Nghiên cứu kiểm kê khí thải trong ngành công nghiệp luyện kim trên địa bàn tỉnh thái nguyên và đề xuất các biện pháp giảm thiểu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.91 MB, 88 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------------
Lê Hải Bằng
NGHIÊN CỨU KIỂM KÊ KHÍ THẢI
TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP LUYỆN KIM TRÊN ĐIA
̣ BÀ N
TỈNH THÁI NGUYÊN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội – 2012
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------------
Lê Hải Bằng
NGHIÊN CỨU KIỂM KÊ KHÍ THẢI
TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP LUYỆN KIM TRÊN ĐIA
̣ BÀ N
TỈNH THÁI NGUYÊN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU
Chuyên ngành: Khoa ho ̣c môi trƣờng
Mã số: 60 85 02
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. Đồng Kim Loan
Hà Nội - 2012
2
Lời cảm ơn
Học viên xin bày tỏ Học viên xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc
đến PGS .TS. Đờng Kim Loan , giảng viên Khoa Môi trƣờng –
Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội,
ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn học viên trong q trình nghiên cứu và
hồn thành luận văn này.
Học viên xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa
Môi trƣờng đã truyền đạt những kiến thức khoa học quý báu.
Nhân dịp này tôi cũng gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo cơ quan, gia
đình và bạn bè đờng nghiệp đã luôn ở bên động viên giúp đỡ tôi
trong suốt q trình học tập và hồn thành luận văn này.
Học viên
Lê Hải Bằ ng
3
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................................... 3
1.1. Tổ ng quan về công nghiệp luyê ̣n kim ............................................................................. 3
1.1.1. Khái quát về công nghiê ̣p luyê ̣n kim trên thế giới và Việt nam ................................... 3
1.1.1.1. Luyện kim đen .......................................................................................................... 3
1.1.1.2. Luyện kim màu ......................................................................................................... 9
1.1.2. Công nghiê ̣p luyê ̣n kim Việt Nam và tỉnh Thái Nguyên ........................................... 11
1.1.2.1. Công nghiê ̣p luyê ̣n kim Việt Nam .......................................................................... 11
1.1.2.2. Công nghiê ̣p luyê ̣n kim ở Thái Nguyên ................................................................. 12
1.1.3. Các yếu tố gây ô nhiễm khơng khí trong hoạt động luyện kim ................................. 14
1.1.3.1. Bụi ........................................................................................................................... 14
1.1.3.2. Khí CO2 và CO....................................................................................................... 15
1.1.3.3. Khí NOx .................................................................................................................. 15
1.1.3.4. Khí SO2 .................................................................................................................. 15
1.1.3.5. Các hợp chất hữu cơ bay hơi .................................................................................. 16
1.1.3.6. Kim loại nặng.......................................................................................................... 16
1.1.3.7. Các hợp chất độc hại khác ...................................................................................... 16
1.2. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trƣờng của tỉnh Thái Nguyên ................... 17
1.2.1. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................................... 17
1.2.2. Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội........................................................................... 18
1.2.2.1. Tăng trƣởng kinh tế................................................................................................. 18
1.2.2.2. Dân số ..................................................................................................................... 19
1.2.2.3. Phát triển công nghiệp - xây dựng .......................................................................... 19
1.2.3. Hiện trạng môi trƣờng tỉnh Thái nguyên ................................................................... 22
1.2.3.1. Hiện trạng môi trƣờng không khí ........................................................................... 22
1.2.3.2. Hiện trạng chất lƣợng môi trƣờng đất .................................................................... 24
1.2.3.3. Môi trƣờng nƣớc .................................................................................................... 24
1.3. Kiểm kê phát thải khí .................................................................................................... 25
1.3.1. Khái niệm ................................................................................................................... 25
1.3.2. Một số phƣơng pháp kiểm kê phát thải ..................................................................... 27
1.3.3. Tình hình nghiên cứu kiểm kê ở một số nƣớc trên thế giới và Việt nam .................. 27
4
1.3.3.1. Trên thế giới ............................................................................................................ 27
1.3.3.2. Ở Việt Nam ............................................................................................................. 28
Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................... 30
2.1. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 30
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................................ 30
2.1.2. Phạm vi nghiên cƣ́u ................................................................................................... 31
2.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................................... 31
2.3. Các phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 32
2.3.1. Tham khảo tài liệu ..................................................................................................... 32
2.3.2. Điều tra khảo sát thực địa .......................................................................................... 33
2.3.3. Phƣơng pháp hệ số phát thải ...................................................................................... 33
Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................................. 35
3.1. Các nguồn phát thải từ công nghiệp luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ........... 35
3.1.1. Danh sách các cơ sở luyện kim trên địa bàn tỉnh....................................................... 35
3.1.2. Công nghệ sản xuất và các thông số hoạt động ......................................................... 40
3.1.2.1. Các cơ sở luyện kim đen từ quặng .......................................................................... 40
3.1.2.2. Các cơ sở gia công bán thành phẩm kim loại đen .................................................. 42
3.1.2.3. Các cơ sở sản xuất hợp kim sắt ............................................................................... 45
3.1.2.4. Các cơ sở luyện kim màu ........................................................................................ 46
3.2. Tính tốn lƣợng phát thải mỗi loại khí thải .................................................................. 49
3.2.1. Tính tốn tải lƣợng dựa vào hệ số phát thải ............................................................... 49
3.2.1.1. Cơ sở tính tốn ........................................................................................................ 49
3.2.1.2. Kết quả tính tốn dựa vào hệ số phát thải ............................................................... 49
3.2.1.3. So sánh tổng tải lƣợng khí thải phát sinh từ các nhóm ngành luyện kim ............... 58
3.2.2. Kết quả tính tốn tải lƣợng phát thải ô nhiễm dựa vào đo đạc thực nghiệm ............. 59
3.2.2.1. Tải lƣợng khí thải tính theo nờng độ đo đạc một số đơn vị trên địa bàn ................ 60
3.2.2.2. So sánh với kết quả tính tải lƣợng bằng phƣơng pháp hệ số. ................................. 61
3.3. Bản đồ phân bố khí thải cơng nghiệp luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ......... 62
3.3.1. Bản đồ phân bố tải lƣợng TSP ................................................................................... 63
3.3.2. Bản đồ phân bố tải lƣợng PM 10 và bản đồ phân bố PM 2,5. ...................................... 63
3.3.3. Bản đồ phân bố tải lƣợng NOx .................................................................................. 64
3.3.4. Bản đồ phân bố tải lƣợng SO2 ................................................................................... 64
5
3.3.5. Bản đồ phân bố tải lƣợng CO2 ................................................................................... 64
3.3.6. Bản đồ phân bố tải lƣợng kim loại nặng .................................................................... 65
3.3.7. Bản đồ phân bố tải lƣợng VOCs ................................................................................ 65
3.4. Dự báo diễn biến khí thải cơng nghiệp luyện kim trên địa bàn .................................... 65
3.4.1. Dự báo tải lƣợng phát sinh ......................................................................................... 65
3.4.2. Dự báo phân bố các nguồn thải.................................................................................. 66
3.5. Các đề xuất quản lý và giảm thiểu tác động của khí thải cơng nghiệp luyện kim trên
địa bàn tỉnh Thái Nguyên..................................................................................................... 69
3.5.1. Hoàn thiện tổ chức cơ quan quản lý môi trƣờng ....................................................... 69
3.5.2. Tăng cƣờng năng lực cho các cơ quan quản lý môi trƣờng địa phƣơng.................... 69
3.5.3. Xây dựng quy chế bảo vệ môi trƣờng không khí ...................................................... 70
3.5.4. Tăng cƣờng năng lực quan trắc mơi trƣờng khơng khí, khí thải cơng nghiệp nói
chung và khí thải luyện kim nói riêng ................................................................................. 70
3.5.5. Tăng cƣờng tài chính, đầu tƣ ..................................................................................... 70
3.5.6. Đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu, đào tạo về mơi trƣờng khơng khí .................. 70
3.5.7. Tăng cƣờng sự tham gia của cộng đồng .................................................................... 71
Kết luận ................................................................................................................................ 72
Kiến nghị.............................................................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 74
6
DANH MỤC TƢ̀ VIẾT TẮT
STT
Chữ viết tắt
Nghĩa
1
BVMT
Bảo vệ môi trƣờng
2
CNLK
Công nghiệp luyện kim
3
CP
Cổ phần
4
CSSXKD
Cơ sở sản xuấ t kinh doanh
5
Cty
Công ty
6
DN
Doanh nghiệp
7
GDP
Tổng thu nhập quốc nội
8
HTX
Hợp tác xã
9
KCN
Khu công nghiệp
10
KTXH
Kinh tế xã hô ̣i
11
MTV
Một thành viên
12
NM
Nhà máy
13
TNHH
Trách nhiệm hữu hạn
14
TNMT
Tài nguyên và Môi trƣờng
15
UBND
Ủy ban nhân dân
7
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Bản đờ hành chính tỉnh Thái Ngun ..........................................................17
Hình 2. Cơ cầu đóng góp của ba khu vực kinh tế trong tổng GDP ..........................19
Hình 3. Khí thải từ các nhà máy trong khu Gang Thép ............................................22
Hình 4. Ô nhiễm bụi lơ lửng tại một số khu vực trong đô thị trên địa bàn tỉnh Thái
Nguyên từ 2008 đến 2010 .........................................................................................23
Hình 5. Ơ nhiễm bụi lơ lửng tại một số khu vực khai thác khoáng sản và sản xuất
vật liệu xây dựng trên địa bàn tỉnh Thái Ngun từ 2008 đến 2010 .........................24
Hình 6. Tỷ lệ đóng góp phát thải khí của các ngành luyện kim tỉnh Thái Nguyên ..59
8
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Sản lƣợng thép ở một số nƣớc trên thế giới ..................................................3
Bảng 2. Định mức tiêu thụ ngun vật liệu chính cho q trình luyện thép ..............6
Bảng 3. Sản lƣợng kim loại màu ở mô ̣t số địa phƣơng.............................................12
Bảng 4. Các sản phẩm công nghiệp luyện kim Thái Nguyên ...................................14
Bảng 5. Tổng sản phẩm theo giá thực tế trên địa bàn tỉnh ........................................19
Bảng 6. Các cơ sở sản xuất công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên phân theo
một số ngành công nghiệp chủ yếu ...........................................................................20
Bảng 7. Các cơ sở luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên ...................................36
Bảng 8. Công nghệ và công suất các nhà máy trực thuộc Công ty CP Gang thép
Thái Nguyên ..............................................................................................................41
Bảng 9. Tổng hợp các thông số hoạt động của các cơ sở luyện, cán thép ................43
Bảng 10. thông số hoạt động của các đơn vị đúc gang .............................................45
Bảng 11. Tải lƣợng một số chất ô nhiễm từ nhà máy Cốc hóa Cơng ty CP Gang thép
Thái Ngun ..............................................................................................................51
Bảng 12. Tải lƣợng phát thải của nhà máy luyện gang – Công ty CP gang thép Thái
Nguyên ......................................................................................................................52
Bảng 13. Tải lƣợng một số khí thải của các cơ sở luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái
Nguyên ......................................................................................................................53
Bảng 14. Tổng tải lƣợng khí thải luyện kim trên địa bàn tỉnh ..................................58
Bảng 15. Nồng độ một số chất trong khí thải của Cơng ty TNHH Nasteel Vina .....60
Bảng 16. Tải lƣợng khí thải của nhà máy luyện thép Lƣu Xá ..................................61
Bảng 17. Thông số khí thải của xƣởng thiêu kết nhà máy luyện gang Công ty Cổ
phần Gang thép Thái Nguyên ...................................................................................61
Bảng 18. Tải lƣợng theo tính theo hai phƣơng pháp tính đối với một số nhà máy ..61
Bảng 19. Dự báo tổng thải lƣợng khí thải cơng nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái
Ngun đến năm 2020 .............................................................................................65
Bảng 20. Quy hoạch phát triển các khu công nghiệp đến 2020 ...............................66
Bảng 21. Quy hoạch phát triển các Cụm công nghiệp đến 2020 .............................67
9
MỞ ĐẦU
Phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ mơi trƣờng là vấn đề sống cịn của cả nhân
loại. Vấ n đề hài hòa giƣ̃a sƣ̣ phát triể n kinh tế xã hô ̣i và bảo vê ̣ môi trƣờng đã trở
thành mối quan tâm của nhiều các quốc gia trên thế giới , của Việt Nam nói chung
và của tỉnh Thái nguyên nói riêng.
