Проблемы охраны окружающей среды при производстве металлов реферат

Обновлено: 04.07.2024

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:

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Металлургическая промышленность вызывает серьезные экологические проблемы. Отходы металлургических предприятий загрязняют окружающую среду пылью, вредными газами и сточными водами. Домны, сталеплавильные печи, коксовые печи и т.д. дают немало опасных отходов.

В Украине эти проблемы особенно остры из-за массового использования старых ресурсо-и энерго высокозатратных технологий. При производстве 1 т чугуна в окружающую среду попадает, помимо выбросов угарного и углекислого газов, 4,5 кг пыли и 2,7 кг сернистого газа, а также в небольшом количестве соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, смолистые вещества. Выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов содержат оксиды азота и серы, а также значительное количество пыли.

На металлургических заводах постоянное внимание уделяют проведению капитальных ремонтов действующих агрегатов, внедрения нового оборудования, вопросам охраны окружающей среды и охраны труда. Устанавливают системы газоочистки, которые позволяют задерживать около 98% вредных выбросов в атмосферу. Перспективным направлением является использование в качестве восстановителя водорода, особенно в цветной металлургии. Его безоговорочными преимуществами являются снижение вредных выбросов в окружающую среду. В ходе производства металла осуществляется переработка отходов и их утилизация. Газовые выбросы с высоким содержанием SO2 используют для получения серной кислоты. При меньшем содержании оксида серы (IV) его утилизируют, проводя химическую реакцию с известняком в присутствии кислорода воздуха. Продукт реакции используется в строительной промышленности. Шлаки из доменной печи и летучие продукты коксования каменного угля используется в производстве удобрений. Шлаковые воды, содержащие растворенные соединения серы, находят применение для лечения в водолечебницах.

Важным направлением охраны окружающей среды в металлургии является внедрение безотходных технологий и технологий комплексного использования сырья. При этом обеспечивается обогащение руд, рациональная полнота извлечения основных и сопутствующих элементов, утилизация отходов производства без нанесения вреда окружающей среде. При обогащении руд большое количество отходов при соответствующей обработки становится необходимыми продуктами. Кварцевые пески являются сырьем для стекольной промышленности и т.д.. Глина становится сырьем для фаянсовой промышленности и изготовления технической керамики. Шлак - ценное сырье для строительной и дорож отраслей.

Металлургия в Украине начала развиваться довольно давно. На современном Запорожье археологи нашли металлургические горны и приборы, железные и медные изделия, которые датируют И тысячелетием до нашей эры. Во времена Киевской Руси использовали сыродутный способ добывания железа. Первые доменные печи появились на Полесье в конце 18 века. На современном уровне металлургия в Украине начала развиваться лишь с конца XIX века. С тех пор Украина стала угольной и металлургической базой всей российской промышленности, а Донбасс и Кривой Рог - центром сосредоточения тяжелой промышленности Украины. Первый металлургический завод на коксе в строй в 1872 г. в Юзовке (ныне - Донецк), а уже в 1913 г. в Украине действовал 121 металлургический завод.

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.

Процесс плавки заключается в том, что предприятия черной и цветной металлургии извлекают из руд металлы. Такие металлы, как железо, медь или свинец, часто извлекаются с помощью этого процесса. Несмотря на то, что плавильные печи широко используются при производстве металла, есть много недостатков плавки, которые влияют на окружающую среду.

Горнодобывающая и металлургическая промышленность наносят серьезный ущерб как земной, так и водной среде в местном и региональном масштабе. На рудниках и металлургических заводах образуется большое количество отходов, которые необходимо размещать на суше или в водных системах. Основные последствия деятельности металлургического производства связаны с загрязнением воздуха, почвы, речной воды и грунтовых вод тяжелыми металлами. И для сокращения негативного воздействия на природу такому предприятию нужно сделать многое, начиная от разработки проекта санитарно-защитной зоны заканчивая комплексным мониторингом выбросов в атмосферу.

Токсичные загрязнители воздуха

В процессе плавки разрушается руда, содержащая не только металлы, но и другие химические вещества. В результате многие химические вещества из руды попадают в атмосферу. К некоторым химическим веществам относятся диоксид серы и фтористый водород, которые вызывают тошноту и загрязняют атмосферу.

Загрязнение воды

Отходы плавки включают в себя жидкие отходы, попадающие в систему водоснабжения. Вода, используемая для охлаждения остатков руды, обычно утилизируется и очищается. Однако может произойти случайная утечка, в результате которой эта токсичная вода снова попадет в окружающую среду. Эта вода содержит ряд опасных химических веществ, таких как свинец и хром, которые крайне опасны для растительного и животного мира.

Кислотный дождь

В результате загрязнения от металлургического завода может возникнуть кислотный дождь. Кислотный сернистый газ выбрасывается из предприятий, попадает в атмосферу и реагирует с водой в ней. Погодные явления вызывают кислотный дождь. Кислотные дожди ускоряют эрозию почвы и наносят физический вред растениям и животным при прикосновении.

Здоровье работников

Рабочие плавильных заводов ежедневно подвергаются воздействию токсичных химикатов. Хотя нанесенный экологический ущерб может быть дорогостоящим для населения, рабочие, как правило, подвергаются воздействию более высоких уровней токсинов в результате прямого воздействия на металлоперерабатывающих заводах. Вдыхание — обычный способ, которым многие работники подвергают себя воздействию токсичных химических веществ в процессе плавки, что может нанести вред здоровью и производительности работников плавильных предприятий.

Читайте также: