Экология производства цемента

Атмосфера – важный элемент окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Воздух – это та среда, с которой человек сталкивается с первых минут жизни. По отношению к человеку воздух выполняет множество разнообразных функций: содержит необходимый для его жизни кислород; растворяет в себе все газообразные продукты обмена и жизнедеятельности человека, в том числе и в сфере производства; воздействует на процессы терморегуляции организма с внешней средой.

Производство цемента оказывает непосредственное влияние на окружающую среду. Производство цемента является источником 5 % выбросов углекислого газа в мире. Цементная промышленность неизбежно приводит к выбросам СО 2 , 60 % выбросов происходит вследствие преобразования сырья при высоких температурах, 40 % выбросов являются результатом сжигания топлива при нагреве материала до нужной температуры.

Промышленность строительных материалов включает в себя асфальтобетонные заводы, заводы железобетонных изделий, кирпичные и цементные заводы и др. Сырьем для этих заводов служит песок, щебень, известковый порошок и др. В процессе получения асфальтовой массы щебень и известковый камень дробят, а затем сушат в специальных сушильных барабанах. Этот подготовительный процесс сопровождается большим пылевыде- лением. Кирпичные заводы и заводы железобетонных изделий также в основном загрязняют атмосферный воздух цементной и кварцсодержащей пылью.

Основными из них являются: выбросы из труб – пыль, вредные газы, шум, запах, отходы и др. Не менее важным фактором является потребление ресурсов, как энергетических, так и сырьевых. Наиболее опасным в этом плане являются выбросы пыли в атмосферу. Источником загрязнений в основном считаются заводы сырья, печи в которых происходит обжиг, клинкерные холодильники, мельницы в которых происходит помол цемента. К образованию пыли или смеси газа с пылью приводит то, что в процессе производства через материал, который измельчен до пылеобразного состояния проходит отработанный горячий газ, или воздух при этом и образовывается дисперсный газ и пыль.

Очень большое загрязнение атмосферы производят цементные заводы. Основные технологические процессы этого производства – измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу. При работе вращающихся печей пыле-унос достигает 825% к весу сухого сырья, запыленность газа – 10-60 г/м3. Таким образом, четверть сырьевой массы, частично уже обожженной, выбрасывается в воздух. Этого нельзя допускать не только по сани- тарным нормам, но и по экономическим соображениям [2].

Производства строительных материалов представляют собой сложные технологические процессы, связанные с превращением сырья в разные состояния и с различными физико-механическими свойствами, а также с использованием разнообразной степени сложности технологического оборудования и вспомогательных механизмов. Во многих случаях эти процессы сопровождаются выделением больших количеств полидисперсной пыли, вредных газов и других загрязнений. Главные воздействия на окружающую среду при производстве цемента связанны со следующими факторами:

– пыль (выбросы из дымовых труб и быстроиспаряющиеся компоненты);

– газообразные выбросы в атмосферу (NO 2 , SO 2 , CO 2 , др.);

– пыль, выбросы пыли (особенно от печей) как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства.

В основном причиной выбросов пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, клинкерные холодильники, цементные мельницы. Основная особенность этих процессов – это то, что горячий отработанный газ или отработанный воздух проходит через измельченный до состояния пыли материал, что приводит к образованию дисперсионной смеси газа и пыли. Основные свойства частиц зависят от исходного материала, клинкера или цемента.

Пылеобразование из рассредоточенных источников на территории завода может происходить в результате хранения и погрузки, то есть в транспортной системе, складских запасах, во время движения подъемного крана, упаковки в мешки и т.д., и в процессе транспортировки, во время движения транспорта по грунтовым дорогам. Поскольку химический и минералогический состав цементной пыли подобен природному камню, ее воздействие на здоровье человека считается вредным, но не токсичным [1].

Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при про- изводстве цемента сегодня. Основные газы, которые выбрасываются в атмосферу это NO2 и SO2. Другие менее вредные соединения – CO, аммиак, HCl, и тяжелые металлы. Формирование NO2 является неизбежным следствием высокотемпературных процессов горения. Сера, поступающая в печи вместе с сырьем и топливом, в значительной степени поглощается продуктами печи.

Однако, сера, содержавшаяся в сырье как сульфиды (или органические сернистые вещества), - легко улетучивается при низких температурах (то есть 400-600°C), что может привести к значительным испарениям SO 2 через дымовые трубы. Другие легко испаряющиеся нежелательные вещества, поступающие в систему печей или, эффективно разрушаются при высокотемпературном горении, или почти полностью поглощаются продуктом. Неотъемлемой частью процесса в печах для обжига цемента есть незначительные выделения газов, таких как HCl, HF, NH 3 или тяжелые металлы. Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО. Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксидов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм.

Конечно, воздействие промышленности на окружающую среду зависит от характера ее территориальной локализации, объемов потребления сырья, материалов и энергии, от возможности утилизации отходов и степени завершенности энергопроизводственных циклов. Все промышленные узлы, центры и сложные производства отличаются по «букету» загрязняющих веществ. Каждая отрасль и под отрасль по-своему «вламывается» в окружающую среду, имеет свои уровни токсичности и характер воздействия, включая здоровье человека.

В зависимости от технологии производства, все промышленные предприятия выбрасывают в воздух и сбрасывают в виде сточных вод и твердых отходов различные химические вещества, которые присутствуют в воздухе в аэрозольной форме, оседают на поверхности почвы и растениях.

Роль промышленного производства в загрязнении окружающей среды велика. При этом огромными выбросами как твердых, так и газообразных загрязняющих веществ отличаются предприятия по производству цемента.