6

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Szkoła Ochrony i Inżynierii Środowiska im. Walerego Goetla

Modernizacja Zakładów Metalurgicznych „SILESIA” w Katowicach-Wełnowcu – aspekty środowiskowe

Monika Tarnowska

Katowice, maj 2001

1.      Wstęp.

Zakłady Metalurgiczne „Silesia" należą do najstarszych zakładów przemysłu metali nieżelaznych na Śląsku. 

Przedsiębiorstwo składa się obecnie z dwóch zakładów, a mianowicie z zakładu zlokalizowanego w północnej części Katowic w dzielnicy Wełnowiec oraz z zakładu położonego w Świętochłowickiej dzielnicy Lipiny.

Przedmiotem niniejszej pracy będą przekształcenia proekologiczne w Zakładzie Wełnowiec.  Pierwotnie podzielony on był na dwie oddzielne części. Dyrekcja, wydział metalurgiczny, wydział produkcji drutu i wydziały pomocnicze położone były po stronie wschodniej Alei Wojciecha Korfantego, granicząc od strony północnej z Zakładem Remontowym M.P.G.M. i Bazą Transportu W.P.J. Od wschodu z hałdą i nieużytkami poprzemysłowymi, a od południa z ulicą Konduktorską. Wydział Walcowni zlokalizowany był po południowej stronie ul. Konduktorskiej. Ograniczony był ulicami: Konduktorską, Owocową i Ogrodową oraz terenem zajmowanym przez magazyn i bazę „Energopomiaru” oraz Katowickiego Zakładu Dezynfekcji i Dezynsekcji.

Pierwsza cynkownia („Helena”) w bezpośrednim sąsiedztwie obecnych Zakładów „Silesia” powstała w Wełnowcu w roku 1815. W następnych latach wybudowano jeszcze dwie dalsze cynkownie („August” i „Friedericke”). Wszystkie one unieruchomione zostały do roku 1873.

W 1870 r. Książę Hugo zu Hohenlohe-Oehringen nakazał na swoim terenie wybudować nową, większą cynkownię. W 1873 roku uruchomiono pierwszą halę z piecami destylacyjnymi, a krótko potem drugą. W kolejnych latach doszły: hala rafinacji cynku (1879), laboratorium (1883) i walcownia (1888). Była to wtedy jedna z największych hut cynku w Europie. Zakład ten pracuje nieprzerwanie do dziś.

W pierwszej połowie XX wieku miało miejsce wiele modernizacji i przekształceń. Zawsze jednak głównym produktem był cynk.

W roku 1946 przedsiębiorstwo zostało upaństwowione i po wprowadzeniu technologii rektyfikacji w latach pięćdziesiątych nastąpiło w 1961 roku połączenie z zakładem o podobnym profilu w Świętochłowicach.  Obecnie nosi nazwę Zakładów Metalurgicznych „Silesia” Spółka Akcyjna.

2.      Ochrona środowiska w okresie przedwojennym.

Działalność przemysłowa związana z produkcją cynku trwała przed rokiem 1946 nieprzerwanie przez 131 lat. Nie zdawano sobie wówczas sprawy, jakie zagrożenia stwarza dla środowiska i zdrowia człowieka koncentracja tak wielkiej ilości metali ciężkich, które pochodziły z przemysłu metali nieżelaznych. Przez cały ten okres pracowały piece opalane paliwem stałym, których funkcją był wytop metalicznego cynku z rud galmanowych, których transporty przychodziły niemal z całej Europy.

Oprócz wysokiej emisji związków pochodzących ze spalania węgla okolicę zanieczyszczały również pyły metalurgiczne zawierające metale ciężkie: głównie cynk, kadm i ołów.

Ochrona powietrza sprowadzała się do budowy coraz wyższych kominów chroniących przed opadem pyłu jedynie najbliższą okolicę, ewentualnie komór osadczych, które wyłapywały do 15% pyłów. Efektem wieloletniej emisji jest obecne znaczne skażenie terenu wokół Zakładów.

O ochronie wód nie myślano, a odpady stałe składowane były za ogrodzeniem na terenie byłego wyrobiska gliny. Zajmują obecnie obszar ok. 22 ha i do teraz nie znaleziono praktycznego sposobu ich zagospodarowania lub opłacalnej i skutecznej neutralizacji.

W okresie powstawania Zakład mieścił się poza miastem na terenie rolniczym. Niedługo potem wokół powstały osiedla wybudowane dla pracowników oraz inne zakłady przemysłowe. Powoli miasto powiększało swoje granice terytorialne i Wełnowiec stał się dzielnicą Katowic

3.      Ochrona środowiska w okresie powojennym do 1986 roku.

Szczególne zagrożenie dla środowiska stwarzała produkcja cynku metalicznego z rud galmanowych w piecach destylacyjnych. Po 1946 roku wprowadzono nową technologię rektyfikacji, również bez urządzeń oczyszczających powietrze, której celem było uzyskiwanie metalu o wysokiej czystości, a surowcem był wstępnie oczyszczony cynk. Zakład emitował wtedy olbrzymią ilość zanieczyszczeń. Nie posiadał skutecznych urządzeń ochrony powietrza i wytwarzał ogromną ilość odpadów stałych, głównie z przerobu rudy w piecach destylacyjnych.

Budownictwo mieszkalne zbliżało się do granic Zakładu, lecz w warunkach powojennych człowiek i jego zdrowie były podporządkowane względom politycznym i przemysłowym. Dopiero około 1980 roku zaistniały warunki pozwalające na zmiany. Postulaty mieszkańców poparte badaniami medycznymi przyczyniły się do zamknięcia części surowcowej. Produkcję tę przejął nowo powstały nowocześniejszy zakład w Miasteczku Śląskim. Przedsięwzięcie to spowodowało całkowite wyeliminowanie produkcji cynku hutniczego w piecach destylacyjnych. Zatrzymywanie oddziału wraz z obiektami towarzyszącymi tj.: mieszalnią namiaru, muflarnią, nadstawkarnią oraz czadnicami rozpoczęło się w 1977 roku i zakończyło ostatecznie w 1981 roku. Efektem tych działań było bardzo poważne zmniejszenie emisji zanieczyszczeń bo około 2800 ton pyłów i 320 ton gazów na rok, a także odpadów stałych wywożonych do tej pory na teren hałdy. Unieruchomienie oddziału pieców destylacyjnych spowodowało też ograniczenie produkcji pary technologicznej w zakładowej kotłowni, co automatycznie wiązało się z dalszym zmniejszeniem emisji pyłów i gazów do atmosfery.

Zakład posiadał wtedy własne ujęcie wody na rzece Brynicy (ok. 5 km od Zakładu). Wydane 4 września 1958 roku pozwolenie wodno-prawne zezwalało na pobór wody w ilości 3500 m3/dobę, a awaryjnie do 6000 m3/dobę. Ścieki odprowadzano do kanalizacji miejskiej.

4.      Opis ekologicznego stanu zakładu od 1986 roku.

W 1986 roku pracowały już tylko: wydział rektyfikacji, wydział produkcji pyłu i proszku cynkowego, oraz walcownia.

a) Charakterystyka terenu.

Od strony wschodniej do ZM ”Silesia” przylegało i nadal istnieje zwałowisko odpadów poprzemysłowych, pochodzących z wieloletniej działalności Zakładu. Hałda ma powierzchnię ok. 22 ha i maksymalną wysokość 26 m. Materiał zwałowy jest niejednorodny i różni się stopniem rozlasowania. Część zwałowiska jest prawie całkiem pozbawiona roślinności.

Na większości zwałowiska rozpoczęła się już sukcesja roślinna, a na partiach najstarszych występują nawet drzewa i krzewy.

Dominującym materiałem na zwałowisku jest żużel z pieców muflowych. W czasie wywożenia na zwałowisko żużel był sypki i miał wysoką temperaturę. Część żużla w czasie stygnięcia na zwałowisku uległa scaleniu. Powstały spieki, które utrudniają rekultywację zwałowiska. Ponadto na zwałowisko wywożono resztki cegły szamotowej, kawałki mufli pochodzące z remontów itp. W kilku miejscach zwałowano również gruz budowlany i śmieci.

Pod względem chemicznym materiał zwałowy składa się z: SiO2 – ok. 22%, Al2O3 – ok. 15 %, Fe – 8-11%, CaO – ok. 8%, MgO – ok. 4%, Cd – ok. 3%, Zn ok. 4%, Pb – ok. 1 %.

W rejonie Zakładów wystąpiły duże zmiany w środowisku. Teren ten jest zróżnicowany wysokościowo, gdyż występują tu liczne wypiętrzenia i obniżenia powstałe w wyniku szkód górniczych. Gleby charakteryzują się dużym zanieczyszczeniem metalami ciężkimi, co potwierdziły badania przeprowadzone przez Instytut Ochrony Środowiska w Katowicach. Zasięg rozprzestrzeniania się metali ciężkich jest uzależniony od odległości od byłych i obecnych źródeł emisji.

Pyły zasobne w metale wykazują silną tendencję do osiadania w pobliżu źródła emisji. Metale ciężkie kumulują się w wierzchniej warstwie gleby, a następnie przemieszczają się w głąb profilu glebowego – najwolniej przemieszcza się ołów, najszybciej kadm. Cynk wchodzi w połączenia z minerałami ilastymi i materią organiczną podlegając sorbcji na ich powierzchni. W warunkach zakwaszenia gleb i małej zawartości części koloidalnych cynk ulega szybkiemu przemieszczaniu w głąb gruntu. W glebach kwaśnych ulega hydrolizie, w środowisku alkalicznym cynk wchodzi w połączenia trudno rozpuszczalne i wtedy wykazuje małą ruchliwość. Zawartość cynku w glebach nieskażonych nie przekracza 400 mg/kg. Większość związków kadmu jest rozpuszczalna i łatwo przechodzi do roztworu glebowego. Rozmieszczenie kadmu w glebie jest nierównomierne co wiąże się z szybkim przemieszczaniem w głąb profilu glebowego oraz bardzo intensywnym pobieraniem tego metalu przez rośliny. Zawartość kadmu w glebach nieskażonych nie przekracza 2 mg/kg.

