Підвищення екологічної безпеки при поводженні з відходами металургійного виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний гірничий університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 21.06.01 - Екологічна безпека

Підвищення екологічної безпеки при поводженні з відходами металургійного виробництва

Данилова Тетяна Григорівна

Дніпропетровськ 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі охорони праці та навколишнього середовища Приазовського державного технічного університету (м. Маріуполь), Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Волошин В'ячеслав Степанович, завідувач кафедри охорони праці та навколишнього середовища, ректор Приазовського державного технічного університету (м. Маріуполь), Міністерство освіти і науки України.

Офіційні опоненти:

- доктор технічний наук, старший науковий співробітник Аверін Геннадій Вікторович, завідувач кафедри комп'ютерних систем моніторингу Донецького національного технічного університету, Міністерство освіти і науки України;

- кандидат технічних наук, доцент Бобилєв Віталій Петрович, завідувач кафедри інженерної екології та охорони праці Національної металургійної академії України (м. Дніпропетровськ), Міністерство освіти і науки України;

Провідна установа - Донбаська державна академія будівництва й архітектури, кафедра екології і безпеки життєдіяльності (м. Макіївка), Міністерство освіти і науки України.

Захист дисертації відбудеться “_17” _червня__ 2004 року о 1230 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.02 при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19.

Автореферат розісланий “12” травня 2004 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 08.080.02 кандидат технічних наук, доцент В.В. Панченко

1. Загальна характеристика роботи

екологічна безпека відхід металургійний

Актуальність теми. Однією з основних причин небезпеки глобальної екологічної кризи є зростаючі обсяги промислових відходів, які потрапляють у навколишнє середовище. Загальний обсяг накопичених в Україні відходів складає 25-28 млрд. т. Вони розміщуються у відвалах, загальна площа яких складає близько 180 тис. га, і щорічно збільшується на 3-6 тис. га. У першу чергу, це відноситься до гірничо-металургійного комплексу, оскільки відходи цієї галузі складають 90 % від усіх відходів, які утворюються.

З огляду на масштаби і значимість проблеми промислових відходів в Україні, існує необхідність розробки теоретичного, технічного й інформаційного забезпечення, виконання низки організаційних заходів спрямованих на обмеження обсягів відходів на стадії їхнього утворення і зростання масштабів утилізації. У зв'язку з цим в дисертаційній роботі вирішується актуальна науково-прикладна задача, яка полягає у встановленні кількісних і якісних закономірностей процесу утворення відходів у металургійному виробництві та розробці методів мінімізації відходів і підвищення екологічної безпеки промислових виробництв і пов'язаних з ними територій.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації безпосередньо пов'язана із Законом України "Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки: збереження навколишнього середовища (довкілля) та сталий розвиток", "Програмою екологічно стійкого розвитку м. Маріуполя на 1999-2009 рр.", держбюджетною НДР “Сучасні науково обґрунтовані методи ресурсозбереження і поліпшення екології в металургійних регіонах” ДР № 0103U001471.

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - підвищення екологічної безпеки шляхом розробки ефективних методів і засобів мінімізації відходів у металургії.

Для досягнення мети були поставлені і вирішені такі задачі досліджень:

- виявити кількісні закономірності і якісні показники технологічних процесів металургійного виробництва, що впливають на утворення відходів;

- оцінити вплив твердих відходів металургійних виробництв на здоров'я людей і елементи екосистеми;

- розробити ефективні методи управління відходоутворенням у металургійному виробництві;

- розробити і реалізувати на практиці інженерні й організаційно-технічні рішення, спрямовані на мінімізацію утворення відходів у місці їхнього виникнення;

- здійснити оцінку екологічної безпеки металургійних виробництв за результатами впровадження запропонованих природоохоронних заходів.

Ідея роботи полягає у використанні характеристик і закономірностей зміни параметрів технологічних процесів у металургії в аспекті мінімізації відходів, як факторів управління екологічною безпекою.

Об'єкт дослідження - взаємодія між технологічними і природними процесами при функціонуванні відходоутворюючих металургійних виробництв.

Предмет дослідження - закономірності утворення відходів у металургійних переділах.

Методи досліджень. При виконанні досліджень застосовувались: метод фізичного моделювання - для лабораторних досліджень механізму утворення відходів; метод системного аналізу - для систематизації причин і факторів відходоутворення; методи теорії графів - для моделювання динаміки матеріалопотоків і розробки методів управління процесами відходоутворення; теорія прийняття рішень - для вербалізації графових моделей; метод еколого-економічного аналізу і теорія управління ризиком - для оцінки екологічного ризику техногенно навантаженої території; методи математичної статистики - для перевірки теоретичних гіпотез на адекватність.

