Экологические проблемы литейного производства и пути их развития
Технологические процессы изготовления отливок характеризуются большим числом операций, при выполнении которых выделяются пыль, аэрозоли и газы. Пыль, основной составляющей которой в литейных цехах является кремнезем, образуется при приготовлении и регенерации формовочных и стержневых смесей, плавке литейных сплавов в различных плавильных агрегатах, выпуске жидкого металла из печи, внепечной обработке его и заливке в формы, на участке выбивки отливок, в процессе обрубки и очистки литья, при подготовке и транспортировке исходных сыпучих материалов.
В воздушной среде литейных цехов, кроме пыли, в больших количествах находятся оксиды углерода, углекислый и сернистый газы, азот и его окислы, водород, аэрозоли, насыщенные оксидами железа и марганца, пары углеводородов и др. Источниками загрязнений являются плавильные агрегаты, печи термической обработки, сушила для форм, стержней и ковшей и т. п.
Одним из критериев опасности является оценка уровня запахов. На атмосферный воздух приходится более 70% всех вредных воздействий литейного производства.
При производстве 1 т отливок из стали и чугуна выделяется около 50 кг пыли, 250 кг оксидов углерода, 1,5-2 кг оксидов серы и азота и до 1,5 кг других вредных веществ (фенола, формальдегида, ароматических углеводородов, аммиака, цианидов). В водный бассейн поступает до 3 куб. м сточных вод и вывозится в отвалы до 6 т отработанных формовочных смесей.
Интенсивные и опасные выделения образуются в процессе плавки металла. Выброс загрязняющих веществ, химический состав пыли и отходящих газов при этом различен и зависит от состава металлозавалки и степени ее загрязнения, а также от состояния футеровки печи, технологии плавки, выбора энергоносителей. Особо вредные выбросы при плавке сплавов цветных металлов (пары цинка, кадмия, свинца, бериллия, хлор и хлориды, водорастворимые фториды).
Применение органических связующих при изготовлении стержней и форм приводит к значительному выделению токсичных газов в процессе сушки и особенно при заливке металла. В зависимости от класса связующего в атмосферу цеха могут выделяться такие вредные вещества как аммиак, ацетон, акролеин, фенол, формальдегид, фурфурол и т. д. При изготовлении форм и стержней с тепловой сушкой и в нагреваемой оснастке загрязнение воздушной среды токсичными компонентами возможно на всех стадиях технологического процесса: при изготовлении смесей, отверждении стержней и форм и охлаждении стержней после извлечения из оснастки.
Рассмотрим токсичное воздействие на человека основных вредных выделений литейного производства:
- - Оксид углерода (класс опасности - IV) - вытесняет кислород из оксигемоглобина крови, что препятствует переносу кислорода из легких к тканям; вызывает удушье, оказывает токсическое действие на клетки, нарушая тканевое дыхание, и уменьшает потребление тканями кислорода. - Оксиды азота (класс опасности - II) - оказывают раздражающее действие на дыхательные пути и кровяные сосуды. - Формальдегид (класс опасности - II) - общеядовитое вещество, вызывающее раздражение кожи и слизистой оболочки. - Бензол (класс опасности - II) - оказывает наркотическое, отчасти судорожное действие на центральную нервную систему; хроническое отравление может привести к смерти. - Фенол (класс опасности - II) - сильный яд, оказывает общетоксическое действие, может всасываться в организм человека через кожные покровы. - Бензопирен С20Н12 (класс опасности - IV) - канцерогенное вещество, вызывающее генные мутации и раковые заболевания. Образуется при неполном сгорании топлива. Бензопирен обладает высокой химической стойкостью и хорошо растворяется в воде, из сточных вод распространяется на большие расстояния от источников загрязнений и накапливается в донных отложениях, планктоне, водорослях и водных организмах.
Очевидно, в условиях литейного производства проявляется неблагоприятный кумулятивный эффект комплексного фактора, при котором вредное воздействие каждого отдельного ингредиента (пыли, газов, температуры, вибрации, шума) резко увеличивается.
