Цинк и его влияние на окружающую среду

1. Антропогенные источники поступления в окружающую среду

Основным источником является выброс в атмосферу цинка при высокотемпературных технологических процессах. Таким путем плюс потери при транспортировке, обогащении, сортировке с 1995 по 2005 г. во всем мире было рассеяно 700 тыс. т цинка. В результате сжигания каменного угля в 1980г. в атмосферу поступило 137,5 тыс. т, к 2000 году эта цифра возросла до 218,8 тыс. т. Содержание цинка в воздухе в районе завода вторичной переработки цветных металлов составляет: в радиусе 300 м -0,350 мг/м 3 ; 500м - 0,285 мг/м 3, 1000 м - 0,148 мг/м 3 , 2000 м - 0,52 мг/м 3 . Металлический цинк окисляется кислородом воздуха и выпадает в виде оксида ZnO. В среднем с атмосферными осадками ежегодно выпадает на 1км 2 поверхности Земли 72 кг цинка - в три раза больше чем свинца, и в 12 раз больше чем меди. Значительные количества цинка поступают в почву с твердыми отходами ГРЭС на буром угле. В районе одного из цинкоплавильных заводов в радиусе 0,8 км в поверхностном слое почвы содержание цинка достигало 80 мг/г. В радиусе 1 км от цинкового завода в зеленых частях овощей содержание цинка 53 -667 мг/кг, в корнеплодах - 3,5 -65 мг/кг, в почве -42 -40 мг/кг сухого остатка.

Сточные воды, содержащие цинк, не пригодны для орошения полей. Не соблюдение гигиенических нормативов привело в Японии к вспышке тяжелого заболевания костно-мышечной системы у населения, потреблявшего в пищу рис, выращенный на полях орошения, где использовались ирригационные воды, сильно загрязненные сульфидом цинка и кадмием.

Для Мирового океана особую опасность представляют шламы сточных вод и сами сточные воды химического, деревообрабатывающего, текстильного, бумажного, цементного производств, а также рудников, горно-обогатительных и плавильных заводов, металлургических комбинатов. Пороговой концентрацией цинка, снижающей эффективность очистки сточных вод на 5%, является 5 -10мг/л. Серьезным источником поступления цинка в воду является вымывание его горячей водой из оцинкованных водопроводных труб до 1,2 -2,9 мг с поверхности 1 дм 2 в сутки. Суммируя все антропогенные источники, общий объем поступления цинка в окружающую среду составляет 314 тыс. т в год.

. Химические и физические свойства цинка и его соединений

Цинк (Zincum) Zn - химический элемент 12-й (IIb) группы Периодической системы <#"603625.files/image001.gif">

9. Методы очистки выбросов, производимых в атмосферу, от цинка и его соединений (выбранное соединение ZnO)

Так как выбранное соединение цинка - оксид цинка представляет собой мелкий порошок - среднедисперсную пыль, то будут рассмотрены методы очистки газов от твердых частиц.

Современные аппараты обеспыливания газов можно разбить на четыре группы:

) механические обеспыливающие устройства, в которых пыль отделяется под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы.

) мокрые или гидравлические аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью.

) пористые фильтры, на которых оседают мельчайшие частицы пыли.

) электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счет ионизации газов и содержащихся в нем пылинок.

Для выбросов, содержащих данное соединение цинка, наиболее подходящие в использовании методы очистки - это пористые фильтры, т.к. они обладают наибольшей эффективностью пылеулавливания, и пригодны для такого вида частиц.

Фильтры. В пылеулавливателях этого типа газовый поток проходит через пористый материал различной плотности и толщины, в котором задерживается основная часть пыли. Очистку от грубой пыли проводят в фильтрах, заполненных коксом, песком, гравием, насадкой различной формы и природы. Для очистки от тонкой пыли применяют фильтрующий материал типа бумаги, войлока или ткани различной плотности. Бумагу используют при очистке атмосферного воздуха или же газа с низким содержанием пыли. В промышленных условиях применяют тканевые или рукавные фильтры. Они имеют форму барабана, матерчатых мешков или карманов, работающих параллельно.

