Раздел 3. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

Раздел 3. Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

3.1 Общая характеристика эмиссий металлургического предприятия

3.1.1 Эмиссии в атмосферу

Металлургическая промышленность (производство чугуна, стали и ферросплавов) включает следующие мощности:

- агломерационные производства (для окускования мелкодисперсного железорудного сырья);

- производство металлургического кокса;

- цехи по выплавке чугуна;

- производства по выплавке стали (мартеновским, конвертерным или электросталеплавильным процессом);

- вспомогательные цехи и производства (по производству ферросплавов, переработке шлаков, производству электрической энергии, обработке сточных вод и др.).

Основные металлургические процессы, их взаимосвязи проиллюстрированы рисунком 3.1.

Слева - сырье; справа - продукты производства

Рисунок 3.1 - Основные технологические процессы при производстве чугуна и стали [112]

Вклады различных производств в формирование эмиссий металлургического предприятия показаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Выбросы в атмосферный воздух в основных производствах черной металлургии [103]

Производство	Доля выбросов в общем объеме, %
	Пыль	СО	SO 2	NO x
Агломерационное	31,1	77,8	61,0	26,0
Сталеплавильное	19,7	5,4	0,02	6,5
Огнеупорное и известковое	18,4	0,4	0,4	5,4
Доменное	17,3	3,5	0,3	3,0
Энергетическое (ТЭЦ-ПВС)	7,4	-	36,7	36,6
Коксохимическое	2,0	7,8	1,0	9,1
Прокатное	1,2	-	0,2	10,5
Ремонтное	1,0	4,9	0,02	1,5
Прочие	1,9	0,2	0,36	1,4
Итого:	100	100	100	100

3.1.2 Водное хозяйство металлургических предприятий

Водное хозяйство металлургических предприятий представляет собой сложную сетевую структуру [113]. Оно состоит из множества подсистем (на крупных предприятиях их число может доходить до 60): локальных и общезаводских очистных сооружений и оборотных циклов (обычно с продувкой из них в промливневую канализацию или шламонакопитель), прудов разного назначения (пруды-осветлители, пруды-охладители, аккумулирующие пруды и. др.), технологических трубопроводов, связывающих эти объекты в единую систему.

Металлургические предприятия полного (интегрированные) и неполного (мини-заводы) циклов имеют общую (а не по переделам или цехам) систему водоснабжения и водоотведения, куда могут поступать:

- промышленные сточные воды;

- промливневые сточные воды (объединенный поток промышленных и ливневых вод;

- смешанные сточные воды (когда в промышленных сточных водах отводится также хозяйственно-бытовой сток);

- ливневые сточные воды.

В зависимости от истории предприятия, местных условий, особенностей предприятия возможен тот или иной тип водоотведения. Согласно данным анкетирования наиболее распространен промливневой тип канализирования.

Ввиду значительных потребностей металлургических переделов в воде (на технологические процессы, охлаждение агрегатов и узлов, обеспечение работы газоочистных аппаратов) водоснабжение металлургических предприятий организовано по оборотным схемам.

На металлургических предприятиях возможны три схемы водоотведения: прямоточная (отведение в водный объект после очистки), локальный оборотный цикл (использование после очистки в собственном производстве с подпиткой свежей технической водой), замкнутый бессточный водооборот (отсутствие сброса сточных вод).

При этом, как показывают данные анкетирования, почти половина предприятий имеет полностью замкнутый (бессточный) водооборотный цикл (сбросы отсутствуют), примерно у трети предприятий организован замкнутый водооборот с высокой долей повторного использования воды (95-98 %), часть предприятий имеет сбросы, причем после предварительной очистки.

Массив данных для загрязняющих веществ, по которым предприятия отрасли ведут мониторинг (на основании сведений из анкет), представленный среднегодовыми концентрациями, а также концентрациями, определенными по максимальным точечным (разовым) пробам, и обобщенный в диапазоны, показан в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Концентрации специфических загрязняющих в сбросах в водные объекты при производстве чугуна, стали и ферросплавов

Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения	Диапазон (величина)
		Среднегодовая концентрация	Концентрация по максимальным точечным (разовым) пробам
Сточные воды металлургических предприятий *
Взвешенные вещества	мг/дм 3	1,1-30,8	3,0-162,0
Железо общее	мг/дм 3	0,0002-1,140	0,12-2,97
Медь	мг/дм 3	0,0005-0,0110	0,001-0,130
Марганец	мг/дм 3	0,001-0,530	0,006-1,60
Цинк	мг/дм 3	0,003-0,370	0,004-1,830
Никель	мг/дм 3	0,003-0,100	0,007-0,390
Хром трехвалентный	мг/дм 3	0,0006-0,0330	0,005-0,430
Хром шестивалентный	мг/дм 3	0,001-0,421	0,002-0,458
Ванадий	мг/дм 3	0,008-0,211	0,01-0,39
Свинец	мг/дм 3	0,0003-0,0160	0,004-0,028
Бор	мг/дм 3	0,5	1,2
Цианид-анион	мг/дм 3	0,002-0,010	0,01-0,027
Сульфат-анион	мг/дм 3	10-542	10-1000
Хлорид-анион (хлориды)	мг/дм 3	7,8-252,0	10,6-300,0
Нитрат-анион	мг/дм 3	0,3-58,6	0,8-56,0
Нитрит-анион	мг/дм 3	0,03-8,60	0,07-25,70
Аммоний-ион	мг/дм 3	0,2-9,9	0,3-24,1
Фосфаты (по фосфору)	мг/дм 3	0,005-0,562	0,041-3,7
Нефтепродукты (нефть)	мг/дм 3	0,01-2,98	0,05-9,50
Сухой остаток	мг/дм 3	50,0-856,8	90,0-1936,0

Примечание. Массив данных обобщает все типы сточных вод (без их типизации) по данным анкетирования 29 предприятий.

Промливневые сточные воды в зависимости от структуры предприятия, вида выпускаемой продукции отличаются по составу. Для характеристики (типизации) сточных вод целесообразно выбрать маркерные вещества (как это принято в практике применения НДТ в европейских странах), отвечающие таким критериям:

- чувствительностью к показателям эффективности очистки сточных вод (ввиду того, что очистка сточных вод осуществляется преимущественно методом отстаивания (гравитационным методом) таким показателем служит концентрация взвешенных веществ);

- "портретным" признаком (для металлургии чугуна, стали, проката черных металлов таким признаком является содержание железа);

- показателем, определяющим "привнесенное" влияние, в данном случае применима концентрация нефтепродуктов.

Таким образом, эти три признака и составили базовый сет маркеров для промливневых сточных вод металлургических предприятий.

Дополнительно к базовому набору при отведении в составе промливневых вод части хозяйственно-бытового стока целесообразно ввести аммоний-ион. При отведении промышленных стоков с высоким солесодержанием необходимо контролировать сульфат-ион.

Если предприятие выпускает продукцию и имеет технологию, где обращается специфический элемент (например, V, Mn, иное), или в регионе есть проблемы с концентрацией специфического элемента в поверхностных водоемах и водотоках, в таких случаях к базовому набору маркеров для контроля добавляется этот конкретный элемент.

Для ливневых стоков базовый набор маркеров можно сократить, изъяв "портретную" компоненту, таким образом, вполне достаточен в этом случае набор маркеров - взвешенные вещества и содержание нефтепродуктов.

Принципиально набор маркерных веществ для контроля не должен превышать 5-6 наименований.

При санитарно-гигиеническом нормировании требования к составу сбросов сточных вод при отведении в водный объект определяются условиями водопользования (в том числе категорией водного объекта). Сведения в отношении требований к составу сточных вод, отводимых в водный объект, являются существенно более жесткими, нежели в европейском регулировании, и представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Установленные нормативы водопользования (ПДК, мг/дм ³)

Нормируемое вещество	В водных объектах рыбохозяйственного пользования - приказ Минсельхоза России от 13.12.2016 N 552 *	В воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - СанПиН 1.2.3685-21
Взвешенные вещества	Фон + 0,25 (объекты высшей и 1-й категории) Фон + 0,75 (объекты 2-й категории)	Фон + 0,75
Нитраты	40	45
Аммоний-ион	0,5	1,5 (по азоту)
БПК 5	2,1	2,0 (для хозяйственно-питьевого водопользования) 4,0 (для рекреационного водопользования)
Фосфаты	0,05 (по P) - олиготрофные; 0,15 (по P) - мезотрофные; 0,2 (по P) - эвтрофные водоемы	3,5 (полифосфаты)
Сульфаты	100	500
Хлориды	300	350
Фториды	0,05 (в дополнение к фоновому содержанию фторидов, но не выше их суммарного содержания 0,75 мг/дм 3)	1,5
Железо общее	0,1	0,3
Марганец	0,01	0,1
Нефтепродукты	0,05	0,3 (для нефти)

------------------------------

^*_{С изменениями от 10.03.2020 г.}

------------------------------

Требования, предъявляемые к сточной воде для повторного использования различаются в зависимости от потребителя, устанавливаются фирмами-изготовителями оборудования или техническими условиями собственно предприятия и могут быть достаточно жесткими: например, для применения в форсунках или для контактного охлаждения оборудования фирмами-производителями оговаривается общее содержание нефтепродуктов  15 мг/дм ³, а взвешенных веществ  20 мг/дм ³[114]. В иных случаях, к примеру, для оборотной воды доменных печей приемлема концентрация взвешенных веществ в 100 мг/дм ³.

Для организации локальных оборотных циклов на металлургическом предприятии можно предложить, в частности, решения, представленные в [114, 115]. Инновационная технология предусматривает вместо традиционных радиальных отстойников большого диаметра применение компактных высокоэффективных отстойников-флокуляторов типа "ЭП ОФ" с предварительной обработкой одним или комбинацией двух реагентов различных технологических диаметров в зависимости от требуемой производительности цикла (3 м - 20...35 м ³/ч, 10 м - 600...1200 м ³/ч, 12 м - 900...1800 м ³/ч) и с различной гидравлической нагрузкой. В ряде случаев предусматривается более сложная система, включающая локальную очистку для некоторых относительно небольших потоков сточных вод, имеющих специфический состав (высокое содержание графита, антиокислителей и др.). Обезвоживание всего получаемого осадка, в том числе при подготовке подпиточной воды, в любом случае проводится без применения реагентов в одну ступень - в аппаратах типа "ОКУД" (рисунок 3.2 б).

Принципиальная схема отстойников-флокуляторов типа "ЭП ОФ" для применения в технологических процессах очистки природных и техногенных вод, показана на рисунке 3.2 а.

а

I - ввод сточной воды; II - выход очищенной воды; III - выход осадка; 1 - система для ввода сточной воды, гидравлического перемешивания и регулирования его параметров; 2 - камера флокуляции (хлопьеобразования, реакции); 3 - камера тонкослойного отстаивания; 4 - система для сбора и отвода осветленной воды; 5 - камера для накопления и первичного сгущения осадка; 6 - скребковый механизм с центральным приводом; 7 - патрубок для отвода осадка

б

1 - корпус; 2 - осветленная вода; 3 - зона накопления и уплотнения осадка; 4 - подвод исходного осадка (пульпы); 5 - отвод осветленной воды; 6 - кассетный фильтр; 7 - вентиль отвода дренажной воды; 8 - классифицированный уплотненный осадок; 9 - отвод надосадочной воды; 10 - отвод дренажной воды

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема отстойника-флокулятора типа "ЭП ОФ"

а) и секции аппарата типа "ОКУД" б) [114, 115]

Эффективность очистки оборотной воды с использованием отстойников-флокуляторов близка к результатам доочистки на осветлительных фильтрах. Наиболее высокое качество очищенной воды с концентрациями взвешенных веществ 6-8 мг/дм ³ и нефтепродуктов 0,1-0,3 мг/дм ³ (соответствуют ПДК водных объектов культурно-бытового назначения) достигнуто при двухреагентном осветлении с удельной гидравлической нагрузкой q = 7 м ³/м ²*ч промыленно-ливневых сточных вод металлургических и машиностроительных предприятий [115].

Отстойники-флокуляторы применяются для очистки оборотной воды доменных печей, МНЛЗ, станов горячей прокатки и термоотделов, промышленных и промышленно-ливневых сточных вод, для подготовки природных вод в атомной энергетике, в других отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве [116].

3.2 Агломерация

Современные высокопроизводительные доменные печи достигают нужных характеристик благодаря предшествующей металлургической подготовке шихты, которая связана с процессом агломерации шихты, т.е. спеканием, либо окомкованием.

Шихта для производства агломерата состоит из смеси пылевидной руды, добавок (например, известь, оливин), флюса (известняк, доломит, иное), подвергнутых рециклингу железосодержащих материалов из последующих операций (в том числе крупная пыль и шламы от очистки доменного газа, прокатная окалина, иное), к которым добавляют коксовую мелочь для обеспечения теплопотребностей процесса. Схема материальных потоков агломерационного процесса представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема материальных потоков на агломерационном производстве [103]

3.2.1 Потребление ресурсов

В зависимости от сырьевой базы компонентная структура, расходные коэффициенты, состав агломерационной шихты могут изменяться в широких пределах (см. таблицу 3.4).

Таблица 3.4 - Усредненный расход сырья, кг/т агломерата на производство агломерата в отрасли (по данным анкетирования)

Сырьевые материалы	Расход, кг/т агломерата
	Страны ЕС [103]	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2021 г.
Железная руда, в т.ч. концентрат	813,1	640-1048	492-1034
Отсев на грохочении (внутренний возврат)	250,7	Нет св.	86-125
Известняк/доломит	131,1	76-203	2,5-254,3
Отсев агломерата из доменного цеха	63,0
Отходы (возврат с разных процессов производства, включая отходы флюсов)	51,8
Другие материалы (окатыши, возврат с других участков, иное)	31,4	Нет св.	331,0
Добавки	26,4	Нет св.	0,4-30,1
Пыль колошниковая	12,7	Нет св.	5,5-37,1
Известь	10,2	Нет св.	12,8-30,1
Окалина		Нет св.	19,7-37,6
Шламы		Нет св.	10,0-53,0
Коксовая мелочь	Н. св.	24-49	35,9-53,9
ВСЕГО:	1390,4		931-1796

Данные по энергопотреблению на производство агломерата представлены в таблицах 3.5-3.6. В европейской практике теплопотребление на производство агломерата (твердые топлива, включая углерод колошниковой пыли и жидкое или газообразное топливо на отопление горна) составляет порядка 1290-1910 МДж/т агломерата (в среднем 1344 МДж/т агломерата), что эквивалентно 39-64 кг коксовой мелочи на тонну агломерата (в среднем 50 кг).

Общая потребность в электрической энергии находится в диапазоне 68-176 МДж/т агломерата со средним значением 105 МДж/т агломерата. Существует только небольшое различие в потреблении топлива между низкоосновным агломератом (< 1,7 CaO/SiO ₂) и высокоосновным агломератом ( 1,7 CaO/SiO ₂) [103].

Приходная часть теплового баланса агломерации обеспечивается коксовой мелочью ( 88 %), остальное поступает от экзотермических реакций и сжигания газа (коксовый газ, и/или доменный газ, и/или природный газ или смесь доменного и природного газа) для отопления горна.

Основными расходными статьями теплового баланса процесса агломерации служат отходящие газы, испарение воды, эндотермические реакции, потери тепла с агломератом и за счет рассеивания.

Таблица 3.5 - Расход энергоресурсов на производство агломерата, МДж/т агломерата [103]

Наименование		Расход, МДж/т
		максимальный	минимальный	средний
Топливо	Твердое топливо (коксовая мелочь, антрацит и др.)	1834	1254	1276,6
	Газ коксовый/доменный/природный	185	35	67,0
Электроэнергия	Эксгаустеры	91	30	39,4
	Всего	155	92	-

Таблица 3.6 - Удельное потребление ресурсов при агломерации в отрасли (по данным анкетирования)

Ресурс	Потребление ресурса
	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2021 г.
Электроэнергия, кВт*ч/т	23-49	46,8-155,6
Природный газ, м 3/т	2,4-6,3	4,7-7,1
Коксовая мелочь, кг/т	23,6-48,9	35,9-53,9

3.2.2 Выбросы в атмосферу

Источники эмиссий в атмосферный воздух при производстве агломерата объединяются в две большие категории: аспирационные системы, где за счет дробления, измельчения, выноса, развеивания образуются исключительно пылевые выбросы, и технологические отходящие газы агломерационных машин, содержащие как пылевую компоненту, так и химические соединения.

В результате протекания физико-химических процессов в агломерационном слое за счет фильтрации воздуха формируются выбросы загрязняющих веществ:

- пылевые выбросы, обусловленные механическим выносом из слоя мелкодисперсной шихты или образованным в процессе разрушения материалов (разрушения агломерата при сходе с агломашины, при охлаждении, дроблении пирога агломерата после спекания);

- выбросы оксида углерода, которые ввиду особенностей горения распределенного твердого топлива в агломерационном слое (вызвано неполнотой горения) являются технологически оправданными;

- выбросы диоксида серы SO ₂, зависящие от содержания серы в коксовой мелочи, которая используется в качестве топлива, а также от состава шихты: в случае если сера в шихтовых материалах представлена сульфидными компонентами, то 95-97 % ее прихода с шихтой удаляется в виде сернистого газа; если в составе шихтовых компонентов сера находится в виде сульфатных соединений, то в отходящий газ переходит не более 60 % серы, преимущественная часть выбросов SO ₂ имеет место на второй трети агломерационной ленты (ближе к разгрузочному концу);

- выбросы NO _x в результате процессов горения в горелках зажигательного горна, а также с эмиссией "тепловых" оксидов азота, обусловленных содержанием азота в коксе и железной руде;

- выбросы тяжелых металлов (цинк (Zn), свинец (Pb) и кадмий (Cd)) в специфических условиях спекания, если повышается восстановительный потенциал процесса агломерации или в составе шихты появляются хлориды; однако процессы возгона тяжелых металлов получают ограниченное развитие вследствие сравнительно невысоких температур агломерационного процесса, кратковременности пребывания слоя при этих температурах;

- выбросы органических соединений (например, ПАУ и ПХДД/Ф) в специфических условиях спекания (наличие веществ, содержащих хлор, в том числе некоторых масел), поэтому применение дисперсной замасленной прокатной окалины без соответствующей обработки не рекомендуется.

Объем отходящих газов в зависимости от производительности процесса, условий спекания, шихтовых компонентов, требований к качеству агломерата находится в интервале от 1500 до 2500 нм ³ на т агломерата.