Твердые отходы литейного производства содержат до 90% отработанных формовочных и стержневых смесей, включая брак форм и стержней; также они содержат просыпи и шлаки из отстойников пылеочистной аппаратуры и установок регенерации смесей; литейные шлаки; абразивную и галтовочную пыль; огнеупорные материалы и керамику.
Количество фенолов в отвальных смесях превышает содержание других токсичных веществ. Фенолы и формальдегиды образуются в процессе термодеструкции формовочных и стержневых смесей, в которых связующим являются синтетические смолы. Эти вещества хорошо растворимы в воде, что создает опасность попадания их в водоемы при вымывании поверхностными (дождевыми) или грунтовыми водами.
Сточные воды поступают главным образом от установок гидравлической и электрогидравлической очистки отливок, гидрорегенерации отработанных смесей и мокрых пылеуловителей. Как правило, сточные воды линейного производства одновременно загрязнены не одним, а рядом вредных веществ. Также вредным фактором является нагрев воды, применяемой при плавке и заливке (водоохлаждаемые формы при кокильном литье, литье под давлением, непрерывное литье профильных заготовок, охлаждении катушек индукционных тигельных печей).
Попадание теплой воды в открытые водоемы вызывает снижение уровня кислорода в воде, что неблагоприятно влияет на флору и фауну, а также снижает самоочищающую способность водоемов. Расчет температуры сточных вод производится с учетом санитарных требований, чтобы летняя температура речной воды в результате спуска сточных вод не поднималась более чем на 30°С.
Разнообразие оценок экологической ситуации на различных переделах изготовления отливок не дает возможности оценить экологическую ситуацию всего литейного цеха, а также техпроцессов, применяемых в нем.
Предлагается ввести единый показатель экологической оценки изготовления отливок - удельные газовыделения 1-го компонента к приведенным удельным газовыделениям в пересчете на диоксид углерода (парниковый газ).
Газовыделения на различных переделах рассчитываются:
- - При плавке - умножением удельных газовыделений (в пересчете на диоксид) на массу выплавляемого металла; - При изготовлении форм и стержней - умножением удельных газовыделений (в пересчете на диоксид) на массу стержня (формы).
За рубежом давно принято оценивать экологичность процессов заливки форм металлом и затвердевания отливки по бензолу. Было установлено, что условная токсичность на основе бензолового эквивалента, учитывающая выделения не только бензола, но и таких веществ как СОХ, NOХ, фенола и формальдегида у стержней, полученных по "Hot-box" - процессу на 40% выше, чем у стержней, полученных по "Cold-box-amin" - процессу.
Проблема предупреждения выделения вредностей, их локализации и обезвреживания, утилизации отходов является особенно острой. Для этих целей применяется комплекс природоохранных мероприятий, включающий использование:
- - для очистки от пыли - искрогасителей, мокрых пылеуловителей, электростатических пылеуловителей, скрубберов (вагранки), тканевых фильтров (вагранки, дуговые и индукционные печи), щебеночных коллекторов (дуговые и индукционные электропечи); - для дожигания ваграночных газов - рекуператоры, системы очистки газов, установки низкотемпературного окисления СО; - для уменьшения выделения вредностей формовочных и стержневых смесей - снижение расхода связующего, окисляющие, связующие и адсорбирующие добавки; - для обеззараживания отвалов - устройство полигонов, биологическая рекультивация, покрытие изоляционным слоем, закрепление грунтов и т. д.; - для очистки сточных вод - механические, физико-химические и биологические методы очистки.
Из последних разработок обращают на себя внимание созданные белорусскими учеными абсорбционно-биохимические установки очистки вентиляционного воздуха от вредных органических веществ в литейных цехах производительностью 5, 10, 20 и 30 тыс. куб. м./час. Эти установки по совокупным показателям эффективности, экологичности, экономичности и надежности в эксплуатации значительно превосходят существующие традиционные газоочистные установки.