Основным показателем фильтра является его гидравлическое сопротивление. Сопротивление чистого фильтра пропорционально корню квадратному из радиуса ячейки ткани. Гидравлическое сопротивление фильтра, работающего в ламинарном режиме, изменяется пропорционально скорости фильтрации. С увеличением слоя осевшей на фильтре пыли его гидравлическое сопротивление возрастает.

В качестве фильтрующих тканей в промышленности раньше широко применяли шерсть, хлопок. Они позволяют очищать газы при температуре меньше 100ºС. Теперь их вытесняют синтетические волокна - химически и механически более стойкие материалы. Они менее влагоемки (например, шерсть поглощает до 15% влаги, а тергаль лишь 0,4% от собственной массы), не гниют и позволяют перерабатывать газы при температуре до 150ºС. Кроме того, синтетические волокна термопластичны, что позволяет при помощи простых термических операций проводить их монтаж, крепление и ремонт.

Фильтрующие рукава из некоторых синтетических тканей с помощью термической обработки выполняются в виде гармошки, что значительно увеличивает их фильтрующую поверхность при тех же размерах фильтра. Стали применяться ткани из стекловолокна, которое выдерживает температуру до 250 0 С. Однако хрупкость таких волокон ограничивает сферу их применения.

Развитие производств металлокерамических изделий открыло новые перспективы в пылеочистке. Металлокерамический фильтр ФМК предназначен для тонкой очистки запыленных газов и улавливания ценных аэрозолей из отходящих газов предприятий химической промышленности, цветной металлургии и других отраслей промышленности. Фильтрующие элементы, закрепленные в трубной решетке, заключены в корпус фильтра. Они собираются из металлокерамических труб. На наружной поверхности фильтрующего элемента образуется слой уловленной пыли. Для разрушения и частичного удаления этого слоя предусмотрена обратная продувка сжатым воздухом. Удельная нагрузка по газу 0,4-0,6 м 3 /(м 2. мин). Рабочая длина фильтрующего элемента 2 метра, его диаметр 10 см. Эффективность пылеулавливания 99,99%. Температура очищаемого газа до 500 0 С. Гидравлическое сопротивление фильтра 50-90 Па. Давление сжатого воздуха для регенерации 0,25-0,30 МПа. Период между продувками 30-90 мин, продолжительность продувки 1-2 с.

Один из рукавных фильтров, выпускаемых промышленно и его характеристики, представлены ниже.

Фильтр рукавный с механической регенерацией рукавов ФРМ-С.

Фильтры рукавные с механической регенерацией рукавов типа ФРМ-С представляют собой надежные и эффективные пылеулавливающие аппараты, предназначенные для улавливания мелкодисперсных пылей из воздуха и негорючих газов.

Область применения: в производстве строительных материалов, деревообработке, технологических процессах черной и цветной металлургии и др.

Фильтрующим элементом рукавных фильтров является рукав, сшитый из специального материала, который выбирается исходя из условий эксплуатации установок у Заказчика. Регенерация осуществляется путем встряхивания рукавов с помощью электромеханического вибратора.

Устройство и принцип работы:

Принцип работы фильтра основан на улавливании пыли фильтрующей тканью при прохождении через нее запыленного воздуха. По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности рукавов возрастает сопротивление движению воздуха и снижается пропускная способность фильтра, во избежание чего предусмотрена регенерация запыленных рукавов при помощи электромеханических вибраторов.

Запыленный воздух поступает в фильтр (рис. 1) по воздуховоду через входной патрубок (1) в камеру запыленного воздуха (2), проходит через рукава (3), при этом частицы пыли задерживаются на их наружной поверхности, а очищенный воздух поступает в камеру чистого воздуха (4) и через выходной патрубок (5) отводится из фильтра.

Регенерация запыленных рукавов осуществляется включением на непродолжительное время электромеханического вибратора (6), закрепленного на крепежной раме (7), установленной на виброизоляторах (8).

Пыль, стряхиваемая с рукавов, осыпается в бункер (9) и шлюзовым питателем (10) удаляется из фильтра шлюзовым питателем (10) удаляется из фильтра.

