7. Охорона праці

7.1 Екологічні аспекти досліджуваної проблеми

7.1.1 Основні шкідливості

Чорна металургія являється одним з найкрупніших споживачей води. Сучасне металургійне підприємство на виробництво 1 т сталевого прокату витрачає 180 – 200 м³ води. Добовий оберт води на окремих підприємствах може досягати 3 млн. м³ і більш. З цієї кількості на долю охолодження устаткування приходиться близько 48 %, очищення газів 26 %, обробку металу 12 %, гідравлічне транспортування 11 %, інші нестатки 2 % води.

Незважаючи на те, що на металургійних підприємствах широко використовується оборотне водопостачання, кількість стічних вод велика. Вони містять механічні домішки органічного і мінерального походження, у тому числі гідроксиди металів, стійкі і летучі нафтопродукти, розчинені токсичні з’єднання органічного і неорганічного походження. Стічні води мають приблизно однаковий якісний склад забруднень, однак концентрація забруднюючих речовин, як правило, змінюється в широкому діапазоні в залежності від видів і особливостей технологічних процесів.

В прокатних цехах вода використовується для охолодження устатковання. Стічні води, що утворяться в прокатному виробництві, становлять від 30 до 50% загальної їхньої кількості по металургійному заводу з повним циклом. Стічні води містять олії, емульсію, кислоти, токсичні речовини.

При скиданні забруднених стічних вод металургійних підприємств у водоймі збільшується кількість зважених речовин, значна частина яких осаджується поблизу місця спуска, підвищується температура води, погіршується кисневий режим, від виносу мастильних продуктів з водою з прокатних цехів утворюється масляниста плівка на поверхні водойми. При надходженні у водойму стоків, що містять кислоти, змінюється кислотність води, порушується хід біологічних процесів. Надходження шкідливих речовин може привести до загибелі водяних організмів і порушенню природних процесів самоочищення водойм. Шкідливий вплив на людей, теплокровних тварин, макро- і мікроорганізми, рослинний світ надають багато металів, їхні з'єднання й інші неорганічні речовини, що містяться в стічних водах металургійних підприємств.

Експериментально виявлене виникнення злоякісних пухлин у теплокровних тварин, якщо в організм із питною водою надходять миш'як, селен, цинк, радій, а іншими шляхами – хром, свинець, ртуть, кобальт, нікель, срібло, церій, тантал, диспрозій, уран, платина, празеодим. Мутагенний вплив, тобто зміна в генах, на тваринах в експериментальних умовах надають кадмій, свинець, літій і галій.

Багато неорганічних з'єднань навіть у дуже малих концентраціях впливають на риб і їхні кормові ресурси.

В стічних водах підприємств чорної металургії зміст заліза і його з'єднань складає, мг /л:

Травильні води чорних металів	5000–7000
Промивні води	200
стоки:
Цехів гальванічних покрить	12
Цехів електролітичного покриття металів	4–32

Хлориди, сульфіди, і нітрати заліза при надходженні у водойми випадають в осад, але малі концентрації заліза залишаються в розчині і надають токсичний вплив на риб і водяні організми.

Хлорид заліза надає згубну дію на мікрофлору очисних споруд при концентрації 5 мг/л (гине мікрофлора біологічних фільтрів).

При змісті в питній воді кальцію в кількості 100 – 150 мг/л збільшується захворюваність населення артритами, різними хворобами. Кальцій знижує здатність відтворюватися дафній у концентрації 116 мг/л.

Гідроксид кальцію токсичний для людей в концентрації 400 мг/л. Токсична дія гідроксида кальцію на водяні організми виявляється при змісті його: 2,0 мг/л - на хлореллу, 18 мг/л - на риб.

При концентрації свинцю в питній воді 0,042 – 1,0 мг/л спостерігалися випадки хронічного отруєння людей. Концентрація свинцю в м'якій воді 0,18 мг/л викликає хронічне отруєння теплокровних тварин. Пагубний вплив надають свинець і його з'єднання на водяні організми: риба корюшка гине при змісті нітратів свинцю 0,1 мг/л; дафнії – 0,5 мг/л (загибель через добу). Свинець токсичний для рослин у концентрації більш 5 мг/л.

