Материал: Промышленность и окружающая среда.

агломерат кокс доменный, литейный и коксик 537

Попутная продукция и отходы производства:

Приход стронция на предприятие. В соответствии с данными химиче­ ского анализа (см. табл. 3.7-3.13, 3.15) и изменением структуры производст­ ва ОАО “Северсталь” приход стронция с угольным концентратом составлял в среднем 60 г/т чугуна. Причем в доменную печь попадало 35 г/т чугуна, а при сжигании угля в ТЭЦ направлялось около 25 г/т чугуна. Приход строн­ ция с железорудными материалами (концентратом и рудами) и флюсами со­ ставлял в среднем 7 г/т чугуна (в т.ч. с флюсами - 5 г/т чугуна). Таким обра­ зом, всего поступило стронция в производственный цикл ЧерМК - ОАО “Северсталь” за период 1955-1995 гг.:

(60 + 7) ■10* • 227,7 106 = 15255,9 т,

где 227,7 106 - количество чугуна, произведенного предприятием за этот период.

Поведение стронция при производстве чугуна. В доменные печи попа­ дает стронция 35 г/т чугуна с коксом и коксиком, 2 г/т чугуна с железоруд­ ными материалами и 2,5 г/т чугуна с флюсующими добавками. Согласно ко­ эффициентам распределения стронция между продуктами доменной плавки, определенным ранее, получим:

- в доменный шлак перейдет

2,0 + 2,5 + 35 1/3 + 35 2/3 • 0,3 = 23,2 г стронция/т чугуна;

- в выбросы попадает

352/3 • 0,7 = 16,3 г стронция/т чугуна;

-улавливается системами газоочистки 4,5 г стронция/т чугуна. Это количество в составе доменного шлама далее отправляется на аглофаб­

рику, попадает в состав агломерата и в итоге также оказывается в домен­ ном шлаке.

Таким образом, 39,5 г стронция/т чугуна в первом приближении распре­ деляются следующим образом:

- в доменный шлак

23,2 + 4,5 = 27,7 г стронция/т чугуна;

- в возгоны, не улавливаемые газоочистными сооружениями доменного цеха

39,5 - 27,7 = 11,8 г стронция/т чугуна.

Содержание стронция в различных фракциях промышленных отходов ЗШН № 1 и № 2

попадает в воздушный бассейн металлургического региона, минуя системы газоочистных сооружений (впрочем, следует отметить, что на ТЭЦ ОАО “Северсталь” такие системы отсутствуют).

Накопление стронция в золоиишмонакопителях. Известно, что микро­ элементы могут выноситься из ЗШН в составе мельчайшей пыли в резуль­ тате процессов перевеивания и вымываться в водный бассейн металлурги­ ческого региона. Оценим количество стронция, оставшегося в ЗШН.

На основании исследований, проведенных в МИСиС, определено содер­ жание стронция в материалах, складированных в ЗШН № 1 и № 2. В зависи­ мости от фракционного состава исследуемых материалов данные по содер­ жанию стронция приведены в табл. 3.23.

Среднее содержание стронция в материалах ЗШН составляет 35,6 г/т шлама.

Исходя из того, что ЗШН № 1 был введен в эксплуатацию в 1972 г., мож­ но определить, какое количество стронция накоплено в ЗШН:

178,6 • 106 • 0,0981 35,6 • 10^ = 623,7 т стронция,

где 178,6 106 - количество произведенного на предприятии чугуна за 1975-1995 гг., млн т; или 0,0981 35,6 = 3,5 г стронция/т чугуна.

Таким образом, из 4,2 г стронция/т чугуна, поступающего в ЗШН, 4,2 - 3,5 = 0,7 г стронция/т чугуна выносится из ЗШН в воздушный и водный бассейны региона.

Вынос стронция за территорию металлургического региона с пото­ ком подземных вод. На основе специальных исследований определены па­ раметры стока подземных вод Череповецкого района и содержание в них стронция (табл. 3.24).

Принимая содержание стронция в подземном стоке равным 0,45 г/мз и полагая интенсивность стока подземных вод равной 1070 м3 /сут., Получим общее количество стронция, выносимого с подземными водами ежегодно:

1070 • 365 • 0,45 • 10- 6 = 0,175 т/год.

