou pouţitelné pro odlučování kouřových plynŧ a čištěnía některé pouţívané systémy regulace procesu u těchto pecí rovněţ.Tyto techniky se v době tvorby tohoto dokumentu nepouţívají běţně u všech zařízení. Systémregulace pochodu u vysoké pece se povaţuje za vhodný pro aplikaci v projektu a jeho moţnostzařazení je předmětem této skutečnosti.Plyny ze sekundárních taveb obsahují obvykle málo, nebo ţádný oxid siřičitý za předpokladu, ţese předchází sulfidickým surovinám, ale mohou obsahovat významná mnoţství těkavějších kovŧjako je olovo a zinek atd. Mohou také obsahovat těkavé organické látky, dioxiny, CO a prach aetapy odlučování tedy zahrnují u sekundárního tavení chlazení plynu ( s rekuperací tepla neboenergie), dospalování, aby se rozrušily organické uhlovodíky a dioxiny, odlučování hrubýchčástic, pokud je to nutné a filtraci tkaninovými filtry. Zachycený prach se recykluje, aby sezískaly v něm obsaţené kovy.Příklad 3.04 Rozklad dioxinŧPopis : Injektáţ kyslíku do horní části vysoké pece. Uvedený proces nemá komoru, která byumoţňovala 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 / Nm 3 TEQPřenos 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 seprovozuje.Pouţitelnost : Většina horkých zón šachtových pecí a moţná i v jiných pochodech.Příklad závodŧ : V současné době se pouţívá u závodŧ v NěmeckuOdkaz na literaturu : tm 124, DFIU Cu 1999.Tab. 3.25 Přehled pecí pro sekundární taveníPecRozmezíkapacitZachycováníplynu a potřebaodlučováníVýhody Nevýhody PřipomínkyŠachtová pec 150 – 200t / den / pecHlubinnáelektrickáobloukovápecMinihuťPro 8 MVApecPodíl tavení8 – 25 t/hodTBRC Aţ od 40 do 70tun na vsázkuPoloizolovanáChlazení plynu*Dospalování ačištění (tkaninovýfiltr)IzolovanáDospalování,Chlazení plynu ačištění **Uzavřená.Chlazení plynu ačištění (tkaninovýfiltr)UzavřenýChlazení plynu *a čištění(tkaninové filtry)Materiál onízkýchjakostechVhodné prošrot z počítačŧNízký objemplynuVysoký podíltavení.HutnostPaletamateriálu.Vysoký podíltaveníHutnost.Otáčení.NezbytnostprojektovanéregulaceprocesuOmezení prourčitouvsázkuUrčitávsázkováomezeníFinančněnáročnéZlepšeníregulacepochodu přiinkluzi(tvoření dutin)VytvořenýCOse spalujev peci, aby sezískalo teplo.Rychlostvýroby závisína druhuvsázky,obsahu mědi avýkonu pece233

Tavba ISAKonvertorŠachtová pecs nístějíKontitavícípochodPlamennánístějová pec30 000 aţ40 000 t/rok15-35 t navsázku akonvertorOdsavače (kryty)Chlazení plynu**a čištěníZakrytýChlazení plynu ačištění(tkaninový filtr) 250 t/den Izolovaná azakrytá,dospalování,chlazení ačištěníplynu(tkaninový filtr)50 – 100 t/hod Dospalování(redukční pec)WHB, čištění(tkaninový filtr)250–400 t/den Polo-izolovaná azakrytá, chlazeníplynu, dospalovánía čištění(tkaninový filtr)Paleta surovinVysoký podíltaveníVyuţití protavení arafinacitaveniny,dobráenergetickáúčinnostVyvíjí seUrčitáomezenívsázkyVysoký podíl Určitávýroby, vysoké omezení navyuţití energie vsázkuVyuţití pro Těsnění.konvertorování a Určitáa rafinaci omezení navsázkuNeodzkoušenoPro nízkéjakostimateriálu přiredukčníchpodmínkáchProvozovánapři zpracovánísíry obsaţenéve vsázce zatvorbykamínku ajehokonvertováníPro úpravučerné mědiz tavících pecía taveníměděné slitinyŢárovárafinace šrotuo vyšší jakosti,anodové asurové mědiŢárovárafinace šrotuo vyšší jakosti,anodové asurové mědiMŧţe vyuţívatvýfučen přinaklápění.Ţárová rafinacešrotu o vyššíjakosti asurové mědiPoznámka :*) Kdyţ je hodnota teploty dost vysoká, lze uvaţovat o rekuperaci tepla; poţaduje se čištěnív tkaninových filtrech a další ochlazování**) V závodech EU mŧţe během určitých kampaní výstupní plyn obsahovat oxid siřičitý a proto seupravuje ve skrubru nebo v této době odesílá do závodŧ kyseliny.3.3.5 Konvertorování234

3.3.5.1 Konvertorování primární mědiK etapě konverze, které se pouţívá v Evropě, slouţí konvertor Peirce-Smitha, nebo podobný. Jeobecně celosvětově vyuţívaným konvertorem /tm 92, Skupina expertŧ pro měď 1998/. Tento typkonvertoru má velmi vysokou a efektivní úroveň výkonu. Jsou schopny vysoké úrovně hutnickéúpravy a mŧţe se pouţít k odkouření přítomných kovŧ, jako je olovo a zinek, které se potommohou rekuperovat. Teplo, které během zpracování vzniká je k dispozici také k taveníměděného šrotu (např. šrotu anodového) a tento faktor je významnou výhodou. Mají tunevýhodu, ţe jsou odkázány na vsazování a přepravování materiálu pánví, skipovou nádobounebo 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 odsávacíhoventilátoru kouřových plynŧ. Správný provoz konvertoru se tudíţ opírá o pouţití primárních asekundárních sacích ventilátorŧ kouřových plynŧ během zaváţení a odlévání, aby se zachytiloco moţná nejvíce fugitivního kouře. Prachy, tavidla, redukční činidlo, šrot atd. lze přidávatvíkem. Automatická regulace mŧţe zabránit dmýchání během doby, kdy je konvertor vykloněna nastavit, kdyţ je opět zataţen.Tyto pochody a regulační techniky a jímání kouře je vhodné vyuţít u nových i stávajícíchzařízení 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 ukontinuálního pochodu Mitsubishi a Outokumpu / Kennecott tavení ve vznosu nebo rychléhopochodu konvertorování nepotřebují přenos pánví a tudíţ odpadá tento zdroj sekundárníchkouřových plynŧ. Oba tyto pochody však ještě vyţadují určité jímání kouře u ţlabŧ aodpichových otvorŧ a rychlý konvertorový pochod je závislý na pecním kamínku a konvertovánígranulované strusky, rozdrcení kamínku a manipulaci, coţ mŧţe být potenciálním zdrojemurčitých emisí do ovzduší a vody. Nicméně tyto procesy jsou podstatně čistší a regulace emisínemusí být příliš odkázána na údrţbu a péči provozovatele. Při konvertorování Mitsubishi vtékápecní 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 ještěs vysokým obsahem síry. Výstupní plyny mají proto srovnatelně vyšší obsah oxidu siřičitého apotřebují, 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 běhemcyklŧ konvertorování mezi 6 – 12 %, plyny se míchají se silnějšími plyny z etapy tavení.Kontinuální konvertorové pochody mají vysokou, stabilní koncentraci SO 2 a proto umoţňujípodstatně menší systémy pro manipulaci, čištění a chlazení plynu a pouţívá se i poněkudmenších stupňŧ pro konverzi síry.Pec na ISA tavbu se pouţívá také v kombinovaném postupu tavení po dávkách a konvertorováníkamínku měď/olovo na surovou měď.Tab. 3.26: Přehled konvertorů pro primární a sekundární výrobu mědi235

Konvertor RozsahkapacitVsázkové konvertoryPeirce-Smith 100 - 250(nebo (primární) apodobný) 15 – 35(sekundární)(t /vsázku Cu)Hoboken 50 – 100t/ vsázku CuJímání plynu Výhody Nevýhody PřipomínkyPrimární isekundárníodsavačeSifon prozáchytprimárníhoplynuUzavřenýTBRC 40 – 70 t/vsázku CuTavba ISA 40 000 t/r Sacíventilátorychlazení plynua čištěníJednoducháodzkoušenátechnologie.Tavení anoda jinéhošrotu.Mohutný apřizpŧsobivý.Dobrý hutnívýkon.Odkuřováníurč. PříměsíkovŧSnadnějšízáchyt plynuSekundárnítavení šrotuOdkázán napřenosy pánvíUcpávánípředlohy.Přenos pánvíK dispoziciširoké znalosti opostupu. Vyuţitív primární isekundárnívýrobě.Pouţívajíkrytovýchodsavačŧ přivsazováníHlavně proprimární. Uţitotaké u konverzekamínku Cu/Pbv sekundárnívýroběPrimární asekundární.ObecněneodzkoušenoAplikovánov době vznikudokumentu nakonverzi vsázkykamínku Cu/Pb236

Propojené konvertoryMitsubishi Aţ240 000 tCu /rokKennecott /Outokumpu 300 000 tCu /rokIzolované(zatěsněné)IzolovanéVysoký SO 2Vysoká konc.SO 2 , vzdutéhromaděníkamínkuTěţké prouspořádání vestávajícíchzávodech.Těsně spojenos pochodemtaveníTaveníanodovéhošrotu neník dispozici.V současnédobě seaplikuje jen vjedné huti a vdruhé porekonstrukciPouze proprimární.Praktikuje sedodat.úprava Cušrotu.Lze pouţítv ostatníchhutíchPouze primární3.3.5.2 Konvertorování sekundární mědiJak bylo uvedeno /tm 137, Expertní skupina pro měď/ nejobvyklejší zpŧsob pouţívá prosekundární výrobu konvertor Peirce- Smitha ( nebo konvertory podobné), TBRC a tavícípece ISA. Pokud se pouţívá TBRC jako konvertoru, je kompaktní a běţně je celý uzavřený,umoţňuje jímání sekundárních kouřových plynŧ. Do konvertoru se přidává šrot měděnýchslitin. Kvŧli vyrovnávání tepla a oddělování prvkŧ jako je zinek nebo cín odkuřovánímv redukční atmosféře se přidává uhlík. Stejné komentáře lze pouţít pro systémy zachycováníkouřových plynŧ, kterých se pouţívá při primární výrobě mědi. Správné provozováníkonvertoru se tedy opírá o pouţívání odsávacích ventilátorŧ kouřových plynŧ při vsazovánía odlévání z primárního i sekundárního pochodu, aby se zachytilo co moţná nejvícefugitivních kouřových plynŧ, druhy prachových látek, jako jsou tavidla a uhlíkaté látky semohou přidávat prostřednictvím krytu. Automatická regulace mŧţe zabránit dmýcháníběhem doby, kdy je konvertor nakloněn. Plyny z konverze sekundární výroby mědi seupravují 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 přecházípřes tkaninový filtr.Tyto postupy a techniky k regulaci a zachycování kouřových plynŧ jsou vhodné k aplikaci unových a stávajících zařízení a jsou technikami, které se berou v úvahu.3.3.6 Rafinace plamenemŢárová rafinace byla jiţ popsána. Rotační pece, plamenné nístějové pece, šachtovénístějové pece a postup kontinuálního tavení (Contismelt) jsou všechny technikami, okterých se uvaţuje jako o moţných BAT u primárních a sekundárních taveb.Charakterizují je přídavky plynu a aditiv dmýšními trubicemi nebo tryskami. Šachtovánístějová pec a pochod Contitavení se provozují s pevnou vsázkou. Plamenná nístějová pecoperuje s pevnou a roztavenou měděnou vsázkou a rotační pece pracují hlavně se vsázkoutaveniny mědi. Roztavená měděná vsázka vyţaduje běţně pouţití přepravní pánve proplnění a proto se v tomto případě musí počítat s určitými fugitivními emisemi jako237

s moţným problémem. Přídavky šrotu do rafinačních pecí mohou zpŧsobit fugitivní dýmya šrot, který je znečištěn organickými látkami by se měl vyloučit. Podíl přidávaného šrotuse mŧţe regulovat.U rafinačních pecí se uţívají systémy pro záchyt kouřových plynŧ, potřebné odlučovacísystémy budou záviset na pouţívaném materiálu. Plyny a kouř z pece se zachycují, běhempochodu redukce se spalují dospalovacími hořáky, chladí se, čistí v tkaninových filtrechnebo pračkách. V závislosti na obsahu síry přenesené z konvertoru, mŧţe být třeba, aby seSO 2 odstranil vypírkou s hydroxidem sodným. Příkladně, kdyţ se surová měďz konvertorové pece Mitsubishi ţárově rafinuje, mŧţe výstupní plyn obsahovatsrovnatelně vyšší oxid siřičitý a vyţaduje to jeho odstranění.Rekuperace tepla z výstupních plynŧ rafinační pece je moţnou technikou u jednotek ovysokých podílech tavení pevného materiálu .Odlévání roztavené mědi z anodové pece na licím karuselu nebo strojem pro kontinuálníodlévání jsou technikami, které se berou v úvahu.Postupy a techniky pro regulaci, záchyt kouře a odstraňování oxidu siřičitého jsou vhodnék aplikaci u nových i stávajících zařízení.3.3.7 Elektrolitická-rafinacePostupy elektrorafinace, které se optimalizují parametry rozměrŧ van ( rozmístění, velikostvan atd.) a vyuţívají vrstev oceli pro mateční katody nebo startovních měděních plechŧ,jsou moţnými technikami. U stávajících skladovacích vanových prostor, náklady konverzena korozivzdorné, předem tvarované katody nemusí být přiměřené a v těchto případech sepouţívají 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 plynyuvolňují na anodě a mohou tvořit kyselou mlhu. Zachycování a odstraňování této mlhy jerovněţ moţnou technikou.Izolované odvodňovací systémy z prostoru umístění van a recirkulace všechzachycovaných roztokŧ, rekuperace anodového kalu a výtokŧ elektrolytu jsou takétechnikami, se kterými se počítá.3.3.8 Zpracování struskyExistují rŧzné zdroje strusky, která při postupu vzniká. Moţné aplikace technik závisí nazdroji, ale především na tavbě strusky a určité konvertorové strusky se mohou upravovatv pecích (elektrických) na úpravu strusky, kam se přidává uhlík a struska se zbaví mědi zatvorby kamínku a čisté strusky. Některé strusky, které jsou bohaté na měď, jako jekonvertorová struska, se mohou vracet do tavící pece, nebo se mohou pomalu ochlazovat apodíl bohatý na strusku se odděluje, například v centrální jednotce flotace. Čištění struskyinjektáţí uhlí do nístěje se struskou, kdy se vyuţívá rotační pece je rovněţ uvaţovanoutechnikou, odkuřování strusky a její vracení do prvního stupně tavící pece (k redukci nebodo etapy tavení na kamínek) se také povaţuje za moţnou techniku.Odkouřená struska má velmi nízkou vyluhovatelnost obsahu kovu a má několik uţitečnýchvlastností, které umoţňují její vyuţití ve stavebnictví a jako otryskávacího media. Vyuţitínebo recyklace strusek a recyklace prachŧ z filtrŧ se povaţuje za část pochodu.3.3.9 Hydrometalurgické procesy238

Hydrometalurgická úprava oxidu měďného a nízkojakostní sirníkové rudy se v praxiv Evropě v době tvorby tohoto dokumentu neprovádí, ale mohou se pouţívat v budoucnostinapříklad v místech dolŧ. Základní postup, zmiňovaný dříve i v Kapitole 2, mŧţe mítněkolik alternativ, které budou záviset na povaze rudy. Uvedené předpoklady by se mělyprojednávat /tm 130, Chadwick 1994; tm 137, Expertní skupina pro měď 1998/.Protoţe hydrometalurgické postupy zahrnují louţení, extrakci rozpouštědly a etapyelektrolýzy, je třeba brát v úvahu přiměřené zneškodňování vylouţeného materiálu, stejnějako kontrolu směsí z extrakce rozpouštědlem nebo usazovacích nádrţí. Techniky, které seprobírají v Kapitole 2 o předcházení emisí do vody, např. z příslušných odvodňovacíchsystémŧ jsou přiměřené, pokud se jedná o techniky k rekuperaci těkavých organických láteka vyuţití neškodných rozpouštědel.3.3.10 Cín a ostatní kovyPostupy, o nichţ se diskutovalo dříve jako o dostupných technikách, jsou všechnypovaţovány za moţné techniky při určování BAT. Specifický vsázkový materiál ovlivníkonečnou volbu pochodu. O technikách, o nichţ se pojednává v Kapitole 2, by se mělotaké uvaţovat ve spojení s těmito postupy.3.3.11 Měděné dráty a tyčePostupy, o kterých se pojednávalo dříve jako o dostupných technikách jsou všechnypovaţovány za moţné techniky ve spojení s BAT. Mělo by se brát v úvahu vyuţívánímoderní regulace hořákŧ šachtové pece, aby se optimalizovalo spalování a udrţovala seminimální hladina CO, při zachování jakosti výrobkŧ.3.3.12 Ingoty, trubky a polotovarySpecifický vsázkový materiál a finální výrobky ovlivní volbu postupu a budou seaplikovat faktory projednávané u válcovaného drátu. Pokud se pouţijí při pochodu slitinymědi, měla by se regulovat teplota tavení a měl by se účinně jímat kouřový plynvznikající během tavení a odlévání a upravovat tkaninovými filtry, z kouřových plynŧ byse měl rekuperovat ZnO. Techniky k regulaci teploty a řízení pochodu , o nichţ sepojednává v Kapitole 2 by se měly také brát ve spojení s těmito postupy v úvahu.3.3.13 Odsávání a čištění plynu a spalinJímání plynu a techniky úprav, o nichţ se pojednává v části 2.7 a 2.8 tohoto dokumentujsou 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 druhotnýchsurovin, tak, aby se mohlo pouţít nejvhodnější úpravy pece a kombinace odlučovacíchsystémŧ pro prevenci fugitivních emisí a rozrušení dioxinŧ a ostatních sloţek vevýstupním plynu.Vyuţití sekundárních odsávacích zařízení je také technikou, o níţ se uvaţuje při pouţitísofistikovaných systémŧ, aby se docílilo zachycení kouře, u těchto systémŧ se mŧţesniţovat energetická náročnost. Existuje několik místně-specifických problémŧ, kterénastaly a je o nich pojednáno v oddíle 3.3.1.1 této kapitoly. U odsávacích systémŧ je také239

třeba počítat se zaváţením a dalších pecních pochodech a se zpŧsobem, jak změnit zdrojplynŧ z procesu během výrobního cyklu. V podstatě je technologie pochodu, o níţpojednává tato kapitola ve spojení s vhodným odlučováním v souladu s přísnýmipoţadavky na ochranu ţivotního prostředíTab. 3.27 Odlučovací metody, o nichž se uvažujeZdroj Sloţka výstupního plynu Metoda úpravyNedokonalé spalování, CO, VOC, dioxinyorganický materiál ve vsázceRegulace pochodu,dospalovací hořák, injektáţaktivního uhlíkuSíra v palivu nebo surovině SO 2 Mokrý, nebo polosuchýskrubr, injektáţ vápnaPodmínky spalování Nox Regulace pochodu, správnévyuţití kyslíku, katalytickáredukcePec a manipulaces roztaveným materiálemPrach, kouřové plynys obsahem oxidŧ kovŧSkrubr a nebo tkaninový filtr240

Příklad 3.05 Cílená úprava sekundárních kouřových plynŧPopis: Úprava sekundárních kouřových plyn a odvětrávaných plynŧ pomocí absorpce SO 2 atkaninového filtru.Sekundární odsavače prach a pouţité filtrační vyčištěnýpece pro tavení ve vznosu medium vracené do pece výstupní plynpro tavení ve vznosuSekundární digestořeelektrické peceodvětrávání výstupníhoplynu a tkaninový filtrSekundární digestoře Ca (OH) 2konvertorŧOdsávání výstupního plynuvyčištěný výstupnísekundární digestoře tkaninový filtr plynanodové peceDigestoře pro pomocná zařízenínapř. stanoviště nakládky(místo zaváţení)tkaninový filtrSekundární ventilace pecepro tavení ve vznosuTab. 3.28 Údaje o výkonech systémusekundární plyny z odvětrávání prostoruPodmínky na vstupu:maximální projektovaný objem:kolísání objemu:absorbent pro odstranění SO 2prŧměrný obsah prachu a absorbentu :rozmezí prachu:rozmezí vstupního SO 2 :sekundární odsávání konvertoru, výstupníchplynŧ z elektrické pece na čištění strusky,systémy odvětrávání pece pro tavení ve vznosu,anodové pece, manipulace s recykláty amísta přípravy580 000 Nm 3 /hcca 350 000 – 550 000 Nm 3 /hhašené vápno1500 mg/Nm 31 – 5 g / Nm 3100 – 1500 mg /Nm 3241

Podmínky na výstupu :Kolísání objemu :Zbytkový prach prŧměrně:Rozmezí zbytkového prachu:Sloţky – rozmezí :CdAsNiSeSbCuAbsorpce sírycca 350 000 – 550 000 Nm 3 /h< 2 mg/Nm 31 – 7 mg/ Nm 3

Pouţitelnost : Většina konvertorových pochodŧ. Pouţitelné na řadu pecí, jako jsou El Teniente aNoranda.Příklady závodŧ : - NěmeckoOdkaz na literaturu : /tm 161, Petersen 1999/; tm 92 Expertní skupina pro měď 1998/Příklad 3.06 Jímání odvětrávaných plynŧ střešním vedenímPopis : Systém záchytu kouřových plynŧ z boční lodi konvertoru pro zpracování odvětrávanýchplynŧ. Všechny odvětrávané plyny se zachycují ve střešním vedení. Upravují se odstraněnímprachu, 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, kterývyrábí 170 000 t anod/rok, plyny se čistí v kombinací s plyny ze sušárny. V menší míře lzeodstranit SO 2 u současného systému za pouţití elektrostatických odlučovačŧ.Tab. 3.30 Provedení úpravy plynu po střešním odsátíEmiseEmisní bodyprimární záchyt sekundární záchyt fugitivní200 000 Nm 3 /h 1 000 000 Nm 3 /hSO 2 523 t/rok 2 242 t /r 147 t/rPřenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Celkově pozitivní účinek – Velmi energeticky náročné,ale sníţení veškerých emisíEkonomika : Nejsou dostupné údaje, ale 2 závody se skutečně provozují.Pouţitelnost : Většina konvertorových pochodŧPříklady závodŧ : Švédsko, FinskoOdkaz na literaturu : tm 140, Finland Cu 1999/; tm 106 Farrell 1998/.Vyuţití digestoří u odpichu a odlévání je také moţnou technikou. Kouřové plyny u odpichutvoří kouř z dmýchání kyslíku, prach z navrtávání (odpichových otvorŧ), spaliny z odpařovanéstrusky, pokud se pouţívá odpichovacích zátek a dále kouřem ze všech míst, kde je odkrytpovrch taveniny a strusky. Tyto kouřové plyny budou tvořit hlavně oxidy kovŧ, které sevyskytují u daného pochodu tavení.Jímané pecní plyny jsou obvykle velmi horké a pouţívá se chlazení nebo rekuperace energie, abyse předešlo škodám na odlučovacím zařízení. Konverze na kyselinu sírovou nebo výrobakapalného oxidu siřičitého je u primární výroby mědi moţnou technikou.Tkaninové filtry a/ nebo pračky vyuţívané u mědi sekundární a při etapách sušení a ţárovérafinace, mokrá nebo suchá odsiřovací metoda pro odstranění nízkých koncentrací oxidusiřičitého jsou také moţnými technikami.Následující příklady se zmiňují o vyuţití dospalování, chlazení, neutralizaci a filtraci.243

Příklad 3.07 Dospalování, chlazení plynŧ a tkaninový filtrPopis: Dospalovací komora a úprava plynu zahrnuje úpravu koksem/vápnem, po níţ následujetkaninový filtr. Systém dospalování je pouţíván u vysoké pece, vyrábějící 15 200 t/rok surovémědi. Objem plynu je 32 000 Nm 3 /hod.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Rozklad dioxinŧ. Rozklad CO a dalších uhlíkatýchlátek.Provozní údaje: Dosaţeno pod 0,1 ng TEQ /Nm 3 dioxinŧ.Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek. Sníţení hlavních emisí. Rekuperacedalších 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 nachlazení plynŧ a odstraňování CO, SO 2 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 21021999/.Příklad 3.08 Chlazení plynu a tkaninový filtrPopis: Systém chlazení plynŧ a tkaninový filtr. Začleněno dávkování vápna, pokud je v plynechpřítomen SO 2 .Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Úprava plynŧ z konvertoru a pecí ţárové rafinace, přiníţ se odstraní prach a kovy.Provozní údaje : prach 1 – 3 mg/Nm 3 . Suma Cu+Pb+Zn pod 0,2 mg/Nm 3 .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 onákladech.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 procesuZásady pro regulaci a řízení pochodu, jako jsou systémy ISO 9000, probírané v Kapitole 2, jsoupouţitelné u výrobních pochodŧ, které se v této oborové skupině pouţívají. Některé pece apochody lze zavedením těchto technik zlepšit. Regulace teploty pecí, pouţívaná u taveníměděných slitin je takovou moţnou technikou. Nezbytnými faktory jsou proškolováníprovozovatelŧ (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 vodyTo je specificky místně příslušný problém, uvádí se, ţe stávající systémy úpravy mají vysokýstandard. Veškerá odpadní voda by se měla upravovat, aby se odstranily kovy a pevné částice.Techniky, které jsou vyjmenovány v seznamu Kapitoly 2 jsou moţnými technikamik aplikaci. U řady zařízení se chladící voda a upravená odpadní voda včetně vody dešťovéopětně vyuţívá nebo se recykluje v rámci pochodu. Výtoková voda, zachycovaná a odděleněodváděná by se měla před vypuštěním upravovat sedimentací a / nebo úpravou pH .Příklad 3.09 Úprava odpadní vodyPopis : K úpravě slabé kyseliny ze závodu kyseliny sírové, rŧzných oplachových kyselých vodse vyuţívá vápna a síranu ţeleznatého.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Minimální vypouštění odpadní vody, sníţení spotřebyvodyProvozní údaje : Tab. 3.31 Údaje o provozu při úpravě slabé kyselinyPodmínky na vstupuPrŧtokObsah:H 2 SO 4CuHgAsPbNiCdSuspendované částice35 m 3 /hod60 g/l2100 mg/l15 mg/l2200 mg/l1600 mg/l7 mg/l110 mg/l200 mg/l245

PrŧtokpHCuHgAsPbNiCdKal sádry: mnoţstvíSloţení kalu: VlhkostCaSO 4As (jako sloučenina arsenitá)CuFeHgPbNiCdVoda vypouštěná:31,2 m 3 /hod9,50,2 – 0,5 mg/l0,05 mg/l0,1 mg/l0,2 mg/l0,5 mg/l0,1 mg/l6 – 7 t/hod40 – 50 %30 – 35 %1 %1 %1-2 %0,01 %1 % 0,1 % 0,1Přenos vlivu prostředím : Pozitivní účinek -znovuvyuţití odpadní vody a kalu.sníţení celkové vypouštěné vody, moţnostEkonomika: Náklady na zařízení 2,5 mil. Euro, náklady na instalaci 4,5 – 5,2 mil. Elektřina 200kW. Vápenné mléko (10%): 15 m 3 /hod ; H 2 SO 4 (10%), : 0,8 m 3 /hod ; FeSO 4 .7 H 2 O: 80 kg/h;Pouţitelnost: Na většinu systémŧ provozní vodyPříklady závodŧ : Projekt ve výstavbě v EU.Odkaz na literaturu : tm 210, Expertní skupina pro měď 1999Příklad 3.10 Úprava a znovuvyuţití odpadní vodyPopis : Povrchová voda a sběrný a úpravnický systém výpustí. Zahrnuje úpravu s NaHS, po níţnásleduje usazování a filtrace přes písek. Voda se znovu pouţívá v procesu a pro rozstřikovánív prostoru skladování materiálŧ.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Minimum vypouštěné odpadní vody, sníţení spotřebyvody.Provozní údaje : Dosahuje se maximálního znovuvyuţívání vody. 110 000 m 3 vypouštěných zarok.246

Tab. 3.32 : Provozní údaje systému pro úpravu NaHS (kyselým sirníkem sodným)Sloţka mg/l Voda ze sekundární výroby mědi poúpravě NaHS, sedimentaci a pískovéfiltraciCu 0,04Pb 0,04Ni 0,07Zn 0,13As 0,01Cd 0,004Suspendované částice 1,0Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí: Pozitivní účinek - Sníţení celkovévypouštěné vody, znovuvyuţití odpadní vody.Ekonomika: údaje nejsou k dispozici, ale provoz je hospodárnýPouţitelnost: Znovuvyuţití dešťové vody pro prostory skladování šrotu.Příklady závodŧ : BelgieOdkaz na literaturu : tm 106, Farrell 1998.Příklad 3.11 Úprava chladící vodyPopis : Úprava výtoku vody z přímého chlazení aplikována u systému odlévání anod.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Minimální vypouštění odpadní vody, sníţeníspotřeby vody.Provozní údaje : Tab. 3.33 Provozní údaje ze systému úpravy výtoku chladící vodyDruh úpravySedimentace, úprava pH a sráţeníSurová voda:Mnoţství 350 000 m 3 /rokHlavní sloţky : mg/l Před úpravou Na výtokupH 8,5 – 9,5Cu 30 0,01 – 0,25Pb 2,5 0,001 – 0,1As 2,0 0,001 – 0,1Ni 0,5 0,002 – 0,06Cd 0,01 0,0001 – 0,003Zn 1,0 0,02 – 0,5Přenosy vlivŧ z prostředí do prostředí : Pozitivní účinek – sníţení celkovévypouštěné vodyEkonomika : není k dispozici, ale systém je ve skutečném provozuPouţitelnost : 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 procesŧDostupné techniky zahrnující rekuperaci kovŧ ze zbytkŧ a minimalizaci odpadŧ kekonečnému 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 předmluvětohoto dokumentu a zejména k 5. části předmluvy. “ Jak porozumět pouţití tohotodokumentu“.Techniky a s nimi související emise a/nebo úrovně spotřeb nebo rozmezí úrovníhodnot uvedených v této části byly posouzeny prostřednictvím opakujících sepochodŧ, které zahrnují následující kroky:identifikaci klíčových problémŧ ţivotního prostředí u odvětví, jimiţ jsou u výrobymědi oxid siřičitý, prach, kouřové plyny s obsahem oxidŧ kovŧ, organickésloučeniny, odpadní voda, odpadní zbytky jako je vyzdívka pecí, kaly, prach zfiltrŧ a struska. Tvorba dioxinŧ během úpravy druhotných měděných materiálŧ jetaké problémem;odzkoušení nejrelevantnějších technik, které se týkají těchto klíčových problémŧ;identifikace nejpřijatelnějších hodnot pro ţivotní prostředí na základě údajŧdostupných v Evropě i na celosvětové úrovni odzkoušení podmínek, za kterých byly tyto hodnoty dosaţeny; to znamenánáklady, účinky přenášené prostředím, hlavní motivace vztahující se k zaváděnítěchto technik;volba nejlepších dostupných technik (BAT) a s nimi spojené úrovně emisí a/nebospotřeb pro toto odvětví vše v obecném smyslu v souladu s článkem 2 (11)Směrnice a její přílohy IVExperti akreditovaní Evropským úřadem pro IPPC a odpovídající Technická pracovnískupina hráli klíčovou úlohu u kaţdého z těchto krokŧ a zpŧsobu, kterým zde bylypresentovány informace.Na základě tohoto posouzení, jsou techniky a pokud moţno i výše emisí a spotřebspojených s pouţitím BAT představeny v této části tak, ţe se povaţují za vhodné proodvětví jako celek a v mnoha případech odráţejí současný výkon některých zařízenív rámci sektoru. Tam, kde jsou úrovně emisí a spotřeb spojené s nejlepšímidostupnými technikami uvedeny, musí to být chápáno jako názor, ţe tyto úrovněpředstavují výkony při vysoké ochraně ţivotního prostředí, které by se mohlypředpokládat jako následek aplikace popsaných technik v tomto odvětví, přirovnováze nákladŧ a podstatných výhod v rámci definice BAT. Ale neurčují anilimitní hodnoty emisí ani spotřeb a jako takové by neměly být chápány. V některýchpřípadech mŧţe být technicky moţné dosáhnout lepších úrovní emisí nebo spotřeb,ale s ohledem na započtené náklady nebo vzhledem k přenosŧ účinku z prostředí doprostředí nebudou povaţovány za přiměřené jako BAT pro odvětví jako celek.Ačkoliv takové úrovně mohou být povaţovány za oprávněné ve specifičtějšíchpřípadech, kde k tomu existuje zvláštní motivace.248

Na úrovně emisí a spotřeb, které se vztahují k pouţití BAT musí být pohlíţenozároveň 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 jeúroveň popsána jako „dosaţitelná“ při pouţití zvláštní techniky, nebo kombinacítechnik, je třeba tomu rozumět tak, ţe úroveň, které by bylo dosaţeno lze očekávatv horizontu určité přiměřené doby, za předpokladu, dobře provozovaných audrţovaných zařízení nebo postupŧ při těchto technikách pouţívaných.Tam, kde je to dostupné, jsou v předchozí části uvedeny náklady společně s popisemdaných technik. Ty udávají hrubou představu o velikosti vynaloţených nákladŧ. Aleskutečné 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 technikvyvozeny z pozorování (prŧzkumu) stávajících zařízení.Je záměrem, aby obecné BAT pro toto odvětví byly referenčním bodem, proti kterýmse bude posuzovat současný výkon stávajících zařízení, nebo, aby se odvíjel návrh nazařízení nová. Tímto zpŧsobem budou pomáhat při určování přiměřených podmínekzaloţených na BAT pro zařízení nebo stanovování obecně závazných předpisŧ podlečlánku 9 odstavec 8. Předpokládá se, ţe nová zařízení lze projektovat, aby seprovozovala při stejných, nebo ještě lepších úrovních, neţ jsou u obecných BAT,uvedených zde. Počítá se rovněţ s tím, ţe stávající zařízení by se mohla přiblíţitúrovním obecných BAT nebo ještě lepším, kaţdopádně za předpokladu technické aekonomické aplikovatelnosti technik.Zatímco BREF nejsou právně závaznou normou, mají ten účel, aby podávalyinformace při poradenství prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti o dosaţitelnýchúrovních emisí a spotřeb, v případě pouţití specifických technik. Emisní hodnoty projakýkoliv specifický případ je třeba stanovit s ohledem na cíle Směrnice IPPC amístní podmínky.Nejlepší dostupné techniky jsou ovlivňovány řadou faktorŧ v tomto pododvětví apro tyto techniky je zapotřebí zkušební metodiky. Přístup, který se pouţívá je uvedendále:Za prvé, volba postupu u jednotlivého místa značně závisí na surovinách, kteréjsou k dispozici. Nejvýznamnějšími faktory jsou sloţení, přítomnost dalšíchpřidruţených kovŧ, rozdělení jejich velikosti (včetně moţnosti tvořit prach) astupeň kontaminace organickými látkami. Mohou to být primární suroviny,dostupné z jednoho, nebo více zdrojŧ, druhotné suroviny o rŧzné jakosti nebokombinace primárních i sekundárních surovin.Za druhé by se postupy měly hodit pro pouţití s nejlepšími systémy zachycování aúpravy plynu, které jsou k dispozici. Zachycování kouřových plynŧ a pouţitéčistící pochody budou záviset na charakteristikách hlavního postupu, napříkladněkteré postupy se vyhýbají přenosŧm pánví a jsou proto snadněji utěsnitelné.Jiné postupy mohou být schopny zpracovávat recyklované materiály snadněji aproto sniţují širší dopad na ţivotní prostředí předcházením zneškodňování .249

Konečně uvaţované problémy vody a odpadu, zejména minimalizace odpadŧ apotenciální znovyuţití zbytkŧ a vody v rámci postupu, nebo při jiných pochodech. Energie pouţitá na postupy a úpravy je také faktorem, se kterým se musí počítatpři volbě procesŧ.Výběr BAT v obecném smyslu je proto komplikovaný a závisí na výše uvedenýchfaktorech. Rozličné poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivňována hlavně surovinami,které jsou pro místo k dispozici a poţadovanou výrobní kapacitou závodu, problémyjsou proto specifikem místa.U určitého primárního procesu existují výhody, ţe jsou schopny přijímat některédruhotné materiály.V následujících bodech je shrnuta doporučovaná metodika, která se při této prácipouţívá: 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 jinépro 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 nebominimální 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 kombinacís čistícími úpravami, aby byly v souladu s nejvyššími poţadavky na ochranuţivotního 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 pochodymaximalizují opětné vyuţití zbytkových odpadŧ a minimalizují emise do vody.Ekonomika pochodŧ kolísá. Některé potřebují být provozovány o vysoké kapacitěvýroby, aby dosáhly ekonomického provozu, zatímco jiné nejsou schopny dosáhnoutvysoký výkon.Techniky odlučování a čištění, které se při těchto pochodech pouţívají seprojednávají v Kapitole 2 a techniky, o nichţ se uvaţuje jako o moţných BAT v tétokapitole, a kdyţ se aplikují kombinovaně s hutním pochodem, dosahuje se vysokéúrovně ochrany ţivotního prostředí.Jak se uvádí v obecné předmluvě k tomuto dokumentu, tato část navrhuje techniky aemise, které jsou obecně povaţovány za slučitelné s BAT. Účelem je poskytnoutobecně náznaky úrovní emisí a spotřeb, které by se mohly povaţovat za vhodnouvýškovou rovinu výkonu zaloţeném na BAT. Je dána poměrnými dosaţitelnýmiúrovněmi v rozmezí, které lze společně pouţít jak na nové tak zdokonalující se250

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 aregulací pochodu čistícího závodu. Provozování výrobního zdroje bude takéovlivňovat výkon, protoţe nastane pravděpodobně kolísání teploty, objemu plynu arovněţ charakteristiky toku materiálu procesem nebo dávkování. Dosaţitelné emisejsou proto jen základem, podle kterého lze hodnotit skutečný výkon závodu. Musí sebrát v úvahu dynamika pochodu a další místně-specifické problémy na lokální úrovni.Uvedené příklady v části o technikách, které se povaţují za moţné BAT udávajíkoncentrace, které se vztahují k některým stávajícím pochodŧm /tm 137, Expertnískupina pro měď 1998/.3.4.1 Přeprava a skladování materiáluZávěry týkající se Nejlepších dostupných technik pro manipulaci s materiálem a etapskladování jsou uvedeny v části 2.7 tohoto dokumentu a dají se pouţít na materiályv této kapitole.Tyto techniky jsou následující :Vyuţití systémŧ skladování kapalin, které jsou uloţeny v nepropustnýchzásobnících, které mají kapacitu schopnou obsáhnout alespoň objem největšískladovací nádrţe uvnitř zásobníku. V kaţdém členské státě existují rŧznépředpisy a měly by se vhodně uplatňovat . Skladovací prostory by měly býtvyprojektovány tak, aby přepady z horních částí nádrţí a ze systému vedení bylyzachycovány a shromaţďovány v zásobníku. Obsah nádrţe by se měl zobrazovatza pouţití výstraţné signalizace. Vyuţití plánovaných dodávek a systémŧautomatické regulace, aby se předešlo přeplnění skladovacích nádrţí.Kyselina sírová a další reaktivní materiály by se také měly skladovat v nádrţích sezdvojenými stěnami nebo nádrţích umístěných v chemicky odolných zásobnícícho téţe kapacitě. Vyuţití systémŧ detekce a signalizace prŧsakŧ je dŧleţité. Pokudexistuje riziko kontaminace podzemní vody, měl by být skladovací prostornepropustný a odolný k uloţenému materiálu.Místa dodávek by měla být uspořádána uvnitř zásobníku, aby se zachytil vylitýmateriál. Mělo by se uplatňovat v praxi zpětné odvětrávání unikajících plynŧ dododávkového vozu, aby se sniţovaly emise těkavých organických látek. Mělo byse počítat s pouţitím automatického utěsňování dodávkových spojŧ, aby sepředešlo přelití.Neslučitelné materiály ( např. oxidanty a organické látky) by se měly oddělovat au skladovacích nádrţí nebo v prostorách pouţívat inertních plynŧ, je-li třebaPouţití lapačŧ oleje a pevných částic, je-li třeba u drenáţí z otevřenýchskladovacích prostor. Skladování materiálu, který mŧţe vypouštět olej navybetonované 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 ajiného vybavení. Pokud se pouţije podzemní potrubí, musí se jejich cestadokumentovat 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 prasknutía úniku. Monitory plynu by se měly pouţívat v uzavřených prostorách a zakrytýchskladovacích nádrţích.Kde je zapotřebí, musí se pouţívat zaizolované systémy dodávek, skladování azpracovávání odpadu u prašných materiálŧ a ke kaţdodennímu zásobování lzepouţívat sila. Zcela uzavřené budovy lze pouţívat pro skladování prašnýchmateriálŧ a není potřeba speciálního vybavení filtry.Tmelící činidla (jako je melasa a PVA) lze pouţít,tam kde je to vhodné apotřebné, aby se sníţila tendence materiálu tvořit prach.Kde je zapotřebí, lze pouţít u míst dodávek, u sil, na pneumatických přepravníchsystémech a u míst přesunu na dopravník uzavřených (zakrytých) dopravníkŧ sdobře vyprojektovaným, výkonným odsávacím a filtračním zařízením, aby sepředešlo emisím prachuBezprašný, nerozpustný materiál se mŧţe skladovat na izolovaném povrchus odvodňovacím a čerpacím systémemTřísky, hobliny a jiný zaolejovaný materiál by se měl skladovat pod střechou, abyse předešlo jeho vypírání dešťovou vodouK minimalizaci tvorby prachu při přepravě se na místě mohou pouţívat modernípřepravní systémy. Dešťová voda, která smývá prach by se měla zachycovat apřed vypuštěním upravitVyuţívání myček kol, nebo těles nebo jiných čistících systémŧ k čištění vozidelpouţívaných pro dodávku nebo manipulaci s prašným materiálem. Místnípodmínky ovlivní metodu, např. tvorba ledu. Mŧţe se vyuţívat plánovanýchkampaní pro čištění cest.Mohou se schválit systémy regulace zásob a inspekce, aby se předešlo rozlití aidentifikaci prŧsakŧDo manipulace s materiálem a k systému skladování by se mělo zahrnoutvzorkování materiálu a analýza, aby se identifikovala jakost suroviny anaplánovala metoda zpracování. Tyto systémy by se měly vyprojektovat aprovozovat na stejně vysoké úrovni jako systémy manipulace a skladování252

Je potřeba, aby se dohlíţelo na prostory pro skladování redukčních činidel, jako jeuhlí, koks nebo dřevěné hobliny, aby se detekoval oheň, zpŧsobenýsamovznícenímVyuţití správného projektu a stavební praxe a odpovídající údrţbySouhrnná tabulka pro manipulaci s materiálem a skladování je předloţena dále.Tab. 3.34 Souhrn technik pro manipulaci a skladování mědiSurovina Skladování Manipulace Předúprava PřipomínkyUhlí nebo koks Zastřešenápřekladiště, silaZakrytédopravníky,pokud nepráší.PneumatickyPalivo a jiné Nádrţe, nebo Zabezpečenéolejebarelypotrubí nebov prostorách manuální systémbunkruTavidla: Otevřená, na Uzavřené Míšeníbetonu, nebo dopravníky se s koncentrátypodobných sběrem prachu. nebo jinýmpodlaţích. Pneumaticky materiálemTvoří-li prach Uzavřená (silo),je-li třebaKoncentráty Ohrazené, pokudnejsou prašnéUzavřenés odlučovánímprachuPneumatickyMěděné výrobky, Otevřenýkatody, betonový prostorválcovaný drát, nebo zastřešenépředvalky mědi a skladištědeskyJemný prach Uzavřené Uzavřenés odlučovánímprachuPneumatickyHrubý prach(surovina, nebogranulovanástruska)Kusy (surovina Otevřenénebo struska)Kusové poloţky Otevřené, nebozastřešenépřepáţkyTřískyZakrytá oddělení MechanickýnakladačZastřešenéskladištěMechanickýnakladačMechanickýnakladačDopravníkyuţívané k mísení.SušeníMícháníAglomeraceOdolejování, je-litřebaZaváţecí skipy Sušení tříseknebo odolejováníZáchyt oleje, jelitřebaZáchyt oleje, je-litřebaZáchyt oleje, je-litřebaZáchyt oleje, je-litřeba253

Kabel Otevřené MechanickýnakladačTištěné spoje Zastřešené Mechanickýpřepáţky nakladačZbytky z procesupro rekuperaciOdpady prozneškodnění(např. vyzdívkypecí)Otevřené,zakryté uzavřenépřepáţky neboizolované (sudy)Závisí namateriáluOtevřenézastřešené nebouzavřenépřepáţky neboizolované (sudy)v závislosti namateriáluZávisípodmínkáchZávisípodmínkáchnanaOdstranění pláštěDrcení +oddělování podlehustotyObsah plastŧmŧţe poskytnoutvstupní teploVhodnýodvodňovacísystémVhodný drenáţnísystém3.4.2 Výběr procesŧNení moţné dospět k rozhodnutí, ţe se mŧţe na tuto skupinu kovŧ aplikovat jeden výrobnípochod. Pro suroviny, které jsou k dispozici, jsou techniky pro následující stadia pochodŧpovaţovány za BAT.3.4.2.1 Tavení primární mědiKdyţ se berou tyto faktory v úvahu, jsou následující kombinace, pokud se pouţívají spříslušnými odlučovacími a čistícími technikami povaţovány za moţné BAT při výrobě mědi.Kontinuální pochody od Mitsubishi a Outokumpu /Kennecott se povaţují za BAT proetapu tavení a konverze při primární výrobě mědi. Zatímco dnes systémOutokumpu/Kennecott zpracovává pouze primární suroviny, systém Mitsubishi takéupravuje druhotnou surovinu a šrot, ale asi bude mít vyšší emise oxidu siřičitéhoz anodové pece. Tyto pochody pouţívají zatěsněné pece, nezávislé na přepravě taveninykamínku a dalších materiálŧ pánví a jsou proto podstatně čistší. Zachycování a úpravakouřových plynŧ z etapy granulace a ze ţlabŧ zŧstává potenciálním zdrojem, stejně jakooddělené tavení (anodového) šrotu, tam, kde je to zapotřebí.Tyto pochody mají rŧznéinvestiční náklady, provozní náklady a kapacity a závěrečná volba závisí na místníchpodmínkách, jakými jsou dostupnost suroviny a ţádoucí výkon.Podobného pŧsobení na ţivotní prostředí lze dosáhnout při pouţití směsných koncentrátŧz rŧzných zdrojŧ u pece Outokumpu při rychlém tavení ve vznosu. Pro menší výkony bylaodzkoušena v místě dolŧ tavící pec ISA. Tyto pece se pouţívají v kombinacis konvertorem Peirce-Smitha, nebo podobným.Spojení částečného praţení aglomerátu ve fluidním loţi, tavení kamínku v elektrické pecia konvertoru Peirce-Smitha se nabízejí výhody pro úpravu komplexních vsázkových254

materiálŧ, která umoţňuje rekuperaci dalších v koncentrátu obsaţených kovŧ jako je Zn aPb. Vyuţití pece Outokumpu pro přímé tavení ve vznosu na surovou měď, za pouţitíspecifických koncentrátŧ s nízkým obsahem ţeleza nebo koncentrátŧ o velmi vysokýchjakostech (malé strhávání do strusky).Aby se dosáhlo vysokého standardu ochrany ţivotního prostředí, je třeba, aby stadiumkonvertorování při přerušovaném pochodu, tj. aby Peirce-Smithŧv konvertor ( nebo podobný)byl opatřen moderními primárními i sekundárními systémy zachycování plynŧ. Systémysacích ventilátorŧ by se měly vyprojektovat tak, aby umoţňovaly přístup při přenosu pánví,zatímco by se udrţovalo dobré jímání kouřových plynŧ. Toho lze dosáhnout pouţitímmoderních systémŧ regulace, aby se automaticky zaměřily na emise kouře, kdyţ nastanouběhem 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 ukonvertoru a systém jímání kouřových plynŧ by se měly automaticky vyregulovat, aby sezabránilo dmýchání, v době, kdy je konvertor vykloněn. Pokud je to moţné, mělo by sepouţívat přidávání materiálŧ přes víka nebo tryskami. Toto spojení poskytuje potenciálněvětší flexibilitu, umoţňuje pouţití jak prvotních, tak druhotných surovin a vyuţití tepla, kterévzniká při konvertorovém pochodu k tavení šrotu.Konvertor Noranda, El Teniente a pece Contop, zařazené do seznamu jako moţné technikymohou 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 výhodyv podobě energetické efektivity, nákladech, výkonu a snadnosti rekonstrukce. Pec INCOmŧţe mít také výhody, ale provozuje se ve 100 % kyslíkové atmosféře, coţ má za následekúzký operační okruh.Informace, které jsou k dispozici pro pochody Baiyin a Vanyukov jsou omezené. V této chvílito 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 odstranilprach a těkavé kovy, rekuperovalo se teplo nebo energie a oxid siřičitý se konvertoval nakyselinu sírovou v dvoukontaktním závodě kyseliny sírové, projektované v souladus technikami, které se povaţují za moţné BAT. Výroba kapalného oxidu siřičitého ve spojenís kontaktním závodem ke konverzi zbytkového oxidu siřičitého na kyselinu je nejlepšídostupnou technikou, pokud existuje místní odbytiště pro výrobky.255

Tab. 3.35 Hutě na primární měď, které se považují za BATPouţitá technika Suroviny Čistící techniky PřipomínkyTavení Outokumpu Koncentrát a Procesní plyn: závod na Koncept standardní hutiKonvertor Peirce-Smith měděný šrot kyselinu ;s vysokou úrovníTechniky pro záchyt a vyspělosti, flexibilityčištění kouřových plynŧ; a odpovědnostiÚpravny vody k ţivotnímu prostředí vespojení s přiměřenýmičistícími technikami.Ověřené kapacity aţ do370 000 t/rokČástečné praţení / Běţné a směsné Procesní plyn: závod na Ověřený koncept pochodu,elektrická pec / konvertor koncentráty, kyselinu ;v praxi kapacita aţ 220Peirce-Smithadruhotné suroviny Techniky pro záchyt a 000 t Cu/ rokniţší jakosti, čištění kouřových plynŧ; K rekuperaci Zn je pochodměděný šrot Úpravny vody spojen s odkouřenímKontinuálníMitsubishipochodTavení ve vznosuOutokumpu-Kennecott /Rychlý proceskonvertorováníTavící pec ISA /Konvertor Peirce- SmithPochod Noranda a ElTeniente / KonvertorPeirce-SmithaContop /KonvertorPeirce- SmithaKonvertor INCO /Peirce- SmithKoncentrátměděný šrotKoncentrátKoncentrátdruhotnéMěděnýkoncentrát,mědi(Noranda)MěděnýkoncentrátMěděnýkoncentrátaašrotProcesní plyn: závod nakyselinu ;Techniky pro záchyt ačištění kouřových plynŧ;Úpravny vodyProcesní plyn: závod nakyselinu ;Techniky pro záchyt ačištění kouřových plynŧ;Úpravny vodyProcesní plyn: závod nakyselinu ;Techniky pro záchyt ačištění kouřových plynŧ;Úpravny vodyProcesní plyn: závod nakyselinu ;Techniky pro záchyt ačištění kouřových plynŧ;Úpravny vodyProcesní plyn: závod nakyselinu ;Techniky pro záchyt ačištění kouřových plynŧ;Úpravny vodyProcesní plyn: závod nakyselinu ;Techniky pro záchyt ačištění kouřových plynŧ;Úpravny vodystruskyV současné době dvazávody v provozu a dvadalší ve výstavbě.Ověřená kapacita aţ do240 000 t Cu/rokPři tomto spojení jev provozu jen jeden závods jediným zdrojemvsázky ; kapacita (flashkonvertor)300000 t Cu/rDva závody v provozu.Odzkoušeny kapacity aţdo 230 000 t Cu /rokEl Teniente se rozsáhlepouţívá v Jiţní Americe,hlavně pro jediný zdrojkoncentrátŧ. Kapacita jeověřena aţ do 190 000 tCu/rokPouze jeden závod.Moţnost pro směsnývsázkový materiál.Dosaţená kapacita:120 000 t Cu / rokHlavně pouţitov závodech s jedinýmzdrojem vsazovanéhokoncentrátu. Ověřenékapacity aţ do 200 000 tCu/rok256

3.4.2.2 Tavení sekundární mědiPři výrobě mědi z druhotných surovin je také třeba brát v úvahu odlišnosti ve vsázce a přiregulaci jakosti podle místních podmínek a to bude ovlivňovat kombinaci pecí, předúpravu apřidruţené systémy zachycování a čištění, které budou pouţity. Pochody, které lze povaţovatza moţné BAT jsou šachtové měďařské pece, mini-huť, TBRC, izolovaná hlubinná elektrickáoblouková pec, ISA tavba a Peirce-Smithŧv konvertor.Elektrická oblouková pec s ponořeným obloukem je izolovaná jednotka a je proto podstatněčistší neţ ostatní, za předpokladu, ţe je systém odlučování plynu přiměřeně vyprojektovaný amá odpovídající velikost. V době psaní tohoto dokumentu se pouţívá elektrické pece také prodruhotný materiál, který obsahuje síru a je během takového provozu propojena se závodemkyseliny sírové. Uvádí se, ţe vzniklý objem plynu je niţší neţ u jiných pecí /tm 92, Expertnískupina pro měď 1998/. A proto by mohla být velikost čistícího zařízení menší.Pro vysoce-jakostní měděný šrot bez znečištění organickými látkami se za BAT povaţujeplamenná nístějová pec, šachtová nístějová pec a pochod kontinuálního tavení ve spojenís vhodnými systémy zachycování a čištění plynu.3.4.2.3 Konvertorování primární a sekundární mědiPři etapě konvertorování, pro kterou lze pouţít těchto pecí, je kterákoliv z vyjmenovanýchtechnik povaţována za moţnou techniku. Pokud se pouţijí vsázkové konvertory jako jsoukonvertory Peirce-Smitha ( nebo podobné) mohou být zcela uzavřené nebo opatřeny systémyúčinného záchytu primárních i sekundárních kouřových plynŧ.Toho lze dosáhnout při pouţití systému racionální regulace s automatickým zaměřením naemise kouřových plynŧ, během cyklu, kdyţ vznikají bez vysokých nárokŧ na energii jako přikontinuálním procesu. Příklad je uveden na obr. 3.13. Cyklus dmýchání do konvertoru asystém zachycování kouřových plynŧ by měly být automaticky nastaveny, aby se zabránilodmýchání v době, kdy je konvertor vychýlen. Mělo by se pouţívat, pokud je to moţnépřidávání materiálŧ poklopem, nebo dmýšními trubicemi. Toto spojení poskytuje potenciálněvětší 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, následujekonverze 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 moţnouBAT.Tab. 3.36: Tavící zařízení pro tavby sekundární mědi, které jsou možnými BAT.Pouţitá technika Suroviny Technika čištění PřipomínkyKyslíkatý materiál Dospalování, chlazení Vysoká účinnostšachtová pec na Cuplynu* a čištění energie.(tkaninový filtr)** Kapacita běţně 150 –Minihuť(zcela uzavřená)Druhotné,Fe, Pb a SnobsahujíChlazení plynu ačištění (tkaninovéfiltry)250 t/denSpojenose sekundárnímpochodem TBRC257

Izolovaná elektrickáoblouková pecs ponořenýmobloukemTavba ISA. (neníodzkoušeno u niţšíjakosti materiálu zaredukčníchpodmínek)PlamennápecNístějovápecnístějovášachtováDruhotné s obsahemSn a Pb (vyjma velminízké jakosti)Druhotnéjakostí)(většinaDruhotné ( vyššíjakosti).Surová a černá měďDruhotné ( vyššíjakosti).Surová a černá měďKontitavba Druhotné (vyššíjakosti)Surová měďDospalování, chlazeníplynu a čištění **Chlazení plynu * ačištění **Dospalování, chlazeníplynu a čištění(tkaninový filtr) **Dospalování, chlazeníplynu a čištění(tkaninový filtr) **Dospalování(redukční pec), WHBa čištění (tkaninovýfiltr) **Chlazení plynu ačištění (tkaninovýEtapa konvertorování– Peirce-Smithŧvkonvertor (sprimárním isekundárnímzáchytem kouřovýchplynŧ).Kapacita aţ 25t/hod podílu taveníEtapa konvertorování– Peirce-Smithŧvkonvertor neboHoboken ( primární asekundární záchytkouřových plynŧ).Kapacita u materiálus obsahem síry 40 000 t/rokPouţito pro ţárovourafinaci a tavenívyšších jakostídruhotných surovinPouţito pro tavení aţárovou rafinaciPouţito pro tavení aţárovou rafinaciPeirce-Smith ( nebo Měděný slitinovýMoţnost odkouřitpodobný) typ šrot, černá (surová)ostatní kovy. Kapacitakonvertoruměď ze šachtové pece filtr) **15 – 35 t/ vsázkuVysvětlivky:*) Pokud je teplota dost vysoká,lze uvaţovat o rekuperaci tepla; pro čištění tkaninovými filtryje třeba dalšího ochlazení**) Výstupní plyn mŧţe během určité kampaně obsahovat oxid siřičitý a mŧţe se upravovatve skrubru nebo v této době i v závodě na kyselinu.3.4.2.4 Ostatní procesy a procesní stadiaMetodiku, 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 plamennýchsušárnách, ve fluidní vrstvě a parních sušárnáchÚprava strusky v elektrických pecích na čištění strusky, odkuřování strusky,drcení/ mletí a flotace struskyŢárová rafinace v rotačních nebo sklopných plamenných pecích. Odlévání anoddo předem upravených forem nebo do odlévacího stroje.258

Elektrolytická rafinace mědi optimalizovanou konvenční technologií nebotechnologií permanentní katody Hydro-metalurgické pochody nastíněné v části 3.1.1.2 se povaţují za BAT uoxidických rud o nízké jakosti, sulfidických měděných rud bez polymetalickýchrud s obsahem ušlechtilých kovŧ. Technologie se rychle vyvíjejí.Pochody výroby válcovaného drátu, polotovarŧ atd. procesy taţení, kontinuálnímpochodem Properzi a Sekor, horním a spodním tahem (taţením vzhŧru a dolŧ),kontinuálním odléváním a podobnými pochody tvoří základní BAT pro výrobutěchto 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 sedosahuje vysokého standardu při odlučováníJednotlivá pouţitá technika závisí na surovinách a dalších zařízeních, které jsouk dispozici nebo nedaleko instalace.3.4.3 Odsávání a odlučování plynuNejlepší dostupné techniky pro systémy úpravy plynu a kouře jsou ty, které pouţívajíchlazení a pokud se dá v praxi vyuţít i rekuperaci tepla ještě před čištěním. Vyuţívajíse tkaninové filtry, které pouţívají moderních vysoce účinných materiálŧ dobřeprovedených s moţností udrţovat strukturu. Jsou charakteristické svými systémydetekce ohně a metodami plynulého čištění . Úprava plynu u etapy ţárové rafinacemŧţe zahrnovat odstraňování oxidu siřičitého a/ nebo dospalování, pokud je topovaţováno za potřebné, aby se zabránilo problémŧm souvisejícím s kvalitou ovzdušína místní, regionální nebo dálkové (přeshraniční) úrovni.Systémy záchytu kouřových plynŧ sledují nejlepší praktické postupy naznačené utechnik, které byly popsány jiţ dříve v této kapitole v části 2.7. Tvorba kouřez druhotných surovin se mŧţe sníţit na minimum volbou pece a systému odlučování.Některé suroviny jsou kontaminovány organickými látkami a mohou se předemupravit neţ se taví, aby se sníţila tvorba kouře.Pouţité systémy záchytu kouře mohou vyuţívat systémy izolovaných pecí a mohoubýt provedeny tak, aby udrţovaly přiměřený podtlak v peci, který zabrání únikŧm afugitivním emisím. Měly by se pouţít systémy, které udrţují těsnění pece neborozmístění sacích ventilátorŧ. Příkladem systémŧ vsazování jsou dodávky materiálukryty, dmýšními trubicemi nebo tryskami a pouţití výkonných rotačních uzávěr.Tab. 3.37 Souhrn čistících metod pro snížení složek ve výstupních plynechEtapa pochoduManipulace se surovinamiSloţka ve výstupním Volba čištěníplynuPrach a kovy Správné skladování,manipulace a přeprava.Jímání prachu a tkaninovéfiltry.259

Tepelná předúprava surovinPrimární taveníSekundární taveníPrimární konvertováníSekundární konvertováníŢárová rafinaceTavení a odléváníOdlévání anod a granulacestruskyPrach a kovyOrganické látky * a COPrach a kovyOxid siřičitýRtuťPrach a kovyOrganické látky * a CO.Oxid siřičitý **Prach a kovyOxid siřičitýPrach a pára kovŧ nebosloučeniny.Organický materiál *CO ***Oxid siřičitý *Prach a kovyOrganické látky *CO ****Oxid siřičitý **Prach a kovyOrganické látky *CO ****Správná předúprava. Jímáníplynu a tkaninový filtr.Výrobní proces, dospalovánía náleţité chlazení plynŧz procesuVýrobní proces a jímáníplynŧ, čištění plynŧ, po němţnásleduje chlazení plynŧ,konečné čištění a závod nakyselinu sírovou neborekuperace oxidu siřičitého(běţně následuje závodkyseliny).Pokud je vysoký obsah vevsázce: odstraní se poodsíření plynuVýrobní proces a jímáníplynu, chlazení a čištěnís tkaninovým filtrem.Výrobní postup, dospalování ,je-li třeba a správné chlazeníplynu.Vypírání, je-li třebaVýrobní pochod a jímáníplynu, čištění plynu a závodna kyselinu sírovouVýrobní proces a jímáníplynu, chlazení a čištěnítkaninovým filtrem.Výrobní proces , dospalování,pokud je třeba a náleţitéochlazení plynu.Vypírání, je-li třebaVýrobní pochod a jímáníplynu, chlazení a čištěnítkaninovým filtrem.Výrobní pochod, dospalování,je-li třeba a patřičné ochlazeníplynuVypírání, je-li třebaVýrobní pochod a jímáníplynu, chlazení a čištěnítkaninovým filtrem nebov pračce.Výrobní pochod, dospalování(je-li třeba během polováníCu) a náleţité ochlazeníVypírání, je-li třebaOxid siřičitý **Vodní pára Mokrá vypírka neboodlučovač mlhy, je-li třeba260

Pyrometalurgickéúpravy struskypochodyPrach a kovyCOOxid siřičitýProces a jímání plynu,chlazení a čištění tkaninovýmfiltremDospalování, je-li třebaÓdstraňování při úpravěVysvětlivky:*organické látky včetně těkavých uváděné jako celkový uhlík (mimo CO) a dioxiny, přesnýobsah závisí na pouţitých surovinách.**oxid siřičitý mŧţe být přítomen, pokud se pouţijí suroviny nebo palivo s obsahem síryCO se mŧţe tvořit při nedokonalém spalování, za přítomnosti organické látky nebo záměrněk minimalizaci obsahu kyslíku.***při vsázkovém pochodu je CO pouze na začátku dmýchání****CO je pouze není-li dospalováníSekundární jímání kouře je drahé a potřebuje hodně energie, ale u určitýchvsázkových konvertorŧ a při odsávání odpichových otvorŧ, u ţlabŧ atd. je zapotřebí.Pouţití sofistikovaného systému, schopného cíleného odsávání kouřových plynŧ uzdroje a během jakéhokoliv kouře, je energeticky účinnější.Tab. 3.37 sumarizuje moţnosti volby pochodŧ, které se povaţují za moţné BAT přisniţování sloţek, pravděpodobně se vyskytujících ve výstupních plynech. Mohou sevyskytovat alternativy, rozdíly v surovinách, které ovlivňují paletu sloţek nebofyzikální 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 BATEmisemi do ovzduší se rozumí jímané / upravované emise z rŧzných zdrojŧ plusfugitivní nebo nezachycované emise z těchto zdrojŧ. Moderní, dobře provozovanésystémy úpravy mají za následek účinné odstraňování znečišťujících látek ainformace v době tvorby tohoto dokumentu indikují, ţe fugitivní emise mohouk 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 spojenís 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 mědib) 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 spojenés přepravou taveniny a horkými plyny z manipulace a systému čištění- systému manipulace se struskou- elektrolytické rafinace mědi261

c) U výroby válcovaného měděného drátu se celkové emise do ovzduší zakládají naemisích z :- tavení, rafinace ( pokud je) a udrţovacích pecí ve spojení s horkými plynyz manipulace taveniny a systémŧ čištění- odlévacího zařízení, válcovny drátu a pomocného vybaveníc) U výroby měděných polotovarŧ a ingotŧ se celkové emise do ovzduší zakládají naemisích z:- příjmu materiálu a skladování- tavících, rafinačních, udrţovacích/odlévacích pecí ve spojení s horkými plynyz manipulace a čistícího systému a systému přepravy na pánvi- odlévacího zařízení, výrobních jednotek a pomocného zařízeníFugitivní emise mohou být značně významné a měly by se posuzovat na místě.Mohou se předem usuzovat podle účinnosti jímání pecních plynŧ a lze je hodnotitmonitorováním (viz sekce 7.2).Následující tabulky uvádějí souhrn zachycovaných emisí ve spojení s pouţitímnejlepších dostupných technik pro odlučování emisíTab. 3.38 : Emise do ovzduší z primárního tavení a konverze ve spojení s použitímBAT v odvětví výroby mědiZnečišťující látkaProudy výstupníhoplynu bohatého naSO 2 ( 5 %)Rozmezí při pouţitíBATPři koeficientukonverze 99,7 %Techniky, které lze upouţít k dosaţenítěchto hodnotDvoukontaktní závodna kyselinu sírovou(Obsah SO 2v koncovém plynuzávisí na koncentracivstupních plynŧ).Při koncovémodstranění SO 3 mŧţebýt vhodný demistrPřipomínkyVelmi nízké úrovněostatních polutantŧ doovzduší se dosáhnounásledkem intenzivníúpravy plynu předvstupem dokontaktního závodu(mokrá vypírka amokré elektrostatickéodlučovače, pokud jetřeba, odstranění Hg),aby se zajistilo jakostvyrobené H 2 SO 4 .Poznámka : Pouze jímané emise.Příslušné emise jsou uvedeny jako denní prŧměry, vyplývající z kontinuálního monitorováníběhem doby provozu. V případech, kdy se kontinuální monitorování nepouţívá, budouhodnoty jako prŧměr celé vzorkovací doby.U pouţitého systému úpravy je třeba při projektování (provedení) systému brát v úvahucharakteristiky plynu a prachu a náleţité vyuţívání provozní teploty. Koeficient konverze nad99,9 % se dosahuje v závodech se stálým vstupem vysoce koncentrovaného SO 2 , racionálnímčištěním plynu a chlazením mezi prŧchody ( v závodě kyseliny sírové)262

Méně bohaté plyny se mohou tvořit při řadě metalurgických pochodŧ, které sepouţívají k výrobě mědi, olova a ušlechtilých kovŧ. Příslušné údaje jsou poskytnutyu kapitol o olovu a ušlechtilých kovech.Tab. 3.39 : Emise do ovzduší z hydro-metalurgických a elektrolytických procesůvyužívajících BAT v odvětví výroby mědi. Při pochodech elektro-rafinace se netvořímlha kyseliny.Znečišťující látka Rozmezí při pouţití Techniky, které lzeBATpouţít k dosaţenítěchto hodnotMlha kyseliny 50 mg/Nm 3 Odlučovač mlhy,mokrá pračkaPřipomínkyOdlučovač mlhy,nebo vodní skrubrumoţňují jímatkyselinu k opětnémuvyuţitíVOC nebo 5 – 15 mg/Nm 3 Kontrola, kondenzátor,rozpouštědla (jako C)Filtr uhlíkový nebo bioPoznámka : Pouze pro jímané emise.Příslušné emise jsou uvedeny jako denní prŧměry, vyplývající z kontinuálního monitorováníběhem doby provozu. V případech, kdy se kontinuální monitorování nepouţívá, budouhodnoty jako prŧměr celé vzorkovací doby. U pouţitého systému úpravy je třeba připrojektování (provedení) systému brát v úvahu charakteristiky plynu a prachu a náleţitévyuţívání provozních teplot.Tab. 3.40 Emise do ovzduší z sekundárního tavení a konverze, primární asekundární žárové rafinace, elektrického čištění strusky a tavení při použitých BATv odvětví mědi.Znečišťující Rozmezí při pouţití Techniky, které lze připomínkylátkaBATpouţít k dosaţenítěchto hodnotPrach 1 – 5 mg/Nm 3 Tkaninový filtr Charakteristiky prachu sebudou lišit podle surovin aovlivňovat dosahovanouhodnotu. Vysoce výkonnétkaninové filtry mohoudosáhnout nízkých hodnotpro těţké kovy.Koncentrace těţkých kovŧsouvisí s koncentracíprachu a podílem kovŧv prachu.SO 2 50 – 200 mg/Nm 3 Alkalická polo-suchá Potenciální přenosy vlivŧvypírka a tkaninový prostředím za pouţitífiltr.Mokrá alkalická, energie, odpadní voda anebo dvojí alkalická pevné zbytky společněvypírka, která s moţností opět vyuţívatpouţívá vápno, v pračce oddělených263

NOx 100 mg/Nm 3Celkovýorganický uhlík (jako C) 100 – 300 mg/Nm 3 5 – 15 mg/Nm 3 5 – 50 mg/Nm 3hydroxid hořečnatý ahydroxid sodný.Reakce síranu Na, onebo Al 2 O 3 a síranuhlinitého s vápnem,aby se regenerovaloreakční činidlo avytvořila se sádraHořák o nízkých NOxHořák na spalováníkyslíku a palivaDospalovací hořákOptimalizovanéspalováníDioxiny 0,1 – 0,5 ngTEQ/Nm 3 Vysoce účinnýsystém odstraňováníprachu (tj. tkaninovýfiltr), dospalovacíhořák následovanýchlazenímproduktŧ bude ovlivňovatpouţitou techniku.Vyšší hodnoty jsouspojeny s obohacenímkyslíkem, aby se sníţilaspotřeba energie. V těchtopřípadech se sníţí objemplynu a hmotnostní emise.Předúprava sekundárníhomateriálu, je potřebaodstranit organické látkyobsaţené v povlakuDalší techniky jsouk dispozici ( např.adsorpce na aktivní uhlík:uhlíkový filtr neboinjektáţ s poměrem vápnaa uhlí).Je potřebná úpravaodprášeného plynu, aby sedosáhlo nízkých hodnotPoznámka : pouze u jímaných emisí.Příslušné emise jsou uvedeny jako denní prŧměry, vyplývající z kontinuálního monitorováníběhem doby provozu. V případech, kdy se kontinuální monitorování nepouţívá, budou hodnotyjako prŧměr celé vzorkovací doby.U pouţitého systému úpravy je třeba při projektování (provedení) systému brát v úvahucharakteristiky plynu a prachu a náleţité vyuţívání provozní teploty. Při odstraňování SO 2 neboveškerého uhlíku ( v podobě uhlíkatých látek) mŧţe kolísání koncentrace surového plynuběhem procesu vsazování ovlivňovat výkon čistícího systému. Například při dmýchání dokonvertoru vzniká nejvyšší koncentrace surového plynu a následně počet cyklŧ za den ovlivňujepříslušné rozmezí ( dané jako denní prŧměr), podobný účinek lze pozorovat při dalších etapáchvsázkového (nekontinuálního) pochodu. Nejvyšší koncentrace u zpracovávaného plynu, mŧţebýt aţ trojnásobná proti uváděnému rozsahu. Kvŧli NOx se vyţaduje vyuţít vysoce efektivníchpochodŧ ( např. Contismelt : Kontinuální tavící pochod), při kterém se ustavuje v daném místěrovnováha mezi pouţitou energií a dosahovanou hodnotou.264

Tab. 3.41 : Emise do ovzduší ze systémů sekundárního jímání kouřových plynů a pochodůsušení v odvětví výroby a zpracování mědi při použití BAT.Znečišťující látkaRozmezí při pouţitíBATTechniky, které lzepro dosaţení těchtohodnot pouţítPrach 1 – 5 mg/Nm 3 Tkaninový filtrs injektáţí vápna (přijímání SO 2 / ochranafiltru)Tkaninový filtrSO 2 500 mg/Nm 3 50 – 200 mg/Nm 3 s injektáţí suchéhovápna do chladnéhoplynuAlkalická vypírka SO 2z horkých plynŧ veskrubru ( ze suchýchplynŧ po odstraněníprachu)Dioxiny 0,1– 0,5 ng TEQ/Nm 3 Tkaninový filtrs injektáţí vápna proochranu filtruPřipomínkyPro ochranu filtruproti záchytu jemnýchčástic lze pouţítrecirkulaci prachu.Koncentrace těţkýchkovŧ je úměrnákoncentraci prachu apodílu kovŧ v prachuPři pouţití mokrévypírky nebopolosuché metody přiochlazení plynŧexistuje potenciálnímoţnost přenosuvlivŧ z prostředí doprostředí (z ovzdušído vody)Aby se dosáhlonízkých hodnot jetřeba úprava plynuodprášenímPoznámka : Pouze pro jímané emiseUvedené emise jsou stanoveny jako denní prŧměr zaloţený na kontinuálním monitorováníběhem 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 aprachu a správné vyuţívání provozní teploty.Obsah kovu v prachu u pochodŧ kolísá v širokém rozmezí hodnot. Kromě toho, upodobných pecí existují významné odchylky v obsahu kovu následkem rozdílných surovin avyuţití pecí k oddělování minoritních prvkŧ při následném záchytu a obohacování pro dalšízpracování. Není proto správné, aby se v tomto dokumentu podrobně specifikovalykoncentrace všech kovŧ, které jsou emitovány do ovzduší.Problém je specifický pro místo, ale následující tabulka ukazuje některé údaje o vlivechobsahu 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 mědiSloţka Prach z EO * upece na vytaveníkamínkuz koncentrátuPrachšachtovépecezePrach z Prach z EOkonvertoru konvertoruna šrot kamínkuPrachz elektricképece čištěnístruskyPrachz anodovépecePb % 0,1 – 5 5 – 40 5 – 30 2 – 25 2 – 15 2 – 20Zn % 0,1 – 10 20 – 60 25 – 70 5 – 70 25 – 60 5 – 40Sn % 0,1 – 1 0,2 – 5 1 – 20 0.1 – 4Cu % 5 – 30 2 – 12 2 – 15 10 – 25 0,5 – 2,5 15 – 25As % 0,1 – 4 0,5 – 10Ni % 0,1 – 1 0,1 – 1 0,1 – 1Některé 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 úrovninebo u dálkových přenosŧ. Předpokládá se, ţe nízké koncentrace těţkých kovŧ jsou spojenys vysokým výkonem moderních odlučovacích systémŧ, jakými jsou membránové tkaninovéfiltry a v projektu uvaţované správné provozní teplotě a odpovídajících charakteristikáchplynu.3.4.4 Odpadní vodyTo je místně specifický problém, jsou uváděny stávající systémy úpravy, které mají vysokýstandard. 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 moţnoopětně 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 vyluhováníanodových kalŧ systému úpravy odpadní vody a vypouštěné vody chlazení plynu s obsahem SO 2 za vzniku slabé kyseliny sírové a čištění v kombinacis úpravou odpadní vodyb) U výroby měděného válcovaného drátu, polotovarŧ a ingotŧ pocházejí emise do vody ze : systému úpravy odpadní vodyPříklady úpravy odpadní vody, pouţívané v několika pochodech jsou uvedeny v dřívější částio technikách, s nimiţ se počítá jako s moţnými BAT a u pochodech s vodou, do nichţ sezahrnuje úprava s hydroxidem nebo sirníkovými sráţedly v závislosti na obsaţeném kovu, poníţ následuje sedimentace a, pokud je třeba, filtrace. Příklady ukazují koncentrace, dosaţenépři pouţití těchto postupŧ. Hodnoty spojené se správnou úpravou odpadní vody jsou uvedenydále .266

Tab. 3.43 : Koncentrační rozmezí kovů z různých proudů odpadní vody u výroby mědiHlavní sloţky (mg/l)Cu Pb As Ni Cd ZnProces nebo přímé 0,1 0,05 0,01 0,1 0,05 0,15chlazení vodouPoznámka : Příslušné emise do vody jsou zaloţeny na kvalifikovaném libovolném vzorkunebo 24 hodinovém slitém vzorku. Rozsah úpravy odpadní vody závisí na zdroji a obsahukovŧ v odpadní vodě.3.4.5 Zbytky z procesuVyuţití recyklace strusky, kalŧ a prachŧ z filtru se povaţuje za součást procesu. Procesyvýroby se v tomto odvětví vyvíjejí se záměrem prŧmyslu maximálně moţnou měrou opětněvyuţívat většinu odpadŧ z procesu výrobních jednotek, nebo produkovat odpady k obohacenímenšinových prvkŧ do podoby, ze které je moţno je vyuţít v ostatních pochodech výrobyneţelezných kovŧ.Tab. 3.44 Potenciál využití meziproduktů, vedlejších produktů a zbytků z výroby mědiProvozní zdrojOdlučovací systémyTavící agregátMeziprodukty, vedlejšíprodukty, zbytkyPrachy z filtrŧSloučeniny rtutiVyčerpané katalyzátory a kyselinaKaly kyseliny sírovéSlabá kyselinaStruskaKonečné vyuţitíSurovina pro rekuperaci Cu(vráceno do tavby), Pb, Zn adalších kovŧSurovina pro rekuperaci HgChemický prŧmyslNeutralizace kalu ke zneškodněníRozklad pro rekuperaci SO 2 ,neutralizace (kal kezneškodnění), jiné vyuţití např.jako louţící mediumDo pece na strusku, nebok jinému oddělování – internírecyklaceRecyklace nebo zneškodněníVyzdívka peceKonvertor Struska Do tavby – interní recyklaceStrusková pec Struska Abrasivo, stavební materiálRafinační (anodová) StruskaDo tavby – interní recyklacepecSklad nádrţí Výpusť elektrolytu Sole Ni, rekuperace Cu,rekuperace kyseliny, nebo jinévyuţitíTavení Stěry a struska Surovina k rekuperaci kovŧOstatní Oleje Rekuperace olejeHydrometalurgie Vyčerpaný elektrolyt LouţeníVýroba polotovarŧ Roztoky mořící kyseliny a oplachy Zneškodnění jako odpad, pokudje nízký obsah neţelezných kovŧ,nebo prodej k rekuperaci kovŧVýroba tyčoviny (drátŧ) Roztoky mořící kyseliny (pokud se Rekuperace v oddělených vanách267

pouţívá)elektrolyzéruMnoţství zbytkŧ (odpadŧ) a získaných vedlejších produktŧ je značně závislé na surovinách,zejména na obsahu ţeleza v primárních surovinách, obsahu ostatních neţelezných kovŧv 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 nafaktorech, o kterých se diskutovalo jiţ dříve. Proto není moţné vytvořit tabulku o skutečnětypických mnoţstvích, které jsou spojeny s pouţitím BAT, aniţ by se podrobně specifikovalysuroviny, to lze posoudit pouze na místní úrovni. Zásady BAT počítají s prevencí aminimalizací odpadŧ a opětného pouţití zŧstatkŧ kdekoliv v praxi. Výše uvedená tabulkaznázorňuje přehled potenciálního vyuţití zbytkových odpadŧ z procesŧ, které se pouţívajík výrobě mědi, seznam není vyčerpávající a kromě toho některé moţností volby nejsouk dispozici následkem nedostatku vhodných zařízení.3.4.6 Náklady spojené s pouţitou technikouÚdaje o nákladech byly získány kompilací o rŧzných variantách pochodŧ a odlučovacíchsystémŧ. Údaje o nákladech jsou poplatné specifickému místu a závisejí na příslušném počtufaktorŧ, ale uvedená rozmezí mohou umoţnit určitá porovnání, která se udělala. Údaje jsouposkytnuty v příloze k této zprávě, tak, aby se náklady na procesy a systémy odlučovánív celém rozsahu prŧmyslu neţelezných kovŧ mohly porovnat.3.5 NOVĚ VYVÍJENÉ TECHNOLOGIEUvádí se /tm 137, Skupina expertŧ pro měď 1999/, ţe se rozvíjí aktivita při projektování azlepšování technik pro tavení v nístěji. Tavení v nístěji mŧţe nabídnout nízké náklady nazařízení, z dŧvodu potenciálně vysokých reakčních podílŧ v moderním závodě, který jespojen s izolovanými nebo polozatěsněnými pecemi. Proveditelnost závodu je nutnéodzkoušet v dlouhodobém období a údaje o některých zařízeních z Číny a Ruska, kterévyuţívají pece Baiyin nebo Vanyukov by se měly, pokud budou k dispozici, vyzkoušet.Tab. 3.45 : Vyvíjená technologie tavení v nístějiTechnikaPřipomínkyKontinuální tavení /konvertorováníKombinace reaktoru Noranda a Konvertorovépece MitsubishiKontinuální konvertor NorandaVýsledky uvedení do provozu v roce 1999,které se při hodnocení očekávalyVýsledky uvedení do provozu , které se přihodnocení očekávalyTavba ISA pro redukci /oxidaci není vyzkoušená v prŧmyslovém měřítku, ale je právě vevývojiVyuţití hydrometalurgických pochodŧ se také vyvíjí a jsou vhodné pro polymetalickéoxidické i sulfidické rudy, které obsahují nízké koncentrace ušlechtilých kovŧ. Bakterieoxidující ţelezo a sirník lze pouţít jako nápomoc louţení. Jsou vyvíjeny některé pochodyu koncentrátŧ a zpracovávání prachu, které se zakládají na louţení, například : postupy268

louţení ; extrakce rozpouštědlem; elektrolytické pochody (L : ER; E) /tm 137, Expertnískupina pro měď 1999; tm 56, Kojo 1998/.Při vyvíjení pochodŧ výroby mědi se musí také počítat s vývojem v ostatních prŧmyslovýchodvětvích. To se týká následujících jednotlivých vývojových projektŧ :Vyuţití moderních tkanin pro filtrové lapače, jejichţ účinnější a výkonné tkaniny ( aprovedení) mohou zpŧsobit, ţe se ve stejném časovém období významně prodlouţí dobaţivotnosti, zlepší se výkon a sníţí se náklady.Mŧţe se dosáhnout jímání fugitivních emisí rŧznými zpŧsoby. Vyuţití sofistikovanéregulace tahu mŧţe zlepšit jímání kouřových plynŧ a sníţit velikost sacích ventilátorŧ atedy 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 44. POSTUPY VÝROBY HLINÍKU Z PRIMÁRNÍCH A SEKUNDÁRNÍCHSUROVIN4.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNOLOGIE4.1.1 Primární hliník4.1.1.1 Výroba oxidu hlinitéhoOxid hlinitý se vyrábí z bauxitu osvědčeným Bayerovým postupem. Tento postup jeprováděn normálně v blízkosti naleziště, jsou však v Evropě doly, kde je bauxit zpracovánv tomtéţ nalezišti na oxid hlinitý a dále v elektrolýze na primární hliník , nebo v elektrolýzemístně odloučené.Obr. 4.1 Výroba oxidu hlinitého - Bayerův postup (viz. příloha)Celý postup je standardní u všech zpracovatelŧ a pouţívá hydroxid sodný k extrakcioxidu hlinitého z bauxitu při zvýšených teplotách a tlacích v autoklávech. Vzniká rmut,obsahující rozpuštěný hlinitan sodný a směs kovových oxidŧ, zvaný červený kal, který seodstraňuje v zahušťovacích nádrţích. Roztok hlinitanu je chlazen a krystalizuje s oxidemhlinitým na hydratovaný oxid hlinitý (cm 30, Irise EPA 1996).Krystaly se propírají a následně kalcinují v rotačních , nebo fluidních kalcinačníchpecích před uţitím, nebo dopravou (cm 77, El Expert Troup 1998, tm 90 Al Expert Group1998). 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 pouţitémzařízení, zejména pro louţení a kalcinaci. Tyto varianty především nepříznivě ovlivňujíenergii pouţitou v postupu (tm 77, Al Expert Group 1998). Toto je zmíněno následně.4.1.1.2 Výroba hliníku elektrolýzouHliník se vyrábí z primárních materiálŧ elektrolytickou redukcí oxidu hlinitého ,rozpuštěného v tavné lázni převáţně sodného fluoridu hlinitého (kryolit) při teplotě cca 9600 C (tm 6, HMIP Al 1993, tm 100, NL Al 1998).Elektrolyzéry mají uhlíkovou katodu, izolovanou ţáruvzdornými cihlami uvnitřpravoúhlého ocelového pláště a uhlíkovou anodu zavěšenou na elektricky vodivém anodovémnosníku. Elektrolyzéry jsou sériově spojeny k vytvoření elektrické redukční linky(elektrolyzní serie). Stejnosměrný proud protéká od uhlíkové anody lázní ke katodě a odtudsběrnicí 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 roztavenélázni, v moderní elektrolýze se pouţívají počítačem řízené dávkovače. Pro sníţení bodu tavenílázně se přidávají směsi fluoridŧ, umoţňující tak provozování elektrolyzérŧ při niţší teplotě.Fluorid hlinitý (AlF 3 ) – nejběţnější přísada – taktéţ neutralizuje kysličník sodný, přítomnýv dávkovaném oxidu hlinitém jako nečistota. Většina elektrolyzérŧ je nyníprovozována s obsahem AlF 3 v lázni, výrazně vyšším, neţli ve stechiometrické kryolitové270

směsi, nicméně emise fluoru narŧstají, jak v lázni narŧstá přebytek ALF 3 (tm 6, HMIP Al1993, tm 77 Al Expert Group 1998, tm 100, NL Al 1998).Tekutý hliník se shromaţduje na dně katody elektrolyzéru a kyslík s uhlíkovou anodoureaguje na oxid uhličitý. Tím se uhlíkové anody během procesu nepřetrţitě spotřebovávají.Typy elektrolyzérŧ se liší podle druhu anody a metody pouţité k dávkování oxiduhlinitého, 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 koksua smoly z uhelného dehtu, která je vypalována teplem z tavící lázně. Proud je vedendo 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 jeperiodicky dávkován do Soderbergových elektrolyzérŧ otvory vytvořenými prolamovánímkŧry, z oxidu hlinitého a ztuhlého elektrolytu, která se tvoří nad roztavenou lázní. Vevyspělejších závodech se pouţívají automatické dávkovací systémy, zamezující potřebupravidelného prolamování kŧry. Na spodní části skříně anody je upevněn sběrný plášťpro sběr plynu. Spaliny jsou jímány a spalovány v hořácích za účelem redukce emisí dehtŧa PAH. Ventilační plyny z prostoru elektrolyzních hal lze rovněţ sbírat a čistit.b) anody PVA – předem vypalované jsou vyráběny ze směsi kalcinovanéhopetrolejového koksu a smoly z uhelného dehtu, tvarované do blokŧ a vypalované vezvláštním závodě na výrobu anod.. Závod vyrábějící anody často bývá integrální částízávodu primárního hliníku a měl by být zahrnut v definici instalace, taktéţ by mělo býtzahrnuto přispění výroby anod k celkovým emisím. Kapitola 12 – uhlík a grafit – pokrývátento proces detailně. Anody jsou zavěšeny v elektrolyzérech na závěsných tyčíchpřipojených k anodovým nosníkŧm, slouţícím také jako elektrické vodiče. Anody jsoupostupně spouštěny spolu se spotřebou a nahrazovány předtím, neţli tyče dosáhnou dotavící lázně. Zbytky anod, známé jako anodové nedopalky, se očistí od materiálu lázněa recyklují v anodovém závodě.Obr. 4.2 Elektrolyzéry pro výrobu primárního hliníku (viz. příloha)Elektrolyzéry s předem vypalovanými anodami mají obyčejně 12 – 40 samostatnýchanod, které se vyměňují v pravidelných intervalech. Ve velké elektrolýze je výměna anodčastou událostí a vyţaduje sejmutí krytŧ elektrolyzérŧ. Ačkoliv je zpravidla z udrţovanéhoelektrolyzéru malý únik, (v závislosti na jmenovitém výkonu odsávacího systému), jecelkový 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 jedávkován oxid hlinitý. Elektrolyzéry PVA s bočním lamačem kŧry (SWPB): oxid hlinitý je dávkován do pecípo prolomení kŧry kolem celého obvodu pece. Během této operace mají být sběrné krytyplynu po délce pece otevřeny. Elektrolyzéry PVA se středovým lamačem kŧry (CWPB): dávkování oxidu hlinitého seprovádí po prolomení kŧry podél středové osy, nebo v bodech zvolených na středové ose271

