Адаптирано из УНЕП-а и ИИСИ 1997 и необјављеног чланка Џерија Шпигла.

Због самог обима и сложености својих операција и екстензивне употребе енергије и сировина, индустрија гвожђа и челика, као и друге „тешке“ индустрије, има потенцијал да има значајан утицај на животну средину и становништво оближњих заједница. . Слика 1 сумира загађиваче и отпад који настаје у главним производним процесима. Они се састоје од три основне категорије: загађивачи ваздуха, загађивачи отпадних вода и чврсти отпад.

Слика 1. Дијаграм тока загађивача и отпада који настаје различитим процесима

Историјски гледано, истраживања утицаја индустрије гвожђа и челика на јавно здравље концентрисали су се на локализоване ефекте у густо насељеним локалним областима у којима је била концентрисана производња челика, а посебно у одређеним регионима где су се дешавале епизоде ​​акутног загађења ваздуха, као што је долине Донора и Меусе, и троугао између Пољске, бивше Чехословачке и бивше Демократске Републике Немачке (СЗО 1992).

Загађивачи ваздуха

Загађивачи ваздуха из производње гвожђа и челика су историјски били еколошки проблем. Ови загађивачи укључују гасовите супстанце као што су оксиди сумпора, азот-диоксид и угљен-моноксид. Поред тога, честице као што су чађ и прашина, које могу садржати оксиде гвожђа, биле су у фокусу контрола. Емисије из коксних пећи и постројења нуспроизвода коксних пећи су биле забрињавајуће, али континуирана побољшања технологије производње челика и контроле емисија током протекле две деценије, заједно са строжијим државним прописима, значајно су смањила такве емисије. у Северној Америци, Западној Европи и Јапану. Укупни трошкови контроле загађења, од којих се преко половине односи на емисије у ваздух, процењено је да се крећу од 1 до 3% укупних трошкова производње; Инсталације за контролу загађења ваздуха представљале су отприлике 10 до 20% укупних инвестиција у постројење. Такви трошкови стварају препреку глобалној примени најсавременијих контрола у земљама у развоју и за старија, економски маргинална предузећа.

Загађивачи ваздуха варирају у зависности од одређеног процеса, инжењеринга и конструкције постројења, употребљених сировина, извора и количине потребне енергије, обима у коме се отпадни производи рециклирају у процес и ефикасности контроле загађења. На пример, увођењем производње челика са базичним кисеоником омогућено је сакупљање и рециклажа отпадних гасова на контролисан начин, смањујући количине које се исцрпљују, док је примена процеса континуалног ливења смањила потрошњу енергије, што је резултирало смањење емисија. Ово је повећало принос производа и побољшао квалитет.

Сумпор диоксид

Количина сумпор-диоксида, која се углавном формира у процесима сагоревања, зависи првенствено од садржаја сумпора у коришћеном фосилном гориву. И кокс и гас из коксних пећи који се користе као горива су главни извори сумпор-диоксида. У атмосфери, сумпор-диоксид може да реагује са радикалима кисеоника и водом да формира аеросол сумпорне киселине и, у комбинацији са амонијаком, може да формира аеросол амонијум-сулфата. Здравствени ефекти који се приписују оксидима сумпора нису само због сумпор-диоксида већ и због његове тенденције да формира такве аеросоле који се могу удисати. Поред тога, сумпор диоксид се може адсорбовати на честице, од којих су многе у опсегу удисања. Таква потенцијална изложеност се може смањити не само употребом горива са ниским садржајем сумпора, већ и смањењем концентрације честица. Повећана употреба електричних пећи смањила је емисију оксида сумпора елиминишући потребу за коксом, али је ово пренијело терет контроле загађења на постројења која производе електричну енергију. Одсумпоравање коксног гаса се постиже уклањањем редукованих једињења сумпора, пре свега водоник-сулфида, пре сагоревања.

