Экологические аспекты развития черной металлургии

Большая черная металлургия  вообще может эффективно развиваться  лишь в районах, имеющих для этого  природные предпосылки. Несоблюдение данного требования приводит к дефицитности подготовленных руд и качественных коксующихся углей на отдельных  предприятиях. На эффективности размещения черной металлургии оказывает воздействие  также металлопотребление. Именно близость к крупнейшим металлопотребляющим центрам России служила одним из основных факторов создания в центральных и северо-западных районах металлургии в XVII веке и первой половине XVIII века.

На размещение металлургических заводов влияет и наличие водных источников. В отдельных случаях, особенно там, где напряженный водохозяйственный  баланс, их роль может стать определяющей.

Несмотря на происходящие в настоящее время структурные  изменения в промышленности, вызванные  химизацией производства и все более  широким применением легких и  цветных металлов, пластических масс и других продуктов химического  синтеза, черные металлы не утратили своей роли основного конструкционного материала в промышленности и  на транспорте. Они широко применяются в строительстве и других отраслях народного хозяйства. Их производство остается одним из важнейших показателей индустриального развития той или иной страны, отражающим её технический уровень.

          2.Воздействие на окружающую среду предприятиями чёрной металлургии. Пути решения экологических проблем

2.1. Требования руководящих документов в области экологии предприятий металлургической промышленности

В основе, существующей на сегодняшний день законодательной базы, в области экологической безопасности металлургического производства лежит Закон РФ «Об охране окружающей среды». В нем сформулированы общие требования, обязывающие предприятия принимать необходимые меры по соблюдению технологических режимов и проведению мероприятий по охране окружающей среды.

Кроме того, действующими санитарными  правилами и нормами Минздрава (СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200 - 03) предписано создание вокруг предприятий санитарно - защитных зон (СЗЗ). Размер, которых зависит от класса предприятия, который определяется исходя из оценки потенциальной опасности его производственной деятельности для здоровья человека, результатом которой может стать загрязнение атмосферного воздуха.

При этом границы СЗЗ указывают  величину оптимального санитарного  разрыва между предприятиями  и жилой застройкой и являются гарантией качества атмосферного воздуха  даже в случае выброса вредных  веществ без очистки.

Важнейшим документом в области  природоохранной деятельности металлургических предприятий в РФ является экологический  стандарт ГОСТ Р ИСО 14001, разработанный на базе международной системы стандартов ISO 14000, которой, в свою очередь, руководствуются страны Европейского Союза, Японии, США и мн.др. Особенностью данной системы стандартов является ее ориентирование не на конкретные технологии или количественно - качественные показатели (объем выбросов, концентрации веществ и т.п.), а на систему экологического менеджмента (СЭМ) (или СУОС - система управления охраной окружающей среды - в редакции ГОСТ Р ИСО 14001).

2.2.  Характер загрязнений и их воздействие на человека

По материалам Всероссийской  научной конференции «Проблемы  экологически обусловленных нарушений  состояния здоровья населения промышленных городов Южного Урала с развитой отраслью черной металлургии», прошедшей в ноябре 2004 года и организованной Магнитогорским государственным университетом и Южно-Уральским научным центром Российской Академии Медицинских Наук.

Химические загрязнения  в условиях промышленного города с развитой отраслью черной металлургии (загрязнения воздуха, воды, почвы) имеют  глобальный  стабильный, постоянно  действующий характер.

Токсическую ситуацию в регионе  определяет устойчивая совокупность органических (ПАУ, диоксиды азота, фенола, формальдегид) веществ и солей тяжелых металлов (Cr,Ni, Be, As, Sb, Pb, Cd, Cu, Fe, Si). Основными загрязнениями являются органические и неорганические химические токсические вещества, большая часть которых обладает канцерогенным, мутагенным, тератогенным действием, эмбрио- и гонадотоксичностью.

В результате этого в Магнитогорске  наметилась негативная медико-демографическая  тенденция. Средний возраст умерших  в городе мужчин – 57,5 лет, женщин – 70,9 лет. В структуре общей смертности населения более 30 процентов составляют лица трудоспособного возраста; 86,6 процента смертности определяют: болезни  системы кровообращения, новообразования. В среднем каждый мужчина в  городе Магнитогорске не доживает до пенсионного возраста по причине  болезни 2,5 года. Работающий на металлургическом предприятии не дорабатывает до пенсионного  возраста по причине инвалидности от осложнения сосудистых заболеваний 6 лет; онкологических: мужчины – 4,8 лет, женщины  –8,8.

негативное их влияние  на процессы воспроизводства населения  в городе Магнитогорске.

Постоянная техногенная  нагрузка на городскую популяцию  и работающих заводов определила: высокий уровень онкологической заболеваемости и риск развития опухолей, особенно, рак молочной железы у женщин; нарушение репродуктивной функции женщин, детей и подростков; высокий риск развития у детей заболеваний органов дыхания; нервной и эндокринной системы; органов пищеварения; ВПР и новообразований от воздействия факторов окружающей среды; экологическую обусловленность данных нарушений здоровья.

