Влияние металлургии на окружающую среду кратко

Обновлено: 02.07.2024

Согласно данным Росстата, металлургическая промышленность занимает второе место после энергетической отрасли по степени загрязнения окружающей среды. В самой отрасли лидирует цветная металлургия, за ней следует чёрная.

Первая отвечает за добычу и обогащение руд цветных металлов (алюминий, медь, олово, титан, свинец, магний, никель и т. д.) и производство одноимённых металлов, а также их сплавов. Вторая занимается обработкой железной руды, производством чугуна, стали и ферросплавов, а также их прокатом.

Основные источники экологических проблем металлургии

Металлургические предприятия — это сложные производственные комплексы, состоящие из различных цехов, а зачастую и более мелких заводов. Технологические процессы на металлургических предприятиях сопровождаются большим выделением газов, пыли, шлаков, сточных вод, мусора, окалины и других выбросов.

Старые рабочие технологии

Изношенность оборудования и использование устаревших технологий — главный фактор высокого загрязнения окружающей среды различными видами отходов металлургических производств. Так:

в атмосферу с газом и дымом выделяется большее удельное количество вредных веществ, чем на современных производствах;
устаревшие пыле- и газоочистные установки работают неэффективно;
недостаточно очищаются сточные воды;
на подсобных предприятиях и цехах используются трубы малой высоты, что увеличивает общее количество мелких источников загрязнения.

Также при планировании старых металлургических комбинатов практически не учитывались отрицательные факторы, оказываемые на людей. Поэтому жилые районы строились очень близко к предприятиям.

Вредные выбросы в атмосферу

Больше всего выбросов у следующих производств:

коксохимического (оксиды углерода и серы, аммиак, угольная пыль);
агломерационного (железо, оксиды марганца, кремния, железа, серы, частицы меди, свинца, титана и др.);
доменного (оксиды углерода и серы, водород, азот, колошниковая пыль, содержащая окислы различных металлов);
ферросплавного (токсичная и нетоксичная пыль, содержащая окислы металлов);
сталеплавильного (пыль, содержащая железо, марганец, алюминий, хлор, фосфор и др.);

В зависимости от ветра загрязнение территорий от деятельности металлургических предприятий распространяется от 20 до 50 км. Причём на каждый квадратный метр при этом выпадает от 5 до 15 кг пыли. Таким образом вокруг этих предприятий образуются техногенные зоны, где вредные вещества обнаруживаются в почве, воде, растениях.

Сточные воды

Металлургическая отрасль использует воду в огромных количествах. Лидером является цветная металлургия. Так, для производства тонны никеля идёт четыре тысячи кубометров воды, а чугуна — до 200 кубометров.

За загрязнение водных ресурсов ответственны:

В сточных водах содержатся:

Также металлургические предприятия несут ответственность за повышение кислотности воды и тепловое загрязнение, так как большая часть забранной воды идёт на охлаждение, например, при производстве чугуна — 75%.

Отходы, загрязняющие почвы на прилегающих к предприятиям территориях

Металлургические заводы и комплексы занимают площади более тысячи гектаров. Например, Магнитогорский металлургический комбинат — 11834,9 га. Площади, занятые отвалами, шламонакопителями и другими отходами, на сегодняшний день по России — до 130 тыс. га полезных земель. И эти площади растут с каждым годом.

Твёрдые отходы образуются на всех стадиях производства. Утилизируется всего 34% из них.

Металлургические шлаки содержат железо, фосфор и другие соединения. Шламы содержат железо (приблизительно 50%) и пыль. Ветрами это разносится по окружающим предприятия территориям, включая города и другие населённые пункты, водоёмы, сельскохозяйственные земли, леса.

После выпадения осадков почва загрязняется веществами, которые образовались в процессе выщелачивания из отвалов. Поэтому даже освобождённые от накопленных отходов земли не пригодны для сельского хозяйства.

Добыча чёрных и цветных металлов с последующей деградацией и изменением земель

Помимо производства, окружающей среде вредит и добыча руд и угля для него. Она осуществляется или открытым, или шахтным способом.

Особый вред наносится системе подземных и наземных вод, так как в процессе выработок меняется естественный режим и баланс. Происходит образование депрессионных воронок, которые занимают сотни тысяч квадратных километров с понижением уровня подземных вод на несколько сотен метров.

Так, в районе Курской магнитной аномалии это понижение доходит до 115 м и имеет тенденцию к дальнейшему увеличению от одного до трёх метров в год. А площадь этой воронки — 40 тыс. км 2 .