Природоохранное законодательство в России развивается крайне медленно. Еще в 1991 году был принят "Закон об охране окружающей природной среды", суть которого во введении платы за загрязнения и штрафов за превышение нормативов. Имелось в виду стимулирование природоохранных технологий и нормализация экологической обстановки. С предприятий предусматривалось брать плату за использование природных ресурсов или штраф за превышение экологических нормативов в размере, превышающем затраты на предотвращение вредных выбросов. Если предприятие внедряет экологически чистую технологию, то штраф с него не взимается, а плата за природные ресурсы существенно уменьшается. Плата за основные производственные фонды, используемые в природоохранной деятельности, не производятся.
Острота экологических санкций заключается в том, что штраф взимается из прибыли. Он является некоторой усредненной величиной, сумма которой может быть, с учетом местных условий, либо увеличена (для экологически неблагоприятных регионов), либо уменьшена для регионов, где экологическая обстановка благоприятна. Предприятиям устанавливается срок внедрения природоохранных мероприятий, по истечении которого будут браться прогрессивные отчисления из фондов предприятия.
Проблема состоит в том, что реализация природоохранных мероприятий увеличивает стоимость продукции и снижает рентабельность производства.
Оглядываясь назад, следует отметить, что экологические санкции практически не применялись (например, штраф для Кировского завода в размере 177 млн. руб.) в годы перестройки. В настоящее время реализация этой идеи представляется вполне достижимой. В 2002 году принят Федеральный Закон "Об охране окружающей среды" и ряд других. За их соблюдением следят Министерство природных ресурсов и Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор).
Экологическое законодательство постепенно приближается к американским стандартам. Предприятия будут получать разрешения на вредные выбросы в атмосферу.
Документ, регулирующий порядок их выдачи, ввел в действие Ростехнадзор. Для его получения хозяйствующие субъекты должны направить в территориальные органы ведомства всего 3 бумаги: заявление на выдачу разрешения, утвержденные в установленном порядке нормативы ПДВ для каждого стационарного источника и установленные временно согласованные объемы выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух. Ответ организация должна получить в течение месяца.
До 2010 г. намечена разработка технических регламентов, в которых содержатся требования к предприятиям по охране окружающей среды (нормы безопасности продукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации). Законопроект "О плате за негативное воздействие на окружающую среду" вот уже 4 года ходит по инстанциям.
Применяемые на предприятиях экологические экспертизы являются анализом скорее документов, чем обстановки. Производимые замеры во времени и пространстве не могут дать объективной картины в постоянно меняющейся экологической обстановке. Необходим экологический мониторинг.
Представляет интерес разработка Международного центра риска здоровью человека в Санкт-Петербурге (директор К. Фридман). В результате изучения многих факторов, влияющих на здоровье человека, применения мониторинга (отслеживания состояния окружающей среды в точке, в пространстве и во времени, анализа заболеваний в зависимости от экологических факторов по районам) разработана система оценки риска здоровью человека от атмосферного воздуха, питьевой воды, производственных факторов. Риск рассчитывают конкретно, если есть данные о заболеваемости, проводится корреляционный анализ и оценка достоверности результатов.
Критерием для установления норматива ПДК является граница между накоплением ингредиента в тканях и органах до физиологически изменений в пределах нормы (после нее - заболевание). Количественные критерии могут использоваться для отнесения территорий к зонам экологического бедствия. Конструктивность такого подхода в том, что показатель риска можно использовать для назначения цены на землю и недвижимость, дифференцированной по экологическим критериям.
Экологическое сознание определяет выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов, экологическую культуру граждан. Одна из основных задач современного образования - становление экологического способа мышления, формирование экологического сознания.
