Полная версия

Главная arrow Экология arrow ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Металлургия

Воздействие металлургии начинается с добычи руд черных и цветных металлов, ряд из которых, такие как медь и свинец, применяются еще с давних времен, а другие — титан, бериллий, цирконий, германий — активно используются лишь в последние десятилетия (для нужд радиотехники, электроники, ядерной техники). Но с середины XX в. вследствие научно- технической революции резко возросла добыча и новых, и традиционных металлов, и потому увеличилось количество природных нарушений, связанных с перемещением значительных масс пород. Кроме основного сырья — руд металлов — металлургия достаточно активно потребляет воду. Примерные цифры расхода воды на нужды, например, черной металлургии таковы: на производство 1 т чугуна затрачивается около 100 м3 воды; на производство 1 т стали — 300 м3; на изготовление 1 т проката — 30 м3 воды. Но самая опасная сторона воздействия металлургии на окружающую среду — техногенное рассеяние металлов. При всем различии свойств металлов все они по отношению к ландшафту являются примесями. Их концентрация может возрастать в десятки и сотни раз без внешнего изменения окружающей среды (вода остается водой, а почва — почвой, но содержание ртути в них увеличивается в десятки раз). Главная опасность рассеянных металлов заключается в их способности постепенно накапливаться в организмах растений и животных, что нарушает пищевые цепи. Металлы попадают в окружающую среду практически на всех стадиях металлургического производства. Часть теряется при транспортировке, обогащении, сортировке руд. Так, за одно десятилетие на этом этапе было рассеяно во всем мире около 600 тыс. т меди, 500 тыс. т цинка, 300 тыс. т свинца, 50 тыс. т молибдена. Дальнейший выброс происходит непосредственно на производственной стадии (причем выбрасываются не только металлы, но и другие вредные вещества). Воздух вокруг металлургических предприятий задымлен, в нем повышено содержание пыли. Никелевое производство характеризуется выбросами мышьяка и больших количеств диоксида серы (S02); производство алюминия сопровождается выбросами фтора и т.д. Загрязнение среды осуществляется и сточными водами металлургических заводов. К наиболее опасным загрязнителям относят свинец, кадмий и ртуть, затем медь, олово, ванадий, хром, молибден, марганец, кобальт, никель, сурьму, мышьяк и селен. В изменяющемся ландшафте вокруг металлургических предприятий можно выделить две зоны. Первая, с радиусом 3—5 км, которая непосредственно примыкает к предприятию, характеризуется практически полным разрушением исходного природного комплекса. Здесь часто отсутствует растительность, в значительной мере нарушен почвенный покров, отсутствуют населявшие комплекс животные и микроорганизмы. Вторая зона — более обширная, до 20 км — выглядит менее угнетенной. Здесь редко происходит исчезновение биоценоза, но нарушаются отдельные его части и во всех компонентах комплекса наблюдается повышенное содержание элементов-загрязнителей.

Черная металлургия является одним из основных загрязнителей окружающей природной среды (ОГ1С) во многих городах России и мира. Наибольший вред ОПС приносят техногенные выбросы от предприятий черной металлургии. Негативное воздействие на ОПС оказывают также складирование отходов производства и сброс отработанных вод. В результате длительного поступления в ОПС техногенных выбросов в почве прилегающих к предприятиям территорий все больше накапливается тяжелых металлов (ТМ) и других загрязняющих веществ (ЗВ). Выбрасываемая пыль содержит значительное количество кальция и магния, и ее поступление в почву приводит к увеличению pH почвы до 7,2—8,3, особенно на черноземах. Масштабы изменения ОПС в зоне действия предприятий черной металлургии зависят не только от состава и объема техногенных выбросов, но и от положения предприятия в определенной природной зоне и подзоне. По данным Росгидромета, к чрезвычайно опасной категории загрязнения ТМ отнесено 0,5% населенных пунктов России, к опасной категории — 3,7%, к умеренно опасной — 10%. Накопление загрязнений оказывает негативное воздействие не только на состояние ОПС, но и на здоровье населения.

