Химико-экологическое исследование влияния Pb, Cd, Zn и их соединений на ОС на УКМК АО «Казцинк»

     Цинк. Попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород и минералов (сфалерит, цинкит, госларит, смитсонит, каламин), а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др. В воде существует главным образом в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов. Иногда встречается в нерастворимых формах: в виде гидроксида, карбоната, сульфида и др. В речных водах концентрация цинка обычно колеблется от 3 до 120 мкг/дм³ , в морских - от 1,5 до 10 мкг/дм³ . Содержание в рудных и особенно в шахтных водах с низкими значениями рН может быть значительным. Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид. ПДК в Zn²⁺ составляет 1 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности — органолептический), ПДК в Zn²⁺ - 0,01 мг/дм³ (лимитирующий признак вредности — токсикологический).

     Тяжёлые металлы уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая  пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы, в прогнозе же они должны стать самыми опасными, более опасными, чем отходы АЭС и твердые отходы. Загрязнение тяжёлыми металлами связано с их широким использованием в промышленном производстве вкупе со слабыми системами очистки, в результате чего тяжёлые металлы попадают в окружающую среду, в том числе и почву, загрязняя и отравляя её.

     Тяжёлые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение понятия "тяжёлые металлы".

     Таким образом, расчеты поступления TM в атмосферу из природных и антропогенных источников позволяют оценить, во- первых, эмиссию от каждого конкретного вида производства и, во- вторых, антропогенный вклад выбросов в атмосферу. Основным источником свинца является сжигание автомобильного топлива; кадмия, мышьяка, меди и цинка — цветная металлургия; кобальта, никеля, ванадия и селена — теплоэнергетика; ртути — цветная металлургия, сжигание топлива, химическая промышленность.

2. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ

Г. УСТЬ – КАМЕНОГОРСКА 

    Город Усть-Каменогорск характеризуется наличием большого числа техногенных загрязнителей, среди которых можно выделить промышленные предприятия, транспорт, автозаправочные станции, предприятия пищевой отрасли, частный жилой сектор.

    На воздушный бассейн города Усть-Каменогорска основное воздействие оказывают выбросы АО МК «Казцинк» и AO «AES Усть -  Каменогорская ТЭЦ», АО «УКТМК», AO «УМЗ».

      Максимальная доля выбросов приходится на пыль, диоксид серы, формальдегид, свинец, фенол, в результате чего загрязнённость атмосферы в городах Усть-Каменогорск превышает установленные нормативы.

    Несмотря на то, что предприятия в периоды неблагоприятных метеоусловий выполняют мероприятия в соответствии с проектами ПДВ (предельно-допустимые выбросы), принимаемых мер оказывается недостаточно, если штилевая погода и температурная инверсия в городе наблюдается более трех дней, иногда и до пятнадцати. Выполняемое ВК центром гидрометеорологии прогнозирование НМУ бывает несвоевременно из-за отсутствия современного оборудования-аэрологической станции, для определения температуры воздуха, скорости ветра и атмосферного давления на различных высотах.

     Открытое акционерное общество  «Казцинк» создано в начале 1997 года. Структурно оно состоит  из восьми подразделений: Зыряновского, Лениногорского и Текелийского  горно-обогатительных комплексов, Усть-Каменогорской  площадки и Лениногорского цинкового  завода металлургического комплекса, Лениногорского ремонтно-механического завода, Бухтарминского и Текелийского энергетических комплексов, а также Усть-Каменогорского электротермического комплекса, которые территориально расположены на пяти укрупненных промплощадках в городах Усть-Каменогорск, Лениногорск, Зыряновск, Серебрянск и Текели.

       Металлургическое производство  технологически опасно по возможному  загрязнению окружающей среды  в зоне влияния выбросов в  атмосферный воздух, поэтому деятельность  ОАО «Казцинк» включает разностороннюю широкомасштабную природоохранную работу по предупреждению, снижению и ликвидации негативной нагрузки на окружающую среду. Реализация программы экологически чистого производства осуществляется по технологии, включающей следующую этапность действий:

1. Модернизация существующих и внедрение новых технологических процессов, позволяющих при сохранении и увеличении выпуска товарной продукции кардинально снизить объемы твердых отходов.
2. Максимальная утилизация отходов, неизбежно образующихся при действующей технологии производства.
3. Обезвреживание неутилизируемых отходов до установленного уровня  загрязненности, позволяющее не ухудшать экологическую ситуацию в природно-промышленном регионе.

    На  первой стадии работы ОАО «Казцинк»  были проведены ранжировка проблем  по степени значимости в воздействии на окружающую среду и концентрация общих усилий на главных направлениях, дающих максимальный экологический эффект.

    В последние годы в связи с ростом объемов металлургического производства резко возросла актуальность неувеличения пылегазовых выбросов, в том числе и диоксида серы.  

II.1. Выбросы газов в атмосферу 

 Выбросы газов в атмосферу условно  делятся на три группы: организованные выбросы очищенных газов, организованные выбросы газов без очистки  и неорганизованные выбросы. Основная часть выбрасываемой пыли приходится на долю организованных выбросов неочищенных газов.

 Очистка металлургических газов от пыли осуществляется главным образом в рукавных фильтрах(91%).