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 přiváděnpřímo zpět do elektrolyzérŧ. Ventilační plyny z pecního prostoru mohou téţ být odsáványa zpracovány v mokrém skrubru.Katoda není v procesu spotřebována, ale katody se časem pokazí. Uhlíkové blokyabsorbují elektrolyt a po 5-8 letech musí být nahrazeny vzhledem k jejich nabobtnánía popraskání, coţ má za následek pronikání roztaveného elektrolytu a hliníku k vodivékatodové tyči a ocelovému plášti. Malá mnoţství kyanidŧ vytváří reakce mezi dusíkema uhlíkem. Zbytek katody je znám jako odpadní výduska, pouţívají se některé likvidačnía 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 jsoupřeváţeny do slévárny a hliník je přeléván do vytápěných udrţovacích pecí. V těchto pecíchse provádí legování a udrţuje se v nich teplota. Oxidací vytvořená pěna na povrchu taveninyhliníku se odstruskuje, lze pouţít pro sníţení další oxidace hermetické kontejnery a taktéţ seuţívá rafinování dusíkem, nebo argonem (tm 106, % Farell 1998).4.1.1.3 RafinaceV tomto stadiu se kov rafinuje za účelem odstranění nečistot jako sodík, hořčík, částečkyoxidu vápenatého a vodík. Toto stádium rafinace se provádí injektáţí plynu do tekutého kovuzpravidla v plynule pracujícím reaktoru. Pouţitý rafinační plyn se liší v závislostina 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 proodstranění 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, SecondaryAl Expert Group 1998).Pro zjemnění zrna materiálu se uţívají další přídavky, jako titan, nebo borid titanu, které jsounejběţnější.V tomto stádiu se provádí odstruskování, struska se odstraňuje z povrchu tekutého kovua je recyklována sekundárním hliníkárenským prŧmyslem.4.1.1.4 LitíDesky, T-ingoty a čepy jsou odlévány do kokil na vertikálních strojích, pouţívajícíchvodou chlazené kovové kokily a upínací stŧl na jejich spodní části. Stŧl se během odléváníingotŧ spouští dolŧ.Jiné odlévací metody zahrnují pouţívání kovových kokil (stabilních, nebo plynule sepohybujících),nebo plynulé lití tenkých plechŧ a plynule válcovaného drátu (tm 6, HMIP A1272

1993). Dodatečná malá mnoţství strusky vznikají téţ v tomto stádiu a odstraňují se z povrchutekutého materiálu.4.1.2 Sekundární hliník4.1.2.1 Výrobní postupyHlavním rysem výroby sekundárního hliníku je rŧznorodost setkávajících se surovina rŧznost pouţitých pecí (tm 116, ALFED 1998). Druh suroviny a její předběţné zpracování jeproto 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 účelemmaximálního obnovení (regenerace) hliníku (tm 2, HMIP A1 1993, tm 77 a 116, ALFED1998). Volba výrobní technologie se liší závod od závodu. Počet faktorŧ pŧsobících na volbuprocesu znamená, ţe zde existuje potenciál mnoha schŧdných strategií, které mohou určitpodobné okolnosti.Rotační, nebo plamenné nístějové pece se pouţívají k tavení širokého rozsahusekundárních surovin, rotační pece mohou mít naklápěcí mechanismus, coţ jeohlašováno jako konstrukce umoţňující sníţení potřebného mnoţství tavidel v procesu. (tm145, 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 plnícínístějí, jako výpomoc při tavení malých částic. Elektromagnetická čerpadla nemají ţádnépohyblivé části a zakládají se na vnější cívce pro indukci elektromagnetické síly, míchání jevyvoláno 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 zeţelezných částí, které zŧstanou na šikmé nístěji. Znečištění taveniny ţelezem jetakto minimalizováno (tm 77, Al Expert Group 1998, tm 116, ALFED 1998). Detailyněkterých 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 litýkov. Kromě toho je hliník téţ recyklován ze strusek a solných strusek. Mohou se vyskytnoutrŧzné kontamináty, coţ se bere v patrnost při volbě předběţného zpracování nebo přikonstrukci pece (tm 77, Al Expert Group). Odpad je někdy tříděn nejprve dle druhŧ slitinypro 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 býtkontaminovány. To někdy vyţaduje odstranění povlaku, nebo odmaštění před tavbouz dŧvodu zlepšení tavícího výkonu a tepelné účinnosti, jakoţ i sníţení potenciálu emisí (tm121, Hoogovens 1998, tm 122, ETSU 1998). Tavení upraveného materiálu mŧţe uspořitenergii 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, produkovanépouţitou solí. Taktéţ se pouţívají ţáruvzdorná a fluorovaná tavidla. Solná struska seodpichuje aţ po kovu. Existují varianty v mnoţství solného tavidla a jeho pouţití coţ závisína pouţitém druhu pece a obsahu oxidu v surovině. Předúprava vsazovaného materiálu mŧţesníţit pouţití soli o polovinu (příklad 4.06). Bylo téţ sděleno, ţe pro stacionární rotační pec jepouţito aţ do 1,8 kg soli na 1 kg nekovových sloţek a méně neţ 0,5 kg na 1 kg pro sklopnourotační pec (tm 145, Winter 1998).Pouţití plamenné pece s boční a vsazovací nístějí a s čerpadlovým systémem mŧţezvýšit třídu odpadu (jeho druhŧ), včetně fólií a drobných třísek od soustruţení, které lzev této peci tavit. Mŧţe téţ redukovat ztrátu materiálu oxidací bez pouţití velkého mnoţstvísoli, nebo jiného tavidla (tm 121, Hoogovens 1998, tm 122 s 123 ETSU 1998).4.1.2.2 Postupy rafinace a litíKov lze odpichovat z tavící pece tam, kde se slitinové přísady dávkují buď přímo v licímsystému, nebo přes dopravní systém (v udrţovací peci), kde mohou být zaváděny dalšíslitinové 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 primárníhliník. V sekundárním hliníku se mŧţe vyskytovat hořčík, jehoţ obsah je nutno sníţit. Rafinacetekutého hliníku se provádí směsí plynného chlóru za účelem odstranění hořčíku, přestoţe setéţ pouţívá fluorid hlinito-sodný a fluorid hlinito-draselný (tm 116, Al Expert Group 1998, tm34, 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 téţvyrábět řadu menších ingotŧ – housek, (např. dodávky pro slévárny), lze je téţ vyrábět vevětších variantách slitin v závislosti na finálním pouţití. Je téţ moţné dopravovat roztavenýhliník po silnici, ve zvláštních tepelně izolovaných kontejnerech, k finálním spotřebitelŧm.4.1.2.3 Pěna a struskyHliník snadno oxiduje a to je významný faktor ve výrobním procesu. Tavení hliníku bezochranného tavidla produkuje oxidační povlak známý jako stěry, které se stahují z povrchukovu před litím. Stěry odstraněné z povrchu a z pece obsahují 20-80 % hliníku. Stěry seněkdy zpracovávají po vyjmutí z pece, z dŧvodu sníţení emisí a další oxidacepřítomného kovu. Metody zahrnují chlazení inertním plynem, lisování za tepla za účelemzískání tekutého hliníku a chlazení v účelově konstruovaných chladičích.Studené stěry se zpracovávají více postupy pro regeneraci hliníku. Napříkladvytavováním v rotační peci pod solným tavidlem, nebo za pouţití separační techniky, jako jemletí a oddělení oxidŧ od kovu. (tm 116, ALFED 1998). V jiném případě mŧţe být kovpřetaven v příslušných pecích a jemná frakce mŧţe být dále zpracována, např. vyuţitav ocelárnách, nebo při regenerace solné strusky. Je téţ známo, ţe konečná tvorba solnéstrusky a zŧstatkŧ, jakoţ i spotřeba energie je niţší v dŧsledku sníţení vstupuinertního 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 usnadněnítohoto 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 Experts1998), ţe frakce kovových oxidŧ (hlavně oxidy hliníku, vápníku a hořčíku) lze dálezpracovat a vypírat k produkci jemného oxidu hlinitého, který mŧţe být vyuţitcementárenským prŧmyslem.4.1.2.4 Regenerace solné struskyVelké bloky solné strusky se drtí na ovladatelnou velikost a prosévají k regeneracikovových hliníkových granulí (typicky do 10 %). Jemný drcený materiál se potom rozpouštíve vodě tak, ţe chloridy přechází do roztoku tvořícího solanku, a zbytek tvoří nerozpustnýoxid hliníku a nejjemnější částečky kovového hliníku, které nejsou normálně ekonomickyrecyklovatelné 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 plynylze pouţít jako palivo pro další části procesu (tm 116, ALFED 1998). Solanka se filtrujea zbavuje nerozpustných oxidŧ, roztok postupuje na odpařování a krystalizaci, přičemţ sezíská pŧvodní chlorid sodný a draselný. Tyto chloridy lze znovu pouţít jako tavidlo v tavícímprocesu.Zbylé kovové oxidy obsahují oxidy vápníku, hořčíku a hliníku (do 65 % Al 2 O 3 ) a takéobsahují sírany, chloridy a dusičnany (tm 206, TGI 1999). V případech kdy frakce oxidŧ jetrţně potenciální, je nezbytné další vypírání za účelem sníţení obsahu uvedených aniontŧ naúnosnou mez. Zasolené roztoky z vypírky se vrací do počáteční fáze vypírání. Uvádí se, ţev některých případech je moţné dosáhnout úplné regenerace materiálŧ přítomných v solnéstrusce (tm 90, Al Experts 1998).4.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEB4.2.1 Primární hliníkVedle CO 2 neodmyslitelně spojeného s procesem, existují potenciální emise prachuv ovzduší, SO 2 , HF, částice fluoridŧ, CO, PFC a PAH ze systému odsávání plynu a ventilace.Existují potenciální emise prachu, kovŧ, chloridŧ a produktŧ spalování z udrţovacícha produkčních pecí odlévárny (tm 6, HMIP al 1993, tm 100, NL Al 1998).V povrchové vodě existují potenciální emise částic látek, SO 2 , fluoridŧ a PAHz 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 PAHemitované 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. Uţitíanodových zbytkŧ (nedopalkŧ) z výroby hliníku se jako část vstupní suroviny podílí na vstupufluoridŧ.Obr. 4.4 Vstupy a výstupy z výroby primárního hliníkuVSTUPPOTENCIÁLNÍ VÝSTUPBauxitVýroba oxidu hlinitéhoEmise v ovzdušíHydroxid sodný Kalcin.-prach, SO 2 , CO 2 ,NO xVápnoPŧdní emiseEnergie Oxid hlinitý Vyluhování – červený kalOxid hlinitý Procesní emise ovzduší(fluoridy,Fluorid hlinitýPFC,SO 2, směsi kovu,Elektrolýzaprach, COAnody nebo pastaPAH)Elektrická energie Hliník Větrání pecního prostoru(fluoridy,PFC, SO 2, kovy,prach, PAH/NO x )Vodní emiseSO 2, kovy,OdplyňováníUdrţováníSkrubry/fluoridy,Pevné látkyPŧdní emise – SPLPěna – struskySpaliny, prach chloridPŧdní emise, vyzdívky, filtryPAH,4.2.1.1 Energie a další vstupyVstupy materiálu a energie do procesu jsou významné. K výrobě jedné tuny oxiduhlinitého 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 tunuvyrobeného 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, typempouţitých vyluhovačŧ (autoklávŧ) a kalcinačních pecí. Rozsah energie pouţité276

v evropských závodech je 8,0 aţ 13,5 GJ na tunu se střední hodnotou 11,0 GJ na tunu ( tm90, Al Expert Group 1998). Mnoţství NaOH a CaO jsou téţ spojena se sloţením bauxitu.Tab. 4.1 Rozsahy vstupŧ pro výrobu oxidu hlinitéhoParametrBauxit – kg/tNaOH (50 %) – kg/tCaO – kg/tVoda – m3/tEnergie - GJ/tTypické vstupy kg/t oxidu hlinitého1970 – 225033 – 16035 – 1101000 – 60008,0 – 13,5Sníţení 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 nejlépeprovozované CWPB - elektrolyzéry (včetně výroby anod) a do 61,0 GJ na tunu pro některétradiční elektrolyzéry Soderbergova typu.Tab. 4.2 Rozsahy vstupŧ pro elektrolýzuPARAMETR PREBAKE SØDERBERG oxid hlinitý – kg/t Al1900 – 19401900 – 1940 anody netto – kg/t Al400 – 440 anodová pasta – kg/t Al500 – 580 Al F3 – kg/t Al15 – 2515 – 25 Ţivotnost katody – roky5 – 85 – 8 Energie pro elektrolýzuKWh/kg Al12,9 – 15,51,0 – 3,0 tyčové lité ţelezo kg/t Al14,5 – 17,0 dusací a obalovací pasta –kg/t Al el. enegrie celkem kWh/tAl (*)0 – 2514 – 16,415,0 – 16,0Poznámka: (*) včetně ztrát usměrňovačŧ, kontroly ovzduší a pomocné spotřeby. Energetickéúdaje se zakládají na zvyklostech pouţívaných v prŧmyslu. Pro výrobu anod se počításpotřeba 5500 MJ/tVýroba hliníku z recyklovaného kovu má aţ o 5 % niţší spotřebu energie, neţliprimární výroba (tm 29, PARCOM 1997).277

Tab. 4.3 Údaje spotřeby odlévárnyPARAMETR 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 AlPoznámka: (*) nezahrnuje přetavování studeného kovuROZSAH10 - 250 – 1,50 – 6,00 – 3,0200 – 12000500 – 1200800 – 1900 (*)4.2.1.2 Emise do ovzdušíExistuje 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 litíPotenciální úlety při elektrolýze:• Fluoridy• Perfluoruhlovodíky (PFC)• Dehty a polyaromatické uhlovodíky (PAH)• Oxid siřičitý (SO 2 ) a jiné sloučeniny síry• Prach• Směsi kovu• Oxidy dusíku (NO x )• Oxid uhelnatý (CO)• Oxid uhličitý (CO 2 )Emise vystupující z elektrolytických pecí a ventilací pecního prostoru, jsou ve vzájemnémpoměru účinnosti, za které jsou spaliny z elektrolyzérŧ (pecí) zachyceny (tm 29 PARCOM1997, tm 100, NL Al 1998).4.2.1.2.1 Zachytávání plynŧa) Elektrolyzéry s předem vypalovanými anodamiElektrolyzéry typu CWPB jsou zcela uzavřeny a mají odtahový systém. Typickáhodnota pecí SWPB co do účinnosti zachycení spalin uvnitř procesního ovzduší je 95 aţ 99 %v závislosti na konstrukci odsávacího systému, účinnosti pecních krytŧ, uspořádáníodsávacího systému a filtrŧ.278

Účinnost zachytávání závisí na dobrém výkonu odsávání, dobře konstruovaných krytecha dobře provozované praxi tak, aby bylo současně otevřeno zároveň minimum krytŧ.Otevřené kryty, nebo kryty, které dobře netěsní, dovolují vnikání vzduchudo odsávacího systému a tím sniţují účinnost odsávání zbývajících elektrolyzérŧ.Elektrolyzéry typu SWPB jsou zpravidla částečně uzavřeny a dosahují účinnostizachycení kolem 85 aţ 95%. Je to vlivem nedostatečného uspořádání zakrytí pece a spoléhánína ztuhlou kŧru oxidu hlinitého ţe udrţí plyny. Některé pece SWPB jsou zcela zakryté,aletyto musí být častěji otevírány pro dávkování oxidu hlinitého, výměnu anody a údrţbu.b) Elektrolyzéry typu SoderbergU konvenčních Soderbergových elektrolyzérŧ typu VSS je situace obdobná SWPB.Lamače kŧry a dávkovače oxidu hlinitého jsou instalovány na vozidlech a pece jsou zakrytyjen z části. U tohoto systému je nízký stupeň automatizace a následně i problémy s řízenímpřesného 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 fixujíanody a vedou elektrický proud, musí být vytahovány v pravidelných intervalecha posouvány do vyšších poloh. Během této operace je emitována vyšší hladina PAH. Sběrnýplynový plášt, obklopující anodu je spojen s jednoduchým plynovým hořákem, napojenýmna sběrné plynové odsávací potrubí. Tento hořák má za cíl spalovat CO a uhlovodíky, kterése emitují z procesu (tm 6, HMIP 1993).Některá vylepšení byla provedena u konvenčního systému Soderbergovýchelektrolyzérŧ. Předmětem bylo sníţit anodové efekty a emise z pecí na úroveň, srovnatelnous celkovými emisemi z elektrolyzérŧ s předem vypalovanými anodami (PVA), a to včetněvypalování 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 soxidem hlinitým, nebo vrchní zakrytí anody v kombinaci s dávkováním anodové hmotypřes 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 typickýchzávodech VSS Soderberg, činí 65 aţ 95 % , v závislosti na stupni modifikace (tm 77, AlExpert 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, ţetyto procesy často mají mokrý sprchový systém (jako sprchové věţe na mořskou vodu)pro odstraňování fluoridŧ a PAH z plynŧ pecní ventilace. Pece CWPB jsou podstatněúčinnější co do procesu zachycování plynŧ, ale opírají se o dobrou konstrukci, údrţbua provozní postupy. Následující tabulka uvádí koncentraci několika komponentŧ v pecníchplynech:279

Tab. 4.4 Koncentrace neupravených pecních plynů při výrobě primárního hliníku (tm 29,OSPARCOM 1997)Typ elektrolyzéru Fluorid celkemmg/Nm 3Prachmg/Nm 3Oxid siřičitýmg/Nm 3VSS Soderberg 700 – 1700 500 – 1800 500 – 2000Zakryté PVA 75 – 500 150 – 500 50 – 4004.2.1.2.2 FluoridyVe vzduchu obsaţené plynné a tuhé fluoridy jsou emitovány z pecí během elektrolýzy.Hlavním znečišťovatelem (50 aţ 80 %) je plynný fluorovodík (HF), zatímco zbytek tvořípevné fluoridy (hlavně fluorid hlinitý a kryolit).HF se tvoří reakcí fluoridu hlinitého a kryolitu s vodíkem, zavedeném do pece jako vázanávoda v oxidu hlinitém, jako zbytkový vodík v anodách a jako vlhkost ve vzduchu. Protoţemoderní pece jsou často provozovány s vysokým stechiometrickým přebytkem AlF 3 (12 aţ 13%), zvýšila se během let regenerace fluoridu a zachytávání odplynŧ se stalo dŧleţitějším (tm100, 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 býtkomínová emise 0,02 aţ 0,2 kg celkového F na tunu hliníku. Jako sprchové médium sepouţívá oxid hlinitý. Oxid hlinitý je normálně zachytáván v pytlovém filtru, nebo EP a potomje přímo pouţit v elektrolyzérech. Fluoridy shromáţděné v oxidu hlinitém tvoří fluorid hlinitýa fluorid sodný (po reakci s oxidem sodným přítomným v oxidu hlinitém) a přispívá obsahukryolitu v pecní lázni. Některá zařízení provozující sprchy oxidu hlinitého produkují přebytekkryolitu z reakce fluoridŧ se sodíkem – obsaţeným v oxidu hlinitém – a toto jeuváděno jako „přebytková lázeň“.Nezachycené emise jsou vypouštěny do atmosféry pecního prostoru a emitoványventilačním systémem. To mŧţe představovat 0,4 aţ 0,8 kg na tunu hliníku jak jekalkulováno ze strany PARCOM, dávajíc celkovou emisi fluoridu v rozsahu 0,4 aţ 1,0 kgna tunu hliníku (tm 29, PARCOM 1997).Většina závodŧ pracujících se Soderbergovými elektrolyzéry ve Skandinávii pouţívámokré sprchování (za pouţití mořské vody, nebo hydroxidu sodného), navíc k suchémusprchování pro odstranění oxidu siřičitého (SO 2 ) z odsávaných ventilačních plynŧ (tm 29,PARCOM 1997, tm 100, NL Al 1998). Některá zařízení taktéţ pouţívají mořskou vodu (vesprchovačích) k čištění ventilačního vzduchu od fluoridŧ, oxidu siřičitého a prachu. prostoru.Při odplyňování a rafinaci jsou téţ emitovány fluoridy a chloridy. Mnoţstvía komponenty emise závisí na činidlech , pouţitých pro odplynění a rafinaci.4.2.1.2.3. P F CsPFC jako tetrafluormetan (CF 4 ) a hexafluoretan (C 2 F 6 ) se tvoří během anodovýchefektŧ. Jsou emitovány v poměru CF 4 : C 2 F 6 přibliţně 10:1. Nelze je odstranitz plynového toku za stávající technologie, jakmile se jednou vytvořily (tm 29, PARCOM1997).280

Anodový efekt nastává, klesne-li obsah oxidu hlinitého v elektrolytu pod 1 aţ 2% a naanodě se vytvoří plynový film. Tím se zastaví výroba kovu a zvýší napětí na peci ze 4 aţ 5na 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 jsouhlavními faktory řízení anodových efektŧ (tm 6, HMIP 1993).Emise PFC moderních zařízení lze minimalizovat pouţitím polokontinuálníhobodového dávkování oxidu hlinitého a zlepšeným řízením procesu. Zařízení CWPB lzeprovozovat s frekvencí anodového efektu 0,1-0,5 na pec/den, vyúsťující v emisi o rozsahu od0,02 do 0,1 kg PFC na tunu Al (tm 77, Al Expert Group 1998, tm 100, NL Al 1998). Mnohástarší zařízení pouţívají anodový efekt jako kontrolu obsahu oxidu hlinitého v lázni a v tompřípadě emise PFC mohou být mnohem vyšší. Pouţití moderního řídícího systémua automatického bodového dávkování oxidu hlinitého u pecí PVA a Soderberg minimalizujemnoţství 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 řídícímsystémem, například pouţitím zdvihu anody, nebo stlačeného vzduchu.Emise PFC jsou klíčovou otázkou ţivotního prostředí v prŧmyslu hliníku, v současnédobě probíhá extenzívní výzkum na zlepšení soudobé neúplné znalosti problémŧ a jejichmoţného řešení.4.2.1.2.4 Dehty a PAHEmise dehtu a PAH během elektrolýzy v elektrolyzérech PVA jsou zanedbatelnévzhledem ke skutečnosti, ţe anody se vypalují ve zvláštní operaci. Jen velmi malé mnoţstvídehtu a PAH mŧţe být emitováno z omezeného počtu pecí PVA, pouţívajících uhlíkovoupastu pro spojení anodového čepu a pro ochranu límcŧ. Měření při startu nových pecía zařízení pouţívajících pastu na ochranu límcŧ ukazují zanedbatelné emise (tm 100, NL Al1998).Podniky, které zahrnují závod na výrobu anod, mají zdroj dehtŧ a PAH z této částiprocesu. Výrobu anod pokrývá kapitola 12. tohoto dokumentu, ale emisez integrovaného procesu jsou závaţné pro tuto kapitolu. Jsou příklady, kde výrobní plynyz anodového závodu uţívají stejné sprchovače s oxidem hlinitým a textilní filtry,jako elektrolytický postup. Výsledky z těchto provozŧ nevykazují ţádný rozdíl ve výkonuodlučování v, jsou-li zahrnuty plyny, vznikající z výroby anod. Lze dodat, ţe skrubr s oxidemhlinitým je účinný při odstraňování PAH a dehtŧ z výroby anod, nebo ze Soderbergovýchelektrolyzérŧ. Spotřebovaný oxid hlinitý ze skrubrŧ je pouţit jako vsázka do pecí (nikolivvšak jako pokrytí lázně). K odstranění dehtu se téţ pouţívá EP (viz kapitola 12). Skrubrypro čištění plynŧ téţ odstraní některé PAH, zvláště částice frakcí.U Soderbergových elektrolyzérŧ jsou dehet a PAH emitovány během elektrolýzyvlivem samovypalování anody. Emise vznikají vypařováním z karbonizace pasty. Vytahovánítrnŧ je operace zpŧsobující nejzávaţnější emise. Emise závisí na konstrukci anody, kvalitěpasty a provozní praxi. Všeobecně pouţití suchých skrubrŧ odstraňuje dehet a PAH efektivněz pecních plynŧ (tm 29, PARCOM 1997, tm 77, Al Expert Group). Pouţití suché anodovépasty a chladnější vrchní části anod pomáhá sniţovat emise PAH z anody.281

4.2.1.2.5 Oxid siřičitý a sloučeniny síryBěţně pouţívané anody mají obsah síry v rozsahu od 1 nad 3,5%. Síra reagujes kyslíkem a vyúsťuje v emisi oxidu siřičitého, nebo sirníku karbonylu COS. Vlivem rozdílŧv obsahu síry v anodách mohou být emise oxidu siřičitého v rozsahu od 8 aţ nad 30 kgna tunu hliníku, zaloţené na spotřebě anody 0,4 t na tunu hliníku ( obsah síry v rozsahu od 1do/nad 3,5%). U COS bylo hlášeno, ţe cca 10 % síry v anodě je vázáno v COS, nebo 2 kg/thliníku u anod obsahujících 2,5 % S.Emise SO 2 ventilací pecního prostoru jsou v rozsahu od 0,2 do 0,6 kg/t (koncentrace 0,1aţ 3,0 mg/Nm 3 ). Emise ve vzduchu odsávaném od pecí mají typickou koncentraci v rozsahuod 50 do 400 mg/Nm 3 (tm 29, PARCOM 1997, tm 100, NL Al 1998). Tam kde je pecní plynodlučován v mokrém skrubru, je rozsah koncentrace emisí v ovzduší typicky 5-40 mg/Nm 3 .Bylo hlášeno, ţe síra v anodách mŧţe mít uţitečný efekt v potlačení nepříznivých účinkŧ sodyobsaţené v nedopalcích anod při jejich recyklaci (tm 77 Al Expert Group 1998).4.2.1.2.6 PrachOxid hlinitý a kryolit jsou hlavní prachy emitované během elektrolýzy. Oxid hlinitýpouţitý k odstranění fluoridŧ z odlučování plynŧ (tzv. sekundární oxid hlinitý) je takéemitován, není-li systém sběru prachu účinný. Tento sekundární oxid hlinitý obsahuje některéHF absorbované na povrchu.Celková tvorba prachu se obměňuje a závisí na druhu aplikovaného postupu a druhuoxidu hlinitého, avšak je v rozsahu od 0,6 do 10 kg/Al. Typické koncentrace prachu přiventilaci pecního prostoru jsou 0,5 aţ 5 mg/Nm 3 , kdeţto koncentrace prachu v pecníchplynech jsou v rozsahu od 150 do 500 mg/Nm 3 po sníţení (tm 100, NL AL 1998).Lití je další zdroj prachu (a kovŧ) a spaliny z odlévárny jsou obvykle sbírány a čištěnyv tkaninovém filtru. Byly vypracovány některé studie o přítomnosti dioxinŧ v dýmu z licíhoprocesu , 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 KovyO kovech je známo, ţe se vyskytují ve stopové koncentraci v oxidu hlinitém a mohoubýt proto emitovány během elektrolýzy. Telur je extrahován z oxidu hlinitého ve stejnémzařízení a je proto potenciální kontaminant. Další, těkavé kovy jsou rovněţ přítomny a mohoubýt emitovány z pecního prostoru a z odlévárny. Omezené mnoţství údajŧ je k dispozicio pŧsobení na ţivotní prostředí, avšak stopové kovy nejsou povaţovány za významné provypouštění (tm 100, NL Al 1998).4.2.1.2.8 Oxidy dusíku (nitrózní plyny)Oxidy dusíku (NO x ) jsou produkovány během elektrolýzy z dŧvodu přítomnosti dusíkuv anodě, který lze oxidovat na NO x. Obsah dusíku v anodách je obecně v rozsahu od 0,2do 0,4 %. Je-li dusík plně přeměněn na NO x mŧţe být emise 0,5 aţ 2 kg NO 2 na tunu hliníku(koncentrace 5-20 mg/Nm 3 na komínu). Skutečné mnoţství vypouštěného NO x je stálepředmětem diskuse. Kontrolní měření ve dvou norských závodech PVA vykázala hladinu282

emise od 0,1 do 0,2 kg NO 2 na tunu hliníku (tm 100, NL Al 1998). Spaliny z hořákŧpouţitých v udrţovacích a tavících pecích v odlévárně obsahují oxidy dusíku.4.2.1.2.9 Oxid uhelnatýOxid uhelnatý (CO) je produkován během elektrolýzy zpětnou reakcí kovového hliníkurozpuštěného v elektrolytu s CO 2 , produkovaného anodou (2 Al + 3 CO 2 Al 2 O 3 + 3 CO),coţ sniţuje účinnost pece. V moderní elektrolýze je tvorba CO před kaţdou reoxidací na CO 2v 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 uhličitýOxid uhličitý (CO 2 ) se tvoří během elektrolýzy reakcí uhlíkové anody s kyslíkemtvořeným elektrolýzou a sekundární reakcí se vzduchem. Výkonné elektrolyzéry PVAspotřebují cca 0,4 t uhlíkových anod na tunu hliníku, coţ odpovídá 1,4 aţ 1,7 t CO 2 na tunuhliníku. Tato emise je mnohem niţší, neţli emise CO 2 ze spalováním fosilních paliv, jsou-lipouţity pro výrobu elektrické energie poţadované pro elektrolýzu (tm 77, Al Expert Group1998). Oxid uhličitý je téţ emitován z hořákŧ pouţitých v udrţovacích a tavících pecích.4.2.1.2.11 Souhrn hlavních znečišťujících látek v ovzdušíSouhrn hlavních znečišťovatelŧ vzduchu a zdrojŧ jejich emisí, jak byloshora diskutováno a zaloţeno na literárních zjištěních, je uveden v následujícítabulce:Tab. 4.5 Vyznačené poteciální emise z výroby primárního hliníkuSložkaSpalinyz elektrolytickýchpecíVětrání pecníhoprostoruOdplyňování audržováníPlynné fluoridy + +++ + (chloridy)a celkový FPFC +++ +Dehty a PAH +xx ++xxSO 2 (bez sprchování)x 11x +a COSOxid uhličitý ++Prach + + +Poznámka:+ mokré pračky (skrubry) jsou všeobecně ve Skandinávii pouţívány po suché vypírcek odstranění SO 2 a jsou běţně pouţívány s uţitím mořské vody jako sprchovacíhomédiaxx dehty a PAH odpovídají Soderbergovým pecím, jakoţ i pecím s PVA, které majíintegrovánu výrobu elektrod. Mohou být také významné pro malá mnoţství zařízeníuţívajících pastu pro ochranné límce čepového spoje anody.+++ významnější …………….+ méně významné283

Tab. 4.6. Celkové emise do ovzduší z elektrolýzy primárního hliníkuParametr Předem vypalované anody VS (Soderberg)HF (kg/t Al) 0,15 – 2,0 0,2 x – 3,5Celkový fluorid (kg/t Al) 0,3 – 4,0 0,5 x – 4,0Prach (kg/t Al) 0,5 – 7,0 1,5 x – 10,0SO 2 (kg/t Al) 10 – 30 10 – 30SO 2 (kg/t Al) při pouţití 1,0 – 3,5 1,0 – 3,5mokré sprchyCF 4 /C 2 F 6 (kg/t Al) 0,02 – 1,0 0,2 – 1,0CO 2 (t/t Al) 1,4 – 1,6 1,6 – 1,9BaP (g/t Al) - 5 – 20Pozn.: x S pouţitím mokrých skrubrŧ ve větracím systému.Dŧleţitost emisí nekontrolovaných větráním pecního prostoru se zakládá na zachycení98 % zplodin z pecí. Běţné elektrolyzéry CWPB mohou dosáhnout této účinnosti, ale je-lidosaţeno niţší účinnosti – například v elektrolyzérech SWPB a Soderberg – vzroste dŧleţitostventilace pecního prostoru (tm 77, Al Expert Group 1998, tm 100, NL Al 1998).Plyny emitované ventilačním vzduchem při elektrolýze primárního hliníku jsouspočítány (tm 29, PARCOM 1997). Výpočet se zakládal na koncentraci sloţek v pecníchplynech a na účinnosti zachytávání krytu a odsávacího systému. Tento výpočet je dŧleţitý vestanovení významu nezachycených emisí, ale vyvolává stejné závěry jako dŧleţitost účinnostisystému 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 ovzdušíParametrEmise (kg/t Al)Prach 0,02 – 0,3Nox 0,1 – 0,4SO 2 0 – 34.2.1.2.12 Sklenikové plynyVýroba primárního hliníku resultuje v emisi CO 2 jako vázaného produktuelektrolytického procesu (z uhlíkových anod) a spalování paliva k výrobě oxiduhlinitého a výrobě elektrické energie tam, kde je zaloţena na fosilních palivech. Běhemanodového efektu jsou navíc produkovány polyfluorované uhlíky (PFC) jako CF 4 a C 2 F 6 .Oba plyny jsou silné klimatické plyny se stoletým potenciálem globálního oteplování (6500a 9200).Výpočty pro evropské hutě primárního hliníku ukazují, ţe celkové mnoţstvíemitovaných plynu PFC, počítaných jako ekvivalentní emise CO 2 obnášelo v roce 1990cca 15 mil. tun. Zlepšení v řízení elektrolytického procesu výrazně sníţilo početanodových efektŧ a trvání kaţdého z nich. Tím byly emise PFC významně sníţenyza posledních 10 let a výpočty ukazují, ţe ekvivalentní emise CO 2 pod 6 mil. tun/rok budedosaţena.284

Zlepšení účinnosti dalších částí procesu taktéţ přispělo ke sníţení přímých emisí CO 2 ,sníţením celkové emise klimatických plynŧ . Specifické emise PFC od rŧzných technologiíjsou 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.4.2.1.3 Emise do vodyVýroba primárního hliníku je v podstatě suchý proces. Vypouštění odpadní vody jeobvykle vymezeno chladící vodou, dešťovou vodou stékající z povrchŧ a střech a mořskouvodou ze skrubrŧ pro čištění plynŧ z pecního prostoru. Vypouštěná dešťová voda mŧţe býtkontaminována nekrytým skladováním materiálŧ a uloţených pevných látek. Typickýmihodnotami pro tuto kontaminaci jsou 0.03 kg/t hliníku u suspendovaných látek a 0,02 kg/thliníku u rozpuštěného fluoridu. Kromě toho mŧţe být vypouštěno pováţlivé mnoţstvíodpadní 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 kchlazení „zelených“ (nevypálených) anod, nebo spalin. Chlazení mŧţe být prováděnoza pouţití nepřímého vodního systému, vyúsťujícího ve vypouštění chladící vody. Nepřímévodní systémy mohou být téţ pouţity pro chlazení spalin, za účelem sníţení jejich objemu pročištění běţnou technikou, tj. látkovými filtry, elektrostatickými odlučovači (tm 100, NL Al1998).Výroba oxidu hlinitého z bauxitu je proces vylučující vypouštění vody provozovánímuzavřeného systému. Voda, která je obsaţena v červeném kalu, nebo je pouţita k jehotransportu na místo likvidace, je vysoce alkalická a je čerpána zpět do závodu a znovupouţita (tm 77, Al Expert Group 1998).Elektrolýza je suchý proces a odpadní voda není přímo produkována. Kontaminacidešťové vody se zabraňuje správnou praxí popsanou v části 2.9.Tab. 4.8 Emise do vody z elektrolytické výroby primárního hliníkuParametr Předem vypálené (PVA) SøderbergFluorid (kg/t Al) 0 – 3,0 0 – 5,0Suspendované látky ( kg/t Al) 0 – 6,0 0 – 6,0PAH /Boneff 6/ (g/t Al) 0 – 0,01 8 – 154.2.1.4 Zbytky a odpady z procesuVýroba 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 kalČervený kal, produkovaný během vyluhování oxidu hlinitého z bauxitu je významnýodpad a na jeho likvidaci jsou kladeny velké poţadavky. Kal je všeobecně alkalickýz extrakčního procesu a obsahuje 3-12 kg NaOH na tunu produkovaného oxidu hlinitého, coţvyţaduje pečlivou manipulaci. Běţnou praxí je ukládat červený kal do specielněkonstruovaných, isolovaných odkališť v místě výroby, nebo blízko něho. Nadbytečnávoda z odkališť se běţně vrací do výrobního procesu.Sŧl obsahující vanad mŧţe téţ být produkována během odstraňování nečistot z roztokuběhem louhování. Tato sŧl je hlavním zdrojem jiných kovŧ, jako je vanad a telur.4.2.1.4.2 Odpadní vyzdívky z elektrolyzérŧPři ţivotnosti katody 5-8 let, coţ je běţné u moderních závodŧ, vzniká odpadnívyzdívka (SPL), v mnoţství 20-30 kg/t vyrobeného hliníku. Předpokládá se, ţe se SPLnormálně sestává ze dvou odlišných částí: uhlíkové a ze ţáruvzdorného materiálu. Uhlíkováčást je katoda elektrolyzéru a zbytek jsou rŧzné druhy izolačního materiálu.Tyto dvě frakce jsou často separovány při demontáţi katody. Upotřebená katoda téţobsahuje některé zbytky lázně, ocelové sběrnice pro vedení elektrického proudu k uhlíkovékatodě a často vločky kovového hliníku z pronikání kovu do katody. Tyto části jsou buďpřímo znovu pouţity v závodě, nebo v případě ocelových sběrnic jsou odeslány ven ze závoduk recyklaci. Uhlíková část je relativně homogenní, zatímco ţáruvzdorná část mŧţe býtsloţena 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 elektrolyzérŧSloučenina Uhlíková vyzdívka IzolaceRozsah hmotnosti v %Al 2 O 3 0 – 10 10 – 50C 40 – 75 0 – 20Na 8 – 17 6 – 14F 10 – 20 4 – 10CaO 1 – 6 1 – 8SiO 2 0 – 6 10 – 50Kovový hliník 0 – 5 0CN (kyanidy) 0,01 – 0,5 0 – 0,1CN, volný 0 – 0,2 0 – 0,05OstatníProblémové sloţky spojené s tímto materiálem jsou rozpuštěný fluorid a rozpuštěnýkyanid. Kromě toho kaţdé zvlhnutí tohoto materiálu vyprodukuje alkalickévyluhovadlo a uvolní malá mnoţství NH 3 a PH 3 . PAH se nepovaţuje za problém, jelikoţuhlíková výstelka jiţ byla karbonizována při teplotě nad 1250 o C a dusací pasta byla zahřátanad 900 o C v elektrolytické peci. Problémové sloţky o nichţ je zmínka, jsou hlavně spojeny286

s uhlíkovou a ţáruvzdornou částí SPL v bezprostředním styku. Jak patrno z tabulek, je obsahtěchto 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 palivoProcesy zpracování:• Reynoldsŧv (v rotační peci)• Elkem – pyro-hydrolýza (téţ produkuje kryolit)• Comalco Comtor• Vortec/Ormet• Alcoa/AusmeltLikvidační praxe:• ukládka na mořském pobřeţí• ukládka do země jako nebezpečný odpad4.2.1.4.3 Ostatní materiályStruska z udrţovacího a zpracovatelského procesu představuje 15 aţ 20 kg na tunuvyrobeného hliníku. Tento materiál obsahuje 30 aţ 80 % hliníku a chlazení pod internímplynem zabraňuje oxidaci. Struska je pouţita jako surovina v prŧmyslu sekundárního hliníku.Odpadní filtry ze zpracování kovu jsou obvykle likvidovány. Pevné odpady produkovanézařízením pro čištění plynu (prach a kaly) lze znovu pouţít (tm 77 a 90, Al Expert Group1998).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 redukovatodpad určený k ukládce do země (viz příklady).Tab. 4.10 Optimální snižování odpadů z výroby elektrolytického hliníkuZdrojStěry AlFiltrový prachSPLCihlyOcelUhlíkový prach (anod. závod)Volba / využití ke zpracováníRegeneraceZnovuvyuţití v procesuKarburant, tavidlo, vyzdívkaZnovuvyuţití (z anod. pecí)RegeneraceRecyklace287

Tab. 4.11 Specifická množství odpadu v výroby primárního hliníkuZdrojMnožství na tunu Al (kg)Stěry Al) 15 – 25SPL (vyzdívky) 20 – 30Jiný nebezpečný odpad 7 – 15Nerizikový odpad 12 – 14Ocel z anodového závodu normálně znovu přetavena v indukční peci a znovu uţitav procesu. Tavba oceli kontaminované fluorem je dalším potenciálním zdrojem těchto emisía je tedy poţadován vhodný sběr a sníţení výskytu.4.2.2 Sekundární hliníkExistují potenciální emise ovzduší prachem, kovovými sloučeninami, chloridy, HCla produkty nedostatečného spalování jako dioxiny a jiné organické sloučeniny z tavícícha 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 jakoemise prchavé, v závislosti na stáří zařízení a pouţité technologii. Komínové emise jsounormálně nepřetrţitě monitorovány, nebo periodicky a hlášeny štábem závodu,nebo externímikonzultanty kompetentním osobám.Obr.4.5 Vstup a výstup z výroby sekundárního hliníkuKouř NB a prach se mŧţe spojit s organickými sloučeninami jako VOC a dioxiny.Čpavek a jiné plyny mohou emitovat z nevyhovujícího skladování, zpracování a transportustěrŧ (tm 33, Mantle 1988). Prach také vzniká při manipulaci a zpracování stěrŧ. Existujípotenciální úniky nerozpustných solí, kovŧ a olejŧ do vody z nevhodného produktu a skladumaterálu.Druh a jakost odpadu (šrotu) má hlavní vliv na význam únikŧ. O tom je pojednánodetailně 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 zejménasušení pilin, třísek a tepelné odstraňování povlakŧ v předúpravě odpadu a mletí i jinémechanické postupy a koncentrační metody pro stěry a solnou strusku.Solné strusky vznikají, kdyţ se pouţije směsí chloridu sodného a draselného k pokrytíroztaveného kovu za účelem zábrany oxidace, rŧstu výtěţku a nárŧstu tepelné účinnosti. Tytostrusky jsou obecně produkovány v rotačních pecích a mohou mít environmentální dopadjsou-li uloţeny v zemi. Mnoţství vyprodukované solné strusky značně kolísá a je závislé nadruhu materiálu, peci a stupni kontaminace hliníku atd. Existují, resp. jsou k dispozicimoţnosti volby tavení bez soli za pouţití mnoha druhŧ surovin, nebo recyklace solné strusky.288

4.2.2.1 Emise do ovzdušíPotenciální emise do ovzduší jsou:• prach a kouř• směsi kovŧ• organické materiály (VOC a dioxiny) a CO• oxidy dusíku (No x )• oxid siřičitý• chloridy, HCl a HFProporce emisí těchto substancí je podmíněna palivem a kontaminací vsazovanéhomateriálu. Některý prach je produkován jemným prachovým odpadem a solným dýmem (tm77 a 90, Al Expert Group 1998).Tab. 4.12 Závažné potenciální emise do ovzdušíSložka Předúprava Tavení Čištění a odplyňováníHCl, HF a chloridy + ++ +++Kovy a sloučeniny ++ ++ ++Oxidy a dusík + ++ + plyny spalinSO 2+ s vhodným palivem + s vhodným palivem + plyny spalinOrganické sloučeniny +++ +++(VOC, dioxiny)Prach +++ +++ ++Poznámka :+++ … významnější+ ….… méně významnéKromě toho jsou potenciální emise prachu a fosfinu ze zpracování solné strusky, kterélze povaţovat za efekt nepřímého média.4.2.2.1.1 Zachycování plynŧKapitola 2.7 pokrývá pouţívanou techniku. Extrakce kouře je dŧleţitý prvek ve výroběsekundárního hliníku, jelikoţ prach a kouř mŧţe být tvořen z kontaminantŧ ve vsázce, jakoţ ize spalování a tavení (tm 33, Mantle 1988). Přítomnost některých moţných emisí na určitýcmístech pece je téţ významná a sběr emisí z takových míst je třeba stanovit. Kromě toho lzenasadit rŧzné systémy sniţující únik emisí během vsázkovací operace. Například lze pouţítzaváţecí vozíky, které utěsní spoj se sázecími dvířky s cílem zabránit úniku emisí běhemvsazování do pece.Další dŧleţitý faktor je spalování organických povlakŧ v pecích na předúpravu, nebo vtavících pecích, extrakční systémy a odlučování je třeba konstruovat tak, aby zajistily likvidacitěchto emisí. Prchavé emise mohou být významné, nejsou-li systémy sběru kouře dobřekonstruovány.289

4.2.2.1.2 Prach a kovyTyto 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 véstk tvorbě dioxinŧ, které se také spojí s částicemi. Po spálení se pro zničení organickýchmateriálŧ 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 20mg/Nm 3 . Lapač jisker, nebo chladící komora se často předsazují k zajištění ochrany filtru. Lzepraktikovat regeneraci energie, nejvíce jsou pouţívány rekuperační hořáky.Tab. 4.13 Typické složení filtrového prachu ze sekundárního hliníkuObsah Typická hodnota (%) Rozsah (%)CaO 25 0 – 50Al 2 O 3 15 6 – 25NaCl, Kcl 35 20 – 50Uhlík 6 1 – 6Těţké kovy + - 0,01 – 10Al, kov 3 2 – 7PCDD/F 5 ug/kg 3 – 10 ug/kgPoznámka :+ 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 výrobyhliníku, 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 CONedostatečné spalování paliva, nebo organických látek obsaţených vevsazovaném materiálu mŧţe vyústit v emisi organických látek. Pro optimálníspalování se pouţívá řízení účinnosti hořáku a pece. Špičkový spalovací výkon zezahrnutých organických materiálŧ je třeba brát v úvahu, jsou-li tyto vsazenydo pece. Je hlášeno, ţe předběţné čištění odpadu odstraňujemnoho 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 likvidaciorganického materiálu produkovaného v peci, nebo během stádia předúpravy sepouţívají přídavné hořáky. Lze přidat uhlík a pouţít účinnou filtraci prachuk odstranění organického materiálu a dioxinŧ sdruţených s částicemimateriálu.4.2.2.1.4 Oxid siřičitý a oxidy dusíkuObě tyto sloučeniny jsou produkovány jako výsledek pouţitých spalovacích systémŧpouţitých v pecích. Emise nejsou významné. Pro minimalizaci emisí lze pouţít hořákyo nízkém NO x a paliva s nízkým obsahem síry. Pouţití kyslíkových palivových hořákŧ mŧţe290

edukovat tvorbu tepelného NO x , ale je zde moţnost, ţe obohacení kyslíkem mŧţe mítopačný efekt vlivem vyšších provozních teplot. Vyšší koncentrace jsou však spojeny s niţšímiobjemy plynu a celkovým mnoţstvím. Hlášené emise jsou v rozsahu 10 aţ 900g NO x na tunukovu v závislosti na peci (tm 116, ALFED 1998).4.2.2.1.5 HF, HCl a chloridyChlór mŧţe být pouţit k úpravě roztaveného hliníku před odlitím za účelem odstraněnívodíku 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 mŧţehydrolyzovat ve styku se vzduchem s produkcí HCl. Některé závody pouţívají mokréskrubry 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 kouřeobsahujícího chloridy kovŧ. Pouţití fluoridŧ pro odstranění hořčíku, nebo jako tavidla mŧţepřivodit uvolnění HF a fluoridŧ v malých mnoţstvích.4.2.2.1.6 Souhrn emisí do ovzdušíTab. 4.14 Sušení třísekE m i s eR o z s a hČástice (mg/Nm 3 ) 5 – 50HF (mg/Nm 3 ) 5Chloridy (mg/Nm 3 ) 5HCl (mg/Nm 3 ) 3 – 40SO 2 (mg/Nm 3 ) 15 – 530NO 2 (mg/Nm 3 ) 40 – 420Dioxiny (ng/Nm 3 ) 0,1 – 1VOC (mg/Nm 3 ) 1 – 57Spotřeba energie kJ/t(třísky, piliny) 3500 – 5200Tab. 4.15 Tavba v indukční peciE m i s eR o z s a hČástice (mg/Nm 3 ) 1 – 35HF (mg/Nm 3 ) 0,1 – 5Chloridy (mg/Nm 3 ) 1 – 5HCl (mg/Nm 3 ) 0,1 – 40Dioxiny (ng/Nm 3 ) 0,1 – 1291

Tab. 4.16 Tavba v rotační peciE m i s eR o z s a hČástice (mg/Nm 3 ) 1 – 30HF (mg/Nm 3 ) 0,1 – 5Chloridy (mg/Nm 3 ) 1 – 5HCl (mg/Nm 3 ) 0,1 – 40SO 2 (mg/Nm 3 ) 5 – 520NO 2 (mg/Nm 3 ) 50 – 450Dioxiny (ng/Nm 3 ) 0,1 – 1VOC (mg/Nm 3 ) 5 – 90Spotřeba energie MJ/t Al 4 000 – 12 000Tab. 4.17 Tavba v plamenné peci s boční nístějíE m i s eR o z s a hČástice (mg/Nm 3 ) 0,1 – 35HF (mg/Nm 3 ) 0,1 – 5Chloridy (mg/Nm 3 ) 1 – 5HCl (mg/Nm 3 ) 0,5 – 40SO 2 (mg/Nm 3 ) 0,5 – 515NO 2 (mg/Nm 3 ) 15 – 450Dioxiny (ng/Nm 3 ) 0,1 – 1VOC (mg/Nm 3 ) 2 – 55Spotřeba energie MJ/t Al 3 300 – 8 000Tab. 4.18 Tavba v peci se šikmou nístějíE m i s eR o z s a hČástice (mg/Nm 3 ) 5 – 50HF (mg/Nm 3 ) 5Chloridy (mg/Nm 3 ) 1 – 5HCl (mg/Nm 3 ) 30 – 40SO 2 (mg/Nm 3 ) 10 – 530NO 2 (mg/Nm 3 ) 20 – 420Dioxiny (ng/Nm 3 ) 0,1 – 1VOC (mg/Nm 3 ) 5 – 57Spotřeba energie MJ/t Al 2 300 – 3 8004.2.2.2 Emise do vodyVýroba hliníku ze sekundárních surovin je v podstatě suchý proces. Vypouštění odpadnívody je obvykle omezeno na chladící vodu, která je často vracena do oběhu a dále dešťovouvodou, stékající z povrchŧ a střech. Stékající voda mŧţe být kontaminována nekrytýmskladováním surovin, jako zaolejovaný odpad a uloţenými pevnými látkami. Typickéhodnoty těchto kontaminací jsou 0,03 kg/t hliníku u suspendovaných látek. Kromě toho mŧţe292

ýt vypouštěno závaţné mnoţství odpadní vody, jsou-li pouţity mokré systémy k čištěníznečištěného vzduchu.4..2.2.3 Výrobní zbytky a odpadyStěry z udrţování a upravování kovu představují 15 aţ 20 kg/t vyrobeného hliníku.Tento materiál obsahuje významné mnoţství hliníku a předběţná úprava stěrŧ, napříkladlisováním, nebo chlazením pod vrstvou inertního plynu sniţuje oxidaci. Během skladovánímohou stěry reagovat se vzdušnou vlhkostí s produkcí čpavku a dalších plynŧ. Stěry sepouţívají jako surovina v jiných částech prŧmyslu sekundárního hliníku a jsou někdyupravovány mletím a vzduchovým tříděním k odloučení hliníku od oxidu hliníku.Spotřebované filtry pro filtraci kovu se obvykle likvidují. V některých případech, kdy jepouţit 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 prachz 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 hliníkuOdpad ,zůstatek Původ Objem Úprava Připomínkyk úpravěSolná struska Tavba v rotačníbubnové peciAţ do 500 kg/thliníkuPrach z filtruČištěnívýstupního plynuDo 35 kg /t AlRegeneracerozpouštěním akrystalizací.Výroba znovu –vyuţitelnýchsubstancí,lze-li-Al granule,smíšená sŧl,Al 2 O 3Likvidaces předúpravou,nebo dopodzemí, neboregeneracesolnou struskou,nebo pouţitív ocelářstvíVyzdívka pecí Tavící pec cca 2 kg/t Al Potenciál proregeneraci sestěry, jinaklouţení a dopodzemíZábrana vniku dopŧdyZákaz podzemnílikvidacev některýchzemích, tepelnáúprava moţná /neutralizacepomocí NaHCO 3nebo Na 2 CO 3 pouţití solnéstruskyZákaz podzemnílikvidacev některýchzemích;oznámeno pouţitído form. směsí293

StruskaVšechny pecenepouţívající sŧl;čištění pece,tavírny slévárenCca 25 kg/t Al,40 – 80 kg/thliníku +Tavení v rotačnípeci, regenerace,pelety pro pouţitív rotační bubnovépeci, stěry,prach z přepracovánísolnéstruskyPoznámka: + s pouţitím uzavřené nístějové pece++ nekovové produkty (podíl oxidu odpovídá Al odpadu)Zábrana vnikánído pŧdyTab. 4.20 Úprava stěrůE m i s eR o z s a hČástice (mg/ Nm 3 ) 10 – 40Prach (kg/t) (+) 300 – 700Spotřeba energie MJ/t 300 – 800Poznámka : (+) mnoţství prachu závisí na obsahu kovu v pŧvodním stěruSpeciální solné tavidlo je směsí NaCl, KCl a fluoridu vápenatého. Lze přidat vícefluoridu do cca 5 %. Kdyţ je tavidlo vypuštěno z pece (v tomto stádiu nazývané solnástruska), obsahuje velké mnoţství oxidu hlinitého, který oddělil tavidlo od surovin. Z celkovéhmotnosti solné strusky je 8-10% kovový hliník. Hliník, chloridy sodné a draselné lzeregenerovat pro další uţití separací a krystalizačními procesy. Některé závody mohoupo 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 struskyObsah Typická hodnota (%) Rozsah (%)Hliník, (kov) 8 5 – 20Vodou rozpustné částice (+) 37 20 – 40Vodou nerozpustné částice (++) 55 45 – 75PCDD/F 5 ng/kg 10 ng / kgPoznámka :+ vodou rozpustné soli++ kovové oxidy, neregenerovaný kov a nerozpustné soli294

Tab. 4.22 Typické sdružené vzdušné emise z recyklace solné strusky (s vyloučením kotlovýchspalin , je-li kotel instalován)Prchavé emise prachu z drcení solné strusky mohou být značné.E m i s eR o z s a hČástice (mg/Nm 3 ) 15 – 40Čpavek (mg/m 3 ) 30 – 40Fosfin (mg/m 3 ) 0,1 – 0,5Sirovodík (ppm) 50 – 100Spotřeba energie MJ/t Al 300 – 8004.3 TECHNOLOGIE ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BATTato část uvádí určitý počet technologií pro zamezení, nebo sníţení emisí a odpadŧ,jakoţ i technologií omezujících celkovou spotřebu energie. Všechny jsou komerčněk dispozici. Uvádí příklady s cílem předvést technologie představující vysokýenvironmentální výkon. Tyto technologie, uváděné jako příklady, závisejí na informacíchposkytovaných prŧmyslem, evropskými členskými státy a na hodnocení evropským úřademIPPC (European IPPC Bureau). Obecné technologie popsané ve 2. kapitole „Obecné postupy“(common processes) se pouţívají ve velkém rozsahu, v procesech tohoto sektoru a ovlivňujízpŧsob, při kterém jsou hlavní a přidruţené procesy řízeny a provozovány.Technologie pouţívané v jiných sektorech jsou téţ pouţitelné, zejména ty kterésouvisejí s odstraňováním dehtŧ a PAH.Uvaţované technologie v závodech, dané základnou, jsou silně ovlivňoványsurovinami, které jsou závodu k dispozici, místním postupem a především druhema variabilitou sekundárních surovin. Například kovy, které suroviny obsahují, mohou býtrozhodující ve volbě procesu.Shora uvedené aplikované postupy jsou pouţívány v širokém rozsahu sekundárníchsurovin rŧzných mnoţství s jsou reprezentativní ve vyuţití po celém světě. Primární postupyse vyvinuly v nedávné době a řízení provozních podmínek a technologie dávkováníelektrolyzérŧ se zlepšilo, jelikoţ mají řídící a extrakční systémy. Technologie byly vyvinutyspolečnostmi tohoto sektoru, které se na tomto podílejí.4.3.1 Skladování materiálŧ, manipulace a postupy předběţné úpravySkladování surovin závisí na povaze shora popsaného materiálu. Skladování jemnýchprachŧ v uzavřených budovách, v silech, nebo v utěsněném balení se běţně pouţívá. Pouţíváse téţ skladování bezprašného, nerozpustného materiálu na otevřených skládkách a téţ mnohajednotek individuálně v otevřeném prostoru.4.3.1.1 Primární surovinyPrimární suroviny jsou bauxit, hydroxid sodný, vápno, sloučeniny chlóru, oxid hlinitý,tavidla, anodové materiály, sekundární materiály a palivo. Další dŧleţité materiály jsouvýrobky, struska, stěry a procesní zbytky. Dŧleţitá hlediska jsou prevence úniku prachu295

a mokrého materiálu, zachytávání a úprava prachu a kapalin, kontrola vstupu a provozníchparametrŧ manipulace a zaváţecích postupŧ.Specifické otázky této skupiny jsou:• potenciálně prašná povaha bauxitu, oxidŧ hlinitého a tavenin znamená, ţe by mělo býtpouţito uzavřené skladování, manipulace a zpracování. Jako uvaţované technologie byměly být uzavřené dopravníky, pneumatické přepravní systémy a skladová sila.• prach vyvíjený některými mlecími a separačními operacemi znamená, ţe by mělo býtpouţito 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 hliníkuMateriál Ukládka Manipulace Předúprava PoznámkaUhlí nebo koks Kryté plochy, Uzavřenésiladopravníky,Palivo, oleje,asfaltBauxit a oxidhlinitýPlynný chlor, nebsměsiobsahující chlorVýrobky: desky,ingoty, plechy,předvalkyOdpady (zbytky)procesu, struskyOdpadyk likvidaciNádrţe, sudyv pobřeţníchprostoráchUzavřená, tvoříliprachSchválenétlakové nádobyNekryté sklady íKrytá nebo otevřená,dle tvorbyprachuKrytá nebootevřená, neboizolovaná (sudy)dle materiálupneumatikaBezpečnostnípotrubí neboruční manipulaceUzavřeně sesběrem prachu,krytý dopravníkSchválenoumetodouZávisí napodmínkáchZávisí napodmínkáchVyhřívané skladya potrubíOdsáváníuniklých plynŧUdrţovat v suchusolnou strusku astěry. Vhodnýdrenáţní systémVhodný drenáţnísystémStěry a jiné kovové zbytky určené k regeneraci mimo závod mají být chlazenypřednostně v inertní atmosféře a skladovány v suchých podmínkách, nebo upraveny jinýmivhodnými zpŧsoby v závislosti na materiálu, například redukcí velikosti (mnoţství, objemu).4.3.1.2 Sekundární surovinyExistují rŧzné sekundární suroviny a jsou v rozsahu od jemných prachŧ do velkýchkusŧ. Obsah kovu se rŧzní u kaţdého druhu materiálu a taktéţ je tomu co do obsahu jinýchmateriálŧ a kontaminantŧ.296

Sekundární suroviny obsahující olej nebo vodou rozpustné prvky se skladují uzavřené.Strusky mohou hydrolyzovat a produkovat plynný čpavek. Technologie pouţité keskladování, manipulaci a předběţné úpravě se tedy liší podle velikosti a obsahu té, kterékontaminace. Tyto faktory se liší závod od závodu a diskutované technologie v části 2.4 seaplikují 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 pouţívápředběţná úprava. Uvaţovanou technologií bývá odstranění oleje a povlakŧ tepelnýmiprostředky, například v sušičce třísek.• jiné fáze předběţné úpravy mohou téţ zahrnovat granulování, separacimédia a magnetickou separaci k odstranění obsaţeného ţeleza – to jsou uvaţovanétechnologie• další uvaţovanou technologií je úprava stěrŧ drcením a mletím, pokud jepouţita za dobrého odlučování a sniţování objemu prachu, produkovaný jemný prach jemoţno upravit pro regeneraci jiných kovŧ• ukládka a manipulace s prachem zpŧsobem zabraňujícím emisi prachu je uvaţovanoutechnologiíTab. 4.24 Skladování sekundárních materiálů, metody manipulace a předběžné úpravy hliníkuMateriál Ukládka Manipulace PředběžnáúpravaPalivo, oleje Nádrţe, sudy na Bezp. potrubí Vytápěnápobřeţí nebo ruční ukládka a potrubíTaveniny a sŧl Uzavřená (silo), Uzavřenétvoří-li se prach dopravníky sesběrem prachuJemný prach Uzavřená, Uzavřená se Mletí a separace(struska) atd.Piliny, třískyHrubý prachKusy (surovina,struska)Nedělené části, fóliea plechyChlor, plyn, směsiobsahující chlorVýrobky: desky,ingoty, plechy,předvalkytvoří-li se prachKrytá, jsou-lirozpustné, neboemulgovanýolejOtevřená nebozavřenáOtevřenáOtevřená nebouzavřenáSchválenétlakové kotleOtevřenásběrem prachuMechanickýnakladačMechanickýnakladačMechanickýnakladačMechanickýnakladačSchválenémetodyhustotySušička třísek,odstřeďováníSušička, je-litřebaPředehřevPoznámkaOdsáváníuniklých plynŧSběr oleje, je-linezbytnéSběr oleje, je-linezbytnéSběr oleje, je-litřebaSběr oleje, je-litřeba297

Procesní odpad(zbytky k regeneraci/strusky, solnástruska a výstelka)Odpad k likvidaciKrytá nebootevřená podletvorby prachuKrytá nebootevřená, nebov uzavřenýchkontejnerechk přepravě dledruhu materiáluZávislá napodmínkáchZávislá napodmínkáchSeparace mletíma/ neborozpuštěnímvelmiprašnéVhodnýdrenáţní systémStrusku a solnoustrusku udrţovatsuchou. Vhodnýdrenáţní systém4.3.2 Výroba oxidu hlinitého z bauxituBayerŧv postup je standardní (normalizovaná) technologie. Jsou některé variantnípostupy, které by měly být vzaty v patrnost v určování BAT - jsou to:• manipulace, skladování drcení a mletí bauxitu, vápna a dalších materiálŧ pro minimalizaciprachu• konstrukce a provoz vyluhovačŧ k minimalizaci spotřeby energie, například pouţitítrubkových vyluhovačŧ a olejových výměníku tepla pro maximální rekuperacitepla a vyšší vyluhovací teploty.• likvidace červeného kalu v těsněném prostoru s rekuperací přepravní a povrchové vodyz kalových nádrţí.4.3.3 Postupy tavení primárního hliníkuElektrolyzéry popsané v části o uţitých technologiích jsou technologie vzaté v úvahu přinásledujících bodech za účelem minimalizace environmentálních dopadŧ:automatické mnohobodové dávkování oxidu hlinitéhopočítačové řízení elektrolytického postupu zaloţené na aktivních databázích a monitorováníprovozních parametrŧ elektrolyzérŧúplné zakrytí elektrolyzérŧ, spojené se samostatným odsáváním plynŧ a filtračním systémem.Pouţití robustních krytŧ pecí a přiměřeného odtahového výkonu, odpovídajícího odpařovánífluoridŧ a spalování uhlíkuodlučování 98 aţ 99 % dýmu z pecí na dlouhodobém základě, je-li dosahováno niţší účinnostiodlučování, je třeba zváţit odsávání a úpravu ventilačních plynŧminimalizace doby výměny anod a jiných činností, vyţadujících sejmutí pecních krytŧ,chlazení anodových nedopalkŧ v krytu . Pouţívání programu pro operace a údrţbu pecíu pecí Soderberg: úplný vrchní kryt vrchu anody, spojený se samostatným odlučováním plynua suchý skrubr s oxidem hlinitým, nebo: suchý vrch anody v kombinaci s pastou dávkovanouotvorem ve svislých trnech při nárŧstu výšky anody (v závislosti na demonstrovanéúčinnosti), tam kde je nezbytné, dobře konstruované a udrţované hořáky pro spalováníCO 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 odstraňováníprachu v systému textilního filtru nebo jeho kombinaci a mokrý skrubr k dosaţení odstraněníminimálně 99,9 % celkového fluoridu, oxid hlinitý by měl být znovu vyuţit během procesuje-li odstraňování síry provozováno za pouţití mokrého sprchovacího systému, má k tomu býtpouţit systém pro odstranění fluoridu, HF a dehtŧ298

jde-li o kombinovaný anodový závod, tedy pouţití systému sprchovače oxiduhlinitého a textilního filtru, nebo filtrŧ s uhlíkovým povlakem k odstranění dehtového kouřez mletí, drcení, mísení a vypalování. Oxid hlinitý se vyuţije v elektrolýzepouţití zavedených účinných odlučovacích metod v otyčovacích provozech pro regeneracifluoridŧ a uhlíku – sběr kouře obsahujícího fluorid z čistícího procesu a z tavení ocelovýchkomponentŧpouţití uhlíku o nízkém obsahu síry pro anody nebo anodovou pastupouţití rotačního plynového vstřiku tavidel do udrţovacích pecíPříklad 4.01: Řízení provozních podmínek elektrolyzéruPopis:Teplota lázně, napětí a elektrický proud jsou jediné parametry elektrolytického procesu,které mohou být přímo měřeny. Řízení procesu uvnitř elektrolytického postupu se protozakládá na datech z tohoto omezeného počtu parametrŧ. Vývoj mikroprocesorŧ toto umoţnilu moderních počítačŧ pro simulování elektrolytického postupu pomocí výpočetníchkomplexních modelŧ pro dynamickou kinetiku a magnetická pole, zakládající se nadostupných omezených informacích. To vede ke zlepšení řízení a kontrole procesu aplynulejšímu provozu elektrolýzy. Hladký prŧběh operací má všeobecně za výsledek sníţeníemisí fluoridŧ a prachu.Hlavní environmentální uţitek: Zlepšené řízení procesu lze téţ aplikovat na sníţení emisíPFC. Anodový efekt, vyvolávající emise PFC, je přímo uváděn do vztahu s nízkoukoncentracím oxidu hlinitého. Koncentrace oxidu hlinitého v elektrolytu není přímo měřitelnávlivem velmi agresivního charakteru tohoto média. Anodové efekty byly proto pouţity jakopomocná metoda kontroly koncentrace oxidu hlinitého. Anodové efekty vznikají kdyţkoncentrace oxidu hlinitého klesne pod 1 % a jsou tedy schopné identifikovat specifickoukoncentraci oxidu hlinitého. Simulováním elektrolýzy jsou moderní počítače schopny výpočtua korekce koncentrace oxidu hlinitého. Korekce oxidu hlinitého v elektrolytu sniţuje početanodových efektŧ. Nicméně anodové efekty jsou dosud ţádány pro periodické seřizovánísimulované koncentrace oxidu hlinitého. Proto bývá tento zlepšený proces řízení častovybavován automatizovaným zhášecím systémem anodového efektu. Tento systémautomaticky narušuje pomocí stlačeného vzduchu plynnou vrstvu, vznikající běhemanodových efektŧ na patě anod.Provozní údaje : Emise PFC lze sniţovat zlepšeným řízením procesu. Tak například peceCWPB se středovým bodovým dávkováním oxidu hlinitého mohou být obecně provozoványs frekvencí anodového efektu 0,2 aţ 0,5 na pec/den, vedoucí ke sníţení výsledné emise PFC o0,05 aţ 0,1 kg na tunu hliníku. Jsou-li pouţity moderní počítače pro řízení procesu, lze početanodových efektŧ dále sniţovat na frekvenci menší neţ 0,1 anodového efektu na pec/den. Tosniţuje emise PFC na méně neţ 0,03 kg na tunu hliníku.Prŧchozí média a jejich efekt: Zlepšené řízení procesu elektrolýzy má za výsledek sníţeníspotřeby elektrické energie. Přechod na bodové dávkování je spojen s vyššími emisemifluoridu v pecních plynech a ovlivňuje velikost systému sprchování pecního plynu v suchýchskrubrech.Ekonomika: přeměna konvenčních pecí typu Soderberg, nebo CWPB na bodové dávkovánís řízením procesu obnáší 100 aţ 250 Euro na tunu roční kapacity.299

Pouţitelnost: Všechny elektrolyzéry typu Soderberg a CWPB mají počítačové zařízení, alejsou 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 hliníkuPopis: Pouţití suchých skrubrŧ se zakládá na regeneraci fluoridŧ adsorpcí oxidu hlinitéhopouţitého jako sprchovacího media. Čerstvý oxid hlinitý je zaveden do reaktoru spolus procesním vzduchem z elektrolýzy. Většina adsorpce plynných fluoridŧ (HF) na oxiduhlinitém probíhá v tomto reaktoru. Směs procesního vzduchu s oxidem hlinitým potomvstupuje do systému odlučování prachu, kde oxid hlinitý – obohacený fluoridem – jeseparován od procesního vzduchu. Všeobecně – pro odstranění prachu se pouţívají pytlovéfiltry. Kromě toho se dosahuje adsorpce v těchto pytlových filtrech vlivem tvorby filtrových„koláčŧ“. Oxid hlinitý odebraný z procesního vzduchu je pouţit pro dávkování doelektrolýzy (tzv. „sekundární dávkování oxidu hlinitého“).Hlavním účelem systému suchého sprchování je odstranění fluoridŧ a prachu z procesníhovzduchu. Kromě toho téţ vzniká adsorpce SO 2 na oxidu hlinitém. Tento SO 2 se vrací doelektrolýzy se sekundárním dávkováním oxidu hlinitého. SO 2 zachycený oxidem hlinitým jepotom plně uvolněn elektrolytickým procesem při ohřevu oxidu hlinitého. Z tohoto dŧvodunení emise SO 2 sníţena systémem suchého sprchování.Hlavní environmentální uţitky: Systém suchého sprchování s odstraňováním prachu zajišťujevysoké účinnosti odstraňování, lepší neţ 99,9 % u totálních fluoridŧ. Přesná odlučovacíúčinnost závisí na konstrukci zařízení, vlastnostech oxidu hlinitého, flexibilitě závodu aúdrţbě. Nejúčinnější instalace suchého sprchování, pracující s oxidem hlinitým o vysocespecifickém povrchu, jakoţ i oxid hlinitý recyklující několikrát v reaktoru, dosahujíprŧměrné 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 Altotální fluoridy:0,05 – 0,3, kg/t Alprach:0,2 – 0,5 kg/t AlNepřímé vlivy a a jejich efekt: Suché sprchování vyţaduje zvýšenou spotřebu energie o cca350 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. prozlepšení jeho čistící účinnosti byly identifikovány investiční náklady ve výši 5 mil. Euro. Nazákladě údajŧ anonymních závodŧ byly identifikovány investiční náklady na nový systémsuchého sprchování s odstraňováním prachu v rozsahu od 10 do 50 mil. Euro. Provoznínáklady ve výši od 5 do 15 Euro na tunu Al byly identifikovány téţ u anonymních závodŧ.Pouţitelnost: Maximální300

Příkladné závody: Převládající většina elektrolýz primárního hliníku pouţívá suchésprchování oxidem hlinitým a doplňkové pytlové filtry pro odstraňování prachu a sníţeníjejich emisí. V některých případech se pouţívají elektrostatické odlučovače pro odstraňováníprachu.Referenční odkazová literatura: tm 100, NL Al 1998.Příklad 4.03: Pouţití mokrých skrubrŧ ve výrobě primárního hliníkuPopis: Emise vyvolané elektrolýzou lze sníţit mokrým sprchováním. Mokré sprchování sevšeobecně aplikuje jako přídavné zařízení k suchému sprchování. Přídavné mokré sprchováníse hlavně aplikuje pro odstranění SO 2 , ale taktéţ sniţuje emise fluoridŧ a – v menším rozsahu– prachu. Mokré sprchování lze aplikovat na plyny z elektrolytických pecí a na plynyz větrání pecního prostoru.Proces mokrého sprchování se zakládá na principu absorpce a konverze znečišťujících láteksprchovacím médiem. Jako sprchovací médium lze pouţít rŧzná činidla.V prŧmyslu výrobyhliníku se často pouţívá mořská voda, jakoţ i individuální aplikace hydroxidu sodného(NaOH), nebo uhličitanu sodného (Na 2 CO 3 ). Oxid siřičitý (SO 2 ) je přeměněn na vodné síranypomocí těchto médií. Jinou moţností je přeměna SO 2 na sádru s pouţitím vápna, obsaţenémve sprchovém mediu ve formě hašeného vápna, nebo vápence, případně směsi hydroxiduvápenatého a hořečnatého.Sprchovací médium je třeba obnovovat a upotřebené médium vypustit a umoţnit tak plynulouabsorpci a konverzi.Hlavní environmentální uţitky: Odstranění SO 2 a jiných kyselých plynŧ za účelem sníţenímístního, regionálního a dálkového dopadu těchto plynŧ.Provozní údaje: Účinnost odstraňování SO 2 u mokrých sprchovačŧ byla identifikovánav rozmezí 80-90 %. Emise SO 2 lze sníţit na koncentrace od 25 do 50 mg/Nm 3 a zátěţ od 0,6do 4 kg SO 2 na tunu Al. Kromě toho vede přídavné mokré sprchování ke sniţování emisífluoridŧ a prachu. Bylo-li mokré sprchování aplikováno jako přídavné sniţování, bylyidentifikovány hladiny emisí u totálních fluoridŧ (plynných a částicových) od 0,02 do 0,2 kg/tAl. 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 vypouštěníabsorbovaných a konvertovaných znečišťujících látek ze systému. Vypouštěny mohou býtodpadní voda (mořská voda), kapalný odpad (NaOH a Na 2 CO 3 ), nebo sádra.Mořská voda: Vypouštěná voda ze sprchovačŧ s mořskou vodou (20 aţ 300 m 3 /t Al)v hliníkárně je mírně kyselá a obsahuje fluoridy, sirníky / sírany, suspendované látky astopové kontaminace (např. nikl) a je chudá na kyslík. Závody pouţívající mořskou vodu majíproto běţně instalace na odstraňování částic látek tak, aby odpovídaly národní legislativě vevěci vypouštění odpadních vod do moře. Úprava odpadní vody normálně zahrnuje vločkovánía sedimentaci. Z úpravy odpadní vody vzniká kal, který se má likvidovat. Mořská vodapouţitá v mokrých sprchovačích mŧţe být také upravována biocidy, které se potom téţvypustí do moře. Sprchování mořskou vodou vyţaduje doplňkovou spotřebu energie ve výšicca 150 kWh/t Al.301

NaOH: Sprchovače provozované na NaOH vyţadují, aby byl koncentrovaný výtok (cca 1 m 3 /tAl) vypouštěn. Znečišťující elementy v tomto výtoku lze porovnat s elementy ve vypuštěnémořské vodě, ale vyskytují se ve větší koncentraci. Nicméně vliv na vodní prostředí trvá.Ekonomika: Odhady nákladŧ byly identifikovány u přídavného mokrého sprchování proprocesní vzduch. Odhady nákladŧ jsou uvedeny pro sprchovací systémy pracující s mořskouvodou, 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/tkapacity.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 70Euro/t Al.b) NaOH: Identifikované investiční náklady jsou v rozsahu od 12 do 40 mil. Euro. Vztaţenona 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 ročnívýrobní kapacitu, pohybují se celkové roční náklady od 100 do 200 Euro/t Al.Pouţitelnost: Tato technologie je pouţitelná, kdyţ koncentrace oxidu siřičitého v ovzdušípřekračují normy vzdálenosti, lokální, nebo regionální kvality vzduchu. Podobné technologiesprchování lze také aplikovat k odstraňování fluoridŧ, oxidu siřičitého a PAH z větracíhovzduchu pecního prostoru některých závodŧ SWPB a Soderberg. Investiční a provoznínáklady se v tomto případě liší.Příkladné závody: Mokré sprchování provozního vzduchu z elektrolýzy se pouţívá v Evropěpouze ve Skandinávii. Všechny závody v Norsku a Švédsku mají mokré sprchování. Některázařízení Soderberg mají téţ instalované sprchování ventilačního vzduchu z pecí. Tyto mokréskrubry jsou převáţně v provozu na mořském pobřeţí a pouţívají mořskou vodu jakosprchovací médium. Kromě toho byl jeden závod v Norsku identifikován jako uţivatel NaOHjako sprchovacího média, zatímco v USA byl jeden závod identifikován jako pracující sNa 2 CO 3 .Referenční (odkazová) literatura: tm 100, NL Al 1998.302

4.3.4 Sekundární tavící peceNěkteré z technologií popisovaných v části 2.7 a 2.8 jsou pouţitelné k extrakci a sníţeníobjemu kouře spolu se systémy řízení procesu uţitými u těchto pecí. Tyto technologie nejsourutinně uţívány u všech instalací v době redakce této literatury (dokumentu). Pece popisovanéjako dostupné technologie jsou technologie brané v úvahu při určování BAT. Následujícícharakteristiky jsou technologie brané v patrnost v určování BAT pro pece:• výběr vsazovaného materiálu vyhovujícího typu pece a sniţování a přenosu nevhodnýchsurovin k jiným zpracovatelŧm pouţívajícím zařízení k tomuto účelu odpovídající, tak,aby bylo moţné:a) zabránit pouţití soli tam, kde se dosahuje v praxi maximální výtěţnostib) minimalizovat uţití soli v jiných případechc) regenerovat tolik vedlejších produktŧ, kolik je moţné, např. regeneraci veškeré solnéstrusky lokálně vyráběnéCílem 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 tomoţné• pouţití kyslíkopalivových hořákŧ, tam kde jsou vţity energetické a environmentálnípřínosy• 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 nenípecní 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 včetnědioxinŧ• pouţití tepelné regenerace, je-li pouţitelná• pouţití vhodné filtrační technologie, např. textilní nebo keramické filtryPouţití systému oběhového čerpání kovu, utěsněných zaváţecích systémŧ a inteligentníhořízení 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 pecíNásledující příklady ukazují, jak lze pouţití solného tavidla prakticky omezit, redukovatjeho mnoţství, nebo jej konečně regenerovat. Kaţdou variantu je třeba uváţit v souladus 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 kovuPopis: Plamenná pec s boční nístějí, zaváţecí nístějí a systémem čerpání kovu.Obr. 4.6. Příklad systému pro čerpání kovu303

Hlavní environmentální uţitky: Potenciální vyloučení solného tavidla. Větší rozsahsurovin, 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. Sníţenípouţité energie a pecních emisí.Ekonomika: Cena (1997) 30-ti tunové pece a elektromagnetického čerpacího systémučinila 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 tavidlaPopis: Minimalizace solného tavidla pouţitím naklápěcí rotační pece.Hlavní environmentální uţitky: Sníţení vyrobené solné strusky od 1,8 do 0,5 soli/kgnekovového 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, vyţadujícíhoúpravu. Navíc sníţení energie a emisí z procesu zpracování .Ekonomika: Neznámo – a sice náklady pece mínus úspory nákladŧ z nákupu soli a jejíúpravy. Čtyři závody jsou ţivotaschopné.Pouţitelnost: Nové a vylepšené pece. Omezení velikosti. Nepouţitelné pro všechnysuroviny.Příkladné závody: Závody v USA, Německu a Spojeném království.Referenční studie: tm 145, Winter 1998Příklad 4.06 Minimalizace solného tavidlaPopis: Minimalizace mnoţství odpadu vzniklého úpravou stěrŧ. Stěry se melou aprosévají za účelem separace hlavní hliníkové frakce od oxidu. Frakce hliníku jeregenerována v rotační peci, ale předběţná úprava sniţuje tavené mnoţství, jakoţ i potřebnémnoţství 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 vyrobíse 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 kgprachu pro úpravu, 12,5 kg znovu pouţitelného materiálu a 5 kg ţeleza. 70 kg hliníkovýchgranulí pouţije 32,5 kg soli pro tavbu a vyprodukuje 45 kg hliníku a cca 54 kg zbytku solnéstrusky. 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 aemisí z procesu zpracování vzhledem k niţší zátěţi pece.Ekonomika: Není známo. Náklady na mletí a prosévání, mínus úspora nákladŧ zezpracování, nebo likvidace zaváţkou. Mnoho závodŧ je ţivotaschopných.Pouţitelnost: Většina strusek o vysokém obsahu oxiduPříkladné závody: Závody v provozu ve Španělsku, Itálii, Německu a Spojenémkrálovství.Referenční (odkazová) literatura: IDALSA 1999.305

