VDI 2286 Blatt 2-2008 Emission control - Aluminium smelting plants.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderung AluminiumschmelzanlagenEmission controlAluminium smelting plants VDI 2286Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLAusschuss AluminiumschmelzanlagenVDI/DIN-Handbuch Reinhal

2、tung der Luft, Band 2: Emissionsminderung I VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction eve

3、n for internal use not permittedICS 13.040.40 Juni 2008June 2008Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . 22Begriffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1 Einsatzstoffe .

4、. . . . . . . . . . . . . . . 33.2 Lagerung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Aufbereitung der metallhaltigen Einsatz-stoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.4 Schmelzaggregate . . . . . . . . . . . . . 133.5 Schmelzebehandlungsverfahren. . . . . . 263.6 Anlagen- und Prozessparameter

5、sowie Emissionsverhalten von Aluminium-schmelzanlagen . . . . . . . . . . . . . . 304 Mglichkeiten zur Emissionsminderung . . . 374.1 Primre Manahmen . . . . . . . . . . . 384.2 Sekundre Manahmen . . . . . . . . . . 404.3 Abfhren der Abgase . . . . . . . . . . . 465 Emissionswerte . . . . . . . . .

6、. . . . . . . 466 Emissionsmessung . . . . . . . . . . . . . . 476.1 Messplanung. . . . . . . . . . . . . . . . 486.2 Messdurchfhrung. . . . . . . . . . . . . 506.3 Dokumentation . . . . . . . . . . . . . . 506.4 Funktionsprfung/Kalibrierung von Emissionsmesseinrichtungen . . . . . . . 506.5 Kontinu

7、ierliche Emissionsmessungen. . . 52Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Scope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 33 Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33.1 Feedstock. . . . . . . . . . . . . . . .

8、 . . 33.2 Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Pre-treatment of metal-containing feed-stock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.4 Smelters . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.5 Melt treatment methods . . . . . . . . . 263.6 Plant and process parameters and emission behaviour o

9、f aluminium smelting plants . . . . . . . . . . . . . . 304 Emission control . . . . . . . . . . . . . . . 374.1 Primary measures . . . . . . . . . . . . 384.2 Secondary measures . . . . . . . . . . . 404.3 Waste gas discharge . . . . . . . . . . . 465 Emission values . . . . . . . . . . . . . . . 4

10、66 Emission measurement . . . . . . . . . . . 476.1 Measurement planning . . . . . . . . . . 486.2 Performance of measurements . . . . . . 506.3 Documentation . . . . . . . . . . . . . . 506.4 Functional testing/calibration of emission measuring instruments . . . . . 506.5 Continuous emission measur

11、ements . . . 52Frhere Ausgabe: 02.07 Entwurf Former edition: 02/07 DraftDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this guideline has been subject to pub

12、lic scrutinyafter announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Ve

13、rein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI 2286 Blatt 2 / Part 27 Abflle, Abwasser, Abwrme . . . . . . . . . 537.1 Abflle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.2 Abwasser . . . . . . . . . . . . . . . . . 557.3 Abwrme . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Schrifttum. . . . . . . . . . . .

14、. . . . . . . . . 587 Solid wastes, waste water and waste heat . . 537.1 Solid wastes . . . . . . . . . . . . . . . . 537.2 Waste water . . . . . . . . . . . . . . . . 557.3 Waste heat . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58VorbemerkungDer Inhalt di

15、eser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie

16、ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.1 AnwendungsbereichIn dieser Richtlinie wird der beste

17、hende Stand derTechnik bei Anlagen zum Schmelzen von Alumi-nium einschlielich vorgeschalteter Verfahren zurAufbereitung der metallhaltigen Einsatzstoffe be-schrieben. Ferner behandelt diese Richtlinie Ge-sichtspunkte zur Weiterverwendung von Nebenpro-dukten, zur Vermeidung/Verminderung von Abfllenun

18、d Abwasser sowie zur Nutzung von Abwrme.Die Richtlinie umfasst Schmelzanlagen, in denenAluminiumlegierungen hergestellt und eingesetztwerden. Im Einzelnen sind hierunter Schmelzanlagenzu verstehen, wie sie im Bereich der Primralumini-umerzeugung (siehe VDI 2286 Blatt 1) Verwendungfinden, Schmelzanla

19、gen zur Sekundraluminiumer-zeugung aus Aluminiumschrotten und Schmelzanla-gen, soweit sie in Formgieereien zur Erzeugung vonFlssigaluminium fr nachgeschaltete Gieprozesseeingesetzt werden.Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict accordance with the requirements and r

20、ecom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-right is permit

21、ted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.1ScopeThis guideline describes the present state of technol-ogy in plants for the smelting of aluminium, inclusiveof upstream