Уход подземных вод на более низкие горизонты влечёт за собой высыхание почвенного слоя, а впоследствии и эрозии земель.

Основные загрязняющие вещества на металлургических предприятиях

Металлы, попадающие в окружающую среду, делятся на три класса опасности:

1 класс (высокоопасные) — мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, цинк;
2 класс (умеренно опасные) — никель, кобальт, медь, хром, молибден, бор;
3 класс (малоопасные) — марганец, ванадий, барий, стронций, вольфрам.

Вы знали, что соединения свинца способны разрушить структуру ДНК и причинить существенный вред репродуктивной системе человека?

Помимо металлов, в окружающую среду попадают следующие вещества и соединения:

Последствия влияния металлургии на окружающую среду

Отходы и выбросы с металлургических предприятий отравляют биосферу со всех сторон. Это приводит к губительным последствиям как для природы, так и непосредственно для человека.

Накопление тяжёлых металлов

Тяжёлые металлы имеют тенденцию накапливаться в почве, воде, в растениях, продуктах питания, организме человека и т. д. Например, быстро очистить от них почву нельзя. Для этого можно применять такой способ:

участок засаживается быстрорастущими растениями;
вырастая, они вытягивают из земли тяжёлые металлы в фитомассу;
после созревания растения убираются и уничтожаются;
цикл повторяется.

На очистку почвы таким образом может уйти не один десяток лет (в зависимости от степени загрязнения). Но этот способ сработает только в том случае, если поступление металлов в почву прекратится.

Тяжёлые металлы токсичны настолько, что могут поразить почву в радиусе 200 км от свалок отходов, а в радиусе 100 км полностью погибает вся растительность.

Непригодность загрязненной земли для сельского хозяйства

Загрязнённые земли вокруг металлургических комбинатов становятся не пригодными для ведения сельскохозяйственных работ, так как все вредные вещества переходят в растения, которые служат пищей для животных и человека.

Основным фактором, приводящим почвы в негодность, является образование в них соединений различных металлов. Часть этих соединений не может вывестись из почвы. Другая становится подвижной и мигрирует в почвенном слое, отравляя биоту.

Загрязнение источников питьевой воды

Отвалы и шлаконакопители являются постоянными источниками загрязнения не только почвы, но и подземных и поверхностных вод тяжёлыми металлами. Так, в подотвальных водах содержание этих веществ превышает предельно допустимую концентрацию в сотни, а местами и тысячи раз. Запасы питьевой воды таким образом постоянно снижаются.

Если площадь под накопителями твёрдых отходов превышает 200 гектаров, это приводит к подъёму грунтовых вод и эффекту продавливания грунта, в результате чего по радиусу образуется кольцо из отравленных болот и озёр.

Вы знали, что металлургические предприятия забирают четвертую часть воды общего пользования и загрязняют поверхностные воды?

Рост заболеваний и увеличение смертности

В промышленных районах, по данным Росстата, средняя продолжительность жизни ниже по сравнению с более благоприятными в экологическом отношении областями. Также наблюдается повышенное количество следующих заболеваний:

лёгочные;
онкологические;
вегетативно-сосудистые поражения;
кохлеарный неврит;
нарушения работы опорно-двигательного аппарата;
заболевания костной системы;
дерматиты и др.

Что можно сделать

Сделать металлургическую отрасль более безопасной в экологическом отношении возможно. Для этого важно принимать такие меры:

Крупнейшая сфера российской промышленности негативно влияет на окружающую среду, загрязняя воздух, воду и почву. Речь идет о цветной и черной металлургии. Экологическая проблема с утилизацией отходов в этой сфере до сих пор не решена.

Общие тенденции

В России имеются огромные запасы черных и цветных металлов. В структуре экономики эта отрасль занимает третье место. В любом крупном городе имеется свое металлургическое производство. Оно вливает в бюджет крупные суммы денег, но вместе с тем активно изменяет экологическую обстановку. И изменение это идет далеко не в лучшую сторону.

Радиус выброса вредных отходов даже от небольшого завода составляет примерно 30 км. Действие этих веществ охватывает весь город и прилежащие к нему территории. К самым загрязненным в экологическом плане городам относят Липецк, Магнитогорск, Кемерово, Челябинск.

Экологическая проблема черной металлургии заключается и в отсутствии современного оборудования. Более 70% заводов работают по старым технологиям, которые приносят больше убытков, чем доходов. Имеет значение расположение металлургических комплексов. 80% строений находятся в городской черте.