Технические характеристики

Министерство экологии организовало пресс-тур на Челябинский цинковый завод с целью проверить реализацию мероприятий, которые вошли в региональный план мероприятий проведения Года экологии. «Челябинск входит в число городов с высоким индексом загрязнения атмосферного воздуха. В черте города расположен целый узел крупных металлургических предприятий, вносящих большой вклад в формирование загрязнения воздуха в Челябинске. Выполнение ими природоохранных мероприятий, направленных на снижение выбросов в атмосферу, - один из важнейших пунктов реализации плана проведения Года экологии » - сообщила министр экологии Челябинской области Ирина Гладкова .

Предприятие ежегодно наращивает объёмы производства. По словам Генерального директора ПАО «ЧЦЗ» Павла Избрехта , в 2016 году завод выпустил 174,8 тысячи тонн товарного цинка, в 2017 году - 183, в 2019 году планирует выплавить 200 тысяч тонн цинка. Рост объёмов производства происходит одновременно с модернизацией производства и внедрением «чистых» технологий.

В 2009 - 2012 годах предприятие переоснастило сернокислотный цех, установило фильтры и газоаналитическое оборудование. Данные о выбросах в режиме онлайн поступают на сайт Горэкоцентра. Начальник отдела экологии ПАО «Челябинский цинковый завод» Ирина Золина рассказала, что в 2016 году общий объём выбросов составил 4 173 тонны, в 2017 году планируемый объём выбросов 3950 тонн. При этом норма разрешённых выбросов для ПАО ЧЦЗ установлена на уровне 12 тысяч тонн.

В Год экологии ЧЦЗ провел текущие ремонты рукавных фильтров в вельц-цехе, а также текущие ремонты газоходов контактных аппаратов, электрофильтров; башен промывного отделения в сернокислотном цехе, что позволит лучше улавливать такие опасные соединения как диоксид серы, диоксид азота, ртуть, оксид углерода и взвешенные вещества.

В ходе пресс-тура журналистам показали станцию оборотного водоснабжения. Станция запущена в 2014 году. Сюда поступают промышленные стоки сернокислотного отделения, после очистки, вода возвращается обратно в технологический процесс. Объёмы очищаемых стоков более 3 тысяч кубометров в сутки. В следующем году предприятие планирует начать строительство локальных очистных сооружений, что должно снизить сброс промышленных стоков в реку Миасс на 500 м3/сут. Строительство объекта завершится к 2020 году.

Не остаётся без внимания проблема утилизации твёрдых коммунальных отходов, образуемых на предприятии. ПАО ЧЦЗ заключил соглашение с предприятиями - переработчиками вторичных ресурсов. Если в 2016 году цинковый завод вывозил на Челябинскую городскую свалку 7 тысяч тонн коммунальных отходов, в 2017 году этот показатель составит 1 тысячу тонн.

По словам генерального директора ПАО «Челябинский цинковый завод» Павла Избрехта в Год экологии на природоохранные мероприятия будет потрачено порядка 480 миллионов рублей, в следующем году - ещё 400 миллионов рублей.

В начале апреля у главы города Белово Е.А.Панова прошло совещание, на котором окончательно и бесповоротно была решена судьба цинкового завода. Правда, в немалой степени этому способствовало то, что губернатор области А.Г. Тулеев, побывавший в городе чуть ранее, на пресс-конференции выразился в том духе, что цинковый завод, попортивший немало крови горожанам, должен быть непременно закрыт. А на совещании решался главный вопрос: где взять деньги на зарплату и выходные пособия, куда и как устроить работоспособных членов коллектива.
На сетования представителя группы компаний «Маглюк» Германа Лалаяна, которая и организовала на цинковом заводе переработку свинцовых аккумуляторов без каких-либо лицензий на примитивных китайских плавильных печах, о том, какое хорошее дело было задумано и сколько для этого вложено средств, никто внимания не обратил. Конкурсный управляющий завода Виктор Васильевич Маркелов обрисовал непростую ситуацию, сказав, что для всех выплат необходимо 6,8 млн. рублей. Их вряд ли удастся наскрести без продажи промышленных объектов.

Цинковый завод был запущен в эксплуатацию в мае 1932 года. Стране нужен был цинк и она его получала. Уже в 1935 году его выпуск составил более 12 тысяч тонн. Шли годы, росли объемы, призаводская территория в радиусе нескольких километров настолько пропиталась солями тяжелых металлов, что стала небезопасной для проживания. Выбросы вредных веществ накрывали жилые кварталы. Впрочем, при плановой экономике на это не обращали особого внимания.
Вместе с перестройкой для завода начались тяжелые времена. В марте 1998 года здесь прекратили выпуск цинка и серной кислоты, а через год было введено внешнее управление. С тех пор предприятие покатилось по наклонной.