22、 processes for the pre-treatment of metal-containing feedstock (input material). This guidelinealso deals with aspects of the further use of by-prod-ucts, the avoidance/reduction of solid waste andwaste water, and the exploitation of waste heat. The guideline covers smelting plants in which alu-mini

23、um alloys are produced and employed. What ismeant by this is smelting plants as used for primaryaluminium production (see VDI 2286 Part 1), smelt-ing plants for secondary aluminium production fromaluminium scraps, and smelting plants in so far asthey are used in moulding shops for the production ofl

24、iquid aluminium for downstream casting processes. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 VDI 2286 Blatt 2 / Part 2 3 Anlagen zum Schmelzen von Aluminium unterliegenden Anforderungen des Bundesimmiss

25、ionsschutzge-setzes (BImSchG). Im Anhang zur 4. BImSchV sinddie in dieser Richtlinie beschriebenen Schmelzanlagenunter den Nummern 3.3, 3.4 und 3.8. subsumiert.Diese Anlagen bedrfen daher einer immissionsschutz-rechtlichen Genehmigung nach dem BImSchG. Aufweitere Gesetze, Verordnungen, Verwaltungs-

26、undsonstigen Vorschriften (siehe Schrifttum), die fr dieErrichtung, die Beschaffenheit und den Betrieb vonAluminiumschmelzanlagen magebend sind, wirdhingewiesen (siehe auch VDI 2286 Blatt 1).2BegriffeBranchenspezifische Fachbegriffe sind in der NormDIN EN 12258 (Aluminium- und Aluminiumlegie-rungen)

27、 enthalten. Insbesondere Teil 1 (AllgemeineBegriffe), Teil 3 (Schrott) und Teil 4 (Rckstnde derAluminiumindustrie) sind fr diese Richtlinie vonBedeutung. Die unterschiedlichen metallhaltigenEinsatzstoffe werden in der Norm DIN EN 13920-1bis -16 und in 1 beschrieben. Hinsichtlich branchenbergreifende

28、r Begriffe, z.B.Emissionsmesstechnik“, Luftreinhaltung“ etc., seian dieser Stelle auf die jeweilige Fachliteratur und diejeweiligen VDI-Richtlinien verwiesen. 3 TechnologieBei Anlagen zum Schmelzen von Aluminium ist zwi-schen folgenden Bereichen zu unterscheiden:Erzeugung und Legieren einer Aluminiu

29、m-schmelze aus flssigem Httenaluminium undFestmetallErzeugung und Legieren einer Aluminium-schmelze aus Aluminiumschrotten (Sekundralu-miniumerzeugung)Erzeugung einer Aluminiumschmelze in Formgie-ereien3.1 Einsatzstoffe3.1.1 Metallhaltige EinsatzstoffeAls metallhaltige Einsatzstoffe kommen je nach A

30、rtder Anlage sowie in Abhngigkeit der verwendetenProzesstechnik im Wesentlichen folgende Stoffe zumEinsatz:Aluminium (legiert/unlegiert) in Form von Flssigmetall Festmetall in Rohform z.B. als Masseln,T-Barren, Sows etc.Legierungsmetalle und VorlegierungenPlants for melting aluminum are subject to t

31、he re-quirements of the Federal Immission Control Act(BImSchG). The smelting plants described in thisguideline are subsumed in the annex to the 4. BImSchVunder articles 3.3, 3.4 and 3.8. These plants thereforerequire an approval procedure referring to BImSchG.Further reference is made to the laws, o

32、rdinances, ad-ministrative and other regulations (see Bibliography)specifically applicable to the construction and opera-tion of of aluminum smelters (see also VDI 2286Part 1).2 Terms and definitionsThe terms specific to the industry are contained in thestandard DIN EN 12258 (Aluminium and aluminium

33、alloys). Of particular relevance to this guideline arePart 1 (General terms), Part 3 (Scrap) and Part 4(Residues of the aluminium industry). The variousmetal-containing feedstocks are described in thestandard DIN EN 13920-1 to -16, and in 1. For terms used across several industries, e.g. “emis-sion

34、measuring technology”, “air pollution control”etc., we refer at this point to the relevant technical lit-erature and the various VDI guidelines.3 TechnologyWhen referring to plants for the smelting of aluminium,a distinction must be made between the following areas:production and alloying of alumini

35、um melts byusing liquid metallurgical aluminium and solidmetalproduction and alloying of aluminium melts byusing aluminium scraps (secondary aluminiumproduction)production of aluminium melts in moulding shops 3.1 Feedstock3.1.1 Metal-containing feedstockDepending on the type of plant and the process