Příklad 4.07 Regenerace solné struskyPopis: Regenerace solné strusky k získání podílŧ hliníku, solí a oxidŧ. Velké blokysolné 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 chloridypřecházejí do roztoku a produkují solanku, zanechávajíc nerozpustný oxid hlinitý anejjemnější kovové částice hliníku, které nejsou normálně ekonomicky regenerovatelné jakokov. Existují některé varianty v uţívaných procesech, některé pouţívají studenou vodu a pakkoncentrují solanku na krystalizaci a jiné varianty pouţívají horkou vodu.V procesu rozpouštění vznikají plyny obsahující zejména čpavek, metan, vodík afosfin. 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 kekrystalizaci, při které lze regenerovat pŧvodní chlorid sodný a chlorid draselný a potom znovuvyuţívat jako tavidlo v tavících pecích. Oxidy obsahují Ca, Mg a Al oxidy s chloridy,fluoridy, sírany anionty dusičnanŧ. Promyté oxidy mohou být pouţity v cementárenskémprŧmyslu. Jemný prach vzniklý z úpravy plynŧ ze sekundárních pecí pouţívajících bikarbonátsodný se uvádí v Rakousku a Španělsku jako regenerovaný v procesu regenerace soli.Hlavní environmentální uţitky: Sníţení ukládky do země, regenerace soli pro dalšípouţití, moţné pouţití oxidŧ hliníku v jiných odvětvích prŧmyslu, regenerace hliníkovéhopodílu (tm 206, TGI 1999).Provozní údaje: Nedosaţitelná (nejsou k dispozici)Nepřímá vlivy a jejich efekty: Sníţení objemu produkovaného odpadu, vyţadujícíholikvidaci. Potenciální vypouštění fosfinu do ovzduší, není-li pouţito dodatečné spalování.Operace drcení jsou potenciálně velmi prašné a pozorování ukázala, ţe mohou mít značnýenvironmentální dopad vzhledem k prchavým emisím.Ekonomika: Není známo – náklady na zařízení. Některé závody pracují ţivota schopněa 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 vozuPopis: 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 odpadua tak udrţuje těsnost pece během této periody.Hlavní environmentální uţitky: Prevence úniku prchavých emisí během zaváţkyodpadu.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 vhodnědimenzovaného 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 signálemPopis: Systém sběru kouře mŧţe být konstruován tak, aby kapacita odsávacího větrákumohla být orientována na zdroje kouře měnící se dle zaváţecího, tavícího a odpichovéhocyklu. 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 tohomŧţe 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 jsouvelmi efektivní jsou-li dobře konstruovány a řízeny.Nepřímé vlivy a jejich uţitky: Pozitivní efekt. Prevence prchavých emisí a optimalizacespotřeby energie větráku.Ekonomika: Není k dispozici. Systém o relativně nízkých nákladech na systém řízení aregulaci tahu.Pouţitelnost: U většiny instalací.Příkladné závody: Ve Spojeném království a Francii.Referenční literatura: tm 106, Farrell 1998.Příklad 4.10 Odsávání kouřePopis: Sběrný kryt zóny zaváţení a odpichu pro rotační pec, umoţňující pouţití jednohomísta odsávání.Obr. 4.7 Schéma integrálního systému odsávání kouřeV aplikacích pro výrobu jiných kovŧ je pouţit odpichový otvor na zaváţecích dveřích,umoţňující kompaktnější sběrný kryt.. Opotřebení vyzdívky pece mŧţe znamenat, ţeodpichové otvory ve dveřích nemusí dovolit odpich veškerého kovu.Hlavní environmentální uţitky: Snadnější, efektivnější sběr kouře z jednoho místaProvozní údaje: Nejsou k dispozici, ale pozorování ukazují efektivnější zachycováníkouře.Nepřímé vlivy a jejich efekty: Pozitivní: dobrá účinnost sběru sesníţenou spotřebouenergieEkonomika: 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, 19984.3.5 Rafinační proces Pouţití chlóru smíšeného s argonem, nebo dusíkem jako odplyňující, nebo regeneračníčinidlo,nebo pouţití fluoridu hlinitého, KF, nebo Na 3 AlF 6 . Odsávání a úprava zbytkovýchplynŧ 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 novýchstávajících zařízení.4.3.6 Licí procesProcesy popisované v této části jsou technologie připadající do úvahy ve spojitostis účinnou extrakcí plynu od dávkovačŧ a licích zařízení, je-li třeba. Potenciál tvorby dioxinuběhem primární a sekundární výroby hliníku nebyl plně prošetřován. Doporučuje sekvantifikace tohoto problému.Postupy zachytávání kouře a příslušné technologie jsou vhodné k pouţití u nových istávajících zařízení.4.3.7 StěryPostupy popsané v této části jsou technologie připadající do úvahy vespojitosti s následujícími operacemi, s cílem minimalizace environmentálníhodopadu:• chlazení stěrŧ v utěsněných kontejnerech pod inertním plynem• zabránění zvlhnutí stěrŧ• úprava a regenerace stěrŧ – je-li pouţitelná• minimalizace materiálu určeného k ukládce do zeměSkladování a technologie úpravy jsou vhodné k uţití u nových i stávajících instalací.4.3.8 Integrovaná výroba anodPouţití postupŧ uvedených v kapitole 12., jsou technologie brané do úvahy. Pouţití skrubrŧ soxidem hlinitým a systému textilního filtru pro čištění pecních plynŧ lze aplikovat u plynŧz 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 hliníkTechnologie jiţ v této kapitole uváděné co do utěsnění pecí a udrţení účinnostiodsávání, jsou technologie brané v úvahu u odsávání kouře z pecí, vznikajícího při výroběprimárního hliníku. V úvahu spadající technologie suchého sprchování s návazností textilníhofiltru pro odstranění fluoridŧ. Odsávání ventilačního vzduchu z pecního prostoru – je-linezbytné – je rovněţ v úvaze brané technologie. Taktéţ i pouţití sekundárních krytŧ je moţnobrát v patrnost u zaváţení licích pecí.Pro sníţení celkových emisí SO 2 lze brát v úvahu pouţití skrubrŧ ( s mořskou vodou,nebo kaustických) k odstranění oxidu siřičitého. Efekt nepřímého média na vodu je třebauváţit na místním základě.4.3.9.2 Sekundární hliníkTechnologie uváděné v částech 2.7 a 2.8 tohoto dokumentu co do těsnosti pecí, sběruplynu, odstranění prachu, kyselých plynŧ a dioxinŧ jsou technologie brané do úvahy urŧzných fází procesu výroby sekundárního hliníku. Pouţití sekundárních krytŧ je rovněţtechnologie uvaţovaná pro fáze transportu a lití.Existují některé místně specifické otázky aplikace a některé z nich jsou probírányv předešlé části této kapitoly. V podstatě technologie diskutované v této kapitole,kombinované s vhodným sníţením exhalací vyhovují poţadavkŧm ochrany ţivotníhoprostředí.4.3.10 Kontrola procesuZásady řízení procesu pojednávané v části 2.6 jsou pouţitelné v procesu výrobyaplikované v této skupině. Některé z těchto procesŧ jsou schopné vylepšení převzetím mnohaz těchto technologií. Monitorování provozních podmínek elektrolyzéru a pouţití srovnávacíchdatabází k předvídání poruch procesu, jako jsou anodové efekty a k řízení bodovéhodávkování oxidu hlinitého, by mělo být uvaţováno u všech procesŧ.4.3.11 Odpadní vodaToto je místní specifická otázka, stávající systémy úpravy jsou uváděny na vysokémstandardu. Veškeré odpadní vody mají být upraveny z hlediska odstranění tuhých látek aoleje, 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 počtuinstalací 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 procesuPrincipy minimalizace a znovu pouţití výrobních odpadŧ a zbytkŧ jsoutechnologie brané v úvahu.4.3.12.1 Primární hliníkStrusky lze recyklovat a vyzdívky znovu pouţít.Příklad 4.11 Využití upotřebené vyzdívkyPopis: Vyuţití uhlíku, obsaţeného ve vyzdívkách, v tepelných procesech.Hlavní environmentální uţitky: Vyuţití energetického obsahu uhlíku, vyuţití odpadníhoAIF 3 jako tavidla. Destrukce kaţdého obsahu CN.Provozní údaje: Detaily nejsou k dispozici, jsou však úspěšné aplikace při pálenícementu, jako palivo při výrobě oceli a jako náhrada koksu ve výrobě minerální vlny.Nepřímé vlivy a jejich efekty: Pozitivně efektivní. Vyuţití energetické hodnotyvyzdívky. Zamezení ukládky odpadu do země. Zábrana vstupŧ energie a s tím spojenýchvýstupŧ , 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 přepravěodpadu).Příkladné závody: Ve Francii a Norsku.Referenční literatura: tm 106, Farrell, 1998.4.3.12.2 Sekundární hliníkVyzdívky pecí a filtrový prach lze znovu pouţít v určitých procesech, pouţití jedlé sodyjako média pro suchého sprchování mŧţe dovolit předání výsledného filtrového prachu doregeneračního systému solné strusky. Technologie regenerace solné strusky jsou k dispozicipro regenerování soli, hliníku a oxidu hlinitého. Strusky lze znovu pouţít ve vhodnémprocesu. Příklady uvádí předcházející část této kapitoly.4.4 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKY (BAT)Pro pochopení této části a jejího obsahu se čtenář upozorňuje na úvod tohotodokumentu a především na pátou část úvodu „Jak porozumět a pouţít tentodokument“ . Technologie a hladiny sdruţených emisí a/nebo spotřeby, či rozsahŧ311

hladin, uváděných v této části, byly stanoveny opakovaným postupem,zahrnujícím následující body:• Identifikace klíčových environmentálních problémŧ sektoru, jakými jsou u výroby hliníkufluoridy (včetně HF), prach, SO 2, COS, PAH, VOC, kouř, plyn z výroby zelených anod(PFC a CO 2 ), 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 údajŧv 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, nebospotřeby u tohoto sektoru ve všeobecném smyslu (vše dle článku 2/11) a přílohy IVSměrnic.Posudek expertŧ úřadu European IPPC Bureau a příslušné technické pracovní skupinyTechnical Working Group (TWG) hrál klíčovou úlohu v kaţdém z těchto bodŧ a ve zpŧsobuinformací zde uváděných.Na základě těchto ustanovení, jsou v této části uvedeny technologie a pokud moţnoúrovně emise a spotřeby za pouţití BAT, povaţované za vhodné pro tento sektor celkem av mnoha případech reflektují běţný výkon některých instalací uvnitř sektoru. Tam kde jsouuvedeny hladiny emise nebo spotřeby ve spojení s BAT, je třeba chápat to tak, ţe tyto hladinypředstavují environmentální výkon, který lze předvídat jako výsledek aplikace v tomtosektoru s popisovanou technologií, s úvahou rovnováhy nákladŧ a výhod spojených s definicíBAT. V ţádném případě to nejsou limitní hodnoty emise, ani spotřeby a jako takové nemajíbýt chápány. V některých případech mŧţe být technicky reálné dosáhnout lepších úrovníemise, nebo spotřeby, avšak vlivem vyvolaných nákladŧ, nebo nepřímého média nejsouuvaţovány jako vhodné (jako BAT) pro sektor beze zbytku. Nicméně takové úrovně lzeospravedlnit ve specifičtějších případech, kde jsou zvláštní hnací síly.Hladiny emisí a spotřeby spojené s pouţitím BAT mají být shlíţeny společně s některýmispecifikovanými 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 hladinapopisovaná jako „dosaţitelná“ (achievable) za pouţití zvláštní technologie, nebo kombinacetechnologií, má se chápat tak, ţe dosaţení hladiny lze očekávat za reálnou časovou periodu udobře udrţované a provozované instalace, nebo procesu pouţívajícího takovou technologii.Tam, kde to bylo dostupné, byla shromáţděna data, týkající se nákladŧ, spolu s popisemtechnologie uvedené v předchozí kapitole. Tato data poskytují hrubý náznak velikostivyvolaných nákladŧ. Skutečný náklad na aplikaci technologie bude záviset na specifickésituaci daní, poplatkŧ a technické charakteristice dotyčné instalace. Nelze vyhodnotit takovémístně specifické faktory v tomto dokumentu. Za nepřítomnosti dat týkajících se nákladŧ jsouzávěry o ekonomické ţivotaschopnosti technologií brány z pozorování stávajících instalací.Záměrem je, aby obecné BAT v této části byly referenčním bodem, z něhoţ lze posuzovatběţný výkon stávající instalace, nebo posuzovat návrh nové instalace. Tímto zpŧsobemmohou pomáhat BAT v určování vhodných, na „BAT zaloţených“ podmínek pro instalaci,312

nebo zavádění všeobecně závazných pravidel (článek 9/8). Předpokládá se, ţe nové instalacemohou být konstruovány k výkonu dokonce lepšímu, neţ zde uvedené všeobecné hladiny.Uvaţuje se téţ, ţe stávající instalace se mohou posunout k všeobecným hladinám BAT, neboještě výše, bez ohledu na technickou a ekonomickou pouţitelnost technologií v kaţdémpřípadě.Ačkoliv BREF nestanovují zákonné závazné normy, mají za úkol poskytovat informaceprŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti v místech emisí, jakoţ i udávat hladiny spotřeby připouţití specifických technologií. Je třeba, aby byly stanoveny vhodné limitní hodnoty prokaţdý specifický příklad, berouce v patrnost cíle Směrnice IPPC a místní úvahy.Nejlépe dostupné technologie BAT jsou ovlivněny počtem faktorŧ metodologií zkoumánípotřebné technologie. Přístup, který byl pouţit, je uveden níţe.Především výběr sekundárního procesu silně závisí na surovinách dostupných jednotlivýmpracovištím. Nejzávaţnějšími faktory jsou jejich kompozice, přítomnost jiných včleněnýchkovŧ, rozloţení jejich velikosti (včetně potenciálu tvorby prachu) a stupeň kontaminaceorganickými látkami.Za druhé- proces má být vhodný k pouţití co do sběru plynu a systému sniţování objemuplynu. 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 apotenciál recyklace zbytkŧ a vody uvnitř procesu, nebo jinými procesy. Energie pouţitáv procesech je také faktor vzatý v úvahu při volbě procesŧ.Výběr BAT je ve všeobecném smyslu tedy komplikovaný a závisí na shora uvedenýchfaktorech. Rŧzné poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivňován zejména surovinamidostupnými 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 kapacitaz 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 schopnypracovat na nejvyšším environmentálním standardu a vyhovují poţadavkŧm BAT. Procesy seliší v kapacitě co do dosaţitelnosti a materiálu, který lze pouţít a jsou zde téţ zahrnuty některékombinace.Všechny procesy maximalizují recyklaci odpadŧ a minimalizují emise vody. Ekonomikaprocesŧ se liší. Některé potřebují vysokou výrobní kapacitu k dosaţení ekonomickéhoprovozu, zatímco jiné nejsou schopny dosáhnout vysoké kapacity.313

Technologie sběru kouře a sniţování objemu, pouţité v těchto procesech byly diskutoványs úvahou určení BAT a jsou-li aplikovány v kombinaci s metalurgickým procesem, abyvyústily ve vysoké úrovni environmentální ochrany.Jak vyznačeno ve všeobecné předmluvě tohoto dokumentu, navrhuje tato část technologiea emise slučitelné (kompatibilní) s BAT. Účelem je stanovit emise a jejich úroveň, resp.hladiny, které mohou být povaţovány za „výškovou značku“ (benchmark) základního výkonuBAT. To je provedeno jakousi předkalkulací dosaţitelných hladin v rozsahu všeobecněpouţitelném jak v nových, tak i modernizovaných závodech. Stávající instalace mohou mítnapříklad faktory, jako omezení výšky, nebo prostoru, bránící plnému přijetí těchtotechnologií.Úroveň se téţ liší v závislosti na podmínkách zařízení, jeho údrţby a řízení procesuzařízení na sniţování / odstraňování kouře. Provoz zdrojového procesu taktéţ ovlivní výkon,jelikoţ zde mohou být variace v teplotě, objemu plynu a charakteristice materiálu v prŧběhuprocesu, nebo vsázky. Dosaţitelné emise jsou tedy pouze základnou za které, resp. na kterélze posoudit skutečný výkon zařízení. Dynamiku procesu a další specifické body pracoviště jetřeba brát v patrnost na místní úrovni. Příklady uvedené v této části k technologiím ak úvahám o stanovení BAT dávají soubory, spojené s některými stávajícími procesy.314

4.4.1 Manipulace s materiálem a skladováníZávěry, vztahující se k „nejlépe dostupným technologiím“ BAT co do fází manipulaces materiálem a skladováním, uvedené v části 2.17 tohoto dokumentu jsou pouţitelné promateriály v této kapitole. Tyto technologie jsou:• pouţití systému skladování kapalin, které jsou uloţeny v nepropustných prostředcích oobjemu alespoň největšího skladového tanku. Rŧzné směrnice existují v rámci kaţdéhočlenského státu (EU) a jsou povaţovány za vhodné. Skladové prostory mají býtprojektovány tak, aby únik z horní části tankŧ a plnících systémŧ byl zachycen a uloţenve shora uvedených prostředcích. Obsah tanku má být monitorován a spojen s poplašnýmzařízením. Téţ plánování doplňování systému a automatické řídící systémy pro zábranupřeplnění skladových tankŧ.• Kyselina sírová a další reaktivní materiály mají téţ být skladovány v tancích s dvojitýmistěnami, nebo v tancích umístěných v chemicky odolných prostředcích stejného objemu.Správné je pouţití systému kontroly úniku / netěsnosti. Je-li zde riziko kontaminacespodních vod, má být skladový prostor nepropustný a odolný vŧči skladovanémumateriálu.• Plnící místa mají být umístěny uvnitř prostředkŧ pro sběr přetoku. S ohledem na sníţeníemise VOC má být uţita zpětná ventilace plynŧ do dodávkového vozidla. Je téţ vhodnéuváţit automatické odpojení plnících spojŧ pro zábranu úniku.• Neslučitelné materiály, např. oxidující a organické materiály, mají být odděleny a pouţityinertní plyny pro skladovací tanky, nebo prostory, pokud je třeba.• Pouţití lapačŧ oleje a pevných částic, je-li nezbytné u vypouštění z otevřených skladovýchprostorŧ. Skladování materiálu, který mŧţe vypouštět olej na betonové plochy, majícípodezdívky, nebo jiné omezovací zařízení. Pouţití metod pro úpravu výtokŧ uskladovaných 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 jinýchzařízení. Je-li pouţito v zemi uloţeného potrubí, je třeba je dokumentovat, označit apořídit 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 anetěsností. Ve stísněných prostorách je třeba pouţít monitory plynu blízko skladovýchtankŧ.• Tam kde je ţádoucí, lze pouţít utěsněné zásobovací, skladovací a rekultivační systémy uprašných materiálŧ a pro denní skladování sila. Pro prašné materiály lze ke skladovánípouţít plně uzavřené budovy, kde není třeba speciálních filtračních zařízení.• Těsnící činidla, jako melasa a PVA lze pouţít tam kde je to vhodné a slučitelné komezenítendence u materiálu tvořícího prach.• Kde je ţádoucí, lze pouţít uzavřené dopravníky s dobře konstruovaným, robustnímextrakčním a filtračním zařízením a to v místech, plnění, silech, u pneumatickýchpřepravních systémŧ a na přepravních bodech dopravníkŧ, pro prevenci emisí prachu.• Bezprašný, nerozpustný materiál mŧţe být skladován na utěsněných plochách s drenáţí asběrem výpustí.• Piliny, třísky a jiný materiál obsahující rozpustný, nebo emulgovaný olej, mají býtskladovány zakryté pro prevenci odplachování dešťovou vodou.• Racionalizované transportní systémy lze pouţít k minimalizaci tvorby a přenosu prachuuvnitř závodu. Dešťová voda, která prach splachuje má být sbírána a upravena předvypouštěním.315

• Mytí kol a karoserie, nebo jiné mycí systémy vozidel pouţívaných k přepravě, nebomanipulaci 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 identifikacinetěsností.• Vzorkování materiálu a zkušební systémy lze zahrnout do systému manipulaces materiálem a skladování k identifikaci jakosti materiálu a pro plán postupových metod.Tyto systémy by měly být navrhnuty a provozovány na stejně vysokém standardu jakosystémy manipulace a skladování.• Skladovací prostory redukčních činidel jako uhlí, koks, nebo dřevěné třísky je třebasledovat co do zjištění poţáru, zpŧsobeného samovznícením• Pouţití správných konstrukčních praxí a přiměřené údrţbyTab. 4.26 Souhrn technologií manipulace a skladování pro výrobu hliníkuMateriál Skladování Manipulace Předúprava PoznámkaPalivo a jiné oleje Tanky nebo sudy Bezp. potrubí Vyhřívanév uzavřenýchprostorechnebo ruční systém skladování apotrubíTaveniny a sŧlJemný prach (stěry)atd.Piliny, třískyHrubý prachKusy (surovina ,struska)Fólie a plechyPlynný chlor, nebosměsi obsahujícíchlorVýrobky: desky,ingoty, plechy,předvalkyOdpad (zbytkyk regeneraci př.struska, solnástruska avyzdívka)Uzavřené (silo),tvoří-li se prachUzavřené, tvořílise prachKrytá místa,jsou-li rozpustné,neboemulgovaný olejOtevřená nebozavřenáOtevřenéOtevřená nebokrytá místaSchválenétlakové nádobyOtevřenéKryté nebouzavřené podletvorby prachuUzavřenédopravníky sesběrem prachuUzavřená sesběrem prachuMechanickýnakladačMechanickýnakladačMechanickýnakladačMechanickýnakladačSchválenémetodyZávislá napodmínkáchMletí ahustotySušení,odstřeďováníSušička, je-litřebaPředehřevSeparacemletím a/ neborozpuštěnímpotenciálněvelmi prašnéZpětná ventilacevypuštěnýchplynŧSběr oleje, je-linezbytnéSběr oleje, je-linezbytnéSběr oleje, je-litřebaSběr oleje, je-litřebaStruska a solnástruska musí býtsuché. Vhodnýdrenáţní systém316

Odpad k likvidaciKryté nebootevřená, nebov uzavřenýchmístech, nebov uzavřenýchkontejnerechpro přepravu/závisí namateriáluZávislá napodmínkáchVhodnýdrenáţní systém4.4.2 Volba procesuZa proces zaloţený na technologii BAT lze povaţovat postup výroby primárníhohliníku. Ostatní technologie zahrnující sekundární hliník – uvaţované jako BAT – jsouuvedeny.4.4.2.1 Výroba primárního hliníkuVezmeme-li tyto faktory v úvahu, je pouţití elektrolyzérŧ s předem vypalovanýmianodami a středovým mnohobodovým dávkováním oxidu hlinitého povaţováno za BAT provýrobu primárního hliníku. Proces má následující charakteristické rysy:• řízení elektrolytického procesu počítačem, zaloţené na aktivních databázích pecí amonitorování provozních parametrŧ pecí, za účelem minimalizace spotřeby energie asníţení počtu a trvání anodových efektŧ• úplné zakrytování pecí, spojené s odsáváním plynu a filtrem. Pouţití robustních krytŧpecí a přiměřeného odsávacího výkonu. Utěsněný chladící systém zbytkŧ anod.• Lepší neţ 99 %-ní sběr kouře z pecí na dlouhodobém základě. Minimalizace časuk otevření vík a výměně anod. Pouţití programového systému pro operace a údrţbu anod.• Pouţití osvědčených metod účinného čištění v otyčovnách anod za účelem regeneracefluoridŧ 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), nebosprchovací systém na vypírání oxidu siřičitého.• Plyny z primárního tavícího procesu mají být upraveny co do odstranění prachu, fluoridŧa HF za pouţití skrubrŧ s oxidem hlinitým a textilního filtru. Účinnost skrubru nazachycení totálního fluoridŧ má být větší neţ 99,8 % a oxid hlinitý se pouţijev elektrolytických pecích.• Jde-li o integrovaný anodový závod , mají být provozní plyny čištěny ve skrubrech soxidem hlinitým a tkaninovým filtrem a oxid hlinitý následně pouţit v elektrolytickýchpecích. 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 hliníkuU výroby hliníku ze sekundárních surovin má být brána v úvahu rŧznorodost surovin namístní úrovni. To ovlivní kombinaci pecí, třídění odpadu, předúpravu a sběrné a odlučovacícísystémy, které jsou pouţity. Tavící a vytavovací procesy uvaţované jako BAT jsou plamennápec, sklopná rotační pec, rotační pec, indukční pec, šachtová pec Meltower, v závislosti nasurovinách.Tab. 4.27 Pece BAT pro výrobu sekundárního hliníkuPec Sběr plynu Výhody Nevýhody PřipomínkyNístějová Polotěsný(plamenná)Nístějová s bočnívsázkovou nístějíPolotěsnýVelká kapacita kovu Nízká účinnost,omezenésurovinyVsázková nístějumoţňuje účinnouregeneraci jemnéhomateriálu. Většírozsah surovinRotační Polotěsný Bez omezenísurovin.Dobrátepelná účinnostSklopná rotační Polotěsný Účinná u nízkéhostupně dosazovánívčetně strusky.Dobrátepelná účinnostIndukčníŠachtová(Meltower)OtevřenýzakrytovanýŢádné spalinyNiţší tepelnáúčinnostRelativně vysokáspotřeba solnéstruskyOmezenákapacita kovuOmezenákapacita kovu asurovinPouţitíutěsněnéhovsázkovéhosystému(zaváţecí vozík)Pouţitíutěsněnéhovsázkovéhosystému(zaváţecí vozík)Signalizovanáextrakce kouře(cílená)Minimálnípouţití solnéhotavidlav porovnánís rotační pecíUţitečná promalé dávkyčistého kovuPolotěsný Předehřev vsázky Pro čistý kovProces se vyznačuje těmito charakteristikami:• Výběr surovin vyhovující typu pece, spalování a přenosu nevhodných surovin k jinýmzpracovatelŧm, pouţívajícím příslušná zařízení, tak ţe lzea) zamezit pouţití soli tam, kde je to v souladu s dosaţením maximální praktickévýtěţnostib) minimalizovat pouţití soli v jiných případech318

c) regenerovat tolik vedlejších produktŧ, kolik je moţno, např. regenerace kaţdéprodukované solné strusky. Cílem je prevence ukládky do země, je-li to moţné.• Pouţití utěsněného zaváţecího vozíku, nebo podobného vsázkového systému – je-li tomoţné.• Pouţití uzávěrŧ, nebo krytŧ u vsázkových a odpichových míst a signálních odsávacíchsystémŧ kouře, je-li proveditelné, pro minimum spotřeby energie• Odstraňování oleje a organických materiálŧ pouţitím odstřeďování, sušení, nebo jinémetody tepelného odstranění povlaku třísek a pilin před tavící, nebo vytavovací fází kesníţení 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 aorganického uhlíku, včetně dioxinŧ• Pouţití rekuperace tepla, je-li proveditelná.• Pouţití tkaninových, nebo keramických filtrŧ k odstranění prachu4.4.2.3 Další stádia procesuTechnologie 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 materiálníchmoţnostech na pracovišti, nebo v jeho blízkosti. Tvoří část celého procesu ve spojitostis následujícími procesy:Tab. 4.28: Další výrobní fáze BAT pro výrobu primárního hliníkuFáze procesu Technologie PřipomínkyVýroba oxidu hlinitého Bayerŧv proces Optimální. Pro sníţení spotřebyenergie, odstraněníprachu a recyklacetransportní vody červenéhokaluRafinace Pouţití směsí chloru aargon/dusíku nebo solnéhotavidla (AlF 3 )Udrţování nebo odplyňování Sběr kouře z pecí aţlabŧ/dávkovačŧ/chlazení;třeba, je-li nezbytný, textilnífiltrVýroba anod Viz kapitola 12Dávkování buňkami pro plynulouinjektáţ Cl 2 , Ar, N 2Licí formy/kokily závisejí navýrobku319

Tab. 4.29: Další fáze procesŧ BAT pro výrobu sekundárního hliníkuFáze procesu Technologie PřipomínkyRafinace Pouţití směsí chloru aargon/dusíku, nebo solnéhotavidla (AlF 3 )Úprava stěrŧUdrţování nebo odplyňováníInertní krycí plyn a chlazenív uzavřeném bubnu , nebolisování stěrŧ.Sběr kouře z pecí a ţlabŧ,chlazení; textilní filtr, je-linezbytnýInertní krycí plyn, nebo lisovánístěrŧTvoření čpavku, jsou-li vlhkéDoporučuje se další zkoumání potenciální tvorby dioxinŧ během fází rafinace a lití přivýrobě sekundárního hliníku.4.4.3 Zachycování plynŧ a jejich čištěníSystém zachytávání kouře, pouţívaný pro primární a sekundární výrobu, by měl vyuţítutěsněné systémy elektrolyzérŧ, nebo pecí a měl by být konstruován k udrţení vhodnéhopodtlaku, 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 praktičtějšípouţít programovatelný systém, schopný signalizovaného odsávání od zdroje a minimalizacetrvání 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 filtrypouţívající moderní, vysoce výkonné materiály v dobře konstruované a udrţované struktuře,jsou zde pouţitelné. Mají synchronizační detekční systém pro kontrolu protrţení pytle ametodu plynulého čištění.Systémy regenerace kyselých plynŧ, vstřikování uhlíku, nebo vápna pro odstraněnídioxinŧ a přidruţené fáze regenerace prachu a kovu jsou v tomto dokumentu popsány jiţdříve. Pouţití oxidu hlinitého jako sprchovacího média pro odstranění fluoridu a HF zapouţití 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 primárníhohliníkuVýrobní fáze Sběr kouře Textilní filtr Odstranění PAH Odstranění VOCSuroviny Je-li prašný Je-li prašnýPrimární tavení * Se suchýmskrubrems oxidem* *320

Integrovanýanodový závodProdukce oxiduhlinitéhoUdrţování aodplyňováníhlinitým* * * ** Nebo EP* *Tab. 4.31: Aplikace systémŧ odlučování, pokládaných za BAT u výroby sekundárníhohliníkuVýrobní fáze Sběr kouře Po spálení Filtr Odstraněníkyselých plynůOdstraněníVOCSuroviny Je-li prašný Je-li prašnýSekundárníJe-li třeba Je-li třeba Je-li třebataveníSušení a Je-li třeba Je-li třeba Je-li třeba Je-li třeba Je-li třebaodstraněnípovlakuz třísekUdrţení a Je-li třebaJe-li třebaodplyňováníÚprava solnéstrusky, nebostěrŧU vodíku,fosfinu atd.Pouţití, nebo recyklace strusek a filtrových prachŧ, je-li moţné, je pokládáno za částprocesu. Rekuperace energie mŧţe být aplikována u většiny fází, je-li k dispozici dostatektepla a uţití rekuperovaného tepla. V nejjednodušší formě mŧţe být rekuperováno teplopouţitím rekuperačních hořákŧ a předehřevu vsázky při výrobě sekundárního hliníku.Tab 4.32: Souhrn potenciálních znečišťujících látek a volba zpŧsobu odlučováníFáze procesu Prvky ve vypouštěném plynu Volba systému odlučováníManipulace se surovinami Prach Prevence a správnéskladování. Sběr prachu atextilní filtrPředúprava surovinPrachOrganický materiál (+)Správná předúpravaSběr plynu a tkaninový filtrŘízení procesu, dopalovacíhořáky a správné chlazeníPrimární tavení(Elektrolýza)Prach,fluorid,PFC/uhlovodíky a PAH (11)Oxid siřičitýplynuŘízení procesu a odsáváníplynu,skruber s oxidemhlinitým a následnýmčištěním v tkaninovém filtruČištění plynu v mokrémskrubru, je-li nezbytné321

Sekundární taveníPrach a kovyKyselé plyny/halogenidyŘízení procesu, sběr plynu aúčinné odstranění prachuSprchování, je-li nezbytnéUdrţování a rafinaceOrganický materiál (+)Prach, halogenidy a kovyOrganický materiál (+)Řízení procesu, výběrmateriálu a předúprava,přídavné spalování a správnéchlazení plynu, uhlíkováinjektáţ, účinné odstraněníprachuŘízení procesu a sběr/čištěníplynuŘízení procesu, přídavnéspalování a správné chlazeníplynuŘízení procesu a odlučováníplynuProcesy zpracování solné Prach, čpavek, fosfin a kovystrusky a stěrŧPoznámka : (+) = organické materiály včetně VOC hlášené jako totální uhlík/s výjimkouCO/a dioxiny(++) = je-li integrován anodový závod4.4.3.1 Emise do ovzduší spojené s pouţitím BATEmise do ovzduší zahrnují zachycené – sníţené emise z rŧzných zdrojŧ, plus prchavé,uniklé, nebo nezachycené emise z těchto zdrojŧ. Moderní, dobře provozované systémyodlučování vyúsťují v efektivním odstranění znečišťujících látek (polutantŧ) a soudobépísemné informace naznačují, ţe prchavé emise mohou být největším zdrojem totálních emisív 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 systémumanipulace a čištění horkého plynu• systémŧ manipulace se stěryU 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 napojenýmsystémem manipulace a čištění horkého plynu• systému chlazení a manipulace se stěryPrchavé emise mohou být mnohem větší neţ zachytávané emise a měly by být lokálněstanoveny. Mohou být stanoveny z účinnosti záchytávání kouře a monitorováním (viz část2.7) účinnosti odsávání z elektrolyzérŧ primárního hliníku, je-li menší neţ 99 % nadlouhodobém základě. Charakteristika neupraveného plynu z elektrolyzérŧ je v tabulce 5.4 alze ji pouţít k udání moţného dopadu prchavých emisí.Efektivní a robustní systémy zakrytování jsou pouţity ve výrobě olova a drahých kovŧ zapouţití rotačních pecí a s omezením prchavých emisí do ovzduší výrazně na dolní mezi. Tato322

technologie je pouţitelná pro rotační pece a výrobu hliníku. U některých plamenných pecí sepouţívají utěsněné zaváţecí vozíky, nebo skipy, které téţ sniţují prchavé emise do ovzduší ato 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 hliníkuZnečišťující látka Rozsah při užití BAT Technologie Připomínkyk dosažení těchtoúrovníPrach 1 – 5 mg /Nm 3 Textilní filtr Závisí nacharakteristice prachuSO 2 Nepouţitelné Kontrola obsahu síry Cíl:minimalizace SO 2PolyfluorovanéuhlovodíkyHFTotální fluorid 0,1 anodovéhoefektu/pec/den 0,2 mg/Nm 3 0,5 mg/Nm 3v anodáchŘízení procesu nazákladě aktivníchdatabází pecíSprchování oxidemhlinitým a textilní filtr 0,1 kg/t AlU procesŧ integr.Výroby anod, viz kap.12Poznámka : pouze sebrané emise. Přidruţené emise jsou dány jako denní prŧměr na základěnepřetrţitého monitorování během provozní periody. V případech, kdy nepřetrţitémonitorování není proveditelné, hodnota bude prŧměr ze vzorkovací periody.U pouţitéhosystému sniţování objemu se bere v patrnost charakteristika plynu a prachu přikonstrukci/vývoji systému a pouţije se správná provozní teplota.Tab. 4.34: Emise v ovzduší ve spojitosti s BAT pro udrţování a odplyňování roztavenéhokovu z primárního a sekundárního hliníkuZnečišťující látkaRozsah při použitíBATTechnologiek dosažení těchtoúrovníPrach 1 – 5 mg/Nm3 Tkaninový filtrChloridy, fluoridy SO 2 50-200mg/Nm 3 Mokrý,neboA kyselé plyny Chlor5mg/Nm 3 polosuchý skrubrFluorid1mg/Nm 3 s oxidem hlinitýmNO x 100mg/Nm 3 Hořák s nízkým NOxKyslíkový hořákPřipomínkyVysoké hodnoty100-300mg/Nm 3souvisí s obohacenímkyslíku ke sníţeníuţité energie.V takových případechje sníţen objem plynua hromadná emise.Poznámka: pouze sebrané emise. Přidruţené emise jsou dány jako denní prŧměr na základěnepřetrţitého monitorování během provozní periody. V případě, kdy nepřetrţitémonitorování není proveditelné, hodnota bude prŧměr ze vzorkovací periody. U pouţitéhosystému sniţování objemu se bere v patrnost charakteristika plynu a prachu při konstrukcisystému a pouţije se správná provozní teplota.323

Tab. 4.35: Emise do ovzduší spojené s pouţitím BAT pro předběţnou úpravu materiálŧ(včetně sušení třísek), tavení a vytavování sekundárního hliníkuZnečišťující látka Rozsah při užití BAT Technologie Připomínkyk dosažení těchtoúrovníPrach 1 – 5 mg /Nm 3 Textilní filtr Vysoce výkonnétextilní filtry mohoudosáhnout nízkéhladiny těţkýchkovŧ.Koncentracetěţkých kovŧ jespojena s koncentracíprachu a s obsahemChloridy, fluoridy akyselé plynySO 2 50-200 mg/Nm 3chlorid5 mg/Nm 3fluorid 1 mg/Nm 3NOx 100 mg/Nm 3Totální organickýuhlík jako C 100-300 mg/Nm 3 5-15 mg/Nm 3 5-50 mg/Nm 3Mokrý nebopolosuchý alkalickýsprchovačHořák o nízkémNOxKyslíkový hořákPřídavný hořák,optimalizovanéspalováníkovŧ v prachuCíl:minimalizace SO 2Vyšší hodnoty jsouspojeny s obohacenímkyslíkem k redukciuţité energie.V těchto případech jeredukován objemplynu a hromadnáemisePředúpravasekundárníhomateriálu k odstraněníorganických povlakŧDioxiny 0,1 – 0,5 ng TEQ /Nm 3 Vysoce účinnýsystém odstraňováníprachu (př. textilnífiltr),dopalovacíhořák po rychlémochlazení.K dispozici jsoudalší technologie/př.adsorpce naaktivní uhlík, oxidkatalyzátorPoznámka : pouze sebrané emise. Přidruţené emise jsou dány jako denní prŧměr na základěnepřetrţitého monitorování během provozní periody. V případech, kdy nepřetrţitémonitorování není proveditelné, hodnota bude prŧměr ze vzorkovací periody.U pouţitéhosystému sniţování objemu se bere v patrnost charakteristika plynu a prachu přikonstrukci/vývoji systému a pouţije se správná provozní teplota. U odstraňování SO 2 nebototálního uhlíku mŧţe variace v koncentraci nečištěného plynu během vsázkového procesuovlivnit výkon systému sniţování objemu.324

4.4.4.Odpadní vodaToto je specifický problém závodu, jsou hlášeny stávající systémy úprav jako vysokýstandard. Veškerá odpadní voda se upravuje odstraněním pevných látek a olejŧ, dehtŧ,absorbovaných kyselých plynŧ (př. oxid siřičitý, HF, HCl), je-li nezbytné, mají býtneutralizovány. Technologie uvedené v části 2.9 jsou technologie spadající do úvahy. V řadězávodŧ je chladící a upravená voda, včetně vody dešťové, znovu pouţita, nebo recyklovánauvnitř 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 vypouštěnéPouţití vody je minimální, jelikoţ procesy jsou podstatně suché, nehledě na systémymokrého sprchování. Tabulka 4.36 sumarizuje koncentrace dosahované při uţití vhodnýchmetod 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 přidruţenýmzávodem anodKomponenta Koncentrace mg/l PřipomínkaSuspendované14 Zahrnuje anodový závod(rozptýlené látky)COD 37 Zahrnuje anodový závodFluorid 17 Zahrnuje anodový závodTotální uhlovodík 0,8 Zahrnuje anodový závodPoznámka: přidruţené emise jsou ze závodu Aluminium Dunkirk a jsou uvedeny jako denníprŧměry, během výrobního procesu4.4.5 Odpady z výrobních z procesŧPrincipy minimalizace a znovu vyuţití odpadŧ z výroby jsou technologie tvořící částBAT. Výrobní procesy v tomto sektoru byly vyvinuty prŧmyslem s cílem maximálního znovuvyuţití většiny výrobních odpadŧ, ve formě umoţňující jejich pouţití v jiných procesechvýroby. 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, nebopalivo 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. Úpravatěchto filtrových prachŧ je nezbytná pro odbourání dioxinŧ.Mnoţství produkovaných odpadŧ je silně závislé na surovinách, zejména na obsahu sodyv primárních materiálech, na obsahu dalších neţelezných kovŧ (př. Mg) v sekundárníchmateriálech a na přítomnosti dalších znečišťujících látek, jako jsou organické materiály.Emise do pŧdy mohou tedy být velmi místní povahy, materiály specifické a tedy emisezávislé na faktorech jiţ dříve diskutovaných. Není proto moţné vyhotovit reálnou, typickoutabulku mnoţství související s pouţitím BAT bez detailní specifikace suroviny. Principy BATzahrnují prevenci vzniku odpadu , minimalizaci a znovu pouţití odpadŧ, kdekoliv je toproveditelné. V této praxi je efektivní zejména prŧmysl.Tab. 4.37: Přehled odpadŧ z výroby primárního hliníkuZdrojStrusky AlFiltrový prachSPLCihlyOcelUhlíkový prach/anodový závodPoužití/výběr úpravyRegeneraceZnovuvyuţití v procesuPalivo, tavidlo, výduska pecíZ anodových pecí,znovupouţitíRecyklaceZnovupouţitíTab. 4.38 Přehled odpadŧ z výroby sekundárního hliníkuOdpad Původ Úprava/zpracování Připomínkyk úpravě/zpracováníSolná struska Tavba v bubnové Regenerace drcením, Proces má dosáhnoutrotační peci rozpouštěním a vysokéhokrystalizací.Výrobaznovupouţitelnýchenvironmentálníhostandardu.Prchavésubstancí, je-li emise prachu a plynŧmoţné; granule Al, jako fosfin, vodík, jesŧl smíšená, Al 2 O 3 a třeba zachytit adalší oxidyupravit. Cíl:prevenceFiltrový prach Čištění odsávanýchplynŧLikvidacepředúpravou, neboukládka do země, zčásti regenerovánsolnou struskou nebouţit v ocelářskémprŧmysluVyzdívka pecí Tavící pec Potenciál proregeneraci se stěry,jinak louţení aukládání do zeměZákaz povrchovéukládky/likvidace/v některých zemích;moţná te pelnáúprava/neutralizacepomocí NaHCO 3nebo Na 2 CO 3 - uţití sesolnou struskou/Zákaz povrchovéukládky/likvidace/v některých zemích.326

StěryVšechny pece nepouţívajícísŧl.Čištění tavíren, slévá-Ren.ukládka do zeměTavení v rotační peci.Regenerace, vyuţitíPelet v rotační bubnovépeci, stěry aprach pouţít při rege-Neraci solné strusky.Hlášeno pouţití doformovacích směsíCíl:prevence ukládkydo zeměPoznámka : (+) s pouţitím pece s uzavřenou nístějí(++) nekovové produkty/podíl oxidu z odpadu Al4.4.6 Náklady spojené s technologiíByla 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 tétokapitole. Data nákladŧ jsou specificky podniková a závisí na mnoţství faktorŧ, avšak udanérozsahy umoţňují provést některá porovnání. Další data nákladŧ jsou v příloze , takţe nákladyna 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 veŠpanělsku a Rakousku. Prach a kouř z rotační pece je upravován jedlou sodou aaktivním uhlíkem jako sprchovacím médiem k odstranění chloridŧ produkovanýchsolným tavidlem a tvoří se chlorid sodný. Prach je potom sbírán v textilním filtru a lzejej doplnit solí zaváţenou do pece (tm 145, Winter 1998).• Existují některé procesy pro regeneraci ţeleza z červeného kalu, nebyly však dosudkomerčně vyuţity (tm 212, Noyes 1993). Byl téţ zahájen výzkum v pouţití červenéhokalu ve stavebnictví v cihlách a betonu.• Inertní anody. Vývoj nových, bezuhlíkových anod, které by umoţnily konstrukci zcelanového elektrolyzéru bez jakýchkoliv přímo spotřebitelných částí a produkujícího uanody kyslík, místo oxidu uhličitého. Toto by také vyloučilo emise PAH z procesu.Technologie je ve zkušebním stádiu a není dosud uspokojivě dokumentována co dozkušebního provozu.• Smáčivé katody. Vývoj nových katodových materiálŧ, nebo povlakŧ pro stávajícíkatodové materiály k dosaţení lepší energetické účinnosti elektrolytického procesu. Jeve stádiu vývoje a byly prováděny zkoušky v pokusných elektrolyzérech• Třídění slitin. Byla zkoušena technologie třídění hliníkového odpadu do rŧznýchdruhŧ slitin za pouţití laseru a technologie vířivého proudu, Přínosem toho budesnadnější výběr materiálŧ k recyklaci a schopnost snadnější výroby poţadovanýchslitin v recyklačních závodech327

• Rotační injektování tavidel nebo plynu pro rafinaci. Toto dovoluje kontrolovanějšídoplňování taveniny do udrţovacích pecí. Technologie jiţ byla zavedena v některýchzávodech.• Katalytické filtrové pytle pro odlučování emisí dioxinŧ. Katalyzátor zlikviduje dioxinylépe, 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 odlučovacímzařízení (skrubr s oxidem hlinitýma tkaninový filtr).328

Kapitola 55. PROCESY VÝROBY OLOVA, ZINKU A KADMIA (+ SB, BI, IN, GE, GA, AS, SE, TE)5.2 POUŢÍVANÉ PROCESY A TECHNIKYTyto kovy se často v rudách a horninách vyskytují společně a k jejich získávání a separaci sepouţívá řada metod. Konkrétní pyrometalurgická nebo hydrometalurgická metoda (popřípaděkombinaci obou) je většinou předurčena chemickým stavem (sulfid nebo oxid) a relativnímipoměry kovŧ v rudě. Některé techniky se také pouţívají pro zpracování druhotných surovin čisměsi 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 jinýmzpracovatelŧm, kteří tyto materiály umí zpracovat.5.1.1. Primární olovoExistují dva základní pyrometalurgické procesy, které se pouţívají pro výrobuolova ze sulfidu olovnatého a nebo ze směsi sulfidu olovnatého a zinečnatého:aglomerace a nebo přímé tavení. Tyto procesy mohou být pouţity také pro směsikoncentrátŧ a druhotných surovin.5.1.1.1. Aglomerace/tavení při pouţití vysoké pece nebo IS peceObohacené koncentráty se smíchají s jemným aglomerovaným podílem, druhotnýmmateriálem a dalšími zpracovávanými materiály a jsou granulovány v rotujících bubnech.Pelety jsou dávkovány do sintrovacího stroje s vrchním nebo spodním tahem, kde docházík zapálení. Ţhnoucí pelety jsou dopravovány přes několik odvětraných boxŧ, kterými jevháněn vzduch. Síra je oxidována na oxid siřičitý a tato reakce vytváří dostatek teplak 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 kusymateriálu jsou ochlazeny smícháním s odvodněným kalem získaným ze zařízení pro číštěnívzduchu 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 rovněţkadmium 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 jevháněn vzduch obohacený kyslíkem anebo obyčejný vzduch, který pak reaguje s koksem avytváří oxid uhelnatý. Tato reakce vytváří dostatek tepla k roztavení vsázky. Hlušina zevsázky 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 jsouodváděny prŧběţně a nebo periodicky. Struska je rychle zchlazena a za pouţití vodygranulována či rozemleta – nebo se nechá vychladnout a poté je drcena. Konkrétní zpŧsobzávisí na plánovaném vyuţití.329

Pro tavení olověných a zinkových koncentrátŧ spolu s druhotnými surovinami se pouţíváspeciální konstrukce šachtové pece: IS pec. Zde je dávkován ţhavý aglomerát, předehřátýkoks a horké brikety spolu s horkým vzduchem, někdy ještě obohaceným o kyslík. Redukcíoxidŧ kovŧ zde nevzniká jen olovo a struska, ale také zinek, který se při teplotách v peciodpařuje a odchází spolu s ostatními plyny z IS pece. Tyto plyny obsahují také trochu kadmiaa olova.Oxidic lead and zinc containing materialZinc containing concentratesFeed storage/preparationBot briquettingSinter plantRoast gas cleaningCadmium leachingSulphuric acid plantShaft furnace (IS furnace)Slag granulationSpray condenserZinc/lead separatorShaft furnace gas cleaningZinc refiningCoke, other inputsBriquettesSinterCadmium fractionLead bullionSlagTo lead refiningSulphuric acidOff/gasTo cadmium recoveryGranulated slagProcess raw gas with zinc vapourRaw process gasCrude zincLCV gasRefined zincoxidický materiál s obsahem olova a zinkukoncentráty s obsahem zinkusklad/příprava vsázkyhorké briketováníaglomerační zařízeníčištění plynů z praženíložení kadmiazažízení na výrobu kyseliny sírovéšachtová pec (IS pec)granulace struskyrozstřikový kondenzátorzařízení na dělení zinku/olovačištění plynů ze šachtové pecerafinace zinkukoks, jiné vstupybriketyaglomerátfrakce kadmiasurové olovostruskado rafinace olovakyselina sírováodcházející plynyk získání kadmiagranulovaná struskanezpracované plyny s parami zinkunezpracované procesní plynysurový zinekLCV plynrafinovaný zinekObrázek 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 kapalnéhoolova prudce ochlazovány a kovy z plynŧ jsou kapalným olovem absorbovány. Vzniklátavenina 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 vracízpět do sprchovacího kondenzátoru. [tm 12, HMIP Zn 1993; tm 102, DFIU Zn 1999].Po prŧchodu sprchovacím kondenzátorem jsou nízkokalorické pecní plyny (obsahující oxiduhelnatý a vodík) čištěny a spalovány, pro předehřátí vzduchu a koksu.330

5.1.1.2. Přímé taveníPro přímé tavení obohacených olověných koncentrátŧ a druhotných materiálŧ k produkcisurového 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 kombinacise šachtovými pecemi), Kaldo (TBRC) a QSL integrované procesy. Pouţíván je téţintegrovaný obloukový proces Kivcet. Pece jsou popsané v sekci 2.6 tohoto dokumentu.Isasmelt/Ausmelt a QSL pouţívají mokrou peletizovanou vsázku a Kaldo a Kivcet pouţívajísuchou vsázku.V těchto případech se aglomerační fáze neprovádí odděleně. Olovnato-sirníkové koncentrátya druhotné suroviny jsou vsazovány přímo do pece a tam jsou taveny a oxidovány. Tvoří seoxid siřičitý, který je zachycován, čištěn a přeměňován na kyselinu sírovou. K roztavenévsázce je přidán uhlík (v koksu nebo v plynech) a struskotvorné přísady a tím je oxid olovnatýredukován na olovo a vzniká struska. Zinek a kadmium jsou z pece „odkouřeny“ a odcházív plynném skupenství. Jejich oxidy jsou zachycovány a zpracovávány [tm 120 TU Aachen1999].Všechny tyto procesy produkují strusku, která je bohatá na olovo, avšak QSL a Kivcet pecemají redukční zónu, která sniţuje obsah olova ve strusce na přijatelnou hodnotu. Kaldo procespouţívá souběţně odkuřování strusky. V době psaní tohoto textu se silikátová struska z QSLprocesu pouţívá jako stavební materiál. Tyto procesy také zahrnují získávání tepla a přeměnuoxidu siřičitého na kyselinu sírovou. Prach nahromaděný v odlučovacím zařízení se vrací doprocesu a mŧţe se proprat nebo vylouhovat pro sníţení obsahu halogenidŧ a Zn/Cdv recyklovaném prachu [tm 120 TU Aachen 1999].U všech těchto procesŧ trvalo nějaký čas neţ byly řádně zavedeny do výroby a neţ bylodosaţeno očekávaných výsledkŧ a výkonŧ. Kaldo je dvoufázový proces [tm 12, HMIP Zn1993; tm 35, LRTAP 1995; tm 102, DFIU Zn 1999] a je dobře zaběhnutý. Máme zprávy, ţeQSL proces překonal všechny počáteční problémy a funguje efektivně. Isasmelt/Ausmeltproces funguje v době psaní jen v počáteční tavné fázi a dosud nebylo ověřeno sniţováníobsahu kovu ve strusce. Pec Kivcet funguje úspěšně uţ od roku 1990 [tm 120 TU Aachen1999].Proces Obsah olova ve strusce v % PoznámkyQSL < 3 Dobře fungující, perspektivní procesKivcet 3 – 5 Úspěšně fungujícíAusmelt/Isasmelt Není k dispozici Zatím v provozu jen tavná fázepec Kaldo 2 – 4 Dobře fungující – směs Pb/CuTabulka 5.1: Procesy přímého tavení331

5.1.2 Sekundární olovo5.1.2.1. Získávání olova z odpadních bateriíVyřazené automobilové baterie (automobilové hnací i pohotovostní) jsou hlavním zdrojemsekundárního olova. Typické sloţení odpadní olovo-kyselinové baterie je popsánov následující tabulce [tm 102, DFIU Zn 1999] :Složka Hmotnostní %komponenty olova (slitiny) (mříţky,póly, …) 25 – 30Elektrodová pasta (jemné částečky oxidu a síranu olova) 35 – 45kyselina sírová (10 – 20% H 2 SO 4 ) 10 – 15Polypropylen 4 – 8další plasty (PVC, PE, atd.) 2 – 7Ebonit 1 – 3ostatní materiály (sklo, …) < 0.5Tabulka 5.2: Typické složení odpadních olovnatých automobilových bateriíPro 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 (procesVarta)Celé baterie a struskotvorné přísady jsou uzávěrem vloţeny do vysoké pece, dokteré je vháněn vzduch obohacený kyslíkem. Vzniká surové antimonové olovospolu se silikátovou struskou a také olovnatoţelezitý kamínek, který mŧţe býtvyuţit 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 prodohořívání. Plyny jsou poté ochlazeny a přefiltrovány přes textilní filtr. Prachz filtru je odchlórován a vrácen do pece.b) Baterie jsou zbaveny kyseliny, rozbity na kousky a rozděleny na sloţky s vyuţitímpatentovaného zařízení (procesy MA a CX).Oba procesy – MA i CX (Engitec) – pouţívají k rozbití celých baterií drtičekladivového typu. Rozbitý materiál poté prochází sérií sít, mokrých třídičŧ afiltrŧ, aby byly získány oddělené frakce obsahující kovové komponenty, olověnouoxido-síranovou pastu, polypropylen, nerecyklovatelné plasty a ebonit a takézředěnou kyselinu sírovou [tm 106, Farrell 1998]. Některé procesy vyuţívají ještědruhou drtící fázi před konečným zpracováním frakce plastŧ. Pokud je to moţné,je polypropylén recyklován. Pokud pro kyselinu sírovou získanou z baterií neníţádné lokální uplatnění, neutralizuje se a vzniklý síran sodný mŧţe býtrekrystalizován a následně prodán. Tyto moţnosti závisí do velké míry na situacina trhu.332

Existuje několik variant jak nakládat se sírou obsaţenou v bateriích.- Ještě před tavením mŧţe být sírano-olovnatá pasta odsířena reakcís uhličitanem sodným nebo hydroxidem sodným (v procesech CX apříbuzných).- Síran olovnatý mŧţe být oddělen a poslán do zařízení schopného nakládats plyny, které obsahují síru – například jeden z procesŧ přímého taveníprimárního olova.- Síra mŧţe být fixována ve strusce nebo Fe/Pb kamínkuOdsíření této hmoty ještě před tavením mŧţe sníţit mnoţství vzniklé strusky a –v závislosti na pouţité tavící metodě – také mnoţství oxidu siřičitého uvolněnéhodo vzduchu.Scrap batteriesBattery acidFinesElectrode pasteMetalics (lead grid)EbonitePolypropyleneDrainageCrusherScreeningcrusherHydraulic separatorodpadní bateriekyselina sírovádrobný podílpasta z bateriíkovový podíl (olověné mřížky)ebonitpolypropylenodstranění kapalinydrtičsítovánídrtičhydraulický separátorObrázek 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 pecRotační a plamenné pece mohou být buď na kapalná nebo plynná paliva. V některýchinstalacích je pouţíváno obohacování kyslíkem. Tavení obvykle probíhá v dávkách, kov astruska jsou vypouštěny odděleně a s dávkami strusky se pak dále pracuje, aby se získalo víceolova a aby vznikla struska, která by byla stabilnější. Síra obsaţená ve vsázce je zafixovánave 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 asurové olovo slitina je periodicky odpouštěno. Kdyţ reakční nádoba obsahuje maximálnímnoţství strusky, přidají se redukční činidla a struskotvorné přísady aby se vytvořilovysoceantimonové surové olovo a odpadní struska [tm 41, Ausmelt 1997; tm 102, DFIU Zn1999]. Struska také mŧţe být redukována v jiné peci.333

Elektrická odporová pec se pouţívá pro komplexní druhotné materiály a pouţívá otevřenoutavnou lázeň pokrytou koksem. Suroviny jsou dávkovány na povrch lázně, kde reagují avytváří kov a strusku, které jsou periodicky odpouštěny. Odpadní plyn obsahující oxiduhelnatý je spálen, prach z plynu je zachycován a získává se z něj zinek. Proces je vedenkampaňovitě střídavě s produkcí mědi v tavící peci na měď.Surové olovo vyrobené některou z těchto tavnících metod je rafinováno níţe popsanýmimetodami.5.1.2.2. Získávání olova z ostatních odpadŧ a zŧstatkŧKovový olověný odpad se mŧţe vyskytovat v řadě forem, mŧţe být znečištěn plasty čiasfaltem a také mŧţe být ve slitině s jinými kovy, zvláště cínem, antimonem a stříbrem. Tentomateriál je obvykle zpracováván metodami popsanými výše, neboť jednoduchá tavná zařízeníse 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 surovinolova s mědí nebo olova s drahými kovy. K likvidaci oxidu uhelnatého a uhlovodíkŧ včetnědioxinŧ se pouţívá dodatečné spalování.Čistý odpad je taven ve speciálně navrţených kotlích, které jsou ohřívány nepřímo kapalnýmpalivem nebo plynem. Odpad je doplňován z násypky umístěné nad kotlem. Stěry a dalšízbytky materiálu jsou sbírány s povrchu roztaveného kovu a poté poslány přes síto, kteréodděluje 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 zpracovávánjiným zpŧsobem.Stěr, ve své podstatě převáţně nekovového charakteru, jsou často smíchány s kovovýmolověným odpadem a jsou taveny v rotačních pecích se struskotvornými přísadami. Zbytkyz produkce tetraalkylového olova, které stále ještě obsahují nějaké olovo, jsou tavenyv plynových plamenných pecích.Pokud je to potřeba, je olovo nebo olověné slitiny získané z odpadu nebo zbytkŧ rafinováno ato za pouţití níţe popsaných metod.5.1.3. Rafinace primárního a sekundárního olovaSurové olovo mŧţe obsahovat rŧzná mnoţství mědi, stříbra, bismutu, antimonu, arsenu a cínu.Olovo získáno z druhotných surovin mŧţe v podstatě obsahovat stejné příměsi, obecně alepřevaţují antimon a vápník. Existují dvě metody čištění surového olova: elektrolytické apyrometalurgické rafinace. Elektrolytická rafinace pouţívá anody ze surového olovazbaveného mědi a katody z čistého olova. Pouţívání této metody je velmi drahé a proto senepouţívá příliš často.Polymetalurgická rafinace je zaloţena na sérii kotlŧ, které jsou nepřímo ohřívány kapalnýminebo plynnými palivy [tm 4, HMIP Pb 1993; tm 102, DFIU Zn 1999]. Prvním prvkrm, kterýse musí odstranit, je měď. Ta se odstraňuje v podobě sirníkových stěrŧ. Pokud zpracovávanýsurový kov neobsahuje dostatek síry, musí být další dodána ve formě práškové síry nebopyritu. Sirníkový stěr je mechanickými sběrači odebírán s povrchu roztaveného kovu a potéshromaţďován 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, pokteré následuje mechanické odebírání oxidických stěrŧ. Jako oxidační činidlo mŧţe být taképouţit 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 preferenčnírozpustnost stříbra v zinku. Zinek je k olovu přidán při teplotě kolem 470°C a tato směs sepak nechá vychladnout na 325°C. Stříbro-olověno-zinková slitina se oddělí a na povrchuvytvoří pěnu. Tato pěna se odstraní a zinek je dále oddělen od stříbra a to metodou vakuovédestilace. Stříbro je dále rafinováno kyslíkem pro získání surového stříbra. Přebytečný zinekje z odstříbřeného olova odstraněn opět vakuovou destilací a po ní téţ hydroxidem sodným.Bismut se odstraňuje pomocí směsi vápníku a hořčíku (Kroll-Bettertonŧv proces). Slitinavápníku, hořčíku a bismutu se vytvoří ve formě pěny na povrchu olova a je odstraněnasbíráním. Poté je pěna oxidována pomocí chloridu olova, plynného chlóru nebo směsihydroxidu sodného a dusičnanu sodného a je odebírán vápenato-hořečnatý oxid. Je získánaolovo-bismutová slitina, která podstupuje další rafinaci za účelem výroby bismutu.Lead bullionDross (for recycling)SulphurCopper drossCopper rich matte and speissTo copper smelterFumes to baghouseArsenical/antimonial skimsAirAntimonial (hard) leadSoftened leadDrossSlag (return to charge preparation)DoreLead oxideZinc (to desilvering)Silver skimsResidual zincCalcium, magnesiumBismut dross for bismut recoveryRefined leadCaustic dross with Zn, Sb, As compoundsReturn to charge preparationSurové olovoStěry (k recyklaci)Sírastěr s obsahem mědikamínek bohatý na měďdo tavírny mědikouře do filtruarsenové/antimonové stěryvzduchantimonové (tvrdé) olovozměkčené olovostěrstruska (zpět do přípravy vsázky)doréoxidy olovazinek (do odstříbření)stříbrné pěnyzůstatkový zinekvápník, hořčíkbismutové stěry k získání bismuturafinované olovoalkalické stěry se sloučeninami Zn, Sb, Aszpět do přípravy vsázkyObrázek 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 obvykletaveny v malé šachtové nebo rotační peci za vzniku slitiny olova, která je vrácena do rafinace.5.1.4 Procesy tavení a legování olova335

Tavení a slévání jsou obvykle prováděny v nepřímo zahřívaných kelímkových pecích čikotlích pomocí eklektřiny, kapalného paliva či plynu. Rafinované olovo je roztaveno v kotli ajsou přidány legovací prvky. Dŧleţité mŧţe být kontrolování teploty tavení. Olovo a olověnéslitiny 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 zinekZinek mŧţe být z primárních surových materiálŧ získáván dvěma zpŧsoby:pyrometalurgickou nebo hydrometalurgickou metodou. Pyrometalurgické metody jsoupouţívány v jiných částech světa, ale postupně ztratily svŧj význam a v Evropské Unii se uţpro jednoduché zinkové koncentráty nepouţívají. Omezujícím faktorem je především potřebajedné 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 isloţitých olovo-zinkových koncentrátŧ a druhotných surovin a poskytuje prodejeschopnéolovo i zinek. Také mŧţe zpracovávat zŧstatky z jiných procesŧ [tm 12, HMIP Zn 1993; tm101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].5.1.5.1 Pyrometalurgická metodaPyrometalurgická metoda je pouţívána pro smíšené zinko-olověné koncentráty a druhotnýmateriál a pouţívá IS pec, která je zmíněna výše v části věnované produkci olova a také jevyobrazena v sekci 2.6. V jiných částech světa se pouţívá elektrotermická pec. Zinek získanýz IS pece mŧţe obsahovat rozličná mnoţství kadmia, olova, mědi, arsenu, antimonu a ţeleza av procesu je tedy třeba pouţít i rafinační fázi.Zinek z IS pece je rafinován destilací v kolonách obsahujících velké mnoţství ohnivzdornýchkoryt (New Jerseyská destilace). Niţší konce koryt jsou zvnějšku zahřívány zemním plynem.Horní konce zahřívány nejsou a zŧstávají dostatečně chladné na to, aby jimi zpětně odteklykovy 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 druhotnézinkové materiály [tm 120 TU Aachen 1999].Destliace probíhá ve dvou fázích: nejprve se odstraní zinek s kadmiem od olova a poté seodstraní kadmium ze zinku. V první fázi se roztavený zinek vlévá do kolony, kde jeoddestilováno veškeré kadmium a velká část zinku. Směs je zkondenzována a pokračujerovnou do druhé kolony. Tato kolona má poněkud niţší teplotu, aby se vydestilovalo hlavněkadmium, které je poté opět kondenzováno ve formě zinko-kadmiové slitiny. Slitina jepřesunuta do rafinace kadmia. Výtok kovu ze spodu druhé kolony je vysoce kvalitní zinekSHG 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 jerecyklováno do sprchovacího kondenzátoru IS pece a intermetalické sloučeniny ţeleza, zinkua arsénu, která je recyklována přímo do IS pece.336

Zinek se pak nechá reagovat se sodíkem aby se jako arzenitan sodný a antimoničnan sodnýodstranily zbytky arsénu a antimonu, které jsou násladně také posílány do IS pece. Zinekzískaný tímto zpŧsobem má většinou o něco niţší kvalitu (GOB), ale je prostý kadmia apouţívá se hlavně pro galvanizaci.Crude zincsurový zinekCadmium-freekadmium neobsahujícíZinc and cadmium vapourpáry zinku a kadmiaZinc-cadmium alloyslitina zinku a kadmiaLead to ISFolovo do ISP peceDross to ISFstěry do ISP peceZinc (GOB) Cd freezinek (GOB) bez obsahu CdZinc (SHG)zinek (SHG)1 st stage destillation 1. Stupeň destilacecondenserkondenzátorliquation/sodium treatmentlikvace/ zpracování sodíkemObrázek 5.4: Diagram procesu destilace zinku a kadmia [tm 102, DFIU Zn 1999]5.1.5.2 Hydrometalurgická metodaHydrometalurgická cesta se pouţívá pro zpracovávání sirníku zinečnatého (sfaleritu) aoxidických, karbonátových či křemičitých koncentrátŧ a tvoří asi 80% celkové světovéprodukce [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999]. Většina zpracovatelských závodŧv EU pouţívá elektrolytický proces s celkovou produkční kapacitou 1 665 000 tun/rok v roce1997.Nejprve jsou sirníkové koncentráty praţeny v praţících pecích ve fluidní vrstvě, přičemţvzniká oxid zinečnatý a oxid siřičitý. Praţení je exotermický proces – není potřeba ţádné dalšípalivo a vyuţívá se vzniklého tepla. Oxid zinečnatý (kalcin) vychází z pece, je shromaţďována ochlazován. S plyny vzniklými při praţení se pracuje ve ţhavých elektrofiltrech za účelemodstranění prachu (který unikl z kalcinování). Ostatní prach a těkavé kovy jako rtuť a selenjsou odstraněny v zařízení na čištění plynŧ, které obsahuje skrubry na čištění plynŧ a mokréodlučovače. Oxid siřičitý je poté ve standardním zařízení zpracován na kyselinu sírovou. [tm101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999; tm 12, HMIP Zn 1993; tm 101, NL Zn 1998; tm120, TU Aachen 1999].Louţení kalcinu probíhá v několika po sobě následujících fázích za pouţití horké kyselinysírové 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 nebov 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 ISpece a přidány k sintrovací vsázce. Zinek, olovo a stříbro jsou získány v kovovém stavu; sírav podobě kyseliny sírové. Místo IS pece mŧţe být pouţita Waelzova odkuřovací pec, alev takovém případě je nezbytné zachycovat oxid siřičitý.337

Zn concentrates, Zn wastesFluidised Bed RoasterDedustingSulphuric Acid PlantLeachingFurther treatmentGoethite, Jarosite, HaemetiteZinc Solution PurificationNL-Residue to ISF or Waelz KilnElectrolysis StageCadmium RefineryMelting Alloying and Castingkoncentráty, odpady zinkuzařízení k fluidnímu praženífiltracezařízení na výrobu kyseliny sírovélouženídalší zpracovánígoethit, jarosit, hametitčištění zinkového roztokunerozp.zůstatky do ISP či Waelzovy peceelektrolýzarafinace kadmiatavení, legování a odléváníObrázek 5.5: Diagram zinkového hydrometalurgického procesuBěhem procesu jsou rozpuštěny i další kovy, které se po louţení odstraňují. Hlavníznečišťující příměsí je ţelezo, které se sráţí (usazuje) ve třech základních podobách: jarosit,goethit a hametit. Jména forem těchto sraţenin jsou pouţita pro pojmenování procesŧ [tm101, 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 téţjednofázový proces známý pod označením “proces konverze”.- Goethizace pouţívá sulfid zinku pro předběţnou redukci, kyslík pro reoxidaci azinkový kalcín pro neutralizaci- Hametizace pouţívá pro předběţnou redukci oxid siřičitý nebo sulfid zinku aautokláv s kyslíkem pro sráţení. V tomto případě získame jak produkty ţeleza, tak isíry.Hlavní rozdíly v ţelezných sraţeninách je jejich objem a snadnost filtrovatelnosti. Dalšívýznamné 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, kterés procesem přímo nesouvisí. Za velmi atraktivní byl pokládán proces hametizace, neboťobjem zbytkŧ byl menší a hametit byl potenciální surovinou pro výrobu ţeleza. Proces se všakneukázal jako ţivotaschopný a ani hametit nebyl pro ţelezářský a ocelářský prŧmyslupřijatelný.Máme zprávy [tm 139, Finsko Zn 1999] ţe proces jarositace vykazuje dobré výtěţnosti iz koncentrátŧ obsahujících aţ 10% ţeleza. Podobné výtěţnosti při goethizaci závisí na nízkémobsahu ţeleza v kalcínu (nebo ZnO) který je pouţit ve sráţecí fázi.Neutral leach ISF-ProcessesCalcineFilter, Wash, DryingSinter plant, Imperial Smelting FurnaceNL-Leach Wael Kiln treatmentprocesy neutrálního loužení ISPkalcinfiltrování, promývání, sušeníAglomerace, ISPzpracování nerozp. mat. ve Waelzově peci338

CokeZn solutionOxide LeachThe Jarosite ProcessHigh acid leachJarosirte precipitationThe conversion processThe goethite processIron reductionkokszinkový roztokoxidické louženíjarositový procesloužení koncentrovanou kyselinoujarositové sráženíproces konverzegoethitový procesredukce železaObrázek 5.6: Zjednodušená technologická schémata některých procesů odstraňujícíchželezoJsou známy dva zpŧsoby přímého louţení koncentrátŧ bez předchozí kalcinace, a to “KoreaZinc“ a “Outokumpu Zinc“. V Korea Zinc je ţelezo v prŧběhu louţení ponecháno v roztoku apoté je v samostatné fázi vysráţeno jako goethit. Naproti tomu v Outokumpu Zinc je ţelezovysráţeno jako jarosit současně s louţením sulfidŧ.Koncentrát spolu s kalem z procesu konverze a s kyselinou z elektrolyzéru je dávkován doreaktorŧ, kde se provádí louţení pomocí probublávání kalu kyslíkem. Zbytek rozpuštěnéhoţeleza v roztoku z konverze a ţelezo rozpuštěné z koncentrátu jsou vysráţeny jako jarosit:3ZnS+3Fe 2 (S0 4 ) 3 +(NH 4 ) 2 S0 4 +9H 2 0+1.5O 2 =2NH 4 [Fe 3 (S0 4 ) 2 (OH) 6 ]+3ZnS0 4 +3H 2 S0 4 +3SKoncentrát síry je flotací oddělen od kalu a uloţen odděleně od jarositového zbytku. Tentokoncentrát síry se nepouţívá pro produkci kyseliny sírové a stejně jako goethit a jarosit jenebezpečným odpadem. Zařízení, které je v procesu pouţíváno, je v do velké míry shodnés těmi, které se běţně v zinkové hydrometalurgii pouţívají. Technologické schéma procesuprobíhajícího v Outokumpu Zinc je uvedeno zde [tm 139, Finsko Zn 1999]Jarosite, gypsum, silicatesFlotation precipitationjarosit, sádra, silikátyflotace, ráženíObrázek 5.7: Proces loužení koncentrátuU všech metod a podmínek procesŧ je maximalizována výtěţnost zinku proplachovánímzŧstatkŧ. Jiné rozpustné kovy se mohou také dát odstranit vysráţením jako hydroxidy nebosulfidy. Zbytky jsou uloţeny na skládkách v areálu nebo poblíţ areálu izolovaně odpodzemních i povrchových vod. Voda ze skládky je běţně recyklována zpět do procesu.Probíhají výzkumy, které by měly sníţit nebezpečí zbytkŧ na nejniţší moţnou míru – aneboalespoň 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 zpracovávánodstraněním nečistot. Pevná látka zespodu je filtrována a na filtru propírána. Filtrační koláč je339

odstraněn a filtrát se vrací do procesu. V závislosti na faktorech jako třeba zvolený procesk odstranění ţeleza či postup zpracování nečistot se pouţívají rŧzná technologická schémata.Například více či méně dŧkladné zpracování louţících zbytkŧ dalším louţením je pouţívánopřed uloţením materiálu na skládku [tm 120 TU Aachen 1999]. Toto ovlivňuje hodnotyvýtěţností a sloţení moţných olověných či olovnato-stříbrných vedlejších produktŧ.Čištění roztoku obsahujícího zinek se provádí v několika na sebe navazujících fázích. Pouţitíprocesŧ závisí na koncentracích rŧzných kovŧ v koncentrátu obsaţených a podle toho semohou příslušně lišit. Základní procesy zahrnují pouţití zinkového prachu nebo prášku kesráţení nečistot jako je Cu, Cd, Ni, Co a Tl. Sráţení Co a Ni rovněţ zahrnuje pouţití dalšíhosráţecího činidla jako As a Sb. Operační teploty se liší od podniku k podniku. K odstraněníPb a Ni mohou být pouţita i další činidla jako hydroxid barnatý a dimethyl glyoxime. Prozískání mědi jako vedlejšího produktu mohou být rovněţ vybrány rŧzné cesty.Mŧţe docházet k uvolňování vodíku a je téţ zaznamenán výskyt arzenovodíku čiantimonovodíku. Zachycování a zpracovávání uvolněných plynŧ záleţí na výskytu těchtoplynŧ, celkové místní technologii; umístění provozu venku či uvnitř, nejúčinnější metodou seale jeví být mokré čištění plynŧ z reaktorŧ, za pouţití oxidačního roztoku k odstraněníarzenovodíku.Pročištěný roztok jde do elektrolyzéru, kde je za pouţití olověných anod a hliníkových katodelektrolýzou získán zinek. Na katodách se ukládá zinek a na anodách se tvoří kyslík – ale takétu vzniká kyselina sírová, která je odsud recyklována do louţící fáze. Při tomto procesuvzniká kyselinová mlha, kvŧli ní a kvŧli minimalizaci jejího vlivu jsou na elektrolyzérupouţity rŧzné kryty. Vzduch z odsávání z elektrolyzéru mŧţe být odmlţen a kyselinazachycena. V prŧběhu elektrolýzy vzniká teplo, které je odváděno chladícím okruhem, kterýmŧţe být navrţen k optimalizaci vodní bilance procesu, ale mŧţe být také dalším zdrojemmlhy.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]. Maláčást získaného zinku je přeměněna v prach či prášek pro čistící fáze. Toto se mŧţe provádětvzduchovou, vodní nebo odstředivkovou atomizací proudu roztaveného zinku nebokondenzací zinkových par v inertní atmosféře.Jedno z hlavních témat hydrometalurgického procesu je ukládání nebo vyuţívání vysráţenéhoţeleza.V současnosti jsou pro ukládání pouţívány speciální ochranné úloţné prostory, ovšempoţadavky 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, abybylo 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 těchtonevyuţitelných odpadŧ, je omezení procesu na pouhé neutrální louţení. V tomto případě vezbytcích po louhování zŧstává ţelezo spolu s významným podílem zinku. Tyto zbytky jsoupouţity jako vsázka pro pyrometalurgický proces získávání zinku, olova, stříbra a síry aţelezo se tak dostává do strusky.340

5.1.6 Sekundární zinekPřibliţně 30% zinku ročně spotřebovaného v Evropě je zinek druhotný čili recyklovaný.A přibliţně 50% tohoto druhotného zinku je recyklováno uvnitř spotřebitelského čiuţivatelského prŧmyslu. Toto platí hlavně pro galvanizační a mosazná odvětví; odpadyvznikající při výrobě či zpracovávání produktŧ mohou být recyklovány téměř okamţitě.Zbytky a odpad, které se týkají zpracovatelského prŧmyslu druhotného zinku a jsou pro nějdŧleţité, 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 převáţněocel- úlety z procesu výroby oceli elektrickým obloukem a ze slévání ţeleza- zbytky po chemickém pouţití zinku a spálené pneumatikyTechnologie pouţitá k získání zinku závisí na formě a koncentraci zinku a na stupnikontaminace [tm 120 TU Aachen 1999].5.1.6.1.Obecné procesyPouţívány jsou fyzikální separace, tavení a další vysokoteplotní zpracovatelské technologie.Odstraněny jsou chloridy a zŧstatky jsou pouţity k výrobě kovového zinku nebo slitink opětovnému pouţití, nečistý kov či oxid, který bude dále rafinován v procesech primárnívýroby zinku. Případně mohou být dále zpracovávány aţ k výrobě oxidu zinku, prachu aprášku komerčních kvalit [tm 120 TU Aachen 1999; tm 206 TGI 1999].Technologické podrobnosti jsou velmi často tajné, ale příklady těchto specifickýchzpracovávacích technologií jsou:- galvanizační popel vzniklý při galvanizaci malých součástí, drátŧ a trubek je nutněsměsí kovového zinku a oxidu zinku kontaminovanou amonnými ionty a chloridemzinečnatým. Tento popel je mletý v kulovém mlýnu k oddělení fází. Separace jedosaţeno foukáním proudu vzduchu do mlýna, coţ vyfouká nekovové části, které jsoupak zachycovány v textilním filtru. Alternativou je přidání síta do mlýna. Toto sítozachycuje hrubé kovové části a propouští jemné nekovové části. V obou případech jekovová frakce vybírána z mlýna, roztavena a odlita do ingotŧ – na prodej, opětovnépouţití či pro další zpracování.- spodní stěry (také někdy nazývány tvrdý zinek) je ţelezo-zinková slitina obsahující téţolovo, která se tvoří a hromadí v udrţovací peci a v nádrţích pouţívaných pro pokovenív lázni. Mŧţe dojít k ucpání a tom případě jsou pouţity automatické odstraňovací ačistící systémy. Svrchní stěry jsou zinko-ţelezito-hliníkové slitiny vzniklé přikontinuálním pokovení horkým ponorem. Stěry nebo strusky a další zbytky z prŧmyslutlakového slévání obsahují směs kovového zinku a oxidu zinku jen s málo či ţádnýmichloridy. 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 zbytkyz chemického pouţití zinku či zinkových produktŧ.- Odpad ze seriového zpracování automobilŧ ve šrédrech. Po odstranění nekovovéhopodílu je magnetickou separací oddělena neţelezná frakce od jiných částí obsahujícíchocel. Ke zpracování je pak pouţito oddělování přes těţkokapalinové médium a dalšítechniky, následované selektivním tavením k získání zinku.Zŧstatky jsou taveny ve dvou fázích v plynové plamenné peci. V první fázi je při teplotě340°C roztaveno olovo, které je odpuštěno a slito do ingotŧ. Ve druhé fázije teplota zvýšena na 440°C, přičemţ je roztaven zinek; odpuštěn a téţ slitdo ingotŧ. Alternativní proces pouţívá nepřímo zahřívanou rotační pecs perforovanou vnitřní vloţkou. Zinek se taví a skrze díry ve vloţkovánívytéká ven do udrţovací pece, z níţ je sléván do ingotŧ. Vţdy je potřebadalší čištění.Ze zŧstatkŧ je rovněţ vyráběn oxid zinku a to speciálně z odpadŧ z procesu výroby ocelielektrickým obloukem. Mŧţe být pouţita Waelzova pec či odkuřovací pec na strusku.5.1.6.2.Waelzovy peceTento postup je navrţen pro oddělení zinku (a olova) od jiných materiálŧ redukcí, odpařeníma 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 jsousmíchány a mohou být téţ peletizovány. Poté je vše dávkováno přímo do násypky pece nebok přechodnému uskladnění. Mŧţe být téţ pouţito zařízení pro váţení materiálu abykontrolovalo a ovlivňovalo mnoţství redukčního materiálu (koksu) podle obsahu zinku v ruděa podle struskotvorných přísad pro poţadovanou kvalitu strusky.Obvyklá pracovní teplota ve Waelzově vypalovací peci je kolem 1200°C. Uvnitř pece jsoupevné materiály nejprve vysušeny a pak zahřáty protisměrným proudem horkého vzduchu akontaktem se stěnami vyzděnými ţáruvzdorným materiálem. V závislosti na sklonu, délce arychlosti rotace tráví materiál ve vypalovací peci prŧměrně kolem čtyř aţ šesti hodin. V tétosilně redukční atmosféře jsou zinek, olovo a další těţké kovy redukovány. Zinek a olovo seodpařují do plynŧ a spolu s nimi se vypařují i chloridy a zásady (v závislosti na bazicitěstrusky). Protoţe v peci jsou přebytky vzduchu jsou páry kovu oxidovány. Směs plynnýchoxidŧ se z pece odsávají spolu s procesními plyny a jsou odděleny v systému zpracováníplynŧ.Systém zpracování plynŧ se obvykle skládá z usazovací komory pro odstranění hrubéhopopílku, který je přenášen mechanicky, z chlazení vodou a z elektrostatického usazovaček odstranění Waelzových oxidŧ. Je uţíváno rovněţ chlazení vzduchem a tkaninový filtr. Kdeje to potřeba, pouţívá se technika k odstranění a omezení dioxinŧ – ta je popsána v části 2.8.StackGas coolingEAF-dustExhaust fankomínchlazení plynůprach z elektzrofiltruodtahový ventilátor342