ГДК свинцю в питній воді й у рибогосподарських водоймах 0,03мг/л.

Хром і його з'єднання надають на організм людини і теплокровних тварин токсичну дію. При змісті хромового ангідриду 9 мг/л гинуть риби, мікрофлора; при змісті 0,03 мг/л сульфату хрому гинуть дафнії.

Соляна кислота при змісті в питній воді в кількості 1 мг/л надає токсичну дію на організм людини. Риби гинуть при змісті її 3,6 – 8 мг/л, дафнії – 56 мг/л (через 7 – 72 години). Сірчана кислота також надає токсичну дію на водяні організми.

Близько 90% усієї виплавлюваної сталі надходить на прокатку. В порівнянні з іншими переділами чорної металургії в прокатному виробництві утворюється менше пилу і газів. Основними джерелами забруднення атмосферного повітря в прокатному виробництві являються:

– нагрівальні печі;

– травильні відділення  випари ;

– відділення термообробки  продукти горіння ;

– шліфувальні верстати  пил абразиву, металу;

– металорізальні верстати  випари емульсії.

Шкідливі викиди умовно розділяють на:

– зважені речовини ( пил, аерозолі);

– окисли азоту ( при всіх процесах спалювання палива);

– окисли вуглецю ( у викидах аераційних ліхтарів).

Концентрація шкідливих викидів в атмосферу і клас їхньої небезпеки наведені в таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 - Гранично - припустимі концентрації шкідливих викидів.

Найменування речовин	Зміст в атмосфері		Клас небезпеки
	ГДК Середньодобове	ГДК фактичне середньодобове
Зважені речовини	0,05	0,07	3
Оксиди азоту	0,04	0,0037	2
Оксиди вуглецю	3,0	3,1	4
Хлористий водень	0,2	0,15	2

7.1.2 Захист атмосфери від шкідливих викидів

Для очищення димових газів нагрівальних печей прокатних цехів від оксидів азоту передбачаються ванадієві каталізатори, убудовані в казани-утилізатори. В даний час в основному застосовуються високі димарі, при цьому забезпечується приземна концентрація в межах ГДК.

При травленні металів у кислотах в атмосферу виділяється велика кількість шкідливих газів і парів: оксиди азоту (до 400 кг/м³), фтористий водень (до 100 мг/м³), пари сірчаної кислоти (до 200 мг/м³), солі металів. Для знешкодження викидів травильних агрегатів застосовується газоочистна система (мал. 7.1), що служить для адсорбції кислих компонентів лужними розчинами. Ця система складається з повного скрубера з эвольвентними форсунками, каплевловлювача, циркуляційного збірника, групи насосів-дозаторів і димососів. Швидкість газів в апараті 5 м/с, ступінь очищення від оксидів азоту – не менше 80 %, від кислот – вище 90 %.

Аналогічна установка застосовується для очищення газів гальванічних ванн від NO, NO₂, H₂SO₄, HCl, HF, H₂S, HCN, F, NH₃, парів ртуті, хромового ангідриду. Використовуються фільтри із синтетичних волокнистих матеріалів, отриманих іглопробивним способом, а також іонообмінних смол в виді гранул.

Малюнок 7.1– Схема очищення вентиляційних викидів травильних ванн:

1– загальний боров; 2– димосос; 3– скрубер; 4– колектор з форсунками; 5– газохід; 6– каплевловлювач; 7–димова труба; 8– циркуляційний збірник; 9– циркуляційний насос; 10– відвід відпрацьованої суспензії; 11– дозатор свіжого поглинального розчину; 12– поглинач для обмивки стін; 13– злив розчину з каплевловлювача.

7.1.3 Захист водяного басейну

Стічні води, що утворюються при прокатному виробництві, складають від 30 до 50 % загальної їхньої кількості, що утворюється на підприємстві з повним металургійним циклом (виробництво коксу, агломерату, феросплавів, чавуну, сталі, прокату). Стічні води утворюються при охолодженні валків, їхніх шийок і підшипників, а також при охолодженні пил, ножиців і інших допоміжних механізмів. Стічні води містять мастила, емульсію, кислоти, токсичні речовини.

