Экология / 1.Состояние биосферы и его влияние на здоро­вье  человека.

К.т.н., проф. Досмухамедов Н.К., к.т.н., доцент Жусупбеков С.С. к.т.н., доцент Айтенов К.Д.

Казахский национальный технический университет им.К.И.Сатпаева

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СВИНЦОВЫХ

 ПРЕДПРИЯТИЙ КАЗАХСТАНА

 

 В Концепции экологической безопасности Республики Казахстан на 2004-2015 годы в качестве основного приоритета, обеспечивающего  экологическую безопасность, выделяется экологизация экономики, которая, прежде всего, предусматривает   развитие ресурсосберегающих технологий и снижение доли экологически «грязных» производств. Обращено внимание на необходимость внедрения экологических условий и требований во все разрабатываемые государственные, региональные и отраслевые программы через совершенствование экономических механизмов природопользования, государственного экологического контроля, экологического мониторинга и статистики, оптимизации разрешительной системы природопользования и экологической экспертизы.

Указанные направления и приоритеты имеют прямое отношение к предприятиям цветной металлургии, которые являются основными источниками выделения вредных веществ, оказывающих  негативное воздействие как на безопасность людей на рабочих местах, так и жизнедеятельность населения всего региона. Увеличение содержания вредных веществ в продуктах плавки и в выбросах, получаемых от работы металлургических агрегатов, оказывают сильное воздействие на здоровье работающих и окружающую среду, загрязняя ее такими вредными металлами как медь, свинец, мышьяк, сурьма и др.

Можно констатировать, что в сложившихся на предприятиях условиях, уже нельзя отдельно рассматривать вопросы охраны труда и жизнедеятельности рабочих, без акцентирования внимания на негативные последствия, которые оказывают предприятия цветной металлургии на среду обитания в результате своей деятельности.

Переход предприятий цветной металлургии республики в частные руки и доминирование рыночных отношений, ставящих на первое место задачу увеличения прибыли путем наращивание мощности выпуска исключительно базовых металлов, снижает внимание собственников к вопросу обеспечения нормальных условий труда рабочего персонала.

Анализ работы действующих технологических процессов свинцового производства показывает, что их технолого-экономические показатели находятся на низком уровне [1-3]. Вследствие повышенного содержания в получаемых продуктах плавки вредных веществ, существенно нарушились условия труда работающих на предприятии. В последнее время, в результате деятельности промышленных предприятий цветной металлургии массы отходов, содержащих свинец, цинк, мышьяк, сурьму, кадмий и др., начали складироваться в специально отведенных местах - в отвалах. Занимаемые ими территории выросли до масштабов, определяющих экологическую ситуацию в регионах. Определенные группы образующихся и складируемых отходов, в зависимости от наличия и содержания в них вредных веществ, уже можно относить к классу токсичных [4]. Также необходимо отметить, что если в начале 90-х годов 20-го столетия из 6 млн. т загрязнений, поступавших ежегодно в атмосферу, всего лишь 13% приходилось на цветную металлургию, то на сегодняшний день, каждым отдельно взятым предприятием цветной металлургии в атмосферу ежегодно выбрасывается более 100 тыс. т сернистого ангидрида. Причем большинство зон высокого загрязнения атмосферного воздуха совпадает с местами концентрированного расселения людей [5]. Это требует серьезного изучения вопроса и проведения дополнительных исследований, направленных на совершенствование существующих технологических процессов.

Основное количество отходов производства свинца в цветной металлургии сосредоточено в Восточно-Казахстанской области (ВКО) – 25,7%, которая отнесена к депрессивному региону республики. Поэтому в настоящее время решение проблем региональной безопасности населения в ВКО тесно связаны с вопросами контроля и регулирования вредных или опасных последствий производственной деятельности каждого отдельно взятого предприятия. Объектами пристального контроля стали крупные промышленные предприятия региона, оказывающие сильное негативное воздействие на окружающую среду и условия жизни населения в регионе в результате своей производственной деятельности. Вполне очевидно, что сегодняшнее развитие ситуации по контролю содержания вредных веществ в ВКО, в первую очередь, требует от крупных промышленных предприятий проведения их контроля непосредственно на местах, на каждом отдельно взятом металлургическом объекте, являющегося источником выбросов вредных веществ. Такой подход позволит достичь обеспечения нормальных условий труда на рабочих местах.

В настоящее время на предприятиях цветной металлургии ВКО уже проводятся работы в этом направлении. Так, ТОО «Казцинк» на сегодняшний день реализовало 201 природоохранное мероприятие  на общую сумму свыше 8 млрд. тенге, которые были направлены на решение вопроса улучшения условий труда, охраны окружающей среди и безопасности населения всего региона в целом.

