Диоксины и фураны в цинксодержащей металлургической пыли: процессы формирования и поведение

Использование оцинкованного лома в качестве шихтового материала электросталеплавильного производства приводит к образованию металлургической пыли, пригодной для извлечения цветных металлов. Вопросы, связанные с поведением хлора и его соединений в  электросталеплавильной пыли, содержащей цинк и свинец, недостаточно изучены. В работе показано, что опасность наличия хлора и его соединений в шихте, а значит, и в выбросах дуговой сталеплавильной печи (ДСП) заключается в том, что он является основным компонентом, участвующим в формировании высокотоксичных органических веществ – диоксинов и фуранов (ДиФ), которые попадают в окружающую среду не только в газообразном, но и в адсорбированном на частичках пыли виде. По разным данным их концентрация составляет 5  –  500  нг/кг пыли и зависит от технологических параметров плавки. Приведен анализ процессов формирования диоксинов и  фуранов в  ДСП и их поведения в уловленной пыли. Установлено, что при содержании в исследуемой электросталеплавильной пыли 1,3 % хлора, источником поступления которого являются шихтовые материалы, 99,9 % образуют относительно безопасные соединения, в основном хлориды, а небольшая часть идет на образование ДиФ. Количество адсорбированных на поверхности частичек уловленной пыли диоксинов и фуранов составило 474 нг/кг пыли. Являясь сильными экотоксикантами (первый класс опасности), ДиФ повышают класс опасности пыли с четвертого до третьего и выше, что необходимо учитывать при обращении с пылью. Кроме того, транспорт диоксинов и фуранов в окружающей среде осуществляется за счет твердых частиц, сорбирующих яды на своей поверхности, поэтому электросталеплавильная пыль с адсорбированными на ее поверхности ДиФ может спровоцировать их попадание в живые организмы. Рассмотрены пути снижения эмиссии диоксинов и фуранов при производстве электростали и процессы ресурсосберегающей и экологически безопасной переработки пыли. В частности, проанализирована возможность использования известкового молочка для орошения отходящих газов в газоходе ДСП и показано, что это позволит снизить содержание ДиФ до допустимых пределов. Оценена эффективность предлагаемых мероприятий.

1. Основные показатели охраны окружающей среды. 2017: Стат. сб. / Росстат. – М.: 2017. – 115 c.

2. Промышленное производство в России. 2016: Стат. сб. / Росстат. – М.: 2016. – 347 c.

3. Паньшин А.М., Леонтьев Л.И., Козлов П.А. и др. Технология переработки пыли электродуговых печей ОАО «Северсталь» в вельц-комплексе ОАО «ЧЦЗ» // Экология и промышленность России. 2012. № 11. С. 4 – 6.

4. Стовпченко А.П., Камкина Л.В. Процессы утилизации пыли сталеплавильного производства. Часть 2. Промышленные процессы переработки пыли в агрегатах средней мощности // Электрометаллургия. 2010. № 2. С. 42 – 43.

5. Zunkel D. What to do with your EAF dust // Steel Times International. 1996. No. 7. P. 46. 48 – 50.

6. Pickles C.A. Thermodynamic analysis of the selective chlorination of electric arc furnace dust // Journal of Hazardous Materials. 2009. Vol. 166. No. 2 – 3. P. 1030 – 1042.

7. Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzina, Nestor Cezar Heckb, Antônio Cezar Faria Vilelac. EAF dust: An overview on the influences of physical, chemical and mineral features in its recycling and waste incorporation routes // Journal of Materials Research and Technology. 2016. No. 4. P. 194 – 202.

8. Lohmann R., Lee R.G.M., Green N.J.L., Jones K.C. Gas-particle partitioning of PCDD/Fs in daily air samples // Atmospheric Environ. 2000. Vol. 34. No. 16. P. 2529 – 2537.

9. Mukherjee A., Debnath B., Sadhan Kumar Ghosh. A review on technologies of removal of dioxins and furans from incinerator flue gas // Procedia Environmental Sciences. 2016. No. 35. P. 528 – 540.

10. Freeman R.A., Hileman F.D., Noble R.W., SchroyJ.M. Experiments on the mobility of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin at Times Beach, Missouri // Solving Hazardous Waste Problems. Exner J.H. ed. Washington: ACS Symposium Series No. 338. 1987. Chapter 9.

11. Puri R.K., Clevenger R.K., Kapila S. etc. Studies of parameters affecting translocation of tetrachlorodibenzo-p-dioxin in soil // Chemosphere. 1989. Vol. 18. No. 1 – 6. P. 1291 – 1296.

12. Puri R.K., Kapila S., Lo Y.H. etc. Effect of co-contaminants on the disposition of polychlorinated dibenzofurans in saturated soils // Chemosphere. 1990. Vol. 20. No.10 – 12. P. 1589 – 1596.

13. Rezaei E., Farahani A., Buekens A. etc. Dioxins and furans releases in Iranian mineral industries // Chemosphere. 2013. Vol. 91. No. 6. P. 838 – 843.

14. Петросян В.С. Диоксины: пугало или реальная угроза? // Теоретическая и прикладная экология. 2009. № 1.С. 41 – 41.

15. Eskenazi B., Warner M., Brambilla P. etc. The Seveso accident: A look at 40 years of health research and beyond // Environment International. 2018. No. 121. P. 71 – 84.

16. Antunes P., Viana P., VinhasT. etc. Emission profiles of polychlorinated dibenzodioxins, polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs), dioxin-like PCBs and hexachlorobenzene (HCB) from secondary metallurgy industries in Portugal // Chemosphere. 2012. Vol. 88. No. 11. P. 1332 – 1339.

17. Vehlow J. Thermische Behandlungsverfahren fuer Hausmuellim Vergleich. – Graz: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut fuer Technische Chemie, Bereich Thermische Abfallbehandlung, 1998. – 37 p.

18. Аксельрод Л.М., Федосов И.Б., Баранов А.П. и др. Переработка цинксодержащих пылей электросталеплавильного производства на ООО «Урал-рециклинг» (ОАО «Комбинат «Магнезит») // Сб. докл. IV Междунар. конф. «Металлургия – ИНТЕХЭКО – 2011». – М.: 2011. С. 136 – 139.

19. Лисин В.С., Юсфин Ю.С. Ресурсо-экологические проблемы XXI века и металлургия. – М.: Высш. шк., 1998. – 447 с.

20. USEPA. Exposure and Human Health Reassessment of 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-Dioxin (TCDD) and Related Compounds. Path 1. Vol. 2. – Washington, DC, EPA/600/P-00/001Ab, 2000. – 628 p.

21. Хофштадлер К., Геберт В., Ланцершторфер К. и др. Система «Эрфайн» для удаления диоксина из отходящих газов аглопроизводства и электродуговых печей // Сталь. 2001. № 12. С. 81 – 84.

22. Еланский Г.Н., Медведев М.Н. Диоксины – экологическая опасность // Сталь. 2000. № 2. С. 82 – 86.

23. Иванов А.И., Ляндрес М.Б., Прокофьев О.В. Производство магния. – М.: Металлургия, 1979. – 376 с.