Литература
- 1. "Экология литейного производства" (под редакцией А. Н. Болдина, С. С. Жуковского, А. Н. Поддубного, А. И. Яковлева, В. Л. Крохотина), Брянск, БГТУ 2001 г. 2. А. И. Орехова "Экологические проблемы литейного производства" ("Экология производства", № 1, 2005 г., приложение "Металлургия"). 3. А. Н. Болдин, А. Б. Полонников "О программном комплексе экологической оценки импортного литейного оборудования" (Литейное производство, № 12, 2005 г.). 4. А. Н. Болдин "Литейное производство с точки зрения экологии" (Литейное производство, № 3, 2005 г.). 5. Д. Я. Соляков, А. Н. Болдин "Газовыделение бензола при термодеструкции стержней, изготовленных по "Hot-box" и "Cold-box-amin"-процессам (Литейное производство, № 9, 2005 г.). 6. Экономика и жизнь, № 24, июнь 2006 г. 7. B. C. Кривицкий "Об экологических проблемах литейного производства" (Литейное производство, № 1, 1998 г.). 8. Опыт эксплуатации АБХУ очистки вентиляционного воздуха от вредных органических веществ в литейных цехах стран СНГ(УП "Промышленные экологические системы", г. Минск, инф. Бюллетень № 4, апрель 2007 г., ЗАО "Металлург", Москва). 9. Экономика и жизнь, № 14, апрель 2007 г.
Похожие статьи
-
Пути решения экологических проблем - Экологические проблемы Украины
Анализ динамики экологического состояния Украины показал, что за последние пять лет экологический кризис продолжает развиваться, разрастается, охватывая...
-
Проблема сбора и утилизации отходов производства и потребления является одной из старейших в истории человечества. На свалках построены все древние...
-
Пути решения экологических проблем - Влияние загрязнения окружающей среды на человека
Эколого-защитные нормативы направлены на сохранение генофонда Земли, восстановление экосистем, сохранение памятников всемирного культурного и природного...
-
Главные причины и источники развития экологического кризиса - Экологические проблемы Украины
Объективный анализ современной экономической ситуации, причин и источников ухудшения экологического состояния природной ландшафтов и окружающей среды...
-
Незамкнутость техногенного круговорота приводит к загрязнению природной среды, в том числе почвы, различными химическими веществами: тяжелыми металлами,...
-
Экология есть наука о родном доме человечества, об условиях обитания тех, кто его населяет. В более строгом определении экология -- комплексное научное...
-
Перспективы экологического развития - Сточные воды целлюлозно-бумажных производств
- В ЦБП неизбежным является образование отходов, для устранения которых необходима модернизация и реконструкция производств с доведением до стандартов...
-
В. И.Вернадский считал, что термин биосфера в биологии был впервые применен Ж. Б.Ламарком. В 1875 г в геологии его обосновал Э. Зюсс. Основоположником...
-
Пути выхода из экологического кризиса - Экологические проблемы современного мира
Выход из глобального экологического кризиса - важнейшая научная и практическая проблема современности. Над ее решением работают тысячи ученых, политиков,...
-
Экологические аспекты социально-экономического развития Крыма - Экологические проблемы Крыма
Основные тенденции социально-экономического развития Крыма в последние годы не изменяются и определяются сохранением негативных тенденций в финансовой и...
-
Общая задача рационального управления природными ресурсами состоит в нахождении наилучших или оптимальных способов эксплуатации естественных и...
-
В мировой практике экологическое страхование означает страхование ответственности объектов -- источников повышенного экологического риска -- за...
-
Понятие, сущность и специфика развития моногородов - Экологические проблемы моногорода
Понятие моногорода относительно новое - слово появилось не так давно, хотя как явление назвать его новым очень сложно. Это реальный факт нашей экономики,...
-
Пути улучшения экологической обстановки в области добычи и переработки руд черных и цветных металлов, урановых руд Р. С. Каренов Дана характеристика...
-
Проблемы экологической безопасности
Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду...
-
Пути решения проблемы - Экологические аспекты урбанизации
Около 90 % отходов в США до сих пор закапывается. Но свалки в США быстро заполняются, и страх перед загрязнениями подземных вод делает их нежелательными...