Величина удельных эмиссий в агломерационном процессе по данным из европейской практики дана в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Основные эмиссии в агломерационном производстве [103]

Параметр	Единица измерения	Максимальное значение	Минимальное значение
Пыль	г/т агл.	559,4	40,7
Тонкодисперсная пыль (< 10 мкм)		177,13	66,30
CO		37 000	8783
NO x (по NO 2)		1031,2	302,1
SO 2		973,3	219,9
HCl		847,6	1,4
CH 4		412,5	35,5
НЛОС *		260,9	1,5
HF		8,2	0,4
Pb	мг/т агл.	5661,2	26,1
Zn		1931,3	2,1
Бенз(а)пирен		41,5	0,1
Cu		600,5	1,9
ПАУ		591,7	0,2
Mn		539,4	3,4
Cd		276,7	0,2
Hg		207,0	0,1
Ni		175,6	1,3
V		158,5	0,6
Cr		125,1	3,6
Se		120,5	21,8
Tl		86,6	0,5
As		15,0	0,6
Шлам	г/т агл.	4492,18	472,73
Пыль		3641,29	171,05

Выбросы агломерационного производства дают значительный вклад в общие выбросы от металлургических заводов с полным циклом (см. таблицу 3.1).

Наибольшие эмиссии в агломерационном процессе (см. таблицу 3.8) имеют место на стадии спекания шихты.

Таблица 3.8 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в агломерационном производстве [103], г/т продукции

Наименование ЗВ	Технологический этап/источник выброса	Масса ЗВ в отходящих газах после очистки
		диапазон	среднее
Пыль неорганич. < 20 % SiO 2	Подготовка шихты - сухая очистка - батарейный циклон, фильтр рукавный, электрофильтр	2,46-68	49,6
Пыль неорганич. < 20 % SiO 2	Первичное смешивание - мокрая очистка - труба Вентури, каплеуловитель	0,6-7,5	4,1
NO 2	Спекание шихты на агломашине - сухая очистка - батарейные циклоны	179,8-760	409
NO		30-139	120
CO		10875-21750	14531
SO 2		450-5000	4000
Пыль неорганич. < 20 % SiO 2		59,9-4736	1367
MgO		4-62	24
Fe 2O 3		139-162	151
CO	Отгрузка агломерата (охлаждение, дробление, отсев) - сухая и мокрая очистка - циклон, батарейные циклоны, скруббер, электрофильтр		3,764
SO 2			2,521
Пыль неорганич. < 20 % SiO 2		58-327	88,7
MgO		0,5-19	6,3
Fe 2O 3		4-114,5	39,6

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство агломерата, получены данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.9.).

Таблица 3.9 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве агломерата (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения	Диапазон (величина)
			Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Прием сырья, размораживание, складирование, усреднение, подготовка компонентов агломерационной шихты к спеканию (измельчение, смешивание, грануляция), спекание шихты на конвейерных машинах, охлаждение и дробление агломерата, горячее и холодное грохочение, сортировка, отсев мелочи и отгрузка годного агломерата, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т агломерата	0,06-0,51 (0,67 в.к.) **	0,14-0,31 (0,73 в.к.) **
	Азота оксид	кг/т агломерата	0,03-0,15	0,05-0,14
	Углерода оксид	кг/т агломерата	8,0-15,2 (14,9 в.к.) **	8,0-14,5 (15,9 в.к.) **
	Серы диоксид	кг/т агломерата	0,01-3,50	0,5-1,7
	Взвешенные вещества *	кг/т агломерата	0,38-0,84 (2,10 в.к.) **	0,4-1,1 (5,97 в.к.) **
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов". ** в.к. - агломерация ванадиевого концентрата.

Приоритетными веществами в выбросах при агломерации являются взвешенные вещества и оксид углерода, однако в зависимости от содержания серы в шихтовых материалах в отходящих агломерационных газах представлены выбросы диоксида серы. Меры по снижению выбросов в первую очередь направлены на управление эмиссиями взвешенных веществ (пыли). Состав агломерационной пыли (взвешенных веществ) определяется в основном составом спекаемых железорудных материалов и коксовой мелочи (золы) и изменяется в широком интервале значений, % масс.: FeO - 9...17; Fe ₂O ₃ - 45...60; SiO ₂ - 5...15; Al ₂O ₃ - 0,5...5; CaO - 6...13; MgO - 0,5..5; MnO - 0,2...0,3; P ₂O ₅ - 0,03...0,05; S - 0,5...0,7; C - 4...7.

В российской практике для эвакуации локальных выбросов (дробильных установок, грохотов, перегрузок сыпучих материалов и др.) применяются вытяжные зонты или укрытия с последующим отведением запыленного газового потока на очистной аппарат. Для очистки отходящих технологических газов применяют батарейные циклоны (таблица 3.10), для очистки аспирационных газов - мокрые или сухие электрофильтры (таблица 3.11).

Таблица 3.10 - Концентрация загрязняющих веществ из батарейных циклонов агломашин ПАО "Северсталь" [30]

Показатель	Концентрация, мг/м 3
	АМ N 4-9	АМ N 10-11
Пыль	До 140	До 150
CO	До 6500	До 6600
SO 2	До 690	До 790
NO 2	До 140	До 140
NO	До 30	До 40

Таблица 3.11 - Концентрации загрязняющих веществ на входе и выходе электрофильтра на Челябинском металлургическом комбинате [30]

Загрязняющее вещество	Концентрация, вход/выход, мг/нм 3
	средняя	максимальная
Al 2O 3	24,906/0,901	25,952/1,706
Fe 2O 3	817,067/29,545	851,363/55,980
Mn и его соединения	157,634/5,700	164,250/10,800
Сажа	1,576/0,057	1,643/0,108
Пыль с содержанием SiO 2 < 20 %	87,014/3,146	90,666/5,962
Суммарное содержание твердых веществ	1050,890/38,000	1095,000/72,000
CO	391,000	667,000
SO 2	29,583	35,132

Отходящие за агломашиной технологические газы, а также аспирационные газы с охладителей агломерата и других участков аспирации после очистки в разнообразных устройствах (циклонных установках (батарейных циклонах), влажных или сухих электрофильтрах, высоконапорных скрубберах мокрой очистки или тканевых фильтрах) отводятся, как правило, через отдельные дымовые трубы.

В европейской практике циклоны и батарейные циклоны автономно для очистки агломерационных газов не применяют, наиболее часто используют сухие электрофильтры с 3 и 4 полями.

3.2.3 Сточные воды

Потребление воды на аглофабриках составляет до 5 м ³/т агломерата.

Вода используется в технологическом процессе (для увлажнения шихты), а также в системах мокрой газоочистки или мокрого пылеудаления, в том числе при санитарной обработке помещений и оборудования.

Вода также используется для охлаждения конструкций зажигательного горна, эксгаустеров, вентиляторов, а также для агломашин.

Сточные воды образуются в основном в процессе мокрой пылеочистки, а также при санитарной обработке помещений и оборудования и содержат взвешенные вещества в концентрациях до 20 г./л при pH до 12, а также соединения серы (сульфаты и сульфиды), хлориды, органические соединения (в особых условиях спекания).

Агломерационное производство имеет локальные оборотные циклы, В технологическом процессе агломерации и системах охлаждения используется только оборотная вода.

Требования к составу сточной воды в оборотных циклах устанавливаются предприятием по условиям эксплуатации оборудования.

3.2.4 Отходы и побочные продукты

В процессе агломерации образуются отходы и побочные продукты, обращение с которыми в отрасли показано в таблице 3.13.

До 90-95 % шламов и пылей образуется при удалении пыли из пылевых мешков газовых коллекторов и аспирационных систем, аппаратов сухой и мокрой очистки отходящих газов, при гидравлической уборке помещений и промывке трубопроводов. Остальные 5-10 % шламов и пылей поступают от других отделений агломерационных фабрик: вагоноопрокидывателей, рудных складов, корпусов подготовки шихты и т.п., где источниками их образования являются главным образом аспирационные системы, а также отложения пыли на стенах и оборудовании.

Шламы агломерационных фабрик принадлежат к группе относительно богатых железом, по основным химическим компонентам они близки к агломерационной шихте (таблица 3.12).

Таблица 3.12 - Содержание основных элементов в шламах агломерационного производства, % [117]

Fe общ	Fe 2O 3	FeO	CaO	SiO 2
ПАО "Новолипецкий металлургический комбинат"
52,53	60,52	12,85	6,32	8,80
ПАО "Северсталь"
47,3-51,3	52,6-56,5	13,6-15,1	7,8-11,8	4,4-4,7

Обычно все твердые отходы производства (пыль из пылеулавливающих устройств, мелкую фракцию, отсеянную при грохочении) возвращают обратно в технологический процесс (см. таблицу 3.13).

Ограниченно могут быть использованы в агломерационном процессе шламы и пыли металлургического предприятия (и агломерационного передела в том числе) с повышенным содержанием оксида цинка и щелочей из-за возможных осложнений доменного процесса.

Таблица 3.13 - Обращение с отходами производства и побочными продуктами, образующимися при производстве агломерата (по данным анкетирования)

Наименование отходов	Объем образования, кг/т продукции			Обращение с отходами
	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2021 г.
		ПНООЛР	Форма N 2-ТП (отходы)
Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные	0,00523-1000	0,12	0,12	Рециклинг - переплавка в электропечах; использование в качестве твердой металлошихты для конвертерной плавки
Железосодержащие отходы мокрой очистки аспирационного воздуха и гидроуборки в смеси при производстве агломерата	3,3-30,5	3,0-30,5	2,0-7,7	Рециклинг - в качестве железосодержащей добавки при производстве агломерата; размещение
Пыль коксовая газоочистки при сортировке кокса	0,01	Нет данных	Нет данных	Рециклинг - в качестве углеродосодержащей содержащей добавки при производстве агломерата
Отходы известняка, доломита и мела в виде порошка и пыли малоопасные	Нет данных	2,1	0,8	Нет данных

Агломерационный процесс играет ключевую роль на заводах с полным циклом производства чугуна и стали для утилизации производственных отходов и остатков. Пыли различных производственных процессов (в том числе колошниковая) и систем аспирации, отсевы флюсов, коксовой мелочи, шламы агломерационного и доменного переделов, окалина и др. поступают в агломерационную шихту, обеспечивая таким образом рециклинг отходов.

3.2.5 Вторичные энергетические ресурсы

Агломерационное производство металлургических предприятий располагает потенциалом вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) в виде тепла воздуха после охлаждения агломерата, и отходящих агломерационных газов.

Удельная выработка ВЭР при использовании тепла воздуха, охлаждающего агломерат, составляет по достигнутым за рубежом данным [30] 460 МДж, а при использовании отходящих агломерационных газов - примерно 146 Мдж/т агломерата. Системы утилизации тепла с выработкой пара и электроэнергии нашли применение в Японии и ряде других стан.

Выполненный проект утилизации тепла воздуха охладителей агломерата для условий Западно-Сибирского металлургического комбината показал, что его внедрение позволит полностью обеспечить теплоснабжение бытовых помещений и, кроме того, вырабатывать не менее 5-8 МВт электроэнергии.

3.3 Производство кокса

Одним из важнейших компонентов шихты для выплавки чугуна, имеющий множество функций, обеспечивающих протекание восстановительной плавки, является кокс, который производится из специально подобранной угольной шихты.

3.3.1 Потребление ресурсов

Расходы материальных ресурсов в процессе производства кокса и выход основных и побочных продуктов представлены в таблице 3.14 и 3.15.

Таблица 3.14 - Расход сырья, материалов

Наименование	Единицы измерения	Расход на тонну кокса
		ИТС 26-2017	По данным анкетирования в 2021 г.
Угольная шихта (сух.)	т/т	1,2-1,3	1,2-1,3
Серная кислота	т/т	0,0014-0,0040	Нет данных
Поглотительное масло (свежее)	т/т	0,0014-0,0016	Нет данных

Таблица 3.15 - Выход побочных продуктов при производстве кокса

Наименование	Единицы измерения	Выход на тонну кокса
		Минимальный	Максимальный
Коксовый газ	м 3/т	400	450
Каменноугольная смола	т/т	0,04	0,05
Сырой бензол	т/т	0,12	0,14
Каменноугольный пек	т/т	0,01	0,03
Пар (УСТК)	т/т	0,4	0,5

Потребление энергетических ресурсов (по данным анкетирования) показано в приложении В.

3.3.2 Выбросы в атмосферу

Основными технологическими процессами коксохимического производства, которые сопровождаются выделением загрязняющих веществ в атмосферу, являются:

- переработка угля в процессе подготовки шихты для коксования;

- коксование (пиролиз) угля в коксовых печах с получением кокса;

- сортировка кокса и отгрузка его потребителям;

- охлаждение и очистка коксового газа (улавливание и переработка химических продуктов коксования).

Относительная доля технологических процессов в суммарном выбросе коксового производства приведена в таблице 3.16.

Общий вид производственной площадки предприятия по выпуску кокса, иллюстрирующий источники эмиссий, показан на рисунке 3.4.

Источники формирования выбросов с указанием их качественного состава показаны на рисунке 3.5.

Рисунок 3.4 - Общий вид предприятия по производству кокса

Рисунок 3.5 - Схема формирования выбросов в атмосферу при производстве кокса [118]

Таблица 3.16 - Вклад основных технологических процессов в суммарные выбросы производства кокса

Технологический процесс	Доля в общих выбросах, %	Загрязняющие вещества
Прием, транспортировка угля, его хранение, измельчение и подача в коксовые печи	1,9-2,5	Взвешенные вещества (Угольная пыль)
Коксование (Организованные выбросы из дымовых труб коксовых батарей)	62,5-75,0	Оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, сажа, бенз(а)пирен
Выдача кокса, его тушение, сортировка	10,0-12,5	Взвешенные вещества (коксовая пыль)
Охлаждение и очистка коксового газа (от смолы, аммиака, бензольных углеводородов, сероводорода)	6,0-10,0	Оксид углерода, оксиды азота, сероводород, аммиак, бензол, нафталин, пиридин, фенол
Неорганизованные выбросы от процессов загрузки коксовых печей шихтой, газование коксовых дверей, люков и стояков	2,5-6,25	Взвешенные вещества (Угольная пыль), оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, аммиак, сероводород, водород цианистый, фенол, бензол, нафталин, пиридин, бенз(а)пирен

Источниками выбросов при переработке угля и подготовке шихты являются: трубы аспирационных систем, открытые склады угля, трубы общеобменной вентиляции производственных помещений.

Производственный процесс получения кокса делится на периодически выполняемые операции: загрузка угольной шихты в камеры коксования, коксование, выдача (выгрузка) готового кокса из коксовой печи, тушение кокса и его сортировка.

Во время загрузки угля в коксовые печи из открытых загрузочных люков происходит выделение парогазовой смеси, содержащей частицы пыли, компоненты коксового газа и паров смолы. Для предотвращения выбросов печи оснащены устройствами, обеспечивающими эвакуацию газов загрузки в газосборник коксовой батареи или в соседнюю печь.

Процесс коксования (пиролиза) осуществляется без доступа воздуха с небольшим избыточным давлением, что приводит к выделению образующихся газовых продуктов коксования из камеры через неплотности арматуры герметизации дверей, крышек загрузочных люков и стояков в атмосферу. Примеры газовыделений приведены на рисунке 3.6. Уменьшения выбросов от этих источников добиваются, применяя различные устройства, обеспечивающие высокую герметичность уплотнения.

Выделение в атмосферу газов на верху батареи происходит через неплотности крышек и компенсаторов (раструбных соединений) стояков и через крышки загрузочных люков. Крышки загрузочных люков помимо конструктивных решений (конфигурация "нож по поверхности") дополнительно заливаются уплотняющим раствором. Для крышек стояков применяется система гидроуплотнения (пневмоуплотнения). Для раструбных соединений применяется гидроуплотнение с дополнительной укладкой эластичного шнура.

Рисунок 3.6 - Примеры газовыделений из дверей и люков коксовых печей

Для устранения неорганизованных выбросов на коксовой батарее требуется обеспечение плотности дверей камер коксования. Существуют различные варианты конструкции уплотняющих устройств дверей. Наиболее эффективной признана дверь с эластичной подпружиненной уплотняющей рамкой, с пружинными ригельными затворами. При всех конструктивных улучшениях эффективная плотность дверей обеспечивается только при систематическом контроле и уходе:

- первичное регулирование прилегания рамок под щуп 0,7 мм;

- механическая очистка рам и дверей от смоляных отложений при каждой выдаче кокса;

- регулярный (не реже одного раза в год) ремонт и наладка уплотняющих рамок дверей;

- своевременный ремонт футеровки дверей [119].

Одним из существенных источников неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу на коксовой батарее является выдача готового кокса из печей. Для локализации выбросов от этого источника типовым решением является установка беспылевой выдачи кокса (УБВК).

Для обогрева коксовых печей используется коксовый, доменный или смесь коксового и доменного газа. Продукты горения газа через дымовые трубы коксовых батарей выбрасываются в атмосферу. Дымовые трубы являются наиболее крупными источниками валовых выбросов в атмосферу на коксохимическом производстве. Основную часть этих выбросов представляет монооксид углерода, кроме того, присутствуют оксиды азота, диоксид серы и другие вещества.

Горячий готовый кокс охлаждают либо водой на башнях тушения, либо инертным газом на установках сухого тушения кокса (УСТК).

При мокром тушении кокса биохимически очищенной или технической водой из башен с парами воды в атмосферу выбрасываются фенол, аммиак, цианистые соединения, сероводород и коксовая пыль. Конструкции башен тушения приведены на рис. 3.7.

а - деревянная старого типа; б - цельнометаллическая; в - железобетонная; г - комбинированная

Рисунок 3.7 - Башни тушения

При тушении кокса водой применяется также комбинированный способ тушения с подачей воды в тушильный вагон сверху и снизу. Это позволяет применять тушильный вагон для приёма кокса без перемещения, что упрощает перекрытие вагона зонтом УБВК [119].

На УСТК кокс охлаждают (тушат) в герметичных камерах, пропуская через слой кокса инертный газовый теплоноситель. Во время выгрузки кокса из камер имеют место выбросы коксовой пыли. В процессе тушения образуется избыток газового теплоносителя, который сбрасывается через специальную трубу (свечу). В этом выбросе содержится главным образом монооксид углерода и коксовая пыль.

При сортировке и транспортировке кокса мокрого тушения особых проблем с загрязнением атмосферного воздуха не возникает. Переработка кокса сухого тушения сопровождается интенсивным пылевыделением. Места рассева и перегрузок кокса оборудуются системами аспирации с очисткой запыленного воздуха.

Источниками выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при охлаждении и очистке коксового газа являются градирни для охлаждения оборотной воды открытого цикла конечных газовых холодильников, воздушники емкостного оборудования, а также другие технологические объекты.

Многообразие типов источников выбросов обусловливает необходимость их классификации для разработки мероприятий по защите атмосферного воздуха от загрязнения. Основным критерием классификации источников производства кокса является характеристика выбросов. Классификация источников выбросов коксохимического предприятия по [120] приведена на рисунке 3.8.

В состав организованных источников выбросов входят несколько групп, отличающихся различным уровнем концентраций загрязняющих веществ и объемов газовоздушной смеси:

- источники вентиляционных выбросов, которые имеют малые концентрации загрязняющих веществ при больших объемах выбрасываемых газов;

- технологические выбросы с большим содержанием загрязняющих веществ и малыми объемами газовоздушной смеси (воздушники емкостного оборудования);

- высокие источники нагретых выбросов - дымовые трубы.

