Цветная металлургия и окружающая среда

Подробное решение парагарф § 7 по географии для учащихся 9 класса, авторов Дронов В.П., Баринова И.И., Ром В.Я. 2017

  • Гдз рабочая тетрадь по Географии за 9 класс можно найти тут

Вопросы и задания

1. Пользуясь текстом параграфа, составьте тезисы, подтверждающие значительную роль цветной металлургии России в мире.

В России сосредоточено 15% мировых запасов меди, 12% свинца, 16% цинка, 21% кобальта, 27% олова, 36% никеля. Значительна и добыча руд. Например, добыча кобальта и никеля в России составляет более 30% от мировой. По суммарному производству цветных металлов Россия занимает 2-е место в мире после США. Примерно 50% производимых в стране алюминия, меди, свинца и цинка экспортируется в страны Европы, Азии и Северной Америки.

2. Чем отличается география предприятий, производящих черные, тяжелые и легкие цветные металлы? В чем причина выявленных отличий?

Производство тяжелых цветных металлов приурочено к районам их добычи. Это связано с низким содержанием металлов в рудах. Предприятия по производству легких металлов сосредотачиваются у источников дешевой электроэнергии. Например, крупнейшие алюминиевые заводы страны построены рядом с крупными ГЭС.

Руды цветных металлов отливаются от железных руд более низким содержанием металла. Транспортировать их на большие расстояния невыгодно. Поэтому в районах добычи обязательно создаются предприятия по обогащению руды.

3. Составьте карту «Цветная металлургия России». Перед тем, как приступить, подумайте, какую информацию вы на ней отразите. Каким способом?

4. Почему влияние, оказываемое предприятиями цветной металлургии на окружающую среду, так высоко? Пользуясь дополнительными источниками информации, выясните, производство каких цветных металлов является наиболее «грязным».

Цветная металлургия значительно сильнее загрязняет окружающую среду, нежели черная. Во-первых, это связано с небольшим содержанием металла в руде. Поэтому при обогащении руд и их плавке возникает большое количество твердых отходов. Во-вторых, в рудах цветных металлов содержится большое количество химических соединений, губительно воздействующих на растительный и животный мир (сера, мышьяк и пр.) При плавке руд они попадают в водоемы и атмосферу.

Особенно существенна доля отрасли в выбросах наиболее опасных веществ — свинца (3/4 объема его промышленных выбросов) и ртути (более 1/3 выбросов ртути всей промышленностью России).

К факторам, составляют значительное влияние на состояние окружающей среды относятся газообразные, жидкие и твердые отходы производства.

Загрязнение атмосферы

Ежегодно предприятиями цветной металлургии выбрасывается в атмосферу до 3000 тыс. Тонн вредных веществ. Загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии характеризуется преимущественно выбросами SO2 (75% от суммарного выброса в атмосферу), оксидов углерода (10,5%) и пыли (10,4%).

Источниками образования вредных выбросов в производстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и драгоценных металлов являются различные виды печей. Следует отметить, что в процессе Пирометаллургические переработки руд и концентратов образуется значительное количество отходящих серосодержащих газов, для утилизации которых отсутствуют экономически оправданные технологии. В результате степень улавливания диоксида серы на предприятиях цветной металлургии составляет 22,6%.

В производстве алюминия в атмосферу выбрасывается большое количество сернистых соединений и значительное количество пыли. Печь спекания выбрасывает в час 45 тонн пыли. Причем эта пыль содержит в себе токсичные пылевидного вещества такие как мышьяк и свинец, а потому особенно опасным. Поскольку алюминий получают электролизным способом, ток, протекающий через электролит, приводит к нагреву среды в ванне до высоких температур. Развиваются многочисленные химические реакции, происходит бурное выделение анодных газов, обогащенных пылью и вредными составляющими. В процессе производства одной тонны алюминия в атмосферу попадает около 27 кг фтора.

Окись углерода образуется в результате сгорания анодов, которые изготавливают из нефтяного кокса и других материалов, содержащих углерод и смолистые вещества. Аноды взаимодействуют с кислородом, выделяется с образованием СО2 и СО. Кроме этого на аноде выделяется фтор, образует CF4 и HF. В атмосферу выделяется (мг / м3):

– Смолистые вещества – ЗО – 40.

Температура анодных газов от 50 до 150 ° С, поэтому имеет место также тепловое загрязнение атмосферы.

В аналогичном степени происходит загрязнение атмосферного воздуха на предприятиях цветной металлургии (табл.3.10), по изготовлению меди, цинка, свинца, никеля и других металлов.