Waelz oxideRotary kilnAir (oil, gas)Waelz slagWater basinWaelzův oxidRotační pecvzduch (olej, plyn)Waelzova struskavodní nádržObrázek 5.8: Waelzova pecStruska vzniklá v peci je prŧběţně vypouštěna z konce pece do prudce ochlazovanéhosystému. Po zchlazení, přetřídění a drcení mŧţe být struska pouţita jako materiál vestavebnictví – např. při stavbě pozemních komunikací. Kromě toho mŧţe být tato struskasama vhodná jako struskotvorná přísada při výrobě cementu nebo jako zdroj ţelezav ţelezářském a ocelářském prŧmyslu.Vznikající Waelzŧv oxid mŧţe být zpracován několika zpŧsoby. Nejzákladnějšími zpŧsobyjsou horké briketování a nebo sintrování za účelem prodeje do závodŧ pyrometalurgickyvyrábějících zinek – např. IS pecí. Pokud je vysoký obsah oxidu olova, mŧţe být za účelemvypaření olova zařazena ještě fáze kalcinace.Waelzŧv oxid mŧţe být téţ vylouhován dvoufázovým procesem za pouţití uhličitanu sodnéhov 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 elektrolýzyzinku.First stage leachingLiquorFresh waterFinal effluentSolid to Waelz kilnprvní stupeň louženíkapalinačistá vodavýstupní vodapevná fáze do Waelzovy peceObrázek 5.9: Proces loužení Waelzova oxidu5.1.6.3 Procesy odkouření struskyK 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 býtodkouřeny za pomoci zdroje uhlíku jako např. uhlí k získání olova a zinku a téţ teplaz procesu [tm 120 TU Aachen 1999].Cyklonové nebo fluidní pece jsou pouţívány k zahřátí nad 1200°C za účelem vypaření kovŧ anásledné tvorby oxidŧ, které jsou poté ve filtrační fázi zachyceny z plynŧ. Cyklonová pecpracuje se vzduchem obohaceným kyslíkem a fluidní pec pouţívá podstechiometrickývzduch. 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 zinkuTavení a legování většinou probíhá v nepřímo zahřívaných kelímkových nebo indukčníchpecích, přičemţ stále probíhá kontrola teploty, aby se zajistilo, ţe nedochází k vypařovánízinku. Palivem bývá většinou buď plyn nebo olej. Hořák přitom mŧţe být umístěn buď mimokelímek, který je zapouzdřený ve spalovací komoře – nebo uvnitř kelímku jako trubkovýponorný ohřívač [tm 13, HMIP Zn 1993; tm 101, NL Zn 1998].V obou případech je kriticky dŧleţitá kontrola teploty, neboť licí teplota nesmí pro většinuslitin překročit 450°C aby se zabránilo ztrátám kovu odpařením. Legury jsou obvyklelegovány v pevném skupenství, ale při některých operacích se z vedlejší tavící pece legujeroztavený hliník.Kdyţ se vyrábí slitiny z nečistých surovin, jsou potřeba struskotvorné přísady abyabsorbovaly přítomné nečistoty. Standatní pouţívaná struskotvorná přísada obsahuje chloridzinečnatý, chlorid hořečnatý a fluorido-křemičitan sodný. Pouţití této struskotvorné přísadyvede k emisím plynného fluoridu křemičitého, který se odstraňuje mokrým čištěním plynu.Tento fluorid křemičitý se rozkládá na fluorovodík, který je pak absorbován médiem mokréhočištění.5.1.8 Postupy odlévání zinkuZinek je roztaven v elektrických pecích, při kontrole teploty aby se zabránilo odpaření. Zezinkové lázně jsou pravidelně sbírány stěry, aby se odstranily pevné látky (chlorid zinečnatýa oxid zinku). Často se přidává struskotvorná přísada ke sníţení potenciální ztráty zinku dostěrŧ. 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 odlévacístroje se pouţívají k výrobě tyčí, z nichţ se pak vyrábí dráty.5.1.9 Výroba zinkového práškuZinkový 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 rozstřikovánrozprašovací 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 atomizaceproudu roztaveného zinku. Prášek je zachycován a získáván v systému hadicového filtru a jebalen nebo přepravován k příslušnému procesu.5.1.10 Kadmium5.1.10.1 Výroba kadmia z procesŧ výroby olova a zinkuKdmium je získáváno jako vedlejší produkt při mnoha postupech získávání kovŧ. Hlavnímizdroji 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 aje spolu s ním případně získáno jako kondenzát při druhé fázi destilace. Zbytek je získánz úletŧ v sekci čištění plynŧ, která předchází výrobě kyseliny sírové. Je to vylouhovánokyselinou sírovou a poté z roztoku získáno.Vycementované kadmium získané z čištění zinkových roztokŧ je také čištěnohydrometalurgicky. Při tomto postupu je vycementované kadmium louţeno v kyselině sírové,roztok je přečištěn a kovové kadmium je získáno elektrolyticky. Pročištěný roztok ZnSO 4 jevrácen 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 začnevýměnnou reakci a vede k produkci kadmiové houby a roztoku chloridu zinečnatého. Vznikláhouba, 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 býtzískáváno téţ jako karbonát a poté vyrobeno elektrolyticky.V rafinaci kadmia je kadmium získané oběma zpŧsoby smícháno a za vysoké teplotydestilováno. Výsledkem je kadmium obsahující přibliţně 1% zinku a uniká vysokojakostnízinek. Destilované kadmium je taveno s hydroxidem sodným a dusičnanem sodným proodstranění zbytkového zinku. Kadmium získávané hydrometalurgickou cestou jezpracováváno podobným zpŧsobem, ale pouţívá se téţ vakuová destilační fáze.5.1.10.2 Produkce kadmia z bateriíDalším významným zdrojem kadmia je recyklace Ni-Cd baterií. Existuje několik recyklačníchsystémŧ a ty zajišťují přísun baterií do prŧmyslu automatického třídění a zpracování. Niklkadmiovébaterie jsou nejprve tepelně předzpracovány k odstranění pláště a k narušeníbateriových schránek. Narušené baterie jsou poté zahřáty v uzavřené retortě k odpaření anásledné kondenzaci kadmia, které je poté odléváno do forem. Poté jsou recyklovány niklovéa ţelezné zbytky. Kaţdá z fází tohoto procesu pouţívá vysoce kvalitní extrakční a čistícísystémy k odstranění úletŧ, kovŧ a VOC jako třeba dioxinŧ. Proces je suchý a izolovaný odkanalizačního 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. Majítendenci koncentrovat se ve strusce, stěrech, úletech a dalších zŧstatcích vzniklých v prŧběhuzpracovávání 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, rozpouštěcíextrakce, chlorace, elektrolytické zpracování a vakuová destilace. Tyto techniky mohou býtdoplňovány pásmovým tavením a řízenou krystalizací k získání ultra-čistých kovŧ.345

5.2 SOČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEBHlavní problémy ţivotního prostředí, které řeší prŧmysl zpracovávající zinek aolovo, jsou znečištění vzduchu a vody a téţ produkce nebezpečných odpadŧ.Zpracovatelské závody jsou většinou vybaveny jejich vlastními čističkami vody avoda je běţně recyklována. Mnoho odpadŧ je znovu zuţitkováno, ale hlavnímproblémem 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 jetřeba hluk, k prŧmyslu většinou patří. Kvŧli nebezpečnosti některých vznikajícíchpevných i kapalných odpadŧ existuje i vysoké riziko kontaminace pŧdy.Následující tabulky ukazují vstupní a výstupní hodnoty některých továren naolovo a zinek v Evropě.Vstup tun/rok Výstup tun/rokPrimární125 000 Zinek 100 000surovinyDruhotné125 000 Olověné35 000surovinyslitinyKoks 100 000 Kyselinasírová125 000 –200 000Struska70 000z IS peceUhličitankademnatýneznámoTabulka 5.3: Vstupní a výstupní údaje pro ISP zařízení (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].Vstup tun/rok Výstup tun/rokPasta z baterií apod. 82 000 Olovo 90 000Koncentráty olova 40 000 Kyselina sírová 25 000Recyklovaný úlet 34 000 Struska 10 000Struskotvorné přísady 3 500 Zŧstatky rtuti 20Uhlí nebo koks 7 100 Úlet (recyklovaný zpět do 34 000pece)Kyslík 13 300Tabulka 5.4: Vstupní a výstupní údaje pro Isasmelt pec (plán a předběžná data) [tm 102,DFIU Zn 1999].346

Vstuptun/rokVýstuptun/rokMateriály obsahující olovo 130 000 Surové olovo 90 000Tavidla (vápenec, …) 20 000 Struska 50 000Dusík 12 500 Kyselina sírová 60 000Kyslík 46 000 Doré stříbro 250Uhlí (prach) 12 000 Kalomel 2 – 5Zemní plyn 1 300 Uhličitanzinkokademnatý100 – 150Tabulka 5.5: Vstupní a výstupní údaje pro QSL pec (1997) [tm 102, DFIU Zn 1999].VstupVýstupTavné materiály [t/t Pb] 2,12 Produktyodpadní baterie [%] 63 Olovo a olověné [t/t Pb] 1slitinydalší tavné materiály [%] 21 Pasta z baterií [t/t Pb] 0,5surové, odpadní [%] 16 Polypropylénové [t/t Pb] 0,07olovosměsiČinidla [t/t Pb] 0,14 ZŧstatkyŢelezné špony [%] 46 Zbytkové plasty [t/t Pb] 0,10Petrolkoks [%] 32 Struska [t/t Pb] 0,23Soda [%] 22 Ostatní[Nm 3 /t Pb] 70 000Emitované plynyOstatní: el.energie [MWh/t Pb] 0,26Zemní plyn [MWh/t Pb] 1,19PP čipsy [t/t Pb] 0,04Tabulka 5.6: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií bez desulfurizace(1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].347

VstupVýstupTavné[t/t Pb] 1,41 PRODUKTmateriályYodpad z baterií [%] 79,0 Olovo a olověné [t/t Pb] 1slitinydalší tavné materiály [%] 3,8 síran sodný [t/t Pb] 0,096surové, odpadní [%] 16,6 Polypropylénová [t/t Pb] 0,051olovodrťÚlet ze spalování [%] 0,6 ZŧstatkyČinidla [t/t Pb] 0,307 Zbytkové plasty [t/t Pb] 0,108: - NaOH [%] 49,8 Metalurgická [t/t Pb] 0,18struskaŢelezné špony [%] 9,4 Ostatní[Nm 3 /t Pb] 37 000Emitované plynyPetrolkoks [%] 17,6Soda [%] 23,1Ostatní:elektrická energie [MWh/t Pb] 0,20zemní plyn [MWh/t Pb] 0,73pára [MWh/t Pb] 0,84Tabulka 5.7: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií s desulfurizací (1998)[tm 102, DFIU Zn 1999].Vstup tun/rok Výstup tun/rokodpad z baterií 65 000 Rafin. olovo a slitiny 28 000Desky z baterií 4 000 Pasta z baterií 32 500odpadní olovo 6 000 PP jemná zrna 2 750Ebonit a separátory 3 500Struska 3 300348

Tabulka 5.8: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií s odstraněním pasty(1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].Vstup na tunuVýstup na tunuolověnéslitinyolověnéslitinyPouţité baterie, suché 1 100 kg Surové olovo 1 000 kgDalší olověný odpad 320 kg Úlet 32 kgStruskotvorné přísady 14 kg Přebytečná struska 50 kg(vápenec)Koks (slévárenský 109 kg Vratná struska 500 kgkoks)Další vsádky (ţelezo) 67 kg Plyny, vycházející 18 200 Nm 3Uhličitan olova (zezařízení prozpracování úletŧ)struska (vratná) 500 kgKyslík 43 Nm 3zemní plyn 15 Nm 3elektrická energie 107 kWhz pece40 kg ţelezo/olovnatýkamínek140 kgTabulka 5.9: Vstupní a výstupní údaje pro továrnu na recyklaci baterií s tavením celýchbaterií (1998) [tm 102, DFIU Zn 1999].MateriálPopisVsázkakoncentráty (50-55% Zn)Produkty zinek (99,99%)kadmiumkyselina sírováOdpadgoethit nebo jarosit 30 – 40 000 tun/rokneutralizovaný kyselinový kal (zvláštní odpadči recyklován)MeziproduktyPb/Ag zŧstatky 12 000 tun/rokCementátyneutrální louhovací zbytektypická produkceZn 100 000 tun/rokkyselina sírová 175 000 tun/rokCd 300 tun/rok349

Tabulka 5.10: Typické údaje pro továrnu na zinkovou elektrolýzu. Pražení – louhování –čištění – elektrolýza [tm 102, DFIU Zn 1999].Kov %Znkoncentrátneutrálnílouhovacízbytek*Měděnýcementát *Pb/Agzůstatky*jarosit**Goethit**Zn 53 16-27 5,9 5,8 2-6 4-9Fe 7,3 15-35 9 20-32 31-43Pb 1,6 3,6 10-25 < 2 < 2S 32 3-11 4 10-13 2-5Cu 0,6 0,3-2,4 55 0,1 < 0.2 < 0.3Cd 0,24 0,1-0,3 0,3 0,2 < 0.1 < 0.1Ag 0,016 0,036 0,115 < 0.01 < 0.01SiO 2 1,7 4,0 12Poznámky: * sloţení se mŧţe lišit v závislosti na koncentraci vsázky a na technologii** mnoţství závisí na obsahu ţeleza ve vsázceTabulka 5.11: Typické složení vsázky a produktů pro továrnu na elektrolýzu zinkuVstup tun/rok Výstup tun/rokZn zŧstatky (EAF 90 000 Waelzŧv oxid 33 000úlety atd.)drobný koks 25 000 struska 70 000silikátový písek 13 000 plyn z pece (m 3 /rok) 30 000uhličitan sodný 3 300 upravená voda 150 000(m 3 /rok)NaHS (m 3 /rok) 11prŧmyslová voda 300 000 Zpracovaný oxid 30 000(m 3 /rok)zemní plyn 7 900 Zinek obsaţený 19 500(Th000/rok)El.energie (MWh/rok) 5 700Motorová nafta 440(m 3 /rok)350

Tabulka 5.12: Vstupní a výstupní údaje pro Waelzovu pec za použití dvoufázového procesuoxidačního louženíVstup tun/rok Výstup tun/rokZŧstatky z retort, 27 700 Waelzŧv oxid 17 000suchénositel zinku (EAF 33 700 struska 48 200úlet atd.)drobný koks 10 800 čistý plyn 70 000 – 90 000(Nm 3 /hodinu)Křemičitany 7 500smetí, drť 2 100vzduch (Nm 3 /hodinu) 5 000 – 10 000Vápenec 1 000elektrická energie 4 620(MWh/rok)zemní plyn (Nm 3 /rok) 92 000Tabulka 5.13: Vstupní a výstupní údaje pro waelzovu pec (1996/97) [tm 102, DFIU Zn 1999]5.2.1 EnergieEnergetická náročnost rŧzných procesŧ zpracování olova a zinku se velmi liší. Závisí nakvalitě vsázky a produktŧ, vyuţití letentního a přebytkového tepla a na produkci vedlejšíchproduktŧ. Dvě následující tabulky ukazují prŧměrné energetické nároky rŧzných procesŧ.ProcesElektřinakWh/t Pbkoks kg/tPbuhlíkg/t PbzemníplynNm 3 /t Pbtopnánaftal/t PbkyslíkNm 3 /tPbželezokg/t PbPb šachtová pec 180 – 300 150 – 225 50 – 70 120 – 170primárníPb šachtová pec 50 100 – 140 35 1 65 – 110sekundárnírotační pec 160 60 65 90 30sekundární s CXsystémem aprodukcí Na 2 So 4QSL * 100 20 330Kivcet 250* 105 25 450TBRC 450 –550 40 30 140* zcela nebo částečně pokryto vyuţitím zbytkového tepla351

Tabulka 5.14: Energetické nároky různých procesů výroby olovaProcesenergii vztahujeme Elektřina koks kg/t zemní plynk: -kWh/tm 3 /tElektrolýza zinku tuny zinku 4 100IS pec & NJ destilace tuny zinkutuny kovu1 0507501 100785220160waelzova pectuny vylouhovaného 200 850 20waelzova oxiduOdkuřování strusky tuny strusky 150 250Tabulka 5.15: Energetické nároky různých procesů výroby zinku5.2.2 Emise do ovzduší.Emise mohou unikat buďto jako emise z komínu nebo jako unikající emise v závislosti nastáří zařízení a na pouţité technologii.Emise z komínu jsou běţně monitorovány a to prŧběţněnebo periodicky a zveřejňovány.Hlevní vzdušné emise při produkci olova a zinku jsou:- oxid siřičitý (SO 2 ), další sloučeniny síry a sírová mlha- oxidy dusíku (NO x ) a další dusíkaté sloučeniny- kovy a jejich sloučeniny- úlet- VOC a dioxinyDalší polutanty se povaţují za zanedbatelně dŧleţité pro prŧmysl – částečně proto, ţe nejsoupřítomny v produkčním procesu, a částečně proto, ţe jsou okamţitě neutralizovány (jako třebachlór) nebo se objevují pouze ve velmi nízkých koncentracích. Emise jsou do velké míryspojené s úletem (kromě kadmia, arsenu a rtuti, které mohou být přítomné ve stavu par) [tm101, 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 sírové352

složkapraženíaglomeracetaveníLouženía čištěníelektrolýza rozbíjeníbateriíoxidy síry ••* • ••(kyselinovámlha)odléváníatd.Výrobakyselinysírové• • •••oxidy dusíku •* • •Úlet a kovy •••* • • ••• •••VOC a dioxiny •(••)** •*Poznámky: ••• je více významné, …………………. • méně významné Přímé emise z fáze praţení nebo tavení jsou zpracovávány a/nebo přeměněny ve fázích čištění plynŧ a přivýrobě kyseliny sírové; zbývající emise oxidu siřičitého a oxidŧ dusíku z aparatury s kyselinou sírovou jsoustále relevantní. Unikající nebo nezachycené emise pocházejí často právě z těchto zdrojŧ. Sekundární tavenípasty z baterií je zdrojem SO 2** Dioxiny a VOC mohou být přítomny pokud jsou pouţity materiály dioxiny obsahující a nebo pokud jsoukontaminovány organickým materiálem. VOC se mohou téţ vyskytnout při procesech kapalinové extrakce, kterése pouţívají pro výrobu Ga, Ge apod.Tabulka 5.16: Význam potenciálních emisí do vzduchu při výrobě olova, zinku a kadmiaKromě procesních emisí se objevují téţ unikající emise. Hlavní zdroje unikajících emisí jsou [tm101, 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 úspěšněpouţívány (sekce 2,7). Následující tabulka podává některé emisní údaje zaloţené na záměně procesuzpracování olova v šachtové peci na Isasmelt [tm 102, DFIU Zn 1999] a ilustruje potenciálněvysokou úroveň unikajících emisí.Tradiční továrna Isasmelt továrna Stupeň snížení(1990) [kg / rok] (1997) [kg / rok] [%]Emisekontrol unikají celkem kontrol Unik celke kontrol unikají celkemované cíované ající m ované cíOlovo 5236 19555 24791 911 540 1451 83 97 94,1Kadmium 330 242 572 3.81 0,24 4,05 99 >99 99,3Antimon 151 309 460 25,8 1,77 27,52 83 >99 94Arsén 77,6 141,5 219,1 4,03 1,55 5,58 95 99 97,5Thalium 21,9 16,1 38 1,27 99 96,7Rtuť 16,7 0,4 17,1 0,87 97 95Oxid siřičitý (t/r) 7085 - 7085 140,4 - 140,4 98 - 98[tun / rok]Poznámka: Pro Isasmelt továrnu údaje předběţné. Produkce olova: 1990 – 96 724 tun;1997 – 86 941 tun.353

Tabulka 5.17: Význam modernizace zpracovávatelských továren pro unikající emise5.2.2.1 Oxid siřičitý a další sloučeniny síryHlavním zdrojem emisí oxidu siřičitého jsou emise unikající z oxidačních fází, přímé emisez aparatury s kyselinou sírovou a emise zbytkové síry v pecní vsázce. Dobré utěsnění pecezabraňuje unikajícím emisím a plyny zachycené z oxidačních fází odchází do zařízení načištění plynŧ a poté do aparatury na kyselinou sírovou.Po čištění je oxid siřičitý z plynŧ vzniklých při aglomeraci, praţení nebo při přímém tavenízměněn na oxid sírový (SO 3 ). Efektivita je zhruba mezi 95 aţ 99,8% v závislosti na pouţitéaparatuře na kyselinou sírovou (jednoduchá či dvojitá absorbce), na koncentraci oxidusiřičitého ve vstupním plynu a na jeho variacích a stabilitě. Ve výstupním plynu mohou býtvypouštěny koncentrace oxidu siřičitého od 200 – 2300 mg/Nm 3 . Velmi malé mnoţství oxidusírového není absorbováno a je vypouštěno spolu s SO 2 . Během spuštění a zastavování semŧţe stát, ţe budou vypouštěny chudé plyny bez konverze. Tyto případy je třeba označit prokaţdé zařízení. Mnoho firem dosáhlo v procesu významných pokrokŧ, které sniţují čipreventivně omezují tyto emise. [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999].Olověný aglomerát a některé druhotné suroviny obsahují zbytkovou síru a sulfáty. Bylooznámeno [tm 129, Madelin 1991], ţe 10% síry obsaţené v olověných rudách zŧstáváv aglomerovaném materiálu, který je dávkován do pecí. Stejně významný mŧţe být takéobsah sulfátŧ v bateriovém odpadu a to podle toho jakým zpŧsobem je předzpracován a jestlije v něm obsaţena i pasta. Ve většině případŧ je síra zafixována ve strusce nebo v jinýchvedlejších produktech. Míra fixace závisí na pouţitých struskotvorných přísadách a dalšíchkovech s procesem spojených – například pokud jsou společně zpracovávány rudy olovoměděné,mŧţe vznikat měděný kamínek. Pokud jsou přidány ţelezné špony, mŧţev redukčních podmínkách vzniknout olovo-ţeleznatý kamínek. V dalších případech mŧţeunikat SO 2 , 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) větránímnebo chladícími věţemi. Rozsah těchto emisí je ve srovnání s emisemi z aparatury s kyselinousírovou malý a protoţe přicházejí ve formě aerosolu, mŧţe se s nimi pracovatv odmlţovačních nebo v prachových čistících zařízeních [tm 101, NL Zn 1998]. Některéinstalace pouţívají na elektrolyzační nádrţe zákryty jako např. pěnu nebo plastová těsnění,aby tím sníţily mnoţství vytvářené mlhy [tm 139, Finsko Zn 1999]. Nedávno byla upravenajedna 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 Celková produkce Vzniklý oxid siřičitýkovu (tuny / rok) (gramy / tunu kovu)Praţení & Elektrolýza zinek 105 000 – 235 000 2 500 – 5 500IS pec a aglomerační zinek + olovo 100 000 Zn 5 000 – 9 000zařízení45 000 PbQSL olovo 90 000 1 000ISA olovo 90 000 7 500Baterie – celé olovo 35 000 7 800Odsířená pasta olovo 35 000 – 40 000 1 070 – 2 000Baterie – bez pasty olovo 35 000 3 200Baterie + extra pasta olovo 10 000 210 (systém FGD)šachtová pec na olovo olovo 110 000 Pb 10 000 – 45 000aglomerační zařízeníBaterie – MA proces olovo 33 000 6 600Tabulka 5.18: Výroba oxidu siřičitého v některých procesech zpracování zinku a olovaRozbíjení baterií mŧţe být také jedním ze zdrojŧ emisí mlhy. Emise z tavných zařízení kterépouţívají materiál získaný z baterií obsahující SO 2 ; jeho koncentrace závisí na tom, je-lihmota tavena nebo nejprve odsířena nebo fixována ve strusce. Typické hodnoty se pohybujímezi 50 a 500 mg/Nm 3 [tm 102, DFIU Zn 1999].5.5.2.2 Oxidy dusíkuFáze praţení a tavení jsou potenciálními zdroji oxidŧ dusíku (NO X ). Oxidy dusíku mohouvzniknout z dusíkatých sloţek přítomných v rudě a nebo jako termicé NO x . Vyráběnákyselina sírová mŧţe absorbovat velké mnoţství oxidŧ dusíku a to pak ovlivňuje kvalitukyseliny. Pokud jsou po praţících fázích přítomné vysoké hodnoty NO X , bývá zpracovánípraţících plynŧ nutné a to kvŧli kvalitě produktu a téţ z ekologických dŧvodŧ. I další pecepouţívající kyslíko-palivové hořáky mohou redukovat mnoţství NO X . Rozsah je pro všechnyprocesy mezi 20 a 400 mg/Nm 3 .5.2.2.3. Prach a kovyPřemísťování prachu z míst, kde je prováděno praţení a tavení, je potencionálním zdrojempřímých i unikajících emisí prachu a kovŧ. Plyny jsou zachycovány a zpracováványv aparatuře na kyselinou sírovou postupy čistícími plyn. Prach je odstraněn a navrácen doprocesu.Potenciálními zdroji jsou téţ plyny opouštějící sprchovací kondenzátory IS pece, plynyz destilačních kolon a z vypouštěcích míst. K prevenci unikajících emisí je v těchto místechpotřebné dobré oddělení a čištění. Zpracování strusky a prudké ochlazování rovněţ zvyšujemnoţství prachu. Rozsah prachových emisí z těchto zachycených zdrojŧ je

Proces Produkt Produkce Gramy zinku gramy olova na(tuny) na tunu kovu tunu kovuPraţení zinek 130 000 Zn 10Praţení zinek 215 000 Zn 45Praţení zinek 235 000 Zn 45Praţení zinek 105 000 Zn 11IS pec a sintrovací zinek + 100 000 Zn 30 – 90 5 – 40zařízeníolovo 45 000 PbQSL olovo 90 000 Pb 7,2 10 – 20Isasmelt olovo 90 000 Pb - 10 – 30Baterie – celé olovo 35 000 Pb < 15Baterie – odsířená pasta olovo 40 000 Pb 10Baterie – odsířená pasta olovo 35 000 Pb 5 – 25Baterie – oxidická pasta olovo 35 000 Pb 5 – 25prodejBaterie + další pasta olovo 10 000 Pb 5 – 25Baterie – MA olovo 33 000 - 20Šachtová pec na olovo a olovo 110 000 Pb < 20 60 – 130aglomeracePraţení zinek 21 000 Zn 70 2Tabulka 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. Přirafinaci zinku mŧţe vznikat a unikat arzenovodík. V destilačních kolonách a v zařízeních nakadmium mŧţe unikat kadmium.K emisím aerosolŧ, které mohou obsahovat kovy, dochází v prostoru elektrolyzéru av drtičích baterií. Objem mlhy a prachu z těchto zdrojŧ je asi 0,1 aţ 4 mg/Nm 3 .Tavení, legování, odlévání a procesy zpracování zinkového prachu jsou téţ potenciálnímizdroji emisí prachu a kovŧ. Objem prachových emisí je udáván mezi 200 a 900 mg/Nm 3v nezpracovaném plynu [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn 1999]. Pouţívají se systémyzachycování a čištění výparŧ a hodnoty přečištěného plynu jsou pod 10mg prachu /Nm 3 [tm102, 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 dioxinyV některých procesech mohou ve spalovacích zónách a v chladících aparátech systémŧzpracovávajících plyny, které z pece vycházejí (de-novo syntéza) vznikat dioxiny a to zvláštěpokud druhotný materiál ve vsázce obsahuje nějaké plastové části či sloţky. Dioxiny se takémohou objevit v prachu a popílku z Waelzových vypalovacích pecí které zpracovávají prachz elektrických pecí.5.2.3 Emise do vody356

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 skladovacíchprostorech).Nejdŧleţitějšími zdroji jsou odpadní voda z čištění plynŧ a praţení ve fluidních praţícíchpecích s kapalným loţem. Dalšími zdroji jsou procesní výtoky z elektrolýzy, rozbíjení ačištění baterií a některé další rozličné zdroje.5.2.3.1 Odpadní vody z čistícího zařízeníObecně pracují mokré systémy čištění plynŧ na principu recyklace kapaliny. Monitorovanéodtékání udrţuje suspendované pevné látky a rozpuštěné soli v určitých daných limitech.Odtok je před vypuštěním zpracujován kvŧli odstranění pevných a rozpuštěných látek a tobuď odděleně a nebo v integrovaném zařízení na zpracovávání vody k oddělení pevnýchčástic. Pouţití oddělených takto získaných závisí na pŧvodu dané odpadní vody.Mokré skrubry po praţících procesech pracují s kyselinovým roztokem nasyceným SO 2 .Skrubry odstraňují fluoridy, chloridy, většinu rtuti a selénu a některé částečky které prošlypřes mechanické čištění vzduchem. Aby se zabránilo tvorbě kontaminantŧ, je potřeba částkapalin ze skrubrŧ neustále odvádět. Rozpuštěný oxid siřičitý je odstraněn běhemzpracovávání ještě před vypuštěním.Kyselá skrubrová kapalina vzniká téţ v mokrých elektrostatických filtrech a po odfiltrování jerecyklována. Některé kapaliny je potřeba z tohoto okruhu odpouštět aby se zabránilohromadění kontaminantŧ. Tento odpouštěný roztok je před úplným vypouštěním ještězpracovávám a analyzován [tm 101, osobní rozhovory 1998].Fáze odstraňování rtuti zahrnuje plyno-kapalinovou kontaktní nádrţ jejíţ kapalina obsahuječinidlo, které se se rtutí spojuje a tak jí odstraňuje. Často se pouţívá chlorid rtuťnatý (HgCl 2 ),který reaguje s kovovou rtutí z plynu a vytváří s ní usazeninu Hg 2 Cl 2 (takzvaný „kalomel“).357

Relativně čistá kapalina je jako odpadní voda vypuštěna k dalšímu zpracování. Pevný Hg 2 Cl 2je 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) Složení suspendovaných pevnýchlátekpevné látky250 – 1 500 mg/lsulfáty13 – 25 g/lchloridy1,3 – 1,8 g/lFluoridy0,3 – 0,5 g/lRtuť 0,1 – 9 mg/l 5 – 30 % suspendovaných pevnýchlátekSelén 0,1 – 50 mg/l 10 – 60 % suspendovanýchpevných látekarzen 5 – 95 mg/l < 0.05 % suspendovaných pevnýchlátekzinek 0,1 – 2,5 g/l 2 – 6 % suspendovaných pevnýchlátekkadmium1 – 95 mg/lOlovo 1 – 13 mg/l 5 – 50 % suspendovaných pevnýchlátekTabulka 5.20: Typické sloţení kapaliny vytékající z procesu čištění plynŧ5.2.3.2. Zpracovávání bateriíProcesy rozbíjení a propírání baterií vytvářejí vytékající kapalinu, která je kyselá a obsahujeolovo a další kovy – buď rozpuštěné nebo ve formě usazeniny. Tato kapalina jeneutralizována a voda je do procesu vrácena. Pokud je to moţné, pouţívá se získaná kyselinajinde. Část kapaliny se ze systému obvykle odpouští za účelem kontroly obsahu rozpuštěnýchsolí.Z těchto procesŧ vzniká téţ kontaminovaná povrchová voda, která je následně téţzpracovávána a recyklována. Je běţnou praxí po dalším zpracovávání a analýze odpustit částvody z tohoto zajištěného okruhu. Kontaminace cest a povrchŧ je minimalizována častýmmokrým čištěním cest, parkovišť s pevným povrchem a nákladních automobilŧ – a téţdobrým zvykem ihned vyčistit rozlitou kapalinu.Kvantita a kvalita odpadních vod závisí na pouţitých procesech, sloţení pouţitých surovýchmateriálŧ a typem provozované činnosti. Opětovné pouţívání procesní i dešťové vody jeběţné.5.2.3.3. Výpusť elektrolytuElektrolyt mŧţe být vypouštěn z elektrolyzéru pro kontrolu vzniku a hromadění nečistot(např. hořčíku), které mohou mít škodlivý vliv na operace v elektrolyzéru probíhající. Přivýrobě zinku patří kapalina v elektrolyzéru do stejného (uzavřeného) vodního okruhu jakolouţení a cementace. Kyselina sírová vzniklá při elektrolýze je posílána do louţícího procesua 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 obsahyjevysoké koncentrace zinku a suspendovaných pevných látek. Mnoţství odpouštěné kapalinyvelmi závisí na sloţení zinkových koncentrátŧ, které jsou pouţity pro praţení. Sloţky, kterémají tendenci se v okruhu hromadit (zvláště hořčík), určují vytékání kapaliny a téţ potřebnýzpŧsob zpracování.5.2.3.4 Rŧzné zdrojeElektrody pouţité při elektrolýze musí být pravidelně omývány aby se z jejich povrchuodstranil usazený materiál. Na povrchu anod se reakcí kyslíku s rozpuštěným manganemusazuje oxid manganičitý. Po opláchnutí anod je mangan z oplachovací vody odebránk dalšímu pouţití.odpadní průtok Hlavní složky [mg/l]odtokProces [m 3 /rok] [m 3 /hod] Pb Cd As Zn Ni CODElektrolýza 40 – 200 0,01 – 0.001 0.01 –0,5 – 0.36.0ISP 380 – 420 0,05 – 0.005 0.005 0.05 –0,5 – – 0.1 1.00.035Waelzova pec 150 000 25 < 0.2 < 0.15 < 0.5 < 3.0 < 2.0s oxidačnělouţícímzařízenímWaelzova pec 60 000 9 – 10 0.3 – 0.05 – 0.8 –0.5 0.21.0CX+ rotační pec 190 000 12,7 0.12 – 0.06 – 0.05 – 0.14 – 0.1 –1.4 0.09 0.5 1.6 0.7MA+ rotační pec 124 000 0.02 0.07 < 0.27 0.090.0005Celé baterie 150 000 40 0.4 0.01 < 0.01

střech.mokré čištění cest,vod/opětovné pouţitíčistička odpadních vodčištění nákladních automobilŧ recirkulace, čističkaodpadních vodRozdruţování baterií rozlévání pouţívané pro odsířování /čistička odpadních vodOdsířování pasty rozlévání pouţívané v odsířovacímprocesu / čistička odpadníchvodTavení a odléváníchladící voda z pece, stroje a RecirkulacezařízeníGranulování strusky Odpadní voda z mokrého ESP recirkulace, čističkagranulační vodaodpadních vodSystém čištění plynuZařízení na výrobu kyselinysírovéVýroba kadmiakondenzát z chlazení plynŧ,mokré ESPkondenzát z odstraňování rtutiprosakováníZařízení pro chladící voduProsakováníRoztok po odstranění kadmiaProsakovánírecirkulaceodstranění prachu a jehoopětovné pouţití jako vsázky,čistička odpadních vodpo odstranění rtuti do čističkyodpadních vodrecirkulaceRecirkulacečistička odpadních vodčistička odpadních vodbuď k odstranění kadmia nebočistička odpadních vodskladování vsázky povrchová voda (déšť, čistička odpadních vodkropení…)aglomeraceskrubr (ochlazování jemného čistička odpadních vodaglomerátu)čištění praţícího plynu mokré čištění plynu čistička odpadních vodlouţení kadmia Louţení kadmia čistička odpadních vodIS pecČištění plynučistička odpadních vod;Komora čištění plynu a recirkulacezahřívání koksurecirkulacegranulování strusky Odpadní voda z granulování recirkulace, čističkaodpadních vodpraţení/čištění praţícího Mokré čištění praţících plynŧ čistička odpadních vodplynuLouţení běţné operace včetně zpět k louţenímokrého čištění plynuCementace běţné operace zpět k louţeníElektrolýza čištění nádob, anod a katod zpět k louţenívšechny procesní jednotky údrţba čistička odpadních vodčistička odpadních vod zpracování výtoku opětovné pouţití pro rŧznázařízení / vypuštěníTabulka 5.22: Shrnující tabulka potenciálních zdrojŧ odpadní vody a moţnostiChladící voda z granulování strusky je obvykle recirkulována v uzavřeném oběhovémsystému.360

5.2.4 Procesní zbytky a odpadyK výrobě kovŧ patří i vznik produktŧ, zŧstatkŧ a odpadŧ, které jsou také vypsány v Kataloguevropských odpadŧ (rozhodnutí rady 94/3/EEC). Níţe jsou vypsány nejdŧleţitější zŧstatkyspecifické pro procesy.Pevné zŧstatky získané z nejrŧznějších procesních a čistících fází mohou mít jedno ze tří místurčení.- recyklace v procesu nebo v jiném procesu- další zpracování k získání dalších kovŧ- skládkování – pokud je to nutné po ošetření které zajistí bezpečné uloţeníNásledující zdroje pevného odpadu jsou významné:Jedním z hlavních zdrojŧ pevných odpadŧ v prŧmyslu zpracování neţelezných kovŧ jeelektrolytická produkce zinku. Relativně velké mnoţství pevných látek na bázi ţeleza vznikápři louţícím procesu. Jarosit a goethit jsou klasifikované jako nebezpečný odpad pro svŧjobsah vyluhovatelných sloţek jako je kadmium, olovo a arsén. Další odpadní pevné látkybohaté na kovy pocházejí z louţících a cementačních procesŧ zinku, z elektrolýzy zinku az rafinace olova. Tyto jsou obvykle bohaté na jeden určitý kov a jsou posílány ke zpracovánív jiných procesech.IS pece a pece s přímým tavením jsou téţ významnými pŧvodci pevných strusek. Tyto struskybyly 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. Zdedominuje odpadní sádra (CaSO 4 ) a hydroxidy kovŧ, které vznikají v zařízení pro neutralizaciodpadních vod. Některé z těchto odpadŧ jsou posílány do pyrometalurgických procesŧk získávání kovŧ.Prach nebo kal ze zpracovávání plynŧ jsou pouţity jako surové materiály pro výrobu dalšíchkovŧ jako Ge, Ga, In a As – nebo mohou být vráceny do tavící pece či do louţícího okruhupro získání olova a zinku.Rtuťové a selénové zŧstatky vznikají při předzpracovávání materiálŧ s obsahem rtuti a selénuz 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 louţeníProdukce pevných látek zaloţených na ţeleze (goethit, jarosit, hematit) tvoří největší objemyodpadŧ – v závislosti na pouţitém procesu. Sloţení je popsáno v následující tabulce kovy [tm101, NL Zn 1998].Proces % Fe % Zn % Pb % Cu % Cdhematit (včetně 65 – 67 < 0,2 < 0,01 < 0,02 < 0,01361

přímého louţení)hematit (bez přímého 59 1 0,01 0,02 0,02louţení)Goethit 40 – 42 5 – 9 < 2 < 0,3 < 0,1Para-goethit 40 ? ? ? ?Běţný jarosit 20 – 30 2 – 6 0,2 – 6 < 0,2 0,05 – 0,2nízce32 0,3 0,1 0,2 0,001kontaminovanýjarositDor jarosit 26 1 4 0,08 0,05? = není známoTabulka 5.23: Příklad sloţení rŧzných typŧ zŧstatkŧ [tm 101, NL Zn 1998; tm 120, TUAachen 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 mnohemkomplikovanější a provozně drahé. Navíc hametit jako surovina nebyl jinými zpracovatelipřijat.V odpadním kalu jsou po filtrování a propírání stále ještě nějaké louhovatelné kovy. Zůstatekmůže být zpracován neutralizací a působením sulfidů do méně louhovatelné formy. Uloženítěchto zůstatk může být velmi drahé, neboť jsou k němu zapotřebí speciálně zkonstruovanéobložené nádrže či izolovaná místa. Zvláštní pozornost musí být věnována nebezpečíprosakování a je nutné monitorovat spodní vody [tm 101, NL Zn 1998; tm 102, DFIU Zn1999]. 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 ISpeci nebo Waelzově peci.V Koreji se téţ praktikuje pyrometalurgické zpracovávání těchto zŧstatkŧ, čímţ vytvářejínelouţitelnou strusku a vyuţitelné oxidy kovŧ [tm 41 & 43, Ausmelt 1997], byly však hlášenyproblémy s hromaděním kontaminantŧ. [Zn Expertní reakce na první návrh, 1998]. O dalšíchvývojových novinkách píšeme v kapitole Nastupující technologie.5.2.4.2 Pyrometalurgické strusky a zbytkyStrusky ze šachtové pece, IS pece, přímého tavení a Waeltzovy pece obvykle obsahují velminízké 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 procentyhmotnosti vyrobeného olova. Mohou být vhodné pro stavební pouţití a to podle kovŧ kteréobsahují. Louhovatelnost je pak ovlivněna pouţitými struskotvornými přísadami a výrobnímipodmínkami [tm 102, DFIU Zn 1999]. Pouţití struskotvorných přísad zaloţených na sodíku362

(Na 2 CO 3 ) k zafixování síry ve strusce zpŧsobuje zvýšení mnoţství louhovatelných kovŧ. Tytostrusky mohou stejně jako zŧstatky z procesu zpracování baterií obsahovat antimon. Ten jez nich běţně získáván; ovšem uskladnění ve vlhku mŧţe zpŧsobit emisi antimonovodíku.Členské státy pouţívají mnoho standartních testŧ louhovatelnosti a tyto jsou specifické propříslušnou zemi.SložkaVýluh(podle DEVS4) [mg/l]Zn 0,02 – 0,1Pb 0,005 – 0,1As 0,001 – 0,02Fe 0,05 – 0,2Cu < 0,001 – 0,05pH 7 – 11Tabulka 5.24: Hodnoty výluhŧ pro granulovanou strusku IS pece[tm 102, DFIU Zn 1999].Složkavýluh(podle DEVS4)Waelzova struska [mg/l]Zn 0,05Pb 0,02As 0,008Cr tot 0,002Ni 0,005Fe 0,5Cu 0,05F 1Cl 5pH 9,9Tabulka 5.25: Hodnoty výluhŧ pro kyselou Waelzovu strusku [tm 102, DFIU Zn 1999].Složkavýluh (podle DEVS4) [mg/l]As 0,05Cd 0,001Cu 0,005Pb 0,02 – 0,2FeO < 0.05Tabulka 5.26: Hodnoty výluhŧ pro strusku z QSL procesu [tm 102, DFIU Zn 1999].Rafinace Vzniklá pevná látka Možnosti použití / zpracováníodstěrování / odměďování měděný stěr další zpracovávání k získání mědi a363

olovazměkčování (Harrisŧv Harrisova struska hydrometalurgické zpracování proproces / změkčování antimonová struska získání kovŧkyslíkem)pyrometalurgické zpracování prozískání kovŧodstříbřování zinko-stříbrná pěna získání ušlechtilých kovŧodzinkování kovový zinek opětovné pouţití pro odstříbřováníodbismutování Bismutová pěna získání bismutuodstranění alkalických kovŧ Mg-Ca oxidické zŧstatky vnitřní recyklace jako struskotvornáa kovŧ alkalických zeminpřísadaJemná rafinace Alkalické zŧstatky vnitřní recyklaceTabulka 5.27: Pevné látky získané při rafinaci surového olovaZŧstatky a pevné látky odstraněné během tavení a rafinace zinku a olova obsahují kovy, kteréje moţné z nich získat.5.2.4.3 Další materiályZařízení zpracovávajíci baterie produkuje také polypropylén z rozbitých krabic baterií.Celkový obsah plastŧ činí asi 11 aţ 20 % hmotnosti získaného olova [tm 102, DFIU Zn1999]. Existuje mnoho továren zpracovávajících plasty, které jsou navrţené spiciálně protento materiál a tyto vyrábí granule polypropylénu pro automobilový prŧmysl. Účinnépropírání polypropylénové frakce a její oddělení od ostatních plastových komponentŧ jakoebonit nebo PVC je nezbytné k produkci výrobkŧ splňujících specifikace.Následující tabulky ukazují moţnosti zpracování zbytkŧ vzniklých v rozličných procesech.364

Produkční krok produkt nebozůstatekLoužení/elektrolýzapraţírna / aparatura na kyselina sírovákyselinu sírovou vodní párartuťkyselý kallouţící aparatura neutrální zŧstatekk louţeníCementovánígoethit nebo jarositzpracování odpadníchvodIS pecAglomerace/ zařízení kyselinový kalna kyselinu sírovourtuťVýroba kadmiamnožství[kg/tunu Zn]175020000,3 – 0,8< 0,5500 – 600300 – 650možnosti použití nebozpracováníprodejvýroba energieprodejkontrolovanézneškodnění nebozpět k praţeníDo IS pece,Waeltzovy pece nebolouţení horkoukyselinoukontrolovanéskládkovánízískání stříbrakontrolovanéskládkováníPbAg koncentrát 40 – 120Zkonečný zŧstatek po 150odstranění PbAgkonc.kadmium2 – 4prodejCu cementát aţ 10prodejvysráţený kal 10 * Skládkování nebo doPb-/Zn- tavírnyúletkyselina sírováUhličitan kademnatýSulfid thalia0,250,152001300180,25Kontrolovanéskládkovánív závislosti na stavuprodej nebokontrolovanéskládkovánído Cd-zařízeníprodejProdejkontrolovanéskládkovánído aglomeraceZŧstatky z louţení 180IS pec struska IS pece 600 – 900 prodej nebokontrolovanéskládkování **zpracování odpadníchvodNew Jerseyskádestilacelikvacevysráţený kal 30 Recyklováno doaglomeraceolovotvrdý zinek25 – 50 *** na Pb rafinaci nebo ISpeczpět do IS peceodstranění arzénu Stěr < 1 – 5 * zpět do IS pecezpracování odpadního úlet 10 zpět do aglomeraceplynu15 ***365

Poznámky: * odhadovaná hodnota ** závisí na kvalitě a předpisech *** mnoţství se mŧţelišit dle vsázkyTabulka 5.28: Zbytky z procesŧ výroby zinku [tm 120, TU Aachen 1999].Produkční krok produkt nebozůstatekzař. pro odkouř.ení struskyOdkouření strusky StruskaKamínekvodní páraZpracování baterií – rotační pecfyzické nakládání Na 2 SO 4 (CX)s bateriemiPasta (MA)polypropylénzbytkové plastyTavenístruskaúletmnožství[kg/tunu Pb]7002,5 – 25250014050070 – 80100 – 130150 – 20025 – 60možnosti použití nebozpracováníVoděvzdornýkonstrukční materiáldo Cu tavírnyvýroba energieProdejprimární tavírnaprodejskládkování či páleníSkládkovánípo zpracování zpět doPb tavícírnyRafinace stěr 60 – 90 do primární tavírnyodpadní voda usazený kal zpět do tavírnyZpracování baterií – šachtová pecpříprava vsázky pouţitá kyselina 100 vnější pouţití neboneutralizacešachtová pecFePb kamínek< 150prodej do primárníPbCu tavírnykonstrukce cestvratná struskavnější/vnitřní recykl.struska50500úlet< 50rafinace Stěr 80 prodej k získání kovŧšachtová pec primárního olovaaglomerace úletaţ 100po vylouţení kadmiazpět do aglomeracevratný aglomerátzpět do aglomeracevýroba kyseliny kyselina sírová aţ 3000prodejsírovékalomelprodej či kontrol.kyselinový kal 600uloţeníVýroba kadmia CdZn usazenina prodejšachtová pec Struska500 + 600 návrat zpět do aglomeraceúletaţ 80zpracování odpadní kal 3 částečný návrat dovodyaglomeraceTabulka 5.29: Zŧstatky z procesŧ zpracování olova [tm 120, TU Aachen 1999].366

Produkční krok produkt či zůstatek množství[kg/tunu Pb]Proces Kivcettavící pecvýrobasírovéZpracování vodyProces KaldoTBRC (Kaldo)výrobasírovézpracování vodyQSL procestavící peckyselinykyselinystruskaúlet Iúlet IIvodní páraH 2 SO 4kalomelkyselinový kalkalStruskaúletvodní páraH 2 SO 4Kalomelkyselinový kalKalStruskaÚlet70011010013001100< 0,100,5350160700500 Prodej44060možnosti použití nebozpracováníKontrol. skládkovánízpět do tavící pecena louţení zinkuvýroba energieprodejprodejkontrolovanéskládkovánína odkouřenízpět do tavící pecevýroba energiekonstrukce cestpo louhování Cd zpětdo tavící pecevýroba energieVodní pára1300výroba kyseliny H 2 SO 4720prodejsírovéKalomel0,02 – 0,05prodejkyselinový kal 0,5zpět do tavící peceVýroba kadmia CdZn usazenina 1,1 prodejZpracování vody Kal zpět do tavící peceIsasmelt / ausmelt pecTavící pecVýrobasírovéLouţení prachukyselinyprimární struskakonečná struskaúletstěryZnO prachvodní páraH 2 SO 4kyselinový kalusazenina rtutiCdZn usazenina60027525012550350< 10,21,1zpět do tavící pece*zpět do tavící pecenebo na louţenízpět do tavící pece*do zinkové tavící pecevýroba energieprodejzpět do tavící peceprodukce kalomeludo zinkové tavící pecezpět do tavící peceZbytek po louţení 40Zpracování vody kal < 5 zpět do tavící pecePoznámka: *speciální programy na redukci mnoţství struskyTabulka 5.30: Zbytky z procesŧ výroby olova přímým tavením [tm 120, TU Aachen 1999].367

5.3. TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BATV tomto oddíle budou prezentovány techniky, které sniţují mnoţství emisí a odpadŧ,či je zcela odstraňují a o technikách, které zmenšují mnoţství potřebné energie. Všechny jsoukomerčně dostupné. Najdete téţ mnoho příkladŧ, které ilustrují vysoký přínos ţivotnímuprostředí. Techniky, o kterých se mluví v příkladech, závisí na informacích prŧmyslu,evropských členských státŧ a hodnocení evropské kanceláře IPPC. Obecné techniky, kteréjsou popsány v kapitole 2 (běţné postupy) se zde významně uplatňují co se týče zdepopsaných procesŧ a ovlivňují zpŧsob, jakým jsou hlavní a dodatkové procesy kontrolovány aprovozovány.Ovládání provozních parametrŧ pece a prevence emisí z pecí, a procesy odpichu a litíjsou téţ dŧleţité. Techniky pouţívané dalšími sektory je téţ moţno pouţít, zvláště co se týčepouţití systémŧ na opětovné získání síry.Techniky, které je nutno zvaţovat podle místních podmínek, jsou silně ovlivněnydostupnými surovinami, zvláště typem a variabilitou koncentrátu či sekundární suroviny, kdezáleţí hlavně na kovech, které obsahují, a to poté ovlivní výběr procesu. Při některýchprocesech je dostupný jediný zdroj surovin, avšak většina továren v Evropě nakupujesuroviny na volném trhu, a proto si potřebuje udrţet flexibilitu ve zpracování mnoha druhŧsurovin. Podobně také systémy sběru a likvidace po celém světě odráţejí lokální, regionální adalší environmentální standardy, a proto je přímé srovnávání environmentální kvality procesuobtíţné. Avšak je moţné usoudit, jak konkrétní systém pracuje s moderním filtračnímsystémem.Procesy popsané výše se pouţívají na velkou škálu materiálŧ rozdílných mnoţství asloţení a jsou reprezentativní, neboť se pouţívají po celém světě. Tyto techniky byly vyvinutyspolečnostmi v tomto sektoru, aby se brali v potaz téţ rŧzné variace. Výběr pyrometalurgickéči hydrometalurgické techniky se řídí typem pouţité suroviny, jejím mnoţstvím, přítomnostínečistot, druhem výrobku a recyklačním a čistícím provozem [tm 120 TU Aachen 1999]. Tytofaktory jsou tedy místně specifické. Základní procesy zpracování, které byly popsány výše,tak nabízejí techniky, která by měly být uváţeny při procesech zpracování, pokud se pouţívajís příslušnými zpŧsoby filtrace. Techniky, které by měly být uvaţovány při fázích odsávání afiltrace, 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 úpravySuroviny 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 zpracováníúletŧ a kapalin a kontrola vstupních a provozních parametrŧ manipulačních a dávkovacíchprocesŧ. Témata specifická pro tuto skupinu jsou:Potenciální prašná povaha koncentrátŧ a tavidel znamená uzavřené skladování, vtěchto případech jsou někdy třeba manipulační a čistící systémy. Prach vznikající při drceníznamená, ţe při tomto procesu se mají pouţít odsávání a filtrace. Podobně i granulační vodamŧţe vyţadovat usazování či jinou úpravu před jejím vypouštěním.Koncentráty se míchají s tavidly, aby vznikla poměrně konstantní vsázka. Obecnýmprocesem je vzorkování a analýza pro určení koncentrátŧ a jejich oddělené skladování, aby368

pro tavbu mohla být připravena optimální směs.Vsázky mohou být připravovány z dávkovacího zásobníkového systému za pouţití pásovýchvah či systému odčítacích vah. Finální míchání a homogenizace mŧţe probíhat v míchačích,peletizátorech či v systémech přepravy a dávkování. Pro prašný materiál se pouţívajíuzavřené přepravníky či pneumatické přepravní systémy. Pokud proces vyţaduje suchounáplň, mohou se pouţít horkoplynové rotační sušičky či spirálové parní sušiče. Spirálovéparní sušiče pouţívají odpadní teplo z dalších částí procesu, pokud je moţné, aby bylazajištěna tepelná bilance. Sušič a následné odstraňování prachu tudíţ závisí na individuálníchmístních podmínkách, jako je například spolehlivost zdroje páry. Tkaninové či keramickéfiltry zaručují lepší odstranění popílku neţ EP, pokud se pouţijí v této fázi procesu.Kyselina, která se vyprodukuje během procesu, se mŧţe skladovat v dvoustěnnýchtancích či v tancích, které jsou umístěny na chemicky odolných místech. Úprava kyseléhokalu ze zařízení na kyselinu sírovou a na slabou kyselinu z čistících systémŧ závisí namístním zpracování či na podmínkách uloţení, pokud tedy není pro materiál lokálně vyuţití.Kaly a jiné kovové zŧstatky, které jsou určeny pro znovupouţití mimo místo zařízenímohou být skladována v barelech či jiným zpŧsobem závisejícím na materiálu. Kalyvyprodukované 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. Skládkovacízařízení 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 jemnýchpopílkŧ aţ k jednotlivým velkým kusŧm. Obsah kovu se liší dle typu materiálu a stejně tak seliší i podíly dalších kontaminantŧ. Akumulátory jsou obvyklým zdrojem olova a mohouobsahovat kyselinu, a proto se na tento podíl kyseliny a případné výpary musí brát ohled přiskladování a manipulaci. Niklokadmiové baterie jsou obvykle suché, ale mohou se vyskytovati jiné baterie, ze kterých mŧţe unikat elektrolyt. Toto se musí vzít v potaz při skladování atřídění. Techniky pouţité při skladování, manipulaci a předběţné zpracování se tedy budoulišit dle velikosti materiálu a míry kontaminace. Tyto faktory se liší od zařízení k zařízení atechniky, 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. Skladováníjemného 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 otevřenýchprostranstvích.- Předběţná příprava je pouţita k získání aglomerátu či k odstranění krabic a obalŧ a kodstranění jiných kovŧ. Pouţívají se mlecí a drticí techniky s dobrým odsáváním a čištěnímplynŧ. Jemný popílek, který vzniká, se mŧţe pouţít k znovuzískání dalších kovŧ, pouţívají sepneumatické techniky či jiné techniky vyuţívající oddělování na bázi měrné hmotnosti.- Jemný popílek mŧţe být skladován a přepravován zpŧsobem, který zabrání emisepopílku. Často se míchá a aglomeruje, aby se získala konzistentní vsázka do pecí.369

Materiál Skládka Manipulace Předzpracování PoznámkaPrimár. surovinyUhlí či koksPalivo a jinéolejeZakrytovanéboxy, silaTanky či sudyv zakrytýchprostorechZakrytovanédopravníky,nepráší-liPneumatickýZajištěné potrubínebo ručnísystémTavidla Uzavřené (silo) Uzavřenédopravníkys odsávánímPneumatickýkoncentráty uzavřený Uzavřenýs odsáváním.ZakrytýdopravníkSekundárnísurovinyJemný prach Uzavřené či vbarelechpneumatickyZakrytýdopravníkpneumatickyZakryté prostory MechanickýnakladačHrubý prach(surovina čigranulovanástruska)Hrudkovitý otevřené(surovina čistruska)Celé kusy Otevřená čizakrytáprostranstvíBaterie olověnés kyselinou-NiCdProdukty azůstatkyKyseliny:-Odpadní kyselinaVyrobenákyselinaZakryté skladyKysdelinovzd.TankyKyselinovzd.tankyMechanickýnakladačMechanickýnakladačMechanickýnakladačdopravníkMechanickýnakladačdopravníkčičiaaMíchánís koncentráty čijinými materiályMíchánís pouţitímdopravníkŧ.SušeníaglomeracečiRozbíjení čidávkování vcelkuOdstranění plastŧa pyrolýzaPouţití v procesuči neutralizaceprodejEAF úletZáchyt oleje, je-linutnoZáchyt oleje, je-linutnoZáchyt oleje, je-linutnoJímání kyseliny,pouţití pokud lzeOddělení Fe a NiVýrobky-katody, ingoty aslitkyZakrytýbetonový prostorMechanickýnakladač370

- prach Sudy či pytleProcesní zŧstatky Zakrytépro zpracování uzavřenétvorby úletŧOdpadyuloţeníkčidleZakryté čiuzavřené plochyči hermetickyuzavřené (sudy)závisí namateriáluZávisípodmínkáchZávisípodmínkáchnanaVhodný drenáţnísystém, moţnáhydrolýza Sb čiAsVhodný drenáţnísystémTabulka 5.31. Skladování, manipulace a předzpracovací metody pro olovo, zinek a kadmium- Aglomerace se pouţívá k přípravě koncentrátŧ pro některé tavicí procesy, pouţívajíse aglomerační stoje se spodním a vrchním prouděním a mohou se také pouţít nejnovějšípoznatky o spékání pomocí ocelového pasu. Odvod plynŧ a splodin je dŧleţitý a spékání svrchním prouděním je ve své podstatě jednodušší pro lapání plynŧ. Plyny obsahují oxidsiřičitý a budou dále vyţadovat čištění a znovuzískání oxidu siřičitého. Obsah oxidu siřičitéhoje obvykle nízký a variabilní a to ovlivní návrh zařízení na kyselinu sírovou.- Koncentráty zinku se před hydrometalurgickým zpracováním praţí. Pouţívají setéměř univerzálně fluidní praţicí pece, které vyţadují dobré systémy pro odstraňováníkalcínu. Plyny jsou rovněţ zpracovávány v integrovaném zařízení na výrobu oxidu siřičitého.5.3.2 Tavné procesy pro primární olovoProcesy k uváţení pro tavbu olova jsou (tm 12O TU Aaczhen 1999):- Pro koncentráty, které po spékání obsahují olovo a zinek - ISF pece se sprchovýmkondenzátorem 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 praţeníkoncentrátŧ pouţít šachtové a elektrické pece. Procesy přímého tavení Kaldo, ISASmelt/Ausmelt, Kivcet- Pro koncentráty směsí olova a mědi - po praţení koncentrátu v plošinové fluidnípraţicí peci elektrické pece.Pec odsávání výhody nevýhody PoznámkyŠachtová pec Částečně zakrytá Robustní StaršíDvouzvonové110000 t/rokmetalurgické technologie- utěsnění nebozařízení potřeba moderní studenékontroly procesu dávkováníISP 100000 t zakrytá Robustní StaršíDvouzvonovéZn/rok a 40000tmetalurgické technologie- utěsněníPb/rokzařízení. Pouţití potřeba moderní dávkováníLCV plynŧ kontroly procesuIsasmelt/Ausmelt Zakrytá či Primární či Redukce strusky90000t Pb/rok částečně zakrytá sekundární dosudmateriály neprováděnaQSL zakrytá Primární či Časzá výměna IntegrovanýVysoké SO 2v plynech.Směsný Cu/Pb371

90000t Pb/rokKivcet90000 t Pb/rokKaldo pec65000 t Pb/roksekundárnímateriály. Procesje jiţ spolehlivýzakrytá Primární čisekundárnímateriály.Procesníspolehlivostneznámáuzavřená Primární asekundárnímateriálytrysek proces sezískáním energie.Vysoké SO 2v plynechVysoký obsah Integrovanýolova ve strusce proces sezískáním energie.Vysoké SO 2v plynechdrahý Směsné Pb/CumateriályTabulka 5.32: Přehled primárních tavíren olovaPro primární tavírnu je prováděno odstranění úletŧ ve filtračním zařízení a následnévyuţití oxidu siřičitého. Tohoto se obvykle dosahuje konverzí na kyselinu sírovou vdovojkontaktním procesu s čtyřmi či více prŧchody, někdy se téţ pouţívá césiový katalyzátor.Mŧţe být prováděna přeměna části SO 2 do kapalného SO 2 , přebytek se mění na kyselinusírovou. Pro malé koncentrace oxidu siřičitého mohou být zváţena jednokontaktní zařízení čiproces WSA.Plyny se chladí (za vyuţití tepelné energie) a čistí před samotnou konverzí. Jsoupouţívány techniky kombinace chladičŧ a horkých elektrostatických sráţečŧ či kombinaceskruberŧ (radiálních či jet) a mokrých EP. Jsou zařazeny sráţeče rtuti za vyuţití technikpopsaných v sekci 2.8.Technikami s moţností prosazení jsou aglomerační ocelové pasy shora odsávané čizcela zakryté Tyto mají několik výhod pro určité skupiny kovŧ, redukují splodiny a vyuţívajíteplo.5.3.3 Sekundární olověné hutěKvŧli velké variabilitě sekundárních materiálŧ a proměnlivosti obsahu kovŧ v nich akvŧli stupni kontaminace vzniklo mnoho hutí na sekundární materiály. Pro velkou škálumateriálŧ se pouţívají šachtové pece, Isasmelt pece, TBRC, elektrické pece a krátké bubnovépece [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 odvodema čištěním plynŧ z těchto pecí a kontrolou procesu. Tyto techniky se v době publikace tétostudie ještě běţně nepouţívajíu všech zařízení. Kontrola procesu pro některé šachtové pecebude ještě třeba vyvinout.Plyny ze sekundárních hutí obsahují určité mnoţství oxidu siřičitého podle toho, jakýmateriál je zpracováván. Zvláště je třeba odsířit pastu z baterií, pokud není oddělenězpracovávána v primární huti, síra mŧţe být téţ vázána na olověný/ţelezný kamínek či vestrusce, pokud pouţijeme struskotvornou přísadu na bázi sodíku, ale mohou být pouţity i jinépřísady. Pokud není síra navázána, mŧţe být potřeba systém sprchového chladiče. Plynymohou 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), jelinutno separace hruhých částic a textilního filtru. Odstraňování oxidu siřičitého a dohořívánímŧţe 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 vysokýobsah dioxinŧ a pasta z baterií (či nedostatečná separace) má za následek vysoký vstuporganického uhlíku a plastu s chlorem. V těchto případech mŧţe být zapotřebí dohořívání čiadsorbce uhlíku a vysoce účinné odstraňování úletŧ.Příklad 5.01 Použití dohořívací komoryPopis: Pouţití dohořívače, chladicího systému a textilního filtru k odstranění VOC, kovŧ aúletŧ z plynu z pece. Příklad je pouţitý ze zařízení na recyklaci baterií, kde se pyrolyticképrodukty z plastové frakce pouţívají jako palivo v dohořívači. Tento čistící systém pouţívádohořívače 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 odcházejícíchplynŧ. Odstranění úletu a kovŧ z odcházejícího plynu umoţňuje, aby byl úlet vrácen zpět dopece.Provozní údajeLátka v odcházejícím plynu (65000 m 3 /h)Obsahpopílek (mg/Nm 3 ) < 1,0olovo (mg/Nm 3 ) < 0,5kadmium (mg/Nm 3 ) < 0,05celkový uhlík (mg/Nm 3 ) < 10oxid siřičitý (mg/Nm 3 ) < 500oxid dusíku (NO X jako NO 2 ) (mg/Nm 3 ) < 50oxid uhlenatý (mg/Nm 3 ) < 50chlorovodík (HCl) (mg/Nm 3 ) < 5fluorovodík (HF) (mg/Nm 3 ) < 0,5PCDD/PCDF (... TE, NATO) (mg/Nm 3 ) < 0,1Výkonnostní údaje dohořívačeMnoţství vypouštěného plynu je 65000 Nm3/h. Emise jako úlet, oxid uhelnatý a oxidsiřičitý se monitorují nepřetrţitě. Aby se sníţily špičkové hodnoty oxidu siřičitého, mŧţe býtdo odchozího plynu vstřikován hydroxid vápenatý. Úlet z tkaninového filtru má obsah olovaaţ 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, abyvznikl 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 vdodatku 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 a nevýhody jednotlivých technologiísekundárního tavení pro rŧzné materiályPec odsávání výhody nevýhody PoznámkyRotační pec Uzavřená Robustní, dobře Rozsah surovin Spojenáv prŧběhu propracováno Moţné úniky dávkovacíoperaceDávkováníodsávánoemisíodlévací zónaObohaceníkyslíkemAusmelt/Isasmelt Spojené odsáváníUzavřenýdávkovacísystémŠachtová pec Uzavřen přesdvojizý zvon čidveřeVysoképrosazeníŠirokýrozsahsurovinRobustní proces.Široký rozsahsurovinElektrická pec uzavřený Malý objemplynŧTBRCUzavřený systém Kompaktní,vysoké prosazeníRotace umoţnívysoké výkonyDosud vyvíjenoSystémyprocesníchkontrolvyvinoutdrahýdrahýnutnoObohaceníkyslíkemDohoříváníorganickýchmateriálŧ s CODohoříváníorganickýchmateriálŧ s COObohaceníkyslíkemaPoznámka: ve všech případech jsou nutné odsávací systémy pro suroviny a jejichpředzpracování. 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 typyprocesŧ. Existuje rovnováha mezi recyklací polypropylénu a jeho pouţitím jako paliva vprocesu. Nedŧleţitější je nutnost porovnání energetického obsahu krabic bateriís energetickou náročností výroby a lisování plastŧ. Existují však také lokální faktory jakomoţnost lokálního prodeje PE a jiných plastŧ a potenciální lokální pouţití kyseliny a tepla adalší faktory jako například potenciální účinky oxidu siřičitého. Tyto faktory musí býtzhodnoceny v závislosti na místních podmínkách.Ostatní faktory, které musí být uváţeny na místní úrovni je odsíření pasty, moţnévázání 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 struskotvorných374

přísad na bázi sody. Existují i další přísady na navázání síry ve strusce, kterými se téţ odstranírozpustné prvky, ale v době publikace nebyly známy detaily.5.3.4 Zpracování struskyO odkouření a redukci strusky jsme jiţ psali, jako o moţných technikách při zvaţováníBAT. 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 olovaProcesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechnotechniky ke zváţení, pokud jde o BAT. Specifický obsah jiných kovŧ ovlivní konečnou volbuprocesu. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny ve spojitosti s těmito procesy, hlavněco se týče kontroly teploty kotlŧ, odsávání a filtrace. Rafinační kotle nejsou vhodné pro tavbuodpadního olova, které je znečištěné organickými materiály.5.3.6 Primární zinekDestilační kolona New Jersey je technikou, která by měla být uváţena pro pyrometalurgickouprodukci primárního zinku ve spojení s ISF pro koncentráty s obsahem směsi olova a zinku.Pec odsávání výhody nevýhody PoznámkaElektrolýza zinku Uzavřené praţení Odzkoušený Sráţení ţeleza105000-235000procest/rok ZnISP100000 t/rok Zna 40000 t/rok PbNew Jerseydestilační kolona20-100000 t/rokZnUzavřenýuzavřenýRobustnímetalurgickýprocesIntegrovános ISP pro výrobuzinku,odzkoušenýprocesTabulka 5.35: Přehled hutí na výrobu primárního zinkuProblémyzablokováníPouţitíplynuLCVNutná kontrolaprocesu adetekce vibracíHydrometalurgické procesy jsou velmi dŧleţité při výrobě zinku. Všechny procesy, okterých 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 specifikavsázkového materiálu. Jak jsme jiţ zmínili v předchozím textu, proces Goethite závisí nanízkém podílu ţeleza v kalcínu (či ZnO), který se pouţívá pro sráţení, zatímco proces Jarositvykazuje dobré výtěţnosti zinku i při vysokém podílu ţeleza (aţ 10%) [tm 139, Finsko Zn1999]. V obou případech je třeba efektivní promývání vysráţeného ţeleza. V souvislosti stěmito procesy by měly být také uváţeny techniky z kapitoly 2.Protoţe hydrometalurgické procesy zahrnují louţení a elektrolýzu, musí být uváţenoadekvátní uloţení vylouţeného materiálu. Spojení reaktorŧ a filtrŧ s odpovídajícími skruberyči odmlţovači by mělo být uváţeno, aby se zabránilo emisím aerosolŧ. V této souvislosti jsourelevantní techniky z oddílu 2.9, které zabraňují únikŧm do vody za pomoci například375

drenáţních saystémŧ. Pokud je to moţné, měly by být pouţité techniky, které učiní zŧstatkyJarositu a Goethitu inertními.5.3.6.1 Chemická rafinaceProcesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechnotechniky ke zváţení, pokud jde o BAT. Specificka vsázkového materiálu ovlivní konečnouvolbu 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 zchemické fáze úpravy s oxidačním činidlem (manganistan draselný).5.3.6.2 ElektrolýzaProcesy elektrolýzy, které se přizpŧsobují optimalizovaným rozměrŧm jednotek(rozteč, počet jednotek) a pouţívají hliníkové katody, by měly být téţ vzaty v úvahu. Dále jemoţno se zabývat téţ mechanickým (a automatickým) získáváním a strháváním a zjišťovánízkratŧje 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 doprocesu. Mokré čištění odsátého plynu neumoţňuje opětovné pouţití mlhy a zpŧsobuje většípodíl odpadní vody. Abychom sníţili mnoţství mlhy, mŧţeme pouţít víka článkŧ. Pouţívajíse plastické či organické zákryty s obrubou.Příklad 5.02 Odsávání a úprava elektrolytické mlhyPopis: Odsávání plynŧ z jednotek či ventilace místnosti s jednotkami za účelem odstraněnímlhy.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Odstranění kyselinové mlhy, která by byla jinakvypouštěna do prostředí. Zlepšeních pracovních podmínek.Provozní údaje: Nejsou dostupné, nicméně subjektivní porovnání s nemodifikovanýmizařízeními ukazuje významné zlepšení uvnitř a vně zařízení.Materiálový význam: Pozitivní efekt, kyselina se mŧţe zpět vrátit do procesu. Energetickénáklady na ventilátory.Ekonomická stránka: Nezhodnoceno, avšak v mnoha instalacích ţivotaschopně existuje.Pouţitelnost: Všechna elektrolyzní zařízeníUkázková zařízení: Španělsko.Reference: [tm 106, Farrell 1998]Pokud je moţné, měl by se elektrolyt chladit a teplo vyuţít. Chladící vzduch by mělbýt odmlţen. Měl by být instalován odmlţovač chladícího vzduchu.Procesy a techniky na kontrolu a sběr kyselinové mlhy a plynŧ jsou k pouţití v novýchi existujících instalacích.Dále se dá uvaţovat o uzavřené budově pro tanky s drenáţním systémem a vyuţívání376

prŧsakŧ kyselin.5.3.7 Sekundární zinekProcesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechnotechniky ke zváţení, pokud jde o BAT. Specificka plnícího materiálu ovlivní konečnou volbuprocesu. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny ve spojitosti s těmito procesy.5.3.7.1 Waelzovy pece a odkouření struskyProcesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechnotechniky ke zváţení, pokud jde o BAT.Příklad 5.03 Promývání Waelz oxiduPopis: Waelz oxid mŧţe být téţ louţen ve dvoufázovém procesu za pouţití uhličitanusodného 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 elektrolýzuzinku.Waelz oxidFirs stage leachingLiquorSecond stage leachingFresh waterPrecipitationFinal effluentLeached oxidSolid to Waelz kilnWaelzův oxidprvní stupeň louženíkapalinaDruhá fáze louženíčistá vodasráženíKonečný odtokVyloužený oxidPevné látky do Waelzovy peceObrázek 5.11 Diagram promývacího obvodu Waelz oxiduHlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Pozitivní po všech stránkách. Vázání nečistot vestrusce pece či v odtokových kalech. Energetická náročnost procesu.Provozní údaje:Komponent Nepromytý Waelz oxid Promytý Waelz oxidZn% 55 - 60 60 - 68Pb% 7 - 10 8 - 11S% 0,5 - 1

Komponent Odpadní voda po úpravě pomocí NaHSZn mg/l 0,1-0,2Pb mg/l 0,05-0,15Cd mg/l 0,01-0,15Tab. 5.37 Odpadní voda z promývacího procesuMateriálový význam: Pozitivní díky zjednodušení pouţití Waelz oxidu velektrolytické/louhovací fázi.Ekonomická stránka: Nezhodnoceno, avšak v mnoha instalacích ţivotaschopně existuje.Pouţitelnost: většinou Waelzovy peceUkázková 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 stěmito procesy, zvláště co se týče zabraňování vzniku dioxinŧ a jejich likvidace.Procesy a techniky louţení Waelz oxidu jsou vhodné pro pouţití v nových iexistujících instalacích.5.3.8 Kadmium a další kovyProcesy, o kterých jsme psali výše jako o dostupných technikách, jsou všechno techniky kezváţení, pokud jde o BAT. Specificka vsázkových materiálŧ ovlivní konečnou volbu procesua oddělení thalia je pouţíváno je-li nutné. Techniky z kapitoly 2 by měly být téţ zváţeny vespojitosti s těmito procesy. Při produkci Ga a Ge atd. se mohou vyskytovat během extrakcerozpouštědlem VOC a rŧzné plyny.5.3.9 Odsávání a čištění plynŧ/zplodinPro produkci kovŧ v této skupině se hodí ke zváţení techniky pro odstranění SO 2 ,VOC, dioxinŧ a úletŧ, které byly popsány v kapitole 2.7 a 2.8. Je nutno zváţit téţ pouţitísekundárních zákrytŧ. Návrh odsávacího systému musí vzít v potaz postup dávkování vsázkya jiné provozní úkony pece a také zpŧsob, jakým se během výrobního cyklu mění zdrojodpadního plynu. Toto mŧţe být dosaţeno pouţitím systému inteligentního ovládání, aby seemise odsávaly automaticky, tak, jak se vyskytují během cyklu, bez vysoké energetickénáročnosti nepřetrţitého provozu.Pouţití odsávání během odpichu a odlévání je také ke zváţení. Plyny při odpichu sebudou skládat hlavně z oxidŧ kovŧ, které jsou taveny. Návrh odsávacího systému musí vzít vpotaz postup dávkování a jiné provozní úkony pece a také zpŧsob, jakým se během výrobníhocyklu mění zdroj odpadního plynu. Níţe je uveden příklad současného odvětrávání pro vsázkua odpich.378

Příklad 5.04 Jímání plynuPopis: Zóna pro současnou vsázku a odpich bubnové pece.Fume collection enclosureTapping holesCharging doorBurner exhaustUzávěr odsávání plynuodpichové otvorydávkovací dveřeodtah hořákuObrázek 5.12 Současný systém odtahů plynůZákryty pece mohou pŧsobit potíţe při dávkování a odlévání a mohou znemoţnit odpichcelého 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 spotřeběebnergie.Ekonomická stránka: Nízké náklady modifikace. Několik zařízení ţivotaschopně existuje.Pouţitelnost: všechny rotační peceUkázková 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 tétokapitole. Technologie procesŧ probírané v této kapitole v kombinaci s vhodnou filtrací splňujípoţadavky přísné ochrany ţivotního prostředí.Použité činidlo Složka v odpadním plynu Metoda zpracováníRozpouštědla, VOC (pro In, VOC Kondenzace, aktivní uhlí,Ga atd.)biofiltrChlor, HCl (pro In, Ga atd.) Cl 2 Odsávání, alkalickýscruberový systémKyselina dusičná (pro In, Ga NO x Oxidace a absorbce,atd.)recyklace, scruber systémAmoniak (pro In, Ga atd.) NH 3 Zpracování, scruber systémOxidy antimonu a arsenu Antimonovodík a arsenovodík Oxidace a absorbce ve scrbersystémuTabulka 5.38 Metody chemické úpravy pro plynné komponenty.379

5.3.10 Zařízení na výrobu kyseliny sírovéOxid siřičitý vyprodukovaný během tavby, aglomerace a praţení mŧţe mít váţné následky naţivotní prostředí a odstraňuje se z plynŧ buď v zařízeních na kyselinu sírovou či je znovuzískán jako kysličník siřičitý. Rŧzné procesy na odstranění oxidu siřičitého jsou popsány voddíle 2.8 tohoto dokumentu a musí být zhodnoceny ve vztahu ke koncentracím oxidusiřičitého, které jsou vyprodukovány během aglomerace, praţení či tavení. Pouţití procesu téţzávisí na situaci místního trhu s kapalným oxidem siřičitým, obecně se pouţívá konverze nakyselinu sírovou. Existuje několik faktorŧ, které ovlivňují produkci kyseliny sírové, některéjsou specifické zvláště pro tento oddíl o kovech. Všechny tyto techniky je nutno zváţit přiurčení BAT.Pouţití obohacení kyslíkem má za následek v některých hutích vysoký obsah oxidusiřičitého a ačkoli tento je následně zředěn pod 14% SO 2 pro konverzi, omezení mnoţstvíplynu umoţňuje výrazné úspory co se týče potrubí, ventilátorŧ a čistícího zařízení. Dalšífaktor, který je spjatý s vysokou koncentrací plynu je potenciální pouţití přebytečného tepla zplynu, které vzniká hlavně po katalytické fázi, která je silně exotermická. Následné ředěníplynu rovněţ zajistí přítomnost dostatečného mnoţství kyslíku pro katalytický proces.Dalším faktorem ovlivňujícím obsah oxidu siřičitého je nízký a variabilní obsah plynŧz některých aglomeračních zařízení. Tato proměnlivost obsahu SO 2 znamená, ţe navrţenízařízení na kyselinu sírovou musí vzít v potaz tuto variabilitu zejména ve fázích promýváníplynu a odvodu tepla a při volbě katalyzátoru. Jak jsme jiţ zmínili, výběr katalyzátoru je dnesširší a dávkování oxidu cesného jako katalyzátoru mŧţe přinést zlepšení výkonu. Pokud jemalá koncentrace plynŧ, je moţné přidávat teplo, aby byla udrţena optimální teplota vkatalyzátoru.Provoz metaurgického zařízení na kyselinu sírovou závisí na provozu sekce čištěníplynŧ. Pokud čistící systém neodstraňuje efektivně nečistoty z příchozího plynu, provozkontaktní sekce se bude zhoršovat. Ačkoli se konstrukce čistících zařízení na mokrý plynmŧţe velmi lišit, musí splňovat následující poţadavky a rysy:- Musí být odstraněny pevné kontaminanty, kvalita finálního plynu musí být

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 hodnotytedy mohou být zavádějící, přesto však následující příklady ukazují, čeho je moţno dosáhnoutdobře zkonstruovanými zařízeními, které pracují s plyny rŧzných vstupních charakteristik.Příklad 5.05 Mokrý proces výroby kyseliny sírové z plynu (WSA) pro plyn s nízkýmobsahem SO 2Popis: Tento proces je navrţen pro plyny, které mají nízký obsah SO 2 . Aţ 99,3% SO 2 jekatalyticky zkonvertováno na SO 3 , který reaguje s vodou v plynu, a vytváří se tak plynnákyselina sírová. Kyselina se kondenzuje v kondenzátoru WSA. Tepelné poměrya a nízkácitlivost na rovnováhu vody zpŧsobují, ţe není třeba zvláštního spalování síry. Katalyzátorpouţitý v technologii WSA je draslíkem a sodíkem legovaný vanad v 10 a 20 mm lisovanýchkrouţcích.Hot airHorký vzduchStack gasplyn do komínuSupport fuelPomocmné palivoHeat exchangervýměník teplaWSA kondenserWSA kondenzátorSO 2 conventer Konvertor SO 2Feed gasPlnící plynAcid pumpČerpadlo na kyselinuAcid coolerChladič kyselinyProduct acidVyrobená kyselinaObrázek 5.1 Diagram procesu WSAHlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Konverze SO 2 na kyselinu sírovou redukuje emiseSO 2 , a tak i kyselé deště.Provozní údaje: Typické údaje jsou v následující tabulcePraţení olovaPrŧtok Nm 3 /h 100000T vstupo C 30 - 35T výstupo C 105H 2 O vstup obj.% 5,5O 2 vstup obj% 14,2obsah SO2 obj.% 2,0 - 3,5Konverze % 99SO 3 v čistém plynu mg/Nm 3 < 28vyrobená H 2 SO 4 hmot.% >97,5Teplota produktuo C 21Produkce kyseliny t/den ~290381

Spotřeba energie (elektřina a palivo) kWh/tSpotřeba chladící vody Gcal/h/tuna kyseliny200-300 (při 2,7% SO2)0,25 ( ...T=5 oC)Tabulka 5.39 Výkon systému WSAMateriálový význam: Proces WSA neprodukuje ţádný odpad či odpadní vodu a nepouţíváţádné 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 propraţící pece na molybden a olovo, kde je obsah SO 2 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 charakteristikamiplynuPopis: Sekce na čištění a promývání plynu. Dvojkontaktní zařízení na kyselinu sírovou, 4prŧchody. Slabá kyselina k neutralizaci ~12 - 15 m 3 /h s 5% H 2 SO 4 .Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Vysoký poměr konverze oxidu siřičitého. Se stávajícíinstalací se dosahuje aţ 99,6%.Provozní údaje: Výstupní údaje (mněřené údaje)Objem odcházejícího plynu:SO xSO 3NOx (jako NO 2 )Cl - (jako HCl)F (jako HF)34200 Nm3/h685 mg/Nm328 mg/Nm3114 mg/Nm31,1 mg/Nm3nejistitelnéPrŧměrné koncentrace:Cd 0,02 mg/Nm 3HgnejistitelnéTlnejistitelnéAs

Materiálový efekt: Pozitivní efekt. Redukce hlavních emisí oxidu siřičitého pomocí konverzena 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 pouţitataké ve většině existujících instalacích.Ukázková zařízení: Něměcko.Reference: [tm 102, DFIU Zn 1999]Dalším faktorem, který je rozhodující u zařízení nakyselinu sírovou pro plyny svysokou koncentrací, je zbytkový SO 2 ve vypouštěných plynech. Většina evropských zařízenípracuje s efektivitou konverze v rozmezí mezi 99,5 aţ 99,8. Procento konverze neplatí prospouštění a zastavování procesu a během krizových situací.5.3.11 Kontrola procesuPrincipy procesních kontrol, které byly popsány v oddíle 2.6 jsou pouţitelné provýrobní procesy popsané v této části. Některé pece a procesy se dají vylepšit přidáním mnohatěchto technologií. Zvláštní pozornost si zaslouţí měření teploty a kontrola pecí a kotlŧ, kterése pouţívají pro tavení kovŧ v této skupině, aby se zabránilo tvoření zplodin, či aby bylo tototvoření alespoň minimalizováno.Procesy a techniky na kontrolu pecí a ovládání teploty tavení se dají pouţít v nových iexistujících instalacích.5.3.12 Odpadní vodaTento problém závisí na lokálních podmínkách, zařízení, která jsou v provozu jsou vysokékvality. Veškerá odpadní voda by měla být vyčištěna, aby se odstranily rozpuštěné kovy apevné látky. V některých případech se pouţívá dvoufázový sráţecí proces, první hydroxidováfáze 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 zařízeníchse chladící voda i upravovaná voda společně s dešťovou vodou pouţívá znovu během procesuči se recykluje.5.3.13 Zbytky z procesŧProcesy, o kterých jsme psali výše jako dosaţitelných jsou všechny nutny zváţit, pokuduvaţujeme o BAT. Konečnou volbu procesu ovlivní druh vsázkového materiálu. Ve spojitostis 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 tohotodokumentu, 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, bylyzhodnoceny v opakujícím se procesu, který obsahoval následující kroky:- identifikace klíčových otázek ţivotního prostředí, které se vztahují k danému sektoru; provýrobu olova a zinku je to úlet, obsah kovŧ ve zplodinách, VOC (včetně dioxinŧ), zápachy,SO 2 , 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 sektorobecně podle Článku 2 (11), Doplňku IV Směrnice.Klíčovou roli při kaţdém z těchto krokŧ a při jejich prezentaci zde hrály expertnoíposudky evropské kanceláře IPPC a příslušné pracovní technické skupiny (TWG).Na základě tohoto zhodnocení jsou v této kapitole prezentovány techniky a takéhodnoty emisí a úrovně spotřeby spjatými s BAT, které povaţujeme za vhodné pro tentosektor jako celek a v mnoha případech odráţejí stávající stav instalací v celém sektoru. Namístech, 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 jevzata v potaz rovnováha mezi náklady a výhodami, které přináší BAT. Nicméně zde nejsouţádné limitní hodnoty emisí či spotřeby a tak by se jim ani nemělo rozumět. V některýchpřípadech je technicky moţné dosáhnout lepších hodnot emisí či spotřeby, avšak jen za cenuvyšších nákladŧ či materiálových efektŧ, které nelze aplikovat na celý sektor BAT. Nicménětakové hodnoty mohou být ospravedlněny ve specifičtějších případech, kde existují zvláštnítlaky.Hodnoty emisí a spotřeby spjaté s pouţitím BAT se musí vidět dohromady sjakýmikoli 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 popsánajako "dosaţitelná" za pomoci techniky či kombinace technik, musíme tomu rozumět tak, ţetato technika umoţňuje dosaţení těchto hodnot v určitém čase v dobře udrţovaném zařízení čiprocesu, 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 velikostinezbytných nákladŧ. Avšak skutečná cena bude samozřejmě záviset na specifické situaci sezřetelem například na daně, poplatky a technická data dané instalace. V tomto dokumentunení moţné plně zhodnotit tyto místní vlivy. Pokud nejsou k dispozici data týkající senákladŧ, uvádíme zhodnocení ekonomické ţivotaschopnosti na základě pozorováníexistujících zařízení.384

