Заключение
экспертной комиссии по материалам технико-экономического обоснования расширения производства полупроводникового кремния (первая очередь) на Красноярском горно-химическом комбинате
(утв. приказом Госкомэкологии РФ от 17 марта 1997 г. N 110)
Экспертная комиссия государственной экологической экспертизы, утвержденная приказом Государственного комитета Российской Федерации по охране окружающей среды от 02.12.96 N 506 в составе:
председателя - доктора физико-математических наук Ершова Ю.И., заместителя председателя - доктора технических наук Зайцева В.А., ответственного секретаря Бутыгиной Н.А., членов комиссии: доктора технических наук Власова А.С., кандидата технических наук Ирюшкина В.М., врача высшей категории Киселева В.В., кандидата технических наук Серебрякова И.С., кандидата геолого-минералогических наук Степанова А.Н., Ушановой Т.В., кандидата химических наук Чирина Н.А., кандидата технических наук Якушева В.И., рассмотрела следующие материалы, разработанные Проектным подразделением "Редметпроект" Государственного научно-исследовательского и проектного института редкометаллической промышленности (ПП "Редметпроект" Гиредмета), г.Москва, 1992, 1993, 1995, 1996 гг.:
1. Общая пояснительная записка. Технико-экономическая часть, организация труда и расчет численности работающих.
3. Производство трихлорсилана.
4. Производство поликристаллического кремния.
5. Производство монокристаллического кремния.
6. Производство кварцевых тиглей.
8. Водоснабжение и канализация. Теплоэнергоснабжение. Обеспечение газообразным водородом, азотом, аргоном и сжатым воздухом. Связь и сигнализация.
9. Объекты ремонтно-вспомогательного назначения.
10. Мероприятия по охране окружающей среды. Обезвреживание газовых выбросов и сточных вод.
11. Мероприятия по охране окружающей среды. ПДВ.
12. Мероприятия по охране окружающей среды. Оценка воздействия на окружающую среду предполагаемой хозяйственной деятельности (ОВОС).
13. Сводный расчет сметной стоимости строительства и объектные и локальные расчеты (в базисных ценах 1991 г.).
14. Отчет о радиоэкологической обстановке в районе размещения горно-химического комбината (ГХК) за 1996 г., г.Красноярск-26, Радиоэкологический центр ГХК, 1997 г.
15. Заключение государственной экологической экспертизы Красноярского краевого комитета по охране природы, г.Красноярск, 1996 г.
16. Материалы согласования экспертирующих органов.
17. Дополнительные материалы, отвечающие на вопросы экспертной комиссии государственной экологической экспертизы.
Введение
Необходимым материалом современного полупроводникового приборостроения является монокристаллический кремний, физико-химические свойства которого определили широкую номенклатуру приборов, находящих применение во всех областях народного хозяйства: электроника, лазерная и космическая техника, медицинское оборудование, бытовая техника и др.
Объем потребления кремния электронной промышленностью (доля которой в общей потребности составляла 70 - 75%) определен "Федеральной программой развития электронной промышленности в РФ", одобренной Правительством Российской Федерации в мае 1994 года.
Согласно этой программе потребность электронной промышленности России в монокристаллическом кремнии составит в 2000 г. 268 т., а электротехнической - 40 т.
В настоящее время на Горно-химическом комбинате (ГХК) возникла острая необходимость в структурной перестройке и конверсии атомной промышленности. Эта проблема нашла свое отражение в Указе Президента РФ от 25.01.95 N 72 "О государственной поддержке структурной перестройки и конверсии атомной промышленности в г.Железногорске", где предусмотрен вывод из эксплуатации промышленных реакторов, прекращение радиохимической наработки продукции на ГХК и создание комплекса производств поликристаллического и монокристаллического кремния (ПКК и МКК).
В развитие Указа выпущено и выполняется постановление Правительства N 684 от 11.06.96 г.
Технико-экономическое обоснование выполненное ПП "Редметпроект" Гиредмета в 1995 г. с выделением 1-ой очереди расширения производства полупроводникового кремния на Горно-химическом комбинате предусматривает ограничение объема капитальных вложений на первоочередных объектах, учет новых технических и технологических решений, появившихся после разработки ТЭО.