Zawartość metali w próbach pobranych z ogródków działkowych położonych w pobliżu Zakładu była bardzo wysoka. Zanieczyszczenie gleby ołowiem ok. 7 razy przekracza ilości dopuszczalne w glebach uprawnych i od 7 do 11 razy dopuszczalne ilości kadmu.

Zawartość metali ciężkich w glebach z poszczególnych ogródków działkowych nie różni się istotnie i wynosi:

Dużo wyższe od zanieczyszczeń gleb w ogródkach działkowych są zanieczyszczenia gruntów pod skwerami, zieleńcami, parkami itp., gdzie przez wiele lat kumulowały się metale zawarte w emisjach przemysłowych. Próby pobrane na terenie parku w Wełnowcu przy ul. Cisowej oraz na terenie zieleńca przy Alei Korfantego wykazały w warstwie 0¸20 cm następujące ilości metali ciężkich:

Odczyn gleby w parku Wełnowieckim był kwaśny – pH 5,2 do 5,6.

Obniżenie zanieczyszczeń do poziomu dopuszczalnego jest możliwe jedynie przez wymianę gleby.

b)     Charakterystyka produkcji.

Produkcja po 1986 roku polegała na rafinacji i przetwórstwie cynku z użyciem w zależności od zapotrzebowania dodatków stopowych

c)  Podstawowe procesy technologiczne.

·         Produkcja cynku wtórnego.

W piecach Thede i piecu rafinacyjnym przerabiane były materiały odpadowe własne jak i obce takie jak: zgary z pieców topielnych i rafinacyjnych, wysiewki pyłu i proszku cynkowego, cynk twardy z procesu rafinacji, odpady znalowe, oraz różne odpady cynkowe zawierające cynk metaliczny. Zgary i wysiewki przerabiane były oddzielnie z uwagi na różne zawartości Zn i Cd i różne przeznaczenie cynku z tych wsadów. Były one załadowywane do metalowych wymurowanych bębnów zabudowanych w komorze grzewczej (piece Thede). Bęben po zamknięciu wykonywał ruch obrotowy. Ogrzewany był przeponowo, co powodowało wytopienie cynku metalicznego. Po zakończeniu stapiania ciekły cynk spuszczany był do pieca rafinacyjnego w celu rafinacji likwidacyjnej. Pozostające w bębnie po wytopie popioły cynkowe wygarniane były z pieca i sprzedawane jako odpad cynkonośny. Cynk twardy i odpady znalowe przerabiane były oddzielnie w drugim piecu rafinacyjnym. Wsad załadowywany był partiami utrzymując wymagane proporcje dla maksymalnego połączenia się zawartych we wsadzie Fe i Al. Proces trwał około 24 godziny i w końcowym efekcie uzyskiwano cynk wtórny oraz odpadowe zgary cynkowe.

Odlewanie cynku wtórnego odbywało się w temperaturze ok. 440oC do form odlewniczych ułożonych na „karuzeli” i chłodzonych od spodu wodą przemysłową.

Z powierzchni kąpieli metalu ściągane były okresowo zgary, które stanowiły odpad technologiczny (sprzedawany do hut metali nieżelaznych Miasteczko Śląskie i Bukowno).

Piece Thede i piece rafinacyjne opalane były pierwotnie gazem czadnicowym, potem koksowniczym w końcu ziemnym.

Emisja zanieczyszczeń pyłowo-gazowych występowała podczas załadunku pieca, w trakcie odgazowania wsadu oraz usuwania popiołów. Przy przerobie cynków twardych emisja zanieczyszczeń występowała podczas ładowania pieca, mieszania cynku w piecu i ściągania zgarów. Zanieczyszczenia wyprowadzane były poprzez instalację odciągowo-odpylającą, która składała się z okapów, cyklonów, filtra workowego i wentylatora do odciągu gazów. Gaz oczyszczony był wstępnie w baterii czterech cyklonów, skąd przechodził przez komory filtrów workowych. Po oczyszczaniu spaliny usuwane były na zewnątrz hali przez kominek. W czasie przerwy pracy instalacji odpylającej włączało się mechanicznie urządzenie wstrząsowe w celu usunięcia pyłu z tkaniny. Odbiór pyłu osadzonego w komorze pyłowej filtra workowego odbywało się okresowo.

Charakterystyka instalacji odciągowo-odpylającej:

Filtr tkaninowy Thede + bateria cyklonów.