Наукова новизна одержаних результатів.

Наукові положення. 1. Залежність кількості відходів від обсягу виробництва металургійної продукції при використанні в технологічних процесах механічної і теплової енергії носить лінійний зростаючий характер, а при використанні електроенергії й енергії фізико-хімічних перетворень носить характер зростаючої степеневої залежності. Залежність кількості відходів, що утворюються, від інтенсивності технологічного процесу носить зростаючий лінійний характер, причому коефіцієнт пропорційності залежить від виду металургійного переділу. Прогноз кількості відходів повинен базуватись на цих залежностях.

2. Стійке управління екологічним ризиком у координатах “імовірність ризику - ризикоутворюючий компонент xі - час” обмежується процесами біфуркації управління на визначеному часовому інтервалі, які виявляють область допустимих значень xі. Якщо цей параметр перевищує критичний поріг xдоп, управляти ризиком неможливо.

Наукові результати:

- вперше систематизовані кількісні і якісні показники відходів металургійного виробництва на основі аналізу особливостей технологічних процесів, що дозволило реалізувати системний підхід до визначення закономірностей відходоутворення;

- вперше встановлені якісно-кількісні закономірності відходоутворення при заданих параметрах технологічного циклу, інтенсивності і потужності виробничих процесів, якості сировини і видів енергії, що використовується;

- запропонована нова модифікація математичного апарату декартового добутку графів, застосована до формалізації процесів відходоутворення, що дозволило системно обґрунтувати нові технічні рішення з мінімізації відходів;

- одержала подальший розвиток теорія управління екологічним ризиком шляхом визначення області стійкого управління екологічною безпекою за параметрами “ризик - фактор - час” на основі врахування явища біфуркації.

Практичне значення отриманих результатів. Виконані дослідження дозволили установити особливості процесу утворення, трансформації, переробки й утилізації промислових відходів у технологічних процесах металургійного виробництва, а також розробити збалансовані стратегії оптимального управління цими процесами для підвищення екологічної безпеки сталеплавильного, сталеливарного і прокатно-штампувального виробництв, а також населення, яке проживає в техногенно навантажених районах. Вперше створена методика екологічного аудиту на підставі логістичного підходу, яка дозволила оцінити рух кожного компонента відходів по всьому циклу технологічного процесу та мінімізувати обсяги відходів в цілому. Отримані результати досліджень у формі рекомендацій знайшли застосування на промислових підприємствах м. Маріуполя (ВАТ “ММК ім. Ілліча”, ВАТ “Азовмаш”, МДП “Фарлеп”, ВАТ “Октябрь”), при складанні екологічної програми “Маріупольська екологічна ініціатива”, при розробці “Програми із захисту навколишнього природного середовища м. Маріуполя”, методичних вказівок і навчальних посібників для студентів технічних спеціальностей Приазовського державного технічного університету.

Практичним результатом роботи стало: впровадження технології ремонту печей і маніпулятора в мартенівському цеху ВАТ “ММК ім. Ілліча”, яке дозволило утилізувати за рахунок повторного використання кілець для льоток магнезитовий порошок для набивання, магнезито-хромітову вогнетривку цеглу, обпалений доломіт, забезпечивши їхню економію на 0,01 кг/т, 0,21 кг/т, 0,15 кг/т і 2,6 кг/т сталі відповідно та зменшити утворення відходів при ремонтах на 70%; впровадження методики екологічного аудиту у фасонно-сталеливарному цеху ВАТ “ММК ім. Ілліча” та у прокатно-штампувальному цеху ВАТ “Октябрь”, що забезпечило зниження відходоутворення на 14% та 12% відповідно.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто сформульована мета, ідея і задачі досліджень, наукове і практичне значення роботи, висновки і рекомендації; обґрунтовані методи теоретичних і експериментальних досліджень; систематизовані закономірності відходоутворення; розроблена модифікація методу декартового добутку на повному обсязі заданості вихідних даних стосовно замкнутих виробничих циклів; удосконалена математична модель процесу відходоутворення; розроблені технологія і конструкція маніпулятора для ремонту сталевипускних отворів мартенівських печей; розроблена методика екологічного аудиту й оцінки ризику.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові положення і результати роботи доповідалися й обговорювалися на II і III міжнародних науково-практичних конференціях “Проблеми збору, переробки й утилізації відходів” (м. Одеса, 2000-2001 рр.), міжнародній науково-практичній конференції “Екологічні й економіко-правові механізми управління приморськими регіонами і морськими екосистемами” (м. Маріуполь, 2000 р.), 17-ому міжнародному симпозіумі студентів і молодих учених (м. Зелена Гура, Польща, 1995 р.), міжнародній науково-практичній конференції з питань екології Карпатського регіону CERECO-2000 (м. Мишкольц, Угорщина, 2000 р.), IV-ХІ регіональних науково-технічних конференціях ПДТУ (м. Маріуполь, 1995-2004 р.), міжнародній конференції “Радіоекологія-2002” (м. Маріуполь, 2002 р.).

Публікації. За результатами виконаних досліджень опубліковано 22 роботи, у тому числі: 7 статей у фахових виданнях, 15 тез доповідей на міжнародних, регіональних і міських науково-технічних конференціях.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, переліку використаних джерел на17 стор., 4-х додатків; містить 38 рисунків та 36 таблиць. Загальний обсяг дисертації - 134 с.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета, ідея і задачі досліджень, наукова новизна і практичне значення отриманих результатів; наведені основні наукові положення, що виносяться на захист, дані про публікації, апробацію і впровадження результатів досліджень.

У першому розділі розглянутий сучасний стан проблем утворення відходів та екологічної небезпеки, яку вони спричиняють, показано негативний вплив промислових відходів на здоров'я населення і стан природних ресурсів, проаналізовані методи управління потоками відходів у виробничому середовищі.

Важливий внесок у вирішення проблеми мінімізації та утилізації відходів, питань ресурсозбереження внесли відомі вчені-екологи Г.В. Аверін, В.П. Бобилєв, А.І. Горова, М.М. Касімов, О.М. Коробочка, В.П. Кухар, Б.М. Ласкорин, М.В. Петрянов-Соколов, А.Г. Шапар, М.І. Швидкий та ін.

Аналіз сучасного стану проблем відходоутворення показав, що, незважаючи на різноманітність існуючих методів поводження з відходами, ефективні технічні й організаційні методи управління відсутні; недостатньо висвітлені причини утворення відходів; не виявлені закономірності, які дозволяють визначати їх мінімально допустимий рівень і тим самим визначити мінімум екологічної небезпеки, яку має для навколишнього середовища конкретне виробництво. Відомі методи не дозволяють здійснювати стійке управління екологічним ризиком та розподілом відходів.

Одним з істотних недоліків у сучасних дослідженнях є також недостатньо точне поняття відходу, як матеріального потоку, який розглядається серед інших матеріальних потоків, що беруть участь у виробничому процесі.

В результаті виконаного з позицій аналізу впливу процесів відходоутворення на навколишнє середовище, стан здоров'я населення та екологічний ризик обґрунтовані мета, задачі та методи досліджень.

У другому розділі створена методика досліджень процесу відходоутворення з метою виявлення його закономірностей та визначення параметрів екологічної безпеки для розробки технічних і організаційних рішень в металургійному виробництві. Математичні моделі встановлених закономірностей відходоутворення побудовані з використанням пакету MS Excel 2000.

Методика досліджень включає наступні основні етапи: а) аналіз особливостей технологічних процесів; б) систематизацію виробництв за динамікою виробничої програми, енергетичними витратами, продуктивністю технологічного циклу, якісними характеристиками основних матеріальних потоків, співвідношенням вартісних характеристик продукції і відходів; в) дослідження матеріальних потоків сировини і продукції, відходів, транспортних та енергетичних потоків; г) визначення якісних характеристик для виявлення матеріальних потоків і потоків відходів конкретного виробництва (однорідність вихідної сировини, частка основного вихідного продукту в загальному обсязі сировини, існуюча споживча вартість компонентів відходів і однорідність складу відходів); д) аналіз калькуляції собівартості і технологічних схем руху матеріалів по підприємству з метою виявлення витрат на поводження з усіма видами відходів.

На основі застосування даної методики встановлено, що кількість відходів у металургійних виробництвах залежить від структури сировини, рівня розвитку технології, який визначає ступінь використання як первинних, так і вторинних матеріальних ресурсів, виду і якості енергії, що використана в технологічному процесі, ступеня зносу основного обладнання.

Визначено, що основними факторами мінімізації відходів є енергетичне забезпечення виробничого процесу та його тривалість. Відповідні залежності описуються спадаючими експонентною і степеневою функціями.

Встановлено також, що вплив виду енергії на кількість і інтенсивність утворення відходів та залежність обсягу відходоутворення від якості сировини мають лінійний спадаючий характер. При цьому компонентна неоднорідність сировини сприяє компонентній неоднорідності відходу із лінійним зниженням споживчої вартості.