Sớm đƣơ ̣c quan tâm phát triển ngành công nghiệp nặng
, đă ̣c biê ̣t là công
nghiê ̣p luyê ̣n kim, Thái Nguyên đang dần trở thành một trong những trung tâm kinh
tế và văn hố của khu vực Đơng Bắc bộ . Ngƣơ ̣c la ̣i, Thái Nguyên cũng đang phải
đố i mă ̣t với vấ n đề ô nhiễm môi trƣờng mà nguyên nhân chính là sƣ̣ phát triể n sản
xuấ t. Trong điề u kiê ̣n Luật bảo vệ môi trƣờng
(BVMT) chƣa thƣ̣c sƣ̣ hoàn chỉnh ,
các hoạt động sản xuất đã gây nên những bức xúc về môi trƣờng , nƣớc thải và khí
thải cơng nghiệp khơng đƣợc xử lý xả thẳng vào nguồ n tiế p nhâ ̣n.
Thời gian vƣ̀a qua , trong hơn 10 năm thƣ̣c hiê ̣n luâ ̣t BVMT các vấ n đề ô
nhiễm do nƣớc thải và chấ t thải rắ n trên điạ bàn tỉnh đã cơ bản đƣơ ̣c giải quyế t . Tuy
nhiên viê ̣c giải quyế t vấ n đề về ô nhiễm do khí thải còn rấ t ha ̣n chế do công nghê ̣
sản xuất của các cơ sở sản xuất kinh doanh (CSSXKD) lạc hậu, tiêu tố n năng lƣơ ̣ng,
phát thải nhiều , các CSSXKD thiếu kinh phí đầu tƣ công nghệ xử lý . Bên ca ̣nh đó
nhà quản lý thiếu phƣơng tiện kiểm sốt ơ nhiễm dạng này đã gây nên tình trạng các
CSSXKD trốn tránh trách nhiệm bảo vệ mơi trƣờng khơng khí.
Với lơ ̣i thế giàu khoáng sản , ngành công nghiệp luyện kim là ngành có tiềm
năng phát triể n rấ t lớn nhƣng hiê ̣n nay ngành luyê ̣n kim cũng là mơ ̣t trong nhƣ̃ng
ngành đóng góp về ơ nhiễm khơng khí trên địa bàn tỉnh
. Các cơ sở luyện kim tập
trung phầ n lớn ở khu vƣ̣c phƣờng Cam Giá , Trung Thành , Hƣơng Sơn của t hành
phố Thái Nguyên làm cho khu vƣ̣c này trở thành mô ̣t trong nhƣ̃ng điể m nóng về
môi trƣờng của tin̉ h . Các kết quả quan trắc môi trƣờng định kỳ của sở Tài nguyên
và Môi trƣờng (TNMT) tỉnh tại khu vực này thƣờng xuyên cho thấy n
ồng độ ô
nhiễm cao trong không khí , ảnh hƣởng rất lớn đến đời sống nhân dân trong vùng.
Theo báo cáo quy hoa ̣ch phát triể n kinh tế xã hội (KTXH) tỉnh Thái Nguyên
đến năm 2020, ngành công nghiệp luyện kim vẫn là ngành có tỷ trọn g lớn trong nề n
1
kinh tế , gia tăng áp lực đối với môi trƣờng khơng khí của tỉnh, nên việc tăng cƣờng
các biện pháp để kiểm sốt ơ nhiễm khí thải là hết sức cấp bách.
Luận văn “Nghiên cứu kiểm kê khí thải trong công nghiê ̣p luyê ̣n kim trên
điạ bàn t ỉnh Thái nguyên và đề xuất các giải pháp giảm thiểu”
nhằm hỗ trợ cho
cơng tác quản lý mơi trƣờng nói chung và kiểm sốt ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí
nói riêng của tỉnh Thái Nguyên.
* Mục tiêu của luận văn
- Xác định danh sách , vị trí , đặc thù ô nhiễm và quy mô phát thải của các
nguồn khí thải từ hoạt động luyê ̣n kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
- Đánh giá sơ bộ ảnh hƣởng của khí thải luyện kim đến các khu vực trong
tỉnh.
- Xây dựng các đề xuất quản lý và kiểm sốt ơ nhiễm khơng khí trên địa bàn
tỉnh Thái Ngun.
2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổ ng quan về công nghiệp luyêṇ kim
1.1.1. Khái quát về công nghiêp̣ luyêṇ kim trên thế giới và Việt nam
Bản chất của công nghiệp luyện kim là tinh luyện ra các kim loại từ quặng
của chúng. Ngành này đƣợc chia làm hai phân ngành: luyện kim đen (sản xuất ra
gang và thép) và luyện kim màu (sản xuất ra các kim loại không có sắt)
1.1.1.1. Luyện kim đen
Kim loại đen (ferrous metal) là tên chung cho các hợp kim của sắt với
cacbon, khi hàm lƣợng cacbon nhiều hơn 2,14% đƣợc gọi là gang, nếu nhỏ hơn
2,14% là thép. Để tăng cƣờng các tính chất kỹ thuật của thép, ngƣời ta có thể cho
thêm những nguyên tố kim loại khác nhƣ: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng....
Ngành luyện kim đen - sản xuất ra gang và thép là những nguyên liệu cơ bản
cho các ngành cơ khí, chế tạo và xây dựng. Hầu nhƣ tất cả các ngành kinh tế đều sử
dụng sản phẩm của cơng nghiệp luyện kim đen. Chính vì vậy, kim loại đen chiếm
khoảng 90% tổng khối lƣợng kim loại sản xuất ra trên thế giới.
Trên thế giới đã hình thành các vùng luyện kim đen nổi tiếng nhƣ Uran (LB
Nga), Đông Bắc (Trung Quốc), Hồ Thƣợng và Đông Bắc (Hoa Kỳ), Rua (CHLB
Đức), Loren (Pháp), Hơcaiđơ (Nhật Bản).... Trung Quốc có sản lƣợng thép đứng
đầu thế giới với sản lƣợng năm khoảng 567,8 triệu tấn.
Bảng 1. Sản lượng thép ở một số nước trên thế giới
STT
Nƣớc
Sản lƣợng (Triệu tấn)
1
Trung Quốc
567,8
2
Nhật Bản
87,5
3
Nga
59,9
4
Mỹ
58,1
5
Ấn Độ
56,6
6
Hàn Quốc
48,6
7
Đức
32,7
3
STT
Nƣớc
Sản lƣợng (Triệu tấn)
8
Ukraine
29,8
9
Brazil
26,5
10
Thổ Nhĩ Kỳ
25,3
Ngành luyện kim đen bao gờm nhiều giai đoạn sản xuất phức tạp, địi hỏi một
qui mơ sản xuất lớn, cơ cấu hồn chỉnh. Trong một nhà máy luyện kim đen thƣờng
có nhiều phân xƣởng: luyện cốc, nghiền- thiêu kết quặng, luyện gang, thép, đúc, cán,
dát thép. Ngồi sản phẩm chính là gang và thép, một nhà máy luyện kim đen cịn có
thể thêm các phân xƣởng khác nhằm tận dụng phế thải để sản xuất sản phẩm phụ
nhƣ gạch, xi măng, dƣợc phẩm, benzen, lƣu huỳnh, amoniac, hyđrơ, mêtan, êtylen từ
xỉ và khí hơi thải.
