Проблемы экологии и ресурсосбережения металлургического производства Донбасса и Криворожья.

Как в мартеновских печах, так и в конверторах  необходимо применять двухъярусные кислородные фурмы, что позволяет  не только дожечь часть оксида углерода и получить добавочное тепло, но и  одновременно снизить вынос пыли и унос железа на 35-40 %. Для этого  не требуется дополнительных капитальных  вложений и эксплуатационных затрат. Снижение выбросов пыли в конверторах  достигается, по данным Днепропетровского  металлургического института, увеличением  доли лома. Это технологическое мероприятие  следует шире применять на заводах  региона. Институт газа АН УССР разрабатывает  устройства для подогрева лома в  совках до 500-600 °С.

Уменьшение выбросов в прокатном производстве, хотя оно  считается относительно благополучным  с экологической точки зрения, связывается в первую очередь  со снижением расхода топлива  на нагрев металла. Кардинальным решением является переход на непрерывную  разливку стали и ликвидацию нагревательных колодцев и методических печей. Реализация этого пути требует времени и  существенных затрат. Существует и  временное решение, заключающееся  в использовании разработанного Институтом газа метода косвенного радиационного  нагрева (КРН) металла с использованием плоскопламенных горелок. Применение КРН снижает на 10-15 % расход топлива на нагрев, на 30- 50 % угар металла. Метод КРН сейчас является основным в прокатном производстве за рубежом В 1986 г. на Донецком металлургическом заводе метод КРН был применен на одной ячейке нагревательных колодцев, что дало реальный экономический эффект 70 тыс. руб. и улучшило качество нагрева. Необходима организация их производства в системе машиностроительных заводов, обслуживающих металлургию. Необходимо разработать программы реконструкции печного хозяйства прокатных цехов региона. В коксохимическом производстве наибольшее количество пыли и вредных газов образуется при загрузке и выгрузке печей, транспортировке угля и кокса, при тушении кокса фенольными водами, в сушильных отделениях углеобогатительных фабрик, отделениях конденсации и улавливания продуктов коксования. В производстве кокса следует шире применять технологию бездымной загрузки, увлажнение шихты до 8- 10 %, отсос газов, которые образуются при загрузке, в газосборники коксовой и машинной сторон батареи, инжекцией их паром или коксовым газом, а также беспылевую выдачу с отсосом, очисткой и дожиганием газов. Значительные количества загрязняющих атмосферу компонентов выбрасывают ТЭЦ металлургических заводов. От них в среднем в атмосферу поступает 17-20 % всего количества пыли и диоксида серы, 25-30 % оксида азота. Оксиды азота выбрасываются в виде N0, который при взаимодействии с озоном воздуха превращается в семь раз более токсичный N02. Очевидно, что ТЭЦ как крупные загрязнители атмосферы в первую очередь должны оснащаться совершенным пылеулавливающим оборудованием. Существуют способы частичного (на 40- 60 %) подавления образования N0 в топках котлов. Эти способы понижают максимальную температуру в зоне горения. Они заключаются в применении рециркуляции в зону горения дымовых газов или двухступенчатого растянутого сжигания топлива и не требуют значительных капитальных затрат.

В заключение следует  отметить необходимость составления  четкой программы действия по охране воздушного бассейна региона. Экологическая  программа в значительной мере связана  с программой технического перевооружения отрасли. По нашему мнению, такая программа  может состоять из следующих разделов.

1. Принципиальные  решения: ликвидация морально  и физически устаревших или  оказавшихся в черте городов  металлургических производств, или  их перевод на принципиально  новую технологическую основу (например, замена существующего цикла производства  на базе прямого получения  железа, как Донецке, Днепропетровске); ликвидация мартеновского производства, в особенности двухванных печей; переход на не-преры п\ю разливку стали; увеличение доли окатышей в шихте.

2. Крупные мероприятия, направленные на достижение экологического эффекта: химическое связывание и восстановление оксидов серы и азота, выбросах агломашин и ТЭЦ; повсеместная замена мокрых систем очистки от пыли сухими; пылеподавление на всех участках транспорта материалов (межконусное пространство д. п.); внедрение сухого тушения кокса; создание АСКЗВ; резервирование природного газа в жидком состоянии.