Выделение на всех стадиях металлургического цикла газов и пыли существенно ухудшает состав воздуха производственных предприятий. В воздухе рабочей зоны металлургических предприятий содержатся аэрозоли, металлы и другие вещества, оказывающие неблагоприятное влияние на здоровье рабочих. Наиболее вредна мелкодисперсная пыль. Поэтому внедрение новых технологий на стадиях металлургического цикла важно как с экономической, так и с экологической точки зрения.

Работа предприятий черной металлургии приводит к возникновению ряда экологических проблем:

  • • загрязнению атмосферы;
  • • загрязнению водных ресурсов;
  • • образованию и накоплению промышленных отходов;
  • • нарушению земель карьерами, отвалами и пр.;
  • • возникновению техногенных геохимических аномалий;
  • • неблагоприятному влиянию на почвы, растительность и животный мир;
  • • неблагоприятному влиянию на здоровье человека.

В соответствии с металлургическим циклом образуются газы, шламы, шлаки, пыль.

Особенно много пыли образуется при работе доменных, сталеплавильных, коксовых печей, агломерационных фабрик, заводов по обжигу извести. Значительное количество пыли образуется в прокатных цехах. Объем выбросов пыли зависит от применяемой технологии и оборудования. Пылевые выбросы являются главным источником эмиссии вредных веществ в окружающую среду (ОС). Поступление и накопление пыли приводит к формированию техногенных геохимических аномалий. При производстве черных металлов в атмосферу выбрасывается много газов (S02, N02, NO и др.), вызывающих вместе с С02 парниковый эффект и выпадение кислых осадков. Но к подкислению почв в отличие от цветной металлургии это не приводит, гак как с пылевыми выбросами в почвы поступают карбонаты кальция и магния, нейтрализующие кислотность и подщелачивающие почву. Многие города, в составе которых имеются предприятия черной металлургии, относятся к городам с наиболее загрязненным атмосферным воздухом.

В выбросах и сбросах от предприятий черной металлургии преобладает загрязнение веществами следующих классов опасности: к первому классу относятся As, Cd, Hg, Se, Zn, F, бенз(а)пирен; ко второму — В, Со, Ni, Си, Mb, Sb, Сг; к третьему — Ва, V, Vr, Mn, Sr. Из первого класса опасности в зоне влияния предприятий черной металлургии в экосистемах накапливается цинк. Сфера влияния металлургического производства на ОС обычно имеет форму овала, вытянутого в направлении господствующих ветров. Выделяют зоны, характеризующие разную степень техногенной трансформации экосистем и ландшафтов. Выбрасываемая комбинатами черной металлургии пыль приводит к образованию техногенных аномалий. Размер их зависит от объема техногенных выбросов и длительности (времени) работы предприятий. Поэтому осаждение этой пыли формирует техногенную аномалию щелочного типа. Загрязнения аккумулируются в основном в верхнем горизонте почвы, и в некоторых случаях на поверхности почвы формируется техногенный горизонт. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами металлургических предприятий изменяет направление динамических процессов в экосистемах, вызывает техногенные сукцессии в растительном и почвенном покровах, приводит к снижению биоразнообразия и биологической активности почв.

В лесных экосистемах в результате техногенного загрязнения первоначально страдает древостой, в дальнейшем при пролонгировании воздействия начинают страдать нижние ярусы сообществ. Под влиянием техногенного стресса древостой ослабляются и подвергаются заселению стволовыми вредителями. Травы и кустарники напочвенного покрова лесов относятся к разным жизненным формам, отличаются по химическому составу, эффективности использования ресурсов среды и устойчивостью к экологическому стрессу. Установлено, что группа рудералов (растения свалок, замусоренных и придорожных местообитаний) отличается высоким содержанием минеральных веществ, органических кислот и азота, они более легко приспосабливаются к техногенному загрязнению. Наоборот, лесные полукустарники (майник, грушанки, седмичник) растут медленно, а для синтеза защитных веществ требуются дополнительные затраты энергии. Вследствие этого они быстрее других элиминируют (снижают обилие, рост и встречаемость).