С учетом значительной разницы в объемах и концентрациях организованные вентиляционные выбросы дополнительно подразделяются на выбросы от устройств естественной вентиляции (фонари, дефлекторы, вытяжные шахты) и принудительной вентиляции помещений и аспирации оборудования (трубы).

По формальным признакам к организованным выбросам должны быть отнесены выбросы из башен мокрого тушения кокса и градирен воды оборотного цикла конечного охлаждения коксового газа. Однако в связи с трудностями измерения расходов парогазовых потоков при больших размерах устьев (диаметр до 15 м) и малых скоростях газа, а также с затруднениями при отборе представительных проб для определения концентраций загрязняющих веществ в выбросах, эти источники классифицируются как неорганизованные, для которых определение выбросов связано со специальными методами на основе балансовых оценок.

Рисунок 3.8 - Классификация источников выбросов в атмосферу при производстве кокса

Перечень загрязняющих веществ от источников выделения и выбросов определяется на основе анализа технологических процессов и перерабатываемого сырья и материалов.

Для производства кокса характерными загрязняющими веществами являются угольная и коксовая пыли, составляющие дымовых газов (оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, сажа и др.), а также составляющие коксового газа, выделяющегося из неорганизованных источников, (аммиак, сероводород, бензольные углеводороды, фенол, цианистый водород, нафталин, пиридин, сероуглерод, бенз(а)пирен и др.).

Состав угольной пыли на примере углей Кузбасса (интерпретируется по коду 2909 [121] как пыль с содержанием SiO ₂ менее 20 %) представлен, %: углерод - 75-93; сера - 0,25  1,0; влажность - 7  10; зола - 9,0; в золе: SiO ₂ - 44  55 (на общую массу - 3,96  4,95); Al ₂O ₃ - 17  28 (1,53  2,52); CaO - 1,5  6,0 (0,135  0,54); MgO - 2,0  8,0 (0,18  0,72); Fe ₂O ₃ - 3,0  15,0 (0,27  1,35).

Коксовая пыль (интерпретируется по коду 2909 [121] как пыль с содержанием SiO ₂ менее 20 %) образуется при пересыпках кокса и может иметь повышенную зольность (до 18-20 %) за счет "угара". В состав коксовой пыли по результатам химического анализа входят, %: углерод - 82,8; кремний - 2,28; алюминий - 1,48; кальций - 1,30; магний - 0,66; железо общее - 1,55; сера - 0,473.

Характеристики основных загрязняющих веществ, выбрасываемых источниками коксового производства, представлены в таблице 3.17.

Таблица 3.17 - Перечень загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу

N	Наименование вещества	Код *	Код для формы "2 тп-воздух"	Класс опасности
1	Диоксид азота	301	ГО	3
2	Аммиак	303	ГП	4
3	Оксид азота	304	ГО	3
4	Цианистый водород	317	ГП	2
5	Сажа	328	Т	3
6	Диоксид серы	330	ГО	3
7	Сероводород	333	ГП	2
8	Оксид углерода	337	ГО	4
9	Сероуглерод	334	ЛОС	2
10	Бензол	602	ЛОС	2
11	Ксилол	616	ЛОС	3
12	Толуол	621	ЛОС	3
13	Бенз(а)пирен	703	Т	1
14	Нафталин	708	ЛОС	4
15	Фенол	1071	ЛОС	2
16	Формальдегид	1325	ГО	2
17	Пиридин	2418	ЛОС	2
18	Пыль коксовая (пыль неорганическая: < 20 % SiO 2)	2909	Т	3
19	Пыль угольная (пыль неорганическая: < 20 % SiO 2)	2909	Т	3

Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на основе отраслевых показателей приведены в таблице 3.18 [119, 120].

Величины удельных выбросов в атмосферу от источников коксохимических предприятий России корреспондируются с отраслевыми удельными показателями выбросов стран Европейского союза, приведенными в [103] (см. таблицу 3.19).

Таблица 3.18 - Величины отраслевых удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от источников производства кокса

Технология	Загрязняющее вещество	Удельные выбросы, г/т кокса	Концентрация ЗВ на выходе, мг/м 3	Примечание
Подготовка шихты
Гаражи размораживания угля	оксид углерода	3-100	200-600	маркер
	диоксид азота	1-60
	оксид азота	0,1-5,2
	диоксид серы	15-150
Подготовка шихты	угольная пыль	200-700	20-50	маркер
Коксование
Дымовые трубы коксовых батарей 4)	пыль (сажа)	100-350	80-200	маркер
	оксид углерода	900-5500	500-5000
	диоксид азота	260-800	200-700
	оксид азота	40-700
	диоксид серы	500-1500	120-1300	Зависит от содержания серы в шихте
Загрузка коксовых батарей с применением гидро- (паро-) инжекции 5) (неорганизованный)	угольная пыль	15-40		маркер
	оксид углерода	4,6-30		маркер
	диоксид азота	4,6-30
	оксид азота	5-10
	диоксид серы	2,5-10
	сероводород	1,5-5,5
	аммиак	0,5-6,0
	цианистый водород	0,3-1,0
	бензол	1,5-8,5
	фенолы	0,1-0,4
	пиридин	0,01-0,3
	нафталин	2,5-5,0
	бенз(а)пирен	0,002-0,015
Двери, люки, стояки коксовых батарей (неорганизованный)	оксид углерода	5-100		маркер
	диоксид азота	0,1-1,0
	оксид азота	0,01-0,9
	диоксид серы	2-18
	сероводород	0,8-5
	аммиак	1,5-40
	цианистый водород	0,03-7
	бензол	0,2-35
	фенолы	0,02-2,7
	пиридин	0,01-3
	нафталин	1-25
	бенз(а)пирен	0,005-0,25
Выдача кокса 6) (неорганизованный)	коксовая пыль	300-750		маркер
	оксид углерода	10-100		маркер
	диоксид азота	1-40,0
	оксид азота	0,1-3,5
	диоксид серы	10-50
	сероводород	2-10
	аммиак	1-30
	цианистый водород	1-8
	бензол	0,5-13
	фенолы	0,5-2,5
	пиридин	1-2,1
	бенз(а)пирен	0,003-0,05
	нафталин	2-25
Тушение кокса биохимически очищенной водой 7) (башня тушения, неорганизованный)	коксовая пыль	50-350
	сероводород	5-40
	аммиак	10-50
	цианистый водород	0,6-2,0
	фенолы	1-5
	оксид углерода	38-1000
Сортировка кокса мокрого тушения	пыль (90 % очистки)	13,0	10-30	маркер
Сортировка кокса сухого тушения	пыль (90 % очистки)	780	20-150	маркер
Сухое тушение кокса (свечи УСТК) 8)	диоксид серы	0,05
	оксид углерода	4600	100000-150000	маркер
	сероводород	0,9
	цианистый водород	0,1
	аммиак	1,4
	фенолы	0,2
	пыль	31
Разгрузка УСТК (вентсистемы) 8)	пыль	730	50-120	маркер
	диоксид серы	2,5
	оксид углерода	1250	1000-4000	маркер
	сероводород	0,8
	цианистый водород	0,4
	аммиак	2,0
	фенолы	0,5
Охлаждение и очистка коксового газа
Конденсация паров из коксового газа. Технологическое оборудование (воздушники) 8)	аммиак	80-150
	сероводород	10-15
	цианистый водород	20-35
	фенол	2,5-5,0
	бензол	120-150
	толуол	10-15
	ксилол	2-5
	нафталин	2-5
Перекачка коксового газа Машинный зал (вентсистемы, дефлекторы) 8)	оксид углерода	1-6		маркер
	сероводород	5-12
	аммиак	3-6
	бензол	5-10
	нафталин	1,0-2,5
Перекачка жидкостей Вентсистемы помещений отделения конденсации (насосные) 8)	аммиак	4-6
	бензол	0,1-0,5
	нафталин	0,5-1,0
Очистка коксового газа от аммиака с сушилкой сульфата аммония 8)	азота диоксид	0,5-35,0
	азота оксид	0,1-5,5
	углерода оксид	0,2-2,0		маркер
	сероводород	0,5-1,2
	цианистый водород	10-20
	аммония сульфат	15-25	100-300
	серная кислота	0,01-0,03
Уничтожение аммиака круговым фосфатным способом (КФС) Дымовая труба реактора установки	азота диоксид	5-85	100-250
	азота оксид	1-55	20-80
	углерода оксид	4-100	150-280	маркер
	серы диоксид	3-25	80-160
	аммиак	0,3-1,0
	сероводород	0,05-0,10
	цианистый водород	0,01-0,05
Очистка коксового газа от бензола Технологическое оборудование бензольно-скрубберного отделения (воздушники) 8)	сероводород	1,5-2,5
	фенол	0,01-0,05
	цианистый водород	1,0-2,5
	бензол	15-25
	толуол	2-5
	ксилол	0,5-1,0
	нафталин	0,1-0,3
	сероуглерод	0,5-1,0
Вентсистемы и дефлекторы помещений бензольно-скрубберного отделения 8)	сероводород	0,1-0,5
	аммиак	10-15
	бензол	25-35
	толуол	2-5
	ксилол	0,5-1,0
	нафталин	0,5-1,0
	цианистый водород	0,15-0,30
	фенол	0,05-0,1
Конечное охлаждение коксового газа Градирня цикла КГХ	сероводород	30-50
	аммиак	20-35
	цианистый водород	150-250
	бензол	50-150
	фенол	5-10
	нафталин	10-70
Биохимическая очистка сточных вод (отстойники, флотаторы, усреднители, аэротенки) 9)	аммиак	1,0-2,0
	фенолы	0,14-3,0
	цианистый водород	0,2-0,5
	роданиды		0-3	маркер
Примечания. 1 Величины удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по углекоксовому блоку, процессам очистки коксового газа и установке биохимической очистки сточных вод рассчитаны в граммах выброса на тонну валового кокса 6 % влажности. 2 Величины удельных выбросов относятся к источникам выбросов без учета атмосфероохранных мероприятий за исключением специально оговоренных случаев. В частности, выбросы из воздушников емкостного оборудования могут объединяться с помощью коллекторных систем, соединенных с газопроводом коксового газа, и утилизироваться путем сжигания совместно с коксовым газом. Величины удельных выбросов из этих источников имеют широкий интервал значений, большие из которых относятся к случаям отсутствия коллекторных систем. 3 Для источников, величины выбросов которых сильно зависят от состава шихты, состояния источников эмиссии и уровня обслуживания, удельные выбросы даны в интервалах значений. 4 Содержание диоксида серы рассчитывается по известному содержанию сероводорода в сжигаемом газе, содержание оксида углерода, оксидов азота и сажи определяется по результатам прямых измерений. 5 Выбросы сероводорода, аммиака, цианистого водорода и фенола при тушении кокса определяются балансовым методом с использованием результатов анализа конденсата пара.

Таблица 3.19 - Удельные величины выбросов загрязняющих веществ разных заводов в странах ЕС [103]

Процесс	Выброс загрязняющего вещества, г/т кокса
	Твердые	СО	SO 2	H 2S	NH 3	NO x
Загрузка	0,3-0,45	2,1-3,9	0,0009-0,9	-	< 0,03	-
	0,03-1,05	0,006-7,2
	0,09	0,09
	1,2	0,15-3,0	0,015-0,15	0,0018	0,009-0,15	0,003-0,045
Двери	0,03-0,6	0,15-0,9	0,015-0,09	0,0009	0,009-0,03	0,003-0,015
Люки	0,09	0,0003-0,6	0,0009-1,5	< 0,0009	< 0,0009
Стояки	0,0018-0,09
	< 0,021
Выдача	40,5-60	0,6-3,6	0,6-2,4	-	-	-
	< 0,6
	> 21
	0,09
Тушение	> 13,5	9-15	-	6,6	0,45	-
	1,5	30-141		5,1-8,1	0,3-0,9
Рассев	0,6 *	-	-	-	-	-
*) - при мокром тушении.

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство кокса, получены данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.20.).

Таблица 3.20 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве кокса (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения	Диапазон (величина)
			Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Подготовка углей к коксованию (размораживание, погрузочно-разгрузочные работы, складирование, дробление, дозировка, транспортирование), технологические процессы производства кокса (загрузка камер коксования угольной шихтой, трамбование шихты, нагрев угольной шихты в коксовых печах, отвод и охлаждения прямого коксового газа из камер коксования, выдача готового кокса из печей, тушение кокса, сортировка кокса на фракции, транспортирование и отгрузка потребителям), очистка коксового газа, биохимическая очистка сточных вод	Азота диоксид	кг/т кокса	0,21-0,88	0,26-1,51
	Азота оксид	кг/т кокса	0,02-0,18	0,04-0,39
	Углерода оксид	кг/т кокса	0,1-5,3	0,6-11,9
	Серы диоксид	кг/т кокса	0,24-0,99	0,25-5,5
	Взвешенные вещества *	кг/т кокса	0,25-0,85	0,28-1,08
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов".

3.3.3 Сточные воды

В технологии КХП используется большое количество воды. Источниками сточных вод, образующихся при производстве кокса, служат:

- влага шихты, подаваемой на коксование (шихта 7-9 %-ной влажности);

- пирогенетическая влага шихты, подаваемой на коксование (2,5 % по массе шихты);

- свежая техническая вода, используемая в технологических процессах;

- конденсаты пара, применяемого в технологических процессах;

- влага атмосферных осадков с огражденных площадок расположения химоборудования.

Типы сточных вод, формирующихся при производстве кокса:

- фенольные - за счёт влаги шихты, пирогенетической влаги и конденсата пара, выделяются в процессах коксования шихты и переработки продуктов коксования;

- шламовые - в процессах мокрой очистки газа и воздуха аспирационных и вентиляционных систем;

- производственные стоки, к которым относятся продувочные воды чистых и грязных оборотных циклов (при выведении из оборотных циклов части оборотной воды с целью уменьшения концентрации загрязнений в оборотной воде за счёт подачи в цикл свежей воды (подпитки)), а также сточные воды химводоподготовки, продувочные воды котлов и др.;

- ливневые и поливомоечные воды - за счёт сбора и отведения с территории ливневых, талых и поливомоечных вод.

Химзагрязненные (фенольные) сточные воды подаются на установку биохимической очистки сточных вод (БХУ) следующими потоками:

- избыточные надсмольные воды отделения конденсации;

- продувочные воды цикла конечного охлаждения коксового газа.

Объемы водоотведения на БХУ для некоторых коксохимических предприятий России приведены в таблице 3.21, характеристика сточных вод представлена в таблице 3.22.

Таблица 3.21 - Удельные объемы водоотведения на БХУ для некоторых предприятий России по производству кокса, м ³/т кокса

Предприятие	Водоотведение на БХУ
"Алтай-кокс"	0,52
ЗСМК	0,61
ПАО "Кокс", г. Кемерово	0,30
КХП ММК	0,44
МКГЗ, г. Видное	0,50
КХП "Уральская Сталь"	0,46
КХП "Северсталь"	0,62
КХП НЛМК	0,36
"Мечел-кокс"	0,36
КХП НТМК	0,97

Таблица 3.22 - Характеристика качественного и количественного состава сточных вод производства кокса РФ

Аспект/ингредиент	Единица измерения	Состав сточных вод
		на входе в БХУ	на выходе с БХУ
Общий сток КХП	м 3/ч	65-300
pH	-	7-9,5	6,5-8,5
БПК5	мг О 2/дм 3	1000-2000	10-20
ХПК	мг/дм 3	1500-4500	180-350
Взвешенные вещества	мг/дм 3	30-100	100-200
ТОС		700-1100
Фенол		300-1000	0,02-0,1
Роданид (тиоцианат)		180-650	0-3
Азот (по Кьельдалю)		250-800	1-10
Аммонийный азот		180-800	1-30
Нитритный азот		Отс.	0,5-3
Нитратный азот		Отс.	5-35
Масла и смолы		50-150	2-6
Цианиды летучие		5-45	0,05-0,2
ПАУ * (6 Borneff)		1000-1800	0,1-45
* Полициклические ароматические углеводороды. 6 Borneff (BaP, BbF, BkF, BghiP, FLA, andlcdP) - это сумма флуорантрена, бенз[b]флуорантрена, бенз[k]флуорантрена, бенз[а]пирена, индено[1,2,3-с,d]пирена и бенз[g,h,i]перилена.

Часть очищенной на БХУ воды направляется на мокрое тушение кокса, оставшаяся часть, объемом не более 3-5 %, загрязненной биологическим осадком воды после БХУ передается на городские очистные сооружения (ГОС),

При проведении комплекса мероприятий по использованию сточных вод в оборотных циклах и сокращению водопотребления на отдельных коксохимических предприятиях удается полностью ликвидировать передачу на городские очистные сооружения и обеспечить бессточность производства

3.3.4 Отходы и побочные продукты

В процессе производства кокса на предприятии образуются отходы производства и побочные продукты (фусы каменноугольные, кислая смолка, пыль коксовая и угольная, шламы, масла, и др.)

Источниками образования фусов являются механизированные осветлители, в которых происходит отстаивание надсмольной воды и смолы, а также сборники, отстойники и хранилища смолы. В емкостном оборудовании при хранении жидких коксохимических продуктов образуются шламы, которые представляют собой "жидкие фусы".

Источниками образования отходов в виде коксовой и угольной пыли являются установки пылеулавливания в системах аспирации углеподготовительного и коксового цехов.

Отходом производства является кислая смолка, которая образуется при контакте коксового газа с серной кислотой при очистке коксового газа от аммиака.

На БХУ при флотации образуются отходы в виде смолы первичных и фенольных отстойников и масел. В таблице 3.23 приведены данные о количественных показателях отходов коксохимического производства.

Таблица 3.23 - Основные отходы и побочные продукты коксохимического производства, кг/т (по данным анкетирования)

Наименование отходов	Класс опасности	Масса образующихся отходов, кг/т продукции		Источники образования	Метод повторного использования
		По данным ИТС 26-2017	По данным анкетирования в 2021 г. (ПНООЛР/Форма N 2-ТП (отходы)
Фусы каменноугольные	2	0,002-0,003	0,2-3,1/0,2-2,8	Механизированные осветлители, сборники, отстойники и хранилища смолы	Присадка к шихте
Кислая смолка	2	0,0006-0,0009	0,15-4,93/0,14-3,48	Сернокислотная очистка коксового газа от аммиака	Присадка к шихте
Кислая смолка высокоопасная	3	0,00024-0,00028	0,5-1,7/0,1-0,6	Сернокислотная очистка сырого бензола	Присадка к шихте
Коксовая пыль	4	0,00048-0,00216 *	1,0-9,5/0,7-6,0	Выдача, транспортирование и рассев кокса	Передача на аглофабрику, присадка к шихте
Угольная пыль	4	0,000215-0,000240	0,062-0,82/0,06-1,04	Прием, транспортирование и измельчение угля	Присадка к шихте
Полимеры бензольного отделения	3	0,00025-0,00032	Нет данных		Присадка к шихте
Масла первичных отстойников биохимустановки	2	0,00019-0,00025	Нет данных	При регенерации поглотительного масла и хранении смолы	Присадка к шихте
* При сухом тушении кокса.