В 1990-1992 гг. для завода полупроводникового кремния в составе ГХК были выполнены рабочие проекты опытно-промышленного производства поликристаллического кремния мощностью 300 т/год. Поэтому в названии ТЭО присутствует слово "Расширение".
Необходимость организации крупномасштабного производства полупроводникового кремния в рамках горно-химического комбината была обоснована тем, что после распада СССР вся сырьевая база полупроводникового производства оказалась на территории суверенных государств - Украины и Киргизии. К 1991 году на Украине производилось 100% потребляемого трихлорсилана (ТХС) полупроводникового качества, а в Киргизии был построен крупнейший цех по производству ТХС, который обеспечивал бы все перспективное развитие производства поли- и монокристаллического (ПКК и МКК) кремния в СССР.
Устаревшее производство ПКК на Красноярском заводе цветных металлов демонтировано в 1993 г., а на Подольском химико-металлургическом заводе (ПХМЗ) остановлено из-за отсутствия сырья трихлорсилана, поставляемого ранее из Запорожья.
Таким образом Горно-химический комбинат является единственным предприятием, где может производиться полупроводниковый кремний по полному технологическому циклу от трихлорсилана до монокристаллического кремния и пластин из него.
С учетом указанных выше факторов в ТЭО не рассматривалось альтернативное размещение производства поликристаллического кремния.
В 1996 г. параллельно с рассмотрением ТЭО началась разработка рабочей документации согласно СНиП 11-01-95 с дополнительной детальной проработкой проектных решений по отдельным разделам и вопросам в области охраны окружающей среды в районе размещения производства поликристаллического кремния.
Физико-географическая характеристика территории
Красноярский горно-химический комбинат, на территории которого настоящим ТЭО намечается размещение производства полупроводникового кремния, находится в г.Железногорске Красноярского края в северо-восточной его части на правом берегу р.Енисей и связан с краевым центром автомобильной и железной дорогами. Рельеф района слабовсхолмленный, слаборасчлененный. Абсолютные отметки колеблются от 259 до 284 м.
В соответствии с заключением Института Физики Земли РАН район по сейсмичности относится к пятибалльной зоне.
Климат резко континентальный, с холодной зимой и жарким летом, со среднегодовой температурой +0.5°С.
За весь период наблюдений самое высокое значение температуры было в июле (+38°С), самое низкое - в январе (-53°С).
Согласно СНиП 2.01.01-82 по карте климатического районирования г.Красноярск относится к зоне 1 В для строительства.
Средняя годовая температура почвы на всех глубинах, начиная с 20 см, примерно одинакова и равна +3°С. С глубиной температура почвы повышается. Максимальная глубина промерзания - 3 м. Устойчивый снежный покров устанавливается в сентябре-октябре.
Согласно приложению 5 к СНиП 2.01.07-85 г. Красноярск относится к IY снеговому району.
Осадки выпадают в количестве 429 мм/год.
Для Красноярска характерна однородность режима ветра в течение всего года. В городе, где направление долины Енисея - совпадает с преобладающим направлением ветра, велика повторяемость юго-западного и западного направлений ветров. Наименьшую повторяемость в году имеют ветры юго-восточного и северного направлений. Минимальных значений скорости ветра достигают в июле-августе (2.5-2.7 м/сек). В эти месяцы наиболее часто (10-11%) наблюдаются слабые ветры скоростью 0-1 м/сек. Наибольшие скорости ветра приходятся на переходные месяцы (апрель, май, октябрь и ноябрь).
Согласно СНиП 2.01.07-85 г.Красноярск относится к III ветровому району, для которого нормативное значение ветрового давления 38 кгс/м2. В этом районе сухопутные смерчи не отмечены.
Река Енисей, на территории описываемого района, носит горно-равнинный характер. Гидрологический режим участка реки характеризуется общей многоводностью, зарегулированностью стока, после возведения в 1967 г. Красноярской ГЭС. Водохранилище одно из крупнейших в стране.
Рассматриваемый участок реки относится к среднему Енисею.
Река загрязняется промышленными и бытовыми стоками от расположенных выше по течению населенных пунктов, а также стоками с очистных сооружений г.Железногорска.
