Проценко Е.Л., к.т.н. Жуковский Т.Ф.

Научно-исследовательское учреждение „Украинский научно-исследовательский институт экологических проблем”

Оценка воздействия на окружающую среду производства ферросилиция

Вещества или процессы, которые могут оказать неблагоприятное воздействие на здоровье людей и состояние окружающей природной среды, во всем мире вызывают повышенное беспокойство. Черная металлургия, в том числе и производство ферросплавов, по праву считается одной из самых «грязных» отраслей, оказывающей негативное воздействие, как на состояние окружающей среды, так и на здоровье человека [1].

Технологические процессы производства ферросилиция сопровождаются образованием больших количеств отходов в виде пыли, шлаков, шламов, сточных вод, содержащих различные химические компоненты, окалины и других выбросов, которые загрязняют атмосферу, воду и поверхность земли. Вокруг таких предприятий образуются техногенные зоны, во всех поверхностных образованиях которых (почве, снеге, воде, растительности) содержится широкий набор вредных веществ [2].

Целью данной работы является оценка влияния производства ферросилиция на состояние окружающей среды путем определения факторов неблагоприятных воздействий и разработки мер по их уменьшению и предотвращению.

В Украине выплавку ферросплавов, в частности FeSi, осуществляют рудовосстановительных методом на Стахановском и Запорожском заводах ферросплавов или методом электрошлакового переплава на ООО Фирма «Экологическая инициатива» (ООО Фирма «ЭКИНА», г. Алмазная, Луганская область).

Цех электрошлакового переплава (ЭШП) является основной производственной площадкой ООО Фирмы «ЭКИНА», где осуществляется переработка отходов ферросплавного производства (шлаков) Стахановского завода ферросплавов (СЗФ) с получением высококачественного ферросилиция на уровне мировых стандартов. Технология выплавки FeSi, осуществляемая в печах постоянного тока данного предприятия, существенно отличается от традиционной технологии, в частности тем, что рудной сырьем является не кварц, кварцит или халцедон, а отходы производства ферросилиция в рудовосстановительных печах (шлаки) [3].

При выплавке ферросилиция отходящие газы электропечей представляют собой смесь образующихся в процессе плавки реакционных газов с воздухом, которая засасывается под зонты печей, поступает в дымовые трубы и далее выбрасывается в атмосферу. В цехе ЭШП установлено 10 печей постоянного тока, от которых газы отводятся на 2 дымовые трубы.

Результаты инвентаризации источников выбросов показали, что при работе электропечей в атмосферу поступают следующие загрязняющие вещества (ЗВ): азота диоксид, ангидрид сернистый, углерода оксид и пыль неорганическая, содержащая диоксид кремния 70-20%. Процентная доля основных загрязняющих веществ в валовом выбросе от печей постоянного тока цеха ЭШП представлена на рисунке.

Рисунок - Процентная доля основных загрязняющих веществ в валовом выбросе от печей постоянного тока цеха ЭШП

Результаты инструментальных измерений на источниках выбросов ЗВ показали, что имеет место превышение нормативных показателей по выбросам твердых взвешенных частицам (ТВЧ) – в 8÷11 раз, оксида углерода (СО) – в 5 раз (согласно Приказа Минприроды Украины №309 от 27 июня 2006 года).

Печи постоянного тока в силу своей малой емкости (~ 0,5 м³) являются источником незначительного звукового давления в цехе. Кроме этого, основными источниками шума, расположенные в цехе ЭШП ООО "ЭКИНА", являются:

- дутьевые вентиляторы;

- автомобильный транспорт, передвигающийся по территории цеха;

- железнодорожный грузовой транспорт.

Были проведены акустические измерения в районе ближайшей жилой застройки (точки №1 и №2), на расстоянии 2-х метров от уровня окон жилого дома. Измерения проводились 1 раз в квартал в дневное время суток, в рабочий день, при работающем технологическом и вентиляционном оборудовании, размещенном на промышленной площадке цеха ЭШП ООО Фирма "ЭКИНА".

В табл. 1 отражены средние значения результатов акустических измерений в соотношении с допустимыми значениями.

Таблица 1

Результаты акустических измерений

Место исследования	Средние значения уровней звукового давления (дБ) в октавных полосах с среднегеометрическими частотами, Гц								Уровень шума, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Точка №1	52	47	39	35	31	30	22	27	39
Точка №2	51	44	41	33	31	29	21	30	39
Предельно-допустимый уровень СН №3077-84
с 7 до 23 час.	75	66	59	54	50	47	45	43	55
с 23 до 7 час	67	57	49	44	40	37	35	33	45

Расчет уровней звукового давления, создаваемого технологическим и вентиляционным оборудованием, расположенным на промышленной площадке цеха ЭШП ООО Фирма "ЭКИНА", в расчетных точках в ближайшей жилой застройке показал, что регистрируется широкополосный, преимущественно низкочастотный по спектру шум. Уровни звука и звукового давления во всех направлениях, где расположены жилые дома, не превышают предельно-допустимых уровней, установленных санитарными нормами на территории жилой застройки для дневного и ночного времени суток.