В результате принятых мер обеспечено снижение загрязнения воздуха свинцом  (вещество 1-го класса опасности) на границе санитарно-защитной зоны Усть-Каменогорского металлургического комплекс (УК МК) с 2,5 ПДК до 1,0 ПДК. В количественном выражении это соответствует снижению с 94 т до 35 т. Количество выбросов сернистого ангидрида снижено с 69,4 тыс. т до 38 тыс. т в год, т.е. в 1,8 раза. Среднегодовое превышение ПДК SO2 в атмосфере города ежегодно снижалось с 4,7 ПДК (1997 год) до 1,7 ПДК (9 месяцев 2009 года). За полный 2009 год показатели ПДК SO2 по месяцам составили: март-июнь 1,1-1,2 ПДК, в самые «штилевые» месяцы: в феврале - 2,2 ПДК; в июне – сентябре - 1,5-2 ПДК.

В перспективе выбросы пыли запланировано снизить с 302 т до 275 т в год. Также предусматривается дополнительное уменьшение на 10% концентрации в атмосфере города мышьяка, цинка, кадмия и меди, несмотря на то, что их показатели в атмосфере города не превышают 1 ПДК. Для решения поставленных задач предприятием запланировано выполнить полную реконструкцию систем пылеулавливания с переводом рукавных фильтров на импульсную продувку с внедрением в производство еще более эффективных фильтротканей [6].

Однако из приведенного анализа нетрудно видеть, что, несмотря на принимаемые меры и крупные финансовые вложения, для ТОО «Казцинк», приоритетными направлениями в области охраны труда, окружающей среды и безопасности населения региона,  требующих решения, остаются все те же вопросы, которые стояли перед ними и раньше. Это:

-  уменьшение выбросов свинца и кадмия –  веществ 1-го класса опасности (чрезвычайно опасных);

-  снижение загрязнения атмосферы опасными веществами 2 класса - мышьяк, медь и другие тяжелые металлы;

-  сокращение выбросов сернистого ангидрида и цинка – умеренно опасных веществ 3-го класса.

Большое значение на ТОО «Казцинк» придается проведению исследований для промышленных объектов высокого риска с целью разработки деклараций безопасности. Основой составления деклараций является разработка проблем риска основной деятельности и аварийных ситуаций на объектах с точки зрения опасности, как для персонала предприятий, так и для населения в районах их размещения. Подобные разработки для каждого объекта и каждой функциональной структуры являются как бы прочной основой для решения проблем охраны труда, окружающей среды и безопасности населения региона. Однако для предприятий цветной металлургии, где структура производства представляет совокупность ряда связанных в единое целое и зависимых друг от друга технологических  процессов (цепочек) разработка таких деклараций безопасности производства  в целом представляется не эффективной. Это связано с тем, что каждый отдельно взятый процесс, входящий в состав и структуру общей технологической схемы характеризуется специфическими технологическими параметрами и составом получаемых продуктов. При этом степень воздействия вредных веществ, образующихся в каждом отдельно взятом процессе, на окружающую среду, условия труда и безопасность людей на рабочем месте будет различной. Ярким примером этому может служить классическая схема производства свинца, разработанная более 50-ти лет тому назад и действующая до настоящего времени на таких крупных свинцовых предприятиях республики как «Промышленная корпорация» «Южполиметалл» и ТОО «Казцинк». Отметим, что действующие технологии, изначально рассчитанные на переработку богатого по содержанию свинца сульфидного свинцового концентрата, уже не справляются с поставленными перед ними задачами. Вовлечение на переработку сложного по химическому и минералогическому составу первичного сырья значительно ухудшили не только технологические показатели процесса, но и увеличили воздействие вредных веществ на обслуживающий персонал в производственных цехах.

Общая схема производства свинца, применяемая на ТОО «Казцинк» включает тесно связанные между собой следующие технологические процессы: агломерирующий обжиг, шахтную восстановительную плавку на штейн и рафинирование чернового свинца. Для переработки промпродуктов, оборотных материалов и конвертерного шлака в технологической схеме предусмотрен процесс шахтной сократительной плавки. Каждый из указанных объектов является потенциально опасным источником риска. К примеру, основными негативными факторами при агломерирующем обжиге, влияющими на условия труда рабочего персонала и окружающую среду являются пыли и газы, образующиеся в процессе. Содержания вредных веществ, концентрирующихся в пыли данного процесса, составляют, %: Pb-36,1; Cu-3,87; Zn-9,37; S-13,78; As-0,36; Sb-0,33; Bi-0,15; Cd-1,63; Cl-0,29. Запыленность богатых и бедных газов составляет 15-20 г/нм3 и 4-5 г/нм3 соответственно. Наряду с газами на условия труда людей негативное воздействие оказывает температура (до 800оС) и состав получаемого в процессе агломерата, который концентрирует в себе такие легколетучие вредные вещества, как Pb-до 30%; Zn-9%; S-3%; As-0,5%; Sb-0,43% и Cd-0,73%.

В процессах рафинирования чернового свинца, осуществляемых в открытых емкостях (котлах) и в пределах относительно низких температур 350-600 оС, особую опасность представляет испарение свинца, серы, мышьяка, сурьмы, кадмия и других легколетучих вредных веществ [7-10]. Несколько иная картина, с точки зрения условий труда работающих и их безопасности, наблюдается при шахтной восстановительной плавке.