Выбросы в атмосферу в цветной металлургии (%)

Загрязнение гидросферы

Ежегодно в цветной металлургии используется в 1200 млн. М3 воды. Сточные воды предприятий цветной металлургии загрязнены минеральными веществами, большинство из которых токсичность (цианиды, ксантогенаты, нефтепродукты и т.д.), солями тяжелых металлов (медь, цинк, свинец, никель), соединениями мышьяка, фторидами, меркурием, сурьмы, сульфатами, хлоридами и тому подобное. В производстве алюминия используется замкнутая система потребления воды, свежая вода необходима для подпитки системы. Значительное загрязнение воды происходит через поверхностный сток с территории предприятия. Алюминиевое производство относятся к тем производств, на которых по условиям технологии не в полной мер исключить поступление в сток специфических примесей с токсичными свойствами.

Читайте также:  Транзистор с двумя эмиттерами

Производство цветных металлов потребляет большие количества воды, соответственно образуется большое количество отходов. Вода выполняет роль охлаждающей среды, растворителя реагентов,

транспортирует примеси. Сточные воды пирометаллургического производства нагретые и загрязненные механическими примесями. Сточные воды гидрометаллургического производства содержат реагенты выщелачивания, ионы металлов, мелкодисперсные примеси.

На производство 1 т металла затрачивается воды (м3):

А1 – 146 Рb и Zn – 360

Сu – 775 Те – 960

Ni – 2420 Mo – 2480

Загрязнение литосферы

Важной проблемой для предприятий цветной металлургии является загрязнение ландшафтов. На территориях заводов накапливается очень большое количество твердых отходов и шламов. Шламохранилища порой достигают по площади 200 га. Поверхность шламонакопителей со временем высыхает и ветер разносит пыль прилегающими к заводам территориями. Отходы также инфильтрируют в почву и попадают в подземные горизонты, загрязняя их.

На территории алюминиевых заводов накапливается особенно много промышленных отходов. Это красные шламы. Они хранятся под открытым небом в специальных шламонакопителях, которые занимают сотни гектаров. Например, площадь шламонакопителя Николаевского глиноземного завода занимает 188 га из общей площади завода 480 га. В настоящее время в шламонакопители находится 15 – 17 млн. Тонн красного шлама, причем ежегодно добавляется около 1 млн. Тонн. Очень важной проблемой является транспортировка глинозема и бокситов. Бокситы доставляют водой и в процессе выгрузки они сильно пылящих и загрязняют берега и воды водоемов. Глинозем везут вагонами, и поскольку он борошноподибний, то очень большое количество его высыпается и распыляется в атмосферу.

Шлаки является вторым продуктом металлургических процессов, которые образуются в технологиях производства цветных металлов – в процессах ошлакования (вывод в шлак) оксидов пустой породы и флюсов. Хотя шлаки могут быть и достаточно ценным сырьем, однако в большинстве случаев они отвальным продуктом, то есть

отходами металлургического производства. Выход шлаков в процессах плавки руд цветных металлов обычно большой и составляет 60 – 120% от массы рудной части шихты. Основными компонентами шлаков является SiO2, FeO, СаО, а также А12О3, MgO, ZnO.

В табл. 3.11 приведены данные по загрязнению почв у предприятий производства цветных металлов.

Содержание загрязнителей в почве у предприятий производства цветных металлов (мг / кг):

Цветная металлургия России производит ежегодно до 5 млн. т сплавов цветных и редких металлов. Несмотря на резкий спад валового производства в 1991-1994 гг., объемы валового выброса в атмосферу в 1995 г. составили 3 млн. 588 тыс. т, в том числе сернистого ангидрида – 2 млн. т, токсичных отходов – 15 млн. 400 тыс. т (вещества 1-го класса опасности – 6 млн. 500 тыс. т). Из применяемых в отрасли технологий только 10% соответствуют мировому уровню. Устаревшее и требующее модернизации оборудование, низкий технический уровень производства, «грязные» технологии, отсутствие средств на совершенствование систем улавливания и утилизации отходов – все это делает невозможным нормализацию экологической обстановки и способствует формированию в металлургических центрах катастрофической экологической ситуации. Сферы воздействия на природную среду крупных центров цветной металлургии достигают огромных площадей.

Цветной металлургии как отрасли промышленности присущи высокая отходность производства и особенно высокая токсичность выбросов в атмосферуи сбросов в воду, которые представляют большую экологическую опасность для человека и для ландшафта в целом. Воздействие цветной металлургии на ландшафты осуществляется сложными сочетаниями технологических переделов – горно-металлургическими комбинатами, включающими в себя добычу, обогащение руд и выплавку цветных металлов производствами неполного цикла.