36、 tech-nology adopted, the following materials are mainlyused as metal-containing feedstock: aluminium (alloyed/unalloyed) in the form of liquid metal solid metal in raw form, e.g. pigs, T-bars, sows,etc.alloy metals and master alloysB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-0

37、8All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI 2286 Blatt 2 / Part 2Neuschrotte (bei der Aluminiumweiterverarbei-tung anfallend, z.B. Besumrnder von Walzbn-dern, Stanz- und Schneidreste, Speiser von Guss-stcken, Spne etc.)Altschrotte (nach der Nutzungsphase des Alumini-u

38、ms anfallend, z.B. gebrauchte Motorblcke, Fas-sadenelemente und -profile, gebrauchte Dosen etc.)KrtzenAlt- und Neuschrotte knnen aus Guss- oder Knetle-gierungen bestehen, fallen aber auch in gemischterForm an.Knetlegierungen sind plastisch verformbare Alumi-niumlegierungen mit einem Si-Gehalt von we

39、nigerals 2,6 % Massenanteil. Gusslegierungen weisen da-gegen einen Si-Gehalt zwischen 5 % bis 20 % Mas-senanteil auf und werden insbesondere in Formgiee-reien eingesetzt.Anforderungen und Leitlinien fr die Zuordnung derverschiedenen Kategorien von Aluminiumschrott re-geln DIN EN 13920-1 bis -16.Die

40、Herstellung einer kundenspezifischen Alumini-umlegierung erfordert die Kenntnis der chemischenZusammensetzung der jeweils verfgbaren Partien analuminiumhaltigen Einsatzstoffen sowie Angaben zurerzielbaren Metallausbeute. Letztere wird ber eineProbeschmelze ermittelt. Eine gleichzeitig gezogeneMetall

41、probe wird ferner auf ihre fr die Zusammen-setzung der Legierung wesentlichen Legierungs- undSpurenelemente untersucht. ber eine EDV-gesttzteGattierungsrechnung werden aus den Werten fr dieMetallausbeute und der chemischen Zusammenset-zung der jeweiligen Schrottcharge die bentigtenMengen errechnet.3

42、.1.2 Hilfs- und BetriebsstoffeUnter Hilfs- und Betriebsstoffen werden in dieserRichtlinie alle Stoffe verstanden, die zur Herstellungder Produkte dienen, ohne in diese einzugehen. Hier-bei sind im Wesentlichen zu nennen:Gase und Salze zur SchmelzebehandlungStickstoff und/oder Edelgase zur Krtzebehan

43、dlungFeuerfestmaterialien (Feuerfeststeine und Stampf-massen)Brennstoffe (z.B. Erdgas, Heizl EL und S) Betriebsle (Hydraulikle, Schmierstoffe)Filterplatten3.2 LagerungDie Lagerung von Schrotten und oder metallischenEinsatzstoffen erfolgt aus wirtschaftlichen Grndenso, dass whrend der Lagerungszeit m

44、glichst keinenew scraps (arising during the further processingof aluminium, e.g. trimmings from rolled strip,stamping/punching wastes, feeders from castings,swarf, etc.)old scraps (arising at the end of aluminium use,e.g. used engine blocks, faade elements and pro-files, used cans, etc.)dross (skimm

45、ings) Old and new scraps can consist of cast or wrought al-loys, although they also arise in mixed forms. Wrought alloys are plastically formable aluminiumalloys with an Si content of less than 2,6 % by mass.By contrast, cast alloys feature a Si content of 5 % to20 % by mass and are used predominant

46、ly in mould-ing shops. The requirements and guidelines for the assignmentof the various categories of aluminium scrap aregiven in DIN EN 13920-1 to -16.The production of a customized aluminium alloycalls for knowledge of the chemical composition ofthe various available charges of aluminium-contain-i

47、ng feedstock as well as details of the achievablemetal yield. The latter is determined with a trial melt.A metal sample taken at the same time is also inves-tigated for alloy and trace elements important for thecomposition of the alloy. With a computer-aided mix-ture calculation, the required quanti

48、ties are calculatedfrom the values for metal yield and from the chemicalcomposition of the particular charge of scrap. 3.1.2 Auxiliaries and operating materialsAuxiliaries and operating materials in this guidelinerefer to all substances used for the production of themetal without contributing toward

49、s them. These areessentially:gases and salts for melt treatmentnitrogen and/or inert gases for the treatment of drossrefractory materials (refractory bricks and ram-ming compounds)fuels (e.g. natural gas, extra-light and medium/heavy fuel oil)process oils (hydraulic fluids, lubricants)filter plates3.2 StorageFor economic reasons, scraps and/or metal-basedfeedstock are stored in such a way that no change inyield occurs if at all possible during the storage pe-