Геологическое строение
Геоморфологически площадка (33.5 га) строительства расположена в пределах развития эрозионно-аккумулятивного рельефа с преобладанием полого-волнистых форм, осложненных неглубокими западинами и логами.
Геологическое строение площадки характеризуется практически повсеместным развитием комплекса пылевато-глинистых грунтов четвертичного возраста неравномерной (от 1 - 2 до 2 - 8 и более метров) мощности, залегающего на элювии протерозойских биотитовых гнейсов. С поверхности на многих участках распространены насыпные грунты мощностью от 0 до 2-3 м, которые представляют собой отвалы местных пород от устройства котлованов и вертикальной планировки территории. Давность отсыпки 6 - 8 лет.
Комплекс четвертичных аллювиально-делювиальных грунтов представлен суглинками и супесями различной консистенции с включением дресвы, гравия, гальки, ожелезненными, известковистыми, мощностью слоя от 0 до 27,5 м.
Элювиальный комплекс имеет выраженную зональность, свойственную коре выветривания и представлен пылевато-глинистыми грунтами дисперсной зоны (супесями, суглинками, песками со значительной примесью дресвы, щебня), дресвяно-щебнистыми грунтами с супесчаным заполнителем обломочной зоны и грунтами трещиновато-глыбовой зоны в виде трещиноватых биотитовых гнейсов различной степени выветрелости с бессистемно ориентированными трещинами, выполненными пылевато-глинистым заполнителем, либо без него. Вскрытая мощность элювия - 0.2-10.2 м.
Гидрогеология
Район и строительная площадка характеризуются развитием трех водоносных горизонтов: - четвертичный водоносный комплекс в алювиально-делювиальной толще, - водоносный комплекс юрских отложений в песчаниках и углях итатской свиты, - водоносный комплекс верхней трещиноватой зоны гнейсов.
Воды аллювиально-делювиального комплекса отложений встречаются практически повсеместно. Для этих вод характерно близкое к поверхности их стояние (3 - 6 м) с амплитудой колебания не менее 1 м. Более глубокое их залегание или отсутствие связано с участками близкого залегания скальных пород (северо-западная часть площадки). Грунтовые воды этого комплекса безнапорные и имеют направление движения в сторону ручьев.
Водоносный комплекс юрских пород приурочен к рыхлым и трещиноватым песчаникам, реже трещиноватым углям. В пределах площадки эти воды не везде подсечены.
Водоносный комплекс кристаллических пород на площадке встречен в верхней трещиноватой зоне гнейсов на глубине 13 - 16 м. Для него характерно развитие вод трещинного типа, которые связаны с трещиноватостью гнейсового массива.
Подземные воды в пределах площадки строительства расположены на глубинах 6.4 - 17.6 м.
Воды всех трех горизонтов гидравлически связаны. По составу воды указанного водоносного комплекса пресные, гидрокарбонатно-кальциевые.
Характеристика промышленной площадки
Объекты строительства намечаемого производства размещаются на промплощадке, удаленной на 1 км от основных зданий производства РТ-2 на север и на 3 км от р.Енисей.
Генеральный план производства полупроводникового кремния разработан с учетом использования существующих зданий и сооружений базы стройиндустрии РТ-2, сложившейся планировки района, транспортной схемы обслуживания действующих производств.
Выбор площадки обусловлен наличием дешевых энергоресурсов, мощной стройбазы с высококвалифицированным персоналом строителей и монтажников и необходимостью трудоустройства персонала, освобождающегося в связи с конверсией основного производства.
Производство поликристаллического кремния
Основным видом товарной продукции является кремний монокристаллический в объеме 300 т/год.
В составе первой очереди производства, наряду с объектами основного назначения, предусмотрено создание комплекса объектов вспомогательного и обслуживающего назначения, включая объекты снабжения водородом, азотом, сжатым воздухом, склад хлора, цеха приготовления известкового молока и обезвреживания промышленных сточных вод, а также объекты электро-, водо- и холодоснабжения, транспортного, складского и ремонтно-вспомогательного хозяйства.
Процесс получения монокристаллического кремния многостадиен и схематично может быть представлен в следующем виде: производство трихлорсилана (ТХС), кремния поликристаллического и кремния монокристаллического.