3.3.5. Вторичные энергетические ресурсы

Ориентировочный энергетический баланс коксохимического производства приведен в таблице 3.24.

Таблица 3.24 - Энергетический баланс коксохимического производства (без учета очистки коксового газа) на основе данных [122] ^*

На входе		На выходе
Энергоноситель	ГДж/т кокса	Энергоноситель	ГДж/т кокса
Уголь	40,19	Кокс	27,05
Обогрев коксовых печей	3,01	Коксовый газ	8,08
Химические реакции	0,32	Энергетические потери	3,33
		Дополнительные продукты (SO, смола и т.д.)	2,56
		Отходы кокса после его рассева	1,92
		Коксовая пыль	0,26
Всего	43,52	Всего	43,20
* Выход кокса составляет 780 кг/т угля.

Основным энергетическим ресурсом в коксохимическом производстве является коксовый газ - высококалорийное топливо, которое может использоваться для различных теплопотребностей [122] металлургического предприятия (см. рисунок 3.9).

Выход коксового газа составляет 400-450 м ³/т кокса.

Коксовый газ может применяться на металлургическом комбинате в нескольких целях:

- для повышения теплотворной способности других технологических газов, предназначенных для применения в воздухонагревателях дутья и нагревательных печах станов горячей прокатки, а также в других процессах, где требуется высокая температура;

- для отопления коксовых печей;

- в доменной печи в качестве альтернативного восстанавливающего агента (при наличии подобной технологии);

- в качестве основного топлива на электростанциях;

- в других отопительных системах отдельно или в смеси с низкокалорийными газами.

Источником энергии на коксохимическом предприятии с сухим тушением кокса является водяной пар, получаемый при тушении кокса на УСТК (паропроизводительность 0,4-0,5 т пара/т кокса). Параметры пара не позволяют использовать его в целях производства электроэнергии, поэтому он используется на технологические нужды предприятия.

Рисунок 3.9 - Пример использования коксового газа на металлургическом комбинате [103]

3.4 Производство чугуна

Доменное производство является источником антропогенного воздействия на окружающую среду, основные аспекты которого приведены на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 - Экологические аспекты доменного производства

3.4.1 Потребление ресурсов

Информация о потреблении ресурсов при производстве чугуна дана в таблицах 3.25 и 3.26.

Таблица 3.25 - Удельное потребление ресурсов при производстве чугуна в отрасли (по данным анкетирования)

Потребление электроэнергии, /т	Топливо - природный газ, м 3/т	Технологические газы (кислород), м 3/т	Потребление воды, м 3/т
			техническая вода на технологические нужды (в т.ч. оборотных циклов)
По данным анкетирования в 2017 г.
4,9-27,4	64-116	77-138	18-40
По данным анкетирования в 2021 г.
4,8-25,3	5,8-100,0	30,0-135,5	28-34

Удельное потребление технической воды на процесс (в т.ч. оборотных циклов) находится на высоком уровне, однако большая часть её находится в водооборотном цикле, объем которого на предприятиях может достигать 100 %.

Таблица 3.26 - Удельный расход сырья (кг/т) при производстве чугуна в отрасли (по данным анкетирования)

Сырьевые материалы	Расход
	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2021 г.
Агломерат	620-1692	888,2-1193,0
Окатыши	326-869	305,7-901,6
Кокс	358-487	397,7-481,1
Коксовая мелочь	1,2-26,6	Нет данных
Добавки	77-208	0-3,5
Угли	32-48	Нет данных
Руда	4,9-18,4	0-19,8
Металлодобавки	5,3-21,5	Нет данных
Флюсы	2,6	Нет данных
ВСЕГО	1043-2423	2230

3.4.2 Выбросы в атмосферу

Доменное производство характеризуется наличием организованных и неорганизованных выбросов пыли и газов в атмосферу, в т.ч. выбросов от переработки шлака (см. таблицы 3.27, 3.28).

Организованными источниками эмиссий в окружающую среду служат: дымовые газы воздухонагревателей, имеющие характерный для процессов сжигания газообразного топлива состав; аспирационные системы литейных дворов доменных печей и бункерной эстакады; выбросы от переработки шлаков для процессов придоменной грануляции.

Таблица 3.27 - Данные по материальным потокам для доменных печей в странах ЕС [103]

Вход			Выход
Сырьевые материалы			Эмиссии и отходы
Агломерат	кг/т чугуна	116-1621	Энергия
Железная руда		0-684	Доменный газ	МДж/т чугуна	3377-6061
Окатыши		0-972	Электроэнергия		40-91
Кокс		282-515	Отходы и побочная продукция
Возврат		0-106	Шлак	кг/т чугуна	150-346,6
Известняк/известь		0-80	Пыль колошникового газа		3,4-18
Вдувание в фурмы			Шлам колошникового газа		2-22,3
Жидкое топливо	кг/т чугуна	0-116	Пыль от обеспыливания литейного двора		0,6-5,1
Уголь		0-232	Использованные огнеупоры		0,3-5,9
Коксовый газ		0-46,9	Сточные воды	м 3/т чугуна	0,0096-13,736
Природный газ		0-5,6
Кислород		0-85,1
Прочее 1)		0-73,5
К воздухонагревателям
Доменный газ	МДж/т чугуна	1,2-2287
Коксовый газ		0,024-817
Природный газ		0-819
Конвертерный газ		0,124-259
Энергия
Электроэнергия	МДж/т чугуна	107-850
Прочее
Кислород	м 3/т чугуна	4,6-67
Азот		33-59
Пар		14,8-435
Сжатый воздух		0,008-35
Охлаждающая вода 2)		0,37-22,9
Техническая вода 3)		0,28-13
1) Прочее включает пластмассы, масла, жиры, эмульсии и т.д. 2) Вода, которая не имеет непосредственного контакта в процессе. 3) Вода как часть процесса. Различия в уровнях охлаждающей воды и сточных вод отражают прямоточные и оборотные системы.

Таблица 3.28 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в доменном производстве [103], г/т продукции

Наименование ЗВ	Технологический этап/источник выброса	Масса ЗВ в отходящих газах после очистки
		Диапазон	Среднее
Пыль неорганич. суммарно	Бункерная эстакада - сухая очистка - циклон, фильтр рукавный	0,172-36,6	4,4
MgO		0,096-15	1,66
Mn и его соединения		0,0092-2	0,022
NO 2	Подготовка дутья	34-600	55
NO		8,1-78	35
CO		2238-6000	4900
SO 2		50-254	200
	Литейный двор - сухая очистка - циклон, электрофильтр или рукавный фильтр
CO			242
SO 2			33,6
Пыль неорганическая суммарно		137,9-490,0
MgO		0,129-0,271
Mn и его соединения		0,0061-0,0219

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство чугуна, были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.29.).

Таблица 3.29 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве чугуна (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения	Диапазон (величина)
			Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Прием и хранение сырья, дозирование, отсев мелочи, загрузка печи, подготовка дутья, выплавка чугуна, разливка товарного чугуна на разливочных машинах, обработка доменного шлака, очистка доменного газа и утилизация его химической энергии, утилизация избыточного давления доменного газа, транспортировка жидкого чугуна в сталеплавильный цех, установки водоочистки	Азота диоксид	кг/т чугуна	0,01-0,53	0,004-0,07
	Азота оксид	кг/т чугуна	0,003-0,26	0,001-0,041
	Углерода оксид	кг/т чугуна	0,8-4,1	0,9-4,0
	Серы диоксид	кг/т чугуна	0,05-0,24	0,05-0,25
	Взвешенные вещества *	кг/т чугуна	0,19-0,47	0,33-0,58
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов".

Основные выбросы при производстве чугуна связаны с работой воздухонагревателей (таблица 3.28). Выход дымовых газов на воздухонагревателях составляет приблизительно от 100 тыс. до 500 тыс. нм ³/ч или в удельных единицах - 400-1500 нм ³/ч чугуна. Концентрации выбросов SO ₂ находятся в диапазоне от 4 до 154 мг/нм ³ в зависимости от применяемого газа, что соответствует 1,6-154 г/т чугуна. Содержание оксидов азота составляет (1,7  6,6)10 ^-4 % [123]. Содержание пыли в выбросах от воздухонагревателей составляет 1-12 мг/нм ³, что соответствует 0,4-18 г/т выплавленного чугуна [103].

Приоритетными веществами в выбросах доменного производства являются оксиды азота и оксид углерода, а также дисперсная пыль, образующаяся при выпуске чугуна на литейном дворе, и при дозировании и загрузке шихты в доменную печь. Меры по снижению выбросов в первую очередь направлены на управление эмиссиями пыли.

Аспирационные газы, отбираемые из подбункерных помещений доменных цехов, содержат пыль в количестве 2-5 г/м ³, для очистки от которой в основном используются электрофильтры, что позволяет снизить содержание пыли до 60-80 мг/м ³. Выбросы литейного двора, содержащие пыль и газы, также очищаются в электрофильтрах с эффективностью пылеулавливания 93-96 % (возможно применение рукавных фильтров).

При работе доменной печи в результате горения кокса и восстановительных процессов образуется доменный газ в количестве от 1500 до 2500 м ³/т; его состав зависит от вида выплавляемого чугуна или ферросплава, технологии доменной плавки, поэтому характеризуется диапазоном значений параметров (таблица 3.30).

Таблица 3.30 - Примерный состав доменного газа после двухстадийной очистки [113]

Компонент	Ед. измерения	Значение	Удельные выбросы	Ед. измерения
Пыль	мг/нм 3	1-10	1-20	г/т чугуна
H 2S	мг/нм 3	14	17-26
Металлы:
Mn		0,10-0,29	0,2-0,37
Pb		0,01-0,05	0,02-0,07
Zn		0,03-0,17	0,07-0,22
СО	об. %	20-28	300-700	кг/т чугуна
СО 2		17-25	400-900
H 2		1-5	1-7,5
N 2		остальное	-	-

Доменный газ является вторичным энергетическим ресурсом и после многоступенчатой очистки поступает в газовую сеть предприятия.

Пыль и шлам от очистки доменного газа

Доменный газ подвергается многоступенчатой очистке от пыли (рисунок 3.11).

Сначала в сухом пылеуловителе отделяется крупная часть колошниковой пыли размером более 50 мкм (грубая очистка). После мокрой газоочистки (скрубберы или скрубберы Вентури) от доменного газа отделяют более тонкую пыль (полутонкая очистка), на третьей ступени (в дроссельной группе) отделяются очень дисперсные фракции (тонкая очистка), которые в виде шлама поступают в радиальные отстойники.

Рисунок 3.11 - Многоступенчатая система очистки доменного газа

Очистка аспирационных газов осуществляется, как правило, в электрофильтрах, реже в рукавных фильтрах. На ПАО "НЛМК", например, реализована модульная аспирационная установка с использованием рукавных фильтров для литейного двора доменной печи N 4 (2,1 млн тонн чугуна/год), что обеспечивает эффективность газоочистки 99,7 %.

Согласно европейским требованиям уровень эмиссии, соответствующий требованиям НДТ, составляет:

- для пыли - < 10 мг/нм ³;

- для диоксида серы SO ₂ - < 200 мг/нм ³;

- для оксидов азота NO _x (в пересчете на NO ₂) - < 100 мг/нм ³.

3.4.3 Сточные воды

На охлаждение доменной печи расходуется значительное количество воды - до 30 м ³/т чугуна [123]. В доменных цехах загрязненные сточные воды образуются при очистке доменного газа, на разливочных машинах чугуна, в газопроводах коксового и смешанного газа, при грануляции доменного шлака, гидроуборке пыли в подбункерных помещениях.

При очистке 1000 м ³ газа образуется 4-6 м ³ сточных вод, содержащих пыль (частицы руды, кокса, известняка, агломерата), химические соединения (сульфаты, хлориды), а также растворенные газы.

Расход воды на одну разливочную машину чугуна составляет около 350 м ³/ч. В сточных водах разливочных машин содержатся осколки застывшего чугуна, окалина, коксовая мелочь, графит, негашеная известь и известняковый шлам, что приводит к высокой степени щелочности стоков. Количество сточных вод при этом составляет 70-80 % потребляемой воды.

В результате охлаждения газа в трубопроводах образуется конденсат в количестве 20-40 дм ³ на 1000 м ³ газа. Конденсат из газопроводов коксового и смешанного газа содержит аммиак, фенолы, цианиды, нафталин, масла, смолы, серу.

При грануляции доменного шлака расходуется до 3 м ³ воды на 1 т жидкого чугуна. В сточных водах содержатся сульфаты, сероводород, хлориды.

Загрязненные сточные воды доменного производства, как правило, не сбрасываются в естественные водоемы, а используются в оборотном водоснабжении.

Организация оборотной системы водоснабжения доменного производства

Вода после мокрой очистки доменного газа (см. рисунок 3.12) обычно очищается в радиальных отстойниках (обычно блок из двух или четырех отстойников с одним распределительным колодцем), охлаждается на градирнях и вновь возвращается в технологический цикл. Гидравлическая нагрузка на отстойники при осветлении сточных вод достигает 2,5 м ³/(м ²*ч). Для улучшения осветления воды применяют реагентные методы коагуляции, что позволяет довести нагрузку до 4 м ³/(м ²*ч) и выше поверхности отстойника.

Рисунок 3.12 - Оборотная схема водоснабжения доменного цеха [103]

При грануляции расплавленного шлака имеют место выбросы H ₂S и SO ₂, которые являются потенциальными источниками запаха и вызывают коррозию оборудования. Диапазон удельных выбросов составляет 1-320 г H ₂S/т жидкого чугуна и 1-150 г SO ₂/т жидкого чугуна. Вода, используемая в процессе грануляции, собирается и повторно возвращается в цикл.

Широкое распространение получили объединенные оборотные циклы водоснабжения газоочисток доменного и сталеплавильного цехов [123].

3.4.4 Отходы и побочные продукты

Перечень отходов и побочных продуктов, образующихся в процессе выплавки чугуна, а также обращение с отходами и побочными продуктами, представлен в таблице 3.31.

Таблица 3.31 - Перечень отходов и побочных продуктов, образующихся при выплавке чугуна (по данным анкетирования)

Наименование отхода	Объем образования, кг/т продукции			Обращение с отходами
	По данным ИТС 26-2017	По данным анкетирования в 2021 г.
		ПНООЛР	Форма N 2-ТП (отходы)
Шлак доменный основной не гранулированный	204-830	298-550	236-493	Утилизация с получением побочной продукции "Щебень доменный фракционированный для дорожного строительства"; утилизация потребителю в качестве шлакового щебня; использование при ликвидации горных выработок
Шлак доменный гранулированный	140	90-179	145	Реализация как побочная продукция; Использование при ликвидации горных выработок
Пыль колошниковая при сухой очистке доменного газа	5,5-33	26,0-33,2	19,2-32,0	Утилизация в процессе агломерации в качестве добавки в шихту
Пыль газоочистки черных металлов незагрязненная	1,6-8	18,2	1,7	Утилизация в процессе агломерации
Лом футеровок печей и печного оборудования производства чёрных металлов	1,1-3,5	2,5	1,0	Переработка для собственных нужд или реализации; утилизация в огнеупорном производстве; использование при ликвидации горных выработок
Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные	1,4-24	0,7	0,7	Рециклинг - в конвертерной плавке либо в электропечах
Отходы (осадки) механической очистки (осветления) воды систем мокрой газоочистки производств чугуна и стали с преимущественным содержанием оксидов железа	0,8-19	6,4-37,1	4,5-23,0	Утилизация в процессе агломерации в качестве добавки в шихту; размещение
Скрап чугунный незагрязненный	0,7-22,5	0,9-4,6	0,6	Утилизация в сталеплавильном производстве
Пыль коксовая газоочистки при сортировке кокса	0,032-0,1	Нет данных	Нет данных	Утилизация в производстве агломерата в качестве углеродосодержащей добавки

Пыль при разливке

На литейном дворе может выделяться 0,6-5,1 кг пыли/т жидкого чугуна, которую собирают при очистке газов в рукавном или электрофильтрах для повторного использования в агломерационной шихте.

Пыль и шлам от очистки доменного газа

Для очистки доменного газа применяется многоступенчатая схема, с сухим пылеуловителем на первой стадии, при этом образуется 5-30 кг сухой пыли/т жидкого чугуна, которая поступает в агломерационную шихту. На второй и третьей стадии при мокром способе очистки доменного газа формируется 2-25 кг шламов/т жидкого чугуна.

Сгущенный шлам направляют в пруды-отстойники или шламохранилища для предварительного отстаивания, а далее в шламовые карты для естественного обезвоживания (с полным или частичным применением в аглошихте, если содержание оксида цинка не превышает допустимых пределов).

3.4.5 Вторичные энергетические ресурсы

На рисунке 3.13 представлены потенциальные источники вторичных энергетических ресурсов доменного процесса.

Рисунок 3.13 - Источники ВЭР доменного производства

Наиболее мощным вторичным энергетическим ресурсом является доменный (колошниковый) газ - за счет его сжигания в энергетическом балансе металлургических предприятий покрывается 35-45 % теплопотребностей. Характеристика доменного газа дана в таблице 3.32.

Таблица 3.32 - Характеристика доменного (колошникового) газа

Наименование параметра	Значение
Температура, °C	120-350
Выход, м 3/т чугуна	1500-2500
Теплота сгорания, МДж/м 3	4
Давление на колошнике, МПа	До 4

Температура доменного газа в зависимости от условий ведения плавки (вида комбинированного дутья) и вида выплавляемого чугуна на выходе из печи составляет 120-350 °C. Очищенный от пыли колошниковый газ применяется в доменных воздухонагревателях, энергетических котлах, для отопления зажигательных горнов агломерационных машин, нагревательных колодцев и печей прокатного производства.

Доменный газ, обладая избыточным давлением, используется в газовых бескомпрессорных турбинах (ГУБТ). ГУБТ и технология ее применения впервые разработана в СССР в 1951 г., изготовлена на Невском машиностроительном заводе и установлена на доменной печи ММК в 1956-1962 гг. На Уральском турбинном заводе с 1970 по 1990 гг. было произведено 20 ГУБТ, из которых 5 поставили в Японию, 2 - в Индию и 1 - в Италию. В настоящее время в США, Японии, Великобритании, Франции, Германии имеются десятки газотурбинных установок, работающих на колошниковом газе. Германия, установив газовые турбины на всех крупных доменных печах, ежегодно вырабатывает на них до 360 млн электроэнергии.

К ВЭР доменного производства относится также теплота отходящих газов воздухонагревателей (температурой 300-500 °C), составляющая 15-20 % от ее расхода на подогрев доменного дутья. Этот ресурс может быть использован для выработки пара, горячей воды или для подогрева доменного газа перед входом в газовую турбину.