Збільшення обсягу виробничої програми сприяє збільшенню утворення відходів, однак пропорційне зростання обсягу виробництва з усієї номенклатури виробленої продукції сприяє зниженню абсолютних показників відходоутворення. Для механічної і теплової обробки ця залежність носить лінійний характер, для фізико-хімічної й обробки електромагнітними полями - характер зростаючої степеневої залежності. Визначено, чим вища інтенсивність технологічного процесу, тим більш відходним і екологічно небезпечним він є.

В свою чергу, ріст собівартості продукції збільшує прямі витрати на поводження з відходами і є чинником їх мінімізації. Відповідна залежність описується спадаючою лінійною функцією.

Отримані шляхом застосування створеної методики вказані вище результати дозволили зробити висновки, на основі яких сформульоване перше наукове положення.

Встановлені закономірності відходоутворення відносяться і до окремих компонентів відходів, зокрема у шлакових відвалах. Очевидно, що такі компоненти впливають на здоров'я людей. Вивчення екологічної безпеки погіршення стану здоров'я людей здійснювалось на території металургійних підприємств та у житлових зонах, розташованих поруч зі шлаковими відвалами. Дослідження проводилися за такими напрямками: аналіз кількісного та якісного складу відходів; вивчення особливостей умов роботи працівників з обслуговування шлаків; визначення структури та динаміки захворюваності дорослого і дитячого населення та працівників підприємств.

Встановлено, що в структурі захворювань, пов'язаних із впливом твердих відходів металургійного виробництва, переважають хвороби системи кровотворення, новоутворення, захворювання органів дихання, аномалії здоров'я у немовлят. Дослідження динаміки захворюваності населення, яке проживає в районі шлакових відвалів, свідчить про ріст цих захворювань, тобто - про суттєве погіршення параметрів екологічної безпеки.

У третьому розділі на підставі попередніх досліджень захворювань розглянуті імпульсні зміни в динаміці окремих захворювань та визначені основні причини цього явища з точки зору управління екологічним ризиком.

Порівняльні дослідження динаміки деяких видів захворювань населення, що проживає в зонах шлакових відвалів, свідчать про те, що у певні періоди, обмежені 3-4 роками, мають місце їх стрибкоподібні зміни.

При розрахунках екологічного ризику використовувалось його загальноприйняте аналітичне визначення, пов'язане із співвідношенням кількості несприятливих (ризикових) подій n до загальної кількості подій N на деякому часовому інтервалі Т. Показник ризику - імовірність появи ризикової події РR :

, (1)

де t - нескінченно малий інтервал часу, протягом якого співпадання низки факторів (x1,…xi,…xI) приводять до небажаної події.

Формула (1) має структуру нелінійної інерційної ланки диференціального типу, тому рівняння такого об'єкта має вигляд:

, (2)

де h(xi,t) враховує нелінійність правої частини рівняння.

Формула (2) свідчить про існування біфуркаційних явищ, що виникають при управлінні екологічним ризиком в складних техногенних системах.

Детально розглядалась залежність при , залежність за умови і залежність при . Напівкубічна парабола і точка Р0 представляють області повернення - нестійкі стани системи. Стійке управління ризиком можливе в деякому часовому інтервалі в області . Якщо параметр , що визначає імовірність несприятливого результату, перевищує критичний поріг, управляти таким ризиком в інтервалі часу неможливо.

Отримані результати досліджень дозволили зробити висновки, на основі яких сформульоване друге наукове положення.

Управління процесами із біфуркаціями є складною задачею яка класичними чисельними методами практично не вирішується. Тому для управління екологічним ризиком, що обумовлюється впливом відходів, були запропоновані методи якісного аналізу - методи теорії графів (розроблена модифікація методу декартового добутку на повному обсязі заданості вихідних даних).

На основі теорії графів була розроблена математична модель динаміки потоків відходоутворення з метою управління відходами та екологічним ризиком, який вони викликають. Для цього виробнича система з низкою технологічних процесів представлена у вигляді графа G(Go,G'), де вершинами є деякі проміжні стани ресурсних елементів, а ребрами - технологічні процеси або інші (можливо, природні) методи трансформації цих елементів з одного стану ai-1 в інший ai.

Роль функцій, що описують потоки відходоутворення, відіграють ребра графа , який є доповненням до повного графа , таким чином, що

.

Запропонований підхід до управління відходоутворенням на підставі розробленої модифікації методу декартового добутку на повному обсязі заданості вихідних даних, використаний для двох графів, один з яких неповний, а другий доповнений .до нього. Неповний і доповнений до нього графи відображають процес відходоутворення. Доповнений граф показує ті функції, які сприяють зміні стану системи в напрямку до первинного. Формалізовані операції дозволяють одержати замкнутий цикл усередині графопобудов, а значить - заздалегідь прогнозовані цикли матеріалопотоків. У графопобудовних моделях виробничих систем ці цикли дають однозначні варіанти розвитку систем у напрямку мінімізації відходоутворення.

Запропонована математична модель і новий апарат декартового добутку графів дозволили формалізувати процес відходоутворення, перетворити модельовані структури і виконати вербалізацію отриманих графів для створення організаційних або інженерних рішень, спрямованих на мінімізацію відходів.

Впровадження цих рекомендацій оптимізувало невраховані потоки при ремонтах сталевипускних отворів металургійних агрегатів. Так, за допомогою цієї методики розроблена технологія ремонту сталевипускного отвору та нове інженерне рішення у вигляді маніпулятора для виконання ремонтних робіт, які дозволяють скоротити потоки відходоутворення на 70%.

У четвертому розділі розроблена методика екологічного аудиту на основі аналізу матеріальних потоків, які беруть участь у виробництві. Ця методика реалізує ідентифікацію відходів підприємства, резервування товарної продукції, мінімізацію відходів виробництва.

Створена методика включає наступні етапи.

1. Складання переліку всіх потоків, що визначають відходи даного промислового об'єкта. Визначення місця утворення кожного потоку відходів, їхні якісні і кількісні характеристики.

2. Здійснення контролю за кожним конкретним потоком відходів: виявлення хі-го компонента відходів у сировині виробничого процесу; дослідження міграції хі-го компонента відходів в існуючій технології (створення нових з'єднань з хі-им компонентом відходів; руйнування існуючих з'єднань; нагромадження існуючих з'єднань); виявлення нових з'єднань - носіїв хі-го компонента відходів у продукції підприємства й у відходах. Результатом аудиторського контролю по хі-му компоненту відходів є одна з трьох умов:

- наявність компонента хі тільки в продукції;

- наявність компонента хі у продукції і відходах;

- наявність компонента хі тільки у відходах.

3. Аналіз існуючих способів переробки відходів підприємства:

- переробка під час процесу основного виробництва;

- спеціальна переробка поза основними технологічними процесами відповідно до умов досягнення споживчої вартості;

- цільова переробка поза підприємством відповідно до вимог споживача.

4. Здійснення контролю за конкретним виробничим процесом.

5. Аналіз життєвого циклу вироблених виробів. Усякий виріб після закінчення терміну експлуатації направляється у відходи, складаючи вторинний рівень відчуження.

Особливістю запропонованої методики екологічного аудиту є створення системної бази даних, що включає інформацію про матеріальний потік, до складу якого входить конкретний компонент відходів, дані про його проходження і зміни які відбуваються з ним у конкретному виробництві з урахуванням особливостей надсистеми.

Застосування даної методики в сталеливарному і прокатно-штампувальному виробництвах зменшило відходоутворення у цих виробництвах відповідно на 12 % і 14 % за рахунок оптимального перерозподілу матеріалопотоків на МДП “Фарлеп” і забезпечило економічний ефект у розмірі 13200 грн.

У п'ятому розділі розроблена методика оцінки екологічної безпеки при мінімізації утворення відходів, яка впроваджена в сталеплавильному, сталеливарному і прокатно-штампувальному виробництвах.

Екологічна небезпека діяльності підприємства характеризується ступенем забруднення навколишнього середовища. Ризик від таких забруднень враховує імовірнісні характеристики виникнення небажаних подій і визначається формулою:

,

де імовірність настання ї ризикової події

величина втрат від ї ризикової події.

Відходи, які не з'явилися, знижують екологічний ризик від власного впливу до нуля. Саме цим пояснена ефективність заходів щодо зниження відходів у джерелі утворення. Критерієм екологічної ефективності був прийнятий показник зниження ризику, пов'язаного з досягнутим мінімумом відходоутворення:

,

де

зниження частки матеріальних втрат через зменшення відходів на в частках одиниці за класифікацією витрат на обслуговування відходу (зберігання, транспортування, переробку та ін.) з урахуванням собівартості робіт ;

- зниження втрат від зменшення відходів, яке відноситься до збитку, що наноситься здоров'ю людей у районі зберігання й екологічного впливу відходів.

Закономірності відходоутворення, що встановлені у попередніх розділах, дозволяють визначити мінімально допустимий рівень відходності виробництва. Це дає можливість встановити мінімально допустимий ризик , обумовлений конкретним рівнем відходоутворення:

.

За методикою оцінки екологічної безпеки розраховане зниження ризику від впровадження заходів щодо зменшення утворення відходів у сталеплавильному, сталеливарному і прокатно-штампувальному виробництвах ВАТ “ММК ім. Ілліча”, яке склало 101944,72 грн. за рахунок зниження витрат, які відносяться до собівартості готової продукції.

Зіставлення даних про захворюваність у районі зберігання промислових відходів (селище Каменськ) і контрольному районі міста Маріуполя - Приморському (найбільш чистому) визначили види захворювань, які пов'язані із забрудненням промисловими відходами. За аналізом статистичних даних хвороб до та після реалізації заходів очевидне зниження інфекційних і легеневих хвороб, захворювань ендокринної системи і органів кістково-м'язової системи. Результати розрахунку екологічного ризику, пов'язаного з захворюваннями жителів у районі зберігання промислових відходів, а також величина зниження матеріального збитку від витрат, пов'язаних з лікуванням представлена в табл. 1.

Таблиця 1 Зниження екологічного ризику, пов'язаного зі зменшенням рівня захворюваності населення, яке проживає в районі промислових відвалів

Обрані групи захворювань	Зниження імовірності захворювань , доля од.	Зниження збитку за статтями, грн.	Загальне зниження ризику, грн.
		Оплата по лікарняним листам	Вартість стаціонарного лікування
Захворювання ендокринної системи	0,0081	6250	119700	1020,1
Захворювання органів дихання	0,0020	12720	67210	159,8
Захворювання кістково-м'язової системи	0,00705	21504	98160	843,6
Всього		-	-	2023,5

Загальне зниження ризику виникнення матеріального збитку від впровадження запропонованих заходів у сталеплавильному, сталеливарному і прокатно-штампувальному виробництвах склало 103967,72 грн.

Проаналізований стан площі відчужених і пошкоджених земель та об'єму літосфери, що порушується, до і після впровадження запропонованих заходів, дозволив виявити закономірності зміни стану та економії земельних ресурсів від зниження відносного відходоутворення. Встановлено, що залежність стану земельних ресурсів від відносного відходоутворення має зростаючий експонентний характерю.

Для виробництв із співвідношенням обсягів відходоутворення і продукування більше 2,0 (гірничодобувна і металургійна промисловість) економія земельних ресурсів при зниженні відносного відходоутворення степенево зростає.

Впровадження наукових розробок , вказаних у 2-4 розділах, у сталеплавильному, сталеливарному і прокатно-штампувальному виробництвах дозволило знизити кількість відходів на 364,1 тис.т/рік. Загальне зниження відчужених дефіцитних земель у результаті впровадження розроблених технічних і організаційних заходів на металургійних комбінатах м. Маріуполя склало: знищуваних земель - 0,23 км2; земель, що ушкоджуються - 6,32 км 2; літосфери, що порушується - 0,008 км3.

Висновки

У дисертації, яка є завершеною науково-дослідною роботою, поставлена і вирішена актуальна науково-прикладна задача, яка полягає у встановленні кількісних і якісних закономірностей процесу утворення відходів у металургійному виробництві та розробці методів мінімізації відходів і підвищення екологічної безпеки промислових виробництв і пов'язаних з ними територій.

Найбільш істотні наукові і практичні результати полягають у наступному.

1. Сучасний стан екологічних проблем в Україні пов'язаний з різким зростанням відходів промислових підприємств, у першу чергу - гірничо-металургійного комплексу, і їхнім безпосереднім впливом на здоров'я і працездатність населення. В той же час, ефективність управління відходами й екологічною безпекою можлива лише при наявності знань про механізми і закономірності утворення і накопичення промислових відходів.

2. Основні причини і механізми відходоутворення у виробничих системах пов'язані з компонентною неоднорідністю і якістю сировини; видом і якістю енергії, що використовується в технологічному процесі, його інтенсивністю й обсягом виробничої програми. Ці залежності визначаються неоднозначно для різних видів металургійних виробництв, але вони являються основою прогнозу кількості відходів.

3. В металургійному переділі абсолютні показники відходоутворення знижуються пропорційно збільшенню обсягу виробництва по всій номенклатурі продукції. Вплив інтенсивності технологічного процесу на кількість відходів описується зростаючою лінійною залежністю.

4. Вплив компонентної неоднорідності відходів на ризик нанесення збитку здоров'ю у визначених умовах носить нелінійний характер в залежності від особливостей утворення, нагромадження і розподілу шлакоутворюючих компонентів у зонах їхнього збереження.

5. Управління екологічною безпекою за критерієм “ризик нанесення збитку здоров'ю” пов'язане з явищем біфуркації в обмеженій параметричній області, тому використання відомих методів чисельного аналізу для створення математичної моделі управління екологічним ризиком не представляється можливим. Запропонована у зв'язку з цим модифікація методу декартового добутку графів підтвердила свою ефективність.