Обеспечение потребности в кристаллическом кремнии ориентировочно планируется производство с Братского алюминиевого завода, а обеспечение хлором со ст. Зима Иркутской области.
Производство трихлорсилана состоит из следующих переделов: дробления и размола кремния, синтеза хлористого водорода, синтеза трихлорсилана, получения технического ТХС марки "Б", получения товарного тетрахлорида кремния (ТК), утилизации и нейтрализации кубовых остатков, отходов производства, очистки газов, компримирования оборотного водорода.
На переделе синтеза ТХС и регенерации оборотного водорода предусматривается размещение вновь разрабатываемой установки конденсации хлорсиланов - "ОВОД-5", которая обеспечит практически 100%-ую конденсацию хлорсиланов.
Получаемый в виде попутной продукции в производстве ПКК хлористый водород может быть использован в синтезе ТХС, что позволит сократить расход исходного сырья.
Кубовый остаток со второй ступени очистки тетрахлорида кремния выводится в сборник кубовых остатков.
Склад хлора проектируется в составе хлорпотребляющего производства ТХС и предназначен для приема жидкого хлора из железнодорожных цистерн, хранения и испарения с подачей газообразного хлора (под давлением до 6 атм) в отделение синтеза хлористого водорода.
Емкость склада определена проектом в объеме 400 т, что соответствует 15 суточному запасу.
Хранение хлора предусматривается в 8 танках объемом 50 м3 каждый, емкость танка рассчитана на прием одной железнодорожной цистерны жидкого хлора. Слив хора осуществляется путем передавливания сухим сжатым воздухом с давлением 1,2 МПа.
Схема производства поликристаллического кремния включает: очистку технического трихлорсилана, водородное восстановление кремния из трихлорсилана (ТХС), конденсацию хлорсиланов и регенерацию водорода, ректификационное разделение и очистку оборотного ТХС, приготовление прутков-заготовок, выращивание контрольных монокристаллов, контроль качества.
Технический ТХС поступает на очистку от низко- и высококипящих примесей, которая осуществляется в две стадии на ректификационных установках.
Процесс получения ПКК ведется в замкнутом цикле с рециркуляцией хлорсиланов и водорода на установках типа "Поликристалл 24/54М", оснащенных индивидуальными испарителями.
Санитарно-защитная зона
Проектируемое производство ПКК размещается на территории горно-химического комбината и входит в санитарно-защитную зону завода РТ-2.
Согласно санитарной классификации СН-245-71 проектируемое предприятие имеет СЗЗ радиусом 1000 м, отсчитанную от склада хлора. В соответствии с санитарными правилами и нормами (СанПиН 2.6.1.012-94, раздел "Организация производств продукции гражданского назначения в санитарно-защитной зоне предприятий 4-го Главного научно-технологического управления Министерства РФ по атомной энергии", КСП-К4-94) на территории СЗЗ предприятий 4-го Главка Минатома России разрешено строительство промышленных объектов и сооружений для производства продукции гражданского назначения за исключением пищевых продуктов, одежды, посуды, обуви, предметов личной гигиены, детских игрушек (п.1 Правил).
Радиационная обстановка
Радиационная обстановка на территории производства ПКК будет формироваться за счет выбросов существующего радиохимического предприятия и проектируемого завода РТ-2, а также сложившейся радиационной обстановки, обусловленной длительной эксплуатацией промышленных объектов Горно-химического комбината.
При возможных аварийных выбросах на заводе РТ-2 в атмосферу может поступать до 6 Ки/час цезия-137 и до 0,6 Ки/час стронция-90. При аварии взрывного происхождения (запроектная авария) единовременно может быть выброшено до 10(6) Ки активности (48% церия-144, Т1/2 32 сут.).
Приведенные данные не исключают возможность влияния аварии на заводе РТ-2 на персонал предприятия по производству кремния.
По расчетам ГНЦ-Института биофизики ожидаемая эффективная дозовая нагрузка на персонал производства кремния с учетом путей воздействия от указанных радионуклидов не превысит 0.11 м3в (11 мбэр) в год, при действующем нормативе - 1 м3в, согласно НРБ-96.