Экологическая проблема заключается не только в отходах. Добыча полезных ископаемых приводит к изменению рельефа земной поверхности. Образуются котлованы, карьеры, искусственные холмы. Из-за этого воздушные потоки меняют свое направление, климат становится другим.

Использование воды, почвы, лесов приводит к истощению этих ресурсов. Они возобновляемы, но скорость их восстановления в 10 раз меньше скорости потребления промышленными производствами.

Влияние на воздух

Атмосферный воздух загрязняется от металлургических комплексов оксидом серы и диоксидом углерода. Эти вещества затем возвращаются на землю в виде серного дождя. Из труб доменных печей выделяется оксид азота, сероводород.

Заводы используют для производства руду. Чтобы добыть из нее металл, нужно удалить посторонние вещества.

На это требуются большие затраты энергии, воды.

Выделяется значительный объем газов, которые уходят в атмосферу.

Наиболее опасными в экологическом плане являются:

коксохимическое производство — уголь;
доменные печи — чугун;
ферросплавовое производство — железо;
сталелитейная промышленность.

Суммарный выброс вредных веществ достигает 100 тонн в сутки.

Загрязнение воды

Потребление воды металлургическими комплексами — 15-20% от всего промышленного производства. Это самая затратная отрасль. На крупных предприятиях в сутки используется 3 млн кубометров. 40% этой воды — отходы.

Сточные воды, которые производства сливают в реки, содержат в себе соли тяжелых металлов. Для организма человека и животных это яд, поражающий почки и печень. Особенность тяжелых металлов — накопление их на дне рек, в водной растительности. Рыбы, живущие в таких водоемах, накапливают в своем теле вредные вещества. Затем они попадают к животным и людям. Это экологическая проблема биосферы.

При производстве угля загрязнение воды обусловлено работой химических цехов. За час образуется 6 кубометров стока, загрязненного аммиаком, цианидами, смолами, бензолом. Все эти вещества являются канцерогенами — способствуют развитию злокачественных опухолей у человека. Рост онкологической заболеваемости напрямую связан с экологическими проблемами в стране.

Отходы в почве

Почву загрязняют твердые отходы металлургической промышленности. Они накапливаются на площадях земли размерами в сотни гектаров. Наибольшее количество твердых отходов образуется при производстве чугуна. На одну тонну металла приходится 400 кг шлаков.

железо;
фосфор;
оксид кальция.

Эти вещества проникают в почву под действием осадков, она становится непригодна для сельского хозяйства. Экологическая проблема несет миллионные убытки экономике.

Возможные пути решения проблемы

Проблема влияния черной и цветной металлургии на экологию решается. Для этого разрабатываются и внедряются новые технологии.

Система многократного использования сточных вод. Отработанная в ходе выплавления металла вода очищается от примесей, проходит многоэтапную обработку. Это позволяет использовать ее снова без вреда для производства.
Применение газоочистных установок. Они блокируют выделяемую пыль, задерживают частички минералов в воздухе. Это сокращает загрязнение атмосферы на 90%.
Повторная переработка отходов. Из использованной руды получают минералы, необходимые для других отраслей промышленности.

Эффективный вариант если не полного решения проблемы, то ее сокращения — внедрение экологически чистого производства. Оно отвечает следующим критериям:

сокращение затрат воды и электроэнергии;
снижение уровня токсичности выбросов;
уменьшение количества отходов;
соблюдение экологических норм при проектировании производства;
вторичная переработка своих и чужих побочных продуктов.

Экологически чистая металлургия требует меньших финансовых затрат, чем утилизация отходов и борьба с их последствиями.

К современным и безопасным способам очистки сточной воды относят:

электрохимический;
ионизирование;
озонирование.

Вода очищается на 95%, ее используют повторно.

Для снижения количества газовых выбросов рекомендуется использовать для выплавления металла электроэнергию, а не дровяное и нефтяное топливо.

Аппаратуру оснащают пылесборниками. Уменьшить количество газовых отходов позволяет увлажнение сыпучих материалов, применение поверхностно-активных веществ.

Несмотря на спад современного металлургического производства, отрасль занимает второе место по загрязнению окружающей среды. Отходы делают непригодной для использования человеком воду и почву, вызывают опасные заболевания. Решение проблемы — во внедрении экологически чистого производства, повторной переработке отходов.