Một số loại hình cơng nghệ sản xuất của luyện kim đen:
* Luyện gang từ quặng
Gang là sản phẩm đầu tiên của q trình nấu luyện quặng sắt trong lị cao.
Ngoài Fe và C, gang thƣờng đƣợc bổ sung thêm Mn, Si và cả những tạp chất có hại
nhƣ S và P. Hơn 80% sản lƣợng gang đƣợc dùng để luyện thép, phần còn lại dành
cho đúc bệ máy và sản xuất một số chi tiết máy.
- Nguyên liệu cho luyện gang
Nguyên liệu chính để luyện gang là quặng sắt hematit (Fe2O3) và manhetit
(Fe3O4), kích cỡ từ 50-80mm. Để tận dụng các quặng có kích thƣớc nhỏ hoặc quặng
có hàm lƣợng sắt thấp, các nhà máy sản xuất gang thép thƣờng thiêu kết quặng để
nâng hàm lƣợng sắt và tạo khối quặng có kích thƣớc hợp chuẩn [4]
Trữ lƣợng quặng sắt của thế giới ƣớc tính vào khoảng 800 tỷ tấn, trong đó
riêng Liên bang Nga và Ucraina chiếm 1/3, còn các nƣớc đang phát triển (Trung
Quốc, Ấn Độ, Braxin, Nam Phi...) khoảng 40%. Một số nƣớc phát triển có trữ lƣợng
lớn về quặng sắt là Ôxtrâylia (trên 10% trữ lƣợng), Canađa (gần 5%), Hoa Kỳ (gần
4%).
4
Để sản xuất ra đƣợc 1 tấn gang cần phải sử dụng 1,7- 1,8 tấn quặng sắt (tùy
theo hàm lƣợng sắt trong quặng). Hàng năm toàn thế giới khai thác trên dƣới 1 tỷ tấn
quặng sắt. Các nƣớc khai thác nhiều nhất cũng là các nƣớc có trữ lƣợng lớn nhƣ
Trung Quốc, Braxin, Ôxtrâylia, Nga, Ấn Độ, Ucraina, Hoa Kỳ, Nam Phi, Canađa,
Thuỵ Điển. Năm 2002, mƣời nƣớc trên đã khai thác tới 92% sản lƣợng quặng sắt
toàn cầu.
- Nguyên lý cơng nghệ
Ngƣời ta sử dụng lị cao để luyện gang. Quặng sắt (nguyên khai hoặc quặng
thiêu kết), than cốc, đá vơi có kích thƣớc hợp chuẩn đƣợc đƣa vào xếp thành từng
lớp trong lị và gia nhiệt bằng khí nóng 1100oC. Các phản ứng xảy ra trong lị cao
nhƣ sau:
Than cốc bị ơ xi hóa
C + O2 -> CO2
C + CO2 -> 2CO
Cacbon monoxit khử oxit sắt:
3CO + Fe2O3-> 3CO2 + 2Fe
Đá vơi phân hủy thành CaO rời hóa hợp với một số tạp chất có lẫn trong
quặng nhƣ SiO2 tạo thành xỉ. Xỉ nhẹ nên nổi lên trên và đƣa ra ngồi khỏi cửa lị:
CaO + SiO2 -> CaSiO3
Khí đƣợc tạo ra trong lị thốt ra ở phía trên gần miệng lò.
* Luyện thép
- Nguyên liệu
Thực chất quá trình luyện thép là khử cácbon trong gang lỏng xuống dƣới 2%
(thƣờng có thể thêm thép vụn phế liệu để giảm lƣợng gang lỏng tiêu thụ). Để tăng
chất lƣợng của thép, có thể sử dụng một số kim loại nhƣ Mn, Cr, Ti, V...
- Nguyên lý công nghệ
Sau khi nạp gang và sắt thép phế, chất trợ dung vào lò và gia nhiệt đến
1700oC, khí oxi và Fe2O3 oxi hố các tạp chất trong gang và các tạp chất có trong
thép phế (chiếm khoảng 5% khối lƣợng thép phế bao gồm chủ yếu là đất cát, gỉ sắt,
5
nhựa, nilon, sơn, gỗ, cao su, giấy bìa, …[7]) thành các sản phẩm vô cơ nhƣ CO2,
SO2, NOx, …
Bảng 2. Định mức tiêu thụ nguyên vật liệu chính cho quá trình luyện thép[4]
TT
Hạng mục
Đơn vị tính
Trị số
1
Nƣớc gang
kg/tsp
1000
2
Thép phế
kg/tsp
100
3
Gang múi
kg/tsp
40
4
Vơi hoạt tính
kg/tsp
70
5
Huỳnh thạch
kg/tsp
4
6
Đơ lơ mít nung nhẹ
kg/tsp
20
7
Fe-Si
kg/tsp
6
8
Mn-Si
kg/tsp
5
9
Fe-Mn
kg/tsp
11
10
Ơ xy
m3/tsp
70
Các phản ứng xảy ra trong q trình luyện thép bao gờm:
Các tạp chất trong thép phế + O2 = tro + CO2 + SO2 + NOx
Phản ứng trong lò trộn gang lỏng khi phun khí than vào để giữ nhiệt:
CO + O2 = CO2
Các hợp chất hữu cơ trong khí than + O2 = CO + CO2 + SO2 + NOx
Các phản ứng tạo thép:
Trƣớc hết, silic và mangan bị oxi hoá:
Si + O2 = SiO2
2Mn + O2 = 2MnO
Tiếp đến C trong gang bị oxi hoá thành CO:
Fe2O3+ 3C = 2Fe + 3CO
2C + O2 = 2CO
6
Lƣu huỳnh cũng bị ơxi hố thành khí SO2:
S + O2 = SO2
Sau đó photpho bị ơxi hố thành anhidrit photphoric:
4P + 5O2 = 2P2O5
Sau khi các tạp chất trong gang và thép phế bị ơxi hố hết, sẽ có một phần
sắt bị ơxi hố:
2Fe + O2 = 2FeO
Lúc này ngừng nén khí vào lị. Trƣớc khi kết thúc q trình luyện gang
thành thép, cho thêm vào lị một lƣợng gang giầu mangan nhằm các mục đích:
Mn là chất khử mạnh hơn Fe, sẽ khử ion sắt trong FeO thành sắt:
FeO + Mn = Fe + MnO
Gia tăng một lƣợng nhất định cácbon trong sắt nóng chảy để loại thép có
hàm lƣợng các bon nhƣ ý muốn.