Je naším záměrem, aby se obecné BAT staly referenčními prvky, vŧči kterým budemesrovnávat existující zařízení či návrhy nových instalací. Takovýmto zpŧsobem budoupomáhat při stanovení vhodných podmínek zaloţených na BAT či při stanovení obecnýchzávazných 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. Dálemŧţeme uváţit, ţe by se existující zařízení mohla přiblíţit k obecným hodnotám BAT či jeještě 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 pouţitíspecifické techniky. Vhodné limity pro stanovení v specifickém případě musí brát v úvahucíle Direktivy IPPC a lokální cíle.Techniky BAT jsou ovlivněny mnoţstvím faktorŧ a je tak nutná metodologie kezkoumání 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 (včetněnáchylnosti ke tvorbě prachu) a stupeň kontaminace organickým materiálem. Mohou to býtprimární materiály z jednoho či více zdrojŧ, sekundární suroviny rozdílné kvality, čikombinace primárních a sekundárních materiálŧ.Za druhé by měl být proces pouţitelný s nejlepšími moţnými systémy odsávání ačištění 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 jeuzavřít. Některé procesy mohou zpracovávat recyklované materiály jednodušším zpŧsobem, atak 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 čiprocesem samotným. Při výběru procesu je rovněţ dŧleţitým faktorem energie procesempouţívaná.Výběr BAT všeobecně je tedy komplikovaný a závisí na výše popsaných faktorech.Rozdílné poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivněna zejména surovinou, která je lokálnědostupná, výrobní kapacitou továrny. Tyto otázky jsou tedy lokálně podmíněné. Existují zdevýhody pro primární procesy, které jsou schopny přijmout některé sekundární materiály.Následující body shrnují doporučenou metodologii, která byla pouţita v tomtodokumentu:- Je proces prŧmyslově ověřen a je spolehlivý?- Existují omezení pro vsázkový materiál? (např. při primárním tavení jsou některé procesypouze pro "jednoduché" koncentráty a jiné pro zpracování komplexních vsázek)- Typ vsázkového materiálu a další prvky v něm obsaţené (např. Cu, Sb, Bi) ovlivňují výběrprocesu.- Existují omezení procesu? (např. doloţená nejvyšší kapacita či nejniţší moţný výkon, kteréjsou nutné pro ekonomický provoz)- Mohou být později v procesu aplikovány nejnovější techniky efektivního odsávání a čištěníplynu?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 rŧznýmičistícími technologiemi, které mohou dosahovat nejvyšších standardŧ pro ţivotní prostředí asplňují tak podmínky pro BAT. Procesy se liší výkonem a typy materiálŧ, které se mohoupouţívat, takţe je několik moţných kombinací. Všechny procesy zvyšují znovuzpracovánízŧstatkŧ a minimalizují emise do vody. Ekonomie procesŧ se liší. Některé k ekonomickémuprovozu vyţadují vysokou výrobu, zatímco ostatní takovéto kapacity nejsou schopnydosáhnout.Pouţívané odsávací a čistící techniky byly popsány při popisu technik, které je třebazváţit při volbě BAT a pokud se pouţívají v kombinaci s metalurgickým procesem, dosahujese vysoké ochrany ţivotního prostředí.Jak jiţ bylo naznačeno v obecném úvodu k tomuto dokumentu, tento oddíl ukazujetechniky, které jsou obvykle kompatibilní s BAT. Naším záměrem je poskytnout obecné údajeemisí a spotřeby, které se dají povaţovat za orientační body ve vztahu k výkonu BAT. Tohodosahujeme citováním dosaţitelných úrovní v rozmezích, která se dají všeobecně pouţít nanová i vylepšená zařízení. Existující zařízení mohou obsahovat faktory jako napříkladomezení prostoru či výšky, které omezují plné vyuţití technik.Hodnoty se téţ budou časem lišit se zřetelem na stav zařízení, jeho údrţbu a kontroluprocesu čistícího zařízení. Vedení procesu téţ ovlivní podmínky, neboť je moţno očekávatvýkyvy v teplotě, mnoţství plynu a dokonce charakteristikách prosazení během procesu čivsázky. Dosaţitelné emise jsou proto pouze základem, podle kterého mŧţe být posouzenvlastní chod zařízení. Na místní úrovni se musí vzít v potaz také rozvoj procesu a jináspecifika.5.4.1 Manipulace s materiálem a jeho skladováníZávěry k BAT ohledně manipulace s materiálem a jeho skladování jsou obsaţeny voddíle 2.17 tohoto dokumentu a dají se pouţít na materiály v této kapitole.5.4.2 Výběr procesuNení moţné udělat závěr, ţe se jeden výrobní proces se dá pouţít pro celou tutoskupinu kovŧ. Techniky pro následující fáze procesu se povaţují za BAT pro suroviny, jeţjsou dostupné.5.4.2.1 Primární tavírny olovaPokud bereme v úvahu tuto metodologii, následující techniky, pokud se pouţívají sodpovídajícím zařízením pro odsávání a čištění, se povaţují za BAT pro produkci olova.Dobré odsávání plynŧ a čistící systémy a vyuţití energie pouţité v tomto procesunabízí výhody v energetické efektivitě, nákladech, kapacitě a jednoduchosti dodatečnéhovybavování.386

Plyny z aglomerace, praţení a přímého tavení by se měly upravovat tak, aby seodstranil úlet a těkavé kovy, aby byla vyuţito teplo či energie a aby byl vyuţit oxid siřičitý čibyl konvertován na kyselinu sírovou v závislosti na místním trhu s oxidem siřičitým.Uţitá technika surovina poznámkaKaldo procesPb koncentráty a druhotné Suchá vsázka, proměnlivýTBRC (Zcela zakrytý) suroviny (mnoho druhŧ) SO 2 , provozováno společněs jinými tavírnami CuISP a New Jersey destilace Zn/Pb koncentráty Aglomerovaná vsázka.Zakrytování aglomeracenutnéQSLPb koncentráty a sekundární Zvlhčená a granulovanásurovinyvsázkaKivcet pec Cu/Pb koncentráty a Suchá vsázkasekundární surovinyKaldo pecPb koncentráty a sekundární Suchá, peletovaná vsázkamateriálIsasmeltPb koncentráty a sekundární Suchá, peletovaná vsázkaŠachtová pecmateriálKomplex olovo obsahujícíchprimárních i sekundárníchmateriálŧTabulka 5.41 Primární tavírny olova povaţované za BATVysocekvalitní kontrolyprocesu, odsávání a filtracenutné. Uzavřená aglomeraceči kombinace s jinou pecínutné5.4.2.2 Sekundární tavírny olovaPro výrobu olova ze sekundárních surovin musí být vzata v úvahu surovinovázákladna 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 obsahemmědi a olova. Je uzavřenou jednotkou a je tedy významně čistější, neţ jiné technologie, pokudodsávací systém je navrţen v odpovídajícím výkonu. V současné době je elektrická pecpouţívaná pro sekundární materiály s obsahem síry a je propojena se zařízením na výrobukyseliny sírové. Údajně je objem produkovaných plynŧ niţší neţ u jiných pecí a velikostfiltrační jednotky tedy mŧţe být menší.technologie surovina PoznámkaZakrytá elektrická oblouková Cu/Pb materiályUzavřená pec, menší objempecplynŧIsasmeltSekundární suroviny, většina Potřeba zajistit zpracovánídruhŧstruskyRotační pec Většina sekundárních surovin Přetrţitý proces, mŧţenabídnout univerzálnost prorŧzné materiályŠachtová pec Celé baterie Vysoká energetická efektivita,387

Tavící zařízení a kotlePouze čisté olovo a čistýodpadvyţaduje vysoce účinnoukontrolu procesu, dohoření amonitoring emisíNutná kontrola teploty v kotliTabulka 5.42: Sekundární tavírny povaţované za BAT5.4.2.3. Rafinace olovaRafinační kroky zahrnuté mezi BAT jsou techniky uvedené mezi pouţívanýmitechnologiemi, kombinace rafinačních procesŧ bude záviset na kovech obsaţených v surovémolovu.Odstranění mědi a oddělení sulfidických stěrŧ. Arsen, antimon a cín jsou odstraněnysměsí ledku a louhu sodného následovaným mechanickým odstraněním oxidických stěrŧ.Vzduch/kyslík mŧţe být pouţit rovněţ. Odstříbření Parkesovým zpŧsobem a odstranění zinkuvakuovou destilací. Odstranění bismutu směsí vápníku a hořčíku Kroll-Bettertonovýmprocesem.Procesy mohou být pouţity s efektivní primárním či je-li nutno sekundárnímodsávacím systémem. Kontrola teploty v rafinačních kotlích je zvláště dŧleţitá pro prevencivzniku kouřŧ s obsahem olova a nepřímý ohřev je nejefektivnější v tomto smyslu.5.4.2.4. Primární zinekPraţení a systémy k získání síry a hydrometalurgické procesy, které byly diskutoványdříve jako techniky ke zváţení, jsou všechny zařazeny mezi BAT. Specifické vsázkovémateriály dosaţitelné pro provozovatele ovlivní konečnou volbu procesu, zvláště cestu sráţeníţeleza. Odpovídající techniky k monitorování a odstranění arsenovodíku a antomonovodíkuby rovněţ měly být vzaty v úvahu ve vztahu k těmto procesŧm.5.4.2.4.1. Čistění elektrolytuProcesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zaţazeny mezi BAT.Specifické vsázkové materiály ovlivní konečnou volbu procesu. Zvláštní pozornost by mělabýt věnována ocenění potenciálních emisí arsenovodíku a antimonovodíku v prŧběhurafinační elektrolýzy s jejich odstraněním sprchováním plynŧ z chemického zpracovánís oxidačním činidlem jako manganistan draselný.5.4.2.5. Sekundární zinekProcesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zaţazeny meziBAT, pokud zajišťují dobrou kontrolu procesních plynŧ, odsávání a zpracování těchto plynŧ.Procesy zahrnují:- fyzikální separaci, tavení a jiné vysokoteplotní zpracování následujícíodstraněním chloridŧ- pouţití Waelzových pecí, cyklonŧ nebo konvertorových pecí pro zvýšeníteploty k odpaření kovŧ a poté tvorbu oxidŧ, které jsou odstraněny z plynŧ přifiltraci388

Specifické vsázkové materiály ovlivní konečný výběr procesu. Techniky diskutovanév kapitole 2 by měly být také zváţeny ve spojení s těmito procesy především kontrola teplotyv peci a odsávání a filtrace.5.4.2.6. Kadmium a jiné kovyProcesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zahrnuty mezi BAT.Specifické vsázkové materiály ovlivní konečnou volbu procesu. Odpovídající technikydiskutované v kapitole 2 by měly být rovněţ zváţeny ve spojení s těmito procesy, zvláštěmanipulace, skladování, předzpracování a odsávání a filtrační systémy. Protoţe tyto kovy ajejich sloučeniny jsou obzvlášť toxické, zvláštní pozornost by měla být věnována volběprocesu, kontrole a filtračním systémŧm.5.4.2.7. Jiné procesní techniky..1.1.1. ElektrolýzaProcesy diskutované dříve jako techniky ke zváţení jsou všechny zařazeny mezi BAT.Specifický vsázkový materiál ovlivní konečnou volbu procesu. Oedpovídající technikydiskutované v kapitole 2 by měly být zváţeny ve spojení s těmito procesy zvláště prevence,odsávání a zpracování mlhy z jednotek.Proces Technika PoznámkaelektrolýzaPermanentní katoda, sníţení Odsátá mlha se vrací zpěttvorby mlhy v jednotkách s kyselinou do procesuOdkouření strusky a Metody dříve uvedené Získání energieWaelzova pecschopné vyrobit produkt pro Destrukce dioxinŧpřímé pouţitíRozbíjení baterií 2-stupňový proces proumoţnění separace aminimalizace kontaminaceplastové frakceTabulka 5.43: Přehled jiných procesů uvedených jako BATSběr a opětné pouţití kyselinyz bateriíOdsávání mlhy..1.2. Zachycování a čištění plynŧOdsávací systémy plynŧ mohou vyuţít systémy pecních zákrytŧ a měly by býtnavrţeny k udrţení pecního podtlaku jenţ zabrání únikŧm a těkavým emisím. Mohou býtpouţity systémy jeţ udrţují pec uzavřenou či zákryt. Příklady jsou aplikace zákrytŧ materiálŧ,dávkování lanzami či zvony a pouţití robustních rotačních bubnŧ k dávkování. Inteligentnísystémy odsávání schopné odstranit kouřivost zdrojŧ po dobu jejich trvání šetří energii.BAT pro pracování plynŧ a kouřŧ jsou ty, jeţ vyuţívají chlazení se získáváním teplapokud jsou nutny uţít před filtrací v textilním filtru kromě zařízení k výrobě kyseliny sírovéjeţ je popsáno níţe. Pouţívané textilní filtry jsou vybavené vysoce kvalitními materiályv dobře konstruovaných a udrţovaných sestavách. Jsou vybaveny detekčními systémypoškození pytlŧ a on-line čistícími metodami.389

Systémy získávání síry a související zachycení úletŧ a kovŧ jsou popsány v kapitole2.8. tohoto dokumentu, výroba kyseliny sírové je nejrozšířenější technikou i kdyţ lokální trhpro kysličník siřičitý také existuje. Proces čištění plynŧ před výrobou kyseliny sírovéobsahuje kombinaci suchého EP, mokrého skruberu, odstranění rtuti a mokrého EP. Faktoryovlivňující proces v této sekci jsou popsány výše v oddělení technik ke zváţení ve vztahuk BAT.Systémy granulace strusky vyţadují Venturiho skruber nebo mokrý EP neboťjepřiváděn silný proud. Plyny z ISP rovněţ vyţadují pouţití mokrého scruberu aby byly plynyzchlazeny před pouţitím jako palivo.Proces Složka v plynech Podmínky odstraněníManipulace se surovinami Prach a kovy Správné skladováníOdsávání a filtrace v textilnímfiltruPředzpracování(mechanické rozdruţení)(termické rozdruţení)Primární praţení a taveníaglomeracesurovinPrach a kovyOrganický materiál*Prach, kovy a oxid siřičitý,HgSprávný provozOdsávání a textilní filtrSprávný provoz, dohoření,injekce uhlíku a správnéchlazení plynŧSprávný provoz, odsávání,čištění plynŧ (suchý a mokrýEP atd.), chlazení a výrobakyseliny sírovéISP CO, páry kovŧ Mokrý skruber (zchlazeníplynŧ) před pouţitím jakopalivoGranulace strusky Pára, prach, H 2 S, SO 2 Mokrý ESP, skruberSekundární tavírnaPrach a kovyOrganický materiál*Správný provoz a odsáváníplynŧ, chlazení a textilní filtrSprávný provo, dohoření,injekce uhlíku a odp.chlazeníSkruber je-li nutnoKysličník siřičitý**Chemická rafinace Mlha a kovy (As,Sb) Správný provoz a odsávánís oxidačním skruberemRozpouštěcí extrakce VOC a zápach Kondenzátor, uhlíkový či biofiltr je-li nutnoelektrolýza Kyselá mlha Odsávání a skruber/odmlţeníTermální rafinacePrach a kovyKysličník siřičitý**Správný provoz, odsávání,chlazení a textilní filtrSkreuber je-li nutnoTavení, legování, odlévání avýroba prachuOdkouření strusek aWaelzova pecPrach a kovySprávný provoz, odsávání,chlazení a textilní filtrOrganické materiály* Správný provoz, dohoření,injekce uhlíku a správnéchlazeníPrach a kovy Správný provoz, odsávání,chlazení a textilní filtr či EPje-li pouţito mokré chlazení390

Organické materiály* Správný provoz, dohoření,injekce uhlíku a správnéchlazeníPozn.: *organické materiály včetně VOC udané jako celkový uhlík (mimo CO), dioxiny aCO, přesný obsah závisí na obsahu organiky v surovinách. **oxid siřičitý mŧţe býtpřítomen pokud jsou pouţívány síru obsahující suroviny (např. pasta z baterií) nebo paliva asíra není vázána do strusky nebo kamínku.Tabulka 5.44: Přehled podmínek odstraňování komponentů v odcházejících plynechSystémy odsávání kouřŧ odpovídají nejlepším technikám popsaným v kapitole 2.7.Filtrační systémy zařazené mezi BAT pro sloţky obvykle obsaţené v odcházejícíh plynechjsou shrnuty v následující tabulce. Mohou být variace v surovinách, které ovlivňují rozsahsloţek úletŧ či jejich fyzikální stav jako velikost zrna a tyto by měly být zváţeny lokálně...1.3. Emise do ovzduší související s pouţítím BATEmise do vzduchu zahrnují umise z odsávacích systémŧ z rŧzných zdrojŧ a únikynezachycených emisí z těchto zdrojŧ. Moderní, dobře pracující systémy, jsou vybavenyefektivním odstraňováním nečistot a současné údaje indikují, ţe emise nezachycenéodsáváním 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 odhadnutyz účinnosti zahycování plynŧ a z ekologického monitorování (viz kapitola 2.7.)ŠkodlivinaNásledující tabulky shrnují techniky ve vztahu k emisím.Plyny s nízkýmobsahem SO 2(~1-4%)SO 2 – bohatéplyny (>5%)Pozn.: Pouze zachycené emise.Rozsah Techniky k dosažení poznámkapodle BAT těchto úrovní> 99,1 Jednoduchá kontaktní Pro plyny o nízké koncentraci.jednotka na kyselinu Ve spojení se suchým čisírovou či WSA, zbytek polosuchým skruberem proSO 2 závisí na koncentraci sníţení emisí S0 2 a výrobuvstupního plynu sádry je-li ţádána trhem> 99,7% Dvoukontaktní jednotka Velmi nízké úrovně ostatníchkonverzní na výrobu kyseliny škodlivin jsou dosaţenyfaktor sírové (zbytek SO 2 intenzivním zpracovánímzávisí na koncentraci plynu před kontaktní jednotkouplynu). Odmlţovač je (mokrý skruber, mokrý EP avhodný pro konečné je-li nutno, odstranění rtuti proodstranění SO 3 zajištění kvality kyseliny391

Doprovodné emise jako denní prŧměry podle kontinuálního monitorování v prŧběhuoperačního období. V případech, ţe kontinuální monitorování není prováděno, je hodnotaprŧměrem vzorkovacího období. Pro pouţité systémy zpracování plynŧ jsou brány v úvahupři navrhování zařízení charakteristiky plynŧ a úletŧ a správná provozní teplota.Tabulka 5.45: Emise do vzduchu z primárního tavení, pražení, a aglomerace podle BATv průmyslu olova a zinkuŠkodlivina Rozsah podle BAT Techniky k dosaženítěchto úrovníKyselinová mlha

Pozn.: Pouze zachycené emise.absorbce na aktivnímuhlí, oxidační katalýza)Doprovodné emise jako denní prŧměry podle kontinuálního monitorování v prŧběhuoperačního období. V případech, ţe kontinuální monitorování není prováděno, je hodnotaprŧměrem vzorkovacího období. Pro pouţité systémy zpracování plynŧ jsou brány v úvahupři navrhování zařízení charakteristiky plynŧ a úletŧ a správná provozní teplota.Tabulka 5.47: Emise do vzduchu z tavení čistého materiálu, legování a výroby zinkovéhoprachuŠkodlivina Rozsah podle BAT Techniky k dosažení Poznámkatěchto úrovníÚlet 1- 5 mg/Nm 3 Textilní filtr, mokrý EP Vysocekvalitní textilní(mokrý EP mŧţe být filtry mohou dosáhnoutpouţitelný pro plyny nízkých hodnot těţkýchz granulace strusky či kovŧ. Koncentrace těţkýchprudkého zchlazení kovŧ závisí naplynŧ)zaprášenosti a obsahukovŧ v úletuSO 2 < 50-200 mg/Nm 3 Mokrý alkalickýskruber.Alkalický polosuchýskruber a textilní filtrNO x < 100 mg/Nm 3 Nízko NO x hořák< 100-300 Kyslíkový hořákmg/Nm 3Vyšší hodnoty přiobohacení kyslíkem kesníţení spotřeby energie.V těchto případech jesníţen objem plynŧ amnoţství emisí.CO a kovové páry Neemitován Mokrý skruber Pro chlazení a čištěníplynŧ z ISP před pouţitímjako palivoCelkový organickýuhlík jako C< 5-15 mg/Nm 3< 5-50 mg/Nm 3 DohořeníOptimalizace spalovánídioxiny < 0,1 ng TEQ/Nm 3 Vysoce účinnéodprašovací systémy(např. textilní filtry),dohoření po prudkémzchlazení. Jiné technikyjsou dosaţitelné (např.absorbce na aktivnímPozn.: Pouze zachycené emise.uhlí,uhlíku/vápna)injekctáţPředzpracovánísekundárních materiálŧproodstraněníorganických plášťŧ je-linutno393

Doprovodné emise jako denní prŧměry podle kontinuálního monitorování v prŧběhuoperačního období. V případech, ţe kontinuální monitorování není prováděno, je hodnotaprŧměrem vzorkovacího období. Pro pouţité systémy zpracování plynŧ jsou brány v úvahupři navrhování zařízení charakteristiky plynŧ a úletŧ a správná provozní teplota.Tabulka 5.48: Emise do vzduchu z předzpracování materiálů, sekundárního tavení, termickérafinace, tavení, odkuřování strusky a Waelzovy peceObsah kovu v úletech je u rŧzných procesŧ rozdílný. Navíc u podobných pecí jsouvýznamné rozdíly z dŧvodu pouţívání rozdílných surovin. Není proto moţné detailníspecifikování dosaţitelných koncentrací pro všechny emitované kovy do vzduchu v tomtodokumentu.Některé kovy mají toxické sloučeniny, které mohou být emitovány z procesŧ a tak jenutné, aby byly odstraňovány pro dosaţení specifických lokálních, regionálních či obecněplatných standardŧ kvality. Je známo, ţe nízkých koncentrací těţkých kovŧ je dosahováno připouţití vysoce kvalitních moderních filtračních systémŧ jako membránové textilní filtry zapředpokladu, ţe operační teplota je správná a charakteristiky plynŧ a úletŧ jsou při navrhovánífiltru vzaty v úvahu. Údaje jsou místně specifické, avšak následující tabulka udává, s jakýmiobsahy kovŧ v prachu je nutno počítat.SložkaPraženízinkuRafinacezinkuISP procesProcesypříméhotaveníolovaSekundárníolovářsképrocesyRafinaceolovaPb % 0,2-2 0,15-0,86 10-15 30-50 20-55 14-83Zn % 50-60 52-76 20-50 3-5 0,01-10 3-28Sb % Neznámo Neznámo Neznámo - 0,1-40 NeznámoCd % 0,2 0,02-0,7 0,5 3-5 0,01-10 NeznámoAs % 0,004 0,01-0,1 neznámo 5-10 0,01-3 NeznámoTabulka 5.49: Obsahy kovů v úletech z různých způsobů výroby olova a zinku..2. Zpracování odpadních vodÚdaje jsou lokálně specifické, současné zpracovací systémy mají údajně vysoké standardy.Pouţití sulfidového sráţení či kombinovaného hydroxido/sulfidového sráţení je v této oblastizvláště zajímavé [tm 171, Steil/Hahre 1999]. Veškerá odpadní voda má být zpracována proodstranění kovŧ, pevných látek a oleje/dehtu. Absorbované kyselé plyny (např.kysličníksiřičitý, HCl) by měly být opět pouţity či neutralizovány, je-li nutno. Techniky uvedenév kapitole 2.9. jsou technikami ke zváţení. V mnoha instalacích chladící voda a zpracovanáodpadní voda včetně dešťové vody jsou opět pouţity či recyklovány do procesu. Pro primárnía 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 ploch394

Následující tabulka uvádí emise do vody po zpracování odpadních vod. Uvedená datanemohou být transformována pro všechny instalace.Hlavní složky (mg/l)Pb As Hg Cd ZnProcesní voda < 0,1 < 0,05 < 0,01 < 0,05 < 0,2Pozn.: Obecné emise do vody namátkových vzorcích či 24-hodinových slévaných vzorcích.Rozsah zpracování odpadních vod závisí na zdroji a kovech obsaţených v odpadní voděTabulka 5.50: Přehled obecných emisí do vody z některých procesů..3. Zbytky z procesŧVyuţívání recyklace strusek, kalŧ a úletŧ je povaţováno za součást procesŧ. Pouţívanémetody sráţení ţeleza (goethit či jarosit) závisí na místních podmínkách a sloţeníkoncentrátŧ. Mělo by být zváţeno účinné promytí a sráţení rozpustných kovŧ jako sirníkypřed skládkováním. Rozpustnost zŧstatkŧ by měla být monitorována s vyuţívánímstandardních testŧ rozpustnosti. Skládkování by mělo vyhovovat poţadavkŧm stanovenýmsměrnicemi pro jejich ukládání.Procesy výroby v této oblasti byly vyvíjeny prŧmyslem s cílem maximálního vyuţitívětšiny procesních zŧstatkŧ či produkce zŧstatkŧ ve formě, která umoţní jejich pouţitív jiných procesech výroby neţelezných kovŧ. Přehled potenciálního konečného pouţitízŧstatkŧ byl uveden dříve v této kapitole a některé údaje o mnoţství pro specifickétechnologie byly rovněţ uvedeny.Mnoţství vyprodukovaných zŧstatkŧ silně závisí na surovinách, zvláště na obsahu ţelezav primárních materiálech a přítomnosti jiných kontaminantŧ jako organické materiály. Emisedo okolí jsou tedy velmi místně a materiálově specifické a závisí na faktorech dříveuvedených. Není tedy moţné zpracovat reálnou typickou tabulku mnoţství z technologií BATbez detailního popsání specifických surovin. Principy BAT zahrnují prevenci vzniku odpadŧ aminimalizaci a opětné pouţití zŧstatkŧ je-li moţno. Měl by být zváţen vznik arsenovodíku aantimonovodíku z vod či vodních par u některých zŧstatkŧ.Prŧmysl je v této oblasti úspěšný, podmínky zpracování některých zŧstatkŧ z výroby olovaa zinku jsou udány v tabulkách 5.29 a 5.30...4. Náklady související s technikamiÚdaje o nákladech sestaveny pro mnoho procesních variací a systémŧ. Náklady jsou velmimístně specifické a závisí na mnoha faktorech, avšak dané rozsahy mohou umoţnit určitéporovnání. Tyto údaje jsou uvedeny v příloze k tomuto dokumentu aby mohly být porovnányprŧmyslové metody zpracování neţelezných kovŧ.395

6.1 NOVÉ TECHNOLOGIE- Zinkové koncentráty z některých novějších dolŧ a z navrţených zpracování jsou jakpříleţitostí, tak i výzvou pro konvenční tavírny. Tyto jemozrnné koncentráty mají častonízký obsah ţeleza, vyšší obsah křemíku, vysoký obsah manganu a současně přítomnéprvky jako germanium, jeţ mŧţe být předmětem zájmu. Nové procesní technologie semusí vyrovnat s těmito změnami vyţadujícími: - odvodnění a manipulacis ultrajemnými koncentráty, nové transportní systémy, louţící okruhy křemíku, jednotkyna odstranění manganu a nové zpŧsoby tavení [tm 101, NL Zn 1998]. Tyto koncentrátynejsou pouţitelné všemi výrobci a nové technologie jejich zpracování mohouprodukovat další zŧstatky, s nimiţ bude zacházení obtíţné.- Environmentální regulace pro ukládání pevných zŧstatkŧ mohou podpořit změny vezpracování 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 efektinípouze pokud budou materiály akceptovatelné pro běţné uţití.- Louţící procesy zaloţené na chloridech pro získání zinku a olova jsou uváděnyv demonstrační fázi [tm 206, TGI 1999].- Termické zpracování jarositu a goethitu bylo demonstrováno s vyuţitím Ausmelt aOutocumpu procesu[tm 41, Ausmelt 1997, tm 101, NL Zn 1998]. Zinek a jiné těkavékovy jsou odkouřeny a získány, vyrobená struska je moţná pouţít pro konstrukčníúčely. Procesy se nezdají být ekonomicky schopné jako obecné metody zpracovánízŧstatkŧ.- Bylo uvedeno zpracování odpadních jarositových kalŧ v autoklávu při teplotě 260°C [tm214, Vaartjes 1999]. Jsou k dispozici pouze omezené údaje a ţivotaschopnost neníuvedena. 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 jakokonstrukční materiál.- Tavení jarositu a goethitu bylo rovněţ demonstrováno, nebylo však uznáno zaekonomické- Injekce jemného materiálu skrz dyšny šachtové pece bylo úspěšně odzkoušeno aredukuje manipulaci s jemným materiálem a energii potřebnou pro vrácení jemnéhopodílu do aglomerace.- Kontrolní parametry jako teplota jsou pouţívány pro taící pece a kotle k redukcimnoţství zinku a olova, které mohou těkat z procesŧ- Kontrolní pecní systémy z jiných sektorŧ mohou být pouţitelné pro šachtovou pec aISP.- EZINEX proces je zaloţen na louţení čpavkem a chloridem amonným následovanýmcementací a elektrolýzou. Vylo vyvinuto pro přímé zpracování EAF úletŧ a jedenpodnik 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 EAFúlet sušením, klinkerováním s následnou redukcí, odpařením a reoxidací pro výrobuZnO. Proces údajně neprodukuje odpady [tm 120, TU Aachen 1999].- Outokumpu oblouková tavící pec byla pouţita k demonstraci pro výrobu olova přímýmtavením. Bylo rovněţ uvedeno pouţití Waelzovy pece pro tento účel. Literaturaobsahuje mnoho jiných potenciálních příkladŧ které ještě nebyly vyvinuty nad rámecpilotních zkoušek.397

Kapitola 66. PROCESY VÝROBY UŠLECHTILÝCH KOVŦ6.1 POUŢÍVANÉ POSTUPY A TECHNIKYUšlechtilé kovy lze v zásadě rozdělit do tří skupin a to na : stříbro, zlato a platinovékovy. Nevýznamnějšími zdroji jsou rudy s obsahem ušlechtilých kovŧ, vedlejší produktyzískané při zpracování ostatních neţelezných kovŧ (zejména anodové kaly z výroby Cu, zbytkyvýluhŧ a surový kov z výroby Zn a Pb) a materiály k recyklaci. Mnohé suroviny podléhajísměrnici o nebezpečných odpadech a to má dopad na přepravu, manipulaci a systémyohlašování. Pochody jsou společné jak pro výrobu z prvotních tak druhotných surovin a protojsou i jako takové popsány.Vyvinula se řada procesŧ, které vyuţívají chemických vlastností těchto kovŧ. Ačkoliv se jednáo relativně inertní kovy, jejich reaktivita se liší a rŧzné oxidační stupně kovu v jejichsloučeninách umoţňují, ţe lze pouţít rozličné separační techniky /tm 5 and 19 HMIP PM1993/. Například RuO 4 a OsO 4 jsou těkavé a mohou se snadno oddělit destilací. Mnohopochodŧ vyuţívá velmi reaktivních činidel nebo se při nich tvoří toxické produkty a proto jetřeba s těmito faktory počítat a provádět kontrolu pomocí bezpečnostních zařízení a izolovatprostory 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, kteréjsou přítomny v dané vsázce. Mezi charakteristický rys tohoto prŧmyslu patří, ţe se ušlechtilékovy většinou získávají na základě poplatku, který nemusí záviset na hodnotě kovu.. Proto semnohé zpracování navrhuje přesně podle vzorku a zkoušky materiálu, stejně jako jehorekuperace. Vzorkování se provádí po fyzickém zpracování materiálu nebo z postranníhoodběru během běţné úpravy.Existuje přes 200 druhŧ surovin, které má prŧmysl k dispozici a běţně se charakterizují podle5 typŧ stejnorodosti materiálu.Tab. 6.1: Kategorie homogenity pro vzorkováníKategorie homogenity Druh suroviny PoznámkaPŧvodníKatalyzátory, vytvořené Přímo do procesusmetky, roztokySmetky Hornina + kov, netavné Spalování, praţení auhlíkové katalyzátory předběţné obohaceníŠrotTavitelný materiálMateriál k drceníFilm, elektronický šrotMateriály k rozpouštění Materiál, který je rozpustnýv kyselině, kyanidu, NaOHatd.Charakteristika surovin je zaloţena na nejvhodnějším místě vstupu do toku technologickéhozpracování (obr. 6.1) a je nezávislá na ušlechtilých kovech, které materiál obsahuje. Surovinyse obvykle vzorkují podle této charakteristiky a uvádí se, ţe většina společností tohotoschematu vyuţívá. Vzorky se podrobují úpravě, aby se obsaţené ušlechtilé kovy rozpustily,398

nebo se vytvořila forma vhodná pro analýzu. Někdy to zahrnuje všechny současné pochodyrekuperace, nebo pouze část a tudíţ se během vzorkování pouţívají i odlučovací systémy.Obr. 6.1 : Obecné technologické schéma pro rekuperaci ušlechtilých kovŧŠrotKovonosné látky,slitinySmetkyHorninyFotografickýmateriáltaveníStruskakovonosnésurovinyspalováníHomogenizacedrcení, mletí, mísenídrceníanalýzaanalýzaanalýzaspalovánívypíránívodouhydrometalurgiepyrometalurgievysoké Au vysoké Ag vysoké Au vysoké Agnízké Ag nízké Au nízké Ag nízké AuchlorChemickárafinaceTavení(Miller)zlatoPbOnebo Cu 2 OTavení(extrakce)Kupelacestruskakamínek (Cu 2 S)prach spalinprach spalinHNO 3Dore-Ag, Au, Pt kovyzlatoHNO 3Chemická Elektrolýzaúprava (MoebiusnebostříbroBalbachroztok Ag, Pdkal Au a Pt kovŧrafinace AgElektrolýzaSeparacevodanebo chemickáAgClneboroztok Pt kovŧ rafinace HCl/Cl 2roztok Pdkaly Pt kovŧRafinace Pt kovŧPt kovy399

Tyto materiály je třeba také zpracovat rychle a to se v tomto odvětví odráţí do účelovénadkapacitní výroby. Četné vzorkování a analýza také umoţňují, aby se prováděla optimálnívolba kombinace pochodŧ.Významným zdrojem ušlechtilých kovŧ jsou anodové kaly z elektrolytické rafinace Cu aupravují se tak, aby se ušlechtilé kovy oddělily a získaly se společně s ostatními kovy jako jeselen a telur. Jednotlivé dílčí etapy pochodu závisejí na podílu kovŧ, které jsou přítomny.Vyuţívají se pyrometalurgické nebo hydrometalurgické metody a v některých případech sezařazují také fáze extrakce rozpouštědlem. Následující obrázek uvádí obecný příklad.Obr. 6.2: Příklad technologického procesu k úpravě anodového kaluOdstraňování Cu a NiAutoklávkyslíkpáraNádrţ se signalizací SO 2Te-nádrţCučištění roztokuRekuperace selenu SO 2Cu 2 TePraţící pec na selen O 2Nádrţ na vysráţení selenuTavení kaluZaváţecí zařízeníRotační pec s horním dmýcháním kyslíkukal po odstranění Se99,5 % Seprimární struska do tavby Cu nebo prodejRekuperace Ag Dorŧv kov 99,99 % AgElektrolýza AgRekuperace Au a Pt kovŧLouţení a sráţení Au a Pt kovŧKapalná HClusazenina zlatazlatý písek99,99 % Auhouba kovové Pt400

6.1.1 StříbroHlavním 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 group1998/.Fotografické materiályFotografický film, papíry a kaly se spalují po dávkách v jednoduchých nístějových pecíchnebo kontinuálně v rotačních pecích za tvorby popela bohatého na stříbro. Menšíprovozovatelé recyklace pouţívají komorové pece. Kalorická hodnota (výhřevnost ) vsázky jetaková, ţe je třeba paliva pouze během najíţdění. K úplnému spálení produktŧ, které shořely vodpadním plynu jen částečně, se pouţívá dospalovací hořák umístěný v oddělené komoře afiltr a systémy vypírání s louhem. Popel se rekuperuje a zpracovává s ostatním materiálemobsahujícím stříbro, plyny procházejí filtrem a prach, který se zachycuje se také upravuje, abyse získalo stříbro.Pochod chemického odlučování stříbra, při kterém se soli stříbra vylouţí z vrstvy emulze sepouţívají také. Takovým procesem se zpracovává odpadní fotografický film s roztokemthiosíranu, který také mŧţe obsahovat enzymy. Stříbro se získává z louţící kapalinyelektrolyticky a vyčerpaný elektrolyt se recykluje zpět do louţícího roztoku. Základníplastový nosič fotografického filmu se mŧţe teoreticky rekuperovat , ale zpracovávanýmateriál obvykle obsahuje velká mnoţství papíru, jako jsou obálky a to brání rekuperaci adochází tak ke vzniku proudu odpadŧ / tm 5, HMIP PM 1993/.Stříbro se získává z odpadních roztokŧ fotografického a jiného prŧmyslu chemicky sráţenímjako sirník ve formě prášku, který se suší, taví a rafinuje. Jinou moţností je elektrolýzaroztokŧ 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 aušlechtilé kovy se smísí a taví v elektrických, šachtových, rotačních a plamenných pecíchnebo rotačních konvertorech s horním dmýcháním (TBRC= top blown rotary converters).Olovo nebo měď se pouţívají jako kolektory stříbra a jiných ušlechtilých kovŧ; k vytápění avytvoření redukční atmosféry se pouţívá elektřina, koks, plyn nebo olej. V některýchpřípadech se oddělený plastový odpad mŧţe pouţít jako palivo a pouţije se vhodnéhodospalovacího hořáku, aby se předešlo emisím organických sloučenin, jako jsou těkavéorganické látky (VOC) a dioxiny. K zachycení nekovových sloţek ve vsázkovém materiálu ajejich odstranění ve formě strusky se přidávají tavidla. Čas od času se pec provozuje sevsázkou strusky, aby se zachytily a odloučily jakékoliv ušlechtilé kovy v ní obsaţené, ještěpředtím, 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 nebomědi. Slitina olova se převádí do kupelační pece, kde se olovo oxiduje na klejt (oxidolovnatý) za pouţití vzduchu nebo kyslíku. Slitina mědi se zpracovává podobným zpŧsobemza vzniku oxidu měďnatého /tm 105, PM Expert Group 1998/.Tyto materiály s obsahem ušlechtilých kovŧ se mohou také upravovat v kovohutích. Kovy sepotom získávají z olova pochodem s Cu nebo Ni.401

Zpětné získávání základního kovuElektrolytická rafinace měděných anod tvoří kaly, jejichţ sloţení je závislé na vsazovanémmateriálu a pouţitých pochodech v hutní výrobě mědi. Anodové kaly obsahují obvykleznačná mnoţství stříbra, zlata a platinových kovŧ a prodávají se pro hodnotu jejichušlechtilých kovŧ /tm 74 – 52, Outokumpu 1997/. Nebo se získávají v místě huti /tm 92Copper Expert Group 1999/.Zpracovatelské pochody se liší podle sloţení kalŧ, na předchozím obrázku 6.2 je uvedenpříklad. Etapy mohou zahrnovat odstranění mědi a niklu (a hlavního podílu teluru) louţenímkyselinou ( za pouţití atmosférického kyslíku nebo pod tlakem), praţení k odstranění selenu,pokud neodtěká během tavení. Tavení se provádí s oxidem křemičitým a uhličitanem sodnýmza 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 aextrakce rozpouštědlem např. procesy Kennecott a Phelps Dodge.Při hydrometalurgické výrobě Zn, ušlechtilé kovy, pokud jsou přítomny, obohacují výluhovýzŧstatek Pb/Ag, který se mŧţe dále zpracovávat v huti na olovo. Během tavení a rafinaceolova se ušlechtilé kovy koncentrují do slitiny Pb-Zn-Ag.Další úprava mŧţe zahrnovat odstraňování mnoţství olova a zinku vycezováním a vakuovoudestilací a nakonec kupelací v plamenové peci, TBRC, TROF, kupele nebo konvertoru sespodním dmýcháním (BBOC). Olovo se oxiduje na klejt ( PbO) při vyuţití vzduchu akyslíku. Některá zařízení, která provozují rafinerie mědi a olova připojují během etapykupelace 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-Pbv šachtové peci se ušlechtilé kovy mohou rafinovat z olověného produktu. Zlato a platinovékovy se získávají z těchto materiálŧ, pochody se liší podle mnoţství ţádoucích kovŧ a jinýchpřidruţených kovŧ např. Se.RafinaceAnody se rafinují v elektrolyzérech typu Moebius nebo Balbach-Thum za pouţití titanovýchnebo nerezových ocelových katod v okyseleném elektrolytu dusičnanu stříbrného.Stejnosměrný proud mezi elektrodami zpŧsobuje, ţe stříbrné ionty, uvolněné z anody migrujía 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 kvŧliobsahu Au a platinových kovŧKrystaly stříbra se mohou tavit v kelímkové peci a odlévat po tavbách do obchodovatelnýchforem nebo jako zrna pro následné válcování. Mohou se plynule odlévat jako obchodní ingotyk dalšímu válcování na plechy a páskovinu. Stříbro se také odlévá do kruhových slitkŧ prolisování do tyčí k následnému taţení drátu.Stříbro vyráběné tavením a vysoce jakostní stříbrné zbytky z továrního zpracování se mohourafinovat rozpouštěním v kyselině dusičné. Vzniklý roztok se čistí buď rekrystalizací jakodusičnan stříbrný, vhodný pro vyuţití ve fotografickém prŧmyslu nebo elektrolýzou na čistéstříbro k tavení a odlévání do stříbrných prutŧ.402

Obr. 6.3: Rekuperace stříbra z výroby Zn a PbKoncentráty ZnPraţení + louţeníRoztoky zinkuZbytky Pb-Ag (Pb+Ag)Huť na olovoKoncentráty olovaSurové olovoRafinace olovaOdloučení stříbraRafinované olovoSlitina Ag/PbKupelace, kupela,kupela se spodnímdmýcháním kyslíkuOxid olovnatýStříbro403

ZlatoHlavními zdroji zlata je nečisté zlato z dŧlních provozŧ, prŧmyslový, zlatnický, dentální šrot asmetky. Zlato se získává zároveň se stříbrem z anodových kalŧ při elektrorafinaci mědi ajiných materiálŧ za pouţití metod popsaných výše. Materiály šrotu mohou obsahovat značnýpodíl zinku, mědi a cínu.Millerŧv procesMillerŧv proces se mŧţe pouţít při předběţné úpravě materiálu. Při tomto pochodu sevsazované materiály roztaví v nepřímo zahřívané kelímkové nebo elektrické indukční peci,přičemţ se do taveniny injektuje plynný chlor. Při provozní teplotě okolo 1000 ºC je zlatopřítomno pouze ve formě kovu, který nereaguje, aby vytvořil stabilní roztavený nebo těkavýchlorid. Na povrchu taveniny vzniká roztavený chlorid stříbrný. K usnadnění záchytu a stíráníchloridŧ kovu se pouţívá boraxové tavidlo. Zinek ve vsázce se konvertuje na chloridzinečnatý, který se společně s těkavými kovovými chloridy jímá v systému vypírání plynu /tm5, 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.Elektrolytická rafinaceZlaté anody se rafinují ve Wohlwillových elektrolyzérech obsahujících zlatem povlečenénebo titanové elektrody. Jako elektrolyt se pouţívá kyselý roztok chloridu zlatitéhoudrţovaný na 70 º C. Stejnosměrný proud mezi elektrodami zpŧsobuje, ţe ionty zlata serozpouštějí z anody, migrují a ukládají se na katodu do produktu obsahujícího 99,99 % Au.Ostatní procesyZlato se také získává a rafinuje rozpouštěním vsázkových materiálŧ ve vodním prostředí nebov 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 mnoţstvíkovových nečistot, lze ještě před etapou vysráţení zlata zařadit extrakci rozpouštědlem.Metody extrakce rozpouštědlem a sráţení se pouţívají také k získávání zlata z tekutinvznikajících během výroby platiny.Zlato se také odstraňuje z tuhých a kapalných kyanidových roztokŧ jako jsou pokovovacílázně. Roztoky kyanidu sodného nebo draselného se mohou pouţívat k odstraňování zlataz povrchu plátovaných materiálŧ jako jsou elektronické materiály nebo plošné spoje. Zlato sezískává z kyanidových roztokŧ elektrolýzou. Kyanidy reagují s kyselinami na HCN a proto jezapotřebí provádět pečlivé odlučování těchto materiálŧ. K rozkladu kyanidŧ se pouţívajíoxidační činidla jako je peroxid vodíku nebo chlornan sodný, stejně jako hydrolýza za vysokéteploty.404

Skupina platinových kovŧSkupinou platinových kovŧ se rozumí platina, paladium, rhodium, ruthenium, iridium aosmium. Hlavními surovinami jsou koncentráty vyrobené z rud, kamínky a kaly z provozŧniklu a mědi. Druhotné suroviny jako jsou vyčerpané chemické katalyzátory, autokatalyzátory, sloţky elektrického a elektronického šrotu jsou také významnými zdroji. Vevýše zmíněném anodovém kalu mohou být ušlechtilé kovy přítomny rovněţ a od zlata astříbra se oddělují pomocí hydro-metalurgických pochodŧ. Nízkojakostní vsázka se spíše drtía mísí, zatímco kovonosná vsázka se obvykle taví, aby se získal homogenní produkt provzorkování.Hlavní etapy rekuperace skupiny platinových kovŧ jsou /tm 5 and 19, HMIP PM 1993; tm105, PM Expert Group 1998/:Předběţná úprava vsázky, vzorkování a testování;Rozpouštění, oddělování a čištění skupiny platinových kovŧ např. sráţením, extrakcíkapalina/kapalina nebo destilací oxidŧ 8. skupiny;Rekuperace Pt, Pd, Rh, Ir redukcí (vodíkem), extrakcí kapalina/kapalina neboelektrolytickou metodouRafinace skupiny platinových kovŧ např. technikami hydro-metalurgickými, jako jevyuţití chloro-amonných sloučenin pro výrobu čisté kovové houby pyrolýzouByly vyvinuty specifické pochody pro katalyzátory na bázi uhlíku, vyuţívající spalování předetapou rozpouštění. Práškové katalyzátory a kaly se zpracovávají po dávkách, častov soustavách komorových pecí. K sušení a poté záţehu katalyzátoru, který umoţňujepřirozené 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 nosičev NaOH nebo kyselině sírové. Před louţením se vypálí nadbytečný uhlík a uhlovodíky.Skupina platinových kovŧ z automobilových katalyzátorŧ se mŧţe zachycovat odděleně odCu a Ni v plasmových, elektrických nebo konvertorových pecích /tm 105, PM Expert Group1998/. Malí provozovatelé pouţívají otevřené misky ke spalování katalyzátorŧsamovznícením nebo praţením; tyto pochody mohou být nebezpečné a spaliny a plyny semohou jímat a upravovat dospalováním.Rafinace skupiny platinových kovŧ je sloţitá a jednotlivé etapy pochodu pro dosaţenípoţadované čistoty se musí spíše opakovat. Počet a pořadí etap také závisí na znečišťujícíchlátkách, které se odstraňují a specifická směs skupiny platinových kovŧ se z jakékoliv takovévsázkové dávky odděluje. Zpracování druhotných surovin jako jsou vyčerpané chemickékatalyzátory, auto katalyzátory elektrický a elektronický šrot v kovohutích nebo speciálnímzařízením nakonec vytvoří odpady nebo sraţeniny bohaté na skupinu platinových kovŧ.405

6.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEBRafinerie ušlechtilých kovŧ jsou sloţitou sítí hlavních a vedlejších pochodŧ. Pouţívanésuroviny se velmi liší co do jakosti a mnoţství a proto uţívaná zařízení mají rozličné kapacitya pouţití. Značně rozšířené jsou víceúčelové reaktory a pece a etapy zpracování se častoopakují. Proto není moţné identifikovat jednotlivé etapy pochodu a jejich příspěvek k emisíma 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 izolovalyušlechtilé kovy. Koncentrace kolísají od < 1 % do téměř čistého kovuPouţívají se vysoce energeticky náročné techniky, např. elektrické pece. Rekuperaceenergie se provádí v praxi tam, kde je to přiměřenéZŧstatky obsahující základní kovy se prodávají za účelem rekuperaceMnohé chemické úpravy zahrnují pouţití kyanidŧ, chloru, kyseliny chlorovodíkové adusičné. Tyto reagencie se opětně vyuţívají při procesech, ale vyţadují eventuelní oxidacinebo neutralizaci louhem nebo vápnem. Kaly z úpravy odpadní vody se zároveňmonitorují na obsah kovŧ a pokud to lze, rekuperují se.Vyuţívá se paleta organických rozpouštědel pro extrakci kapalina/kapalinaVyuţívá se řada oxidačních a redukčních činidelKyselé plyny jako je chlor nebo oxidy dusíku se rekuperují k opětnému pouţitíObjemy plynŧ mezi cykly značně kolísají. Pochody o malém měřítku obvykle umoţňujídobrou kontrolu. Pouţívá se odsávání daného místa.Materiálové okruhy v recyklaci drahých kovŧJednou z charakteristických rysŧ prŧmyslu ušlechtilých kovŧ je potřeba udrţovat maléobjemy roztokŧ, aby se sníţily ztráty ušlechtilých kovŧ nebo jejich sloučenin. Následkemtoho existuje v provozu několik uzavřených cyklŧ k regeneraci materiálŧ a ty se uvádějí dále.Nemetalické cyklyPro rozpouštění kovŧ se pouţívají hlavně kyseliny chlorovodíková a dusičná. Kyselina sírováse pouţívá v menším rozsahu jako součást vypíracích roztokŧ při absorpci do amoniaku ajako elektrolytu v lázních práškového stříbra. Ostatní materiály se uţívají jako reagenčníčinidla nebo jsou přítomny ve vsázkových materiálech.a) okruh kyseliny chlorovodíkovéPři pochodech zahrnujících rozpouštění se pouţívá kyselina chlorovodíková (HCl)v kombinaci s nadbytkem chloru. Odpařením a zachycením ve vodě se získá azeotropní směskyseliny ( o koncentraci okolo 20 % hm.) Té se pouţívá v rŧzných částech rafinerie.b) okruh kyseliny dusičnéStříbro a paladium se často rozpouštějí v kyselině dusičné HNO 3 . Značné mnoţství oxidŧdusíku ve výstupních plynech (NO a NO 2 ) lze jímat s kyslíkem nebo peroxidem vodíku vespeciální kaskádové vypírce.406

Dlouhá doba prodlevy potřebná k oxidaci malých mnoţství NO a sníţení absorpce plynuexotermními reakcemi mŧţe vyvolávat problémy. Proto je k dosaţení limitních hodnot azamezení hnědých dýmŧ z komína nutné chlazení a kombinované skrubry. Vznikajícíkyselina dusičná z prvního skrubru má obvykle koncentraci okolo 45 % hm. a lze ji pouţítv několika pochodech.c) okruh chloruChloru se pouţívá při pochodech za mokra k rozpouštění kovŧ a při etapách chlorace za suchapři zvýšených teplotách, aby došlo k jejich vyčištění.V obou případech se pouţívá uzavřenýchsystémŧ, např. pouţitím U-trubic s vodou pro tvorbu chlornanových roztokŧ. Chlornanu setaké pouţívá jako oxidačního činidla do vypíracích roztokŧ u rŧzných rafinačních pochodŧ.d) okruh chloridu amonnéhoČpavek a chlorid amonný se pouţívají pro rekuperaci skupiny platinových kovŧ . Relativněmalá rozpustnost chloridu amonného, NH 4 Cl v odparných roztocích při pokojové teplotěumoţňuje opětně vyuţít krystalické sraţeniny této soli.e) okruh oxidu hlinitéhoHeterogenní katalyzátory na podkladě oxidu hlinitého Al 2 O 3 se zpracovávají v rafinériíchušlechtilých kovŧ ve velkých mnoţstvích např. čistící katalyzátory z prŧmyslu rafinace ropy.Katalyzátory se rozpouštějí v louhu sodném při více neţ 200 o C pod tlakem a výsledný roztokhlinitanu se prodává po odstranění ušlechtilých kovŧ jako pomocné sráţecí činidlo při úpravěvody. 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 kovŧRafinerie ušlechtilých kovŧ zpracovávají mnoho materiálŧ obsahujících měď,olovo, cín, wolgram, rhenium, kadmium, rtuť a další speciální kovy. Prooddělování všech těchto kovŧ jsou stanoveny zvláštní metody, kterými se tvoříkoncentráty pro externí hutní závody neušlechtilých kovŧ.a) měďVyuţití mědi jako nosného materiálu pro ušlechtilé kovy se stává dŧleţitější a oxidy Cuzŧstávají po pochodech tavení. Při etapách hydro-metalurgických metod lze měď vysráţethydroxidem sodným NaOH a/nebo vápnem CaO. Zbytky mědi se mohou rekuperovat vrafinérii mědi, nebo převést na síran a získat elektrolyticky, pokud to je z ohledem na objemodŧvodněno.Po odstranění stop mědi, zejména v přítomnosti chelátŧ, jako čpavek, je nutné sráţení sesirníky nebo neškodnými merkaptanovými sloučeninami (např. TMT 15, 15 % roztok trimerkapto-triazinu)b) olovo407

Olovářské cykly při rafinaci stříbra byly známy od středověku. Proces se ještě vyuţívá přiextrakci smetkŧ. Tekuté olovo je dobrým rozpouštědlem ušlechtilých kovŧ, zejména unadbytku stříbra. Olovo obohacené ušlechtilými kovy se oxiduje v pecích nebo konvertorechkyslíkem 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 vyuţíváv procesu. Nadbytek olova se prodává do rafinerií olova.c) cínCín se odděluje jako kov do roztoku nebo jako hydroxidová sraţenina.d) wolfram a ostatní kovyU některých kovŧ, které přicházejí z procesŧ galvanizace se mohou recyklovat kovové bázejako jsou slitiny Ni, wolfram, molybden odháněním kyanidem.e) rheniumU rhenia se pouţívají iontoměniče. Po vyčištění a vysráţení jako amonná sŧl NH 4 ReO 4 , jejedním z produktŧ rafinerií ušlechtilých kovŧ.f) kadmiumKoncentrace kadmia ve speciálních slitinách, např. pájkách a tvrdých pájkách sev posledních létech sníţila. Kadmium se obohacuje prachem spalin při speciálníchkampaních a odesílá se do externích hutních závodŧ.g) rtuťRtuť 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 etapourekuperace destilace za vysoké teploty, spíše spojena s nízkým vakuem. Prŧměrnékoncentrace destilovaných odpadŧ a smetkŧ jsou niţší neţ 0,1 % hm.koncentračních limitŧ rtuti. Tyto uzavřené okruhy a oddělování sloučeninneušlechtilých kovŧ přispívají k zamezení kontaminace a optimalizaci ziskovosti.6.2.2 Emise do ovzdušíHlavní emise do ovzduší z výroby ušlechtilých kovŧ jsou :Oxid siřičitý, (SO 2 ) 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 hlavníchzdrojŧ.Tab. 6.2: Význam potenciálních emisí do ovzduší z výroby ušlechtilých kovůSloţka Spalování Louţení a Elektrolýza Extrakce Destilacenebo tavení čištěnírozpouštědlemSO 2 a HCl ** * *VOC * *** *** ***Dioxiny **Chlor *** **NOx ** **Prach a kovy *** * * * * *Poznámka: *** významnější………………* méně významnéK těmto zdrojŧm příslušejí i fugitivní nebo nejímané emiseZdroje emisí u procesŧ jsou :SpalováníJiná předúpravaVytavovací a tavící peceLouţení a rafinaceExtrakce rozpouštědlemElektrolýzaKonečná rekuperace nebo etapa přeměnyTab. 6.3: Emise do ovzduší z řady velkých procesůVýroba( t )Prach(kg / t kovu)NOx(kg / tkovu)SO 2( kg/tkovu)2155 58 154 2321200 4,5 68 3,12500 2 7 91110 18102 127 216.2.2.1 Prach a kovyTy mohou emitovat obecně ze spalovacích zařízení, pecí a kupelí jako fugitivní nebo jímané aodlučované emise. Izolace pece a sekundární jímání z licích ţlabŧ je dŧleţitým faktorem připrevenci fugitivních emisí, některé elektrické pece vyuţívají dutých elektrod pro vsazovanýmateriál, aby umoţnily dokonalejší izolování pece. Popel ze spalovacích zařízení se obvykleskrápí a údrţba vodních uzávěrŧ je dŧleţitým faktorem v omezování fugitivních emisí.Nekontinuální spalovací zařízení vyuţívající otevřených nádob nebo komor znamenáproblémy se zachycením prachu a popela. Zachycené emise se upravují na keramických409

nebo tkaninových filtrech, nebo elektrostatických odlučovačích nebo mokrých skrubrech /tm164, Bobeth 1999/.6.2.2.2 Oxid siřičitýTyto plyny se tvoří při spalování síry obsaţené v surovině nebo palivu, nebo vznikají přietapách louţení kyselinou. Lze vyuţít kontroly zásobní vsázky a pro minimalizaci emisí lzepouţít mokré nebo polosuché skrubry, kdyţ k tomu koncentrace opravňuje. Běhemelektrolýzy mŧţe docházet k zamlţení elektrod a ke vzniku plynŧ. Plyny se mohouzachycovat a vyuţívat a mlha se mŧţe odstranit odlučovačem kapek a vracet se do procesu.6.2.2.3 Chlor a HClTyto plyny se mohou tvořit během mnoha pochodŧ louţení, elektrolýzy a rafinace. Chloru sevyuţívá značně při Millerově pochodu a při etapách rozpouštění za pouţití směsí HCl achloru. Chlor se rekuperuje k opětnému vyuţití všude, kde to je moţné, např.u izolovanýchelektrolyzéru komor se zřetelem ke zlatu a ušlechtilým kovŧm. K odstraňování zbytkovýchmnoţství chloru a HCl se pouţívají skrubry. Přítomnost chloru v odpadní vodě mŧţe véstk tvorbě sloučenin organického chloru, pokud jsou také přítomna rozpouštědla atd. vesmíchané odpadní vodě.6.2.2.3 Oxidy dusíkuTy se tvoří do určité míry během procesŧ spalování a ve značném mnoţství během kyseléholouţení za pouţití kyseliny dusičné. Vysoká koncentrace oxidŧ dusíku se upravuje veskrubrech tak, aby se kyselina dusičná mohla rekuperovat, k podpoře konverze a rekuperacijako kyselina dusičná se vyuţívají rozličná oxidační činidla.Zbytkové oxidy dusíku z výstupních pecních plynŧ se mohou odstraňovat prostředkykatalýzy, jako je selektivní nebo neselektivní katalýza, pokud dochází k velmi vysokýmkoncentracím nepřetrţitě /tm 164, Bobeth 1999/.Volba čistících technik v podstatě závisí na kolísání koncentrace NOx.6.2.2.4 VOC (Těkavé organické látky) a dioxinyTěkavé organické látky mohou emitovat z pochodŧ extrakce rozpouštědlem. Procesy vmalém měřítku umoţňují běţně izolaci nebo uzavření reaktorŧ, dobré jímání a rekuperaci zapouţití kondenzátorŧ. Zachycená rozpouštědla se znovu vyuţijí.Sloučeniny organického uhlíku, které mohou emitovat při etapách tavení, mohou obsahovatdioxiny, tvořící se při nedokonalém spalování oleje a plastŧ ve vsázkovém materiálu az nových syntéz, pokud se plyny dost rychle neochladí. Úprava šrotu za účelem odstraněníorganické kontaminace se mŧţe zavést do praxe, ale běţněji se pouţívají k úpravě vzniklýchplynŧ dospalovací hořáky, za nimiţ následuje prudké ochlazení. V případech, kdy není moţnéplyny z pecí upravit dospalovacím hořákem, mohou se oxidovat přídavkem kyslíku nadzónou tavení. Je také moţné identifikovat kontaminaci druhotných surovin organickýmilátkami tak, ţe se mŧţe pouţít nejvhodnější pec v kombinaci s čistícím zařízením, aby sepředešlo emisím kouře a dýmu a přidruţeným dioxinŧm. Organické sloučeniny včetnědioxinŧ 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

SpalovacíprocesyPyrometalurgicképrocesyHydrometalurgicképrocesy20 – 600t/rokRozsah200-1000150 –výrobykg/den1200 t/rokPrach2 – 10 4 – 10(mg/Nm 3 )NOx50 – 150 aţ 200 1 – 370(mg/Nm 3 )SO 21 – 25 10 – 100 0,1 – 35(mg/Nm 3 )CO10 – 50 80 – 100(mg/Nm 3 )Chloridy2 – 5 30 0,4 – 5(mg/Nm 3 )Cl 2 5 2 – 5(mg/Nm 3 )Fluoridy0,03 – 1,5 2 – 4(mg/Nm 3 )Celkový2 – 5 2 – 20organickýuhlík(mg/Nm 3 )Dioxiny 0,1 0,1ITE/Nm 3ngHCN0,01 – 2(mg/Nm 3 )NH 30,2 - 4(mg/Nm 3 )6.2.3 Emise do vodyPyrometalurgické a hydro-metalurgické pochody pouţívají značná mnoţství chladící vody.Roztoky z louţení se běţně recirkulují v izolovaných systémech. Jiné zdroje provozní vodyvykazuje tabulka uvedená dále. Z těchto zdrojŧ mohou emitovat do vody suspendovanéčástice, sloučeniny kovŧ a oleje.Veškerá odpadní voda se upravuje, aby se odstranily rozpuštěné kovy a pevné látky. Uţívá sesráţení iontŧ kovŧ jako hydroxidy nebo sirníky, dvouetapové sráţení lze také pouţít. Při nízkékoncentraci a mnoţství kovových iontŧ je vhodná pouţití iontoměničŧ . Na mnohýchzařízeních se znovu vyuţívá chladící vody a upravené vody odpadní včetně vody dešťovénebo se recykluje v rámci procesŧ.Vyvinuly se speciální techniky pro pochody s ušlechtilými kovy, aby se odstranila toxicitadusitanŧ ( redukcí) a kyanidŧ (hydrolýzou) v odpadní vodě /tm 164, Bobeth 1999/.Tab. 6.5 : Význam potenciálních emisí do vody z výroby ušlechtilých kovů411

ZdrojSuspendovOlejemisíané látkySloučeninykovůPovrchová*** ** ***drenáţChladící*** *** *voda propříméchlazeníChladící* *voda pronepříméchlazeníVoda*** **k hašeníLouţení*** *** *(není-liuzavřenokruh)Elektrolyti***cké metody(není-liuzavřenokruh)Systémy*** ***vypíráníPoznámka : *** významnější……..* méně významnéTab. 6.6: Emise do vody z pěti velkých pochodůVýroba Výtok Hlavní sloţky (mg / l)(t/rok) (m 3 /hod) Ag Pb Hg Cu Ni ChSK2155 10 0,1 0,5 0,05 0,3 0,5 4001200 2 1 0,05 2 52500 100 0,02 0,05 0,05 0,3 0,02 2501110 3,9 kg/r 0,05 kg/r 194 kg/r 24 kg/r102 1260 kg/r 2750 kg/r 1640 kg/rOstatní potenciální emise do vody mohou zahrnovat čpavek, chloridové a kyanidové iontyv závislosti na individuálních etapách procesŧ. Nebyly předloţeny ţádné údaje o kvantifikacitěchto sloţek.6.2.4 Výrobní zbytky a odpadyVýroba kovŧ je spojena s tvorbou několika vedlejších produktŧ, zbytkŧ a odpadŧ, které jsoutaké vyjmenovány v Evropském katalogu odpadŧ ( Rozhodnutí Rady 94/3/EEC).Nejdŧleţitější zŧstatky specifické pro proces jsou vyjmenovány níţe. Většina zbytkŧ z výrobyse recykluje uvnitř pochodu nebo se odesílá k dalším specialistŧm, aby se rekuperovaly412

jakékoliv ušlechtilé kovy. Zbytky obsahující jiné kovy, např. Cu se prodávají dalšímproducentŧm k rekuperaci. Konečné zbytky obvykle zahrnují koláče odfiltrovanýchhydroxidŧ.Tab. 6.7: Příklady množství odpadůOdpady ke zneškodnění ( t /rok )Charakterizace odpadů1000 Hydroxid ţelezitý, 60 % vody(kateg. 1, prŧmyslový odpad)1000 Filtrační koláč na výstupu350 Filtrační koláč na výstupu6.2.5 Vyuţití energieZbytková energie z procesŧ spalování se mŧţe vyuţít rŧznými zpŧsoby v závislosti naspecifických okolnostech místa. Elektřinu lze vyrábět tehdy, mŧţe-li se produkovat více neţ 0,5MW/hod.6.3 TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BATTato část předkládá řadu technik pro prevenci nebo sníţení emisí a zbytkových odpadŧ, stejnějako techniky, které sniţují celkovou spotřebu energie. Všechny jsou komerčně dostupné.Aby se techniky ilustrovaly, uvádějí se příklady, které dokládají vysokou úroveň ohleduplnéhopřístupu k ţivotnímu prostředí. Techniky, které se uvádějí jako příklady jsou závislé nainformacích, které poskytl prŧmysl, členské státy Evropské Unie a hodnocení evropské kancelářepro IPPC. Obecné techniky popsané v kapitole 2 „ společné pochody“ se do značné mírypouţívají v tomto odvětví k výrobním pochodŧm a ovlivňují zpŧsob, kterým se hlavní apomocné pochody regulují a provozují. Techniky pouţité v jiném odvětví jsou také vyuţitelnézejména tam, kde mŧţe docházet k záchytu, opětnému vyuţití a vypírání organickýchrozpouštědel, oxidŧ dusíku a plynného chloru.Moţnou technikou je také vyuţít odsávání při odpichu a odlévání. Tyto dýmy budou sloţenyhlavně oxidy kovŧ, které se dostávají do tavícího pochodu. Podoba odsávacího systému musípočítat s přístupem při vsazování a dalšími pecními operacemi a se zpŧsobem momentálnízměny zdroje plynŧ z procesu během výrobního cyklu.Pouţité pochody popsané výše vyuţívají k výrobnímu pochodu široké palety surovin o rozličnéjakosti a sloţení a představují také ty, které se vyuţívají v celosvětovém měřítku. Techniky, kterése ve společnostech tohoto odvětví vyvinuly tyto odlišnosti berou v úvahu.Volba techniky pyrometalurgické, nebo hydro-metalurgické spočívá na pouţívanýchsurovinách, jejich mnoţství, přítomných nečistotách, vyráběnému produktu a nákladech narecyklaci a metodě čištění. Tyto faktory jsou proto specifické pro dané místo. Základnípochody rekuperace nastíněné výše proto tvoří techniky, o nichţ se uvaţuje při postupechrekuperace.413

6.3.1 Transport surovin.Skladování surovin závisí na povaze výše popsaného materiálu. Ke skladování jemnéhoprachu se pouţívá uzavřená hala, nebo izolovaný kontejner. Druhotné suroviny, kteréobsahují sloţky rozpustné ve vodě se skladují pod střechou. Skladování bezprašného,nerozpustného materiálu ( vyjma baterií) se realizuje v otevřených boxových oddílech a velképoloţky pak jednotlivě na otevřeném prostranství. Odděluje se skladování reaktivního ahořlavého materiálu s vyloučením materiálŧ, které jsou schopny spolu reagovat.Tab. 6.8: Manipulace s materiálem a jeho předběţná úpravaMateriál Skladování Manipulace Předúprava PoznámkyUhlí a koks Otevřenés izolovanoupodlahou azáchytem vody,zakryté boxy, silakryté přepravníky,pokud nejsou prašné,pneumatickyTopný a jinýolejTavidla,struskotvornépřísadyKoncentrátyTištěné spojeJemný prachHrubý prach(suroviny nebogranulovanástruska)Film,katalyzátory,smetkyPlátovanémateriályNádrţe nebo barelyv překladištíchUzavřené,zásobníky, pokudse tvoří prachUzavřené.Barely,pytle, tvoří-li seprach.Zakryté boxy,bednyUzavřené, pokud setvoří prachKryté boxyBarely, velké pytle,ţokyZabezpečenépotrubní vedení nebomanuální systémUzavřené dopravníkyse záchytem prachu,pneumatickyUzavřené sezáchytem prachu.Uzavřenédopravníky, nebopneumatickyZávisí na materiáluUzavřené sezáchytem prachu,pneumatickyNamíchánís koncentráty nebojiným materiálemMíchacídopravníky . Sušenínebo spékáníMletí + třídění dlehmotnosti,spalováníMísení, spékání(peletizace)Mechanický nakladač Praţení, aby seodstranily těkavéorganické látkyZávisí na materiáluSpalování, praţeníBarely, bedny Závisí na materiálu Pŧsobení kyanidŧnebo HNO 3ObsahplastŧmŧţeposkytovatvstupníteploOdlučováníoleje,pokud jepotřeba414

Kusovýmateriál(suroviny čistruska)Celé poloţkyReaktivnímateriályKyseliny:- odpadníkyselinaOtevřené Závisí na materiálu Záchytoleje,pokud jetřebaOtevřené nebo Závisí na materiálu Mletí, drcení Záchytzakryté boxyIzolovaná skládka Závisí na materiálu Drcení nebozaváţení vcelkuNádrţe odolné kekyselinámProdej neboneutralizaceolejeZáchytkyseliny- rekuperovanákyselinaProdukty:katody, čepynebo ingoty.Tyče nebo drátZbytkyz procesu prorekuperaciOdpady kezneškodněníNádrţe odolné kekyselinámOtevřenávybetonovanáplocha nebo krytáskladištěKryté nebouzavřenév závislosti natvorbě prachuKryté či uzavřenéboxy, velké pytlenebo izolovanébarely, závisí namateriáluZávisí napodmínkáchZávisí napodmínkáchProdejVhodnýdrenáţnísystémVhodnýdrenáţnísystém6.3.2 Procesy výroby kovŧJak jiţ bylo uvedeno, existuje mnoho moţných postupŧ a jejich kombinací, kterése vyuţívají k získávání ušlechtilých kovŧ. Přesná kombinace závisí nasurovinách a základní matrici, která obsahuje kovy. Následující tabulka ukazujedruhy procesních etap, potenciální problémy a techniky, o nichţ se uvaţuje přiurčování BAT pro tyto pochody..Tab. 6.9 Techniky, považované za vhodné pro etapy výroby kovůProces Možný problém Uvažované techniky PoznámkySpalováníPrach, VOC, Regulace procesu,(ţíhání)dioxiny, SO 2 , NOx dospalovací hořák atkaninový filtrOmezování, odlučováníplynu a tkaninový filtrDrcení, mísení nebo PrachsušeníPeletizace Prach Omezování, odlučováníplynu a tkaninový filtrRotační pec, pokudnení příliš malémnoţství415

Tavení a odstraňováníSe / odtěkáváníPrach, kovy, VOC,NOx a SO 2Omezování, odlučováníplynu a odstraňováníprachu, skrubrKupelace Oxid olovnatý Omezování, odlučováníplynu, tkaninový filtrVyluhování kyselinou Kyselé plyny Omezování, odlučováníVylité kyseliny plynu a systémRafinaceKyselé plyny,čpavek, vylitékyselinyChemické sloţkyVylité chemikáliePrach a kovyrekuperace/vypíráníOmezování, odlučováníplynu a tkaninový filtrOxidace a redukceOmezování, odlučováníplynu a vypírání / úpravaTavení, legování aOmezování, odlučováníodléváníplynu a tkaninový filtrExtrakceTěkavé organické Omezování, odlučovánírozpouštědlem látky (VOC) plynu, rekuperace/absorpceRozpouštění HCl, chlor, NOx Omezování, odlučováníplynu a systémyrekuperace/vypíráníDestilaceOmezování, odlučováníplynu a systémyrekuperace/vypíráníSkrubr nebo mokrýelektrostatickýodlučovačk rekuperaci SeVyuţití procesupro CuViz také tab.6.11Viz také tab. 6.11Viz také tab. 6.11Viz také tab. 6.11Viz také tab. 6.11Viz také tab. 6.11Příklad 6.01 - Spalování fotografického materiáluPopis: 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 plynuLegenda: feed hopper = násypka pro vsazování; ram = pěchovadlo;thermocouple= termočlánek; afterburner and abatement = dospalovací hořák aodlučovač; stationary burning area = prostor stabilního hoření; secondary air =přídavný, sekundární vzduch; refractory lining = ţáruvzdorná vyzdívka; revolvingdrum= otáčející se buben; exhaust gases = odsávané plyny; burner = hořák;primary air = primární vzduchHlavní přínos pro ţivotní prostředí : snadnější zachycování kouře,dospalování a úpravaplynu ve srovnání se stálými nebo boxovými spalovacími zařízeními.Provozní údaje: nejsou k dispoziciPřenos dopadŧ z prostředí do prostředí: pozitivní vliv – dobrá účinnost odlučování přiomezené spotřebě energie v porovnání s podobnými systémy, vyuţívající výhřevnosti filmu.Ekonomika: kapitálové náklady se odhadují na 450 000 liber pro závod s výkonem 500kg/hod ( údaje z roku 1988).416

Pouţitelnost: Spalování veškerého fotografického materiálu.Příklady závodŧ : Velká BritánieOdkaz na literaturu: /tm 005, HMIP 1993; tm 106, farell, 1998/Tab. 6.10: Tavící a kupelační pecePec Použité procesy Výhody NevýhodyŠachtová pec Tavení Prokázány Regulace procesupotřebuje vývoj. Jemoţná injektáţjemného materiáludmýšní trubicíRotační pec Tavení Vysoká rychlost tavenís kyslíkem. Rotacídochází k dobrémupromíšeníElektrická pec(odporová, indukční,oblouková)TaveníNízké objemy plynu.Redukční podmínkyVsazování elektrodouISA huť Tavení Paleta materiálu.Rekuperace s jinýmikovy např. CuPlamenná pec(naráţecí pec)Tavení a kupelaceProkázané. Procesy sekombinujíŠarţový pochod(dávkovací pochod)Náklady na energiiMalá velikostŠarţový pochodRotační pec s hornímdmýcháním nebonakloněná rotační pecs kyslíkovým palivem(TROF)Praţení s recirkulacíplynuKupela sespodním dmýchánímkyslíkuTavení nebokupelacePraţení Se, taveníKupelaceMasívní, snadnouzavíratelná.Kombinovaný pochodZlepšený přenos teplaNízká spotřeba paliva.Vysoký podílrekuperace a výroby .Vznikající plyny sevypírají roztavenouvrstvou oxidu PbMŧţe být drahá.Šarţový pochod.Šarţový pochodKupela Kupelace Odkázána na záchytkouřových plynŧ6.3.3 Odsávání a čištění spalin a plynŧ.Techniky probírané v části 2.7 tohoto dokumentu jsou moţnými technikami pro rozličnépochody spadající do výroby ušlechtilých kovŧ atd. Pouţití sekundárních odsávacích krytŧ prolicí ţlaby, formy a dveře pro vsázku jsou také technikou s níţ se počítá. Pochody obvyklezahrnují operace o malém měřítku a tak techniky jako je izolovaný reaktor a omezování mŧţebýt při začlenění relativně snadné a laciné.417

Příklad 6.02 - Zachycování kouřePopis: zóna pro současné zaváţení a odpichování u rotační peceObr. 6.5: Systém pro společné zachycování kouřeKryt pro zachycení kouřeOdpichové otvorydveře pro vsazováníKryt pro záchyt kouřeodsáváníOdpichové otvoryDveře pro vsazováníhořákOpotřebování pecní vyzdívky znamená, ţe dveře a odpichové otvory neumoţňují, aby byla seodpichovala veškerá tavenina.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: snadnější záchyt kouře z jednoho místaProvozní údaje: nejsou k dispoziciPřenos dopadŧ z prostředí do prostředí: pozitivní vliv- dobrá účinnost záchytu při sníţenéspotřebě energie ve srovnání s podobnými systémyEkonomika: Nízké náklady na úpravu, provozuje se u několika zařízeníPouţitelnost: Všechny rotační pecePříklady závodŧ: Francie, Velká BritánieOdkaz na literaturu: tm 106, Farell, 1998/Existuje několik místně-specifických výstupŧ, které jsou pouţitelné a některé z nich jiţ bylydříve v této kapitole probírány. Zásadně, pochody diskutované v této kapitole, kombinovanés 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 sloţekPoužité reagencie Složka v odpadním plynu Metoda úpravyRozpouštědlo, VOC VOC, zápach odlučování, kondenzaceaktivní uhlík, bio-filtrKyselina sírová(+ síra Oxid siřičitý mokrý, polosuchý systémv palivu nebo surovině)vypíráníVodné prostředí NOCl, NOx Systém vypírání s louhemChlor, HCl Chlor Systém vypírání s louhemKyselina dusičná NOx Systém oxidačně a absorbčněrecyklačníNa nebo KCN HCN Oxidace s peroxidem vodíkunebo chlornanemČpavek NH 3 Rekuperace, vypírací systémChlorid amonný Aerosol Rekuperace sublimací, systémvypíráníHydrazin N 2 O 4 (moţný karcinogen) Skrubr nebo aktivní uhlíBorohydrid sodný Vodík ( riziko exploze) Vyhnout se, je-li to moţné přizpracování skupinyplatinových kovŧ(zejménaOs, Ru)Kyselina mravenčí Formaldehyd Systém vypírání louhemChlorečnan sodný/HCl Oxidy chloru (riziko exploze) Regulace konečného bodupochoduV prŧmyslu se také uţívají tavící pece. Vyuţívá se elektrických pecí (indukčních,obloukových, odporových) a plynem nebo olejem vyhřívaných pecí. Indukční pece sevyhýbají tvorbě spalin a s tím spojeným zvětšením velikosti odlučovacího zařízení.Hydro-metalurgické pochody jsou velmi dŧleţité pro některé výrobní procesy. Protoţehydrometalurgické pochody zahrnují etapy louţení, elektrolýzy a úniky plynŧ jako HCl, jetřeba je rekuperovat nebo upravovat. V praxi je nutné také provádět adekvátní zneškodňovánílouţícího materiálu a vyčerpaného elektrolytu. Techniky pro prevenci emisí do vody, o nichţse hovoří v části 2.9 např. začlenění drenáţního systému, jsou dŧleţité jako jsou techniky prorekuperaci VOC a vyuţití nezávadných rozpouštědel.419

Příklad 6.03 - Vyuţití selektivní a neselektivní katalytické redukceSmetkyPalivoTepelná úprava Dospalování Výroba páryFiltrační systémHašeníPopel s ušlechtilými kovySystém vypíráníRekuperace teplaSelektivní katalytickáredukce/ ox..kat.KomínHlavní přínosy pro ţivotní prostředí : odstranění NOxProvozní údaje: nejsou k dispoziciPřenos dopadŧ z prostředí do prostředí:pouţití reagencií a energieEkonomika:provozuje se u jednoho zařízeníPouţitelnost: neuvádí sePříklady závodŧ: NěmeckoOdkaz na literaturu: není420

Příklad 6.04 : Katalytický rozklad dioxinŧPopis: Pouţití katalytického reaktoru k odstranění dioxinŧpecdospal.komoraMulticyklonkeramickýfiltrkatalyzátorkomínPrŧtok odpadního plynu : 800 m 3 /hodKeramický filtr:Čistý plyn:< 10 mg prachu / m 3Plocha filtru : 24 m 2Tlaková ztráta: 15 hPaTeplota max. 400 °CKatalyzátor:Dioxin/furan : < 0,1 ng/ m 3Objem : 170 lMaximální prŧtok : 1500 m 3 / hodProdleva : > 0,25 sekHlavní přínos pro ţivotní lze prostředí: odstranění dioxinŧProvozní údaje : dosaţeno < 0,01 ng/N m 3Přenos dopadŧ z jednoho prostředí do druhého: pouţití energieEkonomika: prováděno na jednom zařízeníPouţitelnost: neudává sePříklady závodŧ: NěmeckoOdkaz na literaturu: není6.3.4 Řízení procesŧZásady řízení procesu uvedené v části 2.6 jsou vyuţitelné i pro pochody výroby pro tytoskupinu kovŧ. Některé pece a pochody jsou schopny zdokonalení zařazením většiny těchtotechnik421

Příklad 6.05 Regulace procesu u Millerovy pecePopis: Při Millerově metodě se zlato taví asi při 1000 ºC a do taveniny se dmýchá plynnýchlor. Kovové nečistoty tvoří chloridy a strusku, nebo odcházejí s kouřovými plyny.Počáteční absorpce chloru je vysoká a nadbytek chloru mŧţe snadno emitovat. Manuálníregulace přídavku chloru je těţká. Tvorba většiny chloridŧ kovŧ je exotermní a pouţitíkontinuálního měření teploty umoţní regulaci rychlosti přídavku chloru.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : předcházení emisím chloruProvozní údaje : Uvádí se vypouštění chloru do ovzduší po vypírce ve Venturiho pračce a zamokrým elektrostatickým odlučovačem v mnoţství < 1 ppmPřenosy dopadŧ z jednoho prostředí do druhého: pozitivní vliv – předchází se nadbytečnéspotřebě chloruEkonomika: neposuzovala se, ale náklady jsou nízké, realizovatelnost operace bylaprokázánaPouţitelnost: všechny Millerovy pochodyPříklady závodŧ: Velká BritánieOdkaz na literaturu: /tm 005, HMIP 1993/6.3.5 Odpadní vodyTo je specifický místní problém, udává se, ţe stávajících systémy úpravy mají vysokýstandard. Veškeré odpadní vody by se měly upravit odstraněním rozpuštěných kovŧ apevných látek, kyanidových odpadŧ a také je třeba, aby se upravily roztoky. Dodávka vody avýpusť vody se mohou oddělit. Techniky vyjmenované v části 2.9 a 6.2.3 jsou moţnýmitechnikami. Na mnohých zařízením se opětně vyuţívá vody z chlazení a upravené odpadnívody, včetně vody dešťové, nebo se v rámci procesu recyklují.6.3.6 Obecné technikyCharakterizace surovin ještě předtím, neţ se přijmou, tak, aby se mohly identifikovatpředpokládané nečistoty a kontaminace a mohlo se uvaţovat o manipulaci, skladování apotíţích při zpracování a pokud je to přiměřené, materiál se převede k nějakémuzpracovateliVzorkování a analýza surovin, jakmile je to moţné, tak, aby mohly být potvrzenyobchodní náleţitosti a u jednotlivých surovin definována volba procesu.Systémy manipulace se surovinami, při minimalizaci prŧsakŧ kapalin a únikŧ emisíprachu. Během transportu nebo při skladování by se mělo pouţívat objemné baleníSkladování surovin v uzavřených stavbách, pokud je to nutné, s odděleným skladovánímreaktivních materiálŧ.422

Při předúpravě fotografického filmu a papíru se vyuţívá rotační pece a dospalovacíhohořáku společně se systémem hašení popela, které je navrţeno na vysoké technickéúrovni. Je třeba, aby se HCl z odsávaného plynu vypírala a vyuţíval se odstraněný prach..V případě suroviny, která obsahuje minimální mnoţství papíru se pochody vyluhováníprovádějí s thiosíranem sodným a enzymy. Předběţná úprava katalyzátorŧ a menších mnoţství materiálu s obsahem skupinyplatinových kovŧ v boxových spalovacích zařízeních za pouţití dospalovacího hořákutam, kde je to nutné a tkaninových filtrŧ, praček atd., které jsou odborně vyprojektoványa postaveny na vysoké technické úrovni tak, aby se předešlo únikŧm. Pokud to lze, měloby se v praxi vyuţívat získané teplo ve formě energie nebo provádět rekuperaci Předběţná úprava malých mnoţství materiálu v izolovaných boxových spalovnách zapouţití odborně navrţeného odlučovacího a čistícího zařízení včetně dospalovacíchhořákŧ tam, kde je to nutné Vyuţití technik jako je kalcinace nebo louţení, rozpouštění tam, kde je to moţné, aby serekuperovaly z nosného materiálu katalyzátory. Mohl by se rekuperovat jak drcenýmateriál, soli hliníku, inertní struska, tak nosný materiál katalyzátorŧ. Pouţít odzkoušení rekuperace ušlechtilých kovŧ a rafinačních postupŧ ve spojení sezkouškami efektivních čistících systémŧ, které jsou provozovateli k dispozici, kterédosahují vysokých úrovní ochrany ţivotního prostředí a jsou uvedeny v části 2.8 tohotodokumentu. Vyuţít v tavícím okruhu spíše Cu neţ Pb. Systémy extrakce rozpouštědlem vyuţívající maximální moţnou měrou netoxickározpouštědla. Vyuţití záchytu a rekuperace VOC a systémŧ odlučováníPro optimalizaci provozních podmínek vyuţívat regulace pecních provozŧ. Klíčovýmiparametry je teplota rŧzných bodŧ v peci a systém nakládání s plynem, koncentracekyslíku a oxidu uhelnatého a tlakový systém. Těch by se mělo maximální moţnou měrouvyuţívat k regulaci mnoţství vsazovaného materiálu. Regulace procesních chemikálií a etap hydro-metalurgických postupŧ a odlučovacíhozařízení, vyuţívající relevantních metod tak, aby bylo moţné udrţovat provoznípodmínky na optimální úrovni a v případě podmínek, které se vymykají přijatelnémuprovoznímu rozmezí, iniciovat výstraţné signální zařízeníZachytávání a opětné vyuţití kyselých plynŧ jako je HCl, HNO 3 a Cl 2 . Úprava kyanidŧv proudu plynŧ.Odborný projekt pro odlučování prachu, kyselých plynŧ, kyanidŧ, těkavých organickýchlátek a par kovŧ a systémy čištění. Provoz těchto systémŧ k předcházení a sníţení emisído ţivotního prostředí. Dále se pro emise uvádějí dosaţitelné standardní hodnoty.Vyuţít tam, kde je to moţné, zařízení obsahující drenáţní systémy. Výtoky upravit podlejejich sloţení a analyzovat je ještě před vypuštěním. Vypírací tekutiny by se mělyupravovat a před vypouštěním analyzovat rovněţ.423

