Загрязнение окружающей среды предприятиями металлургической отрасли

В мире потребляются миллиарды тонн минерального сырья, топлива, воды, атмосферного кислорода, а в готовый продукт переходит около 1% затраченных природных ресурсов. При этом ежегодно в атмосферу выбрасывается ок. 1 млрд. т аэрозолей и газов (в т.ч. СО, SO2, NO, NO2), приблизительно столько же сажи; в природные водоемы поступает больше 500 млрд. т промышленных и бытовых стоков.

Отходы и выбросы истощают запасы невозобновляемых природных ресурсов и оказывают вредное, а порой и смертельное влияние на окружающую среду и на условия жизни человека.

Наиболее серьезное влияние на ОС оказывает металлургия, в частности черная. Металлургия является энерго- и ресурсоемкой отраслью. При ежегодном потреблении нескольких тысяч тонн минеральных ресурсов в конечную продукцию переходит не более 30%, остальное же количество образуют отходы производства.

Так, металлургический завод полного цикла с производительностью 10 млн. т стали в год, до введения строгого контроля выбрасывал ежегодно в атмосферу больше 200 тыс. т пыли, 50 тыс. т соединений серы, 250 тыс. т оксида углерода, оксидов азота и др. веществ. Концентрация пыли в выбросах достигала 50-120кг/т получаемой стали. В усовершенствованных металлургических процессах эти выбросы снижаются до 10 кг/т стали.

Газообразные выбросы металлургических заводов составляют около 2500 м3/т стали. Источником сернистых соединений, выбрасываемых в атмосферу, являются, главным образом, кокс(40-60%)и руда(5-30%).Со шлаками из металлургических агрегатов удаляется45-55%серы, а в стальные изделия переходит до 6% серы, остальное количество

агломерирование (45-55%от общих выбросов SO2). Значительное количество SO2 или H2S выбрасывается в атмосферу во время остывания и переработки шлака(10-35%).Остальное количество SO2 поступает в окружающую среду из труб котельных установок, сталелитейных и прокатных цехов.

Цианистый водород HCN присутствует, главным образом, в доменном газе. Концентрация его составляет, мг/м3: при производстве передельного чугуна200-400,при производстве зеркального чугуна300-400и при производстве ферромарганца1500-3500.Выбросы цианистого водорода агрегатами коксового завода могут достигать 0,5 кг/т кокса.

Окислы азота образуются в доменных, мартеновских и нагревательных печах, в печах коксохимического производства и в паровых котлах. В доменных печах источником выброса окислов азота являются доменные воздухонагреватели, в уходящих газах которых содержание NОx составляет(1,7÷6,6)·10-4%.Концентрация окислов азота в вертикальных каналах мартеновских печей при отоплении без интенсификаторов составляет в среднем 0,03%; при подаче кислорода она возрастает до 0,1% и в ряде случаев достигает 0,25%. Среднее количество выбросов окислов азота составляет 2,5 кг/т стали.

Содержание азота в уходящих газах металлургических газоиспользующих агрегатов различных производств приведено в таблице 7.

Таблица 7 - Содержание окислов азота в уходящих газах

Окись углерода образуется в основном в агломерационных, коксохимических и доменных цехах, т.е. в технологических циклах, не являющихся основными потребителями газового топлива. Содержание СО в мартеновских печах с кислородной продувкой составляет 0,53 кг/т стали, а в уходящих газах печей прокатного производства невелико и при отработанном режиме работы не превышает 0,1%.

После предприятий ТЭК металлургия занимает второе место среди отраслей промышленности по степени ущерба, наносимого ОС.

Черная металлургия включает предприятия, основная деятельность которых состоит в наполнении внутреннего рынка РФ. Кроме того, отрасль играет заметную роль на внешнем рынке страны. Наиболее крупные предприятия отрасли расположены в городах Липецкой, Свердловской, Челябинской областей, Красноярского края и ряде др. регионов.

За последнее десятилетие наблюдается заметное снижение производства основных видов продукции отрасли. Тем не менее, степень вредности влияния на ОС все еще высока.

Наиболее сильное воздействие черная металлургия оказывает на атмосферный воздух и поверхностные воды, а также на уровень загрязненности подземных вод и почв.

Основные источники атмосферных выбросов в черной металлургии:

В агломерационном производстве – агломерационные машины, машины для обжига окатышей;

При производстве чугуна и стали – доменные, мартеновские и дуговые печи, установки непрерывной разливки стали, травильные отделения, ваграночные печи;

Дробильно-размольноеоборудование, местаразгрузки-погрузкии пересыпки материалов.

Вгородах, где расположены крупные предприятия отрасли, отмечаются высокие уровни загрязнения воздуха несколькими примесями, в т.ч. высокого класса опасности. Максимальные концентрации примесей достигали 10-155ПДК. Например, в Магнитогорске

–этилбензола и диоксида азота NO2; в Новокузнецке - NO2. Снижение выбросов в последние годы происходит в основном за счет снижения объемов производства, а не за счет осуществления природоохранных мероприятий.

На долю черной металлургии приходится 1/7 всех атмосферных выбросов от промышленных стационарных источников. Особенно существенна доля 6-тивалентного хрома.

По объему сброса загрязненных стоков вклад отрасли оценивается на уровне 1/14

общего объема сброса сточных вод этой категории в целом по промышленности РФ. Тем не менее, ежегодно сбрасывается около 1 млн. м3 сточных вод, 85% из них - загрязненные.

Вместе со сточными водами сбрасываются значительные количества загрязняющих веществ, в т.ч. взвешенные частицы, сульфаты, хлориды, соединения железа, тяжелых металлов и т.п.

По данным аэрокосмической съемки снежного покрова, зона действия предприятий черной металлургии просматривается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения.

Вобщем случае источник загрязнения природной среды можно классифицировать по:

-происхождению

а) искусственные – антропогенные (удельный вес 90%), б) естественные; -месту поступления

а) континентальные, б) морские, в) атмосферные;

-временномупризнаку

а) постоянные, б) эпизодические, в) разовые, г) случайные;

-пространственно-временномупризнаку

а) фиксированные, б) нефиксированные.

В атмосферу, водоемы и почву в мире ежегодно выбрасывается больше 3 млрд. т твердых промышленных отходов, 500 км3 опасных стоков и около 1 млрд. т аэрозолей, разных по крупности частиц и химическому составу. Номенклатурный состав ядовитых загрязнений содержит более 800 веществ, в т.ч. мутагены, влияющие на наследственность; канцерогены – на зарождение и развитие злокачественных новообразований; нервные и кровяные яды – на отдельные организмы и др. Содержание этих веществ в воздухе иногда в3-10раз превышает ПДК.

Наиболее высокий уровень загрязнения в городских условиях характерен для тяжелых металлов, таких как, свинец, ртуть, хром и никель. Тяжелые металлы способны накапливаться в организме человека и приводить к тяжелым последствиям, так как они обладают мутагенными, канцерогенными и тератогенными (повреждающими зародыш действиями некоторых химических веществ и биологических агентов с возникновением аномалий и пороков развития) свойствами. Техногенная доля цинка и меди в атмосфере составляет примерно 75%, кадмия и ртути – 50, никеля – 30, кобальта – 10%. Наиболее высокой эмиссией отличается свинец; по различным оценкам она достигает 80%.