Сформированные расстояния между источниками шума и прилегающей жилой зоной, значительно снижают уровни звукового давления на ее территории.

Наличие незначительного электромагнитного поля у электродов и короткой сети электродов экранируется зондом печи, кожухом ванны.

Остаточные уровни электромагнитного воздействия на окружающую среду характеризуются как достаточно слабые, равными нулю по однобальной системе оценивания. Все оборудование по своим техническим характеристикам полностью соответствуют стандартам, уровень электромагнитного излучения не превышает допустимый.

В процессе планируемой деятельности цеха влияние на земельные ресурсы сведено к минимуму благодаря выполнению всех технологических операций, связанных с подготовкой шихты и выплавкой ферросплавов, в производственном помещении с твердым (бетонным) покрытием, препятствующим прямому воздействию на указанные объекты.

В качестве исходного сырья на предприятии используют отходы ферросплавного производства. При переработке отходов ферросплавного производства методом ЭШП значительно снижается содержание вредных элементов в отходах (вторичных шлаках).

В табл. 2 приведены результаты атомно-адсорбционного анализа отходов ферросплавного производства (шлаков) Стахановского завода ферросплавов и отходов переплава (вторичного шлака) ООО Фирмы "ЭКИНА".

Таблица 2

Результаты атомно-адсорбционного анализа отходов ферросплавного производства СЗФ и ООО Фирмы "ЭКИНА"

Наименование элемента	ПДК в грунте, мг/кг	Шлак СЗФ, мг/кг	Шлак ООО Фирмы “ЭКИНА”, мг/кг
Валовое содержание
Марганец	1500	1658,5	245,7
Мышьяк	2	1,3	-
Кадмий	4	10	-
Никель	100	30	10
Свинец	-	18,75	22,5
Подвижные формы
Медь	3,0	1,8	0,06
Никель	4,0	24,75	2,15
Хром	6,0	2,0	0,4
Цинк	23	9,6	5,15

Отходы, образующиеся в процессе эксплуатационной деятельности, не загрязняют почву, так как хранятся в специально оборудованных местах в соответствии с санитарными нормами и вывозятся в установленном порядке.

Для цеха ЭШП запроектировано оборотный цикл водоснабжения установок электрошлаковых тигельных печей. Вода, нагретая в оборудовании до 45,6 °С, через сливные воронки по трубопроводам поступает в отсек нагретой воды из резервуара обратной воды, откуда подается на охлаждение в градирни. Охлажденная до 32 °С в градирне обратная вода, насосами подается на охлаждение технологического оборудования.

Так как производственная деятельность цеха ЭШП сопровождается выделением в атмосферный воздух загрязняющих веществ, возможным является негативное влияние на растительный и животный мир на территории в пределах санитарно-защитной зоны предприятия.

В связи со сложившейся инфраструктурой данного района растительный и животный мир в районе размещения цеха ЭШП не содержит редких видов животных, птиц и растений.

Заповедных территорий, видов флоры и фауны, находящихся под охраной, на данной территории нет. Разработан и внедряется проект озеленения санитарно-защитной зоны предприятия, что позволяет улучить состояние окружающей природной среды и снизить уровень техногенного влияния на человека.

Выводы

Установлено, что основными факторами негативного воздействия на окружающую среду при выплавке FeSi методом ЭШП являются выбросы загрязняющих веществ (СТЧ и СО) в атмосферный воздух.

Уровни шумового и электромагнитного воздействия не превышают допустимых величин. Влияние на земельные, водные ресурсы, животный и растительный мир является минимальным.

При переработке шлаков ферросплавного производства методом ЭШП значительно снижается содержание вредных элементов во вторичных шлаках.

С целью уменьшения негативного влияние производства FeSi на окружающую среду был разработан комплекс технологических и природоохранных мероприятий. Внедрение запланированных мероприятий позволяет снизить выбросы загрязняющих веществ до уровня нормативов, установленных в Украине.

Литература

1. Инженерная экология литейного производства / А.Н. Болдин, А.И. Яковлев, С.Д. Тепляков [и др.] – М.: Машиностроение, 2010. – 352 с.

2. Большина Е.П. Экология металлургического производства / Е.П. Большина. – Новотроицк: НФ НИТУ «МИСиС», 2012. – 155 с.

3. Проект «Обоснование размеров санитарно-защитной зоны при переработке отходов ферросплавного производства методом электрошлакового переплава с получением высококачественного ферросилиция на ООО фирмы «ЭКИНА» в отношении решения вопроса уменьшения размера санитарно-защитной зоны этого предприятия» – Х.: УкрНДІЕП, 2010. – 113 с.