Наибольший коэффициент использования характеризует химическую энергию доменного газа - 95 %. На российских металлургических комбинатах реализован рециклинг вторичных технологических газов - доменного газа (89,7-99,1 %) и коксового газа (99,5-99,9 %).

3.5 Производство стали в кислородных конвертерах

Процесс производства стали в конвертере с кислородной продувкой является источником выбросов пыли, а также образования твердых отходов (побочных продуктов) и сточных вод. Схема материальных потоков в конвертерном производстве стали приведена на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14 - Схема материальных потоков в конвертерном производстве стали [103]

3.5.1 Потребление ресурсов

Таблица 3.33 - Удельное потребление ресурсов в конвертерном производстве отрасли (по данным анкетирования)

Потребление электроэнергии, /т	Топливо - природный газ, м 3/т	Технологические газы (кислород), м 3/т	Потребление воды, м 3/т
			техническая вода на технологические нужды (в т.ч. оборотных циклов)
По данным анкетирования в 2017 г.
19,04-72,4	1,09-11	60-132	0,94-24
По данным анкетирования в 2021 г.
58,1-75,9	3,7-6,0	47,4-66,2	Нет данных

Удельное потребление технической воды на процесс (в т.ч. оборотных циклов) определяется потребностями процесса, при этом водооборот организован либо на основе локальных оборотных циклов, либо в замкнутой системе водооборота предприятия.

Таблица 3.34 - Удельный расход сырья (кг/т) в конвертерном производстве отрасли (по данным анкетирования)

Сырьевые материалы	Расход, кг/т стали
	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2021 г.
Чугун	472-1082	834,8-940,0
Лом	20-585	160,0-265,5
Известь	31-72,3	45,0-63,3
Известняк	0,04-8,174	0-15,0
Доломит	5,2-50,4	1,4-14,5
Окатыши	1,9	Нет данных
Ферросплавы	5,6-19	9,0-12,9
Скрапы	59,5	0-50,0
Стружка	17,0	Нет данных
Окалина	76	0,1-5,0
Кокс	0,04-0,4	0,08-2,0
Коксовая мелочь	0,161-2,83	1,6-3,0
Угли	5,24-16,84	5,1-8,9
Агломерат	0,01-1,25	0,8-2,0
ВСЕГО	1153-1237	1058-1382

3.5.2 Выбросы в атмосферу

Конвертерное производство стали является источником выбросов пыли, газовых компонентов, образования твердых отходов/побочных продуктов и сточных вод (см. таблицы 3.35, 3.36).

Выбросы при работе кислородных конвертеров образуются в ходе:

- загрузки конвертеров шихтовыми материалами;

- продувки шихты кислородом;

- выпуска жидкой стали и шлака из конвертера.

Неорганизованные (рассеянные) выбросы происходят в течение всех перечисленных процессов, когда отходящие газы не полностью улавливаются.

Таблица 3.35 - Данные по материальным потокам для конвертеров в странах ЕС [103]

Вход			Выход
Сырьевые материалы			Продукты 1)
Жидкий чугун	кг/т жидкой стали	800-950	Непрерывнолитые заготовки	кг/т жидкой стали	1000,0
Лом		150-300
Кокс		0-0,4	Слитки
Известь		30-67	Энергия
Доломит		0-28,4	Конвертерный газ	МДж/т жидкой стали	350-700
Легирующие		1,3-33	Пар		24-335
Газы			Выбросы
Кислород	м 3/т жидкой стали	49,5-70	Пыль	г/т жидкой стали	14-143
Аргон		0,55-1,2	Cr		0,01-0,075
Азот		2,3-18,2	Fe		15,15
			Cu		0,01-2,72
Энергия			Pb		0,17-0,98
Электроэнергия	МДж/т жидкой стали	35-216	Mn		0,3-1,56
Природный газ		49,5-730	NO x		8,2-55
Коксовый газ		0-800	CO		393-7200
			ПАУ	мг/т жидкой стали	10
Общий пар	МДж/т жидкой стали	13-150	ПХДД/Ф	мкг I-TEQ/т жидкой стали	0,043-0,094
Сжатый воздух	нм 3/т жидкой стали	8-26	Остатки производства (отходы/побочная продукция)
Вода	м 3/т жидкой стали	0,8-41,7	Шлак: от десульфурации конвертерный от внепечной обработки стали от непрерывной разливки	кг/т жидкой стали	3-40
					85-165
					9-15
					4-5,7
			Выплески		2,8-15
			Пыль		0,75-24
			Окалина		2,3-7,7
			Сточные воды	м 3/т жидкой стали	0,3-6
1) Сумма продуктов (слябы, блюмсы, заготовки или слитки).

Таблица 3.36 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в конвертерном производстве [103], г/т продукции

Наименование ЗВ	Масса ЗВ в отходящих газах после очистки
CO	1979-5651
NO 2	28-320
NO	6-70
SO 2	15-290
Взвешенные вещества (пыль неорганическая суммарно)	113-350

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство стали в конвертерах, были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.37).

Таблица 3.37 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве стали в конвертерах (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Ед. измерения	Диапазон (величина)
			Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Прием жидкого чугуна, усреднение жидкого чугуна в стационарном миксере, перелив из чугуновозных ковшей или чугуновозных ковшей миксерного типа в чугунозаливочные ковши, подготовка твердой металлической шихты и шлакообразующих материалов, десульфурация чугуна, прием и подготовка ферросплавов, выплавка стали, выпуск расплава из конвертера в сталеразливочный ковш, присадка ферросплавов, раскислителей и других добавок, внепечная обработка расплава, подготовка сталеразливочных и промежуточных ковшей, разливка стали на МНЛЗ или в изложницы (слитки), обработка непрерывнолитых заготовок и слитков, переработка и утилизация шлаков сталеплавильного производства, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т стали	0,02-0,17	0,04-0,35
	Азота оксид	кг/т стали	0,004-0,06	0,006-0,072
	Углерода оксид	кг/т стали	0,14-4,79	0,14-4,82
	Серы диоксид	кг/т стали	0,005-0,24	0,007-0,092
	Взвеш. вещества *	кг/т стали	0,03-0,27	0,10-0,34
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов".

Блок-схема процесса конвертерного производства стали с указанием источников выбросов приведена на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 - Блок-схема процесса конвертерного производства стали с указанием источников выбросов [103]

Основным отходящим газом является конвертерный газ, последующее его удаление и обеспыливание осуществляется системой устройств и аппаратов первичного обеспыливания в составе газоход, котел-утилизатор, наклонный газоход, скруббер Вентури с каплеуловителем, свеча или газгольдер).

Приоритетными веществами в выбросах конвертерного производства являются оксид углерода и взвешенные вещества (пыль неорганическая), меры по снижению выбросов в первую очередь направлены на управление эмиссиями пыли.

При работе в режиме полного дожигания выбросы пыли в атмосферу находятся в диапазоне 25-100 мг/нм ³ после очистки, выход продуктов сгорания достигает 2000-3000 нм ³/т (что дает величину выбросов пыли в среднем 180 г/т жидкой стали).

В выбросах в воздух при переливе чугуна из ковша в заливочный ковш, в процессах десульфурации, последующего отделения шлака образуется до 10 г/нм ³ (или 1000 г/т стали) пыли. Эффективная локализация выбросов от предварительной обработки расплава чугуна достигается с помощью применения пылезащитных кожухов. Собранные с их помощью газы очищаются в скрубберах, трубах Вентури, циклонах, рукавных фильтрах, электрофильтрах.

Другие источники выбросов в процессе производства стали в кислородных конвертерах, включая внепечную обработку стали и непрерывную разливку, дают удельные показатели выбросов в диапазоне 1-275 г/т стали, после очистки 0,1-50 г/т стали.

Неорганизованные (рассеянные) выбросы конвертерного производства стали эвакуируются системой вторичного обеспыливания.

Система вторичного обеспыливания состоит из вытяжного зонта, расположенного непосредственно над горловиной конвертера в наклонном положении, и кожуха вокруг конвертера. Расход отходящих газов вторичного обеспыливания составляет 300 000-3 500 000 нм ³/ч, а очистка выполняется в большинстве случаев с помощью рукавных фильтров, реже - электрофильтров. Удельный расход электроэнергии на транспорт такого количества газа составляет 0,72-13 МДж/т стали.

Эффективность вторичного обеспыливания (с учетом процессов улавливания и эвакуации) конвертерной плавки составляет: при заливке жидкого чугуна - 89-99 %, при загрузке лома - 24-64 %, при продувке - 89-99 %; при выпуске стали - 49-55 %. Достигаемые уровни остаточной запыленности при вторичном обеспыливании при использовании электрофильтра около 30 мг/нм ³, рукавного фильтра - менее 2-13 мг/нм ³.

В результате работы систем вторичного пылеулавливания образуется 0,5-1,2 кг/т стали уловленной пыли [103].

На ПАО "ММК" реализована автоматизированная централизованная система аспирации и обеспыливания 1400 тыс. м ³/ч неорганизованных выбросов конвертерного цеха, включающая 2-е ступени очистки (24 циклона и напорный рукавный фильтр), что обеспечивает очистку выбросов до остаточной запыленности 20-30 мг/м ³. Уловленная пыль в количестве 10 тыс. т/год возвращается в агломерационный цех для использования в шихте [124].

3.5.3 Сточные воды

В конвертерном производстве вода используется:

- для очистки конвертерного газа (скрубберная вода), после очистки воду возвращают в цикл;

- для вакуумной обработки (5-8 м ³/т жидкой стали), эти сточные воды очищают вместе с другими потоками от прокатных станов и возвращают в цикл;

- для прямого охлаждения при разливке стали на МНЛЗ или в изложницы (5-35 м ³/т жидкой стали), эти сточные воды очищают вместе с другими потоками от прокатных станов и возвращают в цикл.

Для оптимизации использования сточных вод на металлургическом заводе предпочтительным подходом является локальная очистка и организация оборотных циклов. К примеру, водоснабжение конвертерного цеха ПАО "ММК" осуществляется по оборотной схеме, в которую входят 4 цикла (см. рисунок 3.16).

Рисунок 3.16 - Оборотная схема водоснабжения конвертерного цеха ПАО "ММК" [124]

На ПАО "НЛМК" с 2009 г. действует полностью замкнутый (бессточный) оборотный цикл водоснабжения.

3.5.4 Отходы и побочные продукты

- Основной перечень отходов производства и побочных продуктов, образующихся при выплавке, обработке и разливке стали, представлен ниже (а также в таблице 3.38), кг/т жидкой стали:

- конвертерный шлак - 85...165;

- шлак от десульфурации - 3...21 (данный шлак частично используется при строительстве полигонов или просто размещается на полигонах промышленных отходов);

- мелкая и грубая пыль - 0,75...24;

- шлак от внепечной обработки - 9...15 (возможно применение в производственном рециклинге);

- брызги металла - 2,8...15;

- шлак при непрерывной разливке - 4...5;

- окалина при непрерывной разливке на МНЛЗ или в изложницы - 2,3...6,4.

Таблица 3.38 - Объем образования отходов и побочных продуктов в конвертерном производстве, кг/т продукции (по данным анкетирования)

Наименование отхода	Объем образования, кг/т продукции			Обращение с отходами
	По данным ИТС 26-2017	По данным анкетирования в 2021 г.
		ПНООЛР	Форма N 2-ТП (отходы)
Шлак конвертерного производства	114,6-191,8	123,9-223,1	138,9-173,9	Рециклинг в сталеплавильном производстве; использование при ликвидации горных выработок; использование для дорожного строительства
Окалина при непрерывном литье заготовок	Нет данных	Нет данных	Нет данных	Рециклинг - вторичное использование в качестве металлошихты
Скрап чугунный незагрязненный	Нет данных	Нет данных	Нет данных
Скрап стальной незагрязненный	11-34	31,4	5,1
Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные	9,58-24,1	12,9-18,2	12,3-12,7
Отходы (осадки) механической очистки (осветления) воды систем мокрой газоочистки производства стали с преимущественным содержанием оксидов железа	11,72-22,29	17,8-18,6	7,3-17,3	Реализация в качестве побочной продукции
Отходы (осадки) механической очистки (осветления) воды систем мокрой газоочистки производств стали с преимущественным содержанием оксидов кальция и алюминия	0,56-17,82	Нет данных	Нет данных	Рециклинг - утилизация в процессе агломерации; переработка для собственных нужд; реализация сторонним организациям
Лом футеровок печей и печного оборудования производства чёрных металлов	2,95-17,06	6,3-6,7	0,05-3,12	Рециклинг - утилизация в огнеупорном производстве; использование при ликвидации горных выработок
Пыль газоочистки неорганизованных выбросов конвертерного производства	0,27-5,65	1-5,6	0,8-1,03	Рециклинг - утилизация в процессе агломерации; переработка для собственных нужд; реализация сторонним организациям; размещение
Пыль газоочисток при десульфурации чугуна	0,2	Нет данных	Нет данных	Переработка для собственных нужд или реализация
Пыль миксерного отделения (пыль чугунная)	0,002-0,13	Нет данных	Нет данных	Переработка для собственных нужд или реализация
Отходы известняка, доломита и мела в кусковой форме практически неопасные	1,9-311	6,6	5,9	Утилизация в процессе агломерации

Переработка конвертерных шлаков является обязательным элементом обращения с отходами, так как позволяет исключить образование отвалов и связанное с этим отчуждение сельскохозяйственных угодий, устранить неизбежное в условиях шлаковых отвалов образование пыли, загрязнение водного и воздушного бассейнов.

Основными путями утилизации конвертерных шлаков является извлечение из них металла, фракционирование, использование в производственном рециклинге (для интегрированных предприятий - в агломерационном и доменном производствах), в глобальном рециклинге (для дорожного строительства, промышленного и гражданского строительства, для производства цемента), в качестве материалов для рекультивации [125].

Ввиду востребованности шлаковой продукции конвертерные шлаки имеют статус побочной продукции, а не отхода.

На ПАО "Северсталь", ПАО "НЛМК" конвертерный шлак после дробления и сортировки используют непосредственно в доменной печи (фракция крупнее 10 мм) и аглошихте (фракция 0-10 мм) [126]. Кроме того, смесь сталеплавильных шлаков, полученную после дробления и магнитной сепарации, применяют в виде сталеплавильного скрапа с повышенным содержанием железа, в том числе металлического, также в доменной и агломерационной шихте.

Конвертерные шлаки перерабатываются на многих металлургических предприятиях, в том числе на ПАО "НЛМК", ПАО "Северсталь", в АО "Евраз НТМК", в ПАО "ММК", с получением строительных материалов (щебня, шлаковой муки, фосфат-шлака) и извлечением значительного количества металла [125].

Пыль и шламы, собранные после систем первичного и вторичного обеспыливания в конвертерном производстве, могут содержать примеси тяжелых металлов, в особенности цинка, источником которого является главным образом лом, загружаемый в конвертер.

Для выполнения требований по производственному рециклингу пыли следует использовать лом с низким содержанием цинка. Для вовлечения в хозяйственный оборот цинксодержащей пыли необходима разработка технологий переработки таких отходов с извлечением прежде всего цинка.

3.5.5 Вторичные энергетические ресурсы

Конвертерный газ сталеплавильного производства является вторичным энергетическим ресурсом. Его усредненный состав при плавке с верхней и нижней продувкой может быть охарактеризован следующим образом, %: 67-79 СО, 13-16 СО ₂, 5-14 N ₂, 0-3 Н ₂, 0-3 Н ₂О. Температуре на выходе из конвертера равна 1400-1600 °C. Теплота сгорания газа составляет 8,4-9,2 МДж/м ³. Выход конвертерного газа оценивается в 60-80 м ³/т стали.

Для утилизации энергии конвертерных газов возможно применение трех систем:

- с полным дожиганием и утилизацией тепловой энергии;

- частичным дожиганием и утилизацией тепловой энергии;

- без дожигания газа и использованием его как топлива в энергетическом балансе предприятия.

В системе полного дожигания технологический газ после выхода из конвертера сжигается в газоотводящем тракте. Энергия утилизируется путем использования физического тепла этого газа в котле-утилизаторе. Серийные котлы-утилизаторы охладители конвертерных газов) имеют производительность по пару 160-210 т/ч при его пиковом давлении до 5 МПа. Системы полного дожигания характеризуются большим удельным выходом газов (500-1000 нм ³/т жидкой стали и более) по сравнению с системами без дожигания (50-100 нм ³/т жидкой стали).

В системе с частичным дожиганием часть отходящего конвертерного газа дожигается в газоотводящем тракте перед котлом-утилизатором (при коэффициенте расхода воздуха  = 0,3-0,6), далее газ выводится на "свечу", где осуществляется его полное дожигание и отведение в атмосферу.

В системе без дожигания СО перед котлом-утилизатором утилизируется физическое тепло отходящих газов с последующим полным сжиганием на "свече" (отраслевая практика) или отведением в газгольдер и применением в качестве топлива (европейский опыт).

В любом из рассмотренных вариантов очистка газов производится после их использования в котле-утилизаторе.

Охлажденный в охладителях конвертерных газов и очищенный конвертерный газ может улавливаться (направляться в газгольдер). В этом случае, в соответствии с зарубежной практикой газ поступает в струйные охладители и полые скрубберы, затем в трубы Вентури и далее в центробежные скрубберы (мокрые циклоны), после которых попадает в газгольдер.

На российских заводах в настоящий момент конвертерный газ не улавливается.

3.6 Производство стали в электродуговых печах

Блок-схема материальных потоков выплавки стали в электродуговых печах дана на рисунке 3.17, а количественная характеристика материальных потоков в таблице 3.39.

Рисунок 3.17 - Блок-схема материальных потоков в электродуговых печах [103]

Таблица 3.39 - Данные по материальным потокам для электродуговых печей в странах ЕС [103]

Вход			Выход
Сырьевые материалы			Продукты
Лом	кг/т жидкой стали	1039-1232	Жидкая сталь	кг	1000,0
Чугун в чушках		0-153
Чугун жидкий 1)			Выбросы в воздух
Железо прямого восстановления DRI		0-215	Отходящие газы	Млн нм 3/ч	1-2
Известь/доломит 2)		25-140	CO	г/т жидкой стали	50-4500
Уголь (включая антрацит и уголь)		3-28	SO 2		13-460
Графитовые электроды		2-6	NO x		13-460
Огнеупорная футеровка		4-60	Пыль		4-300
Лигатура		11-40
Углеродистая сталь		23-363
Высоколегированная и нержавеющая сталь
			HCl	мг/т жидкой стали	5800-35 250
			Zn		200-24 000
			Pb		75-2850
			Cr		12-2800
			Cu		11-510
Газы			Ni		3-200
Кислород	м 3/т жидкой стали	5-65	Hg		2-200
Аргон		0,3-1,45	Cd		1-148
Азот		0,8-12	HF		0,04-15 000
Пар 3)	кг/т жидкой стали	33-360	TOC		35-260
Энергия			Бензол		30-4400
Электроэнергия	/т жидкой стали	404-748	Хлорбензолы		0,2-12
	МДж/т жидкой стали	1454-2693	ПАУ		9-970
Топливо (природный газ и жидкие топлива)	МДж/т жидкой стали	50-1500	ПХБ		0,01-5
Вода	м 3/т жидкой стали	1-42,8	ПХДД/Ф	мкг I-TEQ/т жидкой стали	0,04-6
			Выход
			Остатки производства (отходы/побочная продукция)
			Шлак от печи	кг/т жидкой стали	60-270
			Шлак от ковша		10-80
			Пыль		16-22,8
			Отходы огнеупоров
			Шум	дБ (А)	90-133
1) Жидкий чугун используется только в специальных случаях (275 кг/т жидкой стали) при низком качестве лома. 2) Обычно используется известь. 3) Пар обычно не используется при выплавке стали в электродуговых печах. За исключением установок вторичной металлургии с вакуумной обработкой.

