ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Цветная металлургия – отрасль металлургии, являющаяся крупным представителем мирового рынка металлических изделий. Она демонстрирует устойчивое развитие и индустриальную мощь страны. Оказывая влияния на ведущие отрасли промышленности, цветная металлургия играет большую роль в мировой экономике. Практически все государства отдают свое предпочтение развитию данной отрасли, как наиболее перспективной.

На территории РФ предприятия цветной металлургии в основном располагаются в Восточной Сибири, на Урале и Кольском полуострове.[4] Согласно данным Росстата, цветная металлургия занимает второе место по степени загрязнения окружающей среды.

Основными экологическими аспектами применения цветных металлов являются:

• выбросы в атмосферный воздух,
• водопотребление,
• сбросы в воду,
• загрязнение почв.

Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в атмосферу около 3000 тыс. тонн вредных веществ, что составляет 18% от всех промышленных выбросов в РФ.[3] Высокие показатели загрязнения (до 10 ПДК) регистрируются в городах: Норильск, Новокузнецк, Мончегорск, Кандалакша. Крупнейшим источником загрязнения атмосферного воздуха (примерно 60% или 2145,4 тыс. т выбросов) по данным 2000 года является ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский никель» (Красноярский край).[2]

В основном загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии осуществляется за счет большого количества выбросов  диоксида серы (SO2) – 75%, оксидов углерода – 10,5% и пыли – 10,4%.[5] Так же существенная доля отрасли в выбросах особо опасных веществ, таких как свинец – 3/4 объема его выбросов, ртуть – 1/3 выбросов всей промышленности России.[4]

Предприятия по производству алюминия являются лидерами по количеству выбросов пыли и сернистых соединений в атмосферу.  Это связано с процедурой получения данного металла, которая основана на процессе электролиза. В ходе электролиза осуществляется бурное выделение анодных газов, которые обогащены пылью и вредными веществами, ускоряется развитие химических реакций. В течение только одного часа печами спекания в атмосферу выбрасывается 45 тонн пыли, которая содержит в себе токсичные вещества, такие как мышьяк и свинец, а в процессе производства 1 тонны данного металла вырабатывается около 27 кг фтора. Также важно заметить, что происходит тепловое загрязнение атмосферы, так как температура анодных газов варьируется от 50 до 150 °С.

Следствием сгорания анодов, изготовленных из материалов содержащих углерод и смолистые вещества, является образование окиси углерода, выделение фтора в виде тетрафторида углерода (CF4) и фтороводорода (HF). При этом в атмосферу попадает (мг / м3):

• Пыль – 300-700,
• Фтороводород – 200-350,
• Смолистые вещества – 30-40. [1]

В настоящее время для уменьшения выбросов в атмосферу практически на всех предприятиях цветной металлургии применяется различное оборудование для пылеулавливания. К ним относятся трех- и четырехпольные электрофильтры, рукавные фильтры, в том числе из ткани оксолон, работающие при 200°С. Важно отметить, что проектными и научно-исследовательскими организациями были разработаны полностью механизированные и автоматизированные конструкции пылеулавливающих агрегатов большой мощности.[5]

Предприятия цветной металлургии являются крупными потребителям воды около 1200 млн. м³ в год. Основное назначение воды в металлургическом производстве заключается в ее использовании как охлаждающей среды, растворителя реагентов, также она осуществляет транспортировку примесей.[1] Количество воды, которое в среднем затрачивается на производство конкретного металла, можно проследить в таблице 1.

Таблица 1.

Средний объем воды, затраченный на производство 1 тонны металла

В ходе потребления большого количества воды производством возникает огромное число отходов. Вклад цветной металлургии по сбросам загрязненных сточных вод составляет 6% от общего количества сбросов промышленных сточных вод металлургии и 13% по сбросам нормативно очищенных сточных вод промышленностью страны.[2]

В число основных  загрязнителей сточных вод предприятий цветной металлургии входят различные минеральные вещества, большинство из которых являются очень токсичными (нефтепродукты, цианиды и т.д.), соли тяжелых металлов (свинец, никель, цинк, медь), фториды, хлориды, соединения мышьяка и т.п.

Для уменьшения потребления воды  в цветной металлургии активно внедряются замкнутые системы водоснабжения. Основное количество сточных вод используется без отчистки в замкнутых системах оборотного водоснабжения для охлаждения оборудования.

Процесс очистки сточных вод от ионов различных металлов реализуется путем осаждения катионов в виде нерастворимых соединений с последующей фильтрацией или применением ионообменников. Полученные осадки в дальнейшем могут быть использованы в промышленности строительных материалов.

Предприятия цветной металлургии также являются самыми сильными источниками загрязнения почвенных покровов, как по интенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ. Различают твердые отходы, шламы и шлаки.

Площадь территории загрязненной твердыми отходами и шламами может занимать половину территории всего завода, достигая 200 га. Помимо территории заводы шламы загрязняют также и прилегающие территории. Через некоторый промежуток времени шламы высыхают и ветер разносит их на большие расстояния за территорию завода.

Алюминиевые заводы являются самым крупным местом скопления промышленных отходов. Так, 188 га из общей площади 480 га Николаевского глиноземного завода составляет площадь шламонакопителя. В шламонакомителе находится примерно 15 - 17 млн. тонн красного шлама, причем ежегодно добавляется около 1 млн. тонн.

Вторичные продукты процессов производства цветных металлов, образованные в результате ошлакования оксидов пустой породы и флюсов являются шлаки. Основными составляющими шлаков являются оксиды металлов: оксид цинка (ZnO), оксид алюминия (А12О3), оксид кремния (SiO2), оксид кальция (СаО), оксид железа (FeO), оксид магния (MgO). Порой шлаки являются ценным сырьем, однако в большинстве случаев отходами металлургического производства.[1]

Можно выделить несколько мест с металлургическими предприятиями, где в почвенном покрове количество тяжелых металлов больше или равно ПДК. Лидером среди них является Рудная Пристань (Приморский Край). В почвах вокруг  свинцового заводы загрязнение свинцом составляет (300 ПДК), марганцем (2 ПДК). Первое место по наибольшему количеству отходов занимает Норильский горно-металлургический комбинат. В шлакохранилище накоплено около 350 млн. тонн металлургических шлаков, причем ежегодно оно пополняется примерно на 4.7 млн. тонн.[4]