Analýza odpadních materiálŧ před přepravou na jiná místa tak, aby se mohlo pouţítnáleţitého zneškodnění nebo metody rekuperaceProvozovatelé zařízení by měli být proškolování a dostávat instrukce o správnýchzpŧsobech provozu a o regulovaných parametrech.Vyuţití správně prováděné údrţby u výrobního zařízení, odlučovacích systémŧ a dalšíchpřidruţených pochodŧ. U těchto systémŧ by měl být schválen systém kontroly6.3.7 Spotřeba energieK opětnému vyuţití energie, nebo výrobu elektřiny se povaţují za moţné takové techniky, unichţ 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 předmluvětohoto dokumentu a zejména 5. části předmluvy „ Jak pochopit a pouţít tentodokument“. Techniky a s nimi spojené úrovně emisí a/nebo spotřeb nebo rozmezíúrovní předloţené v tomto dokumentu byly posuzovány opakovaným postupem,který zahrnuje následující kroky:Identifikaci klíčových aspektŧ odvětví pŧsobících negativně na ţivotní prostředí; u výrobyušlechtilých 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 jakoje 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 základěúdajŧ dosaţených v Evropské Unii a v celosvětovém měřítkuTestování podmínek, za kterých byly tyto úrovně v provozu dosaţeny; jako jsou náklady,dopady z jednoho prostředí do druhého, hlavní motivace zahrnuté do realizace těchtotechnik;Výběr nejlepší dostupné techniky (BAT) a s ní spojených úrovní emisí a spotřeb pro totoodvětví v obecném smyslu vše v souladu s článkem 2, odstavec 11 a přílohou IVSměrniceOdborný posudek Evropské kanceláře pro IPPC a příslušné technické pracovní skupiny hráloklíčovou 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 aspotřeb, které jsou spojeny s pouţitím BAT v tomto odvětví , které se povaţují za vhodné proodvětví jako celek a v mnohých případech odráţejí současný výkon některých zařízení v rámcisektoru.424

Tam, kde se uvádějí úrovně emisí a spotřeb spojené s těmito „nejlepšími dostupnýmitechnikami“, je třeba to chápat jako mínění, ţe takové úrovně představují výkony ohleduplnék ţivotnímu prostředí, které lze předpokládat jako následek zavedení popsaných technik dotohoto 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 nebospotřeb, ale vzhledem k započteným nákladŧm nebo se zřetelem k přenosŧm prostředím senemohou povaţovat za vhodné jako BAT pro odvětví jako celek. Takové úrovně se ale mohoupovaţovat za přiměřené ve specifických případech, kde je k tomu speciální dŧvod.Na úrovně emisí a spotřeb spojených s pouţitím BAT se musí pohlíţet společně sespecifickými 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“ přivyuţití určité techniky nebo kombinace technik, pak je třeba to chápat jako mínění, ţe lzeočekávat, ţe se úrovně dosáhne za určitou reálnou dobu u dobře udrţovaného a provozovanéhozařízení nebo postupu při pouţívání těchto technikKde byly k dispozici údaje týkající se nákladŧ, byly uvedeny společně s popisem technikpředstavených v předchozí části. Ty uvádějí přibliţné údaje o velikosti započtených nákladŧ.Skutečné náklady při aplikování techniky však budou do značné míry záviset na specifickésituaci 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 zesledování stávajících zařízení.Záměrem je, aby obecné BAT pro toto odvětví byly referenčním bodem, proti kterému lzeposoudit současný výkon stávajících zařízení nebo posoudit návrh na zařízení nové. Tímtozpŧsobem budou napomáhat při stanovení přiměřených podmínek pro zařízení, zaloţených naBAT 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 ještělepších úrovních neţ obecné BAT, které se představují zde. Uvaţuje se také o tom, ţe stávajícízařízení by se měla ubírat ve směru úrovní obecných BAT, nebo ještě lepších, v kaţdémpřípadě pod podmínkou technické a ekonomické realizovatelnosti technik.Zatímco referenční dokumenty o BAT tzv. BREFs nepředkládají právně závazné normy, majívýznam pro poskytování informací prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti při poradenství odosaţitelných hodnotách emisí a spotřeb, pokud vyuţijí specifické techniky. Přiměřené emisnílimity bude zapotřebí stanovit pro kaţdý specifický případ, při zohlednění cílŧ Směrnice IPPCa 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 kontaminaceorganickým materiálem.425

Zde mohou být primární suroviny k dispozici z jednoho nebo více zdrojŧ, druhotné suroviny oodlišné jakosti nebo kombinace primárních a sekundárních surovin.Za druhé by pochod měl být vhodný k pouţití při nejlepším odloučení plynu a s čistícímisystémy, které jsou k dispozici. Zachytávání kouřových plynŧ a pouţité pochody čištěníbudou záviset na charakteristikách hlavního pochodu, např. některé pochody se vyhýbajípřenosŧm na pánev a je proto snadnější je izolovat. Jiné procesy mohou být schopnyzpracovat recyklované materiály snadněji a proto sniţují v širším záběru dopady do ţivotníhoprostředí předcházením zneškodňování.Konečně byly zohledněny i problémy s vodou a odpady, zejména minimalizace odpadŧ amoţnosti opětného vyuţití odpadních zbytkŧ a vody v rámci procesu nebo pomocí jinýchpostupŧ. Energie pouţitá při pochodech je také faktorem, o kterém se při volbě pochodŧuvaţuje.Volba BAT v obecném smyslu je proto sloţitá a závisí na výše uvedených faktorech.Rŧznorodé poţadavky znamenají, ţe BAT je ovlivňována hlavně disponibilitou surovinv místě a potřebnou kapacitou zařízení, problémy jsou proto specifické pro dané místo.U některého primárního pochodu je výhodou, je-li schopen zpracovávat některé druhotnémateriály.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 minimálníhovýkonu, 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 seuvádějí později. Existují další aspekty, které se týkají procesŧ, jako je bezpečnostV době vzniku tohoto dokumentu existuje několik kombinací procesu a odlučování, které jsouschopny provozu na nejvyšších úrovních ochrany ţivotního prostředí a splňují poţadavkyBAT. Procesy se liší výkony, které mohou být dosaţeny a materiálem, který se mŧţe pouţít aje tedy zařazeno několik kombinací.Všechny procesy vyuţívají maximální měrou zŧstatky aminimalizují emise do vody. Ekonomika pochodŧ se liší. Některé je třeba provozovat přivyšších výkonech, aby byl provoz ekonomický, zatímco jiné nejsou schopny vysokýchvýkonŧ dosáhnout.Odlučování a čistící techniky pouţité u těchto pochodŧ se uváděly u technik, o nichţ seuvaţovalo při stanovení BAT a potom se vyuţily ve spojení s hutním pochodem a dosáhlyvysoké 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 oúrovních emisí a spotřeb, které lze povaţovat za vhodný referenční bod pro výkony zaloţenéna BAT. Ten je dán uvedením dosaţitelných úrovní v rozmezí, které je pouţitelné jak pronové, tak modernizované závody. Stávající zařízení mohou mít problémy, které se týkají jakmísta, tak výšky limitŧ, které zcela zabraňují vyuţití technik.426

Úroveň se mŧţe také lišit dobou v závislosti na podmínkách vybavení, jeho údrţbě a regulacipochodu čistícího zařízení. Provoz procesního zdroje bude také ovlivňovat výkon, protoţepravděpodobně existují rozdíly v teplotě, objemu plynu a ve stejných typech parametrŧ umateriálu, ve výkonnosti procesu nebo velikosti prosazených vsázek. Dosaţitelné emise jsouproto jen základem, ze kterého lze vyvodit skutečný výkon zařízení. Dynamičnost pochodu ajiné místně-specifické problémy je nutno vzít v úvahu podle místních okolností.Příklady uvedené v části o technikách, o nichţ se uvaţuje při stanovení BAT udávajíkoncentrace 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 aetapy skladování jsou uvedeny v části 2.17 tohoto dokumentu a jsou pouţitelné i promateriály této kapitoly.6.3.9 Volba procesu.Do této skupiny kovŧ není moţné zařadit kaţdý jednotlivý proces. Základ BAT tvořípyrometalurgické a hydro-metalurgické pochody, které se v současnosti pouţívají, ale navícby se měly ve spojení s nimi vyuţít obecné faktory a záchyt kouřových plynŧ a čistícítechniky jiţ popsané v kapitole 2.Vyuţití zpŧsobu výroby mědi k vytavení ušlechtilých kovŧ má menší potenciál pro tvorbuemisí olova do všech oblastí ţivotního prostředí a měl by se pouţít, pokud to umoţňujesouvislost 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 vzorkovánívstupních materiálŧ. Vytvořila se široká paleta pochodŧ pro mnoho pouţívaných materiálŧ anení moţné vybrat jediný proces předúpravy. Principy BAT pro předběţnou úpravu jsou protometody, kterými se s materiály manipuluje, přepravují se, řídí a reguluje se postup výrobypouţití materiálŧ a reagencií a výkonného efektivního odlučování.O těchto otázkách se diskutuje v části 2.3 aţ 2.10. Metody chemických úprav pro některéz produktŧ reakcí jsou uvedeny v tab. 6.11.427

6.3.9.2 Pyrometalurgická fázeTab. 6.12: Volba pece pro ušlechtilé kovyPoužitá technika Suroviny PoznámkyMillerova pec Slitiny zlata Indukční, plynový, nebo olejový ohřev.Regulace teploty nebo měření chloru.Efektivní systémy odlučováníKupelační pece (BBOC) Slitiny stříbra ( s Cu,Pb)TBRC a TROFŠachtová pecSměsné koncentráty,stěry a druhotnémateriálySmetky, popely akoncentrátDmýchání kyslíku za pouţití plamennépece, nebo BBOC, má niţší spotřebuenergie a vyšší podíl rekuperaceCu/Pb materiály. Uzavřená pecVyţaduje moderní regulaci, dospalovacíhořák a efektivní odlučování. Mŧţe býtzapotřebí odstraňovat kyselé plynyOdstranění Se a rekuperacePraţení s recirkulací Anodové kalyplynuRotační pec Popely a koncentrát Pouţité kyslíkové palivo. Pro výkonnostprocesu je potřeba účinného záchytukouřových plynŧElektrická pec Popely a koncentrát Izolovaná pec. Vsazování přes elektrodu.Mohou být niţší objemy plynu.ISA tavící pecSměsné koncentráty adruhotné surovinyPro Cu a Pb materiály6.3.9.3 Hydrometalurgická fázeV zásadě technologické procesy, o nichţ se diskutuje v této kapitole, kombinovanés vhodným odlučováním, splňují poţadavky přísné ochrany ţivotního prostředí. Jako příkladse uvádí zachycování plynného chloru, který se vyvíjí u anody během elektrolýzy, louţení arafinace. Ostatní techniky zahrnují omezování par rozpouštědel za pouţití uzavřenýchreaktorŧ při extrakci rozpouštědlem a zachycování a opětného vyuţití rozpouštědel a ostatníchmateriálŧ. Vyuţití sběrných okruhŧ popsaných v 6.2 je zvláště dŧleţité a proto se metodychemických úprav u reakčních produktŧ uvádějí v tab. 6.11. Dŧleţité sloţky jakýchkolivtěkavých organických látek závisejí na pouţitém rozpouštědle a mohou být stanoveny pouzena lokální úrovni.6.3.10 Zachycování a čištění plynŧ.Pouţitý systém odlučování kouřových plynŧ by měl slouţit u pece nebo izolovaných systémŧreaktorŧ a měl by být navrţen tak, aby udrţoval vhodný tlak, který zabraňuje únikŧm afugitivním emisím. Měly by se pouţít systémy, které udrţují těsnost pece nebo sacíventilátory. Existují příklady vsazování materiálu přes elektrody, dmýchání trubicemi nebotryskami a vyuţití mohutných rotačních uzávěrŧ u vsázkových systémŧ. Sekundárnízachycování prachu je drahé a potřebuje mnoţství energie, ale v případě některých pecí je428

zapotřebí. Pouţité systémy by měly být moderní, počitačem řízené, schopné docílit odloučeníkouře u zdroje a v době vzniku jakéhokoliv dýmu.Nejlepší dostupné techniky pro systémy úpravy plynu a kouře jsou ty, které vyuţívají chlazenía rekuperaci tepla, pokud je to praktické ještě před tkaninovým filtrem. Pouţívají se tkaninovéfiltry, které vyuţívají moderních vysoce účinných materiálŧ, na dobře konstruovaném audrţovaném zařízení. Charakterizují je detekční systémy pro vznik ohně na pytlovém filtru anepřetrţité metody čištění. Do úpravy plynu u etapy vytavování nebo ţíhání by se mělozařadit odstraňování oxidu siřičitého a/ nebo dospalování, pokud se to povaţuje za nutné, abyse zamezilo problémŧm kvality ovzduší na místní nebo regionální úrovni, nebo při dálkovýchpřenosech nebo pokud mohou být přítomny dioxiny.Tab. 6.13 Aplikace systémŧ odlučování, povaţovaných za nejlepší dostupné technikyEtapa výroby Složka ve výstupním plynu Volba prevence nebo čištěníManipulace surovinami Prach a kovy Správné skladování.Zachycování prachu a pokudje to nutné, tkaninový filtrPředúprava surovin Prach a kovy Správná předúprava.Zachycování plynu atkaninový filtrSmetky a spalování filmu Organický materiál * Zpracování, dospalovacíhořák, správné chlazení plynua tkaninový filtrPraţení a vytavováníPrach a kovy. CO a organickýmateriál * , oxid siřičitýZpracování, zachycováníplynu, chlazení a tkaninovýfiltr. Dospalovací hořák,injektáţ uhlí. Pokud je třeba,pak vypíráníPraţení Se Prach a kovy, oxid siřičitý Zpracování, zachycováníplynu, chlazení a odstraňováníprachu, vypírání a mokrýelektrostatický odlučovačRozpouštění a chemickéčištěníDestilaceMlha, kovy a kyselé plynyOstatní plynyZpracování a zachycováníplynu s oxidační vypírkou.Viz tab. 6.11Chlor, brom a kvarterní oxidy Uzavřený prostor.Absorbér/kondenzátor apračkaExtrakce rozpouštědlem VOC a zápach Zachycování, kondenzátor,uhlíkový filtr nebo biofiltr,pokud je třebaElektrolytická výroba Kyselé mlhy Zachycování plynu a vypíráníodlučování mlhyTepelná rafinace ( Millerŧvpochod)Prach a kovyChlorZpracování. Zachycováníplynu, vypírání a mokréelektrostatické odlučovače429

Tavení, legování a odlévání Prach a kovyOrganický materiál *Zpracování. Zachycováníplynu chlazení a tkaninovýfiltr.Zpracování, dospalovacíhořák a správné chlazeníplynu.Úprava strusky a kupelace Prach a kovy Zpracování.Zachycováníplynu, chlazení a tkaninovýfiltr.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 prachua kovŧ jsou popsány v části 2.8 tohoto dokumentu. Systémy zachycování kouřových plynŧ byměly sledovat nejlepší praxi naznačenou u technik popsaných v části 2.7. Vyuţití neborecyklace 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 apřehled je uveden v tabulce nahoře.6.3.10.1 Emise do ovzduší ve spojení s pouţitím BATEmisemi do ovzduší se rozumí odsávané / odlučované emise u rŧzných zdrojŧ plus fugitivníemise nebo nejímané emise od těchto zdrojŧ. U moderních, dobře provozovaných systémŧdochází k účinnému odstraňování znečišťujících látek a informace v době psaní dokumentuindikují, 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 taveníúnikŧ kouře ze strusky nebo taveniny kovŧchemické rafinace, tepelné rafinace a elektrické výrobytavení, legování, odlévání a dalšíchFugitivní emise mohou být značně významné a mohou se předpokládat podle účinnostiodsávání dýmu a mohou se odhadovat pomocí monitorování (viz část 2.7) Lze je vyjádřitv gramech/rok, nebo g/t vyrobeného kovu. Zachycené emise lze také vyjádřit těmitojednotkami, nebo vhodněji v koncentracích.U většiny typŧ znečišťujících látek, které se emitují do ovzduší se pouţijí údaje poskytnutév části 2.8 pro rŧzné typy odlučování (např. dosaţitelné rozmezí emisí prachu u tkaninovéhofiltru), další faktory jako je z toho odvoditelná koncentrace kovu. Následující tabulka uvádípřehled odloučených a fugitivních emisí do ovzdušíTab. 6.14 Emise do ovzduší spojené s použitím BAT z komplexního využití hutních pochodůpro rekuperaci ušlechtilých kovů v souvislosti s výrobou Cu a Pb430

Znečišťující látkaProud výstupníhoplynu s nízkýmobsahem SO 2(cca 1 – 4 %)Proud výstupníhoplynu bohatého naSO 2( > 5 %)Rozmezí spojenés využitím BATTechniky, které semohou použítk dosažení těchtoúrovní> 99,1 % Jednokontaktnízařízení na kyselinusírovou nebo WSA(konečný obsah SO 2v plynu závisí nakoncentraci vstupníhoplynu)> 99,7 %konverzní faktorDvoukontaktnízařízení na kyselinusírovou (obsah SO 2v koncovém plynuzávisí na koncentracivstupního plynu. Prokonečné odstraněníSO 3 mŧţe být vhodnýodlučovač kapek.PoznámkyPro nízkokoncentrované plynyoxidu siřičitého.Spojeno se suchounebo polosuchoupračkou pro sníţeníemisí SO 2 a výrobusádry, je-li k dispoziciodběr na trhuVelmi nízké hladinyostatních emisí doovzduší se dosáhnoutnásledkem intenzivníúpravy plynu ještěpřed vstupem dokontaktního zařízenítj.mokrá vypírka,mokrý elektrostatickýodlučovač a, je-li tonutné, odstraněnírtuti, aby se zajistilajakost vyrobenékyseliny sírovéPoznámka: pouze pro jímané emiseEmise jsou uvedeny jako denní prŧměry zaloţené na kontinuálním monitorování běhemprovozní doby. V případech, kde není kontinuální měření zavedeno se uvede prŧměr hodnotza vzorkovací dobu. U pouţitého odlučovacího systému se zohlední charakteristiky plynu aprachu 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 kovŧZnečišťující látka Rozmezí spojenés vyuţitím BATKyselé mlhy < 50 mg/Nm 3Kyselé plyny < 5 mg/Nm 3SO 2< 50 mg/Nm 3ČpavekChlorBromTetraoxidyTechniky, které lze pouţítpro dosaţení těchto hladinOdlučovač kapekMokrý skrubr alkálie /oxidování< 5 mg/Nm 3 Mokrý skrubr – alkálieKyselá vypírka< 2,0 mg/Nm 3 Skrubr s oxidacípoznámkyDemister umoţní zachytitkyselinu pro opětnépouţitíNOx < 100 mg/Nm 3 Oxidační vypírka Rekuperace kyselinydusičné, následovaná431

VOC neborozpouštědla jakosuma C< 5- 15 mg/Nm 3 Sniţování, kondenzátor,uhlíkový nebo biofiltrodstraněním stopovéhomnoţství. Pouţije-li sevodního prostředí, nelzedosáhnout rozmezíPoznámka: Pouze odlučované emise. Přidruţené emise jsou uvedeny jako denní prŧměrnéhodnoty zaloţené na kontinuálním monitorování během provozní doby. V případech, kde sekontinuální měření nepouţívá bude hodnota prŧměrem doby vzorkování. U pouţitéhoodlučovacího systému budou zohledněny charakteristiky plynu v projektu systému a budepouţita 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 urekuperace ušlechtilých kovŧZnečišťujícílátkaRozmezí spojenés pouţitím BATTechniky, které lzepouţít k dosaţenítěchto hodnotPrach 1 – 5 mg/Nm 3 Tkaninový filtrKeramický filtrChloridyfluoridy akyselé plynySO 2 < 100 mg/Nm 3 Mokrá nebo polosucháalkalickáchloridy

Dioxiny

elektrolytické výroby, vyluhování a etap rozpouštěníúpravy vodyNásledující tabulka podává přehled o koncentracích, kterých lze dosáhnout při vyuţitívhodných metod úpravy výtoku v případě vysráţení iontŧ kovŧ jako sirníkyTab. 6.17: Emise do vody s pojené s využitím BATHlavní sloţky (mg/l)Ag Pb Hg Cu Ni0,02 0,05 0,01 0,3 0,03Poznámka: odpovídající hodnoty jsou denními nebo hodinovými prŧměry v závislosti nametodě měření6.4.5 Zbytky z procesŧVyuţití nebo recyklace strusek a odpadŧ z výroby se povaţuje za součást procesu. Pochodyvýroby u tohoto odvětví se v prŧmyslu vyvinuly tak, aby maximalizovaly opětné vyuţitípřeváţného 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 nafaktorech, jiţ diskutovaných. Proto není moţné vytvořit reálnou typickou tabulku omnoţstvích, která se spojují s vyuţitím BAT, aniţ by se podrobně charakterizovaly suroviny.Zásady BAT zahrnují předcházení odpadŧm a minimalizaci a opětné vyuţití odpadníchzbytkŧ, kdekoliv to lze provést.6.4.6 Náklady spojené s technikouÚdaje o nákladech byly shromáţděny pro řadu variant procesŧ a odlučovacích systémŧ. Údajeo nákladech jsou velmi místní záleţitostí a jsou závislé na počtu faktorŧ, ale uváděný rozsahspíše umoţní provést určité porovnání. Údaje jsou poskytnuty v příloze tak, ţe se mohouporovnat náklady pro celý prŧmysl neţelezných kovŧ6.5 NOVĚ VYVÝJENÉ TECHNOLOGIETak zvaný „ J „ proces se v Evropě neprovozuje, ale mŧţe se provozovat při niţšíchzásobách zlata ve srovnání s ostatními postupy rafinace zlata. K rozpouštění nečistot vezlatě poţívá regenerovatelný roztok jódu (< 99,5 %). Zlato se redukuje hydroxidemdraselným, odděluje se, vypírá a suší na prášek s obsahem 99,99 % zlata. Kapalinaz redukce se vpouští do komor elektrolyzéru, kde se rozpouští nečistoty a jakékolivnezredukované jodidy zlata se shromaţďují na katodě a odstraňují se pro další rekuperaciv okruhu ušlechtilých kovŧ. Roztok se potom převádí do membránových komorelektrolyzéru opatřených inertními elektrodami. Roztok jodidu vytvořený v prostoruanody 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 emisímsloučenin olova do ovzduší. To se projevilo u jednoho zařízení ve Velké Británii a je tozákladní zpŧsob pouţívaný v rafineriích mědi.Proces byl navrţen tak, aby zpracovával pyritový koncentrát, který obsahujemikroskopické částice zlata (< 1 μm) a vytvořil Dorŧv kov, koncentrát Pb/Ag a koncentrátZn /tm 216, Gryllia 1999/. Úprava rudy a technologické schéma hutního pochodu seuvádějí dále.Obr. 6.6: Schema úpravy rudyRuda starý odpad pyritový koncentrát(Olympský šrot)DrceníFlotacemletíÚpravaoxidacíRekuperace AuKyanidovýrozkladOdpadní hlušinaz dolŧZásypovýmateriálNeutralizaceZneškodněnípevných látekDorova slitina AuKoncentrát Pb/AgKoncentrát Zn435

436

Kapitola 99. FEROSLITINYFeroslitiny se pouţívají hlavně jako předslitiny v prŧmyslu ţeleza a oceli, protoţe to jenejekonomičtější zpŧsob zavedení legujících prvkŧ do taveniny oceli. Vedle toho jsou speciálníferoslitiny také zapotřebí pro výrobu hliníkových slitin a jako výchozí látka při specifickýchchemických reakcích.Jako přísada při výrobě oceli, zlepšují feroslitiny vlastnosti, speciálně pevnost v tahu, odolnostproti opotřebení a korozi. Účinek zlepšených vlastností oceli pouţitím feroslitin jako legujícíhoprvku 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 naočkováníV závislosti na surovině, která se pouţije ( prvotní nebo druhotná surovina), mŧţe být výrobaferoslitin prováděna jako primární nebo sekundární pochod. Chemický princip obou procesŧlze ukázat následovně.Primární pochod:Oxidická kovová ruda + železná ruda/šrot + redukční činidlo feroslitina + oxid redukčního činidla + struskaSekundární pochod:Kovový šrot + ţelezný šrot feroslitinaDnes se primární feroslitiny v zásadě vyrábějí buď redukcí oxidických rud nebokoncentrátŧ uhlíkem nebo kovem za vyšší teploty. Nejdŧleţitějším pochodem jetermická redukce uhlíkem, při které se běţně pouţívá jako redukčního činidlauhlíku v podobě koksu (metalurgického koksu), uhlí nebo dřevného uhlí. Pouţijelise vysoké pece, je koks také potřeba jako zdroj energie.Termická redukce kovem se provádí hlavně buď křemíkem, nebo hliníkem, jakoţtoredukčním činidlem. Následující chemické rovnice ukazují základní principy zpŧsobŧtermické redukce uhlíkem a kovem.Termická redukce uhlíkem:uhelnatý)oxid kovu + uhlík kov + CO (oxidTermická redukce křemíkem: oxid kovu + křemík kov + SiO 2Termická redukce hliníkem: oxid kovu + hliník kov + Al 2 O 3437

9.1 POUŢITÉ PROCESY A TECHNIKYV závislosti na podílu výroby se feroslitiny mohou rozdělit do dvou hlavních kategorií, naslitiny vyráběné ve velkých objemech a speciální slitiny. Velkoobjemové slitiny (ferochrom,ferosilicium, feromangan, silikomangan, feronikl) činí okolo 90 % celkové výroby feroslitinv Evropské Unii.Ve srovnání s feroslitinami vyráběnými ve velkých objemech, je podíl výroby speciálníchferoslitin dosti malý. Speciální feroslitiny (ferovanad, feromolybden, ferowolfram, ferotitan,ferobór a feroniob) se většinou vyuţívají v prŧmyslu ţeleza, oceli a litiny. Vedle toho jsoutyto speciální feroslitiny rostoucí měrou pouţívány také v jiných prŧmyslových odvětvích,např. při výrobě hliníku a v chemickém prŧmyslu.9.1.1 FerochromFerochrom je zároveň s niklem (feronikl) hlavním legujícím prvkem při výrobě korozivzdornéoceli. Korozivzdorné oceli se pouţívá v rozličných oblastech od noţířské oceli po lopatkyturbiny leteckého motoru.Obsah chromu ve ferochromu kolísá běţně od 45 do 75 % společně s rŧzným mnoţstvímţeleza, uhlíku a dalších legujících prvkŧ. Pouţití ferochromu závisí do značné míry na obsahuuhlíku, 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 SurovinyHlavní surovinou pro výrobu ferochromu je chromitová ruda, coţ je minerál obsahující oxidţeleza a oxid chromu. Poměr mezi Cr a Fe v chromitové rudě předurčuje obsah chromu vevyrobené slitině, např. vysoký podíl Cr/Fe je výhodný pro výrobu feroslitiny o vysokémobsahu chromu. Chromitová ruda a koncentráty se pouţívají v podobě typŧ tvrdých hrud adrobivých kusŧ, stejně jako drobných materiálŧ.Podle rŧzných zpŧsobŧ výroby a poţadovaného obsahu uhlíku ve ferochromu se pouţívajíjako redukční činidla uhlík nebo křemík. Při výrobě nauhličeného FeCr se přidává do procesujako redukční činidlo uhlík v podobě metalurgického koksu, uhlí nebo dřevného uhlí.Metalurgický koks je nejobvyklejším redukčním činidlem. Je dŧleţité, aby se pouţil koks onízkém obsahu fosforu a síry, protoţe 60 – 90 % fosforu a 15 – 35 % síry přechází dotaveniny. Při výrobě nízko uhlíkového FeCr se pouţívá při termické redukci křemíkem jakoredukčního činidla a suroviny ferosilikochromu a ferosilicia (ferokřemíku).Aby se dosáhlo správné analýzy taveniny, dobré rekuperace kovu a uspokojivého pecníhopochodu, mohou se přidat do vsázky pomocné materiály jako kvarcit, bauxit, korund, vápnoa 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, drobnýchmateriálŧ a koncentrátŧ. Je třeba poznamenat, ţe okolo 70 – 80 % světových zdrojŧ, jsouk dispozici drobné materiály ( 10 mm). Aby se drobná ruda a koncentráty převedly navhodný pecní materiál, musí se především spékat pomocí briketování, peletizace/aglomerování nebo slinování. Aglomerace je zapotřebí, aby se dosáhlo dobré rekuperace ataké, aby se vytvořila propustná vsázka, která umoţňuje úniky plynu, který se tvoří v reakčnízóně.Brikety se tvoří lisováním nebo formováním rudné směsi s přidávanými pojivy do vhodnéhotvaru a velikosti. Brikety se pouţívají v peci po vytvrzení přidaných pojiv, ale bez tepelnéúpravy. Tato metoda se mŧţe pouţít u materiálŧ s relativně širokou paletou velikosti zrnav rozmezí pod 5 mm.Čerstvé pelety se tvoří válením jemnozrnné vlhké rudy s přídavkem pojiv a jemnozrnnéhokoksového prachu do sbalkŧ v rotačním bubnu nebo na disku. Ty se později spékají naocelovém pásu nebo v šachtové peci na tvrdé, porézní pelety se stálými fyzikálními ichemickými vlastnostmi. Koksový prach v peletách a přidávaný pecní plyn se pouţívají jakopalivo pro aglomeraci.Aglomerování je vhodné pro částice o velikosti v rozmezí 0,1 – 3 mm. Do rudné směsi sepřidává 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 koláčaglomerátu. 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 vestupňovitých pračkách nebo pytlových filtrových lapačích. U všech aglomeračních pochodŧse musí recyklovat shromáţděný prach z procesních surovin, nebo z ostatních procesŧmanipulace se surovinami.9.1.1.3 Výroba ferochromu a silikochromu9.1.1.3.1 Vysokouhlíkatý ferochromVysokouhlíkový ferochrom (HC FeCr) se vyrábí většinou výlučně přímou termickou redukcíuhlíkem z chromitové rudy ve třech fázích v elektrických obloukových pecích s ponořenýmobloukem při kontinuálním provozu. Tavená vsázka se mŧţe předem upravit v šachtové, neborotační peci za pouţití plynu oxidu uhelnatého z tavícího pochodu. Je rovněţ moţnápředběţná redukce v rotační peci. V obou případech se sníţí měrná spotřeba elektrickéenergie. Pouţívají se uzavřené, polouzavřené nebo otevřené elektrické obloukové pecenapájené třífázovým střídavým proudem a plasmové pece s jednofázovým stejnosměrnýmproudem.Obloukové pece se stejnosměrným proudem mají jedinou dutou grafitovou elektrodu.Ponorné obloukové pece pouţívají Söderbergovy elektrody tam, kde se elekroda mŧţeformovat z horké pasty, briket, blokŧ nebo pastových válcŧ . Pasta elektrody se nanáší na čeloelektrody podle její spotřeby. Materiál se podrobuje vzrŧstajícímu teplu, kdyţ se sesouvá dolŧsloupcem elektrody. Taví se asi při 80 o C a vypaluje při 500 o C. Regulace procesu tavení při439

pochodu v peci mŧţe být zaloţena na regulaci odporu nebo proudu tak, ţe se elektrodyzvedají a spouštějí, kdyţ je potřeba udrţet stálý odpor nebo proud.Jako alternativy se obecně vyuţívá jiné praktiky, kde elektroda se pohybuje pouze běhemsesuvu a jinak zŧstává na místě.Během procesu tavení se oxidy kovŧ redukují koksem na karbidy kovŧ jako finálníchproduktŧ. Redukcí vznikají v reakční oblasti pod deskami elektrody velké objemy oxiduuhelnatého. U otevřené pece se CO spaluje při povrchu pece. Při pouţití uzavřené izolovanépece se objem výstupního plynu mŧţe sníţit podle součinitele na 50–70 a v případěpolouzavřené pece na 10–20. Investiční náklady na systémy čištění výstupního plynu uuzavřené 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 dnapece. Struska a kovová tavenina se odpichují týmţ otvorem za pouţití postupného odpichu dostejné kovové nádoby. Struska o niţší hustotě bude plavat na povrchu a přepadávatpánvovou výpustí do pánve na strusku nebo prostřednictvím sekundárních ţlabŧ do struskovéjámy, granulační nádrţe nebo jiné nádoby na strusku. Tavenina kovu se odpichuje méně častopřímo do odlévacího prostoru.Kdyţ se struska stáhne, odlije se tavenina kovu. Při odlévání ferochromu se nejčastějipouţívá odlévání do loţe a odlévání vrstvy z dŧvodu jednoduchosti a nízkých nákladŧ těchtometod. Chlazené odlitky se drtí a prosévají na výrobní manipulační, lince, aby se vyrobiloobchodní mnoţství specifikované spotřebitelem. Pokud to je moţné, mŧţe se také přepravovattavenina 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 rekuperujepomocí oddělování kovu od strusky. Rekuperovaná kusová tavenina prostá strusky se mŧţeprodat, zatímco struska kontaminovaná kovem a jemným materiálem se obvykle recykluje dotavícího pochodu. Jak granulovaná, tak kusová struska se opět vyuţívají ve stavebnictví a jakomateriálu k výstavbě silnic.Na následujícím schematickém obrázku je znázorněn příklad procesu výroby nauhličenéhoferochromu za pouţití uzavřené elektrické obloukové pece s ponořeným obloukem.440

CO (g)chromitovýkoncentrátkoksdrceníchromitovépeletykokstavidlakusováchromitová rudasušenípeletizacedávkováníspékacípecohřívacípecCO (g)ÚloţištěpeletPonornáoblouková pecCO (g)Mokrávypírkastruskagranulaceferochromodlévánísousední závodna korozivzdornouocelskládka odbytiště výrobekObr. 9.1: Výroba vysokouhlíkatého ferochromu za použití uzavřené peceSe zřetelem k vysoké dostupnosti drobného chromitového materiálu se pro jeho tavenívyvinula technologie oblouku se stejnosměrným proudem bez předchozí aglomerace.Principem je proces překlenutého oblouku otevřené lázně tam, kde je pec vybavena jedinougrafitovou elektrodou pro vsazování jemné chromitové rudy, drobných redukčních materiálŧ atavidel. Chromová ruda se mŧţe efektivně předehřát například ve fluidním loţi. Vyuţitíenergie 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 redukcíchromitové rudy nebo koncentrátŧ křemíkem nebo oduhličením vysoko uhlíkovéhoferochromu v konvertoru s dmýcháním kyslíku. Kyslík se mŧţe zavádět do roztaveného kovusvrchu tavby pouţitím vodou chlazených dmýšních trubek nebo injektáţí ode dna konvertoru.441

Proces spodního dmýchání má výhody, ţe lze dosáhnout vysokého podílu oduhličení společněs vysokou rekuperací chromu. Vysoká teplota lázně konvertoru se spodním dmýcháním mávliv na výšku oduhličení a podíl rekuperace chromu.Termický zpŧsob s pouţitím křemíku je úspornější a dnes proto významnější pro výrobu MCFeCr. Dŧvodem mŧţe být malé mnoţství MC FeCr, kterého je zapotřebí ve srovnánís vysokou spotřebou HC FeCr společně se skutečností, ţe nízko uhlíkový ferochrom se mŧţevyrábět rovněţ týmţ procesem.9.1.1.3.3 Nízkouhlíkatý ferochromAby se získal poţadovaný nízký obsah uhlíku ve ferochromu, nemŧţe se pouţít termickáreakce 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 nízkouhlíkovéhoferochromu pouze proces Duplex. Při tomto pochodu se nízkouhlíkový ferochrom vyrábítermickou redukcí vápenato-chromité strusky křemíkem. Proces tavení strusky se provádí vnakloněné obloukové peci, napájené střídavým proudem se Söderbergovými elektrodami.Pec se provozuje při 1750 o C. Tekutá tavenina se odpichuje v pravidelných intervalech doprvní reakční pánve. Jakmile se do pánve přidá SiCr, ruda a vápno, konvertuje se reakčnísměs na nízkouhlíkový FeCr a struskový polotovar. Během tohoto pochodu se pánev překryjekrytem pro odsávání kouře. Okolo 70 % struskového polotovaru se převede na sekundárníreakční pánev, která je také zakryta odsavačem kouřových plynŧ. Po přidání Si, FeSi, písku akyseliny borité do směsi se vytváří konečný produkt, struska a kov. Kov se recykluje zpět doprvní pánve. Tkaninový filtr čistí plyn vystupující z pece a z obou reakčních pánví. Prachz filtrových lapačŧ se recykluje do tavící pece. Perrinŧv pochod je podobný, ale vyuţívá sedvou obloukových pecí.Nízkouhlíkový ferochrom se mŧţe vyrábět také tzv. Simplex pochodem. Při procesu Simplexse vysokouhlíkový ferochrom drtí v kulovém mlýně, aby se získal prach feroslitiny. Pobriketaci vysokouhlíkového ferochromového prachu se mŧţe směs společně s oxidemchromitým (Cr 2 O 3 ) a oxidem ţelezitým (Fe 2 O 3 ) oduhličit ţíháním při 1350 o C ve vakuovépeci.9.1.1.3.4 Silikochrom (Si-Cr)Silikochromu se v ocelářství také vyuţívá jako legujícího prvku. Mŧţe se vyrábět ve stejnýchtřífázových ponorných elektrických obloukových pecích, jaké se vyuţívají při výroběvysokouhlíkového FeCr. Redukce SiO 2 na Si je spojena s tvorbou obrovského mnoţství plynuoxidu uhelnatého. Vysoký podíl tvorby CO vytváří předpoklad toho vyuţít při porézní vsázce(např. plynárenského koksu), v polouzavřené nebo uzavřené peci s vhodným systémemrekuperace energie.442

9.1.2 Ferosilicium a křemíkové slitiny.Ferosilicium, kovový křemík a silikokalcium (SiCa) se vyuţívají jako přísady při rŧznýchprŧmyslových činnostech. Jako legující prvek zvyšuje ferosilicium pevnost oceli a proto sepouţívá 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 proelektrické transformátory. Křemík-kov je dŧleţitý jako legující prvek do hliníku a pro výrobuchemikálií 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 SurovinySuroviny, které se pro výrobu slitin ferosilicia, kovového křemíku a silikokalciaobvykle vyuţívají, jsou vyjmenovány v seznamu následující tabulky.Surovina FeSi Si-kov Si-CaKřemen Koks Petrolejový koksUhlí Dřevěné uhlí Dřevotřísky VápenecŢelezná ruda/ocelový šrot Amorfní uhlíkGrafitové elektrodyPokud je o kombinaciPasta pro Söderbergovu elektrodu s grafitem /uţívá seSöderbergovaElektrodaTab.9.1: Surovina pro výrobu ferosilicia, kovového křemíku a silikokalciaAby se dosáhlo dobrých výsledkŧ procesu, provádí se třídění suroviny s ohledem na poţadavkyurčité jakosti. Např. tepelná odolnost křemence má zvláštní dŧleţitost, protoţe je spojenas prostupností plynu vsázkou, kde příliš mnoho jemného materiálu mŧţe zabraňovat prŧchoduplynu. Jakost uhlíku je dŧleţitá s ohledem na pŧsobení pochodu na ţivotní prostředí, protoţeuhlí a koks obsahují běţně síru a některé další neţádoucí prvky. Pokud např. uhlík obsahujertuť nebo jiné těkavé prvky, budou se v prŧběhu pochodu odpařovat a přecházet do plynuvstupujícího 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 sepouţívá pro transport surovin a produktŧ hlavně lodí. Nakládání a vykládka surovin seprovádí za pouţití jeřábových chapadel, čelních nakladačŧ nebo pracovních vozidel.Rŧzné suroviny, které se k výrobě křemíku, FeSi a SiCa pouţívají, se přednostně ukládajína pevném zátěţovém povrchu, aby se předešlo kontaminaci. Redukční činidla se běţněukládají uvnitř, aby se zabránilo navlhnutí materiálu zpŧsobeného deštěm. Některéz redukčních činidel mohou být samozápalná. V těch případech musí být zavedenypříslušné zpŧsoby dozoru, aby se předešlo samovznícení, např. dřevěného uhlí nebo uhlís vysokým obsahem těkavých částic či dřevotřísky.Ferosilicium, kovový křemík a silikokalcium se obvykle vyrábějí v nízkošachtovýchtřífázových elektrických obloukových pecích s ponořeným obloukem. Elektrické obloukovépece mohou být otevřené nebo polouzavřené. Pec se normálně otáčí např. 1x za týden, abyse propojily reakční plochy okolo desky kaţdé z elektrod. To homogenizuje roztavený kovv peci a spoří 5–10 % elektrické energie. Rotace zpŧsobuje vznik určitých potíţí přizískávání dobré účinnosti jímání fugitivních emisí u odpichových otvorŧ, protoţe místoodpichového otvoru se otáčí zároveň s pecí. Charakteristická elektrická oblouková pec provýrobu 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 taveníokolo elektrod. Do malých pecí se surovina mŧţe také vsazovat pomocí zaváţecích vozíkŧ.Výroba kovového křemíku a křemíkových slitin se běţně provádí v otevřených nebopolouzavřených pecích. Otevřené pece jsou obvykle postaveny s pohyblivými clonami nebošoupaty okolo poklopŧ pro pecní údrţbu a eventuelně manuální vsazování. Pecní poklop jena horní části pece. Má několik úkolŧ, prvním z nich je jímání plynu vystupujícího z procesua 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 pouţíváSöderbergova technologie. Při výrobě křemíku je elektroda často předem vypalovaná anašroubovaná na vrchol předchozí elektrody podle spotřeby elektrody. V současných letechse elektroda vyvíjela za pouţití Söderbergovy technologie a grafitového jádra se stálýmţelezným pláštěm na elektrodě. Tato kombinovaná elektroda umoţňuje zavést Söderbergovutechnologii do výroby kovového křemíku. Účelem je sníţit nečistoty ţeleza zpŧsobenéelektrodovým pláštěm a sníţit vysoké náklady na vypalování grafitových elektrod. Polouzavřenápec se zavedla pro regulaci přisávání vzduchu do vrcholu pece a tudíţ ke sníţenícelkového proudu plynu z pece. To zvyšuje teplotu plynu a vyţaduje zlepšení regulaceteploty na straně výstupního plynu, ale zároveň umoţňuje vyšší, vyrovnanou rekuperacienergie.Plyn vystupující z procesu obsahuje dým oxidu křemičitého, čistí se za pouţitítkaninových filtrŧ.444

Tekutý kov se odpichuje nepřetrţitě, nebo v pravidelných intervalech. Kov se odléváz pánve po ukončení odpichu. Přepravní odpichovací nádoby se mohou nastavit doodpichovací polohy vhodnými vozidly nebo stropními jeřáby. Kov se mŧţe takéodpichovat přímo do licího prostoru bez vyuţití přepravních nádob. Slitina křemíku sepotom odlévá do forem a drtí se za pouţití čelisťových, kladivových nebo válcových drtičŧnebo 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 rudaraw materials = suroviny; furnace = pec; silica = SiO 2 ; casting = odlévání; metal =tavenina kovu; granulation = granulace; drying = sušení; screening = prosévání; crashing= drcení; generator = generátor ; turbine = turbina; filter = filtr; clean air = čistá vzdušinaJe třeba poznamenat, ţe výroba kovového křemíku a FeSi je povětšinou bezstruskovýpochod, takţe téměř všechny nečistoty přítomné v surovinách přecházejí do produktŧ,taveniny kovu nebo mikro-SiO 2. Pro získání kovu o vyšší čistotě je zapotřebí dalšíhorafinačního stupně. Rafinace se provádí oxidací nečistot v pánvi. Injektáţ plynného kyslíkunebo vzduchu se provádí ponornými tryskami, porézními zátkami ve dně pánve neboinjektory. Ke zdokonalení procesu rafinace se mŧţe také přidávat aktivní struska. Stupněrafinace se dosahuje se systémem jímání kouřových plynŧ, např. odtahy spalných plynŧ,které jsou spojeny s vybavením lapačových filtrŧ.9.1.3 Feromangan a slitiny manganuFeromangan je další velkoobjemovou feroslitinou velkého významu hlavně v ocelářskémprŧmyslu a v prŧmyslu korozivzdorné oceli. Pŧvodně se pouţíval jako dezoxidační aodsiřovací činidlo, dnes se většinou pouţívá ke zlepšení pevnosti oceli a odolnostik opotřebení. Feromangan a další dŧleţité manganové slitiny se mohou zásadně klasifikovatjako:1. vysokouhlíkový feromangan (HC FeMn) se 7,5 % C2. středně uhlíkový feromangan (MC FeMn) s max. 1,5 % C3. nízkouhlíkový feromangan (LC FeMn) s max. 0,5 % C4. silikomangan (SiMn) s max. 2 % C5. nízkouhlíkatý silikomangan (LC SiMn) s max. 0,05 % C9.1.3.1 SurovinyVýroba feromanganu a silikomanganu je zaloţena na směsi rud s obsahem manganu, kteráse pouţije jako surovina. Aby se získala dobrá efektivita procesu, měla by být manganováruda 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 adolomit. Jako redukčního činidla se pouţívá koksu a v případě výroby nauhličeného FeMnve vysoké peci také jako zdroje energie. Pro výrobu silikomanganu je potřeba také naferomangan bohatá struska a křemen.9.1.3.2 Techniky předběţné úpravy445

Aby se při výrobě feromanganu vyuţily jemné částice rudy, pouţívá se postupŧ aglomerace,peletizace a spékání. Vedle jemných rud zahrnuje vsázka pro aglomeraci paliva (prachovýkoks, prachové uhlí a plyn pro zaţehnutí) a tavicí činidla jako vápenec a dolomit, stejně jakorecyklované jemné materiály a prach. Spékání se pouţívá proto, aby se získala vhodnějšívelikost a přírodní ruda se redukovala na surovinu střední metalurgické jakosti. Hlavnímivýhodami aglomerace a spékání jsou /tm 107, Ullmanns, 1996/ :Jemná ruda, která má omezené pouţití i hodnotu při konvenčním tavení, se aglomeruje akonvertuje na hodnotný produkt;Sníţené objemy plynu a tedy menší pecní výrony jsou výsledkem tavení aglomerátu;Disponibilnost pece a zpracovávané vsázky se zvyšujeLepší poréznost vsázky se snadnějším prostupem a eliminací plynu vzniklého přiredukčních reakcích9.1.3.3 Výroba feromanganu a silikomanganu9.1.3.3.1 Vysokouhlíkatý feromanganVysokouhlíkatý feromangan (HC FeMn) se mŧţe vyrábět termickou redukcí s uhlíkemz drobivé nebo aglomerované manganové rudy buď ve vysoké peci nebo v třífázové ponornéelektrické obloukové peci.Vysoké pece, které se uţívají pro tavení HC FeMn jsou podobné těm, které se pouţívají přivýrobě surového ţeleza, pro redukci manganových oxidŧ jsou zapotřebí vyšší teploty.Redukce vyšších oxidŧ manganu (MnO 2 , Mn 2 O 3 Mn 3 O 4 ) se uskutečňuje v horní části vysoképece. Proces redukce vyšších oxidŧ manganu je exotermický a přispívá k udrţení relativněvysoké teploty plynu ve vrcholu pece. V některých případech se zavedlo přídavné chlazenívrcholu pece, aby se omezila teplota. Další redukce oxidŧ manganu vyţaduje teplotu okolo1400 o C a nastává v omezené oblasti okolo výfučen. Tento redukční pochod je endotermickýa vyţaduje následně vysokou spotřebu koksu.Výsledkem výroby vysokouhlíkového feromanganu ve vysoké peci je vysoký podíl tvorbyCO. Mnoţství vzniklého CO je mnohem vyšší, neţ je potřebné k ohřátí dmýchanéhovzduchu v ohřívačích větru. Nadměrné mnoţství plynu se běţně pouţívá k výrobě elektrickéenergie.Výstupní plyn s obsahem CO se musí předtím, neţ mŧţe být pouţit k ohřevu ohřívačŧ větruodprášit, nebo spálit za tvorby páry. Pro odprášení výstupního plynu je k dispozici řadarŧzných technik, např. elektrostatické odlučovače, pračky, vypírací věţe nebo pytlovélapače. Aby se předešlo poškození ţáruvzdorného materiálu u ohřívačŧ větru aminimalizovaly se emise prachu, projektuje se odprašovací systém s méně neţ 10 mg prachu/Nm 3 . Tyto techniky jsou podrobně popsány v Kapitole 2. Výroba vysokouhlíkovéhoferomanganu ve vysoké peci je znázorněna v dalším textu.Obr. 9.4: Výroba vysokouhlíkového feromanganu ve vysoké peciLegenda: ore = ruda; unloading = vykládka; stock piles = úložiště materiálu; coke =koks; screening = třídění (prosévání); blast furnace = vysoká pec; gas = plyn; gasdedusting = odprášení plynu; dust catcher = lapač prachu; electric filter = elektrickýfiltr; washing tower = vypírací věž; separator = odlučovač; hot stoves = ohřívače větru;hot blast = teplý dmýchaný vzduch; slag = struska; slag pit = jáma na strusku; powerstation = elektrárna; boiler = kotel; electricity to be sell = elektřina k prodeji; electricity446

to the plant = elektřina do závodu; dedusted gas = odprášený plyn; HC FeMn =vysokouhlíkový feromanganZ dŧvodu vysoké spotřeby koksu ve vysoké peci pouţívá většina výrobcŧ k výroběvysokouhlíkového feromanganu elektrické obloukové pece. Výhoda elektrické obloukovépece spočívá ve skutečnosti, ţe energie pro tavení vsázky se dodává prostřednictvímelektrického proudu. Uhlík v podobě koksu a uhlí jsou potřeba pouze jako redukčníčinidla. Spotřeba uhlí nebo koksu je následně mnohem niţší neţ mnoţství koksu, které seuţívá 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 sloţeníplynu, prŧtokový objem, rekuperaci a systém odprašování. Prŧměr pece kolísá od 2 do 20m. Menší pece, které se ještě provozují, mají výhody, ţe jsou přizpŧsobivější, protoţemohou 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 zajistilostejnoměrné rozdělení suroviny v peci.Elektrická oblouková pec pro výrobu vysokouhlíkového feromanganu se musí přizpŧsobitve srovnání s pecemi, které se běţně pouţívají k výrobě feroslitin. V souladu s vysokýmtlakem par potřebuje tavící pochod pečlivou regulaci teploty, aby se vsázka nepřehřála.Tlak par společně s relativně nízkým odporem feromanganové vsázky má za následeknízkou proudovou hustotu na elektrodách. V dŧsledku toho je potřeba pec provozovat přinízkém napětí, coţ vyţaduje větší prŧměr elektrod při vysokém proudu, kterého je proproces zapotřebí.Obr. 9.5: Uzavřená elektrická oblouková pec pro výrobu feromanganu seSöderbergovými elektrodami /tm 107, Ullmanns 1996/.Legenda: raw materials = suroviny; electrode casing = plášť elektrody; electrodepaste = 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 vsázkyc) electrodes = elektrodyd) electrode slipping device = zařízení pro posun elektrode) electrode positioning device = zařízení pro nastavení polohy elektrodf) current transmission to electrodes = napájení elektrod proudemg) electrode sealing = těsnění elektrodh) furnace transformer = pecní transformátori) current bus bar system = systém rozvodné skříněj) furnace cover = kryt pecek) furnace shell = plášť pecel) tap hole = odpichový otvorm) furnace bottom cooling = chlazení dna pecen) refractory material = žáruvzdorný materiál447

Elektrické obloukové pece pro výrobu feromanganu se provozují pouze se samovypalovacímiSöderbergovými elektrodami. Z dŧvodu velkého prŧměru je pouţití předem vypálenýchelektrod ve srovnání se Söderbergovými elektrodami neekonomické.Söderbergovy elektrody jsou tvořeny pláštěm z měkké, nebo z korozivzdorné oceli, které jevyztuţeno uvnitř jemným materiálem a je vyplněno uhlíkovou pastou s obsahem tuhé přísady,obvykle kalcinovaného antracitu a pojivové uhelné smoly. Smola se stává tvárnou, kdyţ jehorká a vyplňuje celý objem pouzdra. Dalším zahříváním elektrody proudem a teplem pece sepasta vypaluje a stává se tuhou /tm 107, Ullmanns, 1996/. Typická uzavřená elektrickáoblouková pec pro výrobu feromanganu s pouţitím Söderbergových elektrod je znázorněnavýše.Tavenina kovu a struska se mohou odpichovat nepřetrţitě nebo v pravidelných intervalech.Kov se odlévá do forem vyloţených drceným feromanganem. Pro odlévání tekuté taveniny semŧţe pouţít také licího stroje. Ztuhlá tavenina z formy se potom drtí a třídí pro specificképotřeby zákazníkŧ. Struska se běţně získává jako obohacená ( asi s 30 % Mn) a vyuţívá sedále k výrobě silikomanganu.V souladu s niţší spotřebou koksu obsahuje výstupní plyn z elektrické pece méně CO neţplyn vystupující z vysoké pece. Existují však určitá zařízení, kde se vyuţívá na CO bohatéhovýstupního plynu k výrobě elektřiny. Na CO bohatý plyn se mŧţe také vyuţívat pro dalšíprŧmyslová pouţití, například jako suroviny pro chemické syntézy, coţ závisí na místníchpodmínkách.9.1.3.3.2 Středněuhlíkatý feromanganPro výrobu feromanganu se středním obsahem uhlíku (MC FeMn) se mŧţe pouţít dvourŧzných zpŧsobŧ:- termické redukce manganové rudy křemíkem- oduhličení vysokouhlíkového feromanganu v konvertoru s dmýcháním kyslíkuNejvýznamnějším pochodem, kterého se u většiny výrobcŧ pouţívá je proces rafinacevysokouhlíkatého feromanganu.Při oduhličení vysokouhlíkatého feromanganu se dmýchá kyslík do taveniny kovu, která seodpichuje z pece. Dmýcháním kyslíku do taveniny se oxiduje část manganu a vzrŧstá teplotalázně asi z 1350 na 1550 o C. Při rostoucí teplotě má uhlík přítomný ve vysokouhlíkovémferomanganu tendenci se také oxidovat a opět teplota roste a to od 1550 do 1750 o C. Oxidacíuhlíku se následně sniţuje obsah uhlíku ve feromanganu. Při výrobě středně uhlíkovéhoferomanganu pochod oduhličení končí, kdyţ je dosaţeno obsahu uhlíku, který odpovídá asi1,3%. Vysoká teplota také vede k odpařování feromanganu, který uniká z procesu jakokouřový plyn. Kouřový plyn se mŧţe jímat za pouţití sacích ventilátorŧ a vracet zpět dotavícího agregátu vysokouhlíkového feromanganu.Oproti procesu rafinace, který vyuţívá vysokouhlíkový feromangan jako surovinu, potřebujetermická redukce křemíkem manganovou rudu a vápno nebo vysokojakostní strusku a silikomangan.Redukce sama se provádí ve třífázové elektrické obloukové peci s elektrodamivyrobenými z grafitu. Na konci cyklu se odlije tavenina slitiny a struska a oddělí se. Struskase po ochlazení a drcení recykluje jako surovina do závodu výroby silikomanganu. Kouřovéplyny z pece se odpráší tkaninovým filtrem. Termickou redukcí s křemíkem je moţné vyrobitstředně uhlíkový feromangan s obsahem 1 % C.448

Hlavní výhody pochodu rafinace spočívají v niţším financování provozních a investičníchnákladŧ. Výhoda termického procesu s křemíkem je v tom, ţe se vyrobí při tomtéţ pochodunízkouhlíkový feromangan.9.1.3.3.3 Nízkouhlíkatý feromanganNízkouhlíkový feromangan (LC FeMn), který obsahuje méně neţ 0,75 % C se obvyklevyrobí termickým pochodem s křemíkem. Výroba nízkouhlíkového feromanganuoduhličením vysokouhlíkového feromanganu se v současné době provádí také. Jakosurovina je vhodná obohacená struska z dŧvodu nízké hladiny nečistot. Také přítomnost jiţredukovaných oxidŧ manganu v bohaté strusce je pro pochod příznivá. Výrobanízkouhlíkového feromanganu se provádí v elektrické obloukové peci velmi podobné té,která se uţívá při výrobě vysokouhlíkového feromanganu termickým pochodems křemíkem. Získaná struska se pouţije pro výrobu silikomanganu jako surovina.9.1.3.3.4 SilikomanganSilikomanganu je zapotřebí jako legujícího prvku v ocelářském prŧmyslu, stejně jakosuroviny k výrobě vysokouhlíkového a nízkouhlíkového feromanganu. Výrobasilikomanganu 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 nízkouhlíkovéhoferomanganu. Silikomangan se dnes vyrábí pouze v elektrických obloukových pecíchs ponořeným obloukem, které mohou být uzavřené, polouzavřené nebo otevřené. Pece jsoustejné nebo velmi podobné těm, které se uţívají při výrobě vysokouhlíkového feromanganua často se pec provozuje kampaňovitě, střídavě pro kaţdou slitinu. Podle sloţení vsázkovésměsi se mŧţe vyrábět silikomangan s obsahem křemíku od 15 do 35 %. Pro vlastní provozpece a účinnou redukci křemíkem je nutné, aby elektrody pronikly hlouběji do vsázky, abyse dosáhlo vysoké teploty potřebné pro prŧběh pochodu.9.1.4 Feronikl9.1.4.1 SurovinyFeronikl (FeNi), stejně jako ferochrom je hlavním legujícím činidlem při výroběkorozivzdorné oceli. Hlavní surovinou je lateritová ruda. Lateritová ruda je charakteristickárelativně nízkým obsahem Ni (1,2 – 3 %) a vysokým obsahem vlhkosti ( aţ 45 %) společněs chemicky vázanou vodou ve formě hydroxidu /tm 107, Ullmanns, 1996/. Vedle rudylateritu je pro výrobu feroniklu potřeba druhé suroviny a to koksu nebo uhlí. Koks nebouhlí se pouţívá jako redukčního činidla, protoţe výroba feroniklu se provádí termickýmpochodem s uhlíkem. FeNi se mŧţe také vyrábět z druhotných surovin, jako jsou vyčerpanékatalyzátory a kal z prŧmyslu galvanizace.9.1.4.2 Výroba feroniklu z primárních surovinVýroba feroniklu z primární suroviny se provádí výhradně v rotačních pecích aelektropecním pochodem. Jak jiţ bylo uvedeno, suroviny obsahují značná mnoţství vody,proto je prvním krokem procesu sušení. Sušení probíhá běţně v přímo vytápěné rotačnísušárně, kde se obsah vody mŧţe sníţit ze 45 na 15 %. Dalšímu sušení pod 15 % je třeba se449

vyhnout, aby se udrţela tvorba prachu při následné kalcinaci a pochodu tavení na co nejniţšíúrovni.Další etapou procesu je homogenizace, kdy se rŧzné rudy smíchávají s uhlím a peletizačnímprachem, který se recykluje z hlavního pochodu. Suchá vsázková směs se potom dávkuje dorotační pece. Rotační pece se pouţije k dehydrataci rudy pomocí kalcinace a předběţnéredukce oxidŧ Ni a Fe. Proces se provádí asi při 900 – 1000 o C. Kalcinace a předběţnáredukce vytvářejí pecní vsázku, která obsahuje asi 40 % Ni jako kovu a ţelezo ve forměoxidu ţeleznatého (FeO).Horký předredukovaný kalcinát se mŧţe zavést přímo do tavící pece nebo izolovanýchkontejnerových zásobníkŧ. Kontejnerŧ lze pouţít ze dvou dŧvodŧ, za prvé pro uchovánítepla a za druhé k přidávání koksu nebo uhlí, které jsou zapotřebí k dokonalé redukcipředtím, neţ se dávkují do elektrické pece, kde nastává tavení nebo konečná redukce /tm113, M.T.Antony a D.S.Flett 1997/.Tavení feroniklu se dnes provádí pouze v elektrických obloukových pecích. V elektricképeci nastává proces redukčního tavení pomocí spojeného pŧsobení uhlíkových elektrod apřidaného pevného uhlíkového redukovadla. Teplota vytavení strusky při procesu taveníferoniklu je značně závislá na obsahu FeO.Zpŧsob postupu v peci se proto mění, kdyţ je teplota tavení strusky vyšší nebo niţší neţteplota tavení kovu. Jestliţe je teplota tavení strusky vyšší neţ bod tavení kovu, mŧţe se pecprovozovat snadno se zakrytou lázní. V tom případě nejsou hroty elektrod ponořeny dostrusky a konečná redukce niklu a oxidŧ ţeleza nastává většinou v horké vsázce, kterápřekrývá vrstvu strusky. Pokud je teplota tavení strusky niţší neţ je teplota tavení kovu, jeprovozovat pec těţší. Aby se dosáhlo teploty tavení kovu, měly by elektrody prostoupithluboko do vrstvy strusky. Nejvyšší teplota lázně bude potom okolo hrotŧ elektrod, kdenastane tavení na rozhraní strusky a kovŧ. Tyto podmínky provozu zpŧsobují vysoký podílCO ve vznikajících plynech, coţ vyţaduje otevřený povrch lázně okolo elektrod.Aby se sníţil vysoký obsah oxidŧ Ni, obsahuje vsázka běţně přebytek uhlíku. Ty takézvyšují mnoţství ţeleza, které se vyredukuje i konečný obsah uhlíku v surovém feroniklu.Ke sníţení obsahu ţeleza a uhlíku je nutná další etapa rafinace. Aby se předešlo této dalšírafinaci, musí se provést nějaké zdokonalení postupu. Například u feroniklového pochodu„Ugine“ se nepřidává ţádné redukční činidlo. Elektrická pec vyrobí roztavenou rudu, kteráse redukuje na feronikl za pouţití ferosilicia v jiné pánvové peci. Při feroniklovém pochodu„Falcondo“ se namísto rotační pece pouţije pec šachtová. V šachtové peci se briketovanáruda redukuje redukčním plynem ( nízkosirnou naftou). Následná elektrická pec se potompouţije pouze k roztavení kovu a k jeho oddělení od strusky.Obr. 9.6 Rotační pec – pochod elektrické obloukové pece pro výrobu fero-nikluLegenda : pellets = pelety; lignit= hnědé uhlí (lignit); coal = uhlí; laterite = lateritováruda; crushing = rozmělňování; grinding = drcení; pelletizing = peletizace; dosing machine= dávkovač; metallurgical mixture preparation = příprava metalurgické směsi; off gases =odcházející plyny; dust = prach; dedusting instalation = odprašovací zařízení; clean gases= vyčištěné plyny; air = ovzduší, vzduch; rotary kiln = rotační pec; fuel oil = topný olej;calcine = kalcinát; to pelletizing plant = do peletizačního závodu; bag filters = pytlové filtry(lapače); dry dust = suchý prach; lime = vápno; home scraps = vratný odpad; slag (byprodukt)= struska (vedlejší produkt); elektric smelting furnace = elektrická tavící pec;OBM converter = kyslíkový konvertor; solids = tuhé látky ; gases = plyny;450

Feronikl vyrobený konvenčním postupem potřebuje další rafinaci. Vedle sníţení ţeleza auhlíku by měly být odstraněny nečistoty jako je síra, křemík a fosfor. K rafinaci feroniklu jek dispozici řada zařízení, např. vibrující reakční pánev, indukční pec, elektrická obloukovápec a kyslíkové konvertory. Vyčištěný feronikl se odlévá do ingotŧ nebo granuluje podvodou. Prach obsaţený v odpadním plynu z rotační pece, elektrické obloukové tavící pece aetapy rafinace se zpracovává ve vhodném odlučovacím zařízení. Obsah prachu se mŧţepeletizovat a recyklovat do suroviny v mísící stanici. Schéma výroby feroniklu je uvedenovýše.9.1.4.3 Výroba feroniklu ze sekundárních surovinFeronikl lze také vyrábět ze zbytkŧ s obsahem Ni, které se vyuţívají jako druhotná surovina.Tyto zbytkové odpady, většinou vyuţité katalyzátory z výroby mazacích tukŧ se spalujív rotační peci, aby se zakoncentroval obsah Ni a oxidu Ni v prachu spalin. Odpadní plyn sevyčistí od obsaţeného prachu ze spalin v membránových pytlových filtrech, odkud seshromáţděný prach odebírá a vyuţívá jako surovina pro tavící pochod. Výroba feroniklu sepotom provádí v elektrické obloukové peci s ponořeným obloukem. Roztavená slitina seodpichuje, granuluje ve vodě a ukládá do sudŧ nebo velkých pytlŧ pro odbyt.9.1.5 FerovanadPřidáváním ferovanadu do taveniny oceli se u uhlíkové oceli zvyšuje pevnost v tahu a mezpevnosti za vysoké teploty, dokonce i přidá-li se malé mnoţství. Ocel legovaná vanadem seproto pouţívá pro rychlořezné nástroje.Ferovanad (FeV) se mŧţe vyrábět termickou redukcí oxidŧ vanadu uhlíkem nebo kovem zapřítomnosti ţeleza. Protoţe se uhlíku vyuţívá při termických redukcích, je konečný obsahuhlíku ve vyrobené slitině vysoký. Výroba ferovanadu za pouţití uhlíku jako redukčníhočinidla je proto moţná jen tehdy, pokud nejsou poţadavky na nízký obsah uhlíku.V současné době se ferovanad obvykle vyrábí termickou redukcí hliníkem.Pokud je třeba, mŧţe se před vsazováním směsi do tavícího pochodu provádět drcení, tříděnía sušení. Termická redukce oxidu vanadu hliníkem je samostatný proces, který se mŧţeprovádět v nístěji vyzděné ţáruvzdorným materiálem. Reakční nádoba pouţitá pro tentopochod mŧţe být následujícího typu:- Nístěj vyzděná ţáruvzdorným materiálem vyuţívajícím nepouţitelné zdivo- Prstenec vyzděný ţáruvzdorným materiálem umístěný do jámy obsahující písek- Elektrická pec, kam se mŧţe dodávat přídavná energie buď ke zvýšení tepla reakce,nebo aby se umoţnily rafinační pochody. Elektrické obloukové pece se vyuţívá také,protoţe jemné částice FeV vzniklé při drcení FeV se mohou vrátit do procesu tavení.Tavící pochod se uplatňuje při šarţových pochodech, kdy se celá vsázka přenese do reakčnínádoby a zaţehne se. Po zaţehnutí trvá doba ţíhání u obvyklé velikosti vsázky okolo 1 tferovanadu pouze několik minut. Se zřetelem ke krátké době reakce nemusí být dosaţenorovnováhy mezi obsahem oxidŧ vanadu ve strusce a obsahu hliníku v tavenině kovu. Výrobav elektrické peci má proto výhodu při udrţování vsázky v tekutém stavu, dokud není reakce451

zcela dokončena. Kouřové plyny z procesu se odsávají a čistí za pouţití tkaninových filtrŧnebo mokrých praček.V závislosti na typu pochodu se mŧţe připustit, aby se struska a tavenina kovu chladiladole v nístěji nebo se struska i kov mohou odpichovat do pánví nebo do vrstev, aby seumoţnilo oddělení strusky a kovu a zpŧsobilo se rychlé ochlazení. Odpichování nístějevyţaduje odsávací ventilátory a poměry dostatečné pro odsávání a odvádění kouřovýchplynŧ a výron prachu během odpichu. Struska z termického pochodu s hliníkem se mŧţevyuţívat pro další vyzdívku nístěje nebo se mŧţe drtit, třídit a vyuţívat v jiných oblastechprŧmyslu. Kovový blok se mŧţe chladit na vzduchu nebo vodou, coţ usnadňuje dalšídrcení. Veškeré drcení a prosévání má vlastní jednotky jímání prachu, ze kterých se prachvrací do procesu výroby v nejvhodnějším místě, aby se zajistila kontinuální recyklacerekuperovaných produktŧ.9.1.6 Praţení molybdenitu a výroba feromolybdenu9.1.6.1 Praţení molybdenituOxid molybdenový (MoO 3 ) technické kvality je hlavní surovinou při výrobě feromolybdenu,stejně jako pŧvodní sloučenina pro řadu jiných produktŧ s obsahemmolybdenu, jako je molybdenan amonný (NH 4 ) 2 MoO 4 , molybdenan sodný (Na) 2 MoO 4 akovový molybden /tm 107, Ullmanns, 1996/.Praţení, jak je schematicky dále znázorněno, zpŧsobuje konverzikoncentrovaného molybdenitu (sirníková ruda molybdenu) na technickou jakostoxidu molybdenového pro metalurgický nebo chemický prŧmysl.vzduchPřípravavsázkovéhokoncentrátuPraţící pecOdstraňováníprachuvodaChlazeníproduktuČistěníDo vodyOdstraňováníprachuDrceníoxiduVýrobakyselinysírovéDo ovzdušíVáţení abaleníOdbytkyseliny452

Obr. 9.7: Schéma postupu pražení molybdenituPostup praţení molybdenitové rudy se provádí v etáţové peci Nichols- Herreschoffově nebopodle projektu Lurgi. Typ Nichols-Herreschoffovy pece je podrobně popsán v sekci 2.Etáţová pec se skládá z řady vertikálně uspořádaných nístějí. Do horní části pece se dodávápřídavná energie ve formě zemního plynu, aby se spálily flotační oleje a odpařila se voda.Pochod praţení sám o sobě je exotermní a nepotřebuje přídavnou energii, nicméně tepelnéztráty spojené s chladícím vzduchem ve středové hřídeli, vyzařováním z pláště praţící pecea unikáním horkého oxidu z praţící pece jsou značné. Pomocí sacích ventilátorŧ se praţícípec provozuje při podtlaku vŧči atmosférickému tlaku. To slouţí k regulaci přisávánívzduchu z okolí při oxidaci a chlazení a k prevenci před emisemi oxidu siřičitého doţivotního prostředí. Proud vzduchu, podíl přepravy a někdy injektáţ rozstřiku vody regulujíreakční poměry a teplotu. Vyrobený oxid molybdenový se z praţící pece vypouští a potomse ochlazuje, mele na jemný prášek, vzorkuje a analyzuje ještě před váţením a balením.Výstupní plyn z procesu obsahuje velká mnoţství oxidu siřičitého a prachu (aţ 15 %vsazovaného koncentrátu). Obsah prachu se mŧţe z proudu plynu odstranit pouţitímvysokoteplotních elektrostatických odlučovačŧ a recyklovat do vsázky koncentrátu, kterávstupuje do praţící pece. Oxid siřičitý běţně přechází na kyselinu sírovou v sousednímzávodě výroby kyseliny sírové. Konverze oxidu siřičitého na kyselinu sírovou je podrobněpopsána v sekci 2. Kromě toho vytvořený prach a oxid siřičitý, vzácné kovy jako je rheniuma selen, které vstupují do pece se surovinou, opouštějí proces jako páry oxidŧ kovŧ. Tytoprvky se mohou odstranit z proudu plynu pomocí mokré vypírky ve skrubrech s následnouúpravou vypírací tekutiny. Selen a rhenium se potom rekuperují z iontoměničŧ, které jsouspeciálními společnostmi pouţívány v závodě na úpravu vody.Při konverzi vsázek surovin z molybdenových koncentrátŧ mohou nastat velké rozdílyv obsahu molybdenu (46 – 58 %) a i v dalších sloţkách. Praţení šarţí s rozdílnými jakostmiovlivňuje úpravu odpadních plynŧ.9.1.6.2 Výroba feromolybdenuFeromolybden se mŧţe vyrábět buď termickou redukcí s uhlíkem nebo kovem z oxidumolybdenového. Z praktických dŧvodŧ, jako je pouţití tavícího zařízení pro proces a sníţenívýrobních nákladŧ je mnohem dŧleţitější termická výroba feromolybdenu redukcí s kovemneţ termická redukce s uhlíkem. Termická redukce s uhlíkem však je v krátkosti popsána, abyse poskytl úplný přehled výroby feromolybdenu.9.1.6.2.1 SurovinyVýroba fero-molybdenu je zaloţena na oxidu molybdenovém (MoO 3 ) technické jakosti, jakosuroviny. Vedle hlavní suroviny, oxidu molybdenového jsou k výrobě fero-molybdenupotřebné oxid ţeleza nebo šrot ţelezných válcovenských okují, hobliny nebo třísky. Jakotavícího činidla se běţně se vyuţívá vápna a kazivce (fluoritu) a jako redukčních činidel jepotřeba podle metody výroby, dřevěné uhlí, křemík (ferosilicium) nebo hliník.453

9.1.6.2.2 Karbotermická výroba feromolybdenuPro termickou redukci uhlíkem se mŧţe pouţít elektrické obloukové pece jedno, nebotřífázové. Ve srovnání s třífázovou elektrickou obloukovou pecí má jednofázový systémvýhodu tvorby vyšší hladiny energie uvnitř pece. To proto, ţe pec je vybavena uhlíkovouelektrodou u dna.Proces se provádí jako vsázkový tak, ţe obvykle začíná přetavováním vyrobené struskyz předchozí tavící operace. Oxid molybdenový se přidává potom do procesu jako brikety.Struska se mŧţe odpichovat vně pece a kov se za horka stahuje a potom se chladí vodou.Nevýhodou karbotermického procesu je skutečnost, ţe struska obsahuje relativně vysokámnoţství molybdenu. Proto se struska musí přetavovat v odděleném pochodu, při kterém setvoří mezi-slitina o vysokém uhlíku, která se mŧţe pouţít jako materiál k recyklaci nazačátku procesu.9.1.6.2.3 Metalotermická výroba feromolybdenuJak jiţ bylo uvedeno, dnes je metalotermická redukce nejobvyklejším pochodem, kterého sepři výrobě feromolybdenu pouţívá. Se zřetelem k vyšší Gibbsově volné energii hliníkuv porovnání s křemíkem, je přednostním redukčním činidlem ferosilicium, aby se zajistilybezpečné podmínky pochodu. K dosaţení ţádoucí tepelné rovnováhy reakce je nutné pouţítmalé mnoţství hliníku.Metalo-termický pochod vyţaduje suchou surovinu. Válcovenské okuje, které přicházejímokré, se skladují v zakrytých bunkrech, předtím neţ se třídí a suší, aby se předešlofugitivním ztrátám. Ocelový šrot, který přichází volně loţený, se vyloţí a vkládá dokontejnerŧ, kterým se dává přednost před volným skládkováním. Hladké efektivní tavícíreakce vyţadují promíchání suroviny o vhodné velikosti, coţ je zvlášť dŧleţité s ohledem naoxidy a redukční činidla. Někdy se přidává fluorit, aby zlepšil oddělení strusky a kovu. Abyse získaly správné velikosti surovin, je nutné ferosilicium drtit a třídit. Všechny zpŧsobypřeúpravy jako drcení, třídění, přepravování a mísení by se měly provádět za vyuţitíopatření k regulaci prachu.Pochod tavení se mŧţe provést mnoha zpŧsoby, nejobvyklejšími jsou /tm 128, Euroalliage1998/:1. Vyuţití dlouhých jam, které obsahují písek, v němţ jsou umístěny ocelové válcevyzděné ţáruvzdorným materiálem, aby tvořily tavící kelímky, kde dochází k tepelnéreakci s kovem. Reakce samotná se mŧţe uskutečnit rŧznými zpŧsoby. Reakce takzvaného zapalování shora se uskutečňuje tehdy, kdyţ je celá vsázka umístěnav kelímku a potom zaţehnuta od shora.Alternativně se mŧţe v tavícím kelímku umístit pouze část vsázky a potom shorazaţehnout. Zbytek vsázky se potom mŧţe přidat jako pokračování reakce (reakce spřídavkem)454

2. Pouţití tavících kelímkŧ opatřených ţáruvzdornou vyzdívkou, které jsou umístěny uvnitřkomory, kterou lze uzavřít.. Pokud jde o předchozí popis, reakce se potom mŧţeuskutečnit po umístění celé zaváţky do kelímku a zaţehnout, nebo přidáváním pouzečásti vsázky, zaţehnout reakci a potom postupně přidávat zbytek vsázky, jak reakcepostupuje.Prach a kouřové plyny vznikající při pochodu se musí odsávat, rekuperovat, aby se zajistilcelkový výtěţek molybdenu 97 - 99 %. Shromáţděný prach a kouřové plyny se odsávajík čištění ve filtrech zpětnými sacími vzduchovými tryskami. Pytlové filtry se mohou vyrábětze speciálních tkanin, někdy pouţitých s přídavným povlakem, aby odolaly vysokýmteplotám. Prach z filtrŧ se potom mŧţe přímo vsazovat zpět do hlavního tavícího pochodu.Pro dobré hospodaření je nutné rovněţ recyklovat všechny rozsevy, podlaţní smetky atd.,aby se získal efektivní výtěţek molybdenu.Obr. 9.8: Uspořádání zařízení pro termickou redukci kovem /tm 107, Ullmanns,1996/Legenda :a) násypný zásobník pro železnou rudu nebo válcovenské okujeb) násypný zásobník pro pražený molybdenový koncentrátc) násypný zásobník pro kazivec (fluorit)d) násypný zásobník pro hliník a ferosilicium (75 % Si)e) směsný zásobníkf) váženíg) systém přívodu vzduchuh) vyhřívaný zásobníki) reakční nádobak) elektrostatický odlučovač nebo pytlové filtryTavícím pochodem se vyrobí slitinový blok, která váţí mezi 2,5 – 3 tunami. Kdyţ se oddělístruska, musí se horká tavenina ochladit. Toho lze dosáhnout buď přirozeným ochlazením navzduchu nebo sprchováním vodou. Ochlazený kovový blok se potom rozlamuje na kusy,které se mohou zaváţet do závodu drcení a třídění, aby se vyrobila paleta velikostí produktuvyuţívaná v celosvětovém měřítku.Schéma toku materiálu výrobou, které v zásadě ukazuje hlavní etapy metalo-termickévýroby feromolybdenu znázorňuje následující popisný obrázek.455

SkladištěsurovinyPřípravasurovinyOdstraňováníprachuPřípravatavícíchkelímkŧProstor proskladování struskyNavaţovánísurovinyMíseníZaţehnutíOddělovánístrusky odkovové taveninyOdstraňováníprachuOdstraňováníprachuOddělováníprachu a škváryPrvotnírozlamováníOdstraňováníprachuTřetí účastníkzpracováníDrceníMletíTřídění dle velikostiOdstraňováníprachuVáţeníBaleníOdstraňováníprachuToky postupu výrobyToky recyklaceObr. 9.9 : Výroba feromolybdenu metalotermickou redukcí456

9.1.7 FerowolframFerowolfram, stejně jako základní materiál pro vytavení wolframu, který se vyrábíz druhotné suroviny se vyuţívá hlavně ke zlepšení vlastností oceli. Wolfram jako legujícíprvek tvoří stabilní karbidy a proto zvyšuje pevnost za horka a odolnost oceli protiopotřebení. Takové oceli (rychlořezná ocel) je zapotřebí k výrobě rychlořezných nástrojŧ,které se mohou pouţívat při teplotách okolo 600 o C. Vedle toho bude wolfram zvyšovatřadu dalších vlastností jako je tvrdost, mez kluzu a mez pevnosti v tahu /tm 107,Ullmanns, 1996/.9.1.7.1 Výroba ferowolframu a wolframové kovové báze9.1.7.1.1 FerowolframFerowolfram se mŧţe vyrábět z rŧzných surovin s obsahem oxidŧ wolframu, např.wolframitu, scheelitu a hübneritu. Redukce těchto minerálŧ se mŧţe provádět buďtermickou redukcí uhlíkem nebo kovem, stejně jako spojením obou.Termická redukce uhlíkem, který je známý vytavením pevného bloku hmoty se provádív elektrické obloukové peci. Se zřetelem k vysoké teplotě tavení ferowolframu se nemŧţevyrobená slitina odpichovat zvenku pece. Po vytavení se kov začne shromaţďovat na dněpece. Kdyţ mnoţství kovu dosáhne potřebné váhy, pec se vypne. Ingot kovu se potomuvolní z pece, kdyţ se odstraní ţáruvzdorná vyzdívka. Kov se potom drtí a třídí. Jestliţe jeněkolik pecí pouţito paralelně, mŧţe se výroba také provádět jako kvazi-kontinuální proces.Výstupní plyny z pece se zpracovávají v systému čištění plynu, aby se minimalizovalydopady na ţivotní prostředí a rekuperuje se mnoţství oxidu wolframového z prachu spalin.Spojením karbo-termického a metalo-termického pochodu za pouţití jak uhlíku takferosilicia jako redukčních činidel se vyrobí feroslitina s vysokým obsahem wolframu.Pochod se provádí ve třech postupných etapách v elektrické obloukové peci. V prvnímstupni se vyrobí struska s oxidem wolframovým, která se v následující etapě dále redukujeferosiliciem. Třetím konečným krokem je třeba zvýšit obsah wolframu rafinací nízkowolframovétaveniny z druhého stupně přidáním wolframových koncentrátŧ.Metalo-termický proces se uplatňuje z ekonomických dŧvodŧ méně, protoţe postupvyţaduje velmi čistou a tudíţ nákladnou surovinu. Aby se udrţela samonosnost procesu,pouţívá se jako redukčních činidel směsi křemíku a hliníku. Kov se mŧţe získat z pecnívany po ochlazení a odstranění pecní vyzdívky. S ohledem na ekonomické nevýhody jemetalo-termická výroba ferowolframu dnes vhodná pouze tehdy, objeví-li se speciálnípoţadavky zákazníka.9.1.7.1.1.1 Wolframová tavící bázeWolframová tavící báze je slitina wolframu, která se vyrobí z druhotné suroviny. Hlavnímizdroji jsou rŧzné druhy wolframového šrotu. Výroba základní wolframové tavící báze jepouhé přetavení a proces legování, který se mŧţe provádět v elektrické obloukové peci.Skutečnost, ţe je na trhu k dispozici stále více wolframového šrotu, zvyšuje dŧleţitostprocesu přetavování, který vyţaduje méně energie neţ primární tavící pochod.457

9.1.8 FerotitanFerotitan se mŧţe vyrábět buď z primární nebo druhotné suroviny a pouţívá se pro řadurozličných účelŧ. Jako legující prvek zvyšuje mez kluzu a sniţuje náchylnost k praskání. Přivýrobě korozivzdorné oceli s vysokým obsahem chromu a niklu se ferotitan pouţívák vyvázání síry / tm 107, Ullmanns, 1996/.Při výrobě ferotitanu se pouţívá jako primární suroviny minerálŧ s obsahem oxidutitaničitého, jako je ilmenit. K redukci dochází obvykle při metalo-termickém pochodu,protoţe termickou redukcí uhlíkem vzniká slitina, která obsahuje příliš mnoho uhlíku a protoje nezajímavá jako legující prvek v ocelářském prŧmyslu. Výroba se provádí jako vsázkovýpochod v tavícím kelímku se ţáruvzdornou vyzdívkou nebo v elektrické peci v závislosti navariantě procesu.V současných letech se na trhu zvyšuje dostupnost titanového šrotu a proto je výroba ferotitanuz druhotné suroviny významnější. Výroby ferotitanu se docílí tavením ţelezného šrotua titanu v elektrické indukční tavící peci. Legující proces je bezstruskový.Ţelezný produkt se prodává podle specifikace v podobě pevné měkké oceli. Titanový šrot sedodává na místo v kontejnerových vagónech. Zásoby obsahují drobné kovové odlitky šrotu,tvářené výrobky a hobliny ze soustruţení (kovové třísky, piliny). Po dodání se materiálkontroluje, aby se zajistilo, ţe není kontaminován radioaktivními materiály. Velikostvelkých kusŧ šrotu se zmenšuje řezáním pomocí kyslíkových hořákŧ.Třísky se sekají za pouţití rotačního drtiče a potom se vkládají do odstředivky, aby seodstranil olej a vlhkost.Titanové třísky se odmastí v rotační sušárně, kde jsou plyny s obsahem oleje vedeny přescyklon, aby se odstranil prach a odvádějí se. Tyto plyny poté procházejí dospalovacímhořákem. Spalné plyny/ kouřové plyny buď recirkulují sušárnou nebo se vedou do druhéhocyklonu. Po prŧchodu cyklonem se zavádí absorpční činidlo ( hydrouhličitan sodný) , aby seproud plynu neutralizoval.Nakonec, ještě před vypuštěním komínem do atmosféry prochází plyn přes keramický filtr.Mnoţství pecní vsázky se vypočítá na základě analýzy surovin. Materiály se naváţí namuldách a dávkují do elektrické indukční tavící pece. Pro vsazování materiálu běhemprocesu tavení se pouţívá systému skluzných ţlabŧ. Kdyţ je tavení skončeno, odpichuje setavenina kovu do ingotové formy a tekoucí vzorek se odebere pro analýzu. Po ochlazení seingot přepraví k další operaci, jako je vytloukání, drcení a mletí, aby se dosáhlo poţadovanévelikosti produktu.Další obrázek představuje schéma toku materiálu při výrobě ferotitanu.458