3.6.1 Потребление ресурсов

При производстве стали в электродуговых печах основными источниками энергии являются электроэнергия и природный газ. Общее потребление энергии на входе для данного технологического процесса составляет 2300-2700 МДж/т стали, из которых 1250-1800 МДж/т приходится на электроэнергию. Затраты кислорода составляют 24-56 м ³/т стали [103].

За последние 40 лет использование физического тепла отходящих газов электродуговой печи достигло 140 кВт ч/т жидкой стали, в основном расходуемого на нагрев лома (приблизительно до 800 °С), что снижает потребление энергии на 100 кВт ч/т жидкой стали. Таблица 3.40 иллюстрирует потребление ресурсов, а таблица 3.41 - сырья, в отрасли при производстве стали в электродуговых печах.

Таблица 3.40 - Удельное потребление ресурсов в отрасли при производстве стали в электродуговых печах (по данным анкетирования)

Потребление электроэнергии, /т	Топливо - природный газ, м 3/т	Технологические газы (кислород), м 3/т	Потребление воды, м 3/т
			техническая вода на технологические нужды (в т.ч. оборотных циклов)	"свежая" вода
По данным анкетирования в 2017 г.
312-590	10-52	32-71	61-210	0,06-7,3
По данным анкетирования в 2021 г.
378-1102	5,2-32,6	8,5-76,1	1,0-68,5	0,04-7,0

Расход технической воды на процесс (в том числе оборотных циклов) находится в диапазоне от 1 до 68,5 м ³/т продукции, однако основная часть этой воды почти полностью находится в замкнутом водооборотном цикле, который составляет 98,8-100 %.

Таблица 3.41 - Удельное расход сырья (кг/т) при производстве стали в электродуговых печах в отрасли (по данным анкетирования)

Сырьевые материалы	Расход
	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2021 г.
Лом	559-1126	102-1086
Чугун	3,7-542	13,2-836,7
Скрап	16,3-59,5	2,0-279,1
Ферросплавы	10,8-21,4	9,5-69,3
ГБЖ	15,8-19	0,01-114,7
Окатыши	16,8	0,5-858,0
Коксовая мелочь	12-19,3	1,8-15,7
Кокс	0,3-2,9	0,1-11,5
Известь	54,4-61,2	25,0-71,2
Известняк/доломит	0,3-51,8	0,6-11,8
Стружка	17	1,0-75,5
Легирующие	7,6	0,8-1,2
Окалина	6,8	0,1-12,0
ВСЕГО	1102-1274	1186-1369

3.6.2 Выбросы в атмосферу

Источниками выбросов в электросталеплавильном производстве являются собственно электродуговая печь, машины непрерывного литья заготовок, а также дополнительные агрегаты, предназначенные для обеспечения процесса плавки (стенды сушки и разогрева стальковшей и промежуточных ковшей, печи-ковши, установки вакуумирования стали).

Отходящие газы электродуговой печи квалифицируются как первичные выбросы и составляют  95 % общих выбросов процесса. Первичные выбросы отбираются из четвертого отверстия с патрубком для газоотсоса (в случае трех электродов - печи на переменном токе) или из второго отверстия с патрубком для газоотсоса (в случае одного электрода - печи на постоянном токе). Существуют также электродуговые печи без четвертого отверстия, которые снабжены шумопылезащитным кожухом с полным закрытием печи и с отводом газа из-под кожуха.

Отходящие газы, которые образуются при разделке лома, загрузке шихты и выпуске плавки, а также при выбросах из печных отверстий, улавливаются с помощью вытяжного зонта, обычно размещаемого выше печи (или в районе крыши) и идентифицируются как вторичные выбросы. В зависимости от размеров здания и мощности печи расход газов в системе аспирации может превышать 1 млн м ³/ч.

Применяют следующие конфигурации для улавливания:

- электродуговые печи с улавливанием первичных отходящих газов от печи (2 и 4 отверстия) и вытяжной зонт для улавливания вторичных отходящих газов, установленный в здании с открытой секцией крыши;

- электродуговые печи с улавливанием первичных отходящих газов от печи (2 и 4 отверстия) и шумо- и пылезащитным кожухом, улавливающим весь дым из печи, с отводом в одну систему вытяжки, установленную в здании с открытыми секциями крыши;

- электродуговые печи с улавливанием первичных отходящих газов от печи (2 и 4 отверстия), установленные в здании с полностью закрытой крышей, со сбором потока вторичных отходящих газов;

- в некоторых случаях улавливание происходит только из одного отверстия (2 или 4).

Удельные выбросы процессах загрузки печи, выпуска стали из печи (с учетом неорганизованных утечек) варьируют от 1,4 до 3,5 кг пыли/т жидкой стали перед очисткой.

Выход газов из электросталеплавильной печи и состав газовой фазы зависит от состава шихты, скорости плавления, технологического и температурного режима плавки, режима кислородной продувки и т.п. В процессе плавки стали в электропечах, особенно при вдувании кислорода, температура металла повышается до 3000 °C, происходят различные химические реакции, сопровождающиеся образованием газа. Этот газ содержит продукты выгорания электродов, испарения железа, кремния и других веществ, содержащихся в металле. Из электропечи газы выделяются во время загрузки шихты, в процессе плавки и слива стали в ковш. Газ, выделяющийся из печи, имеет примерный состав: 15-25 % CO; 5-11 % CO ₂; 0,5-3,5 % H ₂; 3,5-10 % O ₂; 61-72 % N ₂.

Температура газа на выходе из печи составляет 1800-2000 °C. Газ взрывоопасен из-за наличия в нем СО, поэтому перед очисткой СО дожигается в специальном устройстве.

Концентрация пыли в газе может изменяться в широких пределах: от 2 до 10 г/м ³ без продувки кислородом и при продувке - от 14 до 100 г/м ³, причем запыленность газов зависит от объема подсоса в зоне дожигания. Средний удельный выход пыли составляет 6-9 кг/т стали [127]. Основная масса пыли ( 42 %) - мелкодисперсная (< 10 мкм) и образуется в результате испарения металла в зоне действия электрических дуг и кислородной продувки и последующей конденсации в печном пространстве и газоходах. Шлакообразующие добавки дают более крупные фракции. Состав пыли представлен оксидами железа (до 80 %), кремния, алюминия, марганца, кальция, а также содержит тяжелые металлы (свинец, цинк, медь, хром, никель, мышьяк, кадмий и ртуть). Вынос ферромагнитной пыли из печи составляет 2,5-10 кг/т стали.

Обычно удельные значения выбросов (концентраций) включают и вторичные выбросы, поскольку первичные и вторичные выбросы часто объединяются в общую газоотводящую систему (см. таблицу 3.42).

В небольших количествах в газах находятся следующие загрязняющие вещества, мг/м ³ (г/т): оксиды азота - 550 (270); оксиды серы - 5 (1,6); цианиды - 60 (28,4); фториды - 1,2 (0,56) [123, 127].

Таблица 3.42 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве стали в электродуговых печах, г/т [103]

Наименование ЗВ	Технологический этап/источник выброса	Масса ЗВ в отходящих газах после очистки
		Диапазон	Среднее
NO 2	Подготовка стальковшей	0,1-10,7	3,6
NO		0,1-1,74	0,7
CO		0,4-18,1	7,7
SO 2		0,14-1,24	0,7
NO 2	Печь-ковш Очистка мокрая: труба Вентури, каплеуловитель. Очистка сухая: фильтр рукавный	6-9,8	7,9
NO		1-3,48	2,2
CO			0,017
Пыль неорганич.		0,105-4	1,9
MgO		1-2	1,5
Mn и его соед.		0,1-1,43	0,8
NO 2	Дуговая электросталеплавильная печь (ДСП). Очистка сухая: фильтр рукавный	8,5-552,9	281
NO		2,5-257,4
CO		270-4499	2910
SO 2		4-335	41
Пыль неорганич. суммарно		140-749,4	500
MgO		1,5-7,6	4,4
Mn и его соед.		1-17	6,4
Fe 2O 3		9-230	85,7
	Разливка стали (МНЛЗ). Очистка сухая: фильтр рукавный
CO		0,36-3,8	2,1
Пыль неорганич.			5,9
Mn и его соед.			0,09
NO 2	Установка внепечной обработки стали (УВОС). Очистка сухая: фильтр рукавный	67,9-80	73,9
NO			11
CO		30-52,8	41,4
Пыль неорганич. суммарно		3,9-91	53
MgO			3,8
Mn и его соед.			2,1
Fe 2O 3			23

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство стали в электродуговых печах, были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.43.).

Таблица 3.43 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве стали в электродуговых печах (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения	Диапазон (величина)
			Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Подготовка шихтовых материалов, подготовка печи, завалка шихты, залив чугуна (если применимо), плавка, обезуглероживание, выпуск, раскисление, легирование, внепечная обработка, разливка стали на МНЛЗ, подготовка сталеразливочных ковшей, обработка электросталеплавильного шлака и пыли, очистка отходящего газа сталеплавильных печей, установки водоочистки	Азота диоксид	кг/т стали	0,05-8,0	0,03-0,77
	Азота оксид	кг/т стали	0,01-0,47	0,004-0,35
	Углерода оксид	кг/т стали	0,2-71,6	0,2-6,5
	Серы диоксид	кг/т стали	0,003-0,26	0,01-0,98
	Взвешенные вещества *	кг/т стали	0,14-6,26	0,14-2,0
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов".

В электросталеплавильном производстве из-за периодического режима плавки имеют место так называемые технологические выбросы, достаточно сложно эвакуируемые. Для улавливания таких выбросов применяются следующие системы:

- устройство фонарей и вытяжных шахт в крыше цеха, через которые попавший в цех газ удаляется естественным путем;

- установка над электропечью зонта или колпака, полностью перекрывающего свод печи (вместо зонта иногда делают колпаки, укрепленные на каркасе печи, непосредственно у мест пыле- и газовыделений);

- секционный отсос, представляющий собой укрытие из нескольких секций, присоединенных к вытяжному газоходу;

- отвод газа непосредственно из-под свода печи, в котором делают специальное отверстие, через которое при помощи водоохлаждаемого патрубка, соединенного с газоотводящим трактом, отсасывают газ;

- отвод газа из-под свода печи через патрубок с разрывом газового потока;

- полное укрытие печи, позволяющее улавливать газы, выделяющиеся при загрузке, плавке и сливе металла.

Очистку отходящих газов электропечей от пыли осуществляют мокрым способом в трубах Вентури и сухим способом в электрофильтрах или рукавных фильтрах, сравнительная эффективность которых показана в таблице 3.44. В настоящее время для очистки газов от пыли все чаще используют рукавные фильтры с применением термостойких фильтровальных тканей из синтетических волокон (выдерживают температуру до 250 °C).

Таблица 3.44 - Эффективность очистки выбросов электродуговой печи полного цикла [103]

Технология очистки выбросов	КПД *, %
Рукавный фильтр	95
Электрофильтр	> 95
Кожух, зонт и тканевый фильтр	> 99,5
Волокнистый фильтр и дожигание	> 95

На ПАО "ММК" выбросы дуговых сталеплавильных печей N 1 и N 2 направляются на газоочистку, оснащенную рукавными фильтрами производительностью 1,3 млн м ³/ч, от начальной концентрации пыли 2-5 г/м ³ до остаточной концентрации 0,010 г/м ³[124].

3.6.3 Сточные воды

Сточные воды газоочистки электросталеплавильных цехов (в случае применения мокрых систем газоочистки) загрязняются мельчайшими взвесями, включающими оксиды железа, алюминия, марганца, магния, никеля, кремния, кальция, хрома и др. Следует отметить, что пыль, выносимая из печи, склонна к слипанию, плохо смачивается водой. Примерно 70 % частиц, содержащихся в сточных водах, характеризуется крупностью < 10 мкм, поэтому взвесь сточных вод электросталеплавильных цехов очень трудно осаждается.

Сточные воды от установок охлаждения и гидравлической чистки изложниц, охлаждения оборудования МНЛЗ, загрязненные шлаком, окалиной, известью, осветляются в яме окалины, затем - в радиальных или горизонтальных отстойниках. Доочистка воды осуществляется на скорых или напорных песчаных фильтрах, после чего очищенная вода вновь поступает в систему оборотного водоснабжения.

При очистке сточных вод после промывки фильтров, после центрифуги, чаще всего в сточные воды добавляют коагулянт (сульфат алюминия, сульфат железа) и флокулянт (полиакриламид). Для осветления сточных вод применяют аппараты-осветлители. Для первичного обезвоживания шлама, образующегося при осветлении и очистке сточных вод, применяют отстойники-сгустители. Для конечного обезвоживания шлама используются фильтр-прессы, центрифуги и сушильные барабаны.

3.6.4 Отходы и побочные продукты

Данные по удельному образованию отходов и побочных продуктов при производстве стали в электродуговых печах металлургической отрасли в РФ даны в таблице 3.45.

Производственные остатки (отходы и побочная продукция) включают электросталеплавильный шлак, шлак внепечной обработки, пыль систем газоочисток, отходы огнеупорных материалов от ремонта печей и печного оборудования и являются в основном малоопасными и практически неопасными отходами (IV и V классов опасности).

Таблица 3.45 - Обращение с отходами и побочными продуктами электросталеплавильного производства (по данным анкетирования)

Наименование отхода	Объем образования, кг/т продукции				Обращение с отходами
	По данным анкетирования в 2017 г.		По данным анкетирования в 2021 г.
	среднее	диапазон	ПНООЛР	Форма N 2-ТП (отходы)
Шлак электросталеплавильный	197,7	127-282	79-201	123-192	Рециклинг - в сталеплавильном производстве; переработка в шлаковый щебень; использование для ликвидации горных выработок; использование в производстве цемента; использование в качестве инертного материала на полигоне
Скрап стальной незагрязненный	49,5	43-56	34	Нет данных	Рециклинг - в сталеплавильном производстве
Лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные	28,8	0,88-82,6	1,7-183,0	0,6-54,6	Рециклинг - в сталеплавильном производстве
Отходы известняка, доломита и мела в кусковой форме практически неопасные	21,6	0,116-43	Нет данных	Нет данных	Использование сторонними организациями при производстве строительных материалов
Пыль газоочистки черных металлов незагрязненная	15,8	12,9-18,8	0,9-18,2	0,3-13,4	Размещение на полигоне (90 %); использование при создании инертного слоя при рекультивации поли
Пыль аспирации электросталеплавильного производства	14,7	0,12-41	2,1-55,0	0,025-16,7	Рециклинг - переработка в окатыши железосодержащие; рециклинг - в качестве железосодержащей добавки при производстве агломерата; использование для ликвидации горных выработок; размещение на ОРО; передача сторонним организациям
Окалина при непрерывном литье заготовок	6,6	0,02-18,7	3,0	3,6	Рециклинг - в агломерационном и/или сталеплавильном производстве; передача сторонним организациям
Электроды графитовые отработанные не загрязненные опасными веществами	0,2	0,03-0,92	0,02-0,8	0,004-0,8	Рециклинг - в качестве добавочного материала; повторное использование после восстановления резьбы; передача сторонним организациям

3.7 Производство стали в мартеновских печах

Процессы плавки в современных мартеновских печах схожи с процессами плавки в электродуговой печи, поскольку не используют в шихте жидкий чугун; но отличаются от них тем, что нагрев и расплавление материалов осуществляется за счет тепла, подводимого сжиганием природного газа или мазута, а не электроэнергией. По этой причине в отношении материальных потоков и источников эмиссий в окружающую среду при производстве стали в мартеновских печах можно ориентироваться по рисунку 3.17.

3.7.1 Потребление ресурсов

Удельное потребление ресурсов при производстве стали в мартеновских печах (в том числе сталеплавильных политопливных агрегатах) по данным анкетирования в 2021 г. приведено в таблицах 3.46 и 3.47.

Таблица 3.46 - Удельное потребление ресурсов при производстве стали в мартеновских печах (сталеплавильных политопливных агрегатах)

Потребление электроэнергии, /т	Потребление природного газа, м 3/т	Потребление мазута, т/т	Потребление тепловой энергии, Гкал/т	Потребление воды, м 3/т
				техническая вода на технологические нужды (в том числе оборотных циклов)	"свежая" вода
146,0	146,7	0,056	0,06	53,7	11,0
Нет данных	900	0,45	Нет данных	Нет данных	Нет данных

Таблица 3.47 - Удельный расход сырья (кг/т) при производстве стали в сталеплавильных политопливных агрегатах

Сырьевые материалы	Расход по данным анкетирования в 2021 г.
Лом	681,9 */684,9 **, ***	547/671,22
Чугун	250,3 */245,1 **	410/7
Ферросплавы	18,4 */34,0 **	18,21/13,4
Коксовая мелочь	18,7 */19,0 **	5/-
Известь	15,8 */16,6 **	-
Известняк	56,1 */56,8 **	97,66/18
Доломит	25,9 */26,4 **	37,37/-
Скрап		0/426,53
Стружка	221,8 */222,5 **	99,5/-
* Нелегированная сталь. ** Легированная сталь. *** Числитель - сталь марки 20 ГЛ, знаменатель - марки 20.

3.7.2 Выбросы в атмосферу

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство стали в мартеновских печах (сталеплавильных политопливных агрегатах), были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.48).