-
Биосфера вернадский экологический среда Среди организаций, работающих на правительственном уровне, главной является Программа ООН по окружающей среде...
-
Проблемы экологической политики Экологическая политика - это вся совокупность мер, используемых для обеспечения долгосрочной экологической безопасности с...
-
Пути решения экологической катастрофы - Экологические проблемы лесов и лесопользования
Для предохранения лесных насаждений от повреждений проводятся мероприятия, направленные на предотвращение появления и размножения лесных вредителей и...
-
Фотохимический туман (смог) - Современные экологические проблемы и возможные пути их решения
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных...
-
Проблемы обязательной экологической сертификации - Экологическая сертификация производств
Ни для кого не секрет, что проблемы экологии становятся все более значимыми. Этому прежде всего способствует осознание многими людьми необходимости...
-
Государственная экологическая политика. Роль Магнитогорской администрации и ММК в сфере улучшения экологической обстановки Распад СССР усугубил кризисное...
-
Экологический проблема природопользование пестицид В Республике Беларусь объектами особого внимания со стороны государства являются проблемные регионы,...
-
ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ - Анализ экологических проблем
Многие законы природы до конца не познаны. Человек пока не научился адекватно реагировать на экологические проблемы. Однако дорогу осилит идущий. В 1997...
-
Человечество пришло к пониманию, что дальнейшее развитие технического прогресса невозможно без оценки влияния новых технологий на экологическую ситуацию....
-
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные...
-
ВВЕДЕНИЕ - Мировые экологические проблемы
Современный мир не мыслим без заводов и фабрик, производящих продукцию, необходимую для жизни современного человека. Но при этом стало почти правилом...
-
Заключение - Экологические проблемы современного мира
В заключении можно сказать, что восстановление здоровой окружающей среды связано с коренными политическими, экономическими, социологическими...
-
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ БИОСФЕРЫ - Состояние окружающей среды
Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в...
-
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. - Развитие природных ресурсов на Дальнем Востоке
Совершенствование процесса сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, применение электронной системы зажи-гания приводит к уменьшению в выхлопе...
-
ИСТОРИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ, Исторический путь развития экологии как науки - Современная экология
Исторический путь развития экологии как науки В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа. Первый этап - зарождение и...
-
МАШИННАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВ - Экологические проблемы почв Ставропольского края и пути их решения
В последнее время в технической литературе появился термин машинная деградация почвы. Так назван комплекс вредных последствий массированного воздействия...
-
Углеводородные системы - нефть, продукты ее переработки и газоконденсаты оказывают комплексное негативное воздействие на все компоненты окружающей среды....
-
Основные пути снижения экологического ущерба от транспорта заключаются в следующем: 1) оптимизация движения городского транспорта; 2) разработка...
-
Под эрозией почв понимается разрушительная работа потоков воды и ветра, связанная с перемещением продуктов этого разрушения. Эта работа выражается в...
-
Говоря о возможных вариантах развития экологической ситуации на планете, самым благодарным и, само собой, наиболее осмысленным, кажется разговор о...
-
Проблемы правового регулирования осуществления экологических экспертиз - Экологическая экспертиза
На конференции ООН 2004 г. в Рио-де-Жанейро прозвучал вывод о том, что нынешняя рыночно-потребительская модель, действующая в ряде стран, стремительно...
-
Влияние транспорта на окружающую среду - Экологические проблемы Московской области
К одной из самых "больных" проблем города Москвы я бы отнес прежде всего экологическую. Причин ее чрезвычайно много и они сплетены в единый тугой узел, в...
-
Основные особенности экологических проблем России - Современные экологические проблемы РФ
Охарактеризуем основные кризисные направления развития экологической ситуации в России. Хозяйственная деятельность человека. Человечество является частью...
-
Экологические проблемы современности - Философия защиты окружающей среды
Экологические проблемы современности по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные и требуют для своего решения...
Экологические проблемы литейного производства и пути их развития