Экологические аспекты развития черной металлургии

Использование сухих методов  очистки газов позволяет сократить  водопотребление на 15-20 % .

Одним из основных путей  сокращения расхода свежей технической  воды до уровня неизбежных безвозвратных  потерь является комплексное использование  внутри предприятия и внедрение  систем очистки и стабилизации воды, отвечающих требованиям производственной и экологической надежности. В  зависимости от конкретных условий  металлургического предприятия  комплексное использование воды достигается следующими путями:

1) последовательная передача  избыточной или продувочной воды  от потребителей с более высокими  требованиями к качеству воды  потребителям с более низкими  требованиями;

2) переход от локальных  к централизованным системам  водоснабжения групп цехов с  идентичными требованиями к качеству  воды (при этом происходит усреднение качества воды, что, как правило, способствует ее стабилизации и интенсификации процесса очистки);

3) централизованная аккумуляция  случайных сбросов, дренажных  вод, поверхностного стока и  их очистка с целью дальнейшего  использования .

Системы оборотного водоснабжения и комплексной  очистки сточных вод. Создание систем бессточного водоснабжения требует глубокой оценки качества воды, точного определения источников и величины безвозвратных потерь, максимально возможного упрощения общезаводской схемы водоснабжения. Основным требованием к качеству воды, определяющим необходимость продувки систем оборотного водоснабжения, является ее стабильность: химический состав оборотной воды должен исключать образование отложений и коррозию.

Для предотвращения отложений  в системах оборотного водоснабжения  металлургических предприятий целесообразно  использовать реагенты на основе композиций из фосфорсодержащих и поверхностно-активных реактивов. Метод основан на непрерывной  гидрофобной защите поверхностей от карбонатных отложений путем  введения в оборотную воду кроме  фосфатов оксигидрильных поверхностно-активных реагентов, снижающих энергию взаимодействия защищаемой поверхности и кристаллизующихся солей. Поверхностно-активные вещества прочно адсорбируются на защищаемой поверхности, и при взаимодействии солей образуются не плотные отложения, имеющие прочное сцепление с поверхностью, а рыхлые, шламистые, легко выносимые из системы потоком воды.

Наиболее эффективная  гидрофобная защита достигается  при использовании омыленных  кубовых остатков от производства синтетических  жирных кислот. Кроме того, для широкого внедрения на металлургических предприятиях рекомендуется реагент ИОМС –  ингибитор отложений минеральных  солей, показавший высокую эффективность  в системах водоподготовки для промышленных котельных. Создание замкнутых бессточных и безотходных систем водного хозяйства металлургических предприятий предусматривает обессоливание продувочных вод на заводских деминерализационных установках с возвратом полученной чистой воды в производственный процесс. С целью снижения капитальных затрат на сооружение выпарных установок можно рекомендовать использовать дебалансовые и продувочные воды в качестве исходной воды для промышленных котельных и котлов-утилизаторов, стоящих за металлургическими печами. Пройдя обычную водоподготовку с применением механических, сорбционных и натрий-катионитовых фильтров, слабозагрязненные дебалансовые воды могут быть доведены по качеству до стандартов питательной воды для котлов среднего давления.

Использование данного приема позволяет с минимальными затратами  увеличить степень использования  воды в обороте и значительно  сократить сброс сточных вод. Одним из основных направлений промышленной экологии является внедрение современных  методов очистки промышленных сточных  вод, что уменьшает степень загрязнения  водоемов-приемников сбросов металлургических предприятий.

Для интенсификации механической очистки сточных вод можно  рекомендовать новые конструкции  сооружений, характеризующиеся повышенной пропускной способностью и высокой  эффективностью: безнапорные гидроциклоны, радиальные отстойники с камерой  флокуляции, фильтры с плавающей пенополистирольной загрузкой, сетчатые самопромывающиеся фильтры, магнитно-дисковые аппараты и т.д. Эти сооружения требуют меньших площадей и меньших капитальных и эксплуатационных затрат.

 

 

 

2.5. Твёрдые отходы черной металлургии и их применение

На предприятиях черной металлургии  нашей страны ежегодно образуется свыше 70 млн. т металлических шлаков. Для  различных нужд народным хозяйством используется около половины (53%) эти  шлаков, а остальное выбрасывается  в отвалы. При этом использование доменных шлаков достигает 80%, а сталеплавильных - 20-30%. Если учесть, что кроме шлаков в металлургическом производстве образуется еще много и других видов твердых отходов агломерационного, доменного, сталеплавильного производства, горячего проката, травления металлов в виде различных по составу шламов, пылей, то общий объем современного использования твердых отходов металлургического цикла можно принять равным 35-55%. В среднем на 1 т чугуна образуется около 400-500 кг шлаков.