Процесс сопровождается высокой до 1350оС температурой и непосредственным контактом людей с жидкими материальными потоками – штейном и шлаком. Усиление степени негативного воздействия на условия труда и безопасность людей в данном процессе происходит за счет высокой температуры и концентрирующихся в составах продуктов плавки вредных веществ.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что при проведении исследований по оценке степени влияния вредных веществ на условия труда и безопасность людей в поточных производствах, состоящих из нескольких технологических процессов необходимо изучение рассматриваемой проблемы для каждого процесса в отдельности с целью получения достоверных данных. Эта задача усугубляется и тем, что используемые до сегодняшнего времени старые технологии уже не соответствуют современным требованиям, как в части технологии, так и в части обеспечения нормальных условий труда, безопасности людей на рабочих местах и охраны окружающей среды.

Так, на Усть-Каменогорском металлургическом комплексе (УК МК) ТОО «Казцинк», в связи с истощением запасов первичного высококачественного сырья, для увеличения выпуска исключительно базовых металлов - свинца и меди, на переработку в качестве сырья начали вовлекать сложные по химическому и морфологическому составу промпродукты и оборотные материалы собственного производства. При этом общее количество вредных веществ (меди, мышьяка, сурьмы, кадмия, серы и др.) в исходной шихте, составленной из смеси различных и сложных по составу продуктов, в несколько раз превышает аналогичное количество, поступающее, например, с качественным сульфидным свинцовым концентратом. В результате значительно увеличились объемы получаемой пыли, некондиционных промпродуктов, оборотных материалов и шлаков, которые начали характеризоваться повышенными концентрациями вредных веществ. Ввиду отсутствия рациональной технологии получаемых некондиционных продуктов они начали перерабатываться в процессе шахтной сократительной плавке, «втиснутому» в общую схему производства свинца. Получаемые в процессе запыленные газы с повышенным содержанием свинца, мышьяка и других вредных веществ объединяют с газами основных шахтных восстановительных печей, и после общей очистки, выбрасывают в атмосферу. При этом общее количество газов, выбрасываемых в атмосферу со всех источников (агломерационные машины, шахтные печи, конвертеры) резко повышается, а их составы усложняются по содержанию вредных веществ. В данном процессе не обеспечивается и высокого извлечения свинца и меди в целевые продукты. Процесс сопровождается повышенной опасностью и не обеспечивает, в достаточной мере, необходимых условий труда и безопасность людей на рабочих местах. Таким образом, нетрудно видеть, что существующая организация переработки некондиционных продуктов не эффективна как с точки зрения технологии, так и охраны окружающей среды, обеспечения необходимых условий труда и безопасности на рабочих местах.

         Из вышеизложенного следует, что для достижения поставленной цели необходимо осуществлять жесткий контроль и регулирование количества и качества материальных потоков и содержания вредных веществ в них, получаемых в каждом из перечисленных процессов. Этого можно добиться за счет оптимизации технологических параметров каждого отдельно взятого процесса. Уменьшение содержания вредных веществ (кадмий, мышьяк, сурьма и др.) в продуктах плавки каждого отдельно взятого процесса позволит снизить общую нагрузку вредных выбросов на окружающую среду и человека, наносимого предприятием в целом. Кроме того, это позволит значительно улучшить условия труда и безопасность каждого отдельно взятого процесса.

 

 

Литература

1. Досмухамедов Н.К. Исследование поведения меди и сопутствующих металлов при переработке медьсодержащего свинцового сырья. // Цветные металлы, 2006, № 3, С.30-33.

2. Досмухамедов Н.К. Переработка промпродуктов, оборотных материалов и шлаков. // Промышленность Казахстана, 2006 г., № 8, С.38-41.

3. Досмухамедов Н.К., Айтенов К.Д. Потери свинца со шлаком при восстано-

вительной плавке медь-, свинецсодержащего сырья на штейн. // Вестник

КазНТУ им.К.И.Сатпаева, 2011, № 1(83), C.173-177.

 4. Кукин П.П., Лапин В.Л., Пономарев Н.Л. и др. Безопасность жизнедея-

тельности, производственная безопасность и охрана труда. - М., Высшая

школа, 2009, - 439 с.

5. Шалинский А.М. Загрязнение окружающей среды и экологическая политика Казахстана. // Центр региональных и трансграничных исследований ВолГУ, 2002.

6. Программа оздоровления окружающей среды г. Усть-Каменогорска на 2001 –2005 годы. // Цветная металлургия. Природоохранная деятельность ОАО «Казцинк». Усть-Каменогорск, 2001.

7. Смирнов М. П. Рафинирование свинца и переработка полупродуктов. М.: Металлургия, 1977.

8. Вредные вещества в промышленности. Справочник для  химиков, инженеров и врачей. // Под ред. Н.В. Лазарева и Э.Н. Левиной. -Л.: Изд-во «Химия», Том 1-3, 1976.

9. Рид Р. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие // Пер. с англ. Под ред. Б.И.Соколова.- Л.: Изд-во «Химия», 3-е изд., 1982, 592 с.

10. Временный классификатор  токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов № 4286-87, Москва, 1987 г.