Przemysł cementowy
Cement to podstawowy materiał w konstrukcjach budowlanych oraz w inżynierii lądowej.
Produkcja w przemyśle cementowym jest bezpośrednio związana z ogólnym stanem budownictwa, a co za tym idzie, pozostaje w ścisłym związku z ogólną sytuacją gospodarczą. Produkcja cementu w krajach Unii Europejskiej w 1995 r. utrzymywała się na poziomie 172 milionów ton, co stanowiło 12% produkcji światowej.
Po wydobyciu, przemiale i homogenizacji surowców pierwszą operacją w procesie produkcji
cementu jest kalcynacja węglanu wapnia. Potem następuje spiekanie w wysokich temperaturach otrzymanego tlenku wapnia z krzemionką, tlenkiem glinu i tlenkiem żelaza w celu otrzymania klinkieru. Następnie klinkier przemiela się z gipsem i innymi składnikami w celu wytworzenia cementu.
Złoża wapienne występujące naturalnie w przyrodzie, takie jak kamień wapienny, margiel lub
kreda, stanowią źródło węglanu wapnia. Krzemionka, tlenek żelaza i tlenek glinu znajdują się w różnych rudach i minerałach, takich jak piasek, łupek, glina i ruda żelaza. Częściowymi
substytutami surowców naturalnych mogą być także popioły z elektrowni, żużel wielkopiecowy i inne pozostałości procesów przemysłowych.
Do wyprodukowania 1 tony klinkieru w UE zużywa się przeciętnie 1,57 tony surowców.
Największa strata w bilansie pochodzi z procesu emisji dwutlenku węgla do atmosfery podczas reakcji kalcynacji (CaCO3 → CaO + CO2).
Przemysł cementowy jest branżą energochłonną. Koszty energii stanowią 30-40% kosztów
produkcji (tj. kosztów z wyłączeniem nakładów inwestycyjnych). Do wytworzenia ciepła
potrzebnego w procesie produkcji cementu można używać różnych paliw. W roku 1995 najczęściej używanymi paliwami były: koks ponaftowy (39%) i węgiel kamienny (36%), a także różnego rodzaju odpady (10%), paliwa olejowe (7%), węgiel brunatny (6%) i gaz (2%).
Wypalanie klinkieru ma największe znaczenie dla kwestii ochrony środowiska powiązanych z
produkcją cementu; tj. zużycia energii i emisji do atmosfery. Głównymi substancjami emitowanymi do środowiska są tlenki azotu (NOx), dwutlenek siarki (SO2) i pyły. O ile ograniczanie emisji pyłów to zagadnienie szeroko podejmowane od ponad 50 lat, a ograniczenie emisji S02 jest sprawą o charakterze specyficznym dla danego zakładu, to ograniczenie emisji NOx stanowi w przemyśle cementowym zagadnienie stosunkowo nowe.
Wiele cementowni podjęło w związku z tym podstawowe działania technologiczne, takie jak:
optymalizacja sterowania procesem, zastosowanie nowoczesnych, grawimetrycznych metod
dozowania paliw stałych, zoptymalizowane połączenia z chłodnikami oraz zastosowanie systemów zarządzania energią. Działania te podejmuje się zazwyczaj w celu poprawienia jakości klinkieru i obniżenia kosztów produkcji, ale przyczyniają się one także do zmniejszenia zużycia energii i emisji do atmosfery.
Najlepsze dostępne techniki BAT(1) ograniczania emisji NOx są połączeniem podstawowych działań technologicznych z podstawowymi działaniami, mającymi na celu obniżanie emisji NOx, opalaniem etapowym i selektywną redukcją niekatalityczną (SNCR).
Przemysł wapienniczy
Wapno jest składnikiem wielu produktów. Stosuje się je np. jako topnik w procesie oczyszczania
stali, jako spoiwo w budownictwie, a także jako materiał do wytrącania zanieczyszczeń w
procesach uzdatniania wody. Wapna używa się również często do neutralizowania kwaśnych
składników ścieków przemysłowych i gazów spalinowych. Roczna produkcja krajów UE na
poziomie ok. 20 milionów ton wapna stanowi ok. 15% sprzedawanej światowej produkcji wapna.