Важной составной частью эксплуатации ядерно-энергетического комплекса и предприятий атомной промышленности является проведение радиоэкологического мониторинга, в задачи которого входит контроль и анализ воздействия выбросов и сбросов производств, действующих в составе ГХК, на объекты окружающей среды в районе промплощадки, санитарно-защитной зоны и зоны наблюдения.
Радиоэкологический центр Горно-химического комбината осуществляет постоянный контроль за состоянием окружающей среды в районе его действия и на основании результатов натурных исследований ежегодно составляет отчет "О радиоэкологической обстановке в районе размещения ГХК".
Воздействие на гидросферу
Основными источниками воздействия на гидросферу в районе проектируемого предприятия являются: очистные сооружения бытовых и ливневых сточных вод с водохранилищем и иловыми площадками; шламонакопитель (проектирует Красноярское отделение ВНИПИЭТ).
На проектируемом производстве выпусков сточных вод в р. Енисей не предусмотрено, так как все сточные воды (бытовые, дождевые и производственные) после соответствующих очистных сооружений возвращаются в производство и на подпитку системы оборотного водоснабжения. Использование систем оборотного водоснабжения дает экономию свежей воды в количестве более 98 млн.куб.м/год.
Канализация промышленных сточных вод осуществляется на локальные очистные сооружения и в пруд-накопитель.
Сточные воды, образующиеся от всех объектов производства по группам собираются на станции нейтрализации, обезвреживаются и фильтруются.
В зависимости от химического состава промстоков, разделяются на три группы. Первая группа - кислотно-щелочные сточные воды от газоочисток, мойки реакторов, смывы с полов, эти сточные воды содержат, в основном, хлористый кальций.
Вторая группа - фторосодержащие сточные воды от помещений травления, лабораторий и от регенерации ионообменного материала установок химической очистки воздуха.
Третья группа - нейтральные сточные воды от станков резки, содержащие взвесь кремния.
Обработка всех сточных вод производится раздельно по группам. Технологическая схема обработки сточных вод предусматривает извлечение из них ряда веществ в виде товарного продукта (хлористый кальций, трихлорсилан и тетрахлорсилан). Нерастворимые вещества удаляются на захоронение.
Принятые в ТЭО технологические решения не предусматривают создание накопителей для жидких производственных отходов, которые могли бы загрязнить гидросферу. Для сбора проливов жидких химических продуктов предусмотрены аварийные приемные емкости. Под каждой емкостью с жидкими продуктами установлен поддон с погружным насосом, который, в случае разрушения емкостей перекачивает жидкие продукты в аварийные емкости. Для сбора отдельных проливов в производственных цехах предусматривается устройство зумпфов с уклонами полов к ним, в зумпфах устанавливаются насосы, автоматически включающиеся при их наполнении и откачивающие проливы в соответствующие технологические аппараты.
Водоснабжение
Источником водоснабжения является р.Енисей.
Водопотребление на питьевые нужды составляет 212.822 тыс.м3/год.
В представленных материалах ТЭО первой очереди производства ПКК подается вода двух видов хозяйственного и технического качества:
на хозяйственные нужды для систем оборотного водоснабжения - 134006,03 м3/сут или 58074,61 тыс.м3/год.
Потери на производстве компенсируются за счет подпитки свежей водой непосредственно в цехи из хозпитьевого водопровода.
Предусмотрено три системы канализации: хозяйственно-бытовая, дождевая и промышленных сточных вод.
Расходы в хозяйственно-бытовой канализации - 402,9 м3/сут или 146,68 тыс.м3/год.
Расходы воды в ливневой канализации - 13315 м3/сут или 117360 м3/год.
Воздействие на атмосферу
Источниками воздействия при загрязнении атмосферного воздуха являются основные и вспомогательные цеха проектируемого полупроводникового производства: корпус очистки хлоридов, корпус водородного восстановления, отделение синтеза хлористого водорода, склад хлоридов, опытно-промышленное производство, корпус нейтрализации сточных вод, цех монокристаллического кремния, цех приготовления известкового молока, склад хлора. В ТЭО первой очереди предусматривается оснащение указанных производств эффективным газоочистным оборудованием, позволяющим снизить выбросы вредных химических веществ в атмосферу до допустимых нормативов.