3. Текущие первоочередные мероприятия, обладающие экономическим и экологическим эффектом: перевод автотранспорта на комбинированное газожидкостнос топливо; применение средств снижения выброса оксидов азота котлами ТЭЦ; внедрение косвенного радиационного нагрева в печах прокатного производства; подача, где возможно, аглога-зов в копы ТЭЦ, а также применение рециркуляции аглогазов; внедрение сухой очистки газов ЭШП; применение двухъярусных фурм в мартенах и конверторах; увеличение доли лома в шихте конверторов и др. мероприятия по основным и вспомогательным производствам.

Природно- и ресурсосбережение при разработке месторождений

Ресурсосбережение предполагает снижение расходов всех видов ресурсов на производство единицы  продукции. Его следует рассматривать  как условие, процесс, результат  и показатель улучшения использования  средств производства и трудовых ресурсов на всех этапах производственно- хозяйственной деятельности предприятия.

Добыча минерального сырья сопровождается образованием подземных пустот, оказывающих отрицательное  влияние на окружающую природную  среду при нарушении земной поверхности. Максимальное воздействие на биосферу оказывается при комплексном  нарушении атмо-, лито- и гидросферы, которое происходит тогда, когда в технологию разработки месторождения входит разрушение горного массива и участка земной поверхности над ним или когда при неуправляемом развитии горного давления наступает аварийный режим.

Определенное  количество пустот ограниченных линейных и площадных размеров может существовать в течение продолжительного времени  при сохранении своего состояния  или самозакладываться вследствие релаксационных явлений. Если область влияния пустот не достигает границ сфер, то ее опасное влияние проявится не сразу, а со временем.

Взаимосвязь элементов  строения Земли позволяет предполагать адекватное отрицательное влияние  пустот на поверхность, если они не заполнены. Нейтрализация этого  влияния путем заполнения твердеющими  закладочными смесями ограничивается дефицитностью материалов для приготовления  смесей. Сохранность земной поверхности  обеспечивается менее затратными технологиями, в частности, с использованием остаточной несущей способности нарушенных пород, но имеющиеся данные о механизме  упрочнения массивов месторождений  не дают необходимого представления  об условиях вовлечения в работу приконтурного массива, препятствуют применению малозатратных технологий и погашения.

Одно из требований научно-технического прогресса - соответствие используемых технологий тенденциям природо- и ресурсосбережения. Применительно к горным предприятиям это требование заключается в сохранении экологии в районе разработок месторождений. Проблема сохранения среды обитания частично решается вовлечением в производство некондиционных местных ресурсов и отходов производства. Недостаточная активность исходных материалов повышается в ходе приготовления твердеющих смесей.

Уровень затрат на приготовление твердеющих смесей для погашения образованных в  земной коре пустот определяется условиями  разработки месторождений полезных ископаемых. Наиболее распространены способы погашения пустот твердеющими  смесями при добыче сырья для  производства цветных и редкоземельных металлов, золота, серебра и некоторых  других. Массивы руд и вмещающих  их пород имеют характерные особенности: связь между оруденением и разрывными дислокациями, воздействие нарушений, разломов и трещин на породы различных возрастов и составов придает таким массивам свойства среды сплошной или дискретной в зависимости от механо-структурной характеристики. Изменение пространственных и прочностных параметров залегания рудных тел осложняет разработку, но создает предпосылки для дифференцированной оценки технологии с учетом напряженно-деформированного состояния массивов. Большинство вмещающих пород имеет осадочно-вулканическое и интрузивное происхождение с Сильным развитием гидротермальных процессов.

Развитие природо- и ресурсосберегающих тенденций при эксплуатации месторождений связано с переоценкой некоторых сложившихся геомеханических и технологических представлений о массивах пород.

С учетом установленных  явлений концепция природо- и ресурсосбережения включает в себя:

а) раскройку  шахтных полей для реализации свойств геоматериалов на стадии рабочего проектирования;

б) оптимизацию  прочности твердеющих смесей за счет дифференцированного учета их функций  в управлении геомеханической системой "поверхность - породы - закладка".