К твердым отходам сталеплавильного производства следует отнести мартеновские шлаки (кислые и щелочные). Это кусковой материал размером порядка 500 мм, плотностью 3,5-4 г/см3 и температурой плавления 1500-16000С.

Примерный химический состав щелочных шлаков:

15-20% SiO2

1-3% Al2O3

40-45% CaO

8-12% MgO

5-8% MnO

5-15% FeO

1-3% P2O5

0,1-0,3% S

 

 

 

 

 

Примерный химический состав кислых шлаков:

52-60% - SiO2

5-8% - Al2O3

18-25% - MnO

8-14% - FeO

2-4% - CaO

 

В настоящее время применяется  несколько методов их переработки  в зависимости от цели использования.

Расплавленный шлак, выходящий  из доменной печи, можно охлаждать  на воздухе. При этом шлак дробят, электромагнитами извлекают из него включения железа. Дробленный доменный шлак используют на строительных работах взамен щебня  или заполнителя в бетоны; в  качестве фильтрующего материала для  очистки сточных вод; как сырье  для производства шлаковой изоляционной ваты, кровельных материалов.

При обработке расплавленного шлака водой или паром получают пористый шлак, который используется в производстве легкого кирпича, пемзы, легкого бетона, фильтрующих  материалов.

В настоящее время основным способом переработки шлаков является их гранулирование - получение в  виде мелких зерен размерами около 1 см. Такие гранулированные доменные шлаки в комбинации с каменными  материалами пригодны для устройства дорожных покрытий. После обработки  вязкими битумами гранулированные  доменные шлаки с успехом могут  заменять горячие асфальтобетонные смеси, причем битумошлаковое покрытие в 2.5 раза дешевле асфальтобетонных.

Из доменных шлаков можно  также получать стеклокристаллические  материалы с хорошими физико-химическими  и физико-механическими свойствами. Такие минераловатные изделия употребляют в строительстве в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов.

Возможна переработка  доменных шлаков на удобрения, в основном тех, которые содержат фосфаты. Кроме  того, наличие в шлаке до 60% СаО не только способствует питанию растений, но и снижает кислотность почвы, разрыхляет ее, способствует удержанию влаги. Содержание в шлаке магния и других микроэлементов необходимо для многих процессов жизнедеятельности растений.

Металлические шлаки являются эффективным заменителем природных  каменных материалов, используемых при  строительстве автомобильных и  железных дорог. Такой шлаковый щебень легко уплотняется в процессе укатывания и образует прочное монолитное дорожное основание. В Англии, США, Японии, Германии используют в основном для  автодорожного строительства именно шлаковый щебень, поскольку дороги на его основе отличаются высокой  прочностью, большой морозостойкостью, длительными сроками службы и  меньшими затратами на сооружение (на 14-15%).

Около половины сталелитейных  шлаков идет на изготовление щебня, примерно 1/3 - в виде флюса в доменную шихту, а остальное перерабатывают на минеральные  удобрения и раскислители почвы.

 

 3.Комплекс мероприятий по защите окружающей среды на примере предприятий

3.1. Череповецкий металлургический комбинат

Большую экологическую программу  осуществляет АО "Северсталь". В  Вологодской области действует  федеральная целевая программа "Оздоровление окружающей среды и населения  города Череповец на 1997-2010 годы". Программа предусматривает модернизацию и совершенствование технологических  процессов, повышение эффективности  работы очистных и обезвреживающих  установок и оснащение ими  всех производств предприятия.

На комбинате, находящемся  почти в центре многотысячного Череповца, за последние несколько лет устранена  прямоточная схема водоснабжения. Взамен построена оборотная система, включающая трехступенчатую очистку  сточных вод. Это позволило полностью  закрыть 5 стоков и сократить сбросы на 60 млн. кубометров в год. Очистные сооружения новой системы предотвращают  сброс в водоемы более 14 тыс. тонн загрязняющих веществ. Кроме этого "Северсталь" в 2 раза сократила  выбросы загрязняющих веществ в  атмосферу, при этом почти в 100 раз  был уменьшен выброс веществ повышенных классов опасности. Ежегодно предприятие  тратит на реализацию природоохранных  мероприятий более 250 млн. руб. собственных  средств.

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Магнитогорский металлургический комбинат

Магнитогорский металлургический комбинат разработал инвестиционную программу  до 2005 года, которая включает ряд  природоохранных мероприятий. Программа, в частности, предусматривает полную ликвидацию мартеновского производства. По данным Росгидрометцентра, в 1999 году Магнитогорск оказался в тройке самых грязных городов России, а по случаям выбросов с превышением допустимой концентрации занимала промежуточное место между Омском и Норильском. С 1996 года там действует программа по выводу города из состояния чрезвычайной экологической ситуации. Эта программа рассчитана на 10 лет и последовательно выполняется, несмотря на отказ поддержать ее на федеральном уровне. В 1999 году на ММК был введен в эксплуатацию цех улавливания на коксохимическом производстве. Ввод в эксплуатацию этого цеха позволил сократить выбросы особо опасных веществ в атмосферу на 19,8 тыс. тонн в год. В минувшем году только на строительство природоохранных объектов ММК потратил 223 млн. руб. В текущем году эти затраты составят уже 304 млн. руб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          3.3. Новолипецкий металлургический комбинат Программа НЛМК.