В соответствии с "Методикой расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" ОНД-86, расчетная зона влияния выбросов в атмосферу составила 1440 м. На площади с этим радиусом отсутствуют населенные пункты.
Критерием экологической оценки воздействия на загрязнение атмосферы принята величина ПДКм.р (ОБУВ).
Проведенные по программе "Эколог" расчеты показали, что наибольшие приземные концентрации вредных химических веществ, ожидаемые на границе санитарно-защитной зоны (1000 м.) проектируемого производства будут ниже 0.1 ПДК для всех веществ, кроме взвешенных, для которых наибольшая концентрация на границе СЗЗ составит 0.7 ПДК, при этом 86% (0.6 ПДК) по взвешенным веществам составит величина фоновой концентрации. Исходя из этого разработчик ТЭО оценивает воздействие объекта на загрязнение атмосферного воздуха как слабое, практически равное "0".
Система воздухозабора приточной вентиляции горных выработок находится на расстоянии 6000 м от производства за горной грядой. Следовательно при аварии не будет ухудшаться качество подаваемого воздуха в горные выработки.
В состав первой очереди проектируемого производства входят следующие технологические цеха, имеющие выбросы в атмосферу:
корпус очистки хлоридов - газоочистка состоит из 2-х ступеней - барбатер и скруббер, орошаемые водой, степень очистки газов от хлористого водорода - 99,0%;
корпус водородного восстановления - газоочистка состоит из установки химической очистки воздуха типа ASB-1500, степень очистки газов от фтористого водорода и двуокиси азота - 99.0%;
отделение синтеза хлористого водорода - газоочистка включает две ступени - барбатер и скруббер, орошаемые водой, степень очистки газов от хлористого водорода - 99,0%;
склад хлора - газоочистка состоит из 2-х последовательных скрубберов, орошаемых известковым молоком, степень очистки газов от хлора - 96,0%;
цех монокристаллического кремния - газоочистка состоит из установки химической очистки воздуха (ASB-1500), степень очистки от фтористого водорода и двуокиси азота - 99.0%;
цех кварцевых тиглей - для очистки газов от фтористого водорода используют вышеуказанную установку типа ASB-1500, для очистки воздуха от хлора и хлористого водорода используют 3-ступенчатую очистку, состоящую из 2-х скрубберов и барбатера, орошаемых известковым молоком. Для очистки газов от пылевидной высокочистой двуокиси кремния (аэросила) используют рукавный фильтр ФРМК-300-250, степень очистки - 96,3%, а затем доочистка еще на 20% от остатка в вышеуказанной 3-ступенчатой системе. С целью снижения образования диоксида кремния на стадии разработки проекта при производстве кварцевых тиглей предусматривается замена метода напыления на технологию роторного наплава.
Пыль извести, выделяющаяся от смесителей цеха приготовления известкового молока, направляется на очистку в скруббер типа ЦС (эффективность очистки - 93%).
Выделяющаяся от дробилок пыль, содержащая более 70% диоксида кремния, направляется на очистку в рукавный фильтр ФРКИ, работающий с эффективностью 93%.
Теплоснабжение рассматриваемых производств будет осуществляться за счет существующих мощностей котельной N 2 ГХК.
Основной вклад в загрязнение атмосферы по окислам азота и серы вносят действующие котельные. Мероприятия, направленные на снижение выбросов от существующих источников, включая автотранспорт, будут решаться при доработке проекта нормативов ПДВ и последующего согласования его в территориальных органах охраны природы.
В представленных материалах расчет и влияние вредных выбросов на загрязнение атмосферы выполнен только для проектируемого производства. Согласно данным Госкомгидромета России существующий уровень фонового загрязнения атмосферы составляет (мг/м3) по: пыли 0.3, окислам азота 0.08, сероводороду 0.004, фтористому водороду 0.014, хлористому водороду 0.13, аммиаку 0.09, окиси углерода 2.0, сернистому ангидриду 0.03.
Расчеты загрязнения атмосферного воздуха проведены на ЭВМ по программе "Эколог".
В качестве расчетной площадки выбрана местность, прилегающая к рассматриваемому объекту, описанная квадратом со стороной 2000 м.
Согласно расчету приземные концентрации вредных веществ, выбрасываемых пр
