Экология О «ММК»

Конечным продуктом  сгорания всех видов топлива, разложения всех видов органического вещества, доокисления СО и ряда других процессов, протекающих при участии углерода и его соединений, является диоксид углерода. От других газообразных техногенных выбросов диоксид углерода отличается тем, что в естественных условиях продуцируется в огромных количествах, и его круговорот в биосфере является одним из основополагающих процессов массо - и энергообмена в природе и поддержания жизни на Земле. Сам по себе диоксид углерода не является токсикантом, однако в ХХ веке его средняя планетарная концентрация в воздухе ежегодно повышалась на 0,8-1,5 мг/кг. Это вызвано сжиганием горючих ископаемых, сельскохозяйственного сырья, и древесины Содержание оксида углерода в воздухе существенно пополняется за счет вырубки лесов, ускоренной минерализацией гумуса обрабатываемых почв, осваиваемых болот и торфяников.

К числу глобальных загрязнений  биосферы следует отнести ее загрязнение  углеводородами, 95% выбросов которых приходится на северное полушарие. Почти не представляя опасности как самостоятельные загрязняющие вещества воздушной среды, углеводороды обусловливают мощность и плотность фотохимического смога.

Тяжелые металлы.

Особое значение приобрело  загрязнение биосферы группой поллютанов, получивших общее название «тяжелые металлы», К ним относятся более 40 химических элементов периодической системы Менделеева с атомными массами свыше 50 а.е.м. Группа этих элементов активно участвует в биологических процессах, многие из них входят в состав ферментов. К числу тяжелых металлов относятся хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, галлий, германий, молибден, кадмий, олово, сурьма, теллур, вольфрам, ртуть, таллий, свинец, висмут.

Главными природными источниками тяжелых металлов являются магматические и осадочные породы и породообразующие минералы.

Поступление тяжелых  металлов в биосферу вследствие техногенного рассеяния осуществляется разнообразными путями. Важнейшим из них является выброс при высокотемпературных процессах (черная и цветная металлургия, обжиг цементного сырья, сжигание минерального топлива). Кроме того, источником загрязнения биогеоценозов могут служить орошение водами с повышенным содержанием тяжелых металлов, внесение осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения, вторичное загрязнение вследствие выноса «тяжелых металлов» из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками, поступление больших количеств тяжелых металлов при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих «тяжелые металлы».

Процессы трансформации  поступивших в почву в процессе техногенеза тяжелых металлов включают следующие стадии: 1) преобразование оксидов тяжелых металлов в гидроксиды (карбонаты, гидрокарбонаты);

2) растворение гидроксидов  (карбонатов, гидрокарбонатов) тяжелых металлов твердыми фазами почв;

З) образование фосфатов тяжелых металлов и их соединений с органическими веществами почвы.

Железо.

При окислительном выветривании и почвообразовании образуются и  накапливаются в биосфере минералы железа, преимущественно оксиды и гидроксиды, слаборастворимые и геохимически относительно инертные. Различные соединения железа играют существенную и сложную роль в почвенных процессах в связи со способностью элемента менять степень окисления с образованием соединений с различной растворимостью, окисленностью, подвижностью.

Железо в очень высокой  степени вовлечено в антропогенную  деятельность, оно отличается настолько  высокой технофильностью ,что нередко  говорят о современном «о железнении»  биосферы. В техносферу в процессе антропогенной деятельности вовлечено более 1О млрд.т. железа, 60% которого рассеяно в пространстве.

Аэрация восстановленных  горизонтов почвы, различных отвалов, терриконов приводит к реакциям окисления; при этом присутствующие в таких материалах сульфиды железа преобразуются в сульфаты железа с одновременным образованием серной кислоты. Серная кислота разрушает карбонаты с образованием гипс, сульфатов магния и натрия. Периодическая смена окислительно- восстановительных условий среды приводит к декарбонизации почв, дальнейшему развитию устойчивой кислой среды с рН 4-2,5 ,причем соединения железа накапливаются в поверхностных горизонтах. Гидроксиды и оксиды железа при образовании осадков легко захватывают и связывают никель, кобальт, медь, хром, ванадий, мышьяк.

Свинец.

Присутствие повышенных концентраций свинца в воздухе и  продyкrax питания представляет угрозу для здоровья человека.

Мировое производство свинца составляет 34.106т в год, причем выбросы  свинца в атмосферу достигают 4300*10³ т в год и его антропогенное поступление значительно превышает природное. При сжигании нефтяных продуктов и бензина в окружающую среду поступает не менее 50% всего антропогенного свинца, что является важной составляющей . Автомобильные выхлопы дают около 50% общего неорганического свинца, попадающего в организм человека. Другим важным источником антропогенного поступления свинца в окружающую среду является производство черных металлов на ОАО ММК, а также горнодобывающая промышленность, без которой невозможно производство черных металлов. Существенное значение, особенно для морских и пресноводных систем, имеют атмосферные выбросы соединений свинца.