2.3. Выбросы в атмосферу

Основными загрязняющими  веществами, поступающими в атмосферу  от мартеновских печей, являются те же газообразные продукты сжигания топлива, что и на предприятиях теплоэнергетики. Значительными являются выбросы  пыли, основная составляющая которых  оксиды железа. Наибольшее пылевыделение - при погрузочно-разгрузочных работах, приготовлении шихты; пыли и газов - при обжиге известняка и производстве стального проката.

При выплавке одной тонны  стали, в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов  серы и до 0,05 т оксида углерода, а  также в небольших количествах  такие опасные загрязнители, как  марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются  парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака  и других токсичных веществ. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются

следующие:

• Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате выбросов промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
• Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год).
• Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Борьба с пылегазовыми выбросами в черной металлургии  требует больших капитальных  и эксплуатационных затрат и осложняется  тем, что выбросы образуются на всех стадиях металлургического передела и зачастую носят неорганизованный характер.

Основными на сегодняшний  день методами снижения загрязнения  атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение  различных очистных сооружений и  правовая защита атмосферы. Среди эффективных  методов борьбы с выбросами окисленной серы в атмосферу через дымовые  трубы следует отметить различные  газоочистители, такие, как электрические  фильтры, вакуумные, воздушные или  жидкие фильтры-скрубберы. В последних газообразные продукты сгорания пропускаются через водный раствор извести, в результате образуется нерастворимый сульфат кальция СаSО4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, но является дорогостоящим (снижение температуры дымовых газов и понижение тяги требует дополнительных затрат энергии на их подогрев; кроме того, возникает проблема утилизации СаSO4) и экономически эффективен лишь при строительстве новых крупных предприятий. Такой же дорогостоящий метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО (удаляется до 99% оксидов азота, превращающихся в безвредные азот и воду).

2.4. Стокообразование и водоотведение на предприятиях черной металлургии

Черная металлургия является одним из крупнейших потребителей воды. Из общего количества воды, потребляемой предприятиями из источников, до 10-15 % составляют безвозвратные потери, связанные с испарением и каплеуносом в системах оборотного водоснабжения, приготовлением химически очищенной воды, потерями в технологических процессах и др. Остальная вода после использования возвращается в водоем в виде сточных вод.. Сточные воды образуются при обогащении руд, очистке технологических газов и аспирационного воздуха, гидротранспортировке различной пыли, золы и других материалов, грануляции шлаков охлаждения прокатного оборудования, отделке проката, разливке чугуна и сплавов, а также при охлаждении доменных и мартеновских печей, конверторов и др. Доля водопотребления и водоотведения составляет: на охлаждение оборудования – 49%, очистку газов и воздуха – 26%, обработку и отделку металла – 12%, гидравлическую транспортировку отходов производства – 11%, прочие нужды – 2%

2.4.1. Влияние выпуска сточных вод металлургических предприятий на санитарное и обще экологическое состояние водоемов

При сбросе загрязненных сточных  вод металлургических комбинатов в  водоеме резко увеличивается  содержание взвешенных веществ, значительная часть которых осаждается вблизи места выпуска. Отложения осадка в водоеме могут достигать  нескольких десятков сантиметров и  служить источником вторичного загрязнения. Параллельно с этим отмечаются уменьшение прозрачности и появление специфической  бурой окраски воды.

В водоеме, куда сбрасываются стоки металлургических заводов, могут  наблюдаться также повышение  температуры воды, некоторое увеличение окисляемости и биологической потребности  кислорода, ухудшение кислородного режима. В отдельных случаях отмечается наличие маслянистой пленки на поверхности  воды и появление токсичных веществ. Поступление токсичных веществ  наряду с наличием высоких концентраций мелкодисперсной взвеси, может привести к гибели водных организмов и нарушению  естественных процессов самоочищения.

Особо неблагоприятные условия  могут создаваться при сбросе сточных вод металлургических заводов  в водохранилище. Наблюдаемые в таких зарегулированных водоемах слабое перемешивание и замедленное течение приводят к резкому ухудшению санитарно-гигиенического состояния водного объекта.

Поступление в поверхностные  водоемы, особенно маломощные, больших  количеств загрязненных сточных  вод металлургических заводов может  заметно ухудшить санитарный режим  на значительном протяжении, затрагивая интересы многих водопользователей.

Этим определяется важность проведения технологических мероприятий  с целью исключения отрицательного влияния сброса сточных вод металлургических заводов на санитарные условия водопользования и здоровье населения.

2.4.2. Организационные и технические мероприятия по внедрению рациональных и экологически эффективных схем водопотребления и водоотведения

Высокие нормы удельного  водопотребления и большие объемы сбросов в водоемы есть результат  несовершенства технологических процессов  и схем, на которых построено промышленное производство. Большое количество отходов  при современных методах промышленного  производства не является неизбежным, оно может быть сокращено путем  создания новых, более современных  технологических методов. Важнейшей  составной частью перестройки технологических  процессов на безотходный режим  является сокращение водопотребления, направленное, в конечном счете, на создание производства без сброса сточных  вод в водоемы.

Расход воды, идущей на охлаждение металлургических агрегатов, может  быть значительно сокращен за счет расширения объема внедрения испарительного охлаждения доменных, мартеновских и  нагревательных печей.