Экологические проблемы металлургического комплекса – это загрязнение воздуха, воды и земли из-за образования большого количества опасных отходов. Объемы извлечения металла увеличиваются с каждым днем, что приводит к образованию отходов и загрязняющих веществ. Расширяются производственные площади, близлежащие районы и земли страдают и не пригодны для ведения сельского хозяйства.

Основные угрозы и экологические проблемы металлургического комплекса

Экологические проблемы металлургической промышленности характеризуются, исходя из их воздействия. К ним относятся:

выделение токсичных газов;
загрязнение воздуха пылью, дымом;
загрязнение земель, вызванное процессом добычи полезных ископаемых;
утилизация или переработка отходов в горнодобывающей промышленности.

Например, газы, производимые металлургическими предприятиями, отрицательно влияют на здоровье человека. Что касается процесса добычи полезных ископаемых, то он приводит к накоплению пустой породы на поверхности земли, которая охватывает большие площади земли. А сильный ветер вызывает пылевые бури в здешних краях. В результате этого процесса образуются вредные газы, такие как NO и NO₂.

И это не все экологические проблемы цветной металлургии, а также черной металлургии. Сточные воды, образующиеся в процессе добычи полезных ископаемых, содержат ионы аммония, которые восстанавливаются микроорганизмами до NH₃ и являются токсичными по своей природе.

Вдыхание токсичных газов:

Вызывает отравление. Некоторые газы очень опасны при непрерывном дыхании или при более высокой концентрации, так как они содержат ядовитые пары или ядовитую пыль;
Газы, такие как SO2, вызывают раздражение, такое как чрезмерный поток слюны, а также раздражение глаз и дыхательных путей.
Ацетилен и некоторые другие, вызывают удушье. В более высокой концентрации в воздухе он вызывает смерть без других значительных физиологических эффектов.

Также, угарный газ вызывает особый случай асфиксии, поскольку он ухудшает сосудистый транспорт кислорода. Подсчитано, что только 0,1% CO в воздухе достаточно, чтобы убить человека за несколько минут удушьем.

Взрывопожарная угроза

При работе с газами, парами и расплавленными материалами, такими как расплавленные соли, шлаки, металлы, в металлургической промышленности могут происходить взрывы. Когда эти расплавленные материалы соприкасаются с водой, происходит взрыв.

Хотя безопасно заливать расплавленный шлак или расплавленный металл в воду для охлаждения, но обратное неверно. Расплавленные металлы опасны при контакте с водой из-за образования H₂S, который является взрывоопасным.

В подземных угольных шахтах природный газ является причиной взрыва. Также алюминиевый или железный порошок может загореться, если подвергнется окислению. Некоторые микроорганизмы катализируют реакцию окисления и выделяют тепло, которое может спровоцировать взрыв.

Загрязнение воздуха пылью и дымом

Химические реакции, происходящие в металлургическом процессе, приводят к образованию паров и дыма. Пыль образуется в результате механического истирания. Вдыхание пыли вызывает проблемы с легкими. Пыль, подобная асбесту, вызывает рак, поскольку она повреждает легкие, а также другие части тела. Пары и дым более опасны, чем пыль, из-за их небольшого размера и легкости, с которой они могут проникать в дыхательную систему организма.

Загрязнение земель, вызванное процессом добычи полезных ископаемых

Добыча полезных ископаемых — это процесс, посредством которого происходит извлечение ценного материала из земли. Она включает в себя в основном добычу тех полезных ископаемых, которые не могут быть сделаны искусственно или являются невозобновляемыми ресурсами. Но этот процесс может быть причиной многих экологических проблем, включая эрозию почвы, образование провалов, потерю биоразнообразия и загрязнение грунтовых и поверхностных вод.

Проблемы утилизации или переработки отходов в металлургии

Руды, полученные в процессе добычи, очищаются путем удаления нежелательных компонентов. Это причина больших проблем утилизации. Компоненты содержат пириты, которые подвергаются окислению и выделяют серную кислоту при воздействии воздуха или влаги.

Утилизация различных металлургических шлаков, образующихся в процессе извлечения, рафинирования и легирования металлов, является экологической проблемой. Потому что, если с ними не обращаться должным образом, они становятся огромным источником отходов. Поскольку рост индустриализации идет очень быстро, земля для заполнения этих земель шлаками сокращаются во всем мире.

Кроме того, отходы вызывают загрязнение воздуха, земли и воды. По мере того как шлаки производятся в большом количестве в пирометаллургическом процессе, соответствующие затраты на утилизацию становятся все более высокими. Это влияет на здоровье человека, так как растительность на загрязненных землях и зараженная вода потребляются людьми.