 Основная  часть газов (технологические газы шахтных печей, конверторного, Шлаковозгоночного, рафинировочного, электротермического переделов, включая  вентиляционные газы основных технологических операций) очищается в рукавных фильтрах типа РФГ-2 и РФГ-5.Эффективность очистки газов от пыли в этих фильтрах составляет 99,8-99,9% при остаточной запыленности 15-30 мг/м^3

       Металлургическое  предприятие ОАО "Казцинк" является постоянным источником загрязнения  воздушного бассейна, а цеховые трубы - одиночными источниками загрязнения  воздушной среды, выбросы из которых  определяют размер санитарно защитной зоны предприятия.

       Свинец  в различных отраслях народного  хозяйства применяется как в  виде чистого металла, так и в  виде сплавов его с другими  металлами.

       Традиционная  технология производства свинца предполагает предварительный агломерационный обжиг и последующую восстановительную плавку, причем последний является одним из определяющих весь процесс. Готовой продукцией плавильного цеха является черновой свинец (в расплавленном состоянии) и черновая медь.

В г. Усть-Каменогорске основным источником загрязнения атмосферы является металлургический комплекс ОАО «Казцинк»: в 1998 году им было выброшено более 59 тыс. т загрязняющих веществ, что cocтaвило 46 % от валовых выбросов основных предприятий - загрязнителей.

     Особенно неблагополучным является состояние воздушного бассейна г. Усть-Каменогорска, главным образом это вызвано тем, что на МК «Казцинк» возобновление объёмов производства не сопровождается приведением комплексов пылегазоочистки в исправное состояние и поддержанием их на проектном уровне, хотя в целом в результате возобновления объёмов производства на предприятиях цветной металлургии и теплоэнергетики наблюдался незначительный рост валовых выбросов в атмосферу. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. КАДМИЙ  И ЕГО НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

      Кадмий

Cd                                                А= 112,40

  Применяется для защитно-декоративных гальванических покрытий; в сплавах; для нормальных элементов Вестона; аккумуляторов; в электролампах с кадмиевыми парами и в кварцевых лампах монохроматического красного цвета; в силикатных эмалях; в качестве раскислителя в металлургии; для регулирующих стержней в атомных реакторах; для защитных биологических экранов (со свинцом, алюминием и окислами лантаноидов).

   Получается  из отходов от переработки цинковых, свинцовых и медных руд.

     Физические и химические  свойства. Серебристо-белый металл. Т. плавл. 321,03°; т. кип. 767°; плотн. 8,642; давл. паров 0,0003 мм рт. ст. (200°); 1,2 мм рт. ст. (400°); 344 мм рт. ст. (700°); в вакууме сублимирует при 164°. При комнатной температуре на воздухе не окисляется, в порошке — загорается. Растворяется в минеральных кислотах.

Окись кадмия

CdO                                                       М = 128,39

  Встречается в природе в виде очень редкого минерала монтепонита; в промышленности— при выплавке цинка и кадмия, при литье раскисленных кадмием никеля, серебра и алюминия, при нагреве кадмированных изделий.

  Применяется в гальванотехнике; как катализатор при гидрировании жиров; как добавка к светящимся составам.

  Получается  окислением металлического Cd в присутствии паров воды на воздухе, окислением CdS, прокаливанием Cd(OH)₂, CdCO₃, Cd(NO₃) ₂

  Физические  свойства. Коричневые кристаллы или аморфная масса. При нагреве выше 900° разлагается; плотн. кристаллической модификации 8,15, аморфной 6,95.

Хлорид  кадмия

CdCl₂                                                      М== 183,31

Применяется в производстве фотопленок.

  Получается  растворением в HCI металлического Cd, CdO; действием на Cd газообразного Cl₂ .

  Физические  и химические свойства. Бесцветные гигроскопичные кристаллы. Т. плавл. 564°; т. кип. 968 °; плотн. 4.047 (20°); давл. паров 3 мм рт. ст. (618°). Раств. в воде 90,0 г/100г (0°); 147 г / 100 г(100°). Образует кристаллогидраты.

Иодид кадмия

CdI₂                                                      М = 366,21

  Применяется в качестве катализатора при производстве терефталевой кислоты и в фотографии.

  Физические  свойства. Коричневые кристаллы. Т. плавл. 388°; т. кип. 900°. Раств. в воде 78,7 г/100 г (0°); 125 г/100 г (100°).                                                                                                              _.

 Нитрат кадмия

 
Cd(N0₃)₂                                                                                                               M= 236,41

Применяется для окраски фарфора и стекла.

   Физические  свойства. Бесцветные кристаллы. Т. плавл. 350°; плотн. 2,455 (17°). Раств. в воде 142 г/100 г (15°); 682 г/100 г (100°).

                                 Карбонат кадмия 
CdCO₃                                                                           M == 172,41

Встречается в природе в виде минерала отавита.

  Применяется в стекловаренном производстве для получения сульфоселенида кадмия.

  Получается  осаждением из растворов солей карбонатами щелочных металлов или аммония.

  Физические  свойства. Белые кристаллы. Разл. около 400°, не доходя до плавления. Плотн. 4,258 (4°). В воде практически нерастворим; растворим в кислотах.   

                                      Сульфат кадмия

CdSO₄                                                    М=208,46

  Применяется как сырье для получения металлического Cd и CdS; как ком- понент электролита для гальванического кадмирования и для нормального элемента Вестона.

  Получается  растворением металлического Cd, CdO, Cd(OH)₂ или CdCO₃ в H₂SO₄; окислением CdS кислородом.

  Физические  свойства. Бесцветные кристаллы. Т. плавл. 1000°; плотн. 4,691. Раств. в воде 76,7 г/100 г (20°); 61 г/100 г (100°).

Сульфид кадмия

CdS                                                   М =144,46