Заводы и комбинаты по выплавке цветных металлов поставляют в атмосферу и воду многие металлы и газы (рис. 17). Например, помимо тяжелых, редких и легких металлов заводы медной, никелевой и других подотраслей цветной металлургии выбрасывают в атмосферу сернистый газ; алюминиевые производства – фтористый водород; редкометаллические и магниевые – хлор и хлористый водород.

Читайте также:  Окна квартиры выходят на восток

При добыче и обогащении руд цветных металлов из земной коры извлекаются на поверхность доступные для миграции многие редкие химические соединения. Так, при производстве никеля используется лишь около половины компонентов медно-никелевых руд, при переработке медно-колчеданных руд поступает на земную поверхность и рассеивается в ландшафтах более 15% меди, около 50% цинка, 45% серы, 15% благородных металлов и т.д.

Экологическая опасность воздействия производств цветных металлов на ландшафт усиливается, если руды цветных металлов перерабатываются в месте их добычи, так как в этом случае происходит поступление техногенных выбросов в ландшафты, сформировавшиеся в ореолах рассеивания рудных месторождений, в которых воды, почвы и растения, и без того обогащенные тяжелыми и редкими металлами, быстро достигают критических пределов для нормальной жизнедеятельности человека и биоты ландшафта.

Высокая комплексность производства, сочетание производств цветных металлов с химическими и нефтехимическими формируют крайне неблагоприятную экологическую обстановку и представляют угрозу для человека и ландшафта, поэтому при экологической оценке технологий в цветной металлургии прежде всего должна быть указана допустимая экологичность способа производства и технологического цикла, который необходимо укрощать, если воздействие при эксплуатации каждого передела технологии уже превышает экологический потенциал определенного региона или ландшафта. При отсутствии технологических методов очистки можно добиться снижения экологической опасности территориальным разобщением технологических звеньев производств.

Содержание экологических оценок в значительной степени зависит от природных особенностей территории и типа технологий. Учет особенностей технологии должен вестись с позиций требований, предъявляемых производствами к природной среде, и с учетом требований природной среды и человека к технологиям. Степень экологичности связей между техникой и природой оценивается материальным потоком техногенных веществ и их миграцией и перераспределением в природной среде.

Экологичность технологий оценивается с позиций определенного природного региона в границах геотехнических систем или в рамках сфер воздействия и тяготения к промышленным узлам. Потенциальной экологической опасностью обладают мощные и сверхмощные горно-металлургические комбинаты с высокой комплексностью производства, не имеющие, как правило, технологических аналогов. Следует обратить также внимание на размещение металлургических производств с уникальными технологиями.

Степень экологической опасности при контроле за размерами извлеченных из природы веществ для технологических целей (минеральных, органических, воды, воздуха и т.д.) может быть оценена превышением абсолютных показателей ресурсопотребления над нормативными. Для экологического контроля за расходованием ресурсов необходимо установление экологически безопасных пропорций для различных видов ресурсов на ландшафтной, зональной и региональной основах. Особенно строго должен контролироваться материальный поток техногенного вещества в природу на основе зональных норм выброса различных производств и их сочетаний, причем «работать» эти нормы должны на фоне уже существующего загрязнения региона.

Таким образом, анализ технических и технологических параметров должен исходить из нормативных и реальных потребностей производства. Соблюдение существующих нормативов и ограничений (ПДК в воде, воздухе, почве, предельно допустимые выбросы и др.) позволяет значительно снизить отрицательный эффект техногенного воздействия путем принятия альтернативных технологических решений.

При экологической оценке технологий крупного производства цветных металлов в рамках проектируемых или уже действующих добывающих, обогатительных и выплавляющих природно-техногенных систем балансовым методом оцениваются экологические связи распространения и перераспределения потоков техногенных веществ, что позволяет оконтурить сферу воздействия производств цветных металлов на природу. Характеристика «выхода» технологической цепи необходима для количественной и качественной оценок потока в природу. Важно рассмотреть все внешние каналы связи металлургического комбината с природной средой (см. рис. 14, 17).

Процессы механической, термической и химической обработки сырья в цветной металлургии сопровождаются выбросами газов, а также пыли тяжелых металлов. На всех этапах технологической цепи необходим экологический контроль за объемом и формой выбросов. В качестве примера можно привести структуру воздействия технологии производств цветных металлов на природную среду (см. рис. 17). Причем в окружающую среду поступают не только элементы основного производства, но и многие сопутствующие. Оценка опасности поступления техногенных веществ выявляется при сопоставлении абсолютных значений выбросов с санитарно-гигиеническими и другими нормативами, в том числе с предельно допустимыми выбросами для определенного зонального типа ландшафтов. Должны также прорабатываться различные варианты улавливания, складирования и использования отходов производства в качестве будущего сырья основного и вспомогательных производств. Необходимо вести поиски технологических решений извлечения металлов и редких земель из отвалов многокомпонентного состава. Целесообразна инвентаризация отвалов, определение возможности их дальнейшего использования и экологической опасности складирования, особенно в непосредственной близости от жилья.