Olej/vodak provozovatelispeciální rekuperaceTi třískyDrcenítřísekPřídaveksorbentu komíncyklonKeramickýfiltrPevný titanodstředivkajemný prachna skládkujemný prachna skládkuŢeleznýšrotDospalovacíhořákVáţení surovinTepelnéodmaštěnícyklonTaveníElektrická indukční pec(chlazená vodou)jemný prachna skládkuOdléváníPytlový filtrkomínIngoty FeTiprach z kouřových plynŧna skládkuPřeprava ingotŧ k dalším operacím,Vytloukání, drcení, mletí, prosévání, balení9.10: Schéma výroby ferotitanuExpediceObr.459

9.1.9 FeroborFerobóru se pouţívá hlavně jako přísady při výrobě oceli ke zvýšení prokalitelnosti, odolnostiproti deformaci a tvarovatelnosti za tepla, protoţe ocel legovaná borem má odolnost protioxidaci aţ téměř při 900 o C. Surovinou k výrobě ferobóru jsou oxidy bóru a kyselina boritá.Jako redukčního činidla se vyuţívá uhlíku (dřevěného uhlí), hliníku nebo hořčíku. Výroba semŧţe rovněţ uskutečnit termickou redukcí s uhlíkem nebo kovem.Suroviny přicházejí baleny v rŧzných podobách, např. v sudech, v kontejnerechpřizpŧsobených střednímu objemu, na paletách a v polyetylenových obalech. Materiály senavaţují do uzavřených zásobníkŧ ve speciálně vyprojektované váhovně. Objemné pytle sevyprazdňují v rámu opatřeného těsnící membránou, která zabraňuje fugitivním emisím.Místní systém odvětrávání vede na filtrační jednotku k odstranění jakéhokoliv prachu.Karbo-termická redukce se provádí v jednofázových nebo třífázových elektrickýchobloukových pecích s ponořeným obloukem v závislosti na specifikaci pochodu. Existujíurčité alternativy karbo-termického pochodu. Při jednom se oxidy bóru a ţeleza redukujísoučasně dřevěným uhlím v elektrické obloukové peci s ponořeným obloukem, kdeţto dalšípochod je zaloţen na kyselině borité a ţelezném prachu a dřevěném uhlí v Heroultověelektrické obloukové peci. Následující schéma ukazuje proces výroby ferobóru a bórovýchslitin.UhlíkŢelezoNiklChromKyselina boritáOxid boritýRecyklovanýprach z kouřovýchplynŧNavaţování surovinZásobníkPytlovýfiltrMíseníJednofázová elektrickáoblouková pecOdléváníIngoty: Fe BNi BCr BPrach z kouřových plynŧ(recyklovaný)Pytlový filtrPrach z kouřovýchplynŧ(recyklovaný)na skládkukomínPřeprava ingotŧ k dalším operacím,čištění, roztloukání, drcení, mletíExpediceObr. 9.11 : Proces výroby ferobóru a bórových slitin460

Metalo-termický pochod pouţívá jako redukční činidlo hliník společně s malým mnoţstvímhořčíku. Tato reakce je vysoce exotermická a potřebuje jen několik minut, aby v tavícímkelímku vyzděném ţáruvzdorným materiálem proběhla. Reakce mŧţe být zaţehnuta vevsázce jako celku nebo jen ve startovací směsi. Kdyţ je reakce skončena, mŧţe se slitinakovu, která se vytvoří na dně pece, mechanicky odstranit. Ta se potom mŧţe drtit a třídit,aby se vyrobila poţadovaná velikost částic.9.1.10 FeroniobFeroniob jako legující prvek zvyšuje u oceli odolnost proti korozi a zlepšuje schopnost ocelike svařování a předchází, zejména u korozivzdorné chrom-niklové oceli mezikrystalovékorozi. Surovinami k výrobě feroniobu je ruda s obsahem niobu (Nb) a koncentráty a oxidyţeleza. Redukce nastává jako u aluminotermického procesu. Reakce obvykle probíháv ţáruvzdorně vyzděném tavícím kelímku, kde se mŧţe zaţehnout celá vsázka, nebo určitáčást, která potom slouţí jako startovací směs.9.1.11 Výroba feroslitin ze sekundárních surovinSe zřetelem k velkému mnoţství dostupných druhotných surovin, zejména oxidŧ kovŧz výroby korozivzdorné oceli, stala se rekuperace feroslitin, hlavně ferochromu dŧleţitoučástí prŧmyslu feroslitin. Rozvoj rŧzných postupŧ sledoval rŧst potřeby výrobcŧkorozivzdorných ocelí, coţ vedlo ke zpracování jejich odpadních produktŧ, aby se vyzískalhodnotný obsah kovu a omezilo se, nebo se předešlo skládkování odpadu.Celkový trh zpracování odpadu těchto druhŧ zbytkŧ z prŧmyslu korozivzdorné oceliv Evropě se odhaduje asi na 150 000 t / rok, coţ odpovídá asi 75 000 tunám slitin. Dvětřetiny tohoto trhu se v současné době zpracovávají neboli konvertují na kov. Trh se značněpropojen s vývojem prŧmyslu korozivzdorné oceli a vykazuje pro další léta pozitivní trend.9.1.11.1 Surovin a příprava surovinCharakteristickými surovinami pro výrobu feroslitin z druhotných zbytkŧ jsou následujícíodpady, které vznikají hlavně v rámci výroby korozivzdorné oceli.Prach z filtrŧ elektrických obloukových pecíPrach z filtrŧ konvertorŧVšechny druhy jemných okujíPrach z otryskáváníPrach z drcení (mletí)Chemické a fyzikální charakteristiky těchto surovin značně kolísají. Je moţno jeale popsat následovně:Prvek Obsah Prvek Obsah Prvek Obsah Prvek obsahCr 2 O 3 10 – 25 % CaO 1 – 30 % ZnO 1 – 20 % S 0,2 – 0,5 %NiO 2 – 15 % Al 2 O 3 0,5 – 4 % PbO 0,2 – 1 % Cl 0,1 – 1 %MoO 3 0 – 5 % SiO 2 1 – 15 % CdO 0,001 – 0,05 % F 0 – 3 %Fe 2 O 3 30 – 65 % MgO 1 – 5 % CuO 0,1 – 3 % Hg 0 – 15 ppmTab. 9.2 : Obvyklá množství oxidů kovů v druhotné surovině461

Úhrnné sloţení zbytkŧ se většinou oxiduje s menší odlišnou kovovou frakcí převáţněz procesŧ povrchových úprav jako je broušení, otryskávání atd. Velikost zrn suroviny seobvykle pohybuje mezi 1,0 – 3 (0) m. V dodávkách se obvykle vyskytují aglomerované azhutněné suroviny.Obsah vlhkosti v surovinách mŧţe kolísat mezi 0 – 35 % se zřetelem k rozdílnému čištěníplynŧ nebo dalších stupňŧ odlučování, které jsou postavené v ocelárnách. To vyţadujeurčitý rozsah pruţnosti manipulace a přepravního zařízení, stejně jako vybavení sušárny.Následkem rŧzných zdrojŧ a jakostí zbytkŧ, pro ekonomickou ţivotaschopnost činnosti sevyţaduje, aby byl minimální obsah legujících prvkŧ : Ni, Cr a pokud to lze posoudit i Mo.Zbytky z výroby austenické korozivzdorné oceli ( 18 – 80 % nebo více) nabízejí příslušnýobsah obvykle 3 % Ni, 12 % Cr, zatímco velkoobjemové zbytky z výroby feritickékorivzdorné oceli (17 % Cr) se stále ukládají na skládku z dŧvodŧ vysokých nákladŧ nazpracování.Výrobní rozsah samostatných oceláren ovlivňuje hlavně sloţení odpadních produktŧzpŧsobem provozované technologie a vsazovaných surovin. V souvislosti s tím existují dvahlavní problémy, např. mnoţství vápna v prachu z filtrŧ a jeho obsah Zn. Obsah vápna jeovlivňován především rŧzností procesŧ ve vlastních ocelárnách a jakostí vápna. Jakostvápna, tj. podíl jeho jemných částic ovlivňuje celkovou jakost vápna přítomného v prachuz filtrŧ. Obsah Zn ve filtrovém prachu a dalších těţkých kovŧ např. Pb, Cd, Hg závisípředevším na jakosti šrotu prosazovaného elektrickou obloukovou pecí. Je-li ve vsázcevysoký podíl pozinkovaného šrotu, objeví se pŧvodní obsah Zn v zachyceném filtrovémprachu.V prachu z pece se mohou vyskytovat dioxiny. Přítomnost a mnoţství dioxinŧ závisí najakosti prosazovaného šrotu v provozech tavení korozivzdorné oceli a zpŧsobu, jak se tamupravuje odpadní plyn. Nečistoty plastŧ (sloučeniny chloru) tvorbu dioxinŧ v prachuz filtrŧ podporují.Také mnoţství suroviny potřebné k výrobě feroslitiny se značně liší z dŧvodu rozdílnostiobsahu kovu ve vsázce. Běţně se při zpracování odpadu vyrobí 400 – 600 kg kovu /1 tvsázky suché suroviny.9.1.11.2 PředúpravaSe zřetelem k přítomnosti rŧzných neţádoucích hrubých částic v surovině, např. masekfiltru, kusového šrotu, ţáruvzdorného materiálu, je třeba suroviny roztřídit. Surovinu lzedodávat ve velkých ţocích nebo volně loţenou. Velké ţoky se vyprazdňují v uzavřenémprostoru, který je vybaven samostatným odprašovacím zařízením. Suchá surovina se potompřepraví dopravníkem na vibrační síto, kde se odstraní na sítě cizí prvky nad 10 mm. Potéto etapě se materiál dopraví korečkovým dopravníkem do skupiny zásobníkŧ, které sevyuţívají jako vyrovnávacího zásobníku před etapou mísení.V případě, ţe se pouţije lektrické obloukové pece s ponořeným obloukem, neutralizuje sevolné vápno obsaţené v surovině vodou ve speciální míchačce ještě před spékáním dobriket. Po několika denním vytvrzování pod krytem se brikety smísí s dalšími příměsemivsázky a dávkují se do pece.462

9.1.11.2.1 Mletí a mísení ( pouze proces Plasmadust)Po prosátí se provede analýza surovin na struskotvorná činidla, aby se stanovilo, jakmnoho písku nebo vápna se musí přidat k vyrovnání basicity strusky ( pozn. basicitastrusky je dána poměrem CaO/SiO 2 ). Do vysokootáčkové míchačky se po dávkáchpřidává nezbytné mnoţství struskotvorných činidel – především křemenného pískuspolečně s cca 1 – 10 % vody, aby se získaly dosti prŧchodné mikropelety. Spotřebakřemenného písku závisí na surovině, respektive její alkalitě, běţným rozmezím je však 0– 100 kg/t suchého materiálu.Účelem sušení materiálu je získat homogenní suchou vsázku, která se mŧţe pneumatickoucestou odeslat do pecní haly. Nepřímo vytápěná rotační sušárna uţívaná za tímto účelem sevyhřívá procesním plynem bohatým na CO. Sušička je vybavena kombinovaným hořákemna plyn a topný olej. Po vysušení opouští materiál sušárnu při necelých 1000 o C. Materiálse před dopravením do mezizásobníku opět prosévá. U pouţité filtrační jednotky sekontinuálně monitorují emise rtuti. Před vstupem do sušárny se k materiálu přidává malémnoţství sirníku sodného (Na 2 S), je-li zapotřebí, aby se vytvořily stabilní sloučeniny Hg apředešlo se odpařování rtuti.9.1.11.3. Tavení v peci s ponořeným obloukemProces rekuperace, který vyuţívá elektrické obloukové pece s ponořeným obloukem jevelmi podobný výrobě ferochromu v elektrické obloukové peci. Jedno zařízení v USAprovozuje rotační nístějovou pec pro předběţnou redukci, po níţ následuje tavenív obloukové peci s ponořeným obloukem.Výstupní plyn z pece se za sucha odlučuje v konvenčním pytlovém filtru. Plyn se zředíokolním vzduchem ve vrcholu otevřené pece, kde se dokonale spaluje CO. Typické sloţeníje 90 % vzduchu ( 19 – 20 % přebytku kyslíku), 7 % CO 2 a 3 % H 2 O.Čištění výstupního plynu se provádí ve dvoustupňovém pytlovém filtru. Po ochlazení pod200 o C se pecní prach odloučí v prvním stupni a jímá se pro recyklaci, nebo dalšízpracování. Ve druhé etapě se injektují granule adsorbentu (aktivní uhlík nebo lignitovýkoks). Těkavé kovy, jmenovitě rtuť a menší mnoţství kadmia a olova se naadsorbuje napovrch uhlíku. Adsorbent také zachytí sloučeniny chloru včetně dioxinŧ. Tato druhá etapase provozuje při méně neţ 130 o C. Stejným pytlovým filtrem se zachycují kouřové plynyz fáze odpichu.Při regulaci se injektuje omezené mnoţství vody, do vystupujících plynŧ, které se poslézeodpaří. Provozní a chladící voda cirkulují v uzavřeném okruhu, spotřeba z rozvodu sevypouští jako pára do spalných plynŧ pece a odparnými chladiči.Proto se z pochodu nevypouští kapalina. Okolo 60 % spotřeby vody se zajišťujeshromaţďováním dešťové vody v sídle prŧmyslového podniku ( ze zemní části i z budov).Tekutá struska se odděluje od kovu na základě gravitace. Vyuţití kaskádového uspořádáníposkytuje skutečně úplné oddělení. Nízká alkalita strusky ( 0,7 – 0,8, tj výsledek poměruCaO/SiO 2 ) zajišťuje tvorbu stabilních křemičitanŧ, které nejsou vyluhovatelné. Předpřepravou se provádějí zkoušky chemického sloţení a vyluhovatelnosti, aby seklasifikovalo kaţdé vyrobené mnoţství. Strusky se pouţívá na rozličné stavební aplikacepo příslušném zmenšení velikosti.Slitina se odlévá do ţelezných forem. Surový odlitek (housky) váţí 2 – 4 tuny kaţdý.Porézní struska se shromaţďuje v otevřené jámě, kde tuhne. Po ztuhnutí taveniny kovu se463

ingoty roztloukají na několik velkých kusŧ hydraulickými buchary, aby se usnadniladoprava a přetavení.Z dŧvodu obsahu Ni je tavenina kovu poměrně houţevnatá (není křehká) oprotivětšině feroslitin. Nevyţaduje další zpracování a je schopná přepravy volně loţenána vozidlech nebo na otevřených ţelezničních vagónech.9.1.11.4. Proces PlasmadustPo etapách předúpravy je druhotná surovina, pokud se jí pouţívá do procesu s ponořenýmobloukem, přepravena pneumaticky pomocí uzavřeného vakuového systému z budovypřípravy suroviny do pecní haly.Tavení probíhá v šachtové peci 12 m vysoké s vodou chlazeným pláštěm o vnitřnímprŧměru cca 2,5 m. Pec je vybavena například třemi plasmovými generátory, kteréposkytují pro plasmový efekt ohřev z instalovaných 18 MW. Šachta se plní drobnýmkoksem, který pŧsobí jako redukční činidlo. Plasmové generátory, které jsou symetrickyumístěné okolo dolní části pece dodávají energii potřebnou při endotermických reakcích.Plasmový plyn, recirkulovaný provozní plyn se vede do pece vodou chlazenými měděnýmidmýšními trubicemi. Vsázkový materiál se injektuje trubicemi a mísí se při prouděnís plasmovým plynem ( přibliţně o 4000 – 5000 o C), kde se uskutečňuje reakce.Koks se zaváţí shora pece v pravidelných intervalech. Sloupec koksu pŧsobí jako redukčníčinidlo a filtr pro plyn, který prochází pecí ven . Následkem stejného rozdělení tepla v pecia její výšky lze dosáhnout vysokého výtěţku za podmínek redukce hodnotných prvkŧ Ni,Cr, Mo, Fe a a srovnatelně nízkého přenosu do stupně čištění plynu. Neţ se dospějek odpichu, injektuje se do šachty vsázka suroviny. Pec se v pravidelných intervalechodpichuje otvorem u dna, jako obdoba postupu u vysokých pecí. Horká tavenina se odlévápři teplotě asi 1400 o C do licího pole obezděného ţáruvzdorným materiálem, do housek,z nichţ kaţdá má 3 – 4 t. To odpovídá 60 % výtěţku kovu. Slitina se obohacuje uhlíkem (4– 6 %) a mŧţe se drtit na kusy o váze cca 500 – 800 kg podle poţadavkŧ konečnýchuţivatelŧ rŧzných oceláren.Systém čištění plynu je vybaven 3-stupňovým Venturiho skrubrem spojeným s mokrýmelektrostatickým odlučovačem, který je umístěn za třístupňovým Venturiho systémem.Mokrý elektroodlučovač čistí dále procesní plyn. Po těchto stupních odlučování sevýstupní plyn dále očistí od rtuti v selenovém filtru. Zde se páry rtuti váţou do selenidurtuti. Vyčištěný výstupní plyn se pouţívá buď pro ohřev sušárny, dodává se do rozvodnéhosystému vytápění, nebo se spaluje plamenem. Okolo 50% této energie pro systémrozvodného vytápění se vyrábí přímými výměníky tepla z vody pro chlazení pece a dalších50 % se vyrábí v horkovodních kotlích. Okolo 50 % vzniklého plynu se recirkuluje doplasmových generátorŧ kompresorem a uţívá se jako plyn z přestupu tepla. Od nedávnédoby se také kontinuálně měří emise rtuti v proudu plynu na výstupu s napojením napočítač.Struska se odděluje od kovu pomocí gravitace a stahuje se z kovu. Inertní struska proudí dojámy, odkud se pravidelně vyhrabuje a zároveň se drtí. Potom se struska v externím závoděodděluje od kovových kusŧ. Podle zkušenosti je alkalita cca 1,0 (CaO/SiO 2 ), tedy takovýdruh struskového produktu se mŧţe prodat jako nevyluhovatelný materiál, uţitečný přistavbě silnic.464

Ve velkém měřítku se prováděly dlouhodobé testy vyluhování, při kterém byla struska zvýroby vystavena po dobu 1 roku dešťové vodě. Prokázalo se, ţe struska je vhodnýmateriál pro účely stavby silnic v dŧsledku velmi nízké vyluhovatelnosti kovŧs charakteristikou podobnou těm, které má přírodní horninové kamenivo.9.2 SOUČASNÉ HODNOTY EMISÍ A SPOTŘEBVýroba feroslitin je obecně vzato proces, který spotřebovává energii, protoţe se taveníprovádí při vysokých teplotách. Výroba feroslitin se proto váţe k relativně vysokýmspotřebám surovin jako jsou rudy, koncentráty a tavidla, stejně jako redukční činidla apaliva, mezi která patří koks nebo uhlí a elektrická energie. Dopady na ţivotní prostředí seprojevují v ovzduší, vodě a pŧdě a lze je klasifikovat následovně: Spotřeba suroviny a energie- surovina a energetická spotřeba Emise do ovzduší- prach a emise kouřových plynŧ- ostatní emise do ovzduší (SO 2 , NOx, plyn CO, CO 2 , polycyklické aromatickéuhlovodíky (PAH), těkavé organické sloučeniny (VOC), dioxiny (PCDD/F) a těţkékovy- emise hluku a vibrací Pevné zbytky, odpady a vedlejší produkty- prach, kouř a kal- struska Emise v odpadní vodě- odpadní voda z mokrého vypíracího systému- odpadní voda z granulace strusky a taveniny kovu- výtok z okruhŧ chladící vody Rekuperace energie- rekuperace energie za podmínek vyuţití na CO bohatého výstupního plynuz uzavřených pecí- rekuperace energie z odpadního tepla polouzavřených pecí9.2.1 Spotřeba surovin a energieÚdaje, které jsou k dispozici o spotřebě suroviny a energie při výrobě feroslitin jsouuvedeny v následujících tabulkách v podobě měrných faktorŧ o vstupu, vztaţených natunu vyrobeného produktu. Spotřeba surovin a energie však závisí na jakosti pouţitých rud.Aby nedocházelo k nesprávným rozdílŧm mezi alternativami procesŧ, je dŧleţité uvéstpouze hrubé energetické spotřeby. Energetické zdroje pŧsobící při pochodu výroby seskládají z elektrické energie a energie chemické vazby v uhlíkatém materiálu.465

l kg uhlíku má potenciální hrubý obsah energie ke konverzi na CO 2 asi 8,8 kWh, nebopřibliţně 7,7 kWh/kg koksu. Pokud se počítá s těmito číselnými hodnotami, mŧţe sevypočítat hrubá energetická spotřeba pro výrobu objemných feroslitin, jak ukazují tabulkyv textu. Emitované hrubé mnoţství CO 2 bude přímo úměrné mnoţství v procesuspotřebovaného koksu.Tab. 9.3 Hrubá spotřeba suroviny a energie při výrobě ferochromuSurovina(kg/t)Chromit 2400-3000(N 1)Reduktant 550-700(kg/t) (N1)Tavidla 100-400(kg/t) (N1)Ostatní Elektroda(kg/t) 8 – 25přetavba0-300ElektrickáenergiekWh/tPotenciální energiepři uţitíkoksu(kWh/t)Celkováenergie navstupu(kWh/t)Vysokouhlíkatý ferochrom3800-4500(N1)4235-5390(N1)8035-9890(N1)2300-2400(N 2)500-550(N 2)200-300(N2)Elektroda7 – 103100-3500(N2)3850-4235(N2)6950-7735(N2)Středněuhlíkatýferochromn.d. n.d. n.d. 1600Nízkouhlíkatýferochrom600 n.d. n.d. 675 (FeSiCr)(N3)n.d. n.d. n.d. 1100n.d. n.d. n.d. Písek 100 kgSi 40 kgElektroda 10 kgKyselina boritá 3 kg2600-3100(N3)4620(N3)7220-7720(N3)4500(N4)n.d. 3400(N5)n.d. n.d. n.r.n.d. n.d. 3400466

Poznámky: n.d.= není k dispozicin.r. = není relevantní(N1) : údaje o spotřebě u konvenční otevřené ponorné obloukové pece, hrudkovitá a jemnáruda bez aglomerace, předehřevu a / nebo procesu předběţné redukce(N2) : údaje o spotřebě při pouţití předehřátých pelet jako suroviny a ţádné přetavby(N3) : spotřeba při pouţití předredukovaných pelet jako suroviny.V tomto případě závisí spotřeba energie na stupni metalizace(N4) : pec na stejnosměrný proud bez pochodu předredukce(N5) : uvedená spotřeba energie se vztahuje ke konverzi FeSiCr na nízkouhlíkatý FeCr.Pokud je zařazena výroba meziproduktu FeSiCr , je elektrická energie 8050 – 9500,potenciální energie při pouţití koksu 5750-6400 a celkový vstup energie 13800-15900 kWh/tnízkouhlíkatého FeCr.Výše uvedená spotřeba elektřiny a redukčního činidla náleţí celému pochodu výrobySpotřeba elektrické energie je okolo 95 % celkové spotřeby. Hlavní část zbývajících 5 % jeelektrická energie potřebná pro úpravu odpadního plynu.Spotřeba energie pouţité pro spékání chromitové rudy závisí na druhu spékací pece, kteráse pouţije a na charakteristikách rŧzných chromitových koncentrátŧ. Spotřeba prachovéhokoksu bude obecně v rozmezí od 60 – 90 kg/t aglomerátu. Při spotřebě aglomerátu mezi 2a 2,5 t/t fero-chromu to činí 120 – 225 kg prachu/t fero-chromu. Externí spotřeba energieocelového pásu spékací pece dosáhne rozmezí mezi 200-400 kWh/t pelet. Energie pocházíz prachového koksu a plynu oxidu uhelnatého z tavení. Spotřeba koksového prachu je 20 –40 kg/t pelet a podíl CO jako externí energie je okolo 20 – 40 %. Externí energie prosušení koksu v šachtové peci je okolo 200 kWh/t koksu, coţ se rovná 100 kWh/t FeCr.Spotřeba pasty Söderbergových elektrod se pohybuje mezi 7 – 20 kg/t FeCr, nejniţšíspotřeba se dosahuje, kdyţ se pouţije předehřátá, nebo předredukovaná aglomeračnívsázka.Voda se pouţívá při výrobě ferochromu jako voda prŧmyslová a voda chladící.Prŧmyslová voda se pouţívá pro vypírání a granulaci strusky. Pokud je v uzavřenémokruhu úprava provozní vody, pak se běţně pouţívá 5 – 15 m 3 /t ferochromu. Pro účelychlazení se uţívá rovněţ 5 – 15 m 3 vody/t ferochromu.Oxidované odpady z oceláren, prach a okuje se rekuperují za pouţití zpŧsobŧ přijatých provýrobu vysokouhlíkového ferochromu. Spotřeba energie pro redukci kovem je znázorněnav následující tabulce pro typické obsahy rekuperovatelných kovŧ. V uţívání jsou dva typypecí a sice konvenční obloukové pece s ponořeným obloukem a plasmové šachtové pece sestejnosměrným proudem.467

Tab.9.4: Údaje o spotřebě při rekuperaci feroslitin ze zbytkových odpadů oceláren,vyjádřené jako vstupní měrné faktory na l tunu rekuperovaného materiálu.Konvenční el. oblouková pecs ponořeným obloukemZbytky kg/t 1650 – 2500 1650 – 2500Redukční činidlo kg/t 400 – 500 400 – 500Elektřina kWh/t 3000 – 3400 2800 – 3800Obsah kovu % ( na vstupu)NiCrMoCSiFe3-1515-251-54-60,5-8bilance3-1515-251-54-60,1-1bilanceVoda m 3 /t 1,0-1,5 2,8-3,2Rekuperace slitiny (výstup)CrNiMoFe 80% 90 % 90 % 90 %Plasmový proces90 – 95 %90 – 98 %90 – 98 %90 – 98 %Spotřeba energie a suroviny pro výrobu fero-silicia a kovového křemíku je uvedenav podobě měrných faktorŧ na vstupu jako příkladně v následující tabulce, protoţe sezřetelem k závodu a specificky výrobním dŧvodŧm jsou obvyklé také jiné kombinacesurovin.Mnoţství elektrické energie, která se uvádí v tabulce se počítá s ohledem na obvyklepouţívanou otevřenou nebo polouzavřenou pec s ponořeným elektrickým obloukem bezrekuperace energie.Tab. 9.5: Spotřeba suroviny a energie při výrobě ferokřemíku, křemíku a CaSi,vyjádřená jako specifické faktory na vstupuFeSi (75 % Si) Křemík-kov CaSiKřemenec kg/t 1800 2600 1500Redukční činidlo kg/t 850 1150-1500 925Elektroda kg/t 50 100 (N2) 120Pelety ţelezné rudy kg/t 350 n.r. n.r.Vápenec kg/t n.r. n.r. 900Dřevěné třísky kg/t 0-400 1000-2000 n.r.Elektrická energie kWh/t 8500 10800-12000 (N1) 9500Potenciální energie –předpokládá sekoks nebo uhlí (kWh/t)6545(koks/uhlí)10120-13200(uhlí)7122(koks)Celková energie na vstupu kWh/t 15045 20920-25200 16622468

Poznámky: n.d.= údaje nejsou k dispozici;n.r. = není relevantní(N1) Ideální spotřeba energie pro výrobu kovového křemíku je 10100 kWh/t( teplo reakce = 8 kWh/t, ztráta tepla v kovu = 0,9 kWh/t a ztráta tepla v odcházejícímplynu = 1,2 kWh/t)(N2) Někteří výrobci křemíku vyuţívají spojení Söderbergovy elektrody s grafitovou.Záměrem je pouţít Söderbergovu technologii, ale sníţit nečistoty ţeleza zpŧsobené pláštěmelektrodySoučasné vyvíjené výroby vyústily do nových typŧ elektrod, které vyuţívajíSöderbergovu technologii a grafitové jádro, aby systém mohl vyrábět kovovýkřemík. Účelem je sníţit ţelezné nečistoty zpŧsobené pláštěm elektrody.V následující tabulce jsou uvedeny specifické parametry na vstupu u výrobyrŧzných druhŧ feromanganu, stejně jako siliko-manganu a pochodu spékánímanganových rud a koncentrátŧ.Tab.9.6: Údaje o spotřebách při výrobě aglomerátu manganové rudy,feromanganu a siliko-manganu, vyjádřené jako specifické faktory na vstupu.Zdroj Aglomerát HC FeMn MC, LC FeMn(termicky s Si)SiMn standard(a LC SiMn)Pozn.Vysoká pec EOPRuda kg/t 1000-1300 2000 1900-2100 1600-2000 500-1700 (N1)Koks kg/t 100 1100-1450 410-450 200-300 400-600Uhlí kg/t 100 n.r. n.r. n.r. n.r.Plyn m 3 /t 150-200 n.r. n.r.Elektroda n.r. n.r. 8-20 6-8 20-30kg/tVoda m 3 /t 12-18 chladící 1,5-40 (N3) chladící voda 1,5-40 (N3) (N2)Ostatníkg/tElektřinakWh/tPotenciál.energie připouţitíkoksukWh/tCelkováenergie navstupukWh/tvoda chladící vodan.r. n.r. n.r. Tavidla800-1000SiMn700-1000chladící H 2 OStruskaFeMn400-2500n.r. n.r. 2200-3000 1600-2000 3800-60008470-11165 3157-3465 1540-2310 3080-46208470-11165 5357-6465 3140-4310 6880-10620469

Poznámky:(N1) Spotřeba surovin běţně obsahuje materiály k recyklaci jako je prach a kalz odlučovacího systému(N2) Spotřeba vody je závislá na vybavení k úpravě vody a kolísá od 20 do 40 m 3 /t uotevřených okruhŧ a od 1,5 do 5 m 3 /t v okruzích uzavřených(N3) Spotřeba vody je spojena s mokrým odprašovánímEOP = elektrická oblouková pecHC FeMn = vysoko uhlíkatý FeMnMC FeMn = středně uhlíkatý FeMnLC FeMn = nízkouhlíkatý FeMnn.r. = není relevantnín.d. = není k dispoziciDostupné informace o spotřebě suroviny a energie při výrobě rŧzných speciálníchferoslitin jsou uvedeny v následující tabulce.Tab.9.7: Údaje o spotřebě při výrobě speciálních feroslitin, vyjádřené jakospecifické faktory na vstupu.Slitiny FeVFeMo FeTi FeBFeNi(N 3)Oxidy kovŧ kg/t n.d. 1100-2000 (N1) n.d. (N3) n.d. n.d.Elektrická energie 1500 2200-2800 160-405 770 6000-11000kWh/tPlyn m 3 /t 120 n.r. 148-155 MJ/t 55 75Voda m 3 /t 6,9 (N2) n.r. n.m. 0,3Nehašené vápno kg/t n.d. n.r. 20-180 n.r. n.r.Fluorit kg/t n.r. n.r. 0-30 n.r. n.r.Hliník kg/t 800-1000 36-70 n.r. n.r.Kovové ţelezo kg/t n.d. 100-150 23-210 (N4) n.d.Válcovenské okuje n.r. n.r. 250-550 n.r. n.d.kg/tOstatní kg/t n.d. n.d. 620-700 (FeSi) n.dPoznámky :(N1) Uvedené údaje obsahují mnoţství V 2 O 5 a V 2 O 3(N2) Spotřeba vody je velmi specifická podle místa a proto není representativní(N3) Údaje o spotřebě pro výrobu FeMo se zakládají na 1 t molybdenu(N4) Mnoţství kovového ţeleza závisí na slitině, která se má vyrobit, např. 70 % FeTiobsahuje 700 kg Ti, 300 kg Fe/t slitiny; stejně tak 40 % FeTi obsahuje 400 kg Ti a 600 kg Fe/tslitinyn.d. = není k dispozicin.r. = není relevantní pro tento výrobní pochodn.m. = neměřilo se470

Pochod praţení molybdenových koncentrátŧ je autogenním procesem, pokud se iniciujeoxidační reakce. Externí energie ve formě elektřiny bude potřebná pouze pro mechanicképochody vícenístějových pecí. Zemní plyn se pouţívá k vysušení koncentrátŧ a k zaţehnutíjakéhokoliv flotačního oleje a ke zvyšování teploty do bodu, kde nastává exotermická reakce.9.2.2 EMISE9.2.2.1 Emise do ovzduší9.2.2.1.1 Emise prachu a spalinPodle suroviny, jeţ je potřeba a pouţité provozní jednotky, jsou emise prachu a kouřovýchplynŧ např.z drcení, sušení, aglomerace, odpichu taveniny a manipulace s produktem,nejdŧleţitějšími zdroji znečištění, které vstupuje do ţivotního prostředí. Následující obrázekukazuje potenciální bodové zdroje emisí prachu a kouře ze závodu na výrobu feroslitin.Obr.9.12: Schéma technologického postupu výroby feroslitin se znázorněním potenciálníchbodových zdrojů emisí do ovzduší /tm 35, ECE 1995/Legenda:unloud = vyložení nákladu; storage = uskladnění; dust = prach; drying = sušení;crushing = drcení; weight-feeding = vážení vsázky; screening = třídění (prosévání)fumes = kouřové plyny; smelting = tavení (z rudy); tapping = odpichování;casting = odlévání; shipment = přeprava ( distribuce)Vykládání nákladu a skladování suroviny mŧţe produkovat prach, kdyţ materiál padáz jednoho dopravníku na druhý. K prášení mŧţe také docházet, je-li chod dopravníku přílišrychlý ( tj. více neţ 3,5 m /s). Uţívá-li se čelního vykládání, práší se v prŧběhu přepravyviditelně. Prach, který se tvoří při pochodu tavení se odstraňuje sacími ventilátory nebov případě uzavřené pece přímo izolací pece a vede se do čistícího závodu a odlučuje se(např. tkaninovým filtrem nebo mokrou pračkou). U uzavřených pecí se pouţívá vypírání veskrubru.Odpadní plyn z odpichu obsahuje prach a kouřové plyny z dmýchání kyslíkem, prachz provrtávání ucpávky pece, kouřové plyny z odpařování pecní ucpávky, pokud se pouţíváodpich ucpávky a kouřové plyny z celého povrchu taveniny a strusky. Tyto kouřové plyny,které vznikají při odpichování, budou obsahovat hlavně oxidy kovŧ, které se v tavícímpochodu vyskytují.Následující tabulka ukazuje dostupné údaje o emisích prachu při výrobě rŧzných feroslitin.471

Tab. 9.8: Emise prachu z výroby ferochromu vyjádřené na 1 t vyrobené slitinyZdroj VysokouhlíkatýFeCrStředněuhlíkatýFeCrNízkouhlíkatýFeCrkg/t mg/Nm 3 kg/t mg/Nm 3 kg/t mg/Nm 3Manipulace 0,01-0,02 f (A2) n.d. f (A2) f(A2)s materiálemSušení 0,002 (koks) 1-50 n.d. n.d. 0,082 (ruda) 5Drcení 0,002 n.d. n.d. 0,003 3Peletizace/ 0,01-0,02 1-15 n.r. n.r. n.r. n.r.spékání / t peletSpékání 0,2-0,5 1-30 (N4) n.r. n.r. n.r. n.r.Dávkovací 0,01-0,02 1-30 (N4) n.d. n.d. 0,024 5stanicePředehřev 0,001-0,005 1-15 (N4) n.r. n.r. n.r. n.r.Tavící pec 0,02-0,1 1-100 (N4,5,6) n.d. n.d. 0,101 8(N1)Odpichování (N3) 5-12 (N4) n.d. n.d. (N7) (N7)Odlévání (N3) 5-12 (N3) n.d. n.d. 0,2-0,4 (N4) 3-15 (N4)Manipulace se n.m. n.m. n.d. n.d. 0,04 10-15struskouManipulace 0,02-0,05 R n.d. n.d. n.d. n.d.s produktem(drcení, třídění,skladováníatd.)Poznámky:(N1) Obsah Cr VI v pecním prachu se pohybuje mezi 5 – 10 ppm v uzavřené a mezi 1000 –7000 ppm v otevřené peci(N2) Mnoţství materiálových ztrát zpŧsobených manipulací a skladováním suroviny seodhaduje na méně neţ 2 %(N3) Vzorkování ventilačního vzduchu odváděného z pecní haly včetně prostoru odpichovánía odlévání v dlouhodobém časovém úseku mŧţe představovat indikaci prŧměrných hodnot. Tyvykazují prŧměrné koncentrace prachu mezi 5 a 12 mg/Nm 3 a celkové emise prachu činí 0,2 –0,6 kg/t vyrobené slitiny(N4) Uvedené emise prachu jsou závislé na typu pece a vyuţívané technice čištění výstupníhoplynu. Např. pytlové filtry v mnoha případech dosahují jiţ méně neţ 5 mg/Nm 3 . Uvádí se, ţeemise prachu ze spékací pece za pouţití kaskádového mokrého skrubru jsou pod 4 mg/Nm 3 .(N5) Toto ilustruje rozmezí mezi dobrými a špatnými výkony(N6) Pecního plynu z uzavřené pece se pouţívá po vypírce v mokrém skrubru jako paliva.Plyn se zapaluje pouze tehdy, kdyţ není odběratel dočasně k dispozici.(N7) Zahrnuto do zdroje „ tavící pec“n.d.= není k dispozicn.m. není změřenor = prach se vrací zpět do procesun.r. = není relevantníf = prach z fugitivních emisí472

Tab. 9.9: Emise prachu při výrobě ferosilicia a kovového křemíku vyjádřené natunu vyrobených slitinFeSiKovový Si a CaSiZdroj kg/t mg/Nm 3 kg/t mg/Nm 3Manipulace f (N2) f (N2) f (N2) f (N2)surovinouSušení dřevěných n.m. n.m. n.m. n.m.třísekStanice n.m. n.m. n.m. n.m.navaţovánídávekTavení f f f fOdpichování (3,4) (N3) 5-12 (N4) (N3,4) (N3) 5-12 (N4)Odlévání ()N 5-12 (N4) (N4) 5-12 f (N4)Rafinace (N3) (N3) (N3) (N3)Drcení produktu 0,3-0,5 r. 0,3-0,5 r.Poznámky :(N1) Vyuţitím soustavy pytlových filtrŧ v určitých závodech se dosáhlo emisí pod 5 mg/Nm 3 ,coţ odpovídá stupni vyčištění nad 99,5 %. Dým s SiO 2 se zachycuje ve filtru jako vedlejšíprodukt (mikro- SiO 2 )(N2) Mnoţství materiálových ztrát zpŧsobených manipulací a skladováním suroviny seodhaduje na méně neţ 0,2 %(N3) Pokud se dým a prach z prostoru odpichování zachycuje a čistí v pytlových filtrech,jsou emise prachu v témţe rozmezí jako u emisí prachu z tavící pece(N4) Vzorkování vzduchu vystupujícího z ventilace pecní haly včetně prostoru pro odpich aodlévání mŧţe v dlouhodobém časovém intervalu vykazovat prŧměrné hodnoty. Ty jsou prokoncentrace prachu mezi 5 a 12 mg/Nm 3 a celkové emise činí 0,2-0,6 kg/t vyrobené slitinyn.m.= neměřilo ser = prach se recykluje zpět do procesuf = fugitivní emise473

Tab. 9.10 : Emise prachu při výrobě feromanganu a silikomanganu vyjádřené na tvyrobené slitinyZdroj HC FeMn MC a LC FeMn SilikomanganVysoká pec EOPkg/t mg/Nm 3 kg/t mg/Nm 3 kg/t mg/Nm 3 kg/t mg/Nm 3Manipulace f f f f f f f fse surovinouNavaţovací n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.staniceTavení n.d. 1-10 0,1-0,4 5-60(N3)n.d. 25 0,1-0,4 5-60(N1,3)1-30 (N2)Odpich n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.Odlévání n.d. n.d. 0,05-0,1 n.d. 0,05-0,1 n.d. n.d. n.d.Rafinace n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.Drcení 0,1-0,3 r. 0,1-0,3 r. 0,1-0,3 r. n.d. r.produktuKotel odpad. n.d. 1-10 n.r. n.r. n.r. n.r. n.r. n.r.teplaVýroba n.d. 1-10 n.r. n.r. n.r. n.r. n.r. n.r.elektřinyPoznámky:(N1) emise prachu z uzavřené izolované pece s Venturiho pračkou(N2) emise prachu z otevřené pece(N3) jestliţe se provádí odprášení výstupního plynu z uzavřené izolované peceve stupňovitém mokrém skrubru, lze dosáhnout emise prachu mezi10 – 20 mg/Nm 3Některé závody, které se provozují s polouzavřenými pecemi při odprášení s vyuţitímpytlových filtrŧ dosahují emisí prachu pod 5 mg/Nm 3EOP = elektrická oblouková pecn.r. = není relevantníf = fugitivní emise prachun.d. = není k dispozicir = prach se recykluje zpět do procesu474

Tab. 9.11: Emise prachu vypouštěné do ovzduší ( po vyčištění) při výroběferoslitinFeNi FeV FeMo FeTi FeB PraţenímolybdenituZdroj mg/Nm 3 mg/Nm 3 mg/Nm 3 mg/Nm 3 mg/Nm 3 mg/Nm 3Manipulace se 1-15 5 0,5-2 1-15 1-15 1-15surovinouSušení suroviny 1-15 n.r. 4-17 1-15 1-10 n.rDrcení n.r. 1-5 n.r.Peletizace n.r. n.r. n.r.Spékání/praţení 1 (N2) n.r. n.d. 1-15Dávkování n.r. 1 n.m.Předehřev n.r. n.r. n.rTavení 1-15 5 1-30 1-15 1-10 n.r.Vyklápění/odpich n.d. 5-15 n.d. n.d. n.r.Odlévání (N1) n.d. n.d. n.r.Manipulace struskou n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.r.Drcení produktu 1-15 5 0,5-5 n.d. n.d. n.m.Poznámky(N1) emise se odhadují ze střešních odsávacích ventilátorŧ(N2) údaje jsou z výroby sekundárního FeNi, kde se pouţívají moderní membránové pytlovéfiltry. Uvedená číselná hodnota udává mnoţství oxidu Ni, jako součást emitovaného prachuz rotační pece.n.d. = údaje nejsou dostupnén.r. = není relevantnín.m.= není změřenof = fugitivní emise prachur = prach se recykluje zpět do procesu9.2.2.1.2 Ostatní emise do ovzduší475

Nejdŧleţitějšími znečišťujícími látkami z výroby feroslitin jsou vedle prachu emise SO 2 ,NOx,CO, CO 2 , HF, polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), těkavé organickésloučeniny (VOC) a těţké kovy. Je moţné, ţe se ve spalovací zóně a v části chlazenísystému úpravy odpadního plynu tvoří novými syntézami dioxiny. Emise mohou z procesuunikat buď jako emise komínové nebo jako emise fugitivní a to podle stáří závodu apouţité technologie. Komínové emise se běţně kontinuálně nebo periodicky monitorují anahlašují se pracovníky závodu nebo externími poradci odpovědným orgánŧm.Při karbotermickém pochodu se jako redukčního činidla pouţívá pouze obsahu vázanéhouhlíku, coţ znamená obsahu, který se odvádí, po odečtu těkavých látek z popela a vlhkosti.Těkavé látky obsahují hlavně uhlovodíky, které se nezúčastní reakce, ale opouštějí pecspolečně s CO, kdyţ je pec uzavřena, nebo hořáky blízko povrchu v polouzavřené nebootevřené peci. V obou případech se obsah energie z těkavých látek zuţitkovává.Obsah síry v metalurgickém koksu kolísá mezi 0,4 – 1 %. Ve strusce zŧstává 60 – 85 %síry a okolo 5 % uniká pecí jako SO 2 . Výroba křemíkových slitin vyţaduje rŧzná redukčníčinidla jako je uhlí, koks, petrolejový koks a dřevěné uhlí. Tento materiál obsahuje rŧznámnoţství síry, kdy typická mnoţství jsou mezi 0,5 – 3 %. Při výrobě křemíkových slitin,která je většinou bezstrusková, uniká téměř veškerá síra z pece jako SO 2 nebo jako vázanásíra na mikro-mnoţství SiO 2. Uţitím redukčního činidla nebo směsi rŧzných uhlíkovýchzdrojŧ, které obsahují celkově vysoký obsah síry, asi 2 – 3 %, mŧţe docházet k vyššímemisím SO 2 .Výstupní plyn, vznikající při praţení molybdenitových koncentrátŧ obsahuje velkámnoţství SO 2 , který se běţně čistí v závodě odsiřování za vzniku kyseliny sírové.Podrobné informace o odsiřovacích závodech jsou uvedeny v kapitole 2 tohoto dokumentu.Koncový plyn z odsiřovací jednotky molybdenitového praţence obsahuje SO 2 , protoţekonverze SO 2 na SO 3 mŧţe těţko být 100 %. Výstupní plyn obsahuje také určité mnoţstvímlhy kyseliny sírové, stejně jako nějakého SO 3.Těţké kovy se do procesu zanášejí jako stopové prvky v surovině. Kovy s bodem varu podteplotou pochodu budou unikat jako plyny ve formě páry kovŧ, která částečně kondenzujea oxiduje se a tvoří část prachu z tavící pece. Dokonce po odpichu a zejména běhemrafinace je teplota kovové taveniny a strusky dost vysoká, aby umoţnila vypařování sloţekjak z kovu, tak ze strusky. Kouřové plyny, pocházející z tohoto odparu se vyvíjejí po celoudobu od počátku odpichu aţ do konce odlévání. Stejně tomu je, kdyţ se vyprazdňujepánev. Některé dýmy se mohou uvolňovat z usazeniny kovu v pánvi. Během odpichu sevětšina dýmŧ zachytí prostřednictvím kolektoru odpichových plynŧ a čistí se.V závislosti na druhu rudy, která se pouţije, mŧţe do vzduchu emitovat rtuť. Jeden závod,vyrábějící SiMn uvedl, ţe má vysoké emise Hg díky obsahu rtuti v surovině. Jiní výrobciFeMn a/nebo SiMn mohou pouţívat téţe suroviny s vyšším obsahem rtuti . Proto sedoporučuje regulovat vstup rtuti do pece a sledovat následný výstup rtuti z procesu, pokudse takových surovin pouţívá. V tom případě je třeba surovinu podrobit předúpravě, aby seodstranila rtuť, jinak se musí rtuť odstraňovat z pecního plynu na výstupu za pouţitízpŧsobŧ pro odstraňování rtuti.Při výrobě FeMo se mŧţe pouţít fluoritu, aby se zlepšilo oddělování strusky od kovu.Fluorit je ruda fluoridu vápníku, které se pouţívá jako tavidla a sniţuje bod tání a viskozitu476

strusky, coţ má za následek zvýšení slévatelnosti strusky. Kromě toho, kdyţ se přidávávápno, sniţuje se obsah fosforu a síry v tavenině. Niţší body tavení napomáhajíoddělování kovu od strusky a tudíţ struska zŧstává delší dobu v prŧběhu chlazení tekutá.Tento jev spolu se sníţenou viskozitou umoţňuje malým rozptýleným kapkám klesat asráţet se jako kovová fáze u dna. Pouţití fluoritu jako tavícího činidla má ale za následektvorbu emisí fluoridŧ v rámci rozmezí 150 –260 mg/Nm 3 . Při bio-toxické povaze fluoriduby se mělo pouţívání fluoritu maximální moţnou měrou minimalizovat.Hlavní emise do ovzduší z primární výroby feroniklu jsou zařazeny v dále uvedenétabulce.Tab. 9.12: Emise do ovzduší z výroby feroniklu / tm 109, UNEP 1993/Proces Emise do ovzdušíPrach/dýmPlynyCelkem Ni ostatní SO 2 CO 2 CO NOx H 2 SNi(CO)Drcení rudy HL LL - - - - - - - -Sušení HL HL - LL ML LL - - -Praţení HL HL - HL ML LL LL - - -Redukční HL LL - LL ML LL LL - - -kalcinaceTavení HL LL - - ML ML LL - - -Konverze HL ML SiO 2 - ML LL LL - - -Lití HL LL - - - - - - - -Vysvětlivky:HL =vysoká hladinaML = střední hladinaLL = nízká hladina - = nepřítomnost4ostatníČíselné hodnoty emisních koncentrací při výrobě feroslitin rekuperovaných ze zbytkŧv ocelárnách v elektrické obloukové peci s ponořeným obloukem jsou uvedeny dále.Tab.9.13 : Výkaz emisních koncentrací při druhotné výrobě feroslitinZnečišťujícílátkyKoncentrace (plyny a pevné částice)(mg/Nm 3 )Prach 2-5SO 2 100CN 0,002 – 0,006Hcl 50F 0,1 – 1,5Cd 0,001Cd+Hg+Ti 0,1As 0,003Se 0,002Te 0,002Zn 0,02 – 0,05Pb 0,005CO 21,2 – 1,5 t/t slitinyTab. 9.14 Emise do ovzduší ( po snížení) při výrobě velkoobjemových feroslitin477

CONOxHFFeCrVysokouhlíkatýFeCrkg/t0,2-3,0n.m.n.m.0,02-0,05FeCrmg/Nm kg/t3n.d.n.m.n.d.n.d.n.m.n.d.Středně aNízkouhlíkatýn.r..eCrn.m.110 (N3)n.m.n.m.n.m.Cr0,01Cr VI 0,002n.d.n.d.n.d.mg/Nn.r.n.m.n.d.n.m.n.m.n.m.n.d.n.d.n.d.n.m.FeSikg/t20 (N7)stopy4240 N415n.m.5 ug/t(N8)n.d.230stopy55170n.m.n.d.0,78 ug0,0015 0,02N80,045 N8 0,9n.m.Si-kovkg/t12-18n.m.6500 N4 5510-13n.m.3 ug/tN8n.d.100-160n.m.80-110n.m.n.d.0,131ug(N8)0,003 0,02N80,13 N8 0,9n.d.FeMnvysokouhlíkatýFeMnVysoká peckg/t1-1,5n.d.n.d.n.d.Hg(n.d.)n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.FeMnVysokouhlíkatýFeMnElektrickáoblouková peckg/tn.d.n.d.Hg (n.d.) n.d.n.d.n.d..n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.Střed. a nízkouhlíkFeCrkg/tn.d.n.d.PCDD 0,2 g/rok n.d./ F (N2)Těţké Cr n.d.kovy (v prachu)1-15 %Cr VI 0,1-PAH n.m. n.m.0,3 (N6 )VOC n.m. n.m.1200-20000,5-1,5 (N1)4000-450011200-1500n.d.0,002-0,1n.d.1560-2340n.d. (N5)n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.SO2CO2CN -m 3 n.m.mg/Nm 3g/Nm 3Hg/Nm 3n.m.mg/Nm 3g/Nm 3Hg/Nm 3n.d.mg/Nm 3 n.d.mg/Nm 3 n.d.mg/Nm 3478

Siliko-mangankg/t0,002-0,1n.d.1100-1800 n.d.n.d.n.d.n.d.Hg 0-0,002n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.n.d.mg/Nm 3Vysvětlivky k tabulce 9.14:(N1) Emise CO 2 zahrnují celkové emise z předběţného tavení a procesŧ za tavícípecí. Externí vyuţití plynu CO z tavících pecí sniţuje pouze místní emiseze závodu na FeCr.(N2) Roční mnoţství emisí dioxinŧ se týká pouze spékací pece. Dioxiny z jednéspékací pece byly naměřeny ve výši 1,5 – 4 g/r. Těchto údajŧ je však máloa je třeba dalšího prŧzkumu(N3) Tyto emise se díky přídavku 80 kg/t zemního plynu spalují v sušárně, přivyhřívání pánve atd. a 30 kg/t se spotřebovává ve formě elektrodové pasty.(N4) Údaje o emisích se týkají jak CO 2 z fosilií, tak biologického CO 2 .(N5) Údaje o CO 2 vyplývají z výroby nízkouhlíkatého FeMn termickou redukcíSi. Emise CO 2 z výroby středněuhlíkatého FeMn z výrobyvysokouhlíkatého FeMn jsou okolo 100-150 kg/t slitiny.(N6) Toto mnoţství Cr VI emituje z polouzavřené pece; kyanidy z uzavřené pecedosahují výše 0,02 – 0,05 kg/t(N7) Vysoká hodnota odpovídá výrobě vysoce čistého FeSi, při které se pouţívávysoce- jakostního petrolejového koksu(N8) Výsledky souhrnu emisí do ovzduší z celé 24 hodinové výroby FeSi 75 avysoce čistého kovového křemíku. V tomto případě je třeba uvést, ţe údajese zakládají na relativně krátkém časovém intervalu měření ve dvouspecifických závodech a nejsou povaţovány pro prŧmysl za obecně platné.V rámci prŧmyslu se plánuje více měření.n.d. = není k dispozicin.r. = není relevantnín.m. = neměřilo se479

9.2.2.2 Emise hluku a vibracíTěţké stroje, jako jsou pračky a velké ventilátory, uţívané při výrobě feroslitin mohoupŧsobit emise hluku a vibrace. Také mechanické usazeniny, které se vypouštějí z pánvímohou být zdrojem hluku.9.2.2.3 Emise do vodyPři výrobě feroslitin jsou emise do vody velmi závislé na procesu, například na systémusniţování emisí a typu uţívané úpravy odpadní vody. Existuje řada rozdílných systémŧzáchytu a úpravy odpadní vody, při kterých voda z rŧzných výrobních pochodŧ, stejně jakosplašková voda se čistí společně. Jiná zařízení se vyuţívají u odděleného systému úpravydešťové vody a speciální úpravárenské pochody pro toky odpadní vody z rŧzných procesŧ.Hlavní znečišťující látkou jsou ve vodě suspendované látky a sloučeniny kovŧ. Odpadnívoda se upravuje, aby se odstranily rozpuštěné kovy a pevné látky a recykluje se nebo semaximální moţnou měrou v procesu znovu vyuţívá.Moţné toky odpadní vody jsou následující:Povrchově vypouštěná a drenáţní vodaOdpadní voda z mokrých pračekOdpadní voda z granulace strusky a taveninyChladící vodaKontaminovaná voda se běţně vede do zahušťovací nádrţe nebo usazováku, aby seusadily nerozpustné látky. Často se pouţívají metody sráţení, aby se z vody odstranilysloučeniny kovŧ. Ve speciálním případě, například při čištění vody z praček u pece napraţení molybdenitu (vypírá se odpadní plyn) se pouţívá iontoměničŧ, aby se odstranily zesloučenin v odpadní vodě kovy jako je selen a rhenium.Hmotné částice jsou většinou velmi jemné a proto je někdy třeba přidat flokulační činidlo,aby se v usazovacích nádrţích napomohlo zahuštění. Po úpravě v zahušťovačích ausazovacích nádrţích je zbytkový obsah pevných částic obvykle pod 20 mg/l, coţumoţňuje vyuţít takto vyčištěnou odpadní vodu v pračkách jako vodu chladící nebo voduprŧmyslovou k jiným účelŧm.Při výrobě FeCr v uzavřené peci jsou typickými emisemi do vody vztaţeno na 1 tvyrobeného FeCr suspendované částice (nerozpustné látky), v rozmezí 5 – 10 g s celkovýmmnoţstvím Cr od 10 do 20 mg a 0,3 – 1 g PAH (polycyklických aromatickýchuhlovodíkŧ).Systém úpravy vody tvoří v tomto případě lamelový zahušťovač, vakuové filtry, písek auhlíkový filtr. Pokud se v zahušťovači a usazovacích nádrţích zpracovávají znečišťujícílátky z granulace strusky, budou se suspendované látky pohybovat od 75 do 150 g přicelkovém mnoţství chromu okolo 5g, Zn 3-7 g a kyanidŧ v rozmezí 1-3 g/t FeCr. Přivýrobě nízkouhlíkového FeCr se uvádí, ţe mnoţství Cr vypouštěného v odpadní vodě jemenší neţ 0,3 g/t produktu. Uvádí se rovněţ, ţe emise PAH do vody z výroby FeMn pojejím přečištění činí 0,05- 0,2 g/t FeMn.Kontaminovaná odpadní voda z vypíracích systémŧ závodu rekuperace slitiny se čistív samostatných úpravnách odpadní vody, kde se čistí rovněţ místní dešťová voda.Částečně se oxidované částice obsaţené ve vodě koncentrují v zahušťovači a v následném480

stupni se oddělují z vody v kalolisech. Výsledný filtrační koláč při 20-25 % vlhkostiobsahuje následující hlavní sloţky:ZnO 30 – 40 % SiO 2 10 – 15 %CaO 5 – 15 % FeO 5 – 7 %PbO 3 – 5 % Hg 0,001 %Váha vzniklého koláče po vysušení je 200-400 kg/t slitiny.Tento filtrační koláč se v pravidelných intervalech dopravuje do závodŧ na recyklaci Zn aPb buď do ISP (Imperial smelting process) nebo k Waeltzově zpracování.Vzhledem k nutnosti sledovat koncentraci solí v odpadní vodě, čistí se výtoková vodaz cirkulačního systému praček v mnoţství 0,5 – 2 m 3 /t rekuperovaných feroslitinv několika stupních. Odstraňování kyanidŧ Redukce Cr 6+ na Cr 3+ Sráţení hydroxidŧ kovŧ při vysokém pH společně s oxidací kyanidŧ Sráţení fluoridŧ a čištění vody od částic pískovým filtremVýsledky upravené vody, které se udávají u výpusti:Prve As Cr Ni Zn Cu Cd Pb Hg F N CNkg/t 0,00 0,02- 0,03- 0,06- 0,03- 0,006- 0,006- 0- 9- 12- 0-2 0,06 0,08 0,16 0,08 0,03 0,03 0,005 28 64 0,08Tab.9.15: Emise do vody při rekuperaci feroslitin z odpadŧ oceláren při vyuţitíplasmového pochodu s technikou čištění odpadních plynŧ v mokrých pračkách.Uvedené údaje pro úpravny vody při praţení molybdenitu jsou uvedenév následující tabulce.Tab. 9.16: Emise do vody při praţení molybdenituH 2 SO4HFkgMoMgBimgPbmgCumgZnmgSnmgCHSKmgKg32,9 0,3 25,9 0,03 0,29 0,05 1,72 0,03 0,42 7,10 0,26 0,29Poznámka: Prvky vztaţené na l t Mo vyrobeného jako MoO 3RemgAsmgSemg481

9.2.2.4 Pobočné produkty, výrobní zbytky a odpadyVýroba feroslitin je spojena se vznikem velkého počtu vedlejších produktŧ, zbytkŧ aodpadŧ, které jsou zařazeny do Evropského katalogu odpadŧ ( Rozhodnutí rady94/3/EEC). Nejvýznamnějšími zbytky z procesu je prach z filtrŧ, kaly z mokrých praček,forma strusky z procesu tavení, pouţitá vyzdívka pecí a obalový materiál, jako jsou sudy(barely) nebo velké pytle. Tyto zbytky jsou z části prodejné jako vedlejší produkty,recyklované do procesu nebo v případech odpadŧ bez ekonomické vyuţitelnosti,přepravované na úloţiště nebo skládku. Mnoţství strusky a prachu z filtrŧ nebo vznikléhokalu /t vyrobené slitiny nebo moţností jejich zhodnocení ukazují následující textovétabulky.Tab. 9.17: Vznik, recyklace, opětné využití a likvidace strusky z výroby feroslitinFeroslitina Struska /tslitinyFeCr VysokouhlíkatýFeCrAnalytické sloţení1,0-1,7 t/t Hlavně směsí spinelovéhoMgO, Al 2 O 3 , forsteritu,2 MgO.SiO 2 a Cr 2 O 3(3-15 %).Struska je chemicky velmistabilníRecyklace, vyuţití azneškodněníDrcená kusová a granulovanástruska se vyuţívá jako stavebnímateriál a ke stavbě silnicStruska se mŧţe také pouţít jakootryskávací materiál a při výroběţáruvzdorných odlitkŧStředněuhlíkatýFeCrNízkouhlíkatýFeCrRekuperace slitinyz ocelárenskýchzbytkŧSi-kovFeSin.d.n.d.1 t/t CaO 44-45 %SiO 2 23-33 %MgO 9-13 %Al 2 O 3 5-9 %Cr 2 O 3 2,5-6,5 %FeO 0,6-1,2 %0,4-1,2 t/t CaO 25-40 %SiO 2 35-50 %MgO 3-15 %Al 2 O 3 12-18 %Cr 2 O 3 3 %Fe 2 O 3 2 %20-30 kg/t Si nebo FeSi 20-30%SiO 2 5 – 20%SiC 20 – 40 %CaO 25 – 40 %Al 2 O 3 3 – 35 %Ca-Si 0,4-0,6 t/t SiO 2 10 – 20%SiC 15 – 25 %CaO 50 – 60 %Al 2 O 3 5 – 10 %CaC 2 3 – 8 %Struska se ukládá na skládkuStruska nízké alkality (0,7-0,8)zajišťuje tvorbu stálýchkřemičitanŧ, které nejsouvyluhovatelné. Struska sepouţívá při rŧzných stavebníchpříleţitostechVýroba kovového křemíku aFeSi je většinou bezstruskovýpochod (malé mnoţství křemenepřechází do strusky, 1 %).Struska pŧjde na skládku.Veškerá struska se recykluje vpeciPokračování tabulky 9.17482

FeMnVysokouhlíkatýFeMnStředněuhlíkatýFeMnNízkouhlíkatýVysokápec0,4-0,8 t/tEOP0,4-0,8 t/tn.d.n.d.Standardně odebíraná struskaz vysoké pece (nízký obsahMnO) se pouţívá jakostavebního materiáluObohacená struska z vysoképece (vysoký obsah MnO) seprodává jako surovina provýrobu siliko-manganuStandardně odebíraná struskaz vysoké pece (nízký obsahMnO) se pouţívá jakostavebního materiáluObohacená struska z vysoképece (vysoký obsah MnO) seprodává jako surovina provýrobu siliko-manganu1,6-1,9 t/t n.d. Struska se pouţívá jako surovinapro výrobu silikomanganu1,6-1,9 t/t n.d. Struska se pouţívá jako surovinapro výrobu silikomanganuFeMnSiMn 0,9-2,2 t/t n.d. Struska se pouţívá jako stavebnímateriálFeNi n.d. n.d.FeV 2,6 – 3 t/t n.d. Struska se prodává jako surovinapro zpracovatelský prŧmysl,např. pro výrobu ţáruvzdornéhomateriáluFeMo1,5-2 t/t(N1)n.d.FeW, FeTi, FeB n.d. n.d.FeNb 1,9 t/t n.d.Struska se prodává v závislostina sloţení jako druhotnásurovina pro další zpracovánínebo se ukládá na skládkuPoznámka: Struska/t slitiny u FeMo zahrnuje váhu písku, který se ve strusce zachytí.483

Tab. 9.18 Vznik, recyklace, využití a ukládání prachu a kalu ze systému čištění plynuFeroslitinaFeCrVysokouhlíkatýFeCrStředněuhlíkatýFeCrNízkouhlíkatýFeCrRekuperaceslitiny zocelárenskýchzbytkŧPrach nebokal /tslitiny20-80 kg/t(N1)n.d.Recyklace, vyuţití a zneškodněníPrach z pece se uloţí na skládkuPrach z drcení a třídění se přetaví v peci nebo se pouţije přivýrobě korozivzdorné oceliPrach ze systémŧ přepravy suroviny, sušení koksu,aglomerace a dávkování se mŧţe recyklovat zpět v procesuKal z mokrých praček bude obsahovat PAH a těţké kovy aje potřeba ho uloţit na skládku nebezpečného odpaduV kotli na odpadní teplo se zachycuje okolo 8-10 kghrubého prachu/t s vysokým obsahem Cr, který se mŧţesnadno recirkulovat do polouzavřené pece, alternativně i dopece po aglomeraci70 kg/t Prach se recykluje zpět do tavící pece100-500kg/tFeSi 200-300kg/tSi-kov 300-400kg/tFeMnVysoko-uhlíkatýFeMnStředně-uhlíkatýFeMnVysoká pec100-300kg/tEOP30-50 kg/tEOP30-50 kg/tPecní prach má vysoké procento ZnO a PbO (20-60%).Peletizuje se a recykluje se v prŧmyslu Zn ( tavení ISprocesem, nebo za pouţití Waeltzova pochodu jako stupněpro střední koncentraci)Kal z mokrých praček bude obsahovat PAH a těţké kovy aje třeba jej uloţit na skládku nebezpečných odpadŧDým oxidu křemičitého (mikro-silica) se zachycujev pytlovém filtru a prodává se jako vedlejší produkt. Mikro-SiO 2 se pouţívá jako přísada do cementu, coţ zvyšujepevnost betonu a vede k hladšímu povrchu, který zabraňujeinfiltraci vodyHrubá část prachu, která je relativně bohatá na mangan seaglomeruje a recykluje do pece nebo se pouţívá jakosurovina pro výrobu siliko-manganu v elektrické obloukovépeci. Jemný prach se mŧţe někdy zhodnocovat v jinémprŧmyslu nebo se ukládá na skládku.Kal z mokré pračky bude obsahovat PAH a těţké kovy a jetřeba ho uloţit na skládku nebezpečných odpadŧPrach a kal se recyklují, zhodnocují se v jiném prŧmyslunebo se ukládají na skládkuKal z mokré pračky bude obsahovat PAH a těţké kovy a jetřeba jej uloţit na skládku nebezpečných odpadŧ.Prach a kal se recykluje, zhodnocuje v jiném prŧmyslu,nebo se ukládá na skládku484

NízkouhlíkatýFeMnEOP30-50 kg/tPrach a kal se recykluje, zhodnocuje v jiném prŧmyslu,nebo se ukládá na skládkuSiMn 30-50 kg/t Prach a kal se recykluje, zhodnocuje v jiném prŧmyslu nebose ukládá na skládkuKal z mokré pračky bude obsahovat PAH a těţké kovy a jetřeba ho uloţit na skládku nebezpečných odpadŧFeNin.d.FeV n.d. Prach se recykluje do procesu tavení nebo se z části ukládána skládkuPraţenímolybdenitun.d. Výstupní plyn z praţence obsahuje prach aţ do 15 %vsazeného koncentrátuVětšina prachu a kalŧ z čištění odpadního plynu serecykluje do vsázky koncentrátuFeMo n.d. Prach se recykluje do procesu tavení nebo se zčástiodstraňuje jako odpad ke speciálnímu zneškodněníPrach se recykluje do procesu tavení nebo se částečnězneškodňuje jako zvláštní odpadFeW, FeTi, FeB n.d.FeNbPoznámky:(N1) Sloţení prachu a kalu kolísá v závislosti na pouţité tavící peci a surovinách.(N2) V prachu z polouzavřené pece na ferochrom byl detekován obsah Cr VI 0,1-0,3 %.9.2.3 Rekuperace energieVýroba feroslitin je energeticky vysoce náročný pochod, protoţe k redukci oxidŧ kovŧ ak tavení je zapotřebí vysoké teploty. Faktory, které ovlivňují spotřebu energie jsou mezijinými jakost surovin a jejich předběţná úprava před tavením, vyuţívání reakčních energiía tepelný obsah pochodŧ. Energie, která se v procesu pouţívá se mŧţe dodávat jakoenergie elektrická, nebo jako fosilní palivo v podobě uhlí, koksu, dřevěného uhlí nebozemního plynu. Energie dodaná do vysoké pece, nebo elektrické obloukové pece setransformuje na energii chemickou, která se týká redukčních pochodŧ, stejně jako doenergie výstupního plynu (plynu bohatého na CO) a tepla.Energie výstupního plynu představuje hlavně teplo v případě polouzavřené pece nebo jakoCO, CH 4 a H 2 , kdyţ se pouţije pece uzavřené. Plyny z procesu se tvoří při tavení, pouţijelise uhlík jako redukční činidlo. CO lze vyuţít jako sekundárního paliva a převést pomocípotrubního vedení v rámci prostoru závodu jako jakékoliv jiné plynné palivo. Lze jejpouţít při přímém ohřevu např. ve spékací peci a pro sušení nebo předehřev pecní vsázky,stejně jako k rekuperaci energie v podobě teplé vody, páry a/nebo elektřiny.Při výrobě vysokouhlíkového FeMn ve vysoké peci se na CO bohatý kychtový plynodpráší a částečně pouţije k vytápění ohřívačŧ větru. Přebytečný plyn se spaluje v přilehléelektrárně za vzniku přehřáté páry a následně elektrické energie v protitlaké turbíně.Schéma toku energie dále ukazuje tok energie v 10 MWs ponořeným obloukem při výrobě kovového křemíku.elektrické obloukové peci485

Obr. 9.13: Tok energie v 10 MW peci na kovový křemík /tm 152, A.Schei, J.K.Tuset, H.Tveit 1998/Radiace a konvenceChladící voda 1822 teplo produktu 730Výstupní plyno energii 11393 chemická energie Si 7160vázaný uhlíktěkavé látky6353 584312196 10000energie chemickáelektrická energiePouţívá-li se pro výrobu FeCr, FeSi, kovového křemíku, SiMn nebo FeMn polouzavřenáelektrická oblouková pec s ponořeným obloukem, plyn CO z pochodu tavení na vzduchuhoří tedy se tvoří horký výstupní plyn. Proto jsou polouzavřené pece někdy vybavenykotlem na odpadní teplo jako zaintegrovaným systémem rekuperace tepla. Kotel naodpadní teplo vyrábí přehřátou páru, kterou lze prodat do sousedního závodu nebo pouţítpro výrobu elektřiny v protitlaké turbíně.Během výroby FeCr, FeMn nebo SiMn v uzavřené elektrické obloukové peci, obsahujevýstupní plyn velmi vysoké procento CO, který se zachycuje, aniţ by se spaloval nadpovrchem vsázky. Tento CO je vysoce kvalitní palivo, které se s výhodou pouţívá provýrobu elektřiny nebo se dodává do sousedního prŧmyslového závodu jako druhotnépalivo nebo jako syntetický plyn, který slouţí jako surovina při chemických procesech.Typické sloţení plynu bohatého na CO, který se tvoří v uzavřené peci při výroběvysokouhlíkového FeCr je následující :75 – 90 % CO ; 2 – 15 % H 2 ; 1-10 % CO 2 ; 2 – 5 % N 2 ; a 5 % H 2 O.V následujícím textu se uvádí přehled dotyčných moţností rekuperace energie ajejího vyuţití.486

Tab. 9.19: Přehled rekuperace energie v norském průmyslu výroby feroslitinv roce 1989, /tm 159, INFACON 7, 1995/Feroslitina PočetzávodŧPouţitáelektrickáenergieGwh/rokMoţná rekuperace GWh/rok Skutečná rekuperace GWh/rokE E T E Celkem E E T E CelkemFeCr 1 360 140 140FeSi 9 4940 856 1024 1880 115 183 298Si- kov 3 1250 163 215 378 1 1FeMn 3 1850 80 550 630 80 216 296SiMn (N1)Celkem 16 8400 1099 1929 3028 195 400 595 (N2)Poznámky: Údaje o rekuperaci energie z 16 norských závodŧ feroslitin /tm 159, INFACON 7,1995/E E = elektrická energieT E = tepelná energie(N1) Plyn se vyuţívá částečně jako paliva nebo syntetického plynu(N2) Z uvedených 16 závodŧ feroslitin v roce 1989 se energie rekuperovala v 8 závodechTab. 9.20 : Opětné využití energie při produkci velkoobjemových feroslitin/tm 159, INFACON 7, 1995/Feroslitina VysokouhlíkatýFeCrVysokouhlíkatýFeMnTyp pece PU- EOP U-EOP VP PU-EOPSušícíPánvovýohřevSpékacíOhřívacíOhřívače větruU-EOPSiMn FeSi SiPUEOPU-EOP PU-EOPTeplávodaPáraElektřinaSousednízávodyPoznámka: Rekuperace energie se vţdy nevyuţívá, protoţe je třeba brát v úvahu místnípodmínky např. místní ceny energie, doby výroby a nepřítomnost moţných zákazníkŧ.Vysvětlivky: PU EOP = polouzavřená elektrická oblouková pecU-EOP = uzavřená elektrická oblouková pecVP = vysoká pecPU-EOP487

9.3 TECHNIKY ZVAŢOVANÉ PŘI STANOVENÍ BATKapitola uvádí řadu technik k předcházení nebo sniţování emisí a zŧstatkových zbytkŧ,stejně jako techniky ke sniţování celkové spotřeby energie. Všechny jsou komerčnědostupné. Pro demonstraci technik, které jsou schopny vysoké úrovně ohleduplnosti kţivotnímu prostředí se uvádějí v dokumentu příklady. Techniky, které se uvádějí jakopříklad, jsou vyvozeny z informací poskytnutých prŧmyslovými podniky, členskými státyEU a z hodnocení Evropského úřadu pro IPPC. Obecné techniky, popsané v kapitole 2 jako„ běţné procesy“ se v tomto odvětví pouţívají pro širokou paletu pochodŧ a ovlivňujízpŧsob, kterým se regulují a provozují hlavní i pomocné pochody.9.3.1 Materiály, skladování a přepravaSuroviny, které se uţívají při výrobě feroslitin jsou v podstatě rudy, koncentráty, redukčníčinidla, pevná paliva a přísady. Hlavní dopad těchto materiálŧ na ţivotní prostředí zeskladování a manipulace spočívá ve fugitivních emisích prachu a kontaminaci povrchovévody a pŧdy při splachu dešťovou vodou.Aby se zabránilo kontaminaci, skladují se suroviny na zpevněném povrchu, kde lzemateriály nakládat a vykládat podle jejich potenciálně prašné povahy a chemickýchvlastností. Aby se udrţely materiály čisté (nepomíchané), lze tyto prostory rozdělitrŧznými přepáţkami. Suché jemnozrnné materiály se mohou skladovat a manipulovats nimi uvnitř uzavřených sil, kde se pouţívají zásobníky a výsypky, aby se předešlofugitivním emisím do ţivotního prostředí, stejně jako na pracovišti. Nadměrné prašnostilze také předejít skrápěním suchých jemných materiálŧ vodou.Uzavřené dopravníky a přepravní systémy pouţívané při manipulaci s prašnými jemnýmimateriály jsou opatřeny odsávacím a filtračním zařízením v prašných místech dodávek.Prachem zatíţený vzduch ze sil, uzavřených přepravníkŧ a systémŧ vsazování se čistí zapouţití pytlových (rukávových) filtrŧ, u kterých lze měřit tlakovou ztrátu, aby se mohlčistící mechanismus regulovat. Některé závody pouţívají drtičŧ, (mlýnŧ) nebo zařízení proaglomeraci, aby získaly potřebnou velikost vsázkového materiálu. Pytlové filtry čistívzduch odsávaný z drtičŧ a z aglomeračního zařízení. Pro předcházení prachu je takévhodné drcení za mokra a systémy filtrace a peletizace. V tomto případě se voda recykluje.Zařízení na drcení je postaveno takovým zpŧsobem, ţe jsou minimalizovány emise hluku avibrací. Jímaný prach, který mŧţe vyţadovat dodatečné aglomerační zpracování, serecykluje do systému zaváţky.9.2.4 Techniky předúpravyVysoce jakostní rudy, zejména pro výrobu FeCr nejsou obvykle hned dostupné jakokusový materiál. Zhodnocení nízkojakostních rud drcením za mokra (oddělovánímtěţkých kusŧ, vymíláním vodou, krouţivým vypíráním, rozdruţovacími splavy atd.)k odstranění hlušiny a zakoncentrovávání např. obsahu Cr 2 O 3 se tudíţ provádív celosvětovém měřítku prakticky společnými postupy. Většina těchto metod poskytujejemnozrnné, vysoce jakostní produkty, které se musí filtrací odvodnit a ještě před tavenímaglomerovat na brikety, sbalovat a spékat na pelety nebo aglomerát.Redukovatelnost rŧzných rud je zcela rozdílná. Při obvykle zmiňované výrobě FeCr serudy podiformu snadno redukují, rudy stratiformu ale tak snadno ne. Z tohoto dŧvodu488

udou rudy podiformu většinou často poskytovat chrom nad 90 %, zatímco některéstratiformové rudy pod 80 % při konvenčním zpŧsobu vedení výroby. To je případJihoafrických rud. Při plasmovém pochodu se uvádí zisk nad 90 %. To se kompenzujevyšší spotřebou elektrické energie, která je potřeba pro zvýšení teploty procesu, aby sedosáhlo rychlejší redukce. Jiným zpŧsobem zvýšení podílu redukce stratiformových rud jezvýšit reakční povrch. Toho lze dosáhnout drcením rudy na velmi jemná zrna apeletizovat/spékat je. U podiformových rud přínosy na zisku z těchto alternativníchvýrobních pochodŧ nejsou na stejné výši.Primární surovina, jako je koks nebo druhotná surovina jako titanové hobliny a kovovýšrot se musí před vyuţitím v procesu vysušit. V některých případech je sušení koksudŧleţité pro odstranění vlhkosti a závisí na klimatu s mrazem a sněhem.Příklad 9.01 : Sušení koksu v šachtové peciPopis: Šachtové pece se pouţívá pro sušení koksu při výrobě ferochromu. Pec vyuţívá naCO bohatý odpadní plyn z tavící pece jako paliva. K čištění lze pouţít pytlový filtr nebotaké mokrou pračku.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : V šachtové peci vzniká méně prachu a jemnýchčástic. Vyuţití výstupního plynu bohatého na CO jako paliva sniţuje celkovou spotřebuenergie procesu. Spotřeba energie z CO je 550 – 700 MJ.Provozní údaje:nejsou k dispoziciPřenosy vlivŧ z prostředí do prostředí: Vyuţití plynu bohatého na CO jako palivasniţuje spotřebu při spalování jiného přírodního paliva.Ekonomika:není k dispoziciPouţitelnost: Pro všechny nové a stávající závody, které pouţívají mokrého hašeníkoksu. Výstupního plynu bohatého na CO lze vyuţít v závodech, které provozujíuzavřené pece.Odkaz na literaturu: /tm 141, Finland 1998/Kovový šrot, hobliny a třísky se někdy musí zbavovat oleje a řezných kapalin, které semohou vyskytovat sušením v rotační peci. Následující příklad ukazuje závod naodmašťování titanových třísek, kterého se vyuţívá při sekundární výrobě ferotitanu.Příklad 9.02 : Odmašťování titanových třísek při výrobě ferotitanuPopis: Systém odmašťování odstraňuje olej a vodu z titanových hoblin a třísek tak, ţe semohou bezpečně tavit v elektrické indukční peci.Třísky se odmašťují v rotační sušičce ( postavené v roce 1993), která je projektována tak,ţe se třísky oddělují od proudu spalných plynŧ recyklovaných z dospalovacích hořákŧ.Materiál se vkládá do odmašťovače pásovým dopravníkem a po odmaštění se před tavenímshromaţďuje v násypkách.489

Potrubním vedením se unášejí plyny s obsahem oleje pryč ze sušárny a přes cyklon, kde seodstraňuje prach. Plyny potom procházejí dospalovacím hořákem (komorou, kde docházíke spálení olejových par v plynu, tj. rozkladu těkavých organických látek tepelnouoxidací). Spalné plyny/ dým se buď recirkulují do sušárny nebo se vedou do druhéhocyklonu.Regulátory tahu řídí podíl recyklovaných plynŧ. Z cyklonu vstupuje proud plynu dofiltrační jednotky (postavené v roce 1998). Sorpční materiál (prášek hydrouhličitanusodného) se injektuje do potrubí před jednotkou filtrace, aby se neutralizovaly jakékolivkyselé plyny, které se mohou vyskytovat a zabránilo se tak v závodu filtrace škodámzpŧsobených korozí.Maximální teplota plynŧ vstupujících do závodu filtrace je 350 o C. Filtrem prochází asi7000 Nm 3 /hod (při 350 o C) a obsahuje 576 keramických filtrŧ. Filtry jsou tubulární avyrobené z křemičitanu vápenatého nebo křemičitanu hlinitého. Cyklus čištění je plněautomatický a vyčištění filtrŧ se docílí pomocí systému zpětných pulzŧ vzduchu. Emisečástic z komína se kontinuálně monitorují a jakékoliv výchylky nad předem stanovenoumez aktivují výstraţnou signalizaci. Filtrační stanice na kouřové plyny se provozuje přiúrovni emisí hmotných částic pod 5 mg/Nm 3 .Obr. 9.14: Systém čištění plynu z odmašťovacího provozuZávod filtrace (keramické filtry)cyklonsací ventilátorvýpustnýkomínprŧtokodsávanéhoplynupřidávanýsorbentDospalovacíhořák (komora)hořák-vytápěnýplynemprŧtok plynu(recirkulovaného)ventilátorpro recirkulacicyklonRotační rotační sušárnavýstup třísekvstup třísek490

Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí:Emise do ovzduší:Tuhé částice : pod 5 mg/Nm 3Těkavé organické látky: rozrušené v dospalovacím hořáku, jsou niţší neţ jepovolená hladina tj 20 mg/Nm 3Emise do vody : ţádnéEmise do pŧdy : prach z odpadních kouřových plynŧ z procesu se ukládá navyhrazeném místě. Mnoţství vzniklého prachuz kouřových plynŧ bude záviset na mnoţství a jakostitřísek, které vstoupily do procesuProvozní údaje: Závod vyuţívá následující pomocné látky:Plyn :mnoţství spotřebovaného plynu značně kolísá v závislosti na hutnosti materiálu,který se zpracovává a na jeho obsahu oleje a vlhkosti. Prŧměrná spotřeba je 374m 3 /t zpracovávaných třísekElektřina : v závodě se neměří samostatně, ale počítá se, ţe spotřeba elektřiny je běţně 180kWh/t zpracovávaných třísekVoda: nevyuţívá sePřenos vlivŧ z prostředí do prostředí: Povaha pochodu je taková, ţe se vypouští emise dovzduchu, spíše neţ do některého ze dvou prostředíU většiny aplikací se v prŧmyslu kovŧ obvykle ustálily pro kontrolu vzniklých emisíjednotky s pytlovými filtry. Ale u této aplikace byly zvoleny filtry keramické se zřetelemk vysoké teplotě proudu odpadního plynu. Keramické filtry by se měly také postarat o dobroufiltraci s nejniţším dopadem na ţivotní prostředí.Uvaţovalo se o systémech mokrého vypírání, ale byly odmítnuty. Mokrý typ odlučování,jako jsou Venturiho pračky by měl za následek odpadní kal, který by bylo těţší a nákladnějšízneškodnit a obsahoval by značné mnoţství vody. Dým z hlavního komína by byl také mokrýa tak dobře by se nerozptýlil.Ekonomika:Projektové náklady : rotační sušárna a dospalovací hořák se nainstalovaly v roce 1993Náklady v roce 1998 byly řádově …………………………… ……0,607 mil.ECUCyklon, potrubní vedení /keramický filtr/ filtrační jednotka/instalace v roce 1998/……0,410 mil. ECUOdhad celkových projektových nákladŧ …………………………….1,017 mil. ECUPouţitelnost: nové i stávající závodyOdkaz na literaturu: /tm 162, London and Scandinavian Metallurgical Ltd. 1999/491