В основном токсичными элементами, присутствующими в шлаке, являются мышьяк, свинец, кадмий, кобальт, хром и никель. При экологическом испытании шлака делается вывод о том, что плавильные шлаки содержат 23,5% мышьяка. Отходы мусоросжигательных заводов содержат опасные вещества, такие как тяжелая вода и диоксины. Утилизация этих опасных веществ требует долгосрочной безопасности для будущих перспектив.

Пути решения экологических проблем металлургии

Металлургическая промышленность несет ответственность за проблемы загрязнения. Негативное воздействие должно быть уменьшено, и именно металлурги несут ответственность за защиту окружающей среды и здоровья человека от токсических опасностей, связанных с производством высококачественных металлических изделий. Охрана окружающей среды может быть обеспечена за счет повышения качества побочных продуктов промышленности и утилизации металлургических отходов.

Переработка отходов является наиболее эффективным вариантом, чтобы решить природоохранные и экологические проблемы металлургии. Переработка шлака успешно применяется в различных отраслях промышленности, например, в черной металлургии. Другой метод – совершенствование технологии.

Отрасли промышленности участвуют в продвижении металлургической технологии, обращая внимание на процесс кавитации. Внедряется технология получения стойких сплавов в результате усовершенствование конструкции насоса и расширение спектра сложных применений.

Это можно сделать с помощью нержавеющего сплава, который аналогичен работе с кобальтовыми базовыми материалами. Улучшенный кавитационно-стойкий сплав устойчив к длительной потребности в насосной промышленности. Новый материал способствует совершенствованию технологии и снижению затрат на техническое обслуживание.

Металлургия – это метод извлечения металлов из руд путем удаления нежелательных минералов. В металлургии участвуют три процесса: обогащение руд, превращение руд в оксиды и рафинирование руд. Металлургия используется для того, чтобы изменить форму извлекаемых металлов и сформировать некоторую их комбинацию. Металлургический процесс оказывает большое воздействие на окружающую среду. Основные экологические проблемы черной металлургии (а также цветной) – загрязнение воздуха, воды и земли из-за образования огромного количества отходов.

Охрана окружающей среды может быть обеспечена за счет повышения качества побочных продуктов промышленности и утилизации металлургических шлаков. Осуществляется путем переработки отходов и совершенствования технологий в металлургической промышленности.

Металлургическое производство оказывает немалое влияние на
окружающую среду из-за выброса в атмосферу продуктов сжигания различных видов топлива при работе доменных печей, переработки шихты в них (шихта – это смесь руды с нерудными добавками и кокса). При этом в атмосферу поступают двуокись углерода и сероводород, а также пыль с содержанием графита, различных металлов легких и тяжелых (алюминий, сурьма, мышьяк, ртуть, свинец, олово и т. д.) в зависимости от характера и назначения металлургического производства.

Вредными веществами являются оксиды углерода, серы и азота. Ежегодное поступление в атмосферу сернистого газа оценивается специалистами-экологами в объеме 100–150 млн т. С его выбросами связано образование так называемых кислотных осадков, которые наносят большой вред растительному и животному миру, разрушают различные сооружения, памятники архитектуры. Загрязнение окружающей среды металлургическими производствами происходит из-за сточных вод, в которые попадают различные химические соединения, образующиеся в процессе выплавки металлов. Воду металлургическое производство потребляет в больших количествах, поэтому его предприятия всегда сооружают в непосредственной близости от рек и озер или создают специальные гидротехнические сооружения, в которых она накапливается.

В результате такого загрязнения окружающей среды происходит ухудшение здоровья на-селения, снижается продолжительность жизни, увеличивается смертность. По существующим оценкам, 20–50 % продуктов питания содержат ядохимикаты, нитраты, тяжелые металлы в концентрациях, опасных для здоровья. В зоне работы металлургических производств загрязнены источники питьевой воды как поверхностные, так и подземные, особенно после выпадения кислотных дождей. Специалисты– экологи ожидали значительное улучшение экологической обстановки в районах деятельности металлургических производств благодаря конверсии и сокращению объемов выплавки металлов. Однако результаты оказались менее значительными, чем ожидалось, из-за сильной изношенности и оборудования металлургического комплекса и их очистных сооружений. Экологи стали фиксировать массу аварийных выбросов в атмосферу и в водоемы с металлургических производств.

Читайте также: