CC BY
100
124 ••• Известия ДГПУ. Т. 10. № 3. 2016 ••• DSPU JOURNAL. Vol. 10. No. 3. 2016
Россия; e-mail: dzhan54@mail.ru Семенов Исмаил Анзорович, старший преподаватель кафедры физической и экономической географии, КЧГУ им. У. Д. Алиева, Карачаевск, Россия; e-mail: SSmail@ mail.ru chair of Physical and Economic Geography, KChSU, Karachaevsk, Russia; e-mail: SSmail@ mail.ru
Принята в печать 13.04.2016 г. Received 13.04.2016 .
Науки о Земле / Earth Science Оригинальная статья / Original Article УДК 553+57 / UDC 553+57 Геоэкологические аспекты
функционирования цементного производства
©2016 Чомаева М. Н., Байрамкулова Б. О. Карачаево-Черкесский государственный университет им. У .Д. Алиева, Карачаевск, Россия; e-mail: m.tchomaeva@yandex.ru, appoeval@mail.ru
РЕЗЮМЕ. Работа посвящена исследованию геоэкологических аспектов функционирования цементного производства. С развитием цивилизации, когда большую часть времени или активной жизни человека занимает целенаправленная профессиональная работа, осуществляемая в конкретной производственной среде, в области профессиональной безопасности и здоровья встают новые и новые вопросы, в частности сохранения здоровья человека на рабочем месте. Именно поэтому проблема нормирования опасных и вредных факторов пыли является в настоящее время актуальной.
Ключевые слова: цемент, цементное производство, промышленная пыль, пылевые болезни, пылевые частицы, запыленность воздуха.
Формат цитирования: Чомаева М. Н., Байрамкулова Б. О. Геоэкологические аспекты функционирования цементного производства // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. Т. 10. № 3. 2016. С. 124-128.
Geo-ecological Aspects of the Cement Production Function
©2016 Madina N. Chomaeva, Bella O. Bayramkulova
U. D. Aliev Karachay-Cherkessia State University, Karachaevsk, Russia; e-mail: m.tchomaeva@yandex.ru, appoeval@mail.ru
ABSTRACT. The article deals with the study of geo-ecological aspects of the cement production. With the development of civilization, when most of the time, or active life of human takes the purposeful professional work, carried out in a particular production environment, occupational safety and health is facing new and emerging issues, such as human health in the workplace. For this reason, the problem of normalization of dangerous and harmful dust factors is now urgent.
Keywords: cement, cement production, industrial dust, dust diseases, dust particles, air dustiness.
For citation: Chomaeva M. N., Bayramkulova B. O. Geo-ecological Aspects of the Cement Production Function. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. Vol. 10. No. 3. 2016. Pp. 124-128. (In Russian)
Естественные и точные науки •••
Natural and Exact Sciences •••
Введение
Атмосфера является важным компонентом окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Человек сталкивается с воздухом с первой минуты жизни, по отношению к человеку он выполняет множество функций: содержит необходимый для жизни кислород, растворяет все газообразные продукты обмена веществ и человеческой жизни, в том числе сферы производства; воздействует на процессы терморегуляции организма с внешней средой.
Во всех природных процессах атмосфера играет значимую роль, обеспечивая защиту от негативных воздействий космических излучений, определяет микроклимат, в частности, и климат всей планеты в целом. Беречь чистоту атмосферы - значит сохранять жизнь на Земле.
Каждый день атмосфера продолжает получать такое количество отходов, которое в конечном итоге неизбежно приведет человечество к глобальной экологической катастрофе. В этой ситуации значение газоочистки возрастает. Ведущие отрасли промышленности, такие как энергетика, промышленность строительных материалов, черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, не могут обойтись без газоочистительного оборудования.
Промышленность строительных материалов включает в себя асфальтобетонные заводы, заводы железобетонных изделий, кирпичные и цементные заводы и др. Сырьем для этих заводов служат песок, щебень, известковый порошок и пр. В процессе получения асфальтовой массы щебень и известковый камень дробят, а затем сушат в специальных сушильных барабанах. Этот подготовительный процесс сопровождается большим пылевыделением. Кирпичные заводы и заводы железобетонных изделий также загрязняют атмосферный воздух, в основном цементной и кварцсодержащей пылью.
Цель исследования - определение геоэкологических аспектов функционирования цементного производства. Все жизненно важные источники (воздух, почва, вода, продовольствие, энергия, сырье, различные вещества) человек получает из геосферы, туда же он возвращает отходы: коммунальные (бытовые), производственные (промышленность), строительные и сельскохозяйственные. Таким образом люди активно воздействуют на окружающую среду, преобразуя и изменяя ее.
В соответствии с целью исследования решались задачи:
- дать общую характеристику цементной промышленности;
- определить масштабы загрязнения;
- провести экологический мониторинг атмосферного воздуха в зонах загрязнения выбросами цементного производства
Цементная промышленность негативно воздействует на окружающую среду, в частности, на все сферы географической оболочки: атмосферу, гидросферу, литосферу. И это потому, что регулируемые отрасли в совокупности охватывают все стадии ресурсного цикла: добычи природного сырья, его переработки, получения конечного продукта, возвращение в окружающую среду отходов производства, которые при современных спецтехнологиях обычно во много раз превышают объём полезной переработки сырьевого компонента. При этом наблюдается комбинированное загрязнение растений, слагающееся из непосредственного оседания аэрозолей и пыли на поверхность листьев и корневого накопления твердых металлов, аккумулирующихся в почве в течение продолжительного времени.
Цементная промышленность является основным сектором экономики в комплексе отраслей промышленности по производству строительных материалов. Роль цемента в современном строительстве невозможно переоценить. Цемент и изготовленные из него бетон и железобетон в настоящее время основные строительные материалы, которые используются в различных областях строительства. Цемент служит относительно простым, универсальным и дешевым материалом, для изготовления которого требуются наиболее распространенные материалы - известняк, глина, мел и вода. В то же время, несмотря на важность производства цемента, он имеет ряд недостатков с экономической и экологической точек зрения [2].
Цементная промышленность, наряду с металлургией, электроэнергетикой, химией и машиностроением, определяет экономический потенциал и уровень промышленного развития нашей страны. Динамично и эффективно развивающийся инвестиционно-строительный комплекс, который основан на цементной промышленности, дает возможность для расширения производства и ассортимента продукции [5].
Производство цемента оказывает непосредственное воздействие на окружающую среду. Согласно статистике, это производ-
••• Известия ДГПУ. Т. 10. № 3. 2016
••• ОЭРи ЮиРЫАи Уо!. 10. N0. 3. 2016
ство является источником 5 % выбросов углекислого газа (С02) в мире. Цементная промышленность неизбежно приводит к выбросам СО2, 60 % выбросов происходит в результате превращения сырья при высоких температурах («декарбонизации» известняка), 40 % выбросов являются результатом сжигания топлива при нагревании материала до требуемой температуры (температура, требуемая для клинкера, -1500 °0.
Атмосфера способна самоочищаться, самоочистка происходит на определенной высоте. Это самоочистка промышленных загрязнений, пыли в результате осаждения твердых частиц, вымывания их из воздуха, растворения и поглощения вредных веществ растениями. В настоящее время процессы самоочищения не всегда в состоянии справиться с промышленным загрязнением. Загрязняющие вещества накапливаются, а в некоторых районах их концентрация даже сейчас становится недопустимо высокой. Исследования показали, что общее содержание пыли в воздухе за полвека значительно возросло [5].
Содержание пыли в атмосфере оказывает комплексное воздействие на климат. Ученые пришли к выводу, что часть промышленной пыли в воздухе (около 10 %) не выпадают из атмосферы, а воздушными течениями выносится в заоблачное пространство воздушных потоков. Пыль над облаками способствует замутнению. Она создает как бы экран солнечного света и изменяет отражательную способность Земли [3].
Загрязнение окружающей среды аэрозолями и газами приводит к резкому снижению солнечной радиации. Ультрфиоле-товое излучение, имеющие бактерицидное действие, уменьшается до 30 %, а видимый компонент солнечного излучения - более чем на 50 %. Это ухудшает видимость и увеличивает образование тумана, количество облаков, изменяет циркуляцию воздушного потока. В атмосфере образуется конвективный поток, вызывающий движение воздушных потоков из периферийных, нередко промышленных районов к центру города, что ведет к повышению концентрации вредных веществ в центральной его части.
Статистические данные свидетельствуют о том, что содержание углекислого газа в атмосфере увеличивается на 0,02% каждые 10 лет. Углекислый газ имеет специфические свойства: он прозрачен, но не полностью пропускает инфракрасные лучи, сол-
нечная энергия видимого спектра проходит через него, а энергия от земной поверхности в инфракрасном диапазоне поглощается и отражается. Таким образом, чем выше концентрация углекислого газа, тем больше количество солнечной радиации, поглощенной Землей, и это способствует увеличению средней температуры Земли. С другой стороны, увеличение количества аэрозолей в атмосфере приводит к уменьшению количества солнечной энергии, поступающей на Землю [4].
Пыль, образующаяся во время разгрузки, транспортировки и переработки сыпучих грузов, навалочных грузов, загрязняет территории, прилегающие к месту выгрузки и производственным помещениям, а для очистки требуются дополнительные затраты. Цементная промышленность в окружающую среду выбрасывает ежегодно более 27 млн. тонн пыли [1], что составляет 2/3 промышленных выбросов и 44 % газообразных [2]. Главными загрязнителями широкого воздействия на окружающую среду при производстве цемента выступают пыль (выбросы из дымовых труб и др. компонентов), газообразные выбросы: SO2, ТО2 и т. д. [3].
В настоящее время большинство предприятий в системе пылеулавливания используют электрофильтры, которые были установлены более двадцати лет назад, обеспечивая очистку от 95 % до 98 %, или 300-800 мг/м3пыли на выходе. Сегодня многие предприятия вынуждены решать вопрос замены морально и физически устаревших электрических фильтров.
Пыль из диффузных источников на территории завода («выдуваемая пыль») может возникнуть в процессе хранения и погрузки, то есть в транспортной системе, во время передвижения крана, упаковки и т. д., а также в ходе транспортировки во время движения по грунтовым дорогам. Поскольку химический и минералогический состав цементной пыли подобен природному камню, его влияние на здоровье человека вредно, но не токсично [1].
Газообразные выделения из системы печи, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента сегодня. Основные газы, которые попадают в атмосферу, - NO2и SO2. Другие, менее вредные вещества - СО, аммиак, гидрохлорид и тяжелые металлы. Образование NO2 - это неизбежное следствие высокотемпературных процессов го-
Естественные и точные науки •••
Natural and Exact Sciences •••
рения. Сера, поступающая в печи вместе с сырьем и топливом, в значительной степени поглощается продуктами печи.
Тем не менее сера, содержащаяся в сырье в виде сульфидов (или органического сернистого вещества), легко улетучивается при низких температурах (т. е. 400-600 °С), что может привести к значительным испарениям SO2 через дымовые трубы. Другие нежелательные летучие вещества, поступающие через печную систему, легко разрушаются при высоких температурах сгорания или почти полностью поглощаются продуктом.
Неотъемлемой частью процесса в печах для обжига цемента являются незначительные выделения газов, таких как HCl, HF, NH3 или тяжелые металлы. Наличие органических компонентов в природных сырьевых материалах может значительно увеличить уровень выбросов углеводородов и СО. Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксидов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм [4].
Другие летучие компоненты, например ртуть, тщательно контролируются, чтобы предотвратить и не допустить нежелательные выбросы. В результате повторного обжига исходного сырья и сгорания ископаемого топлива выделяется углекислота. Выбросы двуокиси углерода от потребления топлива сокращаются постепенно, в результате минимизации потребления топлива и энергии.
Цементное производство - отрасль промышленности строительных материалов. Основным полуфабрикатом цементного производства служит клинкер, сырьем для клинкера - известняк или мел и глина. Добавки, вводимые в сырьевую смесь, определяют сорт цемента и содержат
1. Дуров В. В. Охрана атмосферного воздуха в цементной промышленности // Цемент и его применение. 1998. № 6. С. 2-3.
2. Малков А. В. Современные промышленные объекты и их безопасность // Экология и промышленность России. 2001. № 3. С. 33-34.
3. Чомаева М. Н. Влияние производства цемента на живые организмы // Актуальные вопросы современной науки. Материалы ХХ111 Международной научно-практической конференции. М.: Изд-во «Спутник+», 2014. С. 183-188.
до 40 % и выше свободной двуокиси кремния. Цементный клинкер получают мокрым и сухим способами. Главные неблагоприятные факторы при производстве цемента - содержание пыли в воздухе, резкие колебания температуры воздуха, сильное тепловое излучение и шум. Основным вредным фактором служит пыль, состоящая из цементного клинкера, добавок, готового цемента и угля.
Для снижения выбросов при производстве цемента необходимо принять следующие меры по совершенствованию систем охраны окружающей среды: оснащение современным оборудованием; организация санитарно-промышленных лабораторий; оперативный контроль за соблюдением установленных нормативов выбросов и сбросов; своевременная замена электрофильтров на предприятиях.
Заключение
Масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду и уровень последующей опасности заставляют искать новые подходы к развитию производственных процессов, которые, являясь не менее эффективными в экономическом плане, значительно превосходят существующие по степени экологической чистоты.
С одной стороны, научно-технический прогресс позволил расширить возможности для удовлетворения материальных и культурных потребностей человечества, а с другой - увеличилось техногенное воздействие на окружающую среду, что ведёт к экологической катастрофе. Взаимоотношения человечества с природной средой -глобальная проблема нашего времени. Самые важные ее составляющие в экологическом аспекте - восстановление природной среды, охрана окружающей среды и др. -требуют безотлагательного решения.
4. Чомаева М. Н., Урусова Ф. А.-А. Экологические проблемы как следствие влияния промышленной пыли на здоровье человека // Естественные и технические науки. № 2 (92). 2016. С. 20-23.
5. Чомаева М. Н. Цементное производство и экологические проблемы в Карачаево-Черкесии (на примере ЗАО «Кавказцемент») // Научный журнал «Апробация», 2014. № 4 (19). 2014. С. 106-110.
Литература
128 ••• Известия ДГПУ. Т. 10. № 3. 2016
••• DSPU JOURNAL. Vol. 10. No. 3. 2016
References
1. Durov V. V. Protection of atmospheric air in the cement industry. Tsement i ego primenenie [Cement and its applications]. 1998. No. 6. Pp. 23. (In Russian)
2. Malkov A. V. Modern industrial facilities and their safety. Ekologiya i promyshlennost' Ros-sii [Ecology and industry of Russia]. 2001. No. 3. Pp. 33-34. (In Russian)
3. Chomaeva M. N. Influence the production of cements of the same on living organisms. Ak-tual'nye voprosy sovremennoy nauki. Materialy XXIII Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Actual problems of modern science. Materials of the 23rd International scientific-
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ Принадлежность к организации
Чомаева Мадина Назировна, кандидат педагогических наук, доцент кафедры экологии и природопользования, Карачаево-Чер-кесский государственный университет им. У. Д. Алиева (КГЧУ им. У. Д. Алиева), Карачаевск, Россия; e-mail: m.tchomaeva@ yandex.ru
Байрамкулова Белла Ожаевна, кандидат географических наук, старший преподаватель кафедры физической и экономической географии, КГЧУ им. У. Д. Алиева, Карача-евск, Россия; e-mail: appoeval@mail.ru
practical conference]. Moscow, Sputnik+ Publ., 2014. Pp. 183-188. (In Russian)
4. Chomaeva M. N., Urusova F. A.-A. Environmental problems as a result of the impact of industrial dust on the human health. Estestvennye i tekhnicheskie nauki [Natural and Technical Sciences]. No. 2 (92). 2016. Pp. 20-23. (In Russian)
5. Chomaeva M. N. Cement production and environmental problems in Karachay-Cherkessia (on the example of ZAO "caucascement") // Nauchnyy zhurnal «Aprobatsiya» [Scientific journal "Testing"], 2014. No. 4 (19). 2014. Pp. 106-110. (In Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHOR Affiliation
Madina N. Chomaeva, Ph. D. (Pedagogy), assistant professor, the chair of Ecology and Nature Management, U. D. Aliev Karachay-Cherkessia State University (U. D. Aliev KChSU), Karachaevsk, Russia; e-mail: m. tchomaeva@yandex.ru
Bella O. Bayramkulova, Ph. D. (Geography), senior lecture, the chair of Physical ahd Economic Geography, U. D. Aliev KChSU, Karachaevsk, Russia; e-mail: appoeval@mail.ru
Принята в печать 16.04.2016 г.
Received 16.04.2016.