Азотни оксиди

Као и оксиди сумпора, оксиди азота, првенствено азот-оксид и азот-диоксид, настају у процесима сагоревања горива. Они реагују са кисеоником и испарљивим органским једињењима (ВОЦ) у присуству ултраљубичастог (УВ) зрачења и формирају озон. Они се такође комбинују са водом да би формирали азотну киселину, која се, заузврат, комбинује са амонијаком и формира амонијум нитрат. Они такође могу формирати аеросоле који се могу удисати и који се могу уклонити из атмосфере влажним или сувим таложењем.

Честице

Чврсте материје, највидљивији облик загађења, су променљива, сложена мешавина органских и неорганских материјала. Прашина се може издувати из залиха гвоздене руде, угља, кокса и кречњака или може ући у ваздух током њиховог утовара и транспорта. Груби материјали стварају прашину када се трљају или згњече испод возила. Фине честице настају у процесима синтеровања, топљења и топљења, посебно када растопљено гвожђе дође у контакт са ваздухом да би се формирао оксид гвожђа. Коксне пећи производе фини угљен кокс и емисије катрана. Потенцијални ефекти на здравље зависе од броја честица у домету удисања, хемијског састава прашине и трајања и концентрације излагања.

Постигнуто је оштро смањење нивоа загађења честицама. На пример, коришћењем електростатичких филтера за пречишћавање сувих отпадних гасова у производњи челика за кисеоник, једна немачка челичана је смањила ниво емитоване прашине са 9.3 кг/т сировог челика 1960. године на 5.3 кг/т 1975. године и на нешто мање од 1 кг/т до 1990. Трошак је, међутим, био значајан пораст потрошње енергије. Друге методе контроле загађења честицама укључују употребу мокрих перача, кућишта за вреће и циклона (који су ефикасни само против великих честица).

Тешки метали

Метали као што су кадмијум, олово, цинк, жива, манган, никл и хром могу се емитовати из пећи као прашина, дим или пара или могу бити адсорбовани честицама. Здравствени ефекти, који су описани на другом месту у овом Енциклопедија, зависе од нивоа и трајања експозиције.

Органске емисије

Органске емисије из примарних операција челика могу укључивати бензен, толуен, ксилен, раствараче, ПАХ, диоксине и феноле. Отпад челика који се користи као сировина може да садржи разне ове супстанце, у зависности од извора и начина на који је коришћен (нпр. боје и други премази, други метали и мазива). Нису сви ови органски загађивачи заробљени у конвенционалним системима за чишћење гаса.

Радиоактивност

Последњих година било је извештаја о случајевима у којима су радиоактивни материјали ненамерно укључени у метални отпад. Физичко-хемијске особине нуклида (нпр. температуре топљења и кључања и афинитет за кисеоник) ће одредити шта ће им се десити у процесу производње челика. Може постојати довољна количина да контаминира челичне производе, нуспроизводе и различите врсте отпада и стога захтева скупо чишћење и одлагање. Такође постоји потенцијална контаминација опреме за производњу челика, што резултира потенцијалном изложеношћу радника челика. Међутим, многе челичане су инсталирале осетљиве детекторе зрачења да би прегледали сав купљени челични отпад.

Угљен диоксид

Иако нема утицаја на људско здравље или екосистеме на уобичајеним атмосферским нивоима, угљен-диоксид је важан због свог доприноса „ефекту стаклене баште“, који је повезан са глобалним загревањем. Индустрија челика је главни генератор угљен-диоксида, више због употребе угљеника као редукционог агенса у производњи гвожђа из руде гвожђа него због његове употребе као извора енергије. До 1990. године, кроз низ мера за смањење стопе кокса у високим пећима, поврат отпадне топлоте и уштеду енергије, емисије угљен-диоксида у индустрији гвожђа и челика смањене су на 47% нивоа из 1960. године.