Ароматические соединения.

Ароматические соединения обладают канцерогенными свойствами, что определяет особое к ним внимание. Они поступают в биосферу различными путями и их источниками служит КХП (коксохимическое производство ОАО ММК). Ароматические соединения или полициклические углеводороды (ПАУ) поступают в атмосферу в результате выбросов и отходов коксохимического завода, выхлопов двигателей внутреннего сгорания, продуктов сжигания различных видов топлива. В стоках коксохимических заводов содержится большое количество фенольных соединений. Грунтовые воды нередко загрязняются ПАУ за счет различных осадков сточных вод. Фенольными соединениями вообще представлена большая группа ксенобиотиков антропогенного происхождения. Попадающие в почву и природные воды ПАУ могут мигрировать, связываться твердыми фазами и взвесями, трансформироваться в другие соединения.

Для оценки уровня опасности  загрязнения природных сред ароматическими углеводородами имеет значение скорость их трансформации, разложения или потерь из водных и почвенных сред. В числе механизмов разрушения ПАУ особенно важны два: трансформация конкретными видами микроорганизмов и фотохимическая деструкция. Например, можно ускорить трансформацию бензапирена при облучении ультрафиолетовым светом или природным солнечным светом (через 1,5 часа облучения количество бенз(а)пирена снижается на 50-60%).

Фенолы поступают в  биоценозы также различными путями, в том числе с промышленными стоками коксохимического производства, некоторых химических производств. Фенолы содержатся в осадках городских сточных вод и могут выщелачиваться оттуда атмосферными осадками, попадая с жидкими стоками в почвы и водоемы. Скорость трансформации фенолов в почвах составляет примерно 40-120 мг в сутки.

 

Детергенты  в природных водах.

Детергенты - это поверхностно активные вещества (ПАВ), которые используются   при производстве черных металлов на ОАО ММК и в рабочих душевых, как моющие средства и эмульгаторы, они относятся к числу основных химических веществ, загрязняющих поверхностные воды. Характерный признак - слой пены, который скапливается там, где течение реки задерживается плотинами и другими перегораживающими устройствами. Способность к пенообразованию появляется у ПАВ уже при концентрации 1-2 мг/л и не устраняется в процессе очистки сточных вод. При концентрации ПАВ 1-3 мг/л вода приобретает неприятный вкус и запах, интенсивность которых зависит от химической природы детергента. Наличие в воде ПАВ снижает ее способность насыщаться кислородом, на равнинных реках уже при их концентрации 1 мг/л интенсивность аэрации может понизиться на 60%. Смертельная концентрация ПАВ для рыб составляет 3-5 мг/л, для планктона 1 мг/л. При содержании в воде 120 мг/л детергентов анионного или 71 мг/л катионного типа резко замедляется рост водорослей. ПАВ парализует деятельность микроорганизмов, разрушает органические вещества, при этом плохо поддается биохимическому разложению в водоемах за  три недели на 20-50%,затем их разложение идет еще более медленными темпами и через 6 месяцев в воде остается еще 20-45% от исходного количества.

 

 

 

 

3.Загрязнение атмосферы ОАО ММК , как предприятием черной металлургии .

 

Как уже отмечалось выше ОАО ММК  выбрасывает в воздушный бассейн в основном пыль, диоксид серы, оксиды азота, углерода, бенз(а)пирен. От коксохимического производства: бензол, фенол, аммиак, цианид водорода, сероводород и др.

Травильные отделения  прокатных, трубных и метизных цехов пары соляной, серной и других кислот. Серная кислота образу в результате окисления S0₂ в S0₃ с дальнейшим соединением с парами воды.

Выбросы пыли на 1 т стали  на передовых зарубежных заводах  с полным металлургическим циклом не превышает 1 кг, на ОАО ММК они составляют 4,5-11 кг.

Агломерационное производство.

Удельный выход газов  от агломерационных машин определяется газопроницаемостью шихты, содержанием в ней топлива, величиной подсосов воздуха и может составлять 2500-4800 м^З на т агломерата.

Выбросы пыли с агломерационными газами могут колебаться в пределах от 5-20 кг/т агломерата, запыленность газов составляет 2-6 г/м3. Содержание газообразных компонентов зависит от состава руды и может колебаться в широких пределах: 4-10% С0₂; 12-17% 02; 0,3-3% СО; 0,01-0,03% (S0₂+S0₃) при малосернистых рудах; 0,1-0,6% (502+50з) при сернистых рудах; 0,1-0,2% NOx; остальное N₂ и инертные газы.