Proces wytwarzania wapna polega na wypalaniu węglanu wapnia i/lub węglanu magnezu w celu uwolnienia dwutlenku węgla i uzyskania odpowiedniego tlenku (CaCO3 → CaO + CO2). Przed przetransportowaniem do silosu magazynowego wytworzony w piecu tlenek wapnia poddaje się kruszeniu, mieleniu i/lub przesiewaniu. Z silosu wapno palone jest dostarczane odbiorcom do stosowania jako wapno niegaszone lub jest przekazywane do zakładu hydratyzowania, gdzie w reakcji z wodą produkuje się wapno gaszone.
Pojęcie „wapno” obejmuje wapno palone i wapno gaszone i jest synonimem pojęcia „produkty wapiennicze”. Wapno niegaszone lub wapno palone jest tlenkiem wapnia (CaO). Wapno gaszone składa się głównie z wodorotlenku wapnia (Ca(OH)2) i obejmuje wapno hydratyzowane.
Przemysł wapienniczy jest branżą bardzo energochłonną, a koszty energii stanowią do 50%
całkowitych kosztów produkcji. Piece opala się paliwami stałymi, ciekłymi lub gazowymi. W ciągu ostatnich kilku lat znacznie wzrosło zastosowanie gazu ziemnego. W 1995 r. najczęściej
stosowanymi paliwami były: gaz ziemny (48%), węgiel, w tym węgiel kamienny, koks, węgiel brunatny i koks ponaftowy (36%), dalej olej (15%) oraz inne paliwa (l %).
Proces wypalania wapna jest głównym źródłem emisji i zasadniczym konsumentem energii. Wtórny proces gaszenia i mielenia wapna może mieć także istotne znaczenie. Głównymi substancjami emitowanymi do środowiska są pyły, tlenki azotu (NOx), dwutlenek siarki (SO2) i tlenek węgla (CO).
Wiele zakładów wapienniczych podjęło podstawowe działania technologiczne, takie jak
optymalizacja sterowania procesem. Działania te podejmuje się zazwyczaj w celu poprawienia jakości produktów i obniżenia kosztów produkcji, ale przyczyniają się one także do zmniejszenia zużycia energii i emisji do atmosfery.
Najlepsze dostępne techniki BAT ograniczania emisji pyłów są połączeniem podstawowych działań technologicznych z efektywnym usuwaniem materiałów pylastych ze źródeł punktowych poprzez zastosowanie odpylaczy tkaninowych, elektrofiltrów i/lub płuczek mokrych. Poziom emisji odpowiadający BAT(5) wynosi 50 mg pyłu/m3.Do najlepszych dostępnych technik BAT zalicza się także ograniczanie do minimum i zapobieganie niezorganizowanej emisji pyłów.
Najlepszymi dostępnymi technikami BAT zmniejszania ilości odpadów jest odzysk pyłów oraz pozajakościowego wapna palonego i hydratyzowanego w wybranych produktach handlowych.
Wielkość emisji NOx zależy głównie od jakości produkowanego wapna i konstrukcji pieca. Palniki o niskiej emisji NOx zainstalowano w niewielu piecach obrotowych. Innych technologii ograniczania emisji NOx w przemyśle wapienniczym nie zastosowano.
Wielkość emisji SO2, głównie z pieców obrotowych, zależy od zawartości siarki w paliwie,
konstrukcji pieca i wymaganej zawartości siarki w wyprodukowanym wapnie. Z tego względu wybór paliw o niskiej zawartości siarki może ograniczyć emisje SO2, podobnie jak produkcja wapna o wyższej zawartości siarki. Dostępne są techniki dodawania absorbentów, choć obecnie nie stosuje się ich w przemyśle wapienniczym.
Przemysł azbestowy
Azbest jest nazwą handlową włoknistych minerałow, ktore pod względem chemicznym są uwodnionymi krzemianami metali, zawierającymi w swoim składzie magnez, sod, wapń lub żelazo. Rozrożnia się dwie grupy azbestow: grupę serpentynow i grupę azbestow amfibolowych. Poszczegolne odmiany azbestu rożnią się składem chemicznym, budową fizyczną, właściwościami decydującymi o ich zastosowaniu przemysłowym oraz działaniem biologicznym.
Azbesty są minerałami naturalnie występującymi w przyrodzie. Ich występowanie jest dość powszechne, ale tylko w niewielu miejscach kuli ziemskiej były i jeszcze są eksploatowane na skalę przemysłową. Szczytowa produkcja surowca przypadła na lata siedemdziesiąte ubiegłego wieku, kiedy wydobywano na świecie ok. 5 milionow ton azbestu rocznie. W latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku najwięcej azbestu produkowano i zużywano w byłym Związku Radzieckim. Poczynając od lat 80. ubiegłego wieku produkcja azbestu zmniejszała się systematycznie. Krajem dominującym w światowym eksporcie azbestu w 2000 r. była Kanada z rocznym wydobyciem wynoszącym ok. 300 tys. ton i zaledwie 1,5% jego zużyciem 2/. Po znaczącym spadku w latach 2001-2005 obserwowany był wzrost globalnej produkcji azbestu. W 2008 r. światowa produkcja surowca kształtuje się na poziomie ok. 2,2 miliona ton rocznie. Największymi producentami w 2008 r. były: Rosja (925 tys.), Chiny (380 tys.), Kazachstan (300 tys.), Kanada (175 tys.), Brazylia (220 tys.) oraz Zimbabwe (100 tys.).
Azbest - materiał nieorganiczny, ze względu na swoje unikalne właściwości, takie jak ogniotrwałość, odporność na działanie chemikaliow, termoizolacyjność, dźwiękochłonność, wytrzymałość i związaną z tym możliwość przędzenia wykorzystany był do produkcji rożnorodnych wyrobow już w czasach starożytnych. Opisane jest ponad 1000 (z modyfikacjami liczba ta może sięgać 3000) rożnorodnych technologii przemysłowych, w ktorych zastosowano azbest. Największa ilość azbestu, ponad 80%, głownie chryzotylu, zużywane było do produkcji azbestowo cementowych wyrobow budowlanych. Najbardziej rozpowszechnione są azbestowo-cementowe płyty płaskie, faliste oraz płyty „karo” stosowane jako pokrycia dachowe i elewacyjne. Płyty płaskie wykorzystywane były rownież jako ściany osłonowe, działowe, osłony ścian szybow windowych, wentylacyjnych i instalacyjnych w budownictwie wielokondygnacyjnym. Rury azbestowo-cementowe stosowano w instalacjach wodociągowych, a także jako przewody kominowe i zsypowe. Wyroby azbestowo-cementowe zawierają od 10 do 18% azbestu; są one ogniotrwałe, odporne na korozje i gnicie, wytrzymałe na działania mechaniczne, lekkie, trwałe.
Do pozostałych grup produktow, do których zużyto znaczne ilości azbestu należą: - Wyroby izolacyjne stosowane do izolacji kotłow parowych, wymiennikow ciepła, zbiornikow, przewodow rurowych, a także do produkcji tkanin ognioodpornych i ubrań. Należą do nich: wata, włoknina, sznury, przędza, tkaniny termoizolacyjne, taśmy. Wyroby izolacyjne zawierają, w zależności od przeznaczenia, od 75 do 100% azbestu, głownie chryzotylu.
ZANIECZYSZCZENIE ŚRODOWISKA AZBESTEM
Powszechne stosowanie wyrobow azbestowych, z ktorych włokna azbestu w mniejszym lub większym stopniu mogą się uwalniać do środowiska komunalnego, spowodowało wzrost zainteresowania społecznego zdrowotnymi skutkami środowiskowej ekspozycji na azbest. Ze względu na swoje właściwości i praktycznie niezniszczalność azbest wprowadzony do środowiska otaczającego człowieka utrzymuje się w nim przez czas nieokreślony. Włokna azbestu przedostają się do powietrza atmosferycznego w wyniku degradacji materiałow zawierających surowiec, wietrzenia formacji geologicznych, jak i działalności człowieka. Źrodłami naturalnymi włokien azbestu są zanieczyszczenia skorupy ziemskiej, wod przepływających przez złoża zawierające azbest, a także zanieczyszczenia eksploatowanych złoż węgla kamiennego, rud miedzi, kamieni budowlanych, talku i innych. Potencjalnie, rakotworcze włokna są wszechobecne z powodu wietrzenia i korozji formacji geologicznych, częściowo z powodu działalności człowieka. Z raportow międzynarodowych wynika, że prawdopodobnie większość włokien jest emitowana ze źrodeł naturalnych. Jednakże brak jest obecnie danych dotyczących pomiarow ilości włokien uwalnianych do atmosfery przez naturalne procesy wietrzenia skał. Źrodła naturalne w praktyce mają mniejsze znaczenie ze względu na znaczne ich rozproszenie oraz występowanie na terenach stosunkowo rzadko zaludnionych, podczas, gdy źrodła związane z działalnością człowieka dotyczą zwykle terenow o dużej gęstości zaludnienia. Źrodła emisji pyłu azbestu do środowiska związane z działalnością człowieka dotyczą: - terenow wydobywania i produkcji azbestu oraz zakładow przetworstwa azbestu. Szacuje się, że na 1 tonę przerabianego surowca, przy zastosowaniu filtrow wydalane jest na zewnątrz zakładu ok. 100 g pyłu azbestu, - odpadow przemysłowych związanych z przetwórstwem surowca. Ze względu na praktyczną niezniszczalność włokien azbestu bardzo istotny problem w ochronie środowiska stanowią niewłaściwie składowane przemysłowe odpady azbestowe. Cechami szczegolnymi zanieczyszczenia środowiska azbestem jest praktyczna niezniszczalność włokien wynikająca z odporności na wysokie temperatury oraz na działanie rożnego typu chemikaliow (kwasow, zasad, wody morskiej), znaczne rozproszenie źrodeł emisji pyłu do powietrza, a także występowanie międzybłoniakow jako skutek narażenia środowiskowego. Aktualnie największym problemem jest zanieczyszczenie powietrza spowodowane stosowaniem wyrobow azbestowych i emisji włokien na skutek korozji płyt azbestowo-cementowych, wydatnie przyspieszanej przez „kwaśne deszcze” i inne chemiczne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Należy sobie uświadomić, że wszystkie wyprodukowane wyroby azbestowe znalazły się w otoczeniu człowieka. Istotnym źrodłem emisji pyłu wewnątrz pomieszczeń mogą być urządzenia ogrzewcze, wentylacyjne, klimatyzacyjne i izolacje zawierające azbest. Globalnie zanieczyszczenie środowiska azbestem oceniane jest na podstawie pośrednich parametrow, takich jak: - ilość importowanego surowca i materiałow zawierających azbest, - zużycie surowca w zakładach przetworstwa azbestu, - zużycie surowca na 1 mieszkańca rocznie, - ilość i stan materiałow zawierających azbest zastosowanych na terenie kraju. Bezpośrednią miarą zanieczyszczenia środowiska azbestem jest stężenie włokien w powietrzu mierzone liczbą włokien w środowisku pracy na cm3 (l.wł/cm3), w powietrzu komunalnym na m3 (l.wł/m3). Normatyw higieniczny - najwyższe dopuszczalne stężenie włokien NDS dla środowiska pracy mierzone w strefie oddychania pracownika wynosi 0,1 wł/cm3. Dla powietrza komunalnego normatyw nie został określony; na podstawie literatury i prowadzonych badań przyjmuje się, że 1000 wł/m3, tj. 0,001 wł/cm3 jest gorną granicą bezpieczeństwa, przy ktorym ryzyko występowania patologii azbestozależnych jest na poziomie akceptowalnym. Rejonami szczegolnie środowiskowo zagrożonymi azbestem są: (1) obszary oddziaływania byłych zakładow przetworstwa azbestu, (2) tereny, na których zabudowana została duża ilość materiałow azbestowo- cementowych; istotnym problemem w ocenie zanieczyszczenia powietrza jest ilość i stan techniczny eksploatowanych obiektow, budynkow mieszkalnych i użyteczności publicznej, w ktorych zastosowano wyroby azbestowe, (3) „dzikie” wysypiska odpadow azbestowo-cementowych, (4) obszary, na których wykorzystywano odpady wyrobow azbestowo-cementowych do celow „gospodarczych”.