Снижение требований к прочности искусственных массивов из твердеющих смесей при непременном  условии сохранности земной поверхности  позволяет расширить объемы и  номенклатуру материалов для изготовления твердеющих смесей. В свою очередь, это способствует улучшению экологии региона, поскольку уменьшаются  запыленность воздуха и площади  земель под отвалы геоматериалов.

По условиям сохранности окружающей среды, при  подземной разработке месторождений  все более широкое распространение  получают системы разработки с закладкой  пустот твердеющими смесями.

Необходимы такие  технологии закладки пустот, которые  отвечали бы требованиям защиты окружающей среды при одновременном снижении затрат на материалы. Такие ресурсосберегающие технологии, как закладка активированными  материалами, увеличивают ресурсы  полезных ископаемых за счет снижения расходов и обеспечения эффективности  добычи в неблагоприятных условиях разработки. Опыт ресурсосберегающих технологий погашения пустот и основы их применения на горных предприятиях подтверждают возможность безопасного  и экономичного погашения пустот активированными закладочными смесями  при дефиците цементных вяжущих  заполнителей.

Использование ресурсосберегающих технологий погашения  обладает существенными социально-экономическими и технологическими преимуществами перед традиционными способами  погашения обрушением пород и  не активизированной закладкой и  позволяет расширить область  применения высокопроизводительных камерных систем.

Рекультивация земель, нарушенных горными работами

Термин "рекультивация" включает комплекс мероприятий (горнотехнических, инженерных, мелиоративных, агротехнических  и др.), направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель и  создание культурных ландшафтов, отвечающих потребностям человека. Рекультивация  предусматривает сохранение земельных  богатств страны, обеспечение нормальных санитарно-гигиенических условий жизни населения, а также способствует созданию гармоничных ландшафтов.

Рекультивацию техногенных ландшафтов выполняют  в два этапа - горнотехнический и  биологический. Направления и способы  производства работ зависят от горно-геологических  и горно-технических условий месторождений, физико-географических особенностей местности, технологии разработки, хозяйственной деятельности и перспектив развития района. Вид восстановления Рекультивацию земель, нарушенных горными работами, производят с нанесением плодородного почвенного слоя или без него. В первом случае требуется предварительная планировка поверхности. Второй случаи возможен на грунтах пригодных для сельскохозяйственного освоения (лессы, лессовидные суглинки, глины, пески, мел и др.).

Земельные участки, приводимые в состояние, пригодны для  использования в сельском хозяйстве, должны быть спланированы, покрыты  плодородным почвенным слоем,. оборудованы в необходимых случаях дорогами, дренажем и другими коммуникациями и сооружениями. Участки должны быть удобны для выполнения сельскохозяйственных работ с применением современных машин, иметь уровень грунтовых вод, обеспечивающий оптимальные условия для произрастания растений.

На современном  этапе проведения работ по рекультивации  земель основным является облесение  территорий, ранее нарушенных горными  работами. Лиственные и хвойные породы деревьев хорошо приживаются и растут на отвалах. На суглинках и глинах лесные породы лучше развиваются, чем  на песках. Целесообразно сначала сажать быстрорастущие и менее чувствительные к неблагоприятным условиям деревья, среди них следует отметить лох, шелковицу, акацию белую, клен татарский, тополь, шиповник и др. На землях, восстановленных для лесохозяйственных целей, создаются лесные массивы (почвозащитный, климаторегулирующий, водо-охранный, ветрозащитный, производственный), лесопарки, парки, зоны отдыха, охотничьи угодья.

Территории, нарушенные вследствие отработки угольных месторождений, как правило, не имеют плодородного почвенного слоя, что существенно  затрудняет использование земель в  народнохозяйственных целях (особенно для сельскохозяйственного производства). Для создания растительного слоя первоначально следует произвести работы по оформлению рельефа местности.

Отвалы, на которых  необходимо выполнить природоохранные  мероприятия, в большинстве представлены коническими, гребневидными, плоскими и платообразными техногенными формами. Выполнение биологической рекультивации  отвалов Донбасса затруднено, так  как породы (песчаники, алевролиты, аргиллиты, сланцы, известняки и др.) р них имеют повышенное содержание сульфидов и сильно 'засолены. Основные мероприятия: тушение горящих отвалов, планировка и захоронение токсичных пород, устройство водозащитных валов и водостоков.