В последние несколько  лет НЛМК на 40% сократил выбросы в  атмосферу грязных веществ. В  ходе реконструкции на заводе начали работать экологически чистые доменные печи, построены 2 новые коксовые батареи. За последние десять лет в России введено в эксплуатацию только две  новые коксовые батареи, пока не имеющие  аналогов такого класса на других предприятиях страны. Они снабжены системами подавления, очистки выбросов и бездымной  загрузки камер коксования и беспылевой выдачи кокса. В отличие от других металлургических предприятий России на территории НЛМК вы не увидите отвалов доменных и сталеплавильных шлаков. На сегодня Новолипецкий комбинат - единственное металлургическое предприятие страны, которому удалось сохранить реку (Воронеж) в чистоте. Благодаря замкнутому комплексу водопользования на НЛМК добились 94-процентного коэффициента водооборота. Ни на одном промышленном предприятии СНГ подобных показателей пока достичь не удалось. Анализы, проведенные специалистами, показывают, что и грунтовые воды в Липецке достаточно чисты. Это стало возможным после того, как Новолипецкий комбинат провел ряд мероприятий, не допускающих проникновения конденсата коксового и доменного газа в почву. Сейчас в 10 километрах от комбината работают грязелечебницы. Целебные грязи из Липецка отправляют во многие страны мира, а минеральные воды города славятся своими лечебными и вкусовыми свойствами. Многие экологические новшества были опробованы и запущены на НЛМК впервые в России. На заводе создано управление охраны окружающей среды, имеющее в своем составе специализированную лабораторию, которая осуществляет систематический контроль за качеством работы газо-, пыле- и водоочистных сооружений, за выбросами в атмосферу и водоемы. Впервые в России на НЛМК решена проблема утилизации супертоксикантов совтола и совола. Затраты Новолипецкого металлургического комбината на охрану окружающей среды в 2000 году составили более 500 млн. руб. В 2001 году уже 726 млн. руб.

 

Заключение

В процессе данной работы мы выяснили различные проблемы отрасли. Проблемы развития и размещения, а  так же специфика работы, материалы  и некоторые процессы. Так же на основе полученной нами информации можно  сделать вывод, что развитие отрасли  черной металлургии идет быстрыми темпами, как за счет верно направленной политики государства, так и иностранных  инвестиций.

Предприятия черной металлургии - один из основных источников вредного воздействия на природные объекты. Основной причиной образования значительного  количества твердых, жидких и газообразных отходов является специфика давно  сложившихся технологических процессов. На базе этих технологий (плавки, проката) создана мощная индустрия, так что  на быстрое повсеместное изменение  технологических процессов надеяться  не приходится. Тем не менее новые бездоменные и бескоксовые технологии получения железа в комбинации с установками непрерывной разливки стали являются, по-видимому, перспективным направлением замены технологий в наиболее «опасных» производствах - доменном, сталеплавильном, прокатном. Параллельно с развитием новых технологий в черной металлургии реализуется комплекс мероприятий по обработке и утилизации твердых отходов (шлаков, пыли, шлама и т.д.), по очистке газов с утилизацией шламов.

 

Список литературы

1. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН "ОБ  ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ"

от 10.01.2002 N 7-ФЗ (Принят ГД ФС РФ 20.12.2001)

2. Государственный доклад  «О состоянии окружающей природной   среды Российской Федерации в 2003 году». – М., 2004.

3. Журнал «Эксперт Сибирь»  № 25 (213), 23 июня 2008.

4. http://www.ecology-portal.ru

5. Вронский В.А., Войткевич. « Основы учения о биосфере» - учебное   пособие для студентов вузов. Издательство "Феникс" 2004г.

6. Е.А. Епифанова «Экологические  основы природопользования» курс  лекций. Оренбург-2003г.

7. "Региональная экономика" под ред. проф. Т.Г.Морозовой. 2005 г.

8. Сайт экологии и пути решения проблем ее проблем.

http://www.ecologylife.ru

9."Размещение производительных сил" под ред. В.В.Кистанова, Н.В.Копыелова, М.:1994.

10.А.Т.Хрущев, "География промышленности СССР", М,:1990.

11."Экономическая география" под ред. А.Д.Данилова, В.В.Кистанова, С.И.Ледовских, М.:1983.

12.О.В.Сворцова "Экономическая эффективность размещения черной металлургии", М.:2003 г.

27