Підвищення екологічної безпеки при поводженні з відходами металургійного виробництва - Автореферат

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 звязку 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 повязаних з ними територій. 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; Ідея роботи полягає у використанні характеристик і закономірностей зміни параметрів технологічних процесів у металургії в аспекті мінімізації відходів, як факторів управління екологічною безпекою.У першому розділі розглянутий сучасний стан проблем утворення відходів та екологічної небезпеки, яку вони спричиняють, показано негативний вплив промислових відходів на здоровя населення і стан природних ресурсів, проаналізовані методи управління потоками відходів у виробничому середовищі. 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. 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. Встановлено також, що вплив виду енергії на кількість і інтенсивність утворення відходів та залежність обсягу відходоутворення від якості сировини мають лінійний спадаючий характер. Збільшення обсягу виробничої програми сприяє збільшенню утворення відходів, однак пропорційне зростання обсягу виробництва з усієї номенклатури виробленої продукції сприяє зниженню абсолютних показників відходоутворення.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 повязаних з ними територій. Основні причини і механізми відходоутворення у виробничих системах повязані з компонентною неоднорідністю і якістю сировини; видом і якістю енергії, що використовується в технологічному процесі, його інтенсивністю й обсягом виробничої програми. Вплив компонентної неоднорідності відходів на ризик нанесення збитку здоровю у визначених умовах носить нелінійний характер в залежності від особливостей утворення, нагромадження і розподілу шлакоутворюючих компонентів у зонах їхнього збереження. Управління екологічною безпекою за критерієм “ризик нанесення збитку здоровю” повязане з явищем біфуркації в обмеженій параметричній області, тому використання відомих методів чисельного аналізу для створення математичної моделі управління екологічним ризиком не представляється можливим. Розроблена методика екологічного аудиту виробництв з використанням в ній закономірностей і механізмів відходоутворення дозволила рекомендувати організаційно-технічні заходи, які забезпечують зниження відходів.

2. Основний зміст роботи

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 повязаних з ними територій.

Найбільш істотні наукові і практичні результати полягають у наступному.

1. Сучасний стан екологічних проблем в Україні повязаний з різким зростанням відходів промислових підприємств, у першу чергу - гірничо-металургійного комплексу, і їхнім безпосереднім впливом на здоровя 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 повязані 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 здоровю 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 здоровю” повязане 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 звязку 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.