Озон

Озон, главни састојак атмосферског смога у близини површине земље, је секундарни загађивач који настаје у ваздуху фотохемијском реакцијом сунчеве светлости на оксиде азота, коју у различитом степену, у зависности од њихове структуре и реактивности, олакшава низ ВОЦ-ова. . Главни извор прекурсора озона су издувни гасови моторних возила, али неке производе такође железаре и челичане, као и друге индустрије. Као резултат атмосферских и топографских услова, реакција озона се може одвијати на великим удаљеностима од њиховог извора.

Загађивачи отпадних вода

Жељезаре испуштају велике количине воде у језера, ријеке и потоке, при чему се додатне количине испаравају током хлађења кокса или челика. Отпадна вода задржана у незаптивеним или пропусним језерцима може да продре кроз њих и може контаминирати локални ниво воде и подземне токове. Они такође могу бити контаминирани испирањем кишнице кроз гомиле сировина или накупине чврстог отпада. Загађивачи укључују суспендоване чврсте материје, тешке метале и уља и масти. Промене температуре у природним водама услед испуштања процесне воде веће температуре (70% процесне воде за производњу челика се користи за хлађење) могу утицати на екосистеме ових вода. Сходно томе, третман хлађењем пре пражњења је од суштинског значаја и може се постићи применом доступне технологије.

Суспендоване материје

Суспендоване чврсте материје (СС) су главни загађивачи у води који се испуштају током производње челика. Састоје се углавном од оксида гвожђа од стварања каменца током обраде; могу такође бити присутни угаљ, биолошки муљ, метални хидроксиди и друге чврсте материје. Они су углавном нетоксични у воденим срединама при нормалним нивоима пражњења. Њихово присуство на вишим нивоима може довести до промене боје потока, деоксигенације и муља.

Тешки метали

Процесна вода за производњу челика може садржати високе нивое цинка и мангана, док испусти из подручја хладног ваљања и премаза могу садржати цинк, кадмијум, алуминијум, бакар и хром. Ови метали су природно присутни у воденој средини; управо њихово присуство у концентрацијама већим од уобичајених ствара забринутост за потенцијалне ефекте на људе и екосистеме. Ова забринутост је повећана чињеницом да, за разлику од многих органских загађивача, ови тешки метали се не разграђују до безопасних крајњих производа и могу се концентрисати у седиментима и ткивима риба и других водених животиња. Даље, комбиновањем са другим загађивачима (нпр. амонијаком, органским једињењима, уљима, цијанидима, алкалијама, растварачима и киселинама), може се повећати њихова потенцијална токсичност.

Уља и масти

Уља и масти могу бити присутне у отпадној води у растворљивом и нерастворљивом облику. Већина тешких уља и масти је нерастворљива и релативно лако се уклањају. Међутим, могу постати емулговани контактом са детерџентима или алкалијама или мешањем. Емулгована уља се рутински користе као део процеса у хладним млиновима. Осим што изазивају промену боје површине воде, мале количине већине алифатичних једињења уља су безопасне. Монохидрична једињења ароматичног уља, међутим, могу бити токсична. Даље, компоненте уља могу садржати отровне материје као што су ПЦБ, олово и други тешки метали. Поред питања токсичности, биолошка и хемијска потреба за кисеоником (БПК и ЦОД) уља и других органских једињења може смањити садржај кисеоника у води, што утиче на одрживост воденог живота.

Чврсти отпад

Велики део чврстог отпада произведеног у производњи челика може се поново користити. Процесом производње кокса, на пример, настају деривати угља који су важне сировине за хемијску индустрију. Многи нуспроизводи (нпр. коксна прашина) могу се вратити у производне процесе. Шљака настала када се нечистоће присутне у угљу и руди гвожђа топе и комбинују са кречом који се користи као флукс у топионици, може се користити на више начина: депонија за пројекте мелиорације, у изградњи путева и као сировина за постројења за синтеровање која снабдевају високе пећи. Челик, без обзира на класу, величину, употребу или дужину употребе, може се у потпуности рециклирати и може се више пута рециклирати без икакве деградације његових механичких, физичких или металуршких својстава. Процењује се да је стопа рециклаже 90%. Табела 1 представља преглед степена до којег је јапанска индустрија челика постигла рециклажу отпадних материјала.