Таблица 3.48 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве стали в мартеновских печах (сталеплавильных политопливных агрегатах)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения		Диапазон (величина)
				Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Выбросы при производстве нелегированной стали в сталеплавильных политопливных агрегатах (подготовка твердой металлической шихты и шлакообразующих материалов, подготовка ферросплавов, подготовка печи, завалка шихты, плавка, нагрев расплава, выпуск в сталеразливочный ковш, присадка раскислителей и других добавок, внепечная обработка расплава, подготовка сталеразливочных и промежуточных ковшей, разливка стали на МНЛЗ, обработка непрерывнолитых заготовок, переработка и утилизация шлаков, пыли сталеплавильного производства, установки водоочистки)	Азота диоксид	кг/т		0,56; 2,6687	0,53; 3,4579
	Азота оксид	кг/т		0,41; 0,4337	0,38; 0,5619
	Углерода оксид	кг/т		2,92; 5,2145	2,74; 10,4977
	Серы диоксид	кг/т		4,15; 0,0653	3,29; 1,4895
	Взвешенные вещества *	кг/т		2,72; 1,9927	2,28; 7,9690
Выбросы при производстве легированной стали в сталеплавильных политопливных агрегатах (подготовка твердой металлической шихты и шлакообразующих материалов, подготовка ферросплавов, подготовка печи, завалка шихты, плавка, нагрев расплава, выпуск в сталеразливочный ковш, присадка раскислителей и других добавок, внепечная обработка расплава, подготовка сталеразливочных и промежуточных ковшей, разливка стали на МНЛЗ, обработка непрерывнолитых заготовок, переработка и утилизация шлаков, пыли сталеплавильного производства, установки водоочистки)	Азота диоксид		кг/т	2,6705	3,4632
	Азота оксид		кг/т	0,4340	0,5628
	Углерода оксид		кг/т	5,2180	10,5137
	Серы диоксид		кг/т	0,0653	1,4918
	Взвешенные вещества *		кг/т	1,9940	7,9812
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов".

Величина выбросов зависит от садки печи, при этом, уменьшаясь с увеличением садки печи (таблица 3.49).

Таблица 3.49 - Отраслевые значения эмиссий для выплавки стали в мартеновской печи [128], кг/т стали

Наименование технологического процесса	Удельные выбросы, кг/т стали
	Твердые вещества	SO 2	NO x	CO
Мартеновские печи (в среднем)	0,6-1,7	0,2	0,7-30	4,33-6,95
Мартеновские печи садкой:
100 т	1,3-1,7	0,12-1,0	1,87-30
300 т	0,8-0,98	0,11-0,345	1,7-25,6
Двухванная сталеплав. печь 2 х 300	0,1-0,45	0,01-0,04	0,031-16,5
Неорганизованные выбросы (суммарно за плавку)	1,4-2,3		0,36	1,0-6,89

К основным видам воздействия на атмосферу при производстве стали в мартеновских печах можно отнести пылевые эмиссии и оксид углерода, в некоторых случаях диоксид серы.

Механизм пылеобразования в мартеновском производстве зависит от вида применяемого топлива, интенсивности его горения и химизма процесса. Основными источниками образования выбросов в мартеновской печи служат топливо, газовыделения при нагревании и разложении шихтовых материалов, выделяющиеся при окислении оксиды углерода.

Химический состав пыли зависит от качества шихты, марки выплавляемой стали, способа ведения процесса плавки, вида топлива и продолжительности плавки. Пыль в основном представлена оксидами железа (FeO, Fe ₃O ₄, Fe ₂O ₃) и имеет весьма дисперсный состав: более 90 % фракции менее 5 мкм.

За счет подсосов объем газовоздушного потока, поступающий на газоочистку может увеличиться в 1, 8-2,0 раза.

Для очистки отходящих газов мартеновских печей используют преимущественно два способа: мокрую очистку в скрубберах Вентури или сухую очистку в электрофильтрах.

3.7.3 Сточные воды

В отдельных случаях организованы локальные циклы водопользования для систем контактного охлаждения с очисткой воды методом отстаивания.

3.7.4 Отходы и побочные продукты

В 2021 г. в результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство стали в мартеновских печах (сталеплавильных политопливных агрегатах), были собраны данные по объему образования отходов и побочных продуктов. Удельные величины приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (отходы), а также на основании данных проектов нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (таблица 3.50).

Таблица 3.50 - Удельные величины объемов образования отходов и побочных продуктов при производстве стали в мартеновских печах (в том числе в политопливных сталеплавильных агрегатах)

Наименование отходов	Объем образования, кг/т		Обращение с отходами
	По данным ПНООЛР	По данным формы N 2-ТП (отходы)
Пыль газоочистки черных металлов незагрязненная	22,15	Нет д.; 0,79	Размещение
Лом шамотного кирпича незагрязненный	2,65	28,1; 1,15	Рециклинг
Лом и отходы стальные несортированные	147,64	Нет д. 136,75	Рециклинг
Лом и отходы чугунные несортированные	8,37	Нет д. 1,06	Рециклинг
Шлак сталеплавильный	Нет данных	325,6; 204,84	Побочная продукция, реализация

3.7.5. Вторичные энергетические ресурсы

Отходящие газы мартеновской плавки с температурой примерно 1750 °С через головки печи направляются в регенераторы и затем в котлы-утилизаторы. Температура газов после регенераторов составляет в среднем 600-800 °С. Тепло, накопленное регенераторами, используется для подогрева воздуха горения.

3.8 Производство ферросплавов

Предприятия по производству ферросплавов оказывают негативное воздействие на окружающую среду - выбросы, содержащие отходящие газы и пыль, загрязненные стоки и отходы в виде шлаков сложного состава.

Основные процессы при выплавке углетермическим процессом ферросплавов (ферромарганца FeMn и силикомарганца SiMn) представлены на рисунке 3.18.

НУ - низкоуглеродистый; СУ - среднеуглеродистый; ВУ - высокоуглеродистый

Рисунок 3.18 - Схема производства FeMn и SiMn [129]

3.8.1 Потребление ресурсов

Потребление ресурсов при производстве ферросплавов по данным анкетирования представлено в приложении В.

3.8.2 Выбросы в атмосферу

Ферросплавные электропечи - источники пылегазовых выделений, количество и состав которых зависят от состава ферросплава, технологии выплавки ферросплавов и конструкции ферросплавных печей (см. таблицу 3.51).

Образующиеся колошниковые газы содержат 700-90 % оксида углерода и других газообразных оксидов (SO ₂, NO _x), значительное количество мелкодисперсной пыли, в незначительных концентрациях возможно присутствие HF, полиароматических углеводородов (ПАУ), летучих органических соединений (ЛОС) и тяжелых металлов [130]. Образование ПХДД/Ф в зоне горения и в зоне охлаждения газоочистки (вторичный синтез) вероятно для полуоткрытых печей. В производстве ферромолибдена в качестве флюса может применяться плавиковый шпат CaF ₂, что может приводить к эмиссии фторидов в количестве 150-260 мг/нм ³.

Таблица 3.51 - Выбросы в воздух при производстве ферросплавов, кг/т

Вещество	Ферросплав
	Феррохром		Ферросилиций		Ферромолибден
	[130]	По данным анкетирования в 2017 г.	[130]	По данным анкетирования в 2017 г.	По данным анкетирования в 2017 г.
SO 2	0,2-3,0		0,5-9	1,326-4,26	64,96-86,5
CO	не изм.	0,93-1,068	14-24	2,16-9,78	93,7-135,6
NO 2	0,5-1,5 *	1,4-1,763	6-7 *	0,77-14,322	2,2-3,53
NO		0,23-0,286		0,125-6,552	0,3-0,5
ПХДД/Ф	< 0,1 нг/нм 3	н.д.	40 нг/т	н.д.	н.д.
ПАУ	не изм.	н.д.	0,0015	н.д.	н.д.
ЛОС	не изм.	н.д.	0,045	н.д.	н.д.
Пыль 20-70 % SiO 2		н.д.		н.д.	3,7-8,6
Пыль > 70 % SiO 2		н.д.		0,17-7,5	н.д.
Взвеш. вещества		0,954-1,031		н.д.	н.д.
Cr		0,039		н.д.	н.д.
н. д. - нет данных. * Сумма NO x.

В 2021 г. результате анкетирования предприятий, осуществляющих производство ферросплавов, были собраны данные по выбросам загрязняющих (маркерных) веществ в атмосферный воздух. Удельные величины выбросов приведены на основании данных форм федерального статистического наблюдения N 2-ТП (воздух), а также на основании данных инвентаризации стационарных источников и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (таблица 3.52.).

Таблица 3.52 - Удельные выбросы загрязняющих (маркерных) веществ при производстве ферросплавов (по результатам анкетирования в 2021 г.)

Производственный подпроцесс	Наименование загрязняющего (маркерного) вещества	Единица измерения	Диапазон (величина)
			Форма N 2-ТП (воздух)	Инвентаризация выбросов ЗВ
Производство ферросилиция углетермическим методом в руднотермических печах
Подготовка шихтовых материалов (усреднение состава шихты, сушка шихты, предварительный подогрев и прокалка шихты, обеспечение газопроницаемости шихты), подготовка кусковых руд, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь, восстановительная плавка в руднотермической печи, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка шлаков ферросплавного производства, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	5,1-6,5	5,2-12,5
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0,6-3,0	1,3-5,7
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	5,8-15,1	9,0-15,0
	Серы диоксид	кг/т ферросплава	2,4-7,7	3,9-5,3
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	3,8-4,9	5,0-7,4
Производство феррохрома углеродистого углетермическим методом в руднотермических печах
Подготовка шихтовых материалов (усреднение состава шихты, сушка шихты, предварительный подогрев и прокалка шихты, обеспечение газопроницаемости шихты), подготовка кусковых руд, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь, восстановительная плавка в руднотермической печи, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка шлаков ферросплавного производства, установки газо- и водоочистки)	Азота диоксид	кг/т ферросплава	3,1-3,16	2,96-3,1
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0,505-0,51	0,505-0,75
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	13,13-18,24	15,9-16,6
	Серы диоксид	кг/т ферросплава	0,046-0,25	0,082-0,30
	Взвешенные вещества 1	кг/т ферросплава	2,43-3,09	2,73-3,04
Производство ферросиликомарганца углетермическим методом в руднотермических печах
Подготовка шихтовых материалов (усреднение состава шихты, сушка шихты, предварительный подогрев и прокалка шихты, обеспечение газопроницаемости шихты), подготовка кусковых руд, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь, восстановительная плавка в руднотермической печи, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка шлаков ферросплавного производства, установки газо- и водоочистки)	Азота диоксид	кг/т ферросплава	1,43	3,0
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0,23	0,38
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	5,71	7,15
	Серы диоксид	кг/т ферросплава	0,1	0,32
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	0,38	1,46
Производство ферромолибдена алюмотермическим методом
Подготовка шихтовых материалов, подготовка кусковых руд, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь, восстановительная плавка, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка шлаков ферросплавного производства, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	2,82	2,16
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0	0,35
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	56,6	96,0
	Серы диоксид	кг/т ферросплава	104,9	86,0
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	1,07	1,19
Производство феррованадия алюмотермическим методом электропечным способом
Дозирование и перемешивание шихты (мелкая и хрупкая шихта (40 % < 5 мм, 100 % < 100 мм), засыпка в бадью, подача и периодическая досыпка шихты в печь, засыпка рафинировочной шихты, выплавка металла, охлаждение слитка металла, зачистка слитка, предварительное дробление, дробление до товарной фракции, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	8,8	10,7
	Азота оксид	кг/т ферросплава	1,5	1,7
	Углерода оксид (для алюмотермического процесса)	кг/т ферросплава	2,2	2,5
	Взвешенные вещества 1	кг/т ферросплава	11,1	17,4
Производство феррованадия силикотермическим методом
Подготовка шихтовых материалов, подготовка кусковых руд, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь, восстановительная плавка в рафинировочной печи, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка шлаков ферросплавного производства, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	1,8	3,1
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0,37	0,55
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	5,8	7,2
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	245,7	28,0
Производство оксидов ванадия из шлака дуплекс процесса
Измельчение шлака, смешение молотого шлака с реакционной добавкой, помол шихты, окислительный обжиг шихты во вращающейся печи, охлаждение и измельчение обожженной шихты (огарка), выщелачивание огарка водой/сернокислотное выщелачивание, осаждение ванадия из раствора, прокаливание поливанадата аммония в восстановительной атмосфере с получением триоксида ванадия, а в окислительной атмосфере - пентоксида ванадия, фильтрация пульп, термогидролиз, выплавление пентоксида ванадия в циклонных печах, плавление поливанадатов магния-марганца в подовой печи, охлаждение струи расплава на водоохлаждаемом вращающемся столе, переплавка порошкообразного пентоксида ванадия, очистка маточных растворов, установки газо- и водоочистки)	Азота диоксид	кг/т оксида ванадия	2,44	2,45
	Азота оксид	кг/т оксида ванадия	0,47	0,49
	Углерода оксид	кг/т оксида ванадия	0,77	0,80
	Взвешенные вещества *	кг/т оксида ванадия	6,77	7,13
Производство ферротитана 20-процентного алюмотермическим методом электропечным способом в печи-горне
Подготовка шихтовых материалов, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь-горн, проплавление оксидной части шихты под электрическими дугами, восстановительная внепечная плавка в печи-горне, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка попутных продуктов плавленых глиноземистых, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	1,01	1,02
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0,003	0,002
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	0,65	0,65
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	5,3	8,4
Производство ферробора алюмотермическим методом электропечным способом в печи-горне
Подготовка шихтовых материалов, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь-горн, проплавление железо- и борсодержащей части шихты под электрическими дугами, рафинировочная внепечная плавка в печи-горне, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка попутных продуктов плавленых глиноземистых, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	1,3	1,3
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	0,91	0,79
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	2,7	2,7
Производство феррохрома низкоуглеродистого алюмотермическим методом электропечным способом в печи-горне
Подготовка шихтовых материалов, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в печь-горн, проплавление оксидной части шихты под электрическими дугами, восстановительная внепечная плавка в печи-горне, дробление, сортировка, упаковка феррохрома, обработка попутного продукта плавленного глиноземистого, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т ферросплава	0,84	0,85
	Азота оксид	кг/т ферросплава	0,019	0,017
	Углерода оксид	кг/т ферросплава	1,03	1,07
	Серы диоксид	кг/т ферросплава	0,091	0,094
	Взвешенные вещества *	кг/т ферросплава	7,0	10,4
Производство хрома алюмотермическим методом внепечным способом в горне
Подготовка шихтовых материалов, подготовка восстановителя, подача и загрузка шихты в горн, восстановительная плавка, дробление, сортировка, упаковка ферросплавов, обработка попутного продукта плавленого глиноземистого от производства хрома, установки газоочистки	Азота диоксид	кг/т	0,04	0,04
	Углерода оксид	кг/т	0,10	0,11
	Взвешенные вещества *	кг/т	0,45	0,45
Производство лигатуры никельниобиевой алюмотермическим методом электропечным способом в печи-горне
Подготовка шихтовых материалов, подготовка восстановителя, подготовка металлодобавок и загрузка на подину печь-горна, проплавление металлической части шихты под электрическими дугами, подача и загрузка шихты, восстановительная внепечная плавка в печи-горне, дробление, сортировка, упаковка лигатуры, обработка попутного продукта плавленого глиноземистого, установки газо- и водоочистки	Азота диоксид	кг/т	0,65	0,66
	Углерода оксид	кг/т	0,40	0,40
	Взвешенные вещества *	кг/т	2,17	2,19
	Взвешенные вещества *	кг/т	6,64	6,64
* К взвешенным веществам относятся все твердые вещества в составе выброса, включая "Пыль неорганическая с содержанием кремния менее 20, 20-70, а также более 70 процентов".

Источниками загрязнения воздуха являются также печи для сушки и обжига шихтовых материалов.

Пыль, выделяющаяся при производстве различных ферросплавов, состоит из SiO ₂, CaO, MgO, Al ₂O ₃, FeO + Fe ₂O ₃, Cr ₂O ₃ и других компонентов, содержание которых зависит от типа сплава и состава шихты. Так, при получении ферросилиция основным компонентом пылей является диоксид кремния, силикокальция - оксиды кремния и кальция. Для марганцевых ферросплавов характерно наличие в пыли оксидов марганца, для хромистых ферросплавов - оксидов хрома.

Повышенное пылевыделение при производстве ферросплавов вызвано технологическими операциями с сыпучими шихтовыми компонентами. Так, при производстве феррованадия алюмотермическим методом электропечным способом, шихта готовится путем смешивания компонентов в необходимой пропорции. Фракция алюминия, которые используются для восстановления, 0-5 мм (40 %); 0-100 мм (100 %). После дозирования компонентов шихта усредняется путем интенсивного перемешивания, а затем высыпается в загрузочную бадью. Подача в печь осуществляется в 3 этапа, на каждом этапе шихта из бадьи через желоб засыпается в печь, при этом газоочистка постоянно функционирует для улавливания выделяющейся при засыпке пыли.

Загрязняющие вещества содержатся также в возгонах. Так, при производстве ферровольфрама, помимо основных пылевых выбросов оксидов кремния, кальция, марганца, железа и вольфрама, в возгонах содержатся свинец, висмут, медь, мышьяк, цинк, фосфор, сера, оксиды магния, алюминия [131].

В связи с тем, что в состав отходящих газов входит много различных химических соединений, очистка их связана с большими затратами. Стоимость системы очистки газов закрытой печи составляет 10 % от стоимости всей печной установки, для открытой печи стоимость возрастает до 90 % [123].

Газы, отходящие от открытых печей, улавливают с помощью зонта, расположенного над печью. При этом вместе с газами под зонт всасывается воздух и происходит сгорание составляющих газа при смешивании их с кислородом воздуха. Образуются большие объемы (до 400 тыс. м ³/ч) газовоздушной смеси с температурой до 500 °C и содержанием пыли 1-3 г/м ³. Очистку газов от открытых ферросплавных печей осуществляют в тканевых фильтрах, скоростных пылеуловителях с трубами Вентури и электрофильтрах. Конструкции пылегазоочистных сооружений для улавливания токсичных марганцевых пылей в составе отходящих газов открытых печей, производящих высокоуглеродистый ферромарганец и силикомарганец, обеспечивают сухую очистку газа с применением рукавных фильтров до уровня остаточной запыленности менее 10 мг/м ³ при содержании пыли перед рукавными фильтрами 1,15 г/м ³, (эффективность 99 %) [129].

Основным компонентом отходящих газов из закрытой печи является СО (70-90 %); большее содержание СО соответствует выплавке кремнистых сплавов, меньшее - выплавке углеродистого феррохрома. Кроме того, в газе содержатся, %: 2-19 СО ₂, 2-11 Н ₂, 0,3-5,0 СН ₄, 0,1-4,0 N ₂, 0,2-2,0 О ₂. Горючую часть газа составляют СО, Н ₂ и СН ₄, в небольшом количестве имеются SO ₂, H ₂S и другие компоненты, приводящие к коррозии газового тракта, аппаратов пыле- и газоочистки и шламового хозяйства. Температура неразбавленного газа может быть от 400 °C до 1150 °C [123]. Запыленность газа составляет 15-40 г/м ³, причем 98 % частиц пыли имеют размер < 10 мкм и 65-80 % - < 5 мкм. Основная масса газа (до 85 %) выводится на очистку, в цех попадает небольшая его часть, которая удаляется через фонарь.

Для очистки отходящих газов закрытых печей применяются мокрые (скрубберы Вентури) и сухие способы (рукавные фильтры с использованием тканей повышенной термостойкости, которые обеспечивают конечную запыленность отводимого газа менее 10 мг/м ³. Электрофильтры применяют реже, так как удельное электрическое сопротивление сухой пыли составляет более 1011 . Метод сухой очистки позволяет вернуть в производство пыль, уносимую газами из ферросплавных печей.

