Глава 5. Прогноз образования и оценка мощности техногенного месторождения для металлургического региона.

5.1. Прогноз образования техногенного месторождения на территории металлургического региона.

Одним из наиболее важных с точки зрения оценки воздействия на окружающую среду результатов расчета элементопотоков является оценка накопления какого-либо элемента на территории региона. Вплоть до настоящего времени в качестве критериев, характеризующих уровень загрязнения почв исследуемой территории соединениями тяжелых металлов, используются следующие показатели:

• коэффициент опасности загрязнения почвы (К_о), определяемый отношением фактического содержания вещества в почве (С, мг/кг) к его предельно допустимой концентрации (ПДК_П, мг/кг): К_о = С/ ПДК_П;

• коэффициент концентрации химического вещества (К_с), определяемый отношением: К_с = С/ Сф , где Сф — фоновая концентрация химического вещества в исследуемом регионе, мг/кг;

• суммарный показатель загрязнения Z_c, определяемый как сумма коэффициентов концентрации химических элементов: Z_C = ∑ⁿ_i=1 K_ci, где n — число суммируемых элементов.

Исходя из значений показателя Z_c ситуация с загрязнением почв на исследуемой территории признается «допустимой», «умеренно опасной», «опасной», «чрезвычайно опасной» и т.д. /391, 392/. Уже к 1995 году на территории Череповецкого металлургического региона свыше 80 % почвенного покрова характеризовались как загрязненные умеренно опасно и выше /393…395/.

Методология элементопотоков подразумевает исследование движения химических элементов между всеми структурными подразделениями предприятия, а также в составе выбросов всех видов. Принципиальная схема элементопотоков для металлургического предприятия полного цикла приведена на рисунке 36. Выделены основные блоки, в которых движение элементов имеет существенные особенности:

• «производственный цикл», в котором собственно и осуществляется производство основной готовой продукции;

• «вторичный цикл», в его состав входят подразделения, в которых осуществляется переработка вторичных материалов (например, шламов и шлаков) и производство попутной продукции;

• «техногенный цикл», связанный с депонированием текущих отходов производства. Необходимо отметить, что с развитием металлургических технологий становится возможной переработка ранее складировавшихся металлургических материалов и вовлечение их в производственный и вторичный циклы получения готовой продукции;

• «техногенная среда» - окружающая среда металлургического региона, которая подвергается непосредственному воздействию выбросов предприятия.

Таким образом, можно выделить основные элементопотоки:

• , -потоки элемента с сырьевыми материалами, поступающими на предприятие в составе всех видов природных и вторичных ресурсов;

• , - потоки элемента с вторичными материалами (шламами, шлаками и др.) направляемыми на переработку из производственного цикла и возвращаемыми в производственный цикл после вторичной переработки в рамках производственного рециклинга и отложенного рециклинга (из техногенного цикла);

• , - потоки элемента с материалами, депонируемыми в ЗШН отвалах, техногенных водоемах и пр., и материалами, направляемыми на переработку в техногенный цикл для последующего использования в производстве готовой и попутной продукции;

• , - потоки элемента, формирующиеся в результате процессов пыления и вымывания из мест депонирования металлургических отходов;

• , , , , - потоки элемента в составе выбросов неуловленной пыли за территорию металлургического региона;

• - потоки элемента в составе выбросов пыли из металлургических агрегатов на территорию предприятия;

• , , - потоки элемента со сточными водами за территорию предприятия (в производственном цикле предприятия осуществляется оборотное водоснабжение и выбросами элемента с техническими водами из основных агрегатов можно пренебречь);

• , , - потоки элемента в составе готовой и попутной продукции, производимой в агрегатах производственного и вторичного цикла;

• , , , - текущее накопление элемента в составе складируемых и депонируемых материалов.

Рисунок 36. Принципиальная схема элементопотоков для металлургического предприятия полного цикла.

В общем виде баланс элемента для рассматриваемого временного отрезка выглядит следующим образом:

+ = + + + + + + + + + + + +

Для каждой конкретной составляющей структурной схемы: металлургического агрегата, передела, технологического участка по переработке вторичных материалов или депонирования отходов и проч., баланс химического элемента может быть представлен в следующем виде (на примере составляющих производственного цикла):

В приведенной формуле:

• - сумма входящих потоков элемента в составе продуктов всех предшествующих металлургических производств,

• - сумма потоков элемента в составе вторичных ресурсов, поступающих со стороны,

• - сумма потоков элемента в составе природных ресурсов,

• - сумма потоков элемента в составе материалов производственного и отложенного рециклинга, прошедших подготовку в производствах вторичного цикла,

• - сумма потоков элемента в составе материалов производственного рециклинга, поступающих непосредственно из агрегатов производственного цикла,

• - сумма потоков элемента в составе продуктов рассматриваемого производства, направляемых в последующие переделы или собственно готовой продукции,

• - сумма потоков элемента в составе не улавливаемых выбросов пыли,

• - сумма потоков элемента в составе вторичных материалов, направляемых на переработку во вторичный цикл, в том числе для последующего депонирования,

• - сумма потоков элемента в составе вторичных материалов производственного рециклинга, направляемых непосредственно для использования в агрегатах производственного цикла.

По аналогии для всего производственного цикла в целом может быть использована следующая формула:

Описанная методика расчета элементопотоков может быть использована для ретроспективного анализа («ретроанализа») накопления (или диссипации) элемента на территории металлургического региона, для оценки текущего состояния региона (что происходит: накопление или диссипация элемента), для прогноза состояния региона в будущем (в том числе, для случая ввода в эксплуатацию нового предприятия).