Phản ứng tạo xỉ
Ở nhiệt độ cao, những ôxit axit nhƣ SiO2, P2O5 tác dụng với ôxit bazơ nhƣ
CaO tạo xỉ silicát, photphat. Xỉ có tỉ khối nhỏ hơn thép, nổi lên trên thép:
3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2
CaO + SiO2 = CaSiO3
* Gia công thép
Để biến đổi cấu trúc của thép và làm tốt hơn các tính chất của thép theo nhu
cầu sử dụng, ngƣời ta có thể áp dụng một số biện pháp nhƣ gia công nhiệt và gia
công cơ học.
- Gia công nhiệt là biện pháp phổ biến, gồm các phƣơng pháp ủ, thƣờng hố,
tơi và ram.
Ủ và thƣờng hố là nhằm giảm độ cứng của thép (làm mềm), tăng độ dẻo để
dập, cán, kéo nguội, làm đồng đều trên tiết diện thép chuẩn bị cho công tác gia công
nhiệt cuối cùng. Ủ là nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ ở nhiệt độ đó một
7
thời gian, rời làm nguội. Thép sau khi ủ có độ bền và độ cứng thấp nhất, độ dẻo và
độ dai cao. Thƣờng hố là phƣơng pháp nung nóng thép lên đến nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ ủ, giữ nhiệt rời sau đó làm nguội trong khơng khí, nhờ đó thép có độ bền,
độ cứng cao hơn đơi chút so với trạng thái ủ. Tơi thép là nung nóng thép lên quá
nhiệt độ tới hạn rồi giữ nhiệt một thời gian, sau đó làm nguội đột ngột, kết quả là
thép khó biến dạng dẻo và có độ cứng cao. Ram là q trình cần thiết và bắt buộc
sau khi tơi. Thép sau khi tơi có tính giịn, dễ gãy, có độ cứng cao, vì vậy ram thép
nhằm mục đích tạo ra cho thép có các tính chất cơ học (độ cứng, độ bền, độ dẻo)
thích hợp với điều kiện sử dụng cần thiết. Ngoài ra ram thép ở nhiệt độ cao cịn để
làm mềm thép giúp cho việc gia cơng cắt gọt đƣợc dễ dàng, tạo đƣợc độ nhẵn bóng
cao khi cắt gọt.
- Gia công cơ học
Gia công cơ học thép là nằm cải thiện cấu tạo và tính chất của thép để khắc
phục những nhƣợc điểm khi luyện và tạo hình dạng mới. Có hai phƣơng pháp cơ
học: gia cơng nguội và gia cơng nóng. Gia cơng nguội là gia công thép ở nhiệt độ
thƣờng nhằm tạo ra biến hình dẻo để nâng cao tính cơ học (tăng cƣờng độ, độ cứng,
nhƣng lại làm giảm độ dẻo). Gia công nguội gờm có kéo, rèn dập, cán nguội, vuốt.
Các sản phẩm thép nhƣ dây, sợi kim loại hầu hết đƣợc qua kéo nguội, dập nguội.
Một hình thức gia cơng khác là cán nguội. Thép sau khi cán nguội, ở mặt ngồi có
những vết lời lõm theo quy luật. So với kéo, thép cán nguội có nhiều
Đối với dây thép nhỏ (đƣờng kính 5 ÷ 10 mm) ngƣời ta dùng phƣơng pháp
vuốt. Trong phƣơng pháp này, dây thép đƣợc kéo qua một lỗ có đƣờng kính nhỏ
hơn dây thép. Mỗi lần vuốt giảm khoảng 10% tiết diện dây. Số lần vuốt phụ thuộc
vào yêu cầu sử dụng, nhƣng để đảm bảo tính dẻo và dai, thì sau lần vuốt thứ 4, 5
phải ủ thép một lần. Dây thép vuốt nguội có thể dùng làm cốt thép trong bê tông dự
ứng lực, làm dây cáp v.v... Gia công nguội là một biện pháp tiết kiệm kim loại.
Gia cơng (rèn, cán) nóng (biến dạng nóng) là hình thức làm kim loại biến
dạng ở trạng thái nóng...Đối với thép các biến dạng ở nhiệt độ trên 650-700oC là
8
biến dạng nóng, nhƣng để đảm bảo đủ độ dẻo cần thiết, thƣờng biến dạng đƣợc thực
hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiều.
Cán là phƣơng pháp gia cơng ép nóng qua máy. Do cán liên tục nhiều lần
mặt cắt của thép dần dần đƣợc cải biến đúng với hình dạng và kích thƣớc u cầu.
Các loại thép hình dùng trong xây dựng đƣợc chế tạo bằng phƣơng pháp cán.
Rèn là phƣơng pháp gia nhiệt đến trạng thái dẻo cao, dùng búa đập thành cấu
kiện có hình dạng nhất định. Rèn có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng máy. Thép
cán và rèn có cấu tạo tƣơng đối tốt và tính năng cơ học cao.
1.1.1.2. Luyện kim màu
Kim loại màu là những kim loại khơng có sắt (nhƣ đờng, nhơm, thiếc, chì,
kẽm, vàng...), và đƣợc phân thành 4 nhóm chính là kim loại màu cơ bản, kim loại
màu hợp kim, kim loại màu quý và kim loại màu hiếm.
Hàm lƣợng các kim loại màu ở trong quặng rất thấp, hiếm khi vƣợt quá 5%,
trung bình khoảng 1- 3%, trong nhiều trƣờng hợp, hàm lƣợng chỉ ở mức vài phần
nghìn, do vậy muốn có 1 tấn kim loại địi hỏi ít nhất 20 tấn, trung bình là 50- 100 tấn
quặng hoặc lớn hơn. Chính vì vậy, quặng kim loại màu phải đƣợc làm giàu (tuyển
quặng) sau khi khai thác để gia công sau này.
Nguyên liệu của ngành luyện kim màu là quặng kim loại ở dạng đa kim. Nó
có thể dùng làm ngun liệu để sản xuất khơng chỉ một, mà có thể hàng loạt kim loại
màu.
Những nƣớc sản xuất kim loại màu nhiều nhất thế giới đều là những nƣớc
công nghiệp phát triển vì việc tinh luyện u cầu cơng nghệ cao, vốn đầu tƣ lớn,
nguồn năng lƣợng dồi dào.
Một số loại hình sản xuất kim loại màu phổ biến nhƣ sau:
* Sản xuất nhôm
Nhôm là kim loại màu quan trọng đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ
thuật, dịch vụ và trong sinh hoạt. Nhôm nhẹ, dẻo, gia công dễ dàng bằng áp lực, cắt
hay hàn. Nhơm có khả năng nấu luyện tốt ở nhiệt độ 660°C. Nhôm nguyên chất ít
khi đƣợc sử dụng vì độ bền cơ học thấp, nhƣng khi kết hợp với các kim loại màu
9
khác (nhƣ với đồng, magiê, mangan...) để tạo ra hợp kim thì độ bền cơ học tƣơng
đối lớn.
Hợp kim nhơm quan trọng nhất là đuyra, gồm chủ yếu là nhôm kết hợp với 34% Cu, 0,5% Mg và 0,5% Mn. Hợp kim này nhẹ, độ bền gần với thép. Đuyra đƣợc
dùng rộng rãi trong công nghiệp máy bay và ô tơ, điện kỹ thuật và các ngành chế tạo
máy móc khác. Nhôm và các hợp kim của nhôm đƣợc sử dụng ngày một rộng rãi
hơn trong ngành xây dựng.
Hợp kim giữa nhơm với silic cũng có cơng dụng khá lớn. Hợp kim này chứa
dƣới 13% silic có đặc điểm là bền, dai, chống ăn mòn và đƣợc dùng rộng rãi trong
ngành chế tạo máy, làm các hợp kim đúc. Khả năng ơxi hố yếu, tính chất vơ hại của
nhơm đối với sức khoẻ con ngƣời đã mở ra những khả năng to lớn để sử dụng nó
trong việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng cho cơng nghiệp thực phẩm.
Sản lƣợng nhôm hàng năm của thế giới dao động trong khoảng 25- 26 triệu
tấn (năm 2000: 24,5 triệu tấn, 2001: 24,8 triệu tấn, 2002: 25,4 triệu tấn, 2003: 26
triệu tấn). Các nƣớc có sản lƣợng nhơm lớn nhất là Trung Quốc, liên bang Nga, Hoa
Kỳ, Canada, Ôxtrâylia, Braxin...
+ Sản xuất đờng
Đờng là kim loại có màu đỏ hờng với đặc tính là mềm, dẻo, dai, dễ gia cơng
và cán thành những lá mỏng, những sợi dây nhỏ, mảnh. Đờng nóng chảy ở nhiệt độ
1.085°C.
Đờng có khả năng dẫn điện cao nên đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ
thuật điện để sản xuất dây điện, các chi tiết trong dụng cụ điện, máy phát điện...
Đờng có thể kết hợp với các kim loại khác (nhƣ kẽm, nhôm, niken, thiếc...) để tạo ra
các hợp kim đồng với những phẩm chất cơ học cao hơn so với đồng nguyên chất.
Hợp kim phổ biến nhất của đồng là đồng thau, hợp kim giữa đờng và kẽm.
Một số loại đờng thau có độ bền gần bằng thép đƣợc sử dụng để sản xuất ra nhiều
loại sản phẩm quan trọng.
Sản lƣợng đồng hàng năm của thế giới khoảng 15 triệu tấn đồng sạch.
Phƣơng pháp luyện đờng phổ biến là nhiệt luyện. Các nƣớc có sản lƣợng đồng hàng
10
đầu thế giới là Chi Lê, Hoa Kỳ, Inđơnêxia, Ơxtrâylia, Pêru, liên bang Nga, Canađa,
Trung Quốc...
Ngày nay, do sự phát triển mạnh mẽ của ngành bƣu chính viễn thơng và điện
tử- tin học, nhu cầu tiêu thụ đồng trên thế giới ngày càng tăng nhanh.
+ Khai thác vàng
Vàng thuộc nhóm kim loại màu q, có màu vàng ánh kim, mềm, dễ gia cơng,
dát mỏng, kéo thành sợi. Vàng có tỷ trọng nặng, nhiệt độ nóng chảy 1.064°C. Trong
thiên nhiên, vàng hầu nhƣ ở thể tinh khiết.
Từ hàng ngàn năm trƣớc, vàng đƣợc sử dụng làm đờ trang sức. Vàng cịn
dùng để trang trí nội thất, cung điện, tháp chng, mạ các vật dụng đắt tiền (khuy áo,
bộ đồ ăn...), dụng cụ thí nghiệm. Vàng có giá trị tích luỹ của cải, để làm vật trao đổi,
thanh tốn các hợp đờng mua bán. Dự trữ vàng có ý nghĩa lớn đối với ngân khố của
mỗi quốc gia.
Hàng năm, thế giới khai thác đƣợc khoảng 2,5 tấn vàng, đứng đầu là Hoa Kỳ,
Ôxtrâylia, Udơbêkixtan, Canađa, Trung Quốc, Nam Phi, Liên bang Nga, Braxin...
1.1.2. Công nghiêp̣ luyêṇ kim Việt Nam và tỉnh Thái Nguyên
1.1.2.1. Công nghiêp̣ luyêṇ kim Việt Nam
+ Về luyện kim đen
Ngành thép Việt Nam đƣợc xây dựng từ đầu những năm 60 của thế kỷ trƣớc.
Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên cho ra lò mẻ gang đầu tiên vào năm 1963.
Song do chiến tranh và khó khăn nhiều mặt, 15 năm sau, Khu liên hợp gang thép
Thái Nguyên mới có sản phẩm thép cán. Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia
Sàng do Đức giúp đã đi vào sản xuất. Công suất thiết kế của cả Khu liên hợp gang
thép Thái Nguyên lên đến 10 vạn tấn/năm.
Thời kỳ 1996-2000, ngành thép đã xây dựng và đƣa vào hoạt động 13 dự án
liên doanh, trong đó có 12 nhà máy liên doanh cán thép và gia công chế biến sau
cán. Sản lƣợng thép cán cả nƣớc năm 2000 đã đạt 1,57 triệu tấn, gấp hơn 3 lần năm
1995 và gấp gần 14 lần năm 1990. Đây là thời kỳ có tốc độ tăng sản lƣợng mạnh
nhất. Hiện nay, lực lƣợng tham gia sản xuất và gia công chế biến thép trong nƣớc
11
rất đa dạng, bao gồm nhiều thành phấn kinh tế, ngồi Tổng Cơng ty thép Việt Nam
và các cơ sở quốc doanh thuộc các ngành, địa phƣơng khác cịn có các liên doanh,
các Công ty cổ phần, Công ty 100% vốn nƣớc ngồi và các Cơng ty tƣ nhân. Tính
tới năm 2001, nƣớc ta có khoảng 50 DN sản xuất thép xây dựng (chỉ tính DN cơng
suất >5000 tấn/năm) trong đó có 12 dây chuyền cán có cơng suất từ 100.000 đến
300.000 tấn/năm.
Đến nay, sau 10 năm đổi mới và tăng trƣởng, ngành thép Việt Nam đã có
cơng suất luyện thép lị điện 500.000 tấn/năm, cơng suất cán thép kể cả các đơn vị
ngồi Tổng Cơng ty thép Việt Nam tới 2,6 triệu tấn/năm và gia công sau cán trên
500.000 tấn/năm.
Ngành thép Việt Nam hiện nay có năng lực sản xuất thực tế khoảng 2,6 triệu
tấn thép cán mỗi năm (thép xây dựng); 0,5 - 0,6 triệu tấn phôi thép bằng lị điện
(phơi thép vng và cả thỏi đúc cỡ nhỏ).
Về luyện kim màu
Luyện kim màu ở Việt Nam cũng khá phát triển. Ở nơi nào có mỏ kim loại
thì nơi đó có luyện kim. Sản phẩm luyện kim màu của Việt Nam khá đa dạng gờm
đờng, chì, kẽm, mangan, vàng bạc...tập trung nhiều ở Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu,
Quảng Nam, Quảng Ngãi, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Hải Phịng, Hải Dƣơng, Thái
Nguyên, Lào Cai, Tuyên Quang, Bắc Kạn, Cao Bằng…
Bảng 3. Sản lượng kim loại màu ở một số địa phương
Kim loại Địa phƣơng
Đờng
Đà Nẵng
Năng suất
65.000 tấn/năm
Kẽm, chì Bắc Kạn
20.000 tấn chì/năm và 10.000 tấn kẽm/năm
Mangan Cao Bằng
56 tấn/ngày
Titan
Thái Nguyên 20.000 tấn xỉ titan/năm và 10.000 tấn gang hợp kim/năm
1.1.2.2. Công nghiêp̣ luyêṇ kim ở Thái Nguyên [15]
Thái Nguyên nằm trong vùng sinh khống Đơng Bắc Việt Nam, thuộc vành
đai sinh khống Thái Bình Dƣơng. Hiện đã phát hiện 217 điểm quặng và mỏ
12
khống sản với hơn 30 loại hình khống sản khác nhau phân bố tập trung ở các
huyện Đại Từ, Phú Lƣơng, Đờng Hỷ, Võ Nhai…
Về khống sản kim loại phục vụ luyện kim của tỉnh Thái Nguyên bao gồm
Các kim loại đen nhƣ sắt, mangan, titan và kim loại màu nhƣ chì, kẽm, đờng, niken,
nhơm, thiếc, vonfram, altimon, thuỷ ngân, vàng. Khoáng sản kim loại là một trong
những ƣu thế của Thái Nguyên không chỉ so với các tỉnh trong vùng mà cịn có ý
nghĩa đối với cả nƣớc.
- Quặng sắt: trữ lƣợng khoảng gần 34,6 triệu tấn với hàm lƣợng Fe 58,861,8%, đƣợc xếp vào loại chất lƣợng tốt.
- Quặng ti-tan gốc: Là mỏ duy nhất ở Việt Nam đƣợc phát hiện tính đến thời
điểm hiện nay với trữ lƣợng trên 1 triệu tấn (tổng trữ lƣợng còn lại đạt xấp xỉ 54,4
triệu tấn).
- Quặng mangan - sắt có hàm lƣợng Mn+Fe khoảng 40-60%, trữ lƣợng thăm
dò khoảng 5 triệu tấn.
- Quặng thiếc, vonfram: Đây là các loại khoáng sản có tiềm năng ở Thái
Nguyên, tổng trữ lƣợng SnO2 cịn lại của cả ba mỏ chính là 16.648 tấn. Quặng
vonfram đa kim có trữ lƣợng trên 100 triệu tấn, thuộc loại mỏ lớn của thế giới. Riêng
mỏ vonfram ở khu vực Đá Liền đƣợc đánh giá là mỏ có quy mơ lớn với trữ lƣợng
khoảng 227.584 tấn.
- Chì, kẽm: Tổng trữ lƣợng chì, kẽm cịn lại ƣớc khoảng 27,2 triệu tấn, hàm
lƣợng chì kẽm trong quặng đạt từ 8% đến 30%.
Ngoài ra, trên địa bàn tỉnh ở nhiều nơi cịn tìm thấy vàng, bạc, đờng, niken,
thuỷ ngân, trữ lƣợng các loại này tuy khơng lớn nhƣng có ý nghĩa về mặt kinh tế.
Với lợi thế giàu khoáng sản, Thái Ngun có ngành cơng nghiệp luyện kim
đƣợc phát triển khá sớm. Từ những năm 60, với sự giúp đỡ của nƣớc bạn Trung
Quốc, Đảng và Chính phủ đã chủ trƣơng đầu tƣ xây dựng nhà máy Gang thép tại
Thái Nguyên, mở đầu cho giai đoạn phát triển công nghiệp nặng của miền Bắc xã hội
chủ nghĩa.
13
Qua hơn 50 năm phát triển, ngành luyện kim vẫn luôn đƣợc xác định là một
trong những khâu đột phá của Thái Nguyên. Báo cáo quy hoạch phát triển KTXH
đến năm 2020 đã xác định duy trì tốc độ tăng trƣởng bình quân của ngành ở mức
trên 21% giai đoạn 2006-2010 và 14-15%/năm giai đoạn 2011-2020. Đảm bảo tỷ
trọng công nghiệp luyện kim chiếm trên 40% giá trị sản xuất cơng nghiệp tồn tỉnh
vào năm 2010 (đạt trên 5.900 tỷ đồng theo giá so sánh 1994); giá trị sản xuất ngành
năm 2020 đạt trên 22,9 nghìn tỷ đờng.
Bảng 4. Các sản phẩm công nghiệp luyện kim Thái Nguyên [10]
Sản phẩm
Sản phẩm thép cán kéo
Sản phẩm thiếc thỏi
ĐVT
Lƣợng sản phẩm từng năm
2005
2006
2007
2008
2009
1000 T
564,8
586,5
696,9
708,4
881,8
Tấn
655
543
1,058
914
1.294,5
1.1.3. Các yếu tố gây ơ nhiễm khơng khí trong hoạt động luyện kim
Công nghiệp luyện kim là một trong những ngành có mức độ tác động mơi
trƣờng cao nhất do khối lƣợng chất thải rắn lỏng và đặc biệt là chất thải khí có khối
lƣợng lớn.
1.1.3.1. Bụi
Trong cơng nghiệp luyện kim bụi phát sinh ở hầu hết các công đoạn từ vận
chuyển tập kết nguyên vật liệu cho đến các khâu chế biến nấu luyện. Lƣợng bụi
sinh ra trong hoạt động luyện kim là rất lớn, khoảng 6,3kg/tấn thép, 3,85kg/tấn kẽm
kim loại [19], [20]. Đơn cử là lƣợng bụi thu đƣợc tại Nhà máy luyện gang Công ty
CP Gang thép Thái Nguyên khoảng 40-50 tấn/tháng [5,6], nồng độ bụi trong khí
thải nhà máy luyện thép đạt khoảng 30-40mg/m3.
Bụi phát sinh từ công nghiệp luyện kim chứa kim loại nặng. Tại Công ty CP
Gang thép Thái nguyên, bụi thải của Nhà máy luyện gang và luyện thép có hàm
lƣợng Cadmi đạt đến hơn 800mg/kg, chì đạt đến 21.000mg/kg và kẽm đạt đến hơn
24.000mg/kg (số liệu đo đạc thực tế).
14
1.1.3.2. Khí CO2 và CO
Khí cacbon monoxit (CO) có ng̀n gốc từ sự cháy không triệt để của nhiên
liệu. Trong ngành cơng nghiệp luyện kim khí CO phát sinh chủ yếu từ q trình sản
xuất than cốc. Trong khí lị cốc, lƣợng CO chiếm từ 5-8% đƣợc tận dụng để làm
nhiên liệu cho q trình thiêu kết [4]. Khí CO rất độc đối với động vật do nó có ái
lực rất lớn với hemoglobin, ngăn cản sự hấp thụ ô xi vào máu.
Cacbon dioxit (CO2) không độc, không màu và mùi vị, nặng hơn khơng khí,
khơng duy trì sự cháy,sự sống và là khí có khả gây hiệu ứng nhà kính lớn nhất.
Lƣợng phát thải CO2 trên tồn thế giới năm 2000 đƣợc ƣớc tính vào khoảng 23.842
triệu tấn (trung bình khoảng 3,9 tấn/ngƣời).
Trong cơng nghiệp luyện kim, khí CO2 phát sinh từ q trình đốt nhiên liệu
hóa thạch nhƣ than, than cốc, dầu, khí dầu mỏ hóa lỏng hoặc các loại nhiên liệu
khác nhƣ gỗ, củi.
1.1.3.3. Khí NOx
Sự phát thải khí NOx là nguyên nhân quan trọng gây ra mƣa axit, và liên
quan đến một số vấn đề ô nhiễm hờ, sơng suối, ăn mịn các cơng trình xây dựng và
gây bệnh hô hấp ở động vật. Lƣợng NOx phát sinh mỗi năm trên thế giới ƣớc tính
vào khoảng 3.402.881 ngàn tấn. Khoảng 80% NOx thải vào khí quyển có ng̀n gốc
từ các hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và một nửa trong số đó có ng̀n gốc
từ các việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các nhà máy, xí nghiệp.
Trong cơng nghiệp luyện kim, NOx phát sinh từ hầu hết các công đoạn nhiệt
nhƣ luyện gang, luyện thép khi đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc phóng điện hờ quang.
Ở Thái Ngun nờng độ NOx cao nhất trong khí thải nhà máy luyện thép đo đƣợc là
127,35 mg/m3, trung bình khoảng 74mg/m3 tƣơng đƣơng khoảng 0,65kg/tấn thép
sản phẩm.
1.1.3.4. Khí SO2
Khí SO2 cũng gây mƣa axit, ăn mịn cơng trình xây dựng và gây bệnh phổi ở
động vật. Ƣớc tính khoảng 90 triệu tấn SO2 phát sinh hàng năm trên tồn thế giới và
trong số đó có khoảng 25 triệu tấn phát sinh ở nƣớc Mỹ.
15
Trong cơng nghiệp luyện kim khí SO2 phát sinh chủ yếu từ q trình đốt than
dầu có chứa lƣu huỳnh và đặc biệt là quá trình thiêu quặng sulfur của một số kim
loại màu nhƣ kẽm, thiếc. Do vậy, những nhà máy luyện kim màu thƣờng phải lắp
đặt cả dây chuyền thu hời khí SO2 sản xuất axit để hạn chế ơ nhiễm do loại khí này.
1.1.3.5. Các hợp chất hữu cơ bay hơi
Các hợp chất hữu cơ bay hơi (Volatile organic compounds - VOCs) là tác
nhân chính trong phản ứng quang hóa ở tầng đối lƣu của khí qủn, ảnh hƣởng rất
lớn đến sức khỏe con ngƣời. Trong không khí có khoảng hơn 10 ngàn các VOC
đƣợc phát hiện với nồng độ rất thấp từ 10-12 đến 10-9 nmol/mol. [24]
Trong công nghiệp luyện kim, VOCs phát sinh nhiều từ quá trình luyện cốc,
gang và thiêu kết quặng [7]. Trong quá trình luyện thép, các VOC phát sinh do sự
đốt cháy các tạp chất bám dính trên nguyên liệu thép phế.
1.1.3.6. Kim loại nặng
Công nghiệp luyện kim phát thải một lƣợng kim loại nặng vào khơng khí,
thƣờng là kẽm, chì, cadmi, thủy ngân...thậm chí là kim loại phóng xạ. Hàm lƣợng
kim loại trong bụi thu đƣợc từ nhà máy luyện thép có thể đạt tới hàng chục ngàn
mg/kg bụi.
Ng̀n gốc của các các kim loại này tồn tại cùng với ngun liệu đầu vào:
Quặng sắt có chứa chì với hàm lƣợng dao động khoảng 0,04%, kẽm khoảng
0,045%, cadmi 0,002%...[4]; thép phế cho ngành luyện thép có mang theo kim loại
nặng trên các lớp phủ mạ, sơn.
Trong hoạt động luyện kim loại màu, các kim loại nặng bay hơi trực tiếp từ
quặng khi gia công nấu luyện ở nhiệt độ cao, khí thải Xí nghiệp luyện kim màu 2 có
nờng độ bụi kẽm lên đến 1,433mg/m3, chì 0,0871 mg/m3.
1.1.3.7. Các hợp chất độc hại khác
Một số hợp chất độc hại khác có thể phát sinh trong cơng nghiệp luyện kim
là HF, dioxin và Furan phát sinh do các quá trình nhiệt trong lị luyện khi có mặt
clo.
16