Его попытались сохранить, организовав переработку цинковых аккумуляторов. Для этих целей группа компаний «Маглюк» и купила завод, наладив здесь примитивное производство. Аккумуляторы разбивали вручную кувалдами, а черновой свинец из них выплавляли в цехах при полном отсутствии окон, дверей и частично крыши. Как уже было сказано ранее, без лицензий и прочих необходимых документов.

10 декабря прошлого года, например, четырех работниц ООО «Белгос» (Беловские очистные сооружения, которые расположены практически рядом с заводом) в результате выбросов цинкового завода срочно отправили в реанимационное отделение горбольницы №8. Подобные выбросы здесь случались периодически, от них страдали не только работники очистных, расположенные в санитарной зоне завода, но и жители близлежащих домов.

Цинковый завод – банкрот, объясняли новые хозяева, с процессом его ликвидации идет строительство нового предприятия – Беловского свинцово-цинкового комбината. Поэтому примитивная переработка сырья – мера вынужденная, ведь людям надо платить зарплату. А потом мы наладим экологически чистое, высокодоходное предприятие.

В качестве сырья использовали вторичный свинец из отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов, которые поставляла сюда практически со всей страны ГК «Маглюк» в качестве давальческого сырья. Она и забирала готовую продукцию, а завод получал деньги за услуги по переплавке. Группа специализируется на выпуске товарного свинца и сплавов, владеет тремя предприятиями: в Подмосковье, Красноярском крае и Белове. Чернового свинца за январь 2004 года на цинковом заводе получили 120 тонн, в апреле – 370 тонн и продолжали наращивать объемы. Это при том, что Белово по загрязненности тяжелыми солями свинца занимает в России одно из первых мест. Все об этом знали, но предпочитали помалкивать. Правда, после коллективной жалобы работников очистных сооружений на выбросы, после которых у них начинались тошнота, головокружение, плохое самочувствие (ее подписало более 30 работников очистных прошлогодним летом) горсовет провел пресс-конференцию, посвященную проблемам завода. Но конкретная позиция народных избранников так и не была заявлена. Да, производство вредно, но жаль коллектив, кто будет заботиться о заводских ветеранах, неужто город лишится еще одного предприятия – такова примерно была точка зрения депутатов. Заявление врача Центра санэпидемнадзора В.Гунина о том, что завод может работать только при наличии проекта, лицензии, экологической экспертизе и прочих вещах, прошло как-то мимо депутатского внимания.

Коллективной жалобой работников очистных занялась городская прокуратура, которая привлекла к проверкам соответствующих специалистов. Было выявлено, что троих рабочих, оказывается, уже увозила «скорая помощь» – у них начинались судороги. Оказалось, что в плавильных цехах аэрозоли свинца превышают допустимую норму в 10 раз, а пары фенола – в 1,4 раза. По данным органов Госсанэпиднадзора, при таких условиях труда весьма вероятно развитие тяжких форм профессиональных заболеваний.

Прокуратура обратилась в арбитражный суд, который назначает конкурсных управляющих с просьбой освободить от занимаемой должности В.В.Маркелова, а также подготовила соответствующее представление о закрытии производства. Собственники завода написали жалобу в облпрокуратуру на действия прокурора Белова В.С.Черных и продолжали заниматься переработкой аккумуляторов.
Действия прокуратуры все же не остались без внимания – постановление она вынесла 12 августа, а через 5 дней приказом №55 управляющего цинкового завода В.В.Маркелова переработку свинца прекратили. На бумаге. 27 сентября было возбуждено уголовное дело по факту выброса вредных веществ в атмосферу по ст.251.ч.1 УК, которая предполагает штраф в размере до 80 тысяч рублей на виновное лицо либо исправительные работы до одного года, или лишение права занимать должность сроком на 5 лет.