При хімічній і електрохімічній обробці металів (травленні, нанесенні покрить і т.д.) утворюються стічні води, що містять хімічні забруднення. Обсяг стічних вод при травленні металу залежить від виду оброблюваних виробів і в середньому складає 3 м³/т металу, обробленого кислотою. Обсяг промивних вод досягає 300 – 400 м³/год і більш. У стічних водах містяться з'єднання амонію, кислоти, метали, сірководень, кремній, сульфати, хлор, хлориди, сульфіди й ін.

В цехах холодної прокатки використовується система оборотного водопостачання з очищенням води від технологічних змащень, емульсій і механічних домішок. При оборотному водопостачанні застосовують послідовне очищення в горизонтальних відстійниках (мал. 7.2) і в установці напірної флотації (мал. 7.3) з наступним доочищенням на паперових смугових фільтрах-автоматах.

Відпрацьовану воду подають у горизонтальні відстійники. Тривалість відстоювання складає 0,25–0,5 ч. Спливаючі олії видаляють з поверхні відстійників спеціальним скребковим транспортером. Прояснена вода з відстійників надходить у прийомний резервуар, відкіля насосами перекачується через напірний бак у флотатора. Тривалість очищення у флотаторі дорівнює 15–20 хв. В усмоктувальний трубопровід насосів ежектором подається повітря в кількості 3–5 % від витрати води.

Малюнок 7.2 – Схема очищення холодної води від технічних змащень

і механічних домішок:

1– прийомні резервуари; 2– смугові паперові фільтри-апарати; 3– флотатор; 4– лоток, що підігрівається; 5– скребковий пристрій; 6– напірний бак; 7– ежектор; 8– насоси; 9– скребковий транспортер; 10–горизонтальний відстійник.

Часточки олій і інших мілкодисперсних забруднень, що флотуються пухирцями повітря, утворюють на поверхні флотатора піну, що видаляється скребковим пристроєм в лоток, що підігрівається. Після флотатора вода самопливом надходить у прийомний резервуар і подається на доочищення на смугові паперові фільтри-автомати. Потім очищену воду через прийомний резервуар направляють в охолодну систему для повторного використання. Уловлені мастила надходять на регенерацію чи рекуперацію.

При травленні металів різними кислотами утворюється велика кількість високомінералізованих відпрацьованих травильних розчинів і промивних вод. Для одержання товарної продукції і використання очищених вод (після їхнього доочищення) у системах оборотного водопостачання застосовується реагентна обробка таких стоків. Для сірчанокислотних відпрацьованих травильних розчинів застосовуються наступні методи обробки: нейтралізація аміаком (продуктами нейтралізації є аміачна сіль сірчаної кислоти і магнетит); вакуум-кристалічна обробка (продуктами нейтралізації являються сьомиводний залізний купорос і матковий розчин сірчаної кислоти); вапнування (реагент – вапняне молоко); і комбінований метод (вакуум-кристалічний + вапнування).

Малюнок 7.3 - Технологічна схема флотаційного очищення емульсійних стічних вод цеху холодної прокатки:

1- прийомні резервуари; 2- баки для вапняного молока; 3- контактні чани; 4- насоси-дозатори; 5- бак із травильним розчином; 6- флотаційні машини; 7- змішувач; 8- шестерні насоси; 9- бак для маслопродуктів; 10- збірник пінного продукту; 11- насоси для від хитавиці стоків із прийомних резервуарів.

Регенерація відпрацьованих солянокислотних розчинів викликає утруднення в силу того, що ці розчини містять значну кількість солей різних металів і інших домішок. При регенерації цих розчинів одержують хлор, хлористий водень чи солі (в залежності від методу регенерації).

Для знешкодження стічних вод металів, що утворюються при хіміко-термічній обробці, (хромуванні, цианірованні, сіліцированні і т.д.), застосовуються элетрохімічні методи. Для знешкодження цианмістящіх стічних вод використовується також вапняне молоко, рідкий хлор, гіпохлорид натрію, гіпохлорид кальцію, хлорне вапно, марганцевокислий калій, перекис водню й ін.