Однако сухой способ имеет ряд недостатков: низкую стойкость тканевых фильтров, высокие эксплуатационные и капитальные расходы. Для повышения эффективности очистки и снижения эксплуатационных затрат целесообразны слоевые зернистые фильтры, в которых запыленные газы проходят через слой шихтовых материалов, используемых при производстве данного сплава; применение новых высокотемпературных материалов (металлоткани, графитовые ткани и др.).

Преимущество мокрой газоочистки состоит в том, что колошниковый газ в контакте с водой сразу охлаждается, однако это требует создания локального оборотного цикла.

Газы, отходящие от закрытой ферросплавной печи, после очистки можно использовать как топливо и как сырье для химической промышленности. Газы, отходящие от открытых печей, выбрасываются в атмосферу с предварительным дожиганием до CO ₂.

3.8.3 Сточные воды

Сточные воды ферросплавного производства образуются при очистке газов, разливке и грануляции ферросплавов, производстве углеродной массы. Стоки характеризуются наличием взвешенных частиц, обладают щелочной реакцией, содержат цианиды и роданиды (стоки от газоочистки электропечей при выплавке ферросплавов), в увеличенном количестве сухой остаток и фенолы (стоки цеха электродных масс), марганец, фтор (стоки флюсоплавильного производства), хром, мышьяк, ванадий, никель и др. [129]. Сточные воды загрязняются мельчайшими ферромагнитными взвесями. Примерно 70 % частиц, содержащихся в сточных водах газоочисток электропечей, характеризуется крупностью < 10 мкм, поэтому такая взвесь очень трудно осаждается.

В ферросплавном производстве используется оборотное водоснабжение (85 % всей используемой воды находится в обороте): при этом в оборот включается и грязная вода от промывки газа, она используется после осветления в горизонтальных, радиальных отстойниках или в сгустителе. Гидравлическая нагрузка на 1 м ² поверхности отстойника не превышает 0,6 м ³/ч, применение магнитной коагуляции способствует увеличению удельной нагрузки на 1-1,2 м ³/() [123]. Наряду с магнитным полем, вводят добавки флокулянтов (полиакриламид).

3.8.4 Отходы и побочные продукты

Количество и состав отходов и побочных продуктов, образующихся в процессе производства ферросплавов, зависят от используемого сырья, количественные характеристики приоритетных отходов даны в таблице 3.53.

Таблица 3.53 - Объемы образования отходов и побочных продуктов при производстве ферросплавов в РФ [129]

Вид сплава	Объем производства, тыс. т/г	Пыль		Шламы		Шлаки
		Выход, кг/т	Масса, т/год	Выход, кг/т	Масса, т/год	Кратность	Масса, т/год
Кремниевые	566,4	120	67968	н.д.	н.д.	0,1	56640
Хромовые	354,0	50	17700	н.д.	н.д.	0,9	318600
Марганцевые	188,8	10	1888	100	18880	1,2	226560
Всего:	1109,2		87556		18880	-	601800

Уловленная при сухой очистке газа, отходящего от ферросплавных печей, пыль содержит цветные металлы, входящие в состав компонентов шихты для производства ферросплавов (с высокой стоимостью ведущего компонента - феррованадия, ферромолибдена, феррониобия), поэтому пыли и шламы (после обезвоживания) подвергаются рециклингу.

Пыль кремнистых сплавов используют в производстве огнеупоров, стройматериалов, бетонов, для нанесения защитных покрытий на поверхность изложниц, в качестве теплоизолирующего материала и т.д.

Текущие шлаки производства ферросплавов после дробления и фракционирования применяют в дорожном строительстве.

Одним из направлений переработки вторичных минеральных ресурсов является производство синтетических продуктов плавленых и флюсов глиноземсодержащих в руднотермических печах с довосстановлением оксидов металлов из продуктов плавленых глиноземистых углеродом, содержащимся в углеродистых восстановителях (коксовая мелочь, полукокс, углеродистые восстановители агломерационные и т.д.). Для получения заданного химического состава, понижения температуры плавления и вязкости расплава продукта глиноземсодержащего, в шихту добавляют известь.

Продукты плавленые глиноземистые находят свое применение в производстве клинкера высокоглиноземистого, используемого для изготовления огнеупорного цемента, хромистого полупродукта и флюсов глиноземсодержащих, применяемые для получения легкоплавких синтетических продуктов плавленых глиноземистых, используемых при внепечной обработке стали. Высокие жаростойкие свойства продуктов плавленых глиноземистых от выплавки металлического хрома и ферротитана, позволяют использовать их в качестве заполнителей жаростойких бетонов. На основе высокоглиноземистого вяжущего, полученного из продукта плавленого глиноземистого от алюминотермической выплавки низкоуглеродистого феррохрома, разработаны тяжелые жаростойкие бетоны.

Получение продуктов плавленых и флюсов глиноземсодержащих основано на расплавлении в электропечи продуктов плавленых глиноземистых (ППГ), полученных при выплавке хрома металлического, феррохрома низкоуглеродистого, ферротитана, глиноземистых концентратов и извести обожженной с последующим восстановлением хрома из оксидов хрома, содержащихся в ППГ, углеродом. Попутной продукцией при получении продуктов плавленых глиноземсодержащих является хром углеродистый.

Допускается при получении ФГ замещение части ППГ от выплавки хрома металлического ППГ от выплавки феррохрома низкоуглеродистого и лигатур.

Основные химические реакции, протекающие при получении продуктов плавленых и флюсов глиноземсодержащих:

2Сr ₂O ₃ + 3С -> 4Сr + 3СО ₂;

3Сr ₂O ₃ + 13С -> 2Сr ₃С ₂ + 9СО;

- углетермическое восстановление хрома из оксидов хрома с последующим образованием карбидов хрома идет по схеме:

Сr ₂O ₃ -> CrO -> Cr -> Сr ₇С ₃ -> Сr ₃С ₂;

SiO ₂ + С -> Si + CO ₂;

TiO ₂ + 3С -> TiC + 2СО;

- образование TiC происходит при температурах почти на 1000 °C ниже, чем Ti металлического:

Аl ₂O ₃ + СаО -> Аl ₂O3 СаО.

3.8.5 Вторичные энергетические ресурсы

В составе отходящих газов закрытых ферросплавных печей преобладает оксид углерода (70-90 %), по этой причине газ ферросплавных печей является вторичным энергетическим ресурсом. Выход ферросплавного газа варьирует в пределах от 300 до 1350 м ³/т сплава.

Очищенный колошниковый газ закрытых ферросплавных печей является высококалорийным топливом с теплотворной способностью 9250-10500 кДж/м ³ и используется при отоплении котлов, в печах обжига извести, а также в трубчатых печах для предварительного нагрева шихты.

3.9 Некоторые рекомендации по производственному экологическому контролю

Назначение процедуры производственного экологического контроля (ПЭК) в системе экологического управления состоит в подтверждении соответствия хозяйственной деятельности требованиям природоохранного законодательства и разрешенным уровням воздействия на окружающую среду (нормативам предельно-допустимых выбросов, допустимых сбросов, временно-разрешенных выбросов, сбросов, лимитов на размещение отходов).

В принципиальном аспекте функция производственного экологического контроля остается неизменной и при переходе на технологическое нормирование (для организаций, относящихся к 1-ой категории объектов негативного воздействия на окружающую среду), но содержание отдельных элементов ПЭК претерпевает изменения.

Производственный экологический контроль нацелен на получение надежной информации (сбор, анализ, накопление данных), необходимой для доказательства соблюдения объектами 1-ой категории требований и показателей наилучших доступных технологий. Именно ввиду значимости информационной основы ПЭК законодательно (ст. 31.1 закона N 219-ФЗ) установлен статус программы производственного экологического контроля как неотъемлемой части заявки на комплексное экологическое разрешение (КЭР) с обязательным утверждением ее регулятором при получении КЭР.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "статья 31.1 Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" (в редакции Федерального закона от 21 июля 2014 г. N 219-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об охране окружающей среды" и отдельные законодательные акты Российской Федерации")"

Требования к программе производственного экологического контроля регламентированы законодательно (ст. 67 N 7-ФЗ): согласно положениям закона программа ПЭК должна содержать сведения:

- об инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и их источниках;

- об инвентаризации сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду и их источниках;

- об инвентаризации отходов производства и потребления и объектах их размещения;

- о подразделениях и/или должностных лицах, отвечающих за осуществление ПЭК;

- о собственных и/или привлекаемых лабораториях, аккредитованных в соответствии с законодательством РФ об аккредитации в национальной системе аккредитации;

- о периодичности и методах осуществления производственного экологического контроля, местах отбора проб и методиках (методах) измерений.

Для условий технологического нормирования (ст. 23, ст. 31.1, ст. 31.2 закона N 7-ФЗ) в план-график контроля стационарных источников выбросов (сбросов) должны быть включены загрязняющие (маркерные) вещества, которые присутствуют в выбросах (сбросах) и в отношении которых установлены технологические нормативы, а также вещества 1-ого и 2-ого классов опасности (при наличии таких веществ), по которым устанавливаются нормативы выбросов (сбросов) или временно согласованные выбросы (сбросы).

Методологические основы производственного экологического контроля, в том числе для металлургической отрасли, изложены в [98]. Некоторые актуальные вопросы, касающиеся производственного экологического контроля, требуют дополнительного обсуждения.

3.9.1 Периодичность отбора проб

Одним из существенных показателей программы ПЭК является периодичность отбора проб на объектах наблюдения. Основываясь на информации [98] и принимая во внимание, что программа ПЭК разрабатывается на длительный срок (не менее 7 лет), можно рекомендовать периодичность контроля источников воздействия на окружающую среду в ходе ПЭК, показанную в таблице 3.54.

Таблица 3.54 - Периодичность производственного экологического контроля для различных объектов (инструментальный контроль)

N пп	Контролируемая среда, объект	Общее количество контролируемых компонентов	Периодичность контроля
Атмосферный воздух:
1	На границе СЗЗ: Подфакельно (маршрутно) 1	8	1 раз в месяц 3
2	На границе жилой зоны (в зоне влияния предприятия) 2	8	2 раза в год
3	Выбросы с отходящими газами от стационарных источников 1	8-10	1 раз в год
4	В местах локации ОРО (на границе территории, соответствующей пределам негативного воздействия ОРО) 4	3	1 раз в год
Водные объекты
5	Поверхностные воды в фоновом и контрольном створах 5	6	1 раз в квартал
6	Передаваемые сточные воды (по договорам на очистку)	Согласно условиям договора	1 раз в месяц
7	Централизованные системы водоотведения 6	Согласно условиям договора	1 раз в месяц
8	Производственный контроль сточных вод 1	6	1 раз в квартал
9	В местах локации ОРО (в месте выпуска сточных вод, поступивших с ОРО) 7	6	1 раз в год

------------------------------

¹_{определяются маркерные вещества;}

²_{территория согласно п. 2.4 СП 1.1.1058-01; определяются маркерные вещества, дополнительно - проблемные для региона;}

³_{суммарное количество проб за год определяется проектами СЗЗ, согласованными регулятором графиках контроля;}

⁴_{в соответствии с п. 9 (а) Приказа МПР России N 1030 от 08.12.2020 г.;}

⁵_{в соответствии с п. 9.2.3 Приказа МПР РФ N 74 программы ведения регулярных наблюдений за водным объектом и его водоохраной зоной; определяются маркерные вещества;}

⁶_{в соответствии с НССВ, исходя из технологических нормативов организаций ЦСВ;}

⁷_{согласно п. 9 (б) Приказа МПР России N 1030 от 08.12.2020 г.}

------------------------------

Вместе с тем, не исключается и иная периодичность ПЭК, обусловленная конкретными условиями, ситуациями, вероятными рисками.

3.9.2 Методики (методы) измерений.

В соответствии со ст. 1, ч. 3 закона N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений" на измерения, выполняемые при осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды, распространяется сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений. Ввиду этого применяемые для целей ПЭК методики должны быть включены в федеральный реестр методик количественного химического анализа, который ведет ФГУП ВНИИМС (Федеральное агентство по техническому регулированию) и имеет индекс "ФР".

Наиболее применимыми методами производственного экологического контроля являются:

- прямые (непосредственные измерения на источнике бывают периодические и непрерывные);

- расчетные методы (балансовые, по коэффициентам эмиссии, иное).

Расчетные методы применяются для контроля неорганизованных источников эмиссий и в случаях, когда отсутствует техническая возможность проведения непосредственных измерений. В расчетных методах могут использоваться методики, перечень которых утвержден в нормативном акте [132].

Приоритетным инструментом ПЭК служат прямые методы, причем при технологическом нормировании предпочтение отдается методам непрерывного контроля (системам автоматического контроля, оснащенных приборами измерения и учета концентраций, объема выбросов (сбросов), а также техническими средствами, обработки, архивирования и передачи информации о количественных и качественных характеристиках выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду (реестр).

Подобные системы рекомендованы для основных источников (технических устройств, оборудования) эмиссий предприятия и для маркерных веществ.

Виды технических устройств, оборудования или их совокупности (установок) на объектах I категории, выбросы (сбросы) загрязняющих веществ которых подлежат автоматическому контролю по [100] применительно к ИТС 26-2021 представлены ниже:

п. 1 Установки очистки газов и аспирационное оборудование при производстве кокса из каменного угля перед выбросом в атмосферный воздух;

п. 6 Установки по обжигу и спеканию железной руды... с единичной производительностью 500 т в сутки и более;

п. 7 Установки по производству чугуна и стали с единичной проектной мощностью 2,5 т в час и более;

п. 23 Выпуски сточных вод, включая глубоководные, в водные объекты, за исключением выпусков сточных вод, образующихся на объектах, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, на которых осуществляется деятельность исключительно по производству кокса, добыче сырой нефти и/или природного газа, переработке природного газа, добыче и обогащению железных руд, обеспечению электрической энергией, газом и паром, производству фармацевтических субстанций, обработке поверхностей, предметов или продукции.

Требования к системам автоматического контроля регламентированы в нормативных актах [101, 102].

3.9.3 Системы автоматического контроля выбросов (сбросов) загрязняющих веществ

Правила создания и эксплуатации систем автоматического контроля выбросов и/или сбросов (САК) установлены в [101]. Создание САК направлено на решение следующих задач:

- оснащение стационарных источников выбросов и/или сбросов, образующихся при эксплуатации технических устройств, оборудования или их совокупности (установок), а также техническими средствами фиксации и передачи информации о показателях выбросов или сбросов;

- получение достоверной информации о показателях выбросов и/или сбросов;

- передача в реестр информации о показателях выбросов и/или сбросов

- повышение уровня оперативного регулирования технологических процессов производств в целях сокращения выбросов и/или сбросов;

- осуществление государственного экологического надзора за выполнением условий, предусмотренных комплексным экологическим разрешением.

САК создаются на объектах 1-ой категории на основании программы создания САК, которая является неотъемлемой частью программы экологического контроля.

Стационарные источники подлежат включению в программу при соблюдении следующих условий:

а) выбросы от стационарного источника образуются при эксплуатации технических устройств;

б) в выбросах от стационарного источника присутствует одно из следующих загрязняющих веществ, массовый выброс которых превышает следующие значения:

N пп	Измеряемый компонент	Массовый выброс, кг/ч
1	Взвешенные вещества	3,0
2	Серы диоксид	30,0
3	Оксиды азота (суммарно)	30,0
4	Углерода оксид	100,0
5	Фтористый водород	0,3
6	Хлористый водород	1,5
7	Сероводород	0,3
8	Аммиак	1,5

в) наличие средств и методов измерений концентраций загрязняющих веществ в условиях эксплуатации стационарного источника выбросов.

Применительно к сбросам условия а) и в) включения в программу сохраняются, а условие б) изменено: сбросы сточных вод, отводимых от источника, составляют более 15 % объема сточных вод, отводимых от объекта 1 категории.

Автоматические средства измерения (САК) выбросов загрязняющих веществ должны обеспечивать измерение и учет [102]:

- концентрации загрязняющих веществ, мг/м ³;

- объемного расхода отходящих газов, м ³/час;

- давления отходящих газов, кПа;

- температуры отходящих газов, °С;

- содержания кислорода в отходящих газах в % (при необходимости);

- влажности отходящих газов (при необходимости).

Система автоматического контроля сбросов загрязняющих веществ объектами 1 категории обеспечивает получение следующих показателей:

- объемный расход, м ³/час;

- температура сбрасываемых сточных вод, °С;

- водородный показатель, единицы pH;

- химическое потребление кислорода, мг/дм ³.

Технические средства фиксации и передачи информации о показателях выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в государственный реестр объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, для исполнения надлежащих функций в САК включают в себя [102]:

а) программное обеспечение и технические устройства юридического лица или индивидуального предпринимателя, осуществляющего хозяйственную и иную деятельность на объекте I категории, стационарные источники которого оснащены автоматическими средствами измерения и учета показателей выбросов загрязняющих веществ и/или сбросов загрязняющих веществ, а также техническими средствами фиксации и передачи информации;

б) программные средства государственного реестра объектов негативного воздействия на окружающую среду.

3.9.4 Метрологическое обеспечение.

Цель метрологического обеспечения состоит в обеспечении единства и требуемой точности измерения, его достоверности с использованием средств измерений (СИ) и надлежащих методик измерений (МВИ), гарантирующих надежность и сопоставимость результатов.

Как для прямых периодических методов, так и особенно для непрерывных методов контроля основной фактор неопределенности результата заложен в представительности пробы из-за неоднородности потоковой среды, специфических условий функционирования источника, масштаба объекта измерения и т.д.

Для инструментальных (периодических) методов точность и достоверность измерения определяется методиками пробоотбора, пробоподготовки и измерения и, как правило, оговаривается в методике (методиках).

Погрешность автоматических средств измерений и учета показателей выбросов загрязняющих веществ и/или сбросов загрязняющих веществ определяется при утверждении типа средств измерений в соответствии с требованиями законодательства об обеспечении единства измерений [102].

Автоматические средства измерения должны быть утвержденных типов и иметь свидетельства об утверждении типа средств измерения.

Требования к метрологическим характеристикам для систем автоматического контроля (САК) согласно [98] приведены в таблице 3.55.

Таблица 3.55 - Требования к метрологическим характеристикам САК для маркерных веществ

Определяемый компонент	Диапазон измерений, мг/м 3	Пределы допускаемой основной погрешности
NO 2	80-200	5 % (отн.)
	100-1000	10 % (отн.)
NO	0-50	5 % (отн.)
	50-1000	10 % (отн.)
CO	0-75	5 мг/м 3 (абс.)
	75-1000	5 % (отн.)
SO 2	0-100	10 % (отн.)
	100-1000	10 % (отн.)
Взвешенные частицы (пыль)	20-100000	20 % (отн.)