9.2.5 SpékáníJak jiţ bylo uvedeno, jsou velká mnoţství rud a koncentrátŧ k dispozici pouze ve formějemných částic. Pro jejich vyuţití některé závody, zejména ty vyrábějící FeCr, uţívají jakosuroviny v peci spékané pelety. Nejdŧleţitější příčinou aglomerace je získat porézní vsázku sesnadnějším prostupem a odvodem plynu, který vzniká při redukčních reakcích. Spékání setaké mŧţe provádět v šachtové a roštové peci nebo v pecích s ocelovým spékacím pásem, coţposkytuje několik výhod ekonomických i pro ţivotní prostředí.Příklad 9.03 Spékací pec s ocelovým pásem (aglomerace)Popis : Spékací pec s ocelovým pásem se pouţívá ke spékání chromitových pelet při výroběFeCr. Tato pec je uzavřená. Odcházející plyny ze spékací pece a výduchy prachu se mohoučistit v nízkotlakém mokrém absorbéru nebo pytlovým filtrem. Postup procesu se regulujepočítačem.Obr. 9.15 Spékací pec s ocelovým pásemvyuţití plynu COChromitový suché drcení prach koksu zušlechtěná kusovákoncentrát prach bentonitu rudajemnépodsítnékoksumísenívyrobené peletymokré drcenífiltracepeletizacespékáníčištění plynucirkulace vodyHlavní přínosy pro ţivotní prostředí:492

Spotřeba dodávané energie je ve spékací peci s ocelovým pásem niţší neţ u pece šachtové aroštové. Tím pádem jsou niţší i emise CO 2 a SO 2 . Kal z úpravy odpadního plynu se mŧţevracet zpět do etapy mokrého drcení.Provozní údaje : Spotřeba energie je 700 – 1400 MJ/t pelet. CO z tavícího agregátu sepouţívá jako palivo společně s jemným koksovým prachem.Úroveň emisí prachu :Mokrý skrubr: 10 mg/Nm 3Kaskádové uspořádání mokrého skrubru : lze dosáhnout 4 mg/Nm 3Pytlový filtr : 5 mg/Nm 3Přenos vlivŧ prostředím:Vyuţití plynu CO jako paliva sniţuje dodávku energie potřebnou k procesu spékání, coţ máza následek niţší tvorbu emisí CO 2 a sniţuje dopad skleníkových plynŧ na atmosféru, přizapočtení úspor na externích dodávkách energie. V mokré pračce vzniká odpadní voda, kteráse mŧţe recyklovat do etapy drcení za mokra.Ekonomika : není k dispoziciPouţitelnost: Na všechny nové a stávající závody tam, kde se pouţívá spékaných pelet jakosuroviny pro pece. Vyuţití CO jako paliva je moţné pouze tehdy, pouţívá-li závod uzavřenoupec.Odkaz na literaturu: /tm 141, Finsko 1998/9.3.4 Předredukce a předehřevPředběţná redukce chromitové a manganové rudy sniţuje měrnou spotřebu elektrické energiea zvyšuje produktivitu tavící pece. Při výrobě FeCr se jemné částice chromitové rudypeletizují s koksem jako redukčním činidlem a vypalují se v rotační peci. Hořáky na prachovéuhlí/CO, nebo olej pec vyhřívají. Odpadní teplo z pece se rekuperuje v kotlích na rekuperaciodpadního tepla za tvorby páry. Jímaný plyn se čistí v pytlových filtrech. Předredukovanépelety se skladují ve zcela izolovaných pohotovostních zásobnících projektovaných proprevenci reoxidace. Redukovaný materiál se potom zaváţí horký do pece, která je spojenímpředehřevu a předredukce. Uvádí se, ţe v Japonsku plně začleněné a nepřetrţitě provozovanétechniky předredukce sniţují u závodŧ výroby ferochromu spotřebu energie na cca 2000 –2100 kWh/t FeCr /tm 114, EnviroSence 1995/. Nevýhodou procesu předredukce je tvorbamoţných inkrustací v peci. Ve světě jsou pouze dva závody, které pouţívají tohoto procesupředredukce a jeden závod pouţívá předredukční techniky podle Krupp-Codir (CDR).Spotřeba elektřiny u tavící pece se mŧţe sníţit předehřevem vsazovaných materiálŧ.Předehřev například tak, jak se pouţívá při výrobě FeCr zvyšuje současně produktivitu tavícípece.Příklad 9.04 Předehřev v šachtové peciPopis: Typ šachtové pece se pouţívá při předehřevu vsázkového materiálu při redukci FeCrv uzavřené elektrické obloukové peci. Typ šachtové pece má výhody, ţe drcení vsázkového493

materiálu a prašnost je niţší. Vyuţití energie paliva např. CO z tavící pece nebo zemníhoplynu je vyšší a údrţbových prací je zapotřebí méně.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Předehřev sniţuje energetickou spotřebu předehřátímvsázky na 700 o C, vlhkost a hlavní část těkavých látek se mŧţe odstranit před tím, neţ semateriál zaveze do elektrické pece. Tedy tvorba redukčních plynŧ je pak v peci stabilní.Provozní údaje: Spotřeba elektrické energie následující tavící pece se sníţí o 70 – 90 kWh/100 o C, zvýší se teplota ohřevu pro tavící pec.Přenosy vlivŧ prostředím: Vyuţití plynu CO jako paliva sniţuje elektrickou energiipotřebnou pro následný proces tavení. To má za následek niţší tvorbu CO 2 a sniţuje se dopadskleníkových plynŧ na atmosféru, pokud se zohlední úspory na externích dodávkáchelektrické energie. Bylo provedeno porovnání šachtové a rotační pece. Spalováním CO setvoří CO 2 .Ekonomika : není k dispoziciPouţitelnost : Pro všechny nové a stávající závody. Vyuţití CO jako paliva je moţné pouzeu závodŧ, které pouţívají uzavřené pece.Odkaz na literaturu : /tm 143, EuroAlliages 1998/9.3.5 Tavící procesyPři výrobě feroslitin je nejdŧleţitější etapou redukce oxidŧ kovŧ a legování za přítomnostiţeleza v procesu. V závislosti na redukčním činidle se pouţívají rŧzné druhy tavících systémŧ(jako elektrická oblouková pec, vysoká pec nebo reakční kelímky). Elektrické obloukové pecese běţně provozují ponorné jako typy uzavřené, polouzavřené nebo otevřené.Pojetí odlišných tavících systémŧ je ovlivněno potřebnou flexibilitou ve výrobě, paletousurovin, moţnostmi rekuperace energie a pŧsobením na ţivotní prostředí. Pro rekuperacienergie se počítá z rozličnými technikami, které do značné míry závisejí na pouţitém systémutavení, ale také na místních podmínkách, coţ znamená na místních cenách energie, dobáchprovozu a přítomnosti potenciálních odběratelŧ, coţ bude v této kapitole probráno dále.Rŧzné pece, které se pouţívají při výrobě feroslitin byly popsány jiţ dříve v Kapitole 2 a jsouuvedeny v tabulkovém přehledu, který shrnuje výhody a nevýhody rŧzných systémŧ.Při zohlednění dále uvedených výhod a nevýhod, jsou moţné tavící systémy následující :Otevřená pec pro speciální pouţití a malé kapacity ve spojení s pytlovým filtremPolouzavřená pec ve spojení s pytlovým filtremSystémy uzavřené pece pro rozličné aplikace při čištění mokrou pračkou nebo systémemsuchého čištěníVysoká pec, pokud se bude rekuperovat energieReakční kelímky s vhodným systémem odsávání spojeným s pytlovým filtremReakční kelímky v uzavřené komoře spojené s pytlovým filtremVícenístějová pec pro praţení molybdenitu s odstraňováním prachu a rekuperací kyseliny494

Otevřená pec pro výrobu velkoobjemových feroslitin není technikou povaţovanou za moţnouBAT. Hlavními dŧvody je vyšší spotřeba elektrické energie díky vyššímu objemu odpadníhoplynu, čištěnému ve filtrační jednotce.Tento vyšší objem výstupního plynu vyvolává potřebu odlučovací jednotky vyšší úrovně provětší mnoţství jemného prachu emitovaného do ţivotního prostředí. Kromě toho energiepouţitá k provozu otevřené pece se nemŧţe rekuperovat.Tab. 9.21 : Přehled výhod a nevýhod při využití tavících systémů v průmyslu feroslitinTavící systémOtevřenáoblouková pecs ponořenýmobloukem, s 3elektrodamiOtevřenáoblouková pecs ponořenýmobloukem, s 1elektrodouPolouzavřenáoblouková pecs ponořenýmobloukemUzavřenáoblouková pecs ponořenýmobloukemVyráběnéslitinyFeCr,FeMn,SiMn,FeSi, FeNi,Si kov,rekuperaceslitinSpeciálníferoslitinyFeV, FeBFeCr,FeMn,SiMn,FeNi, FeSi,Si-kov,speciálníferoslitinyFeCr,FeMn,SiMn,FeNi,speciálníferoslitinyJímání ačištění plynuOdsávaný ačištěnýv pytlovémfiltruOdsávaný ačištěnýpytlovýmfiltremOdsávaný ačištěnýpytlovýmifiltryIzolovanápecs mokroupračkounebo sesuchýmfiltrem sVýhodyjednoduchý projektnízké investice a nákladyna údrţbumŧţe vyuţít většinusuroviny-- lze zavéstsnadnou regulaci tavícíhopochoduprodukce horké vodyjednoduchý projekt,vysoká pruţnost výrobynízké investiční audrţovací nákladymŧţe vyuţít většinusurovinymŧţe přetavovat jemnémateriályvelká flexibilita surovinrekuperace energie veformě energie elektrickéa/nebo páryvýroba teplé vodyméně výstupního plynu,menší filtrační jednotkasnadná regulace tavícíhoprocesusníţený dopad do ŢPmalý dopad na ŢPrekuperace energie veformě plynu bohatého naCO jako druhotnéhopalivanízký objem výstupníhoplynuNevýhodyvysoká spotřebaelektrické energie(filtr)ţádná rekuperace teplavyjma teplé H 2 Ovelké objemyodpadního plynupotřeba systémŧ velkékontroly znečištěnívyšší dopady do ŢPkvŧli objemuvýstupního plynu a aúniku tepla do okolíotevřená pec s jednouelektrodou se běţněpouţívá při výroběspeciálních slitin přimalých objemech.Výše zmíněnénevýhody jsou protorelativně niţšírelativně vysokáspotřeba energiesloţitější systémvyšší náklady naúdrţbu mŧţe se pouţítomezené mnoţstvíjemných materiálŧ bezaglomeracedobře tříděné kusovénebo aglomerovanésurovinyvýstupní plyn obsahujeCO ( je explosivní ajedovatý)mokrý systém čištění495

Uzavřenáoblouková pecs ponořenýmobloukem,s předehřevemv rotační peciUzavřenáoblouková pecs ponořenýmobloukem,s předehřevemv šachtové peciUzavřenáoblouková pecs ponořenýmobloukem,s předběţnouredukcí v rotačnípeciSKFPlasmachromASEA pec nastejnosměrnýproudVysoká pecFeCrFeCrFeCrFeCrFeCrVysokouhlíkovýFeMndrátěnýmpovlakemIzolovanápecs mokroupračkouIzolovanápecs mokroupračkouIzolovanápecs mokroupračkouIzolovanápecIzolovanápecUzavřenápeczřetelně jednoduchýsystémnízká spotřeba elektrickéenergieenergeticky efektivnínízký dopad na ŢPvzrŧst kapacity pecevyšší pruţnost v dodávcesurovin,nízká spotřeba energierekuperace energienízký dopad na ŢPzvýšená produktivita pecevelmi nízká spotřebaelektrické energievyšší spotřeba uhlí, niţšíspotřeba koksuzvýšená produktivita pecemoţnost vyuţítjakoukoliv ruduvyuţití jemných surovinbez aglomeracerekuperace energievyuţití uhlí místo koksu- vyuţití jemnýchsurovin bez aglomeracenízké investiční náklady- - vyšší hustota energie- vysoká výrobníkapacitavýstupní plyn z vysokoukalorickou hodnotouplynunutnost zpracovat neboopět vyuţít odpadnívodu a kalpotřeba přesnéhomnoţství dobřevytříděné drobné rudya koncentrátu, které seaglomerujívyšší investičnínákladymalá pruţnost surovin ;dodávkysloţitý systémsystém mokrého čištěníplynupotřebné vytříděnívelmi jemné rudy neboaglomerace surovinsystém mokrého čištěníplynuvyšší investičnínákladysystém mokrého čištěníplynuvelmi sloţitý systémţádná pruţnostsurovin; dodávkyrelativně vysokénáklady na údrţbumoţnost vznikuinkrustacívyšší investičnínákladyvyšší spotřeba energiesloţitý systémniţší provozní dobaCO v přetlakovémsystémupotíţe s injektáţíproblémy se spodníelektrodou, pokud sepřehřejepotřeba předemvypálených elektrodvelmi vysoká spotřebakoksumokrá pračkavysoké investiční496

Kelímek seţáruvzdornouvyzdívkouSpeciálníslitiny,FeMoVícenístějová pec PraţenímolybdenituOdsáváno apytlový filtrUzavřenov reakčníkomoře,napojeno napytlový filtrMokrápračka- rekuperace energie,plné vyuţití energievýstupního plynunízké investiční nákladyvysoká flexibilita vevýroběnízké investiční nákladyvysoká flexibilita výrobyefektivní systém jímáníkouřemenší objem výstupníhoplynuodzkoušená technologielze vyrábět H 2 SO 4nákladysloţitý závodvyšší objemvýstupního plynuméně účinný systémjímání plynu- lehce vyšší investičnínáklady1.3.6 Zachycování a čištění plynŧTechniky pro jímání kouřových plynŧ a čištění, o kterých se mluví v kapitole 2 tohotodokumentu jsou moţnými technikami výroby feroslitin. Při odprášení výstupních plynŧ seběţně pouţívají pytlové filtry a mokré skrubry.Existuje řada rŧzných návrhŧ pytlových filtrŧ, které vyuţívají rŧzných druhŧ filtračníchmateriálŧ, jenţ v zásadě všechny dosahují nízkých emisních hodnot, to znamená emisí prachupod 5 mg/Nm 3 . Vyuţití techniky membránové filtrace (povrchové filtrace) má dodatečně zanásledek prodlouţení ţivotnosti filtru, vysokou mezní teplotu ( aţ 260 o C ) a relativně nízkénáklady na údrţbu při emisích prachu v rozmezí 1 – 5 mg/Nm 3 . V Evropě existují rŧznídodavatelé, kteří jsou schopni poskytnout pytlový filtr s membránovou filtrací.Pytlové membránové filtry tvoří ultra jemná rozpínavá PTFE membrána navrstvená na zadnístraně. Částice v proudu výstupního plynu se zachycují na povrchu pytle. Dříve neţ se vytvoříkoláč na vnitřní straně, nebo prostoupí do filtrového pytle, jsou částice odpuzovány odmembrány tedy se vytvoří koláč menší. Tuto techniku lze aplikovat u všech nových istávajících závodŧ a lze je rovněţ pouţít při obnově stávajících tkaninových filtrŧ /tm 144,Elkem 1998/.Jednotka s pytlovými filtry je v prŧmyslu feroslitin a v metalurgii v mnoha případechsoustavou tlakových filtrŧ s ventilátory znečištěných kouřových plynŧ/ strana plynu.Současné projekty vedly k uzavřeným odsávaným filtrŧm s ventilátory na straně čistéhoplynu.To spojuje výhody jemného čištění filtrem, coţ znamená delší ţivotnost pytlového filtru,nízké náklady na provoz i údrţbu a díky uzavřenému filtru i definovaný objem plynu /tm,144, Elkem 1998/.Při získávání feroslitin ze zbytkŧ z oceláren se provádí čištění výstupního plynu vedvoustupňové filtrační jednotce. V prvním stádiu se prach z pece jímá pro recyklaci nebodalší zpracování. Ve druhém stádiu se injektují granule adsorbentu (aktivní uhlí nebolignitový koks. Těkavé kovy, jmenovitě rtuť a v menším rozsahu kadmium a olovo se497

chemicky naadsorbují na povrch uhlíku. Se zřetelem k vysoce toxické povaze emisí rtuti akadmia se musí dosáhnout hodnoty pod 0,2 mg/Nm 3 . Adsorbent také zachycuje sloučeninychloru, včetně dioxinŧ. Alternativně se spojuje 3 stupňová Venturiho pračka s mokrýmelektrostatickýnm odlučovačem a lze pouţít selenový filtr. Selenový filtr odstraňuje rtuťz výstupního plynu.Mokré skrubry jsou techniky, o nichţ se uvaţuje při provozování uzavřených pecí tam, kde naCO bohatý výstupní plyn je třeba vyprat a odprášit při velmi vysokých teplotách. Modernímokré skrubry dosahují emisí prachu niţších neţ 10 mg/Nm 3 , uvádí se, ţe u hrubého prachuse dokonce dosáhlo čištěním výstupního plynu ze spékací pece koncentrace 4 mg/Nm 3 připouţití stupňovitého skrubru /tm 200, Kantola, 1999/. Venturiho pračky pouţívané k čištěnívýstupního plynu z uzavřené pece na vysokouhlíkový FeCr dosahují emise pod 50 mg/Nm 3protoţe se jedná o jemný prach, který se tvoří v peci, ale který se nevypouští přímo doatmosféry. Nevýhodami mokrých skrubrŧ jsou běţně lehce vyšší emise prachu a vypíracíkapalina a kal potřebují další zpracování. Ve srovnání s pytlovým filtrem, který se běţněpouţívá pro polouzavřenou pec, však mokrý skrubr s vyššími emisemi prachu nemá zanásledek vyšší dopad na ţivotní prostředí z dŧvodu menšího objemu odpadního plynuz uzavřené pece. Uvádí se jeden případ, kde uzavřená pec na feroslitinu je vybavena filtrems drátěnou tkaninou namísto systému mokrého čištění / skrubr s tahokovem/.Tento filtr rekuperuje teplo z odsávaných plynŧ a eliminuje potřebu vypírací jednotky.Zachycený prach se peletizuje a vrací se do rituálu pochodu a čistý plyn se spaluje v kotelníjednotce /tm 202, EnviroSence, 1995/.Odpadní plyn z praţení molybdenitu obsahuje vysoké mnoţství prachu, který se odstraňujemulticyklony a následně suchým elektrostatickým odlučovačem. Shromáţděný prach serecykluje do koncentrátové vsázky. Plyn obsahuje aţ 2,5 % SO 2 , malá mnoţství nespálenýchuhlovodíkŧ a SO 3 a něco vysoce těkavých kovŧ. Aby se tyto znečišťující látky odstranily,plyn se po odprášení vypírá a chladí v mokrých pračkách, produkovaný čistý SO 2 se potommŧţe konvertovat na koncentrovanou H 2 SO 4 . Ve spojení s tímto pochodem by se mělouvaţovat o technikách, o nichţ se diskutuje v Kapitole 2.Během procesu vyrobená kyselina se mŧţe skladovat v nádrţích se zdvojenými stěnami, kteréjsou umístěny do chemicky odolných bunkrŧ nebo v jednostěnných nádrţích uvnitřvymezeného prostoru, který se uzpŧsobí podle celkového obsahu skladovacích van.Vyuţití odtahŧ při odpichování a odlévání je také moţnou technikou. Při odpichu se budoutvořit kouřové plyny při dmýchání kyslíku, prach z vyvrtávání, pokud se pouţívá zátkyodpichového otvoru, dýmy z odpařování strusky a dým z celého povrch dotyčné taveniny apovrchu strusky. Tyto kouřové plyny budou obsahovat hlavně oxidy kovŧ, které se zúčastňujíprocesu tavení. Je třeba, aby se systém odsávání projektoval s přístupem k zaváţení a k dalšímpecním pochodŧm a mohl se měnit během výrobní operace podle zdroje plynu unikajícíhoz procesu.498

Příklad 9.05 Odsávací systémy pro jímání kouřových plynŧ při odpichu a odléváníz elektrické obloukové pecePopis: Projekt pro vhodné systémy odsávání a jímání kouřových plynŧ při odpichu az prostor odlévání závisí na specifické situaci uspořádání strany odpichu a odlévání.Proto existuje velký počet rozličných projektŧ pro odsávání. Čistícím zařízením, které se dnespro kouřové plyny z odpichu běţně pouţívá je pytlový filtr. To mŧţe být samostatný filtr,nebo filtr, který zároveň čistí kouřové plyny z odlévání taveniny nebo plynŧ odcházejícíchz pece. Příklad odsávacího systému, který se pouţívá pro zachycování kouřových plynŧz odpichu a odlévání je znázorněn dále.Obr. 9.16: Zachycování kouřových plynŧ z odpichu a odléváníLegenda: tapping = odpich; additions = přísady; casting = odlévání; bag filter = pytlový filtrHlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Sníţení fugitivních emisí z odpichu a prostoruodlévání. Minimalizace neregulovaných dýmŧ, prachu a kouře, které opouštějí pecní haluventilačním zařízením. Pytlový filtr mŧţe dosáhnout emisí pod 5 mg/Nm 3 .Provozní údaje : Vzorkování vzduchu z ventilace pecní haly včetně odpichu a prostoruodlévání mŧţe v dlouhodobém intervalu indikovat prŧměry hodnot. Ty vykazují prŧměrnékoncentrace prachu mezi 5 – 15 mg/Nm 3 a celkové emise prachu činí 0,2 – 0,6 kg/t vyrobenéslitiny. Toto mnoţství prachu se mŧţe značně sníţit.Přenos vlivŧ prostředím: Sníţení fugitivních emisí v pecní hale má za následek také lepšípracovní podmínky. Aplikace odvádění a úprava plynŧ vyţaduje specielní spotřebu energies ohledem na pouţití sacích ventilátorŧ.Ekonomika: není k dispoziciPouţitelnost: Na všechny nové i stávající závody.Odkaz na literaturu :/ tm 143, EuroAlliages 1998/Příklad 9.06: Systém odsávání při odprašování odpichových otvorŧ a ţlabŧ z vysoképece při výrobě vysokouhlíkatého FeMn.Popis: Odprašovací zařízení tvoří rŧzné odsavače umístěné nad odpichovým otvorem vysoképece, hlavním ţlabem pro taveninu a zařízením, kde se tekoucí tavenina odlévá do pánve.Zachycené kouřové plyny se čistí v samostatném pytlovém filtru. Následující obrázek ukazujesystém odsávání shora vysoké pece.Obr. 9.17: Systém odsávání u vysoké peceLegenda: bag filter = pytlový filtr; secondary hood = sekundární odtah; primary hood =primární odtah; runner hood = odtah licího žlabu; slag = struska; metal pouring = odlévánítaveniny;Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Sníţení fugitivních emisí z odpichu a prostoruodlévání. Minimalizace neregulovaných kouřových plynŧ, prachu a dýmu, které odcházejíz pecní haly ventilačním zařízením.499

Provozní údaje: účinnost zachycení:Hlavní odtah : 96 %Odtah u odlévání taveniny do pánve: 86 %Odtah licího ţlabu: 100 %Prŧtokový objem :310 000 m 3 /hodNaměřené emise prachu za odlučovačem ( pytlovým filtrem) < 5 mg/Nm 3Přenos vlivu z prostředí do prostředí : Sníţení fugitivních emisí v pecní hale znamenárovněţ lepší pracovní podmínky. Aplikace odlučování a úprava plynŧ vyţaduje speciálníspotřebu energie vzhledem k pouţití sacích ventilátorŧEkonomika : Investiční náklady jsou asi 1,0 mil. ECU.Pouţitelnost : Dá se pouţít na všechny nové i stávající vysoké pece.Odkaz na literaturu: /tm 195, SFPO 1999/9.3.7 Řízení procesŧPrincipy regulace pochodu, o kterých se diskutuje v Kapitole 2 jsou pouţitelné pro výrobnípochody vyuţívané u této skupiny. Některé pece a procesy lze přijetím mnohých z těchtotechnik zlepšit. Systémy regulace pomocí počítače se vyuţívají například při výrobě FeSi aSi-kovu, kde se reguluje tvorba kouřových plynŧ s obsahem SiO 2 .9.3.8 Mimopecní operaceOdpichový otvor tavící pece se běţně otevírá pneumatickým nebo hydraulickým odvrtáním.Také se pouţívá kyslíkové trysky, buď jako vlastní metody, nebo naopak jako doplněníodvrtávání. Odpichem zátky se napomáhá odstranění přepáţky, ale broky s obsahem olova azinku by se mohly pouţít jen tehdy, je-li nainstalován přiměřený odtah, aby se odstranilykouřové plyny z odpichu.Je to nutné, protoţe olovo a částečně zinek budou ve značné míře z odpichového otvoruvytěkávat a tvořit kouřové plyny s obsahem Zn a Pb, které budou znečišťovat pracovníprostředí a následně tvořit součást ventilačního vzduchu. Odpichový otvor se uzavře zapouţití ucpávací pistole .Nejčastěji pouţívanou technikou odpichování je postupný odpich. V tomto případě setavenina i struska odpichují společně do stejné nádoby. Struska s niţší hustotou plave napovrchu a eventuelně prochází výpustí do další pánve.Granulace strusky a skrápění strusky vodou v jámě nebo na licí plošině přispěje ke sníţeníemisí kouřových plynŧ a prachu. Pouţitá voda se musí upravit v usazovácích, aby seodstranily částice ještě předtím, neţ se jí znovu pouţije jako hasící vody.Tvorba velmi jemného prachu, který se při odprašování pecních plynŧ zachycujev pytlovém filtru mŧţe zpŧsobit při manipulaci, skladování a přepravě problémy.500

Příklad 9.07 : Zahuštění prášku SiO 2 a jiného prachu zachycenéhov pytlových filtrech pece při tavení feroslitin.Popis: Při manipulování s dýmy obsahujícími mikročástice SiO 2 a s dalším prachem slitinz filtru se uvádí proces zahušťování zahrnující etapu mikropeletizace. Pochod, při kterém seprach sbaluje do malých kuliček o prŧměru 0,5 – 1 mm.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí : Vyšší objemová hustota surového křemennéhoprachu sniţuje dopady přepravy na ţivotní prostředí. To znamená niţší znečištění ovzduší,méně problémŧ s hlukem z dopravních tahačŧ.Provozní údaje : objemová hustota surového křemenného prachu je menší neţ 0,2 t/Nm 3 .Pochod mikropeletizace zvyšuje objemovou hustotu na 0,5 – 0,6 t /Nm 3 . To sniţuje nákladyna dopravu o takových 65 % a dopad přepravy na ţivotní prostředí.Přenos vlivŧ z prostředí do prostředí: méně nákladní dopravyEkonomika: není k dispoziciPouţitelnost: Na nové i stávající závody, kde je třeba manipulovat s kouřovými plynys obsahem SiO 2 , prášky SiMn, FeCr, oxidy Mn a Fe.Odkaz na literaturu: /tm 144, Elkem 1998/.9.3.9 Úprava vodySystémy stávající úpravy jsou, jak se udává, na vysoké úrovni. Tam, kde je to nutné, seodpadní voda upravuje, aby se odstranily rozpuštěné kovy a pevné částice. Technikyvyjmenované v Kapitole 2 jsou moţnými technikami. U řady instalací se do procesu vracía znovu se pouţívá chladící voda a upravená odpadní voda včetně vody dešťovéPotřeba upravovat vodu se vyskytuje u pochodŧ, kde dochází k mokré vypírce a pochodŧgranulace, protoţe suspendované částice by se měly odstranit ještě předtím, neţ se vodarecirkuluje. Aby se dosáhlo přijatelných hodnot škodlivých sloţek, mŧţe být v některýchpřípadech potřeba z cyklu vypírání vodou odpustit část do usazovací nádrţe.Mŧţe se rovněţ pouţít pískových a uhlíkových filtrŧ nebo přídavku vhodných chemikálií,aby se škodlivé sloučeniny vysráţely.9.3.10 Sniţování zbytkŧ z procesŧProcesy a zpŧsoby recyklace, o nichţ se diskutovalo dříve jako o metodách k pouţití,v kapitole o současných úrovních emisí a spotřeb, patří všechny k opatřením, která sepovaţují za moţnou BAT.Nejdŧleţitějším faktorem pro sníţení dopadu vypouštěných zbytkových odpadŧ na ţivotníprostředí jsou opatření začleněná do procesu, jejichţ následkem je menší tvorba odpadníchzbytkŧ. Pokud by se mnoţství zbytkŧ z procesu při pouţití primárních opatření sníţilo,měly by se ve větším rozsahu recyklovat nebo opětně maximální moţnou měrou vyuţívat.Specifická vsázka materiálŧ bude ovlivňovat volbu koncového pochodu. Techniky, o nichţse diskutovalo v Kapitole 2 by se měly rovněţ povaţovat za vyuţitelné ve spojení s těmitopochody.501

9.3.11 Techniky sniţující spotřebu veškeré energieJak jiţ bylo při presentaci celkové hrubé energetické spotřeby uvedeno v části9.2.1 této kapitoly, je výroba feroslitin energeticky náročný proces. Při zpracovánístrusky při výrobě vysokouhlíkového FeCr nebo vysokouhlíkového FeMnv uzavřených pecích, činí spotřeba koksu pro samotný pecní pochod mezi 420 –520 kg/t. Předběţnou redukci rudy lze provádět za pouţití uhlí nebo jinýchmateriálŧ bohatých na uhlík jako energetických zdrojŧ i jako redukčních činidel.To bude znamenat niţší mnoţství koksu a elektrické energie v redukční peci, alemŧţe se zvýšit celková spotřeba uhlíkatých materiálŧ a hrubá energetickáspotřeba procesu jako celku.Jestliţe se předpokládá, ţe tento veškerý uhlík se přemění na CO, tj. nedojdevlivem plynu CO k ţádné redukci a ţádný uhlík se neztratí, mohl by se teoretickyuhlík rekuperovat jako plyn CO. Ten by se potom mohl pouţít jako palivo krekuperaci energie, buď spalováním ve vrchní části polouzavřené pece, nebojímáním z uzavřené pece a při pozdějším vyuţití. Například by to bylo mnoţstvímezi 770 a 1050 kg CO/t FeCr. To by odpovídalo rozmezí 2160 a 2950 kWh/t. Veskutečnosti budou tyto hodnoty pravděpodobně o 5-15 % niţší. Výslednémnoţství CO 2 produkovaného procesem v peci samotné by činilo 1200 – 1650kg/t.Norský závod na FeCr uvádí například bilanci pro rekuperaci a vyuţití plynu COv roce 1998 následovně:Tab. 9.22: Rekuperovatelná a celková rekuperovaná energieRekuperace a vyuţitíEnergie kWh/tenergieRekuperovatelná energie2090celkemCelková rekuperovaná1460energie při započtenéminterním vyuţití 190kWh/t (spékání, sušeníkoksu, ohřev pánví)zapáleno na svíčce 630Rekuperovatelná energie není v tomto případě teoretickým číslem, alerekuperované a vyuţité plyny CO uvnitř závodu a externě, plus zapálenýnadbytečný plyn. Celková energetická bilance celého závodu je následující:502

Tab.9.23: Celková energetická bilance v huti FeCrSpotřeba energie aEnergie kWh/trekuperaceElektrická energie: 4060Potenciální energie4430v koksu:Rekuperovaný plyn CO1460při započítanémvnitřním pouţití energie190 kWh/tCelková energetická7220spotřeba závodu:Podobná bilance se nemŧţe se zřetelem k nedostatku dostatečných podrobnýchinformací provést pro ostatní metody procesu. Ale přibliţnou bilanci udělat lze,pokud se započítá pouze palivo nebo hodnoty spotřeby energie, tj. elektrickáenergie a koks a plyn, pouţité jako palivo, coţ je znázorněno v další tabulce.Nezařazuje se porovnání spotřeby redukčního činidla a účinnosti rekuperaceenergie v plynu CO.Tab.9.24 : Porovnání spotřeby elektrické energie a energie palivaZdrojenergieKonvenční pochod(1)kWh/tKonvenční pochod,uzavřenáspékacípeckWh/tProces,uzavřenápec aohřev připeletizacia spékání(3)kWh/tElektřina 3800 –4060 3100 –45003500Spékání 0 880 (2) 0Peletizace/spékání0 0 275 – 500(3)Předehřev 0 0 500 – 700(4)Ostatní 0 – 2700190 100 – 200(5)Celkem 3800 –5130 3975 –72004900Poznámky:(N1) : Konvenční otevřená, polouzavřená nebo uzavřená pec s kusovou rudoua/nebo briketami / drobná ruda(N2) : Energie z koksového prachu pouţitá při pochodu spékání(N3) : Předpoklad, ţe 60% rudy je v peletách(N4) Předehřev na 700 o C503

Tato tabulka ukazuje, ţe rozdíl ve spotřebě energie procesu při alternativách výroby nenípříliš velký. Vskutku „ konvenční“ zpŧsob vedení výroby mŧţe mít výhodu, pokud se mŧţeznačná část rekuperovatelné energie prodat mimo závod. Povětšině nemají závody externíodběratele energie.Výběr postupu výroby, který mŧţe vyuţít rekuperovaného tepla buď pro přídavné výrobnístupně, coţ zvyšuje efektivitu a výkon, nebo pro výrobu elektřiny bude potom výhodnouvolbou.Dŧleţitým bodem u pochodu v uzavřené peci, který vyuţívá peletizaci/spékání a předehřevje minimalizace potřeby fosilního uhlíku /t vyrobené slitiny, coţ bude rovněţ sniţovatspecifické emise CO 2 . Ale peletizace a spékání sníţí pouze dopad skleníkových plynŧ,jestliţe alternativa méně energeticky náročného procesu povede k nedostatku plynu CO.Jakost rudy je rovněţ dŧleţitým faktorem pro spotřebu energie. Primární význam má obsahoxidu kovu a poměr neţelezného kovu a ţeleza, coţ by oboje mělo být co nejvyšší. Zadruhé by obsah jalové horninové hlušiny v rudách, nebo směsích rud měl být co nejniţší (točástečně bude následkem vysokého mnoţství oxidu kovu) a takového sloţení, které byomezilo pouţívání struskových aditiv.To sníţí mnoţství strusky a tedy podílu elektrické energie potřebné k vytavení strusky.Pokud jde o vyuţití energie, nevýhodou tavících pecí, pouţívaných bez rekuperace energieje vysoké mnoţství energetických ztrát jako je CO v odpadním plynu a jako je odpadníteplo. Například při výrobě FeSi a kovového křemíku je pouze okolo 32 % spotřebovanéenergie chemickou energií produktu, coţ znamená, ţe se 68 % energie ztrácí jako teplo vevýstupním plynu z pece /tm, 152, A.Schei, J.K.Tuset, H.Tveit, 1998/.Energie se mŧţe rekuperovat z okruhŧ chlazení jako teplá voda a z výstupního plynu jakoteplo, které se transformuje do vysokotlaké páry a následně do elektrické energie, nebo připouţití obsahu CO přímo jako sekundární palivo.Existují některá přímá zlepšení závodŧ ke sníţení spotřeby energie, která se mohou uvést,jako je provozování procesu s vysokým výtěţkem kovu při zdokonalení projektu pecesměřujícímu ke sníţení energetických ztrát. Kromě toho při přímém zlepšení závodu semŧţe okolo 15 – 20 % elektrické energie spotřebované v elektrické obloukové pecirekuperovat jako elektřina v systému rekuperace energie. Toto procentuální mnoţství jeznačně vyšší u systému, který vyrábí elektřinu a vyuţívá tepelnou energii z chlazení pece aobjemu odpadního plynu. To je rovněţ případ, kdy se plyn CO vyuţívá přímo jakosekundární palivo a nahrazuje fosilní paliva. Následující příklady ukazují moţnostirekuperace energie z rŧzných typŧ pecí, které se v prŧmyslu feroslitin vyuţívají.504

Příklad 9.08 : Rekuperace energie a vyuţití CO z uzavřené elektrické obloukové pecePopis : Hlavní částí tohoto pochodu je uzavřená elektrická oblouková pec, která produkujeodpadní plyn bohatý na CO (70 – 90 % CO). Odcházející plyn se před tím, neţ mŧţe býtpouţit jako druhotné palivo čistí pomocí mokré pračky. Jednou moţností je spalování sevzduchem v parních kotlích. Pára se vede do vysokotlakého agregátu a nízkotlakých turbin.Energie se potom rekuperuje jako elektřina.Obr.9.18 : Přímé použití plynu CO při výrobě elektrické energie.Legenda: furnace = pec; gas cleaning= čištění plynu; steam boiler = parní kotel;turbines= turbiny; power generators = generátory elektřinyHlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Rekuperace elektrické energie z plynu CO sniţujecelkovou spotřebu energie procesu, coţ následně minimalizuje dopad globálního oteplováníemitujícím CO 2 z hoření fosilního paliva.Provozní údaje:vyrobená pára :rekuperace energie :35 – 40 t/hod70 GWh/rok = 13,5 % příkonu elektrické energiePřenosy vlivŧ z prostředí do prostředí : Rekuperovaná energie nahrazuje ve většiněpřípadŧ fosilní palivo jako je topný olej nebo uhlí a sniţuje proto zároveň emise SO 2 .Ekonomika : Indikované náklady jsou okolo 0,025 ECU/kWh ( 7 % skutečného příspěvku a15 letá doba ţivotnosti)Pouţitelnost : Na nové a stávající závody, které vyrábějí FeCr, FeMn a SiMn v uzavřenýchpecíchOdkaz na literaturu : /tm 151, Recovery in the Norwegian Ferro Alloy industry, 1995//tm 157, 10 th International ferro-Alloys conference, 1994/Vedle výroby elektřiny lze plyn CO také přepravovat za pouţití potrubí prostorem závodu avyuţívat ho jako sekundárního paliva k mnoha účelŧm. Nejlepší vyuţitelnosti se dosahujepřímým spalováním jako náhrada fosilních paliv, např. těţkého topného oleje nebo uhlí. Přivýrobě FeCr, FeMn a SiMn se mŧţe plynu CO vyuţívat pro sušení koksu a jiných surovin.CO se mŧţe rovněţ pouţívat jako palivo na ocelovém pásu spékací pece, čímţ se u pecesníţí spotřeba primární energie.Při výrobě FeCr se plynu CO vyuţívá k ohřevu vsázkového materiálu, coţ omezí spotřebuelektrické energie o 70– 90 kWh/100 o C . Také ho lze pouţít v sousedním závodě nakorozivzdornou ocel /tm 141, Finland 1998/.Plyn bohatý na CO lze rovněţ čistit a potom dodávat jako syntetický plyn do sousedníhochemického závodu, ve kterém plyn slouţí jako surovina.V polouzavřené peci se plyn s CO z tavící pece zapaluje za přisávání vzduchu, tedy se tvoříhorký výstupní plyn o teplotě asi 400 – 800 o C, který mŧţe ve špičce také dosáhnout aţ1200 o C.505

Pece mohou být vybavenynásledujícími sloţkami:zabudovaným systémem rekuperace tepla, který je tvořen- odsávacím ventilátorem s pecním vedením- kotlem na odpadní teplo- systémem přívodu vody- systémem distribuce tepla nebo parní turbinou s generátorem nebo kondenzátorem.Příklad 9.09 Rekuperace energie pro polouzavřenou elektrickou obloukovou pecPopis: Energie ve formě horkého výstupního plynu z pece se mŧţe rekuperovat v kotliodpadního tepla, který vyrábí přehřátou páru. Vyuţívá se poměrně konvenčních kotlŧs vodními trubkami, s přehřívačem, ekonomizérem a kondenzátorovou sekcí, které jsoupropojeny se systémem účinného čištění, aby se udrţel teplý čistý proud v prachem značněznečištěném spalném plynu.Odtah v horní části pece je vystaven vnitřnímu teplu z pece a je konvenčním zpŧsobemchlazen systémem vodních trubek, které jsou obezděny keramickou vyzdívkou. V chladícívodě odtahu v horní části se ztratí asi 25 % emisí tepla z pece. Při rekuperaci energie semusí horní odtah chladit nestíněným vysokotlakým vodním potrubím, které produkuje párua ta se rekuperuje v systému kotle. Takové ventilátory existují a přispívají podstatněk rekuperaci energie.Páry se mŧţe pouţít v protitlakové turbině při výrobě elektřiny, nebo ji lze prodat dosousedního závodu. Systém rekuperace mŧţe být projektován tak, aby produkoval horkouvodu, která se mŧţe pouţít v místním systému vytápění.Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí:Rekuperace energie z horkého odpadního plynu sniţuje celkovou energetickou spotřebuprocesu, coţ následně minimalizuje dopad globálního oteplování emitujícím CO 2 zespalování fosilního paliva. Energie výstupního plynu představuje široce dostupný, poněkudneočekávaný energetický zdroj, který mŧţe obstarávat elektřinu bez znečišťování a navícbez emisí CO 2 .Provozní údaje:Energie výstupního plynu se mŧţe pouţít k výrobě elektrické energie, tepelné energie neboobou. Zuţitkuje-li se odpadní teplo jako elektrická energie dosáhne se rekuperací aţ 28–33% spotřeby energie. Alternativně se mŧţe vést pára o středním tlaku a vyuţít se pro dálkovévytápění a rekuperace vzroste na přibliţných 80 – 90 %. Potom ale zbývá pouze 20 %odpadního tepla k rekuperaci jako elektrická energie. Potřeba dálkového vytápění častokolísá v prŧběhu roku a nejefektivnějším řešením je ko-generační jednotka pro výrobuelektrické a tepelné energie, aby se teplo dodávalo jen tehdy, je-li zapotřebí.Přenosy vlivŧ z prostředí do prostředí:Rekuperovaná energie nahrazuje ve většině případŧ fosilní palivo jako je olej nebo uhlí asniţuje tudíţ v téţe době emise SO 2 . Rekuperovaná energie nevytváří znečištění, protoţe506

sloţení spalného plynu se rekuperací nemění. Emise teplého vzduchu a vody z chlazenív závodě se sniţují. Rekuperace energie nevytváří ţádné viditelné změny v krajině.Ekonomika: Existují dvě ekonomické případové studie, které se uvádějí. Na následujícívýsledky by se mělo pohlíţet jako na indikace nákladŧ, protoţe přesnost údajŧ o nákladechje do značné míry závislá na specifických okolnostech v závodě.Případ první : uvaţuje se závod se 3 pecemi a celkovou spotřebou elektrické energieokolo 117 MW. Pece jsou vybaveny sacími ventilátory konvenčního typu. Čistárekuperovaná elektrická energie bude 317,6 GWh/rok, coţ činí 32,9 % spotřebyenergie.Anuita odpisŧ investic o 43,1 mil. Euro za 15 let při 7 % úroku vykazuje kapitálovénáklady 4,73 mil. Euro/rok. Náklady na elektřinu jsou přibliţně 0,016 - 0,017 Euro nakWh.Kapitálové náklady ……………. 4,73 mil. EuroObsluha( 5,5 osobo-let) 0,25 mil. EuroCelkem …………….. 5,76 mil. EuroDruhý případ: výroba FeSi při spotřebě elektřiny 60 MW pouţívápolouzavřenou pec s teplotou odpadního plynu okolo 750 o C. Kotel naodpadní teplo se skládá ze 3 úsekŧ a kaţdý úsek má 4 ekonomizéry, 2odparníky a 2 přehřívače. Plyn vystupuje z kotle při takových 170 o C .Vzniklá přehřátá pára vstupuje do vícestupňové turbíny. Generátor vyrobí17 MW elektrické energie, coţ činí 90 GWh/rok, coţ odpovídá 28 %energie spalného plynu a 16,5 % spotřeby elektrické energie v peci.Investiční náklady na závod rekuperace byly v roce 1987 okolo 11,7 mil.Euro (20 let anuity, 11,5 % úroku, nákladech na elektřinu 0,02 Euro/kWh).Kapitálové náklady ………….. 1,81 mil. EuroProvoz a údrţba …………… 0,45 mil. EuroObsluha (5,5 osobo-let) 0,25 mil. EuroCelkem …………… 2,51 mil- EuroPouţitelnost: Technologii lze obecně pouţít jak na nové, tak stávající provozy.Vzhledem k tomu, ţe se tento energetický zdroj běţně u stávajících zařízenívyskytuje, jedním ze samozřejmých poţadavkŧ je, pokud jde o rekuperaci energie,aplikovat jej u stávajících závodŧ.Odkaz na literaturu :/ tm 186, ABB, Energy recovery in the ferro-silicon industry 1999// tm 187, Elkem, Energy recovery from hot gas in ferro-alloy and silicon industry1999// tm 151, Energy recovery in the Norwegian ferro-alloy industry 1995// tm 152, A.Schei, J.K.Tuset, H. Tveit, High Silicon Alloys 1998// tm 157, 10 th International ferro-alloys conference 1994/507

tm 199, Finkeldei, Reports from several plant visits in Sweden and Norway1998/Příklad 9.10 Rekuperace energie z vysokopecního plynuPopis: Výroba vysokouhlíkatého feromanganu ve vysoké peci má za následek tvorbuznačného mnoţství plynu bohatého na CO. Tento plyn obsahující CO se mŧţe pouţívatčástečně jako sekundární palivo k předehřevu vzduchu v předehřívačích větru. Nadbytekplynu se spaluje v sousedním závodě na výrobu elektřiny.Obr. 9.20 Systém rekuperace energie u vysoké peceKOKS87 %Tepelné ztráty 9 %Značné teplo z reakcí, 35 %z taveniny kovu a strusky VYSOKÁ 13 %Značné teplo plynu 6 %PEC50 %VÍTRPLYNOHŘÍVAČE18 %VĚTRU32 %5 %tepelné ztrátyelektřina10,5 %ELEKTRÁRNA21,5 %ztráty508

Hlavní přínosy pro ţivotní prostředí: Vyuţití kychtového plynu s obsahem CO sniţujecelkovou energii a spotřebu koksu v procesu, coţ následně minimalizuje dopad globálníhooteplování při spalování fosilního paliva.Provozní údaje:Celková rekuperace energie závodu ……………….. 52 %( Energie se transformuje do výrobku a rekuperuje se v ohřívačích větru a výrobou elektřiny)Energie rekuperovaná jako energie elektrická a tepelná ….. 23,5 %Přenos vlivŧ prostředím : Nelze se vyhnout čištění vysokopecního plynu a tedy vznikáodpadní voda a pevné zbytkové odpady. Lze očekávat, ţe předehřev palivových medií a rŧstteploty spalin povede k vyšším emisím NOx z ohřívačŧ větru. Emise NOx lze sníţit pouţitímmoderních hořákŧ.Ekonomika: Úsporou energie při ohřevu větru a prodejem elektrické energie se ušetří doznačné míry vysoké investiční náklady.Pouţitelnost: Lze pouţít pro vysoké pece vyrábějící vysokouhlíkový feromangan.Odkaz na literaturu:/tm 195, SFPO 1999//tm 199, Finkeldei, Reports from several plant visits 1998//BAT document on iron and steel/Pro výrobu FeSi a Si-kov se uvádí, ţe tavící pec, která pomalu rotuje, mŧţe přispívat kesníţení celkové energetické spotřeby asi o 10 % a zvýšit výtěţek kovu.Výše uvedené moţnosti rekuperace energie se v současné době provozují v rŧznýchsystémech prŧmyslu feroslitin a pracují úspěšně po mnoho let. Ale je třeba poznamenat, ţevhodný systém rekuperace energie znamená vysoké finanční investice. S ohledem na místnípodmínky, jako jsou místní ceny energie, období výroby a absence potenciálních uţivatelŧ,nemusí být v některých případech návrat investic dostatečně uspokojivý k tomu, abyz ekonomického hlediska takové investice ospravedlnil.509

9.4 NEJPEŠÍ DOSTUPNÉ TECHNIKYAby čtenář pochopil tuto část a její obsah, musí se jeho pozornost vrátit k předmluvě tohotodokumentu a zejména k její páté části pod názvem : „Jak pochopit a vyuţít tento dokument“.Techniky a k nim se vztahující emise a/nebo úroveň spotřeb, nebo rozmezí jejich výšeuváděné v této části se posuzovaly prostřednictvím opakujících se procesŧ, které zahrnujínásledující kroky:identifikaci klíčových environmentálních problémŧ sektoru, kterými jsou u výrobyferoslitin prach a dýmy, plyny CO, CO 2 a SO 2 , rekuperace energie, odpadní voda, odpadnízbytky, jako je prach z filtrŧ, kal a struska;odzkoušení technik pro nejlépe vyhovující řešení těchto klíčových problémŧ;identifikace číselných hodnot pro ţivotní prostředí nejpříznivějšího provedení na základěúdajŧ dostupných v EU a celém světě.testování podmínek, ve kterých byly tyto výkony dosaţeny; patří sem náklady, přenosyvlivŧ prostředím, hlavní motivace, která vedla k zavedení té které techniky;výběr nejlepších dostupných technik (BAT) a souvisejících emisí a/nebo úrovní spotřebv tomto odvětví v obecném smyslu vše v souladu s článkem 2, odstavec 11 Přílohy IVSměrnicePosudek espertŧ při Evropském úřadě pro IPPC (EIPPCB) a technické pracovní skupiny(TWG) hrál klíčovou roli u kaţdého z těchto krokŧ a ve zpŧsobu, kterým jsou zde informacepředloţeny.Na základě takovéhoto posouzení se v této části uvádějí techniky a pokud lze i úrovně emisí aspotřeb, které jsou s pouţitím BAT spojeny, které jsou povaţovány za vhodné pro odvětvíjako celek a v mnohých případech odráţejí současný výkon určitých zařízení v rámci sektoru.Tam, kde se ve spojení s „ nejlepšími dostupnými technikami“ uvádějí číselné hodnoty emisía spotřeb, je nutné to chápat jako mínění, ţe tyto hladiny představují k ţivotnímu prostředíohleduplné chování a mohly by se předpokládat jako výsledek aplikace popsaných technikv tomto odvětví při zohlednění rovnováhy nákladŧ a výhod neodmyslitelné v rámci definiceBAT. Ale nejsou to ani limitní hodnoty emisí, ani spotřeb a nelze je jako takové chápat.V některých případech je nejspíš technicky moţné dosáhnout lepších úrovní emisí nebospotřeb, ale s ohledem na příslušné náklady nebo vzhledem k okolnostem přenosu vlivŧprostředím je nelze povaţovat za moţné BAT pro odvětví jako celek. Takové úrovně však lzepovaţovat za oprávněné ve specifičtějších případech, kde k tomu jsou speciální dŧvody.Na výše hladin emisí a spotřeb spojených s pouţitím BAT je třeba pohlíţet spolu s určitýmispecifikovanými referenčními podmínkami ( např. jako na prŧměry v časových intervalech).Pojem „ úrovně související s BAT“ popsaný výše se musí rozlišovat od termínu „ dosaţitelnáúroveň“, ať se pouţívá v tomto dokumentu kdekoliv. Tam, kde je úroveň popsána jako„dosaţitelná“ při pouţití speciální techniky nebo kombinací technik, mělo by se to chápatjako mínění, ţe lze očekávat, ţe bude dosaţena během podstatného časového období přidobře udrţovaném a provozovaném zařízení nebo pochodu, který tyto techniky vyuţívá.Tam, kde byly k dispozici údaje týkající se nákladŧ, byly uvedeny společně s popisempředstavených technik v předchozí části. Samy o sobě udávají hrubé indikace o velikostizapočtených nákladŧ. Ale skutečné náklady na aplikaci techniky budou značně záviset na510

specifické situaci se zřetelem například k daním, poplatkŧm a technickým parametrŧmdotyčného zařízení. Není moţné, aby se v tomto dokumentu zcela posoudily takové místněspecifické faktory.Tam, kde chybí údaj týkající se nákladŧ, jsou závěry o ekonomické schŧdnosti technikyodvozeny ze sledování stávajících zařízení.Je záměrem, aby obecné BAT v této části byly srovnávacím bodem, k němuţ lze vztahovatsoučasný výkon stávajícího zařízení, nebo posoudit návrh na zařízení nové. Tímto zpŧsobembudou pomáhat při určování vhodných podmínek pro zařízení na základě BAT nebo přiustavení obecně závazných předpisŧ podle článku 9, odstavec 8. Předpokládá se, ţe novázařízení mohou být vyprojektována tak, aby pracovala o stejných nebo lepších úrovních neţobecné BAT, které se zde předkládají. Uvaţuje se také, ţe stávající zařízení by se v kaţdémpřípadě mohly posouvat směrem k úrovním obecných BAT nebo lepším v závislosti natechnických nebo ekonomických moţnostech vyuţitelnosti technik.Zatímco však BREfy nestanoví právně závazné normy, jsou určeny k tomu, aby podávalyinformace jako návod prŧmyslu, členským státŧm a veřejnosti o dosaţitelných hladináchemisí a spotřeb, za předpokladu pouţití specifických technik. Při stanovení příslušnýchlimitních hodnot pro jakýkoliv specifický případ bude nutné, aby se přihlédlo k cílŧmSměrnice IPPC a místním okolnostem.9.4.1 Skladování a přeprava materiáluZávěry vyplývající z BAT pro manipulace s materiálem a jeho skladování jsou uvedenyv části 2.17 tohoto dokumentu a jsou vyuţitelné pro materiály v této kapitole.9.4.2 Volba procesŧ9.4.2.1 Techniky předúpravyTechniky, které jsou uvedeny v kapitole 2 pro předběţné zpracování surovin budou částečně iBAT pro toto odvětví. Podle uvaţovaných technik, které se uvádějí u technik předúpravy,jsou moţné BAT pro toto odvětví následující :Šachtová pec - přednostně se pouţívá pro sušení koksu, kde se vyuţívá rekuperovanéenergie nebo odpadního plynu z tavící pece bohatého na CO, protoţe je vhodnýmdruhotným palivem. K čištění výstupního plynu se pouţívá tkaninových filtrŧ a u emisíprachu se dosahuje úrovně 5 mg /Nm 3 .Rotační pec - lze pouţít pro sušení nebo odmašťování druhotných surovin, jako jsoutřísky nebo kovový šrot. Při sušení se k čištění odcházejícího plynu pouţívá tkaninovýchfiltrŧ, jimiţ lze dosáhnout emisí prachu 5 mg/Nm 3 , zatímco pro sníţení organickéhoznečištění jsou optimální výsledky dosaţeny při pouţití dospalovacích hořákŧ a následněkeramických filtrŧ, které nabízejí moţnost recyklovat horký vzduch zpět do sušárnyOdmašťování druhotných surovin - lze pouţít dospalovacího hořáku s ohledem nadestrukci těkavých organických látek. Je vhodná prodleva 2 sek a minimální teplota850 o C, ale i niţší doba prodlevy (0,5 sek) mŧţe zpŧsobit úplné rozloţení těkavýchorganických látek (VOC), ale to je třeba odzkoušet v místních podmínkách. Dobuprodlevy lze optimalizovat s ohledem na minimalizaci VOC a rovněţ vyuţití energie anásledně emisí CO 2 a dalších produktŧ spalování.Drcení za mokra, filtrace a peletizace - vytváří se nárŧst specifického povrchu chromitu a511

zlepšuje se posléze podíl redukce v tavící peci. Dodatečným efektem je sníţené mnoţstvíprachu, který se při procesu tavení tvoří. Při peletizaci jemného prachu se sniţují fugitivníemise a mŧţe se vyuţít jemného materiálu, který je běţněji dostupný na celém světě.9.4.2.2 SpékáníTechniky, které jsou uvedeny v Kapitole 2 pro spékání budou součástí BAT i pro totoodvětví. Kromě toho techniky, o nichţ se uvaţuje pro spékání, se povaţují za moţné BAT prospékání chromitu. Je vhodné vyuţít CO jako druhotného paliva, ale to závisí na druhu pece,která se pouţívá. Související hladiny emisí a spotřeb jsou u příkladu uvedeny.9.4.2.3 Předredukce a předehřevTechnologie předběţné redukce rudy a koncentrátŧ je úplně zavedena pouze u dvou závodŧna světě. Jak bylo oznámeno, existují ještě určité problémy při provozu této technologie /tm141, Finland, 1999/. Předběţná redukce se proto ještě nedoporučuje v tomto odvětví jakoobecná BAT. Zdá se, ţe pro budoucí předredukci u chromitové a rovněţ manganové rudy jeto velmi slibná technika, protoţe umoţňuje podstatné sníţení spotřeby energie v jednotce, coţznamená sníţení elektrické energie potřebné v následném tavícím procesu. Tím se mŧţerovněţ zvýšit produktivita pece. Předredukovaná manganová ruda by mohla v budoucnostitaké hrát dŧleţitou úlohu při sníţení vysoké spotřeby koksu při výrobě vysokouhlíkatéhoferomanganu ve vysoké peci.Vhodný je co moţná nejvyšší předehřev vsázkových materiálŧ. Spalování plynu s obsahemCO z uzavřené tavící pece poskytuje teplo jako energii pro ohřev například vsázky pece přivýrobě ferochromu. Předehřev sniţuje spotřebu elektrické energie asi o 70 – 90 kWh/ 100 o Cpři rŧstu vyhřívací teploty pece. Kapacita výroby pece se při předehřevu vsázkovéhomateriálu rovněţ zvyšuje.9.4.2.4 Tavící procesPodle rŧzných vyráběných feroslitin a dopadŧ procesŧ na ţivotní prostředí, které jsouovlivňovány tavícím systémem, jsou za moţné BAT pro toto odvětví povaţovány tavící peceuvedené v následujících dvou tabulkách.Uvaţované pece jsou obecně všechny pouţitelné na nové i stávající závody. Měla by se brátv úvahu dlouhá ţivotnost pecí a velmi vysoké investiční náklady na postavení nové nebonahrazení pece stávající. Proto jsou nejlepší dostupné techniky převáţně pouţitelné pouze pronové závody a podstatnou změnu nebo náhradu pece. To je zvláštní případ u nahrazeníotevřené pece pecí uzavřenou, protoţe hlavní části odlučovací techniky je třeba vyměnitrovněţ.Otevřená pec samotná nemá významně vyšší spotřebu elektřiny nebo koksu, ale ohromnémnoţství studeného okolního vzduchu se nasávají do pece při hoření CO, který je přítomný vevýstupním plynu. To následně zpŧsobuje velmi značné prŧtokové objemy odpadního plynu,coţ nedovoluje rekuperaci jeho energetického obsahu, protoţe má nízký stupeň teploty avelký prŧtokový objem na to, aby se postavily technicky a ekonomicky efektivní výměníkytepla. CO, vytvořený při procesu tavení v tomto případě se převádí na CO 2 a teplo, aniţ by sevyuţil jeho energetický obsah, který se ztrácí. S ohledem na to není otevřená pec povaţovánaza BAT, ale lze ji tolerovat, pokud by místní podmínky, například místní ceny energie, období512

výroby a absence moţných uţivatelŧ neumoţnily rekuperaci energie z polouzavřené pece zaekonomicky reálných podmínek.Pro stávající otevřené pece je vhodné a moţné opatřit je vhodným odsávacím zařízením, takaby se otevřená pec změnila v polouzavřenou. Aplikací téměř těsného odsávání je moţnéomezit infiltraci vzduchu, ale v téţe době dodávat dostatek vzduchu pro spalování COvytvořeného v peci. Vymezení teploty výstupního plynu, která je okolo 300 – 400 o C uotevřené pece a okolo 600 – 800 o C u pece polouzavřené lze pouţít k rozlišení mezi pecíotevřenou a uzavřenou.Podílu objemového prŧtoku, který mŧţe být u otevřené pece aţ 100 000 Nm 3 /t kovu a upolouzavřené aţ 50 000 Nm 3 /t kovu mŧţe být rovněţ pouţito jako indikace polouzavřenépece. S ohledem na zvýšenou teplotu výstupního plynu v polouzavřené peci se mŧţe takéuvaţovat o zařízení vhodného systému pro rekuperaci energie, protoţe hlavní výhodoupolouzavřené pece je moţnost rekuperovat významnou část procesního tepla. Rekuperaceenergie se mŧţe provádět výrobou páry v kotli na odpadní teplo a přeměnou na elektrickouenergii.U polouzavřené pece s těsně přiléhajícím odsávacím zařízením by se mělo rovněţ uvést, ţefinanční poţadavky na systémy jímání a odlučování jsou úměrné objemovému prŧtoku plynu,tak, ţe se předpokládá minimalizace objemu plynu. Celkové mnoţství emitovaného prachubude také ovlivňovat dopad na ţivotní prostředí. Předpokládá se pouţití pytlového filtru sestejnou filtrační účinností, hmotnostní tok emitovaného prachu do atmosféry se sníţí stejnýmzpŧsobem, protoţe objemový prŧtok plynu poklesne.513

Tabulka 9.25 : Tavící pece považované při výrobě feroslitin za možné BAT.Tavící pecPolouzavřenáelektrickáobloukovápecUzavřenáelektrickáobloukovápecVýrobaferoslitinyAplikaceOdlučovací Rekuperacetechniky energieHC FeCr Pytlový filtr Lze tepelnouFe-Si, Si-kov Pytlový filtr Lze tepelnouHC Fe-Mn, Pytlový filtr Lze tepelnouSiMnOstatníLze tepelnouferoslitinyvyrobenékarbotermickýmpochodemRecyklace slitinz odpadŧocelárenHC FeCrHC FeMn,SiMnOstatníferoslitinyvyráběnékarbotermickouredukcí ale neFeSi a Si-kovDvoustupňovýpytlový filtrs injektáţíaktivního uhlínebo 3 stupňováventuri pračka amokrý EO aodstranění HgselenovýmfiltremMokrá pračkanebo systémsuchého čištěníMokrá pračkanebo systémsuchého čištěníMokrá pračkaPytlový filtrLze tepelnouRekuperaceenergie z CO,kterého lzepouţít jakodruhotnéhopalivaRekuperaceenergie z CO,kterého lzepouţít jakodruhotnéhopalivaRekuperaceenergie z CO,kterého lzepouţít jakodruhotnéhopalivaPoznámkyVysvětlivky : HC = vysokouhlíková feroslitina ; EO = elektrostatický odlučovačOstatní feroslitiny, speciálníferoslitiny se běţně vyrábějípouze v malých mnoţstvích,proto je energie, kterou lzerekuperovat malá ve srovnánís feroslitinami o velkýchobjemech. Polouzavřené pecese mohou pouţívat také provýrobu FeV, kde je třebapřetavit jemné částiceUzavřené pece se provozují vespojení s rŧznýmipředúpravami a vedlejšímitechnikami, jako jsouaglomerační závody, ohřívacípece atd. Všechny tytotechniky mohou mít pozitivnívliv na environmentálnídopad, zejména pouţije-li sena CO bohatého odpadníhoplynu z tavící pece jakodruhotného palivaSpeciální feroslitiny se běţněvyrábějí jen v malýchmnoţstvích, proto je energievyuţitelná k rekuperaci maláve srovnání s feroslitinamio velkých objemech.Vzhledem k provoznímproblémŧm ještě nelze FeSi aSi-kov vyrábět v uzavřenépeci.514

Tabulka 9.26: Tavící pece pro výrobu feroslitin považované za BATTavící pec VýrobaferoslitinyAplikaceOdlučovacítechnikyVysoká pec HC FeMn Odlučovačprachu, EO amokrá pračkanebo systémsuchéhočistěníKelímek(kotlík) seţáruvzdornouvyzdívkouuzavřenýv reakčníkomořeVícenístějovápecFeroslitinyvyráběnémetalotermickouredukcíPraţení rudymolybdenituPytlový filtrMulti-cyklonyse suchýmEO, mokrápračka aodsiřovacíjednotkaRekuperaceenergieRekuperaceenergies vyuţitím na CObohatého plynupro vytápěníohřívačŧ větru avýrobu elektřinyRekuperaceenergie senepraktikujeRekuperaceenergie z pece seneprovádíPoznámkyVysvětlivky: HC vysokouhlíková feroslitina; EO = elektrostatický odlučovačS ohledem na vysokou spotřebukoksu je VP povaţována za BAT,pokud je spojena s účinnourekuperací obsahu energiev plynu bohatém na CO. Tovyvolává potřebu vysocevýkonné regulace procesu aodlučovacího systému. Kesniţování fugitivních emisí by seměla pouţít vhodná odsávacízařízení odpichových otvorŧ aţlabŧ. Za těchto podmínek se VPmŧţe provozovat s nízkýmdopadem na ţivotní prostředí.Rekuperace tepelné energie seneprovádí, protoţemetalotermická redukce jevsázkový pochod, který potřebujepouze krátký reakční časVzhledem k bio-toxické povazefluoridu by se mělominimalizovat pouţití kazivce přivýrobě FeMo a nahradit jejMulticyklony a suchý EO slouţíjako odlučovač prachu tam, kdese prach recykluje zpět do pecePro konečné odprášení sepouţívá mokré pračkyOdsíření se provádív odsiřovacím závodě na výrobuH 2 SO 4 . Účinnost odsíření byměla být v rozmezí 98-99%U nových závodŧ lze dosáhnout99,3 % konverze přikontinuálním provozujednokontaktního pochodu515

9.4.2.5 Řízení procesŧTechniky předloţené v rŧzných částech Kapitoly 2, které popisují moţnosti regulace pochodupočítačovými systémy budou pro toto odvětví součástí BAT . Nejdŧleţitější jsou následujícímoţné :Řízení chodu pece pro optimalizaci podmínky provozu. Klíčovými parametry je tlak ateplota v rozličných bodech pece a systém manipulace s plynem a koncentrace kyslíku aCO a tlak systémuRegulace procesu vyuţívá příslušné metody tak, aby bylo moţné udrţovat provoznípodmínky na optimální úrovni a poskytovat varovnou signalizaci za podmínek, které jsouu provozu mimo přijatelný rozsahProvozovatelé závodŧ by měli být vyškoleni a instruováni o správném procedurálnímpostupu a parametrech regulaceVyuţití dobré údrţby výrobního závodu, odlučovacích systémŧ a ostatních přidruţenýchpochodŧ v praxi. Měla by se provádět inspekce systému.9.4.2.6 Mimopecní operaceTechniky, o kterých se uvaţuje při určování BAT jsou také technikami, které jsou moţnýmiBAT pro toto odvětví.9.4.3 Zachycování a čištění plynŧTechniky, které jsou uvedeny v Kapitole 2 u technik jímání výstupního plynu, budou rovněţsoučástí BAT technik pro toto odvětví. V souladu s uvaţovanými technikami, které se uvádějípro zachycování kouře/plynu a čištění, povaţují se za BAT pro tento sektor následující :Pytlový filtr nebo mokré pračky jako stupňovité nebo Venturiho pračky jsou vhodné proodprašování odpadního plynu z pece. Zbytková koncentrace hmotných částice u pytlovýchfiltrŧ je 5 mg/Nm 3 a 10 mg/Nm 3 u mokrých praček.Pod dotyčnou úroveň lze dosáhnout emise prachu například s membránovými pytlovýmifiltry, pokud to vyţadují místní normy kvality ovzduší, nebo přítomnost škodlivýchsloučenin kovŧNěkteré kovy tvoří toxické sloučeniny, které mohou být z pochodŧ emitovány a proto jetřeba je sníţit. Pro sloučeniny kovŧ jako je nikl, vanad, chrom, mangan atd., jakoţtosoučást celkového prachu jsou dosaţitelné mnohem niţší emise neţ uvedené hodnotyemisí prachu 5 mg/Nm 3 za pytlovým filtrem a 10 mg/Nm 3 u mokré pračky. Prosloučeniny Ni je příslušná hodnota méně neţ 1 mg/Nm 3 .Rekuperací feroslitin ze zbytkových odpadŧ oceláren, prachu a těkavých kovŧ by se mělysníţit zejména Hg a v menším rozsahu i Cd a Pb. Lze pouţít dvoustupňové filtraces injektáţí aktivního uhlí nebo lignitového koksu. Alternativně lze také pouţít 3 stupňovéVenturiho pračky ve spojení s mokrým elektrostatických odlučovačem a selenovýmfiltremPro škodlivé toxické těkavé kovy jako je rtuť, kadmium a olovo jako součást odpadníhoplynu je příslušná emisní hladina pod 0,2 mg/Nm 3 .Pro zachycování a čištění kouřových plynŧ z odpichu a odlévání se přednostně pouţívajívhodné odsávací systémy ve spojení s pytlovým filtrem. Vlastní projekt a dobrá údrţbamohou zajistit vysokou účinnost jímání.516

Obsah oxidu siřičitého v odpadním plynu z praţení molybdenitu by se měl odstranit apřednostně konvertovat na kyselinu sírovou. Příslušná účinnost konverze pro jednokontaktnízávod je 98-99%. U nových závodŧ lze dosáhnout konverze 99,3 %.Následující tabulka uvádí přehled jímaných emisí při pouţití nejlepších dostupných technik atechnik, kterých lze pouţít k dosaţení těchto hodnot.517

Tab. 9.27 : Hodnoty emisí do ovzduší spojené s použitím BATZnečišťují Emise spojené Techniky, které lze Poznámkycí látka s pouţitím pouţít k dosaţeníBAT těchto hodnotPrach 5 mg/Nm 3 Tkaninový filtr Tkaninové filtry se pouţívají běţněk odprašování výstupních plynŧ z otevřených apolouzavřených pecí 10 mg/Nm 3 Mokrá pračka Vypírací systémy se pouţívají pro odprášenívýstupních plynŧ z uzavřených pecí a vysoképece. Venturiho pračky uţívané k čištěnívýstupních plynŧ z uzavřené pece na HC FeCrdosahují emisí 50 mg/Nm 3 vzhledem k velmijemnému prachu, který se tvoří v peci, ale kterýse neemituje přímo do atmosféry. V tomtopřípadě se pouţívá na CO bohatého odpadníhoplynu jako druhotného paliva.TěţkékovyTěkavékovyHg, Cd, PbCO z peceuzavřenéSO 2z praţenímolybdenitu 0,2 mg/Nm 3Tkaninový filtrDvoustupňovýpytlový filtrs injektáţí aktivníhouhlí nebo 3 stupňováVenturiho pračka amokrý EO a Hgodstranit Se filtremVysoce výkonné tkaninové filtry (příkladněmembránové tkaninové filtry) mohou dosáhnoutnízké hladiny těţkých kovŧ. Koncentrace TK jeúměrná koncentraci prachu a podílu kovŧ v němRekuperací feroslitin ze zbytkových odpadŧoceláren mohou emitovat Hg, Cd, PbNeuniká přímo Rekuperace energie CO lze vyuţít rŧzným zpŧsobem k rekuperacido atmosféryjeho energetického obsahuÚčinnostkonverze98-99%Odsiřovací závod(jedno nebodvoukontaktníprovoz)Výkon úpravny plynu závisí na dávkáchjednotlivých surovin a zavezení pece a tedyovlivňuje účinnost konverze.U dvoukontaktníhozávodu mŧţe být účinnost konverze vyšší neţ99 %, ale vzhledem k relativně nízkémumnoţství síry v odpadním plynu z praţence jetřeba spalovat přídavnou síru, aby se zajistilysprávné podmínky pro dvoukontaktní závod.Vysvětlivky: HC FeMn = vysokouhlíkatý feromangan; EO = elektrostatický odlučovačPoznámky: pouze pro jímané emise. Příslušné emise jsou uvedeny jako denní prŧměryzaloţené na kontinuálním monitorování období provozu. V případech, kde se kontinuálnímonitorování nedá vyuţívat v praxi, budou hodnoty prŧměrem z celé vzorkovací doby.Pro pouţitý odlučovací systém musí být zohledněny charakteristiky plynu a prachu a správnáprovozní teplota jiţ v projektu systému.518

9.4.4 Odpadní vodyTechniky uvedené v Kapitole 2 pro úpravu výtokŧ a opětné vyuţití vody budou součástí BATpro tento sektor. V souladu s uvaţovanými technikami, které jsou uvedeny pro úpravu vody,zohledňují BAT pro toto odvětví následující:Uzavřené vodní okruhy jsou vhodné pro mokré pračky, chladící systémy a pochodygranulaceVýtok z uzavřeného vodního okruhu je nutno upravovat odstraňováním tuhých částic asloučenin kovŧ z vodyUpravená odpadní voda by se měla vracet a opětně maximální moţnou měrou vyuţívatVypírací kapalina by se měla upravovat a před vypuštěním analyzovatKontrola odvodňovacího systému závodu tam, kde je to moţné a úprava výtoku předvypuštěním podle analýzy jeho obsahuV případě pouţití systému mokrého čištění při procesu rekuperace slitin, lze výtokz pračky čistit :- odstraněním kyanidŧ- redukcí Cr 6+ na Cr 3+ , vysráţením hydroxidŧ kovŧ při vysokém pH společně s oxidacíkyanidŧ- vysráţením fluoridu a čištěním vody od částic v pískovém filtru9.4.5 Zbytky z procesŧTechniky a recyklační cesty k minimalizaci zbytkových odpadŧ předloţené společně s úrovníemisí a zbytkŧ v Kapitole 2 budou součástí BAT i pro toto odvětví. Obecně by se mělyvšechny stupně procesu analyzovat, aby se minimalizovala tvorba odpadŧ z procesu avyčerpaly moţnosti recyklace a opětného vyuţití. V souladu s pochody, které byly definoványjako aplikované techniky, jsou v tomto odvětví povaţovány za moţné BAT v přehledutabulky 9.28 uvedené následující zpŧsoby recyklace a vyuţití strusky a prachu z filtrŧ a kalu :Tab. 9.28 : Recyklace a využití strusky z výroby feroslitinFeroslitinaRecyklace a vyuţitíFeCr HC FeCr Drcené kusové a granulované strusky se vyuţívá jakostavebního materiálu a ke stavbě silnicMC FeCr a Struska by se měla co nejvíce vyuţívatLC FeCrRekuperace slitin ze zbytkŧocelárenStruska o nízké alkalitě zajišťuje tvorbu stabilních silikátŧ,které jsou nevyluhovatelné. Strusky lze pouţít v rŧznýchFeSiSi-kovCa-Sistavebních aplikacíchVýroba kovového křemíku a FeSi je většinou bezstruskovýpochod (malé mnoţství křemene, 1 % přechází ve strusku).Strusku nelze recyklovat do peceBěhem rafinace kového křemíku a FeSi se tvoří určité malémnoţství rafinované strusky. Strusku nelze recyklovat dopece.Strusku lze recyklovat do pece519

FeMn HC FeMn Standardní odtěţená struska (nízký obsah MnO) z vysoképece se mŧţe pouţít jako stavební materiálBohatá struska z vysoké pece (vysoký obsah MnO) se mŧţeprodat jako surovina pro výrobu silikomanganuStandardní odtěţená struska (nízký obsah MnO) se mŧţepouţít jako stavební materiálMC FeMn Struska se mŧţe pouţít jako surovina k výrobě silikomanganuLC FeMn Struska se mŧţe pouţít jako surovina k výrobě silikomanganuSiMnFeVFeMoStruska se mŧţe pouţít jako stavební materiálStruska se mŧţe pouţít jako druhotná surovina vezpracovatelském prŧmyslu např. při výrobě ţáruvzdornéhomateriáluV závislosti na sloţení se mŧţe struska zčásti prodatk dalšímu zpracováníPoznámky: Před přepravou na jiná místa se provádí analýza zbytkových materiálŧ tak, aby semohlo provést správné zneškodnění nebo metody rekuperace.Strusku bez jakéhokoliv ekonomického a technického vyuţití je potřeba vyvézt na skládku.V závislosti na sloţení strusky lze poţadovat speciální struskovou úpravu ještě před uloţenímna skládku.Vysvětlivky: HC FeCr = vysokouhlíkatý FeCr; MC FeCr = středněuhlíkatý FeCr;LC FeCr = nízkouhlíkatý FeCr.Zkratky HC, MC, LC, které značí obecně mnoţství uhlíku ve feroslitině (vysokouhlíkatá,středněuhlíkatá a nízkouhlíkatá feroslitina) se objevují u mnohých feroslitin.Tab. 9.29: Recyklace a znovuvyužití zachyceného filtrového prachu a kalu z výroby feroslitinFeroslitinaRecyklace a vyuţitíFeCr HC FeCr Prach z drcení suroviny, přepravy a manipulace, stejně jakoprach a kal z procesŧ úprav lze recyklovatMC FeCr a Prach lze recyklovat zpět do tavícího procesuLC FeCrRekuperace slitin ze zbytkŧocelárenFiltrační koláč z úpravy kalu v plasmovém procesu se mŧţerecyklovat buď do ISP (tavící proces) nebo Waelzova pecníhopochoduPrach z obloukové pece s ponořeným obloukem má vysokýobsah ZnO (20-60%) a PbO (2-6 %). Peletizuje se a recyklujese v prŧmyslu Zn (I.Fhuť, nebo za pouţití Waelzova procesuFeSiSi-kovCa-Sipro střední stupeň koncentraceDým s SiO 2 (mikro SiO 2 ) se zachycuje v pytlovém filtru jakovedlejší produkt. Mikrosilika se pouţívá jako přísada docementu, coţ zvyšuje pevnost cementu a vede k velmihladkému povrchu, který předchází infiltraci vody do cementu520

FeMn HC FeMn Podíl hrubého prachu, který je poměrně bohatý na Mn semŧţe aglomerovat nebo recyklovat do pece nebo pouţít jakosuroviny pro výrobu siliko-manganu v elektrické obloukovépeci.Jemný prach se mŧţe někdy částečně zhodnotit v jinémprŧmyslovém odvětví nebo je ukládán na skládkuMC FeMn Prach a kal se mohou recyklovat nebo zhodnotit v jinémLC FeMn prŧmysluSiMnPrach a kal se mohou částečně recyklovat nebo zhodnotitv jiném prŧmysluFeNiPrach se mŧţe částečně recyklovat do zaváţecího systémuFeVPrach se mŧţe z části recyklovat do tavícího procesu. Jemnéčástice FeV se přetavíPraţení molybdenitu Plyn z praţence obsahuje prach aţ o 15 % vsazenéhokoncentrátuVětšina prachu a kalu z čištění výstupního plynu se mŧţerecyklovat do vsázky koncentrátuFeMoPrach se mŧţe z části recyklovat do procesu taveníPoznámky: Před přepravou na jiná místa se provádí se analýza zbytkových materiálŧ tak, abyse mohlo provést správné zneškodnění nebo metody rekuperace.Prach z filtru a kal bez ekonomické a technické vyuţitelnosti se musí ještě zčásti ukládat naskládku. Prachu a kalu se musí věnovat před uloţením péče, protoţe díky své nebezpečnépovaze mŧţe vyţadovat speciální úpravu před skládkováním.Vysvětlivky: HC FeCr = vysokouhlíkový FeCr; MC FeCr = středněuhlíkový FeCr;LC FeCr = nízkouhlíkový FeCr.Zkratky HC, MC, LC, které značí obecně mnoţství uhlíku ve feroslitině (vysokouhlíkatá,středněuhlíkatá a nízkouhlíkatá feroslitina) se objevují u mnohých feroslitin.9.4.6 Rekuperace energieTechniky a obecné principy rekuperace energie uvedené v Kapitole 2 budou pro toto odvětvísoučástí BAT. V souladu s moţnými technikami a cestami zuţitkování plynu CO neborekuperace tepelné energie z tavícího pochodu, jsou za BAT pro rekuperaci energie v tomtoodvětví povaţovány techniky následující :Tab. 9.30: BAT pro rekuperaci energie při výrobě feroslitinFeroslitina Pec Energetické Rekuperace energiemediumFeCr uzavřená CO-plyn Výroba elektrické energie Vyuţití CO jako paliva v sousedním závodě Přímé spalování při sušení, spékání, ohřevpánve, topení atd. Vyuţití v integrovaných ocelárnách výrobyFeCr a korozivzdorné oceli521

polouzavřenáTeplo Výroba elektrické energie Výroba vysokotlaké páry a vyuţití vevlastním nebo sousedním závodě Produkce horké vodyFe-Si polouzavřenáTeplo Výroba elektrické energieSi-kov Výroba vysokotlaké páry a vyuţití vevlastním nebo sousedním závodě Produkce horké vodyFeMn uzavřená CO-plyn Výroba elektrické energieSiMn Vyuţití CO jako suroviny pro sousednízávody Přímé spalování pro sušení, spékání, ohřevpánve, topení atd.polouzavřenáTeplo Výroba elektrické energie Výroba vysokotlaké páry a vyuţití vevlastním nebo sousedním závodě Produkce horké vodyFeNi polouzavřenáTeplo Výroba elektrické energie Výroba vysokotlaké páry a vyuţití vevlastním nebo sousedním závodě Produkce horké vodyFeV Speciální feroslitiny se běţně vyrábějí v malém mnoţství ve srovnáníFeMoFeWFeTiFeBFeNbs velkoobjemově vyráběnými feroslitinami. Tavící proces je běţně pochodemdávkovacím do ţáruvzdorně vyzděných kelímkŧ. Metalo-termická reakce jeexotermní, kdy teplo se vyuţívá jako zdroj energie pro proces, který v některýchpřípadech trvá jen několik minut. Rekuperace energie z nadbytku procesníhotepla je těţká a nezdŧvodní vysoké investiční náklady na systém rekuperaceenergiePoznámky: Kombinací rŧzných technik rekuperace se mŧţe zvýšit účinnost systémurekuperace energie.Výše uvedené nejlepší dostupné techniky pro rekuperaci energie jsou technikami, které semohou pouţít na nové závody a v případě podstatných změn u závodu stávajícího. Tozahrnuje rovněţ případ, kdy je třeba pec nahradit.Pro stávající závody je moţné dovybavení tavící pece vhodným systémem rekuperaceenergie, zejména pokud dojde k záměně otevřené pece za pec polouzavřenou. Obsah energiese pak mŧţe rekuperovat výrobou páry v kotli na odpadní teplo, kde se mohou s výhodouzačlenit do systému rekuperace odsavače pece a pouţít jako přehříváky. Vyrobená pára semŧţe pouţít v procesu, v sousední továrně, ale velmi často pro výrobu elektrické energie, coţbude ekonomicky nejlepší řešení.Postavením uzavřené pece nebo nahrazením pece stávající pecí uzavřenou je čištění a systémrekuperace kvŧli CO plynu nevyhnutelný. CO, který se jinak musí spalovat, se mŧţe pouţítjako vysoce kvalitní druhotné palivo k rŧzným účelŧm, nebo jako surovina nebo palivo prosousední továrny. Spalováním plynného CO je přijatelné pouze v případě, kde spotřebiteléuvnitř nebo vně závodu nejsou dočasně k dispozici. Rekuperovaný plynný CO lze rovněţdobře vyuţívat pro výrobu elektrické energie.522

Proces rekuperace energie sniţuje spotřebu přírodních energetických zdrojŧ a následněpřispívá k minimalizaci emisí CO 2 a efektu globálního oteplování, pokud se celkový dopadprocesu a uspořená energie zahrnou do globální energie a bilance CO 2 . Rekuperace energie jeproto ţádoucí volbou a bude v budoucnosti čím dál dŧleţitější, ale je vhodná pouze tehdy,jestliţe místní podmínky ( např. místní ceny energie, přítomnost externích spotřebitelŧ energiea intervaly výroby) ospravedlní investice. Jak jiţ bylo uvedeno v části BAT pro tavící pece, jerekuperace energie do velké míry spojena s pouţívaným typem pece (polo-uzavřená nebouzavřená pec). Rekuperace energie by se tudíţ mělo také posuzovat v souvislostech a připoţadavcích na změnu stávajících pecí.9.5 NOVĚ VYVÍJENÉ TECHNOLOGIENásledující techniky jsou právě vyvíjenými technikami, coţ znamená, ţe tyto techniky nejsouv plné míře do prŧmyslu feroslitin zavedeny. Provádí se testování rotační nístějové pece pro předběţnou redukci chromitu Redukčně-tavící procesy se opírají o energii spalování uhlí s kyslíkem, nebo se vzduchemobohaceným kyslíkem, aby se zcela uspokojily poţadavky na energii pro tavení chromituna ferochrom. Rŧzné země zkoumají rŧzné moţnosti Mintekŧv hrudkovač pro granulaci ferochromu je ještě ve stádiu pilotního závodu Provoz uzavřené pece pro výrobu ferosilicia a kovového křemíku nebyl ještě s úspěchemvyvinut Fluidní loţe při praţení molybdenituNeuvaţuje se, ţe by fluidní loţe byla pro praţení molybdenitových koncentrátŧrealizovatelnou technologií. Ty závody, které pouţily (nebo prováděly vývojovou práci) připraţení molybdenitových koncentrátŧ ve fluidním loţi shledaly, ţe se tvoří produkt, kterýnemá dostatečně nízký obsah síry na to, aby splnil přijatelné obchodní normy. S ohledem nadalší sníţení hladiny síry praţeného molybdenitového koncentrátu pod 0,10 % hodnoty jenutné přidat další pecní operaci, jako je rotační pec ( snad s mezistupněm drcení) za fluidnímloţem. To má za následek sloţitější uspořádání závodu, který bude méně efektivní a vyústí dovyšších provozních nákladŧ.523