6. На підставі даної модифікації методу декартових добутків графів та формалізованої зміни структури виробничої системи розроблені нова маловідхідна технологія і відповідне обладнання для ремонту сталевипускних отворів великовантажних мартенівських печей. Застосування даної технології й устаткування в умовах ВАТ “ММК ім. Ілліча” дозволило знизити відходоутворення вогнетривких матеріалів на 70 % за рахунок їхнього багаторазового використання.

7. Розроблена методика екологічного аудиту виробництв з використанням в ній закономірностей і механізмів відходоутворення дозволила рекомендувати організаційно-технічні заходи, які забезпечують зниження відходів.

8. Підвищений вихід корисної продукції, яка містить шлак, на 1,9 % за рахунок потужностей, що вивільнилися при переробці відходів. Зниження загального матеріального збитку від використання маловідходних технологій склало: 2023,5 грн. за рахунок зниження витрат на медичне обслуговування потерпілих і 101944,22 грн. за рахунок зниження витрат, які відносяться до собівартості готової продукції.

Основні положення дисертації опубліковані в 22 наукових працях, основні з котрих

1. В.С. Волошин, Т.Г. Данилова. Логистический аудит, как способ минимизации отходов производства // Металл и литье Украины. - 2000. - № 3-4. - С. 50-51.

2. Волошин В.С., Данилова Т.Г. О некоторых перспективах природоохранной деятельности на металлургических предприятиях // Вестник Приаз. гос. техн. ун-та: Сб. науч. тр. - Мариуполь, 1997. - Вып. 3.- С. 229-233.

3. Волошин В.С., Данилова Т.Г. Методические подходы к формированию баз данных для моделей системной динамики применительно к современным урбосистемам // Вестник Приаз. гос. техн. ун-та: Сб. науч. тр.- Мариуполь, 1998 .- Вып. 6.- С. 333-337.

4. Волошин В.С., Данилова Т.Г., Елистратова Н.Ю. К вопросу о динамической неустойчивости атмосферных фронтов в промышленных регионах // Вестник Приаз. гос. техн. ун-та: Сб. науч. тр.-Мариуполь, 1999. - Вып. 8. - С. 220-225.

5. Волошин В.С., Данилова Т.Г. Способ минимизации ресурсопотоков отходообразования доменного производства // Вісник Приазовськ. держ. техн. ун-ту: Зб. наук. пр. - Маріуполь, 2000. - Вип.9 - С. 245-248.

6. Данилова Т.Г., Волошин В.С. О природе отходообразования в производственных системах // Вісник Призов. держ. техн. ун-ту: Зб. наук. пр. - Маріуполь, 2000. - Вип.10 - С. 281-284.

7. Данилова Т.Г., Волошин В.С. Управление экологическим риском при обращении с промышленными отходами // Вісник Призов. держ. техн. ун-ту: Зб. наук. пр. - Маріуполь, 2003. - Вип. 13.- С. 288-291.

8. Данилова Т.Г. Аварийный процесс как причина отходообразования // 17 Международный научный симпозиум студентов и молодых научных работников. Т. 1: Строительство и охрана окружающей среды. Wyzsza szkola inzynierska w Zeleney Gorze. Kwiecien, 1995. - С. 85-87.

9. Волошин В.С., Данилова Т.Г. Исследования причин отходообразования в производственных системах // II Международ. науч.-практ. конф. “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов”: Сб. науч. трудов.- Одесса: ОЦНТЭИ, 2000. - С. 36-40.

10. V.S.Voloshin, T.G.Danilova. Origins and mechanisms of waste formation in production systems // The 3rd International Conference on Carpathian Euroregion Ecology. Cereco'2000. - Miskolc. - С. 25.

11. Волошин В.С., Данилова Т.Г. Экономические аспекты аудита отходов для приморских регионов // Международ. науч.-практ. конф. “Экологические и экономико-правовые механизмы управления приморскими регионами и морскими экосистемами”: Сб.науч.трудов. - Мариуполь, 2001. - С.63-64.

12. Волошин В.С., Данилова Т.Г. Методика управления материалопотоками отходообразования в производственных системах // III Международ. науч.-практ. конф “Проблемы сбора, переработки и утилизации отходов”. Сб. науч. трудов. - Одесса: ОЦНТЭИ, 2001. - С.52-64.

Анотація

Данилова Т.Г. Підвищення екологічної безпеки при поводженні з відходами металургійного виробництва. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 - “Екологічна безпека “. - Національний гірничий університет, Дніпропетровськ,2004.