Химический состав агломерационной  пыли колеблется в зависимости от состава руды. Пыль содержит 40-50% Fe и его оксидов; 9-15% Si0₂; 7-12% СаО; 5-6% С; 2-8% АL₂О₃; 0,5-1,5% MgO. Плотность пыли 3,8-4,0 г/см^З. Выброс газов от одной обжиговой машины составляет 30-35 тыс.м^З/ч при запыленности 2,7-5,0 г/мЗ.

 

Доменное производство.

Доменное производство в основном загрязняет атмосферу пылью и оксидом углерода. Доменный газ, загрязняющий атмосферу при сжигании, широко используется на металлургическом предприятии в качестве топлива. Доменный газ представляет собой смесь мелких частиц руды, кокса, агломерата, известняка и других компонентов. При работе печей с нормальным давлением под колошником выброс пыли 50-60 г/м3, при работе с повышенным давлением запыленность газа уменьшается до 15-20 г/мЗ, удельный выброс пыли на 1 т чугуна соответственно составляет 50-150 и 25-75 кг/т.

На рудном дворе пыль выделяется при разгрузке вагонов, перегрузке руды грейферными кранами, при подаче ее на бункерную эстакаду.

Удельный выброс пыли на 1 т чугуна: на рудном дворе -50 кг, на бункерной эстакаде - 22 кг, концентрация пыли при этом может достигать 100 мг/мЗ.

Наибольшее количество пыли выделяется в подбункерном помещении, где выгружают сырье. Пыль выбрасывается в атмосферу через окна и проемы для скипов и через выхлопные отверстия аспирационных систем, концентрация пыли в воздухе составляет около 500 мг/мЗ.

При выдаче шихты на большой  конус печей емкостью 930-2700 мЗ выбросы пыли и СО составляют соответственно 0,17-0,6 и 5-19 т/сут.

На литейном дворе  пыль и газы выделяются в основном от леток для выпуска чугуна и шлака, желобов, участков слива и ковшей в количестве кг/т чугуна: пыль 0,4-0,7; СО 0,7-1,15; 5020,11-0,17.

Пылегазовыделения в  миксерных отделениях происходят при  заливке чугуна в миксер, скачивании шлака и сливе чугуна из миксера в ковш.

 

 

 

 

Сталеплавильное производство.

В мартеновском производстве дымовые газы образуются в результате сгорания топлива, нагрева и разложения сыпучих мате. риалов и окисления углерода шихты. Ниже приведено максимально возможное количество продуктов сгорания V, поступающих на газоочистку при работе на природном газе:

Садка печи, т   100   200  300     400  500    600   800

          V, тыс. мЗ/ч     68     80      90 101  112    125  161

Средний состав уходящих продуктов сгорания в печах, работающих на дутье, обогащенных 0₂ в % (объемных) составляет: 10,5-15,1 С0₂; 16-16,5 Н₂О; 62-66 N₂; 6,5-7,1 0₂; следы S0₂.

Отходящие газы мартеновских печей содержат большое количество пыли, выделение которой по ходу плавки неравномерно. С увеличением удельного расхода (интенсивности продувки) кислорода количество выделяющейся пыли резко увеличивается.

Основную часть пыли (65-92%) составляют оксиды железа. Дисперсный состав пыли во многом зависит от интенсивности  продувки ванны и для средних условий составляет:

Размер частиц, мкм          1        1-5  5

Содержание, %           60     34  6

В отходящих газах  мартеновских печей кроме пыли содержатся оксиды серы – 30-50 мг/м^З и азота - 200-400 мг/м^З. В расчете на 1 т готовой продукции в отходящих газах содержится до 60 кг СО.

При работе конвертеров  выделяется значительное количество газов до 70-90 мЗ/ на т садки.

Химический состав конвертерных газов, %: 85-90 СО; 8-14 С0₂;1,5-3,5 0₂; 0,5-2,5 N₂.

С газами из конвертера выносится  мелкодисперсная пыль, количество которой резко увеличивается с ростом интенсивности продувки. С конвертерными газами уносится до 14% серы, содержащейся в шихте, 13% из них содержится в пыли и 1 % - в газовой фазе. Оксидов азота в конвертере практически не образуется, однако при дожигании СО в котле-охладителе выход оксидов азота составляет - 100 г/м^З или 50 г на 1 т стали. Химический состав пыли, %: 60-70 железа и его оксидов; 5-17 извести; 0,7-3 силикатов, пр. По дисперсному составу пыль можно разделить на две фракции: высокодисперсную