При среднем производстве чугуна на предприятии в период с 1 9 3 9 п 0 1991 г. 7,65 млн т в год получим количество стронция, выносимого с цодзем-

Содержание стронция в подземных водах

ными водами, на тонну чугуна:

(0,175 106)/(7,65 • 106) = 0,02 г/т чугуна.

Вынос стронция за территорию металлургического региона с поверх­ ностным стоком. Поверхностный сток с территории металлургического комбината оценивается в количестве 1056 м3 /сут. При этом содержание стронция в поверхностных водах колеблется в пределах 1,32-5,11 г/м3, со­ ставляя в среднем 3,2 г/м3. Таким образом, количество стронция, выносимо­ го с поверхностным стоком, составляет:

Определение количества стронция, растворенного в грунтовых водах.

Количество стронция, растворенного в грунтовых водах, можно определить следующим образом:

50 • 106 • 20 • 0,25 1,05 10- 6 = 262,5 т,

где 50 • 106 - территория металлургического комбината, м2; 20 - средняя глу­ бина залегания водонепроницаемого горизонта, м; 0,25 - средняя влажность грунтовых пород (до глубины 20 м), доли ед.; 1,05 • 10- 6 - среднее содержа­ ние стронция в грунтовых водах, т/м3;

или (262,5 • 106)/(227,7 106) = 1,15 г стронция/т чугуна.

Накопление стронция в грунтах металлургического региона. Накоп­ ление или рассеивание микроэлемента на территории рассматриваемого региона обусловлено общими закономерностями его миграции в различ­ ных ландшафтных условиях. В свою очередь, определяющую роль в про­ цессах миграции играют “геохимические барьеры” (термин предложен А.И. Перельманом). Геохимический барьер представляет собой участок с резкой сменой геохимической обстановки, которая приводит к осаждению мигрирующих химических элементов. Этот вопрос, недостаточно рассмо­ тренный в ресурсно-экологической литературе, следует изложить не­

сколько подробнее.

Геохимические барьеры подразделяются на типы и группы, их класси­ фикация (по А.И. Перельману) приведена на рис. 3.11.

Механический барьер создается в результате смены рыхлых пород на плотные, поры которых по размерам меньше, чем ионы мигрирующих со-

Рис. 3.11. Классификация геохимических барьеров

единений, поэтому происходит прекращение миграции элементов в мине­ ральной и коллоидной форме. Механический барьер характерен для эле­ ментов, образующих малорастворимые соединения, а также для благород­ ных металлов и металлов, встречающихся в самородном состоянии: Ti, Zr, Сг, Nb, Au, Ru, IT, O S , Pt, W, Hf, Та и др.

Биогеохимический барьер определяется способностью растительных и животных организмов удерживать химические элементы в течение длитель­ ного времени. Биогеохимические барьеры относятся к числу наиболее рас­ пространенных в биосфере. Концентрация на этих барьерах химических элементов часто является стадией их биологического круговорота.

Краткая характеристика физико-химических барьеров приведена в табл. 3.25.

Подвижность и накопление мигрирующих химических элементов, хара­ ктерных для техногенных потоков вещества с точки зрения сочетания кис­ лотно-щелочных и окислительно-восстановительных условий среды, иллю­ стрируется данными табл. 3.26.

Таким образом, мигрирующие химические элементы, прежде всего ме­ таллы, отличаются ярко выраженной тенденцией к накоплению или выно­ су из основных видов почвообразующих пород (см. табл. 3.27).

Результаты исследований по определению содержания стронция в грун­ тах Череповецкого промышленного региона приведены в табл. 3.28.

Анализ полученных результатов показал, что среднее содержание стронция в техногенных грунтах, занимающих площадь около 28 км2, соста­ вляет 178 г/т грунта при фоновом содержании около 140 г Sr/т грунта. Сред­ няя мощность техногенных грунтов оценивается в 3,5 м. Таким образом, об­ щее количество стронция, перешедшего за время работы комбината в тех-