Табела 1. Отпад настао и рециклиран у производњи челика у Јапану

Извор: ИИСИ 1992.

Уштеде енергије

Уштеда енергије је пожељна не само из економских разлога, већ и за смањење загађења у објектима за снабдевање енергијом као што су електропривреде. Количина енергије која се троши у производњи челика увелико варира у зависности од процеса који се користе и мешавине отпадног метала и гвоздене руде у сировом материјалу. Енергетски интензитет постројења базираних на отпаду у Сједињеним Државама 1988. је у просеку износио 21.1 гигаџула по тони, док су јапанске фабрике трошиле око 25% мање. Моделна фабрика Међународног института за гвожђе и челик (ИИСИ) заснована на отпаду захтевала је само 10.1 гигаџула по тони (ИИСИ 1992).

Повећање цене енергије подстакло је развој технологија за уштеду енергије и материјала. Нискоенергетски гасови, као што су гасови нуспроизвода произведени у процесима високих пећи и коксних пећи, се сакупљају, чисте и користе као гориво. Потрошња кокса и помоћног горива у немачкој индустрији челика, која је у просеку износила 830 кг/тони 1960. године, смањена је на 510 кг/тони 1990. године. Јапанска индустрија челика је успела да смањи свој удео у укупној јапанској потрошњи енергије са 20.5% у 1973. на око 7% у 1988. Индустрија челика Сједињених Држава је направила велика улагања у очување енергије. Просечан млин је смањио потрошњу енергије за 45% од 1975. године кроз модификацију процеса, нову технологију и реструктурирање (емисије угљен-диоксида су пропорционално смањене).

Suočavanje sa budućnošću

Традиционално, владе, трговинска удружења и појединачне индустрије приступају питањима животне средине на специфичној основи за медије, бавећи се одвојено, на пример, проблемима ваздуха, воде и одлагања отпада. Иако је корисно, ово је понекад само померило проблем са једне области животне средине на другу, као у случају скупог третмана отпадних вода који оставља накнадни проблем одлагања муља из третмана, што такође може изазвати озбиљно загађење подземних вода.

Последњих година, међутим, међународна индустрија челика се бавила овим проблемом кроз Интегрисану контролу загађења, која се даље развила у Тотално управљање ризиком по животну средину, програм који истовремено посматра све утицаје и систематски се бави приоритетним областима. Други развој једнаког значаја био је фокус на превентивне, а не на корективне мере. Ово се бави питањима као што су локација постројења, припрема локације, распоред и опрема постројења, спецификација свакодневних одговорности управљања и осигурање адекватног особља и ресурса за праћење усклађености са прописима о заштити животне средине и извештавање о резултатима одговарајућим властима.

Центар за индустрију и животну средину, основан 1975. од стране Програма Уједињених нација за животну средину (УНЕП), има за циљ да подстакне сарадњу између индустрије и влада у циљу промовисања еколошки прихватљивог индустријског развоја. Његови циљеви укључују:

• подстицање инкорпорације еколошких критеријума у ​​планове индустријског развоја
• олакшавање спровођења поступака и принципа заштите животне средине
• промоција употребе безбедних и чистих техника
• подстицање размене информација и искустава широм света.

УНЕП блиско сарађује са ИИСИ, првим међународним индустријским удружењем посвећеним једној индустрији. Чланови ИИСИ-а су јавне и приватне компаније за производњу челика и национална и регионална удружења индустрије челика, федерације и истраживачки институти у 51 земљи, које заједно чине преко 70% укупне светске производње челика. ИИСИ, често у договору са УНЕП-ом, производи изјаве о политици и принципима заштите животне средине и техничке извештаје као што је онај на коме се заснива већи део овог чланка (УНЕП и ИИСИ 1997). Заједно раде на решавању економских, друштвених, моралних, личних, управљачких и технолошких фактора који утичу на поштовање еколошких принципа, политика и прописа.

Назад