Читайте также:  Сколько куры должны спать

Установление геохимического ареала рассеивания техногенных веществ – это выявление сферы воздействия действующих технологий и оценка потенциальной возможности миграции и аккумуляции техногенных выбросов в ландшафте. Интенсивность воздействия оценивается уровнем поступления выбросов в сферу влияния производства (т/км 2 ) и соотнесения этих показателей с фоновыми значениями для зонального типа ландшафта. Важны также характеристика условий миграции техногенных веществ, выявление их подвижности, наличие геохимического барьера, возможности смены геохимической обстановки в результате поступления кислых или щелочных выбросов и т.д.

Устанавливается уровень накопления ингредиентов выбросов элементами и компонентами ландшафта, определяется превышения их содержаний в воздухе, воде, снеге, почве, растениях над фоновыми значениями (региональный фон и т.д.). Экологический контроль за этими показателями заключается в сравнении их с критическими значениями для человека, животных, растений и для зонального типа ландшафта в целом, при резком (в десятки раз) превышении необходимо планировать дополнительную очистку выбросов и специальные мероприятия.

Контролируется содержание ингредиентов сбросов не только в сточных водах, но и в фильтрационных из хвостохранилищ и в так называемых «условно чистых водах» дождевых и промливневых с территорий. Основные значения ингредиентов сбросов не должны превышать гидрохимический фон для ландшафтов, сформированных на рудных месторождениях, а в некоторых случаях предельно допустимых значений для питьевых и рыбохозяйственных водоемов. Каждый элемент сброса в воду должен оцениваться абсолютным значением, кратностью разбавления и превышением над фоновыми содержаниями и ПДК. Здесь же должна даваться общая оценка экологической опасности загрязнения водоемов для гидробионтов в сфере воздействия.

Экологический контроль за общим выбросом комплекса цветной металлургии должен осуществляться на основе предельных норм зонального типа ландшафта, которые устанавливаются по критическому поступлению в ландшафт тяжелых металлов и газов. Использование методов ландшафтной и биологической индикации способствует фиксированию нарушений в биотических и абиотических элементах ландшафта, выявлению их техногенных трансформаций и модификаций при том или ином поступлении тяжелых металлов.

Критическим считается такое поступление, которое не вызывает накопление техногенных веществах в концентрациях, токсичных для растений, животных, человека, и не вызывает структурных техногенных трансформаций ландшафта.

По отношению к критическому и должно оцениваться общее поступление выбросов в природу. Пространственно-временные ряды техногенных модификаций ландшафтов и длительность их существования устанавливают на основе изученных промышленных объектов-аналогов.

Накопление токсичных техногенных веществ в техногенно модифицированных и трансформированных элементах и компонентах ландшафта приводит к ломке и перестройке структуры ландшафта и его деградации на больших пространствах. Таким образом, производство цветных металлов представляет большую экологическую опасность для ландшафта и человека.

При изучении техногенных модификаций ландшафтов в сферах воздействия производств цветных металлов в северной и южной тайге, полупустынной и пустынных зонах и горных субтропиках Армении удалось установить функционально-динамические ряды нарушений ландшафтов, которые могут быть использованы при прогнозировании воздействия идентичного производства в заданных природных условиях.

Общая схема нарушения ландшафтов под влиянием техногенных выбросов экологически опасных производств цветных металлов следующая: ограничение видового разнообразия в элементах ландшафта → выпадение элемента → ломка структуры компонента ландшафта по пути его упрощения → выпадение компонента ландшафта → ломка вертикальной и горизонтальной структур ландшафта, упрощение его морфоструктуры за счет выпадения и образования техногенно трансформированных морфологических частей → нарушение массоэнергообмена в ближайшем окружении ландшафта (нарушение водного режима, усиление массопереноса – эрозия) → уменьшение запаса жизни → снижение либо полная потеря биогеогоризонтов и т.д., переход на менее устойчивый уровень (в зональном и азональном планах). Нарушения структуры ландшафта происходят под влиянием механических, термических и химических воздействий.

Об устойчивости морфологической структуры ландшафтов можно судить по возможности существования их переменных состояний, численности ряда техногенных модификаций, длительности существования тех или иных модификаций, глубине ломок структуры ландшафта. При воздействии производств цветных металлов трансформации ландшафтов настолько сильны, что их дальнейшее развитие идет по азональному типу со смещением в сторону более просто организованной биоты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector