Формирование любого загрязнения определяется местом, условиями, пространством и временем образования. Металлургический комплекс включает группу производств, состоящих из переделов, реализующих заданные процессы в технологических установках. Проведение определенных операций в такой установке, являющейся местом образования загрязнения, создает определенные условия для физико-химических превращений, происходящих в объеме установки в течение технологического процесса. Изменение условий процесса, места и времени его реализации влияет на образование загрязнения и его свойства. Например, нагрев заготовки в камерной печи с малоокислительной атмосферой существенно снижает количество образующейся окалины, что влияет на последующую операцию ее прокатки в стане, но, с другой стороны, приводит к образованию оксида углерода в продуктах горения.
Однако местом образования загрязнения может быть и нетехнологический объект, что характерно для целого ряда металлургических переделов. На рабочей площадке при выпуске метала или шлака из плавильной печи образуются значительные количества аэрозолей, являющихся как составными компонентами технологического газа, так и образующимися в результате контакта с воздушной средой.
Если загрязнение образуется в конкретном технологическом объекте при реализации заданной технологии и не выводится из этого объекта, то оно вместе с продуктом процесса интродуцируется в последующие операции обработки, проводимые вне данного объекта или в ином объекте. Формирование загрязнений тесно связано с человеческим фактором. Изменение технологий и оборудования всегда определяется реальной ситуацией, когда возникает конфликт между экономическими возможностями развития и реальной практикой, для которой экологические требования играют не последнюю роль.
Формирование загрязнений в металлургии зависит от ряда особенностей:
1. В металлургических технологиях используются гидро- и пирометаллургические процессы с участием широкого спектра как минеральных, так и органических веществ. Образующиеся соединения имеют различный фазовый и химический составы, обладают специфическими свойствами, определяющими их экологическую опасность в выбросах, сбросах и в отходах.
2. В каждом переделе загрязнения, часть которых переходит в виде примесей в последующий передел, зачастую являются компонентами реакций с образованием еще более опасных соединений.
3. Многопрофильность металлургического производства (металлургия меди, алюминия, стали, редких металлов и др.) определяет состав используемых ресурсов и технологий их переработки, а следовательно, и свойства и объемы образующихся загрязнений.
4. Металлургия является материалоемким производством. Во-первых, это потребление естественных природных ресурсов, большинство из которых относится к исчерпаемым и невозобновляемым. Во-вторых, при переработке ресурса из него извлекаются не все ценные компоненты. Более того, глубина (степень) извлечения целевого продукта зачастую недостаточна.
5. Металлургические переделы весьма энергоемки. При высоких удельных расходах первичной энергии на производство значительные потоки ее рассеивания приводят к энергетическому загрязнению.
6. В металлургии значительное место занимают традиционные технологии, в которых не предусмотрены решения по локализации загрязнений, их улавливанию, нейтрализации, переработке. Поэтому значительное место в защите окружающей среды пока занимают системы улавливания выбросов в атмосферу, системы очистки сточных вод, технологии подготовки и размещения отходов производства.
7. Особенностью многих металлургических переделов является образование в них различных видов отходов, отличающихся фазовым, химическим составом, экологической опасностью и потребительскими свойствами. Объемы накопленных отходов велики и места их размещения стали источниками загрязнения окружающей среды, а сами отходы – потенциально опасными техногенными образованиями.
Многие виды отходов представляют собой ценное сырье и вовлекаются в переработку в месте их образования (производственный рециклинг), извлекаются для переработки из отвалов прошлых лет в собственном производстве или передаются другим предприятиям. Однако соотношение между объемами накопления и объемами переработки отходов металлургии пока остается не в пользу последних.
В металлургии значительную часть занимают отходы, не используемые для переработки в полезные продукты. Во-первых, это особо опасные отходы, которые подлежат захоронению из-за отсутствия технологий их обезвреживания и перевода в потенциально полезное сырье. Во-вторых, это отходы, которые экономически невыгодно перерабатывать в продукцию, но они являются потенциальными депонированными ресурсами.
8. Металлургия России развивалась в непосредственной близости к месторождениям полезных ископаемых и строилась либо как комплекс заводов, либо как комбинат с полным металлургическим циклом. Зона размещения (зона влияния) такого комплекса является наиболее подверженной загрязнениям предприятия (воздействие кислотных дождей, шлаковых отвалов, шламовых полей, загрязненных стоками водных объектов). Санитарно-защитные зоны в старопромышленных регионах, как правило, не соответствуют требованиям, и образующиеся загрязнения непосредственно воздействуют на селитебную зону.
9. Металлургия России пока не испытывает недостатка в природных материальных и энергетических ресурсах. Внутренние цены на них намного ниже мировых. Это создает условия для сохранения традиционных экологически опасных и экономически неэффективных производств с высокими уровнями загрязнения окружающей среды.
10. Металлургическое производство наряду с выпуском целевой продукции обеспечивает непрерывную генерацию ценных материальных и энергетических ресурсов, которые в большей их части могут быть переведены из категории «загрязнение» в категорию «вторичные возобновляемые ресурсы общества».