Дисертацію. присвячено проблемі підвищення екологічної безпеки при поводженні з відходами металургійного виробництва шляхом розробки ефективних методів управління відходами промислових виробництв. На основі аналізу великої кількості літературних джерел виявлені недоліки існуючих методів управління відходоутворення і підвищення екологічної безпеки, виявлені параметри технологічного процесу, що впливають на кількісні і якісні показники відходів, що утворюються. Досліджено вплив компонентів шлаку на здоров'я населення, що проживає в зонах шлакових відвалів і працюючих на промислових підприємствах, зайнятих на виробництвах по обслуговуванню відходів металургійного виробництва, систематизовані види захворювань у залежності від впливу компонентів у шлаку. Удосконалена теорія управління екологічним ризиком, яка дозволила виявити граничні умови, де можливо ефективне управління. Запропонована математична модель процесів відходоутворення на основі теорія графів та модифікація метода декартового добутку для двох графів, один із яких неповний, а другий доповнений, які характеризують замкненість виробничого процесу. розроблені рекомендації щодо реалізації цих заходів. Розроблена маловідходна технологія та конструкція пристрою для ремонту сталеплавильних печей. Запропонована методика екологічного аудиту. Здійснено оцінку екологічної безпеки від впровадження природоохоронних заходів.

Ключові слова: відходи, мінімізація, відходоутворення, екологічний ризик, екологічна безпека, екологічний аудит.

Аннотация

Данилова Т.Г. Повышение экологической безопасности при обращении с отходами металлургического производства. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 21.06.01 - “Экологическая безопасность “. - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2004.

Диссертация посвящена проблеме повышения экологической безопасности при обращении с отходами металлургического производства, путем разработки эффективных методов управления отходами промышленных предприятий. На основе анализа литературных источников выявлены недостатки существующих методов управления отходообразованием и повышения экологической безопасности, определены параметры технологического процесса, которые влияют на количественные и качественные показатели образующихся отходов. Исследования направлены на выявление закономерностей образования отходов от параметров технологических процессов металлургических производств; на управление экологическим риском, который позволяет определять критерии управления отходами с целью снижения их вредного влияния на здоровье населения и работающих. Исследовано влияние компонентов шлака на здоровье населения, которое проживает в зонах шлаковых отвалов, и работающих на промышленных предприятиях, занятых на производствах по обслуживанию отходов металлургического производства, систематизированы виды заболеваний в зависимости от влияния компонентов шлака. Усовершенствована теория управления экологическим риском, которая позволила определить предельные условия, где возможно эффективное управление. Предложена математическая модель процессов отходообразования на основе теории графов и модификация метода декартового произведения для двух графов, один из которых неполный, а второй дополненный к нему, характеризующие замкнутость производственного процесса. Разработаны рекомендации по реализации предложенных мероприятий в промышленных условиях. Разработана малоотходная технология и конструкция манипулятора для ремонта сталевыпускных отверстий большегрузных мартеновских печей. Предложена методика экологического аудита. Произведена оценка экологической безопасности до и после внедрения природоохранных мероприятий.

Ключевые слова: отходы, минимизация, отходообразование, экологическая безопасность, экологический риск, экологический аудит.

 Summary

T.G.Danilova. Ecological safety increase in dealing with metallurgical waste. - Manuscript.

Thesis for the scientific degree of the Candidate of engineering science on the specialty 21.06.01 - Ecological safety. - National Mining University, Dnepropetrovsk, 2004.

The dissertation work concerns the problem of ecological safety increase in dealing with metallurgical waste through more effective control of industrial enterprises wastes.

The drawbacks of the existing methods of metallurgical waste control have been found out on the basis of the existing information in periodicals.

The technological processes parameters influencing both the quantity and the quality of the waste have been stated.

The experimental and analytical research fulfilled in the dissertation work displays the waste formation dependence on the technological processes parameters.

Waste components influence on the health of the people living next to the waste storage areas as well as the state of health of those working at the enterprises dealing with metallurgical waste has been defined. All the diseases brought about by various components of slag have been systematized.

The theory of ecological risk control using bifurcation in the control pattern has been improved.

It made possible to define the optimum conditions for steady and reliable ecological risk control under the influence of hard wastes.

The mathematical model of waste formation processes based on graph theory has been put forward as well as method modification of Cartesian product for two graphs, one of them being incomplete while the other supplementing it, that describes the production cycle.

Recommendations aimed on putting into practice of all the proposed technological and organizational measures have been worked out. Low waste maintenance technology as well as a special device to repair steel outlets in open hearth furnaces have been offered.

On the strength of logistic approach that makes it possible to follow each slag component in the technological process the methods of ecological audit have been offered. The ecological safety before and after putting into practice of all offered measures have been evaluated.

Keywords: waste, minimization, отходообразование, ecological safety, ecological risk, ecological audit.

Размещено на Allbest.ru

...