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

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 kết quả quan trắc môi trường định kỳ của sở Tài nguyên ̀• ̀Ž ̀

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUÂṆ VĂN THAC̣ SỸKHOA HOC̣

Hà Nội – 2012

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Chuyên ngành: Khoa hoc ̣ môi trường Mã số: 60 85 02

LUÂṆ VĂN THAC̣ SỸKHOA HOC̣

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Đồng Kim Loan

Lời cảm ơn

Học viên xin bày tỏ Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Đồng Kim Loan , giảng viên Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, người đã tận tình hướng dẫn học viên trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này.

Học viên xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Môi trường 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 đồng nghiệp đã luôn ở bên động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.

Học viên

Lê Hải Bằng

3

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan vềcông nghiệp luyêṇ kim 3

1.1.1 Khái quát về công nghiêp ̣ luyêṇ 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 nghiêp ̣ luyêṇ kim Việt Nam và tỉnh Thái Nguyên 11

1.1.2.1 Công nghiêp ̣ luyêṇ kim Việt Nam 11

1.1.2.2 Công nghiêp ̣ luyêṇ kim ở Thái Nguyên 12

1.1.3 Các yếu tố gây ô nhiễm không 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 trường 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 trưởng 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 trường tỉnh Thái nguyên 22

1.2.3.1 Hiện trạng môi trường không khi ́ 22

1.2.3.2 Hiện trạng chất lượng môi trường đất 24

1.2.3.3 Môi trường nước 24

1.3 Kiểm kê phát thải khí 25

1.3.1 Khái niệm 25

1.3.2 Một số phương pháp kiểm kê phát thải 27

1.3.3 Tình hình nghiên cứu kiểm kê ở một số nước trên thế giới và Việt nam 27

1.3.3.1 Trên thế giới 27

1.3.3.2 Ở Việt Nam 28

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 30

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 30

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 31

2.2 Nội dung nghiên cứu 31

2.3 Các phương 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 Phương pháp hệ số phát thải 33

Chương 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 toán lượng phát thải mỗi loại khí thải 49

3.2.1 Tính toán tải lượng dựa vào hệ số phát thải 49

3.2.1.1 Cơ sở tính toán 49

3.2.1.2 Kết quả tính toán dựa vào hệ số phát thải 49

3.2.1.3 So sánh tổng tải lượng khí thải phát sinh từ các nhóm ngành luyện kim 58

3.2.2 Kết quả tính toán tải lượng phát thải ô nhiễm dựa vào đo đạc thực nghiệm 59

3.2.2.1 Tải lượng khí thải tính theo nồng độ đo đạc một số đơn vị trên địa bàn 60

3.2.2.2 So sánh với kết quả tính tải lượng bằng phương pháp hệ số 61

3.3 Bản đồ phân bố khí thải công nghiệp luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 62

3.3.1 Bản đồ phân bố tải lượng TSP 63

3.3.2 Bản đồ phân bố tải lượng PM 10 và bản đồ phân bố PM 2,5 63

3.3.3 Bản đồ phân bố tải lượng NOx 64

3.3.4 Bản đồ phân bố tải lượng SO 2 64

5

3.3.5 Bản đồ phân bố tải lượng CO 2 64

3.3.6 Bản đồ phân bố tải lượng kim loại nặng 65

3.3.7 Bản đồ phân bố tải lượng VOCs 65

3.4 Dự báo diễn biến khí thải công nghiệp luyện kim trên địa bàn 65

3.4.1 Dự báo tải lượng 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 công nghiệp luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 69

3.5.1 Hoàn thiện tổ chức cơ quan quản lý môi trường 69

3.5.2 Tăng cường năng lực cho các cơ quan quản lý môi trường địa phương 69

3.5.3 Xây dựng quy chế bảo vệ môi trường không khí 70

3.5.4 Tăng cường năng lực quan trắc môi trường không khí, khí thải công nghiệp nói chung và khí thải luyện kim nói riêng 70

3.5.5 Tăng cường tài chính, đầu tư 70

3.5.6 Đẩy mạnh các hoạt động nghiên cứu, đào tạo về môi trường không khí 70

3.5.7 Tăng cường sự tham gia của cộng đồng 71

Kết luận 72

Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

7

DANH MUC̣ HÌNH ẢNH

Hình 1 Bản đồ hành chính tỉnh Thái Nguyên 17Hình 2 Cơ cầu đóng góp của ba khu vực kinh tế trong tổng GDP 19Hình 3 Khí thải từ các nhà máy trong khu Gang Thép 22Hình 4 Ô nhiễm bụi lơ lửng tại một số khu vực trong đô thị trên địa bàn tỉnh TháiNguyên từ 2008 đến 2010 23Hình 5 Ô nhiễm bụi lơ lửng tại một số khu vực khai thác khoáng sản và sản xuấtvật liệu xây dựng trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên từ 2008 đến 2010 24Hình 6 Tỷ lệ đóng góp phát thải khí của các ngành luyện kim tỉnh Thái Nguyên 59

DANH MUC̣ BẢNG

Bảng 1 Sản lượng thép ở một số nước trên thế giới 3

Bảng 2 Định mức tiêu thụ nguyên vật liệu chính cho quá trình luyện thép 6

Bảng 3 Sản lượng kim loại màu ở môṭsố địa phương 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 lượng một số chất ô nhiễm từ nhà máy Cốc hóa Công ty CP Gang thép Thái Nguyên 51

Bảng 12 Tải lượng phát thải của nhà máy luyện gang – Công ty CP gang thép Thái Nguyên 52

Bảng 13 Tải lượng một số khí thải của các cơ sở luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 53

Bảng 14 Tổng tải lượng khí thải luyện kim trên địa bàn tỉnh 58

Bảng 15 Nồng độ một số chất trong khí thải của Công ty TNHH Nasteel Vina 60

Bảng 16 Tải lượng khí thải của nhà máy luyện thép Lưu Xá 61

Bảng 17 Thông số khí thải của xưởng thiêu kết nhà máy luyện gang Công ty Cổ phần Gang thép Thái Nguyên 61

Bảng 18 Tải lượng theo tