Preview

Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

Пространственное распространение аэрозольных и пылевых техногенных выбросов во внешней зоне влияния металлургических предприятий

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-4-246-253

Аннотация

В исследовании представлена методика расчета распространения пылевых и аэрозольных частиц, поступающих во внешнюю воздушную среду в результате техногенных выбросов предприятий металлургического цикла. В работе предложен способ прогнозирования степени загрязнения зон влияния предприятий посредством построения географических карт-схем промышленных регионов с нанесением на них областей с повышенным содержанием пылевых частиц. Метод базируется на определении времени седиментации частиц пыли разных фракций в атмосферном воздухе с помощью закона Стокса (движение твердых частиц в жидкой или газообразной средах), высоты вылета частиц пыли из дымовой трубы и скорости преобладающего ветра за исследуемый период времени. Необходимые для анализа данные (направление ветра, количество выбрасываемой пыли, ее фракционный и химический составы) найдены в открытых источниках, отчетах предприятия, статистических данных региона и металлургической промышленности. Проведен оценочный расчет распространения пылевых выбросов на примере предприятия ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» в течение различных годовых сезонов. Обнаружено, что влияние деятельности металлургического предприятия России может пагубно сказываться на городах и жителях соседних государств, которые находятся в зоне седиментации твердых пылевых частиц. Рассмотрен вопрос переноса серной и азотной кислот частицами пыли, которые образуются в порах частиц аэрозоля. Рассчитано количество кислоты, которое может быть вынесено в зоны влияния предприятия в порах твердых пылевых частиц. Рассматриваемая модель расчета позволяет относительно быстро и просто оценить зону влияния предприятия, оценить риски и принять меры по модернизации, оптимизации производственного процесса или систем аспирации.

Об авторах

О. С. Нуржанов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Олег Сакенович Нуржанов, аспирант кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4



Г. В. Торохов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Геннадий Валерьевич Торохов, к.т.н., доцент, заведующий кафед­рой энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4



П. И. Черноусов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Павел Иванович Черноусов, к.т.н., доцент кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4



Д. В. Чезганова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

Дарья Владимировна Чезганова, аспирант кафедры цветных металлов и золота

Россия, 119049, Москва, Ленинский пр., 4



Список литературы

1. Huo D., Liang J., Yang Y. Analysis of metallurgical raw materials and environmental protection. In: 5th Int. Conf. on Advanced Design and Manufacturing Engineering. Advances in Engineering Research. 2015. P. 2049–2052. https://doi.org/10.2991/icadme-15.2015.380

2. Neuberger M. Human health effects of aerosols // Advances of Atmospheric Aerosol Research in Austria. Interdisciplinary Perspectives. 2012. No. 2. P. 103–115.

3. World Health Organization. Health effects of particulate matter. Policy implications for countries in Eastern Europe, Caucasus and central Asia. 2013. 14 p.

4. Zhao L., Sun W., Li X., Ye Z., Huang J., Zhang G., Cai J. Assessment of particulate emissions from a sinter plant in steelmaking works in China // Environmental Monitoring and Assessment. 2017. Vol. 189. Article 368. https://doi.org/10.1007/s10661-017-6053-9

5. Leimalm U., Lundgren M., Ökvist L.S., Björkman B. Off-gas dust in an experimental blast furnace. Part 1: Characterization of flue dust, sludge and shaft fines // ISIJ International. 2010. Vol. 50. No. 11. P. 1560–1569. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.1560

6. Dormann M., Vanderheyden B., Steyls D. Advanced technique to reduce the emissions of particulate matter (PM) // Revue De Métallurgie. 2008. No. 105 (12). P. 586–595. https://doi.org/10.1051/metal:2009002

7. Amit S.S., Sandip D.M., Tushar K., etc. Influence of atmospheric aerosols on health and environment-climate change // International Journal of Life Sciences. 2013. Special Issue. P. 115–120.

8. Ballester F., Medina S., Boldo E., Goodman P., Neuberger M., Iñiguez C., Künzli N. Reducing ambient levels of fine particulates could substantially improve health: A mortality impact assessment for 26 European cities // Journal of Epidemiology and Community Health. 2008. Vol. 62. No. 2. P. 98–105. https://doi.org/10.1136/jech.2007.059857

9. Shi X., Ma Y., Wang Q., Gao K., Liu X. Research on regional environmental pollution analysis technology based on atmospheric numerical model in Shenyang city // Communications in Computer and Information Science. 2016. Vol. 569. Р. 751–759. https://doi.org/10.1007/978-3-662-49155-3_77

10. Perry S.G., Heist D.K., Brouwer L.H., Monbureau E.M., Bri­xey L.A. Characterization of pollutant dispersion near elongated buildings based on wind tunnel simulations // Atmospheric Environment. 2016. Vol. 142. P. 286–295. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2016.07.052

11. Levy J.I., Spengler J.D., Hlinka D., Sullivan D., Moon D. Using CALPUFF to evaluate the impacts of power plant emissions in Illinois: Mode sensitivity and implications // Atmospheric Environment. 2002. Vol. 36. No. 6. P. 1063–1075. https://doi.org/10.1016/S1352-2310(01)00493-9

12. Barna M.G., Gebhart K.A., Schichtel B.A., Malm W.C. Modeling regional sulfate during the BRAVO study. Part 1. Base emissions simulation and performance evaluation // Atmospheric Environment. 2006. Vol. 40. No. 14. P. 2436–2448. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2005.12.040

13. ОНД – 86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

14. Stepanova L.P., Pisareva A.V., Tsukanavichute V.E. Toxicological assessment of the impact of metallurgical industry waste on the environmental properties of light gray forest soils // Ecolo­gy and Industry of Russia. 2020. No. 24. P. 54–59. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2020-6-54-59

15. Деева А.В. Анализ влияния газовых выбросов металлургических предприятий на концентрацию тропосферного озона: Автореф… дис. канд. техн. наук. М.: 2009. 18 c.

16. Вишнякова К.В., Петелин А.Л., Юсфин Ю.C. Распространение газовых выбросов металлургических предприятий в промышленных регионах // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. № 1. С. 63–65.

17. Полулях Л.А., Петелин А.Л., Дашевский В.Я., Травянов А.Я., Юсфин Ю.С. Анализ возможности газификации фосфора в доменном процессе // Известия вузов. Черная металлургия. 2009. № 9. С. 29–31.

18. Орелкина Д.И., Петелин А.Л., Полулях Л.А. Анализ пространственного распределения вторичных газовых выбросов во внешней зоне влияния предприятий черной металлургии // Известия вузов. Черная металлургия. 2015. Т. 58. № 11. С. 793–797. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2015-11-793-797

19. Petelin A.L., Orelkina D.I., Polulyakh L.A., Kozlova O.N. The kinetics of the formation and propagation in the atmosphere of the secondary gas emissions of metallurgical enterprises // Ecology and Industry of Russia. 2016. Vol. 20. No. 9. P. 26–29. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2016-9-26-29

20. Орелкина Д.И., Петелин А.Л., Полулях Л.А., Подгородец­кий Г.С. Модель расчета концентрации вторичных металлургических выбросов в атмосфере // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 5. С. 300–305. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2016-5-300-305

21. Петелин А.Л., Деева А.В., Вишнякова К.В., Юсфин Ю.С. Анализ влияния выбросов предприятий черной металлургии на концентрацию атмосферного озона. Сообщение 1 // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 5. С. 59–61.

22. Юсфин Ю.С., Леонтьев Л.И., Черноусов М.П. Промышленность и окружающая среда. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 248 с.

23. Исидоров В.А. Экологическая химия. СПб.: «Химиздат», 2001. 304 с.

24. Ровинский Ф.Я., Егоров В.И. Озон, окислы азота и серы в нижней атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 183 с.

25. Физические величины. Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братовский и др. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

26. Karklit A.K., Aboskalov A.N. Graphite from metallurgical dust // Refractories and Industrial Ceramics. 1998. vol. 39, no. 9-10. P. 334–336. https://doi.org/10.1007/BF02770596

27. Zou C., Kang Y., Wang W., Wang Y., Shi R. Effects of Fe2O3 – CaO interactions in metallurgical dust on its catalytic activity for the carbon – oxygen reaction // Energy & Fuels. 2019. No. 33 (11). P. 11830–11840. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.9b02374

28. Варенков А.Н., Костиков В.И. Химическая экология и инженерная безопасность металлургических производств. М.: «Интермет Инжениринг», 2000. 20 с.

29. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: «Металлургия», 1978. 247 с.


Рецензия

Для цитирования:


Нуржанов О.С., Торохов Г.В., Черноусов П.И., Чезганова Д.В. Пространственное распространение аэрозольных и пылевых техногенных выбросов во внешней зоне влияния металлургических предприятий. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2022;65(4):246-253. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-4-246-253

For citation:


Nurzhanov O.S., Torokhov G.V., Chernousov P.I., Chezganova D.V. Spatial distribution of aerosol and dust man-made emissions in external influence zone of metallurgical enterprises. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2022;65(4):246-253. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-4-246-253

Просмотров: 246


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)