Цветная металлургия относится к числу отраслей с наибольшим выходом промышленных отходов на единицу продукции. При проектировании значительной части действующих предприятий не учитывались требования рационального природопользования и снижения негативного влияния производственной деятельности на среду обитания. Создание экологически безопасных производств, основанных на использовании современных безотходных технологий, связано с огромными капитальными затратами.

В условиях формирования рыночных отношений возможности экологизации промышленного производства существенно сократились. При этом, несмотря на значительное уменьшение объема выпускаемой продукции, ущерб, наносимый предприятиями горно-металлургического комплекса среде обитания, ощутимо возрос. К настоящему времени в зоне действия рудников, обогатительных фабрик и металлургических заводов отрасли накоплено 5 млрд т вскрышных и вмещающих пород, около 1 млрд т отвальных хвостов обогащения и почти 500 млн т металлургических шлаков и шламов. В атмосферу выбрасываются миллионы тонн вредных веществ; в водный бассейн — сотни миллионов кубометров сточных вод. Ежегодно образуется более 300 млн т твердых отходов, а перерабатывается не более 20%. Вовлекается в производство не более 20% вскрышных пород, около 10% отходов обогащения и примерно 40% шлаков. В отвальных хвостах обогащения содержится более 1 млн т меди, 1,2 млн т цинка, более 700 тыс. т никеля и 35 тыс. т кобальта, около 400 тыс. т молибдена; в отвалах шлаков металлургического производства — 1 млн т меди и цинка, 400 тыс. т никеля, 13 тыс. т олова, 84 тыс. т свинца.

Наибольший урон окружающей среде наносится при сбросе в открытые водоемы промышленных сточных вод металлургических заводов и рудообогатительных фабрик.

Сточные воды предприятий цветной металлургии имеют сложный химический состав и характеризуются высокой степенью загрязнения высокотоксичными веществами, что определяется как разнообразием перерабатываемого сырья, так и многостадийностыо производственных процессов и широким ассортиментом применяемых реактивов и материалов. Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в атмосферу около 3000 тыс. т вредных веществ.

Загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуется в основном выбросом диоксида серы (75% от суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода (10,5%) и пыли (10,4%). Источниками образования вредных выбросов при производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей (для спекания, выплавки, обжига, индукционные и др.), дробильно-размольное оборудование, места погрузки, выгрузки и пересыпки материалов, сушильные агрегаты, открытые склады.

При пирометаллургической переработке сульфидных руд и концентратов образуется большое количество отходящих серосодержащих газов, содержание серы в которых определяется используемым оборудованием и технологией. Для утилизации этих газов отсутствуют экономически оправданные технологии. Вследствие этого степень улавливания диоксида серы на предприятиях цветной металлургии остается на низком уровне (22,6%), а с учетом того, что на его долю приходится 75% всех выбросов, это снижает общую степень улавливания загрязняющих веществ в отрасли.

Один из самых распространенных классов руд, используемых в цветной металлургии, — сульфиды. Переработка таких руд сопровождается выделением больших объемов кислотообразующих оксидов серы. Их утилизация путем переработки в серную кислоту с экологической точки зрения весьма желательна, но не всегда возможна по технико-экономическим причинам.

Производство алюминия отличается высокой энергоемкостью, в процессе плавки (электролиза) для поддержания требуемого состава расплава используются фториды натрия и алюминия, которые частично испаряются и диссоциируют, выделяя фтор и его газообразные соединения. Поэтому шлаки предприятий цветной металлургии обычно содержат много неиспользованных компонентов, таких как медь, цинк и свинец в шлаках свинцовых производств, хром в шлаках от производства никеля. Из-за высокого содержания микроэлементов возможности использования шлаков цветной металлургии ограничены.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>