Тем не менее новый исполнительный директор завода Д.С.Степанов своим приказом отменил решение конкурсного управляющего и с 1 ноября разрешил переработку аккумуляторов. И 10 декабря отравили не только четверых работниц очистных. Недомогание в этот день почувствовали многие жители близлежащих домов, работники предприятий и организаций. В этот день стоял сильный мороз и выбросы стлались по земле. Результаты анализов и проб показали, что в помещениях предельно допустимая концентрация формальдегидов и фенолов были выше нормы в 32-38 раз, а аэрозоли свинца – в 313,5 раза! Аэрозоль эта относится к первому классу опасности, негативно воздействует на весь организм, в том числе на нервную систему, белковый баланс клеток, иммунную, сердечно-сосудистую системы и очень трудно выводится из организма.
Городская прокуратура возбудила уголовное дело по ст.251.ч.2 по факту выброса вредных веществ в атмосферу, повлекшего вред здоровью людей. Она предполагает наказание виновного лишением свободы до двух лет. Исполнительный директор Д.С.Степанов был привлечен к ответственности по ст.19.20 Кодекса об административных правонарушениях.

Возмущение общественности беспардонным отношением к их здоровью со стороны ГК «Маглюк», настойчивые действия городской прокуратуры поддержали и власти. Как результат – окончательное закрытие цинкового завода. Нашли и деньги, необходимые для выплаты зарплаты и выходных пособий. Сегодня на предприятии идет распродажа станков и оборудования, оставшихся стройматериалов, выставлены на торги промышленные объекты. В перспективе запланирована и очистка заводской территории от вредных веществ. 73-летняя история цинкового завода завершена окончательно и бесповоротно.

Николаев Александр

Развалины электролизного цеха «Электроцинка» после пожара. Фото: Farniev Konstantin

Не секрет, что выбросы заводов и промышленных предприятий являются одним из основных источников загрязнения воздуха, а сбросы сточных вод от них наносят существенный вред гидросфере. Однако когда работа одного завода ставит под угрозу жизнь и здоровье 300 тысяч человек – опасно оставаться равнодушными.

«Электроцинк» – крупнейшее промышленное предприятие Республики Северная Осетия, занимающее 70,2 га в северо-восточной части столицы региона, Владикавказа, и одно из ведущих предприятий цветной металлургии России, которое с 1904 года производит и реализует цинк, кадмий и серную кислоту.

А еще «Электроцинк» – это загрязнитель воздуха, чья деятельность вызывает острое недовольство владикавказцев как минимум 9 лет. Местные жители до сих пор помнят 5 октября 2009 года, когда в результате производственного выброса окиси серы на заводе над Владикавказом образовалась густая пелена. Горожане начали жаловаться на сильную головную боль и першение в горле. В день аварии более 500 человек собралось на стихийный митинг с требованием провести референдум о прекращении работы предприятия. До конца месяца на заводе произошло еще пять аварийных сверхлимитных выбросов. С тех пор митинги за закрытие «Электроцинка» проводятся регулярно. Хотя первые протесты против работы предприятия начались еще в 2003 году: вскоре после того, как его владельцем стала «Уральская горно-металлургическая компания» (УГМК), местные жители начали жаловаться на вредные выбросы в атмосферу.

Следует добавить, что санитарно-защитная зона вокруг завода составляет всего 300 метров – именно на таком расстоянии от него начинается жилая застройка (законодательно предприятия первого класса опасности, каковым является «Электроцинк», должны быть удалены от жилых районов не менее чем на 1000 метров). Хотя «зона влияния» предприятия далеко не ограничивается одним километром, а распространяется практически на весь Владикавказ.

Серьезной проблемой являются и места складирования отходов производства: огромные курганы, расположенные в черте города, открыты ветрам и дождям.

Глава Минприроды России Дмитрий Кобылкин 7 ноября сообщил, что завод «Электроцинк» выполнял все экологические требования. «По нашей линии Росприроднадзора замечаний к нему никогда не было. Все, что мы просили и требовали, он всегда выполнял», – уточнил министр.

Это подтверждает опасения, что закрыть завод и реабилитировать прилегающие к нему территории или хотя бы снизить до приемлемых уровней его выбросы в ближайшее время не удастся. Ученый и общественный деятель Тамерлан Камболов создал петицию на сайте Change.org , адресованную президенту Российской Федерации с просьбой немедленно и навсегда закрыть «Электроцинк». На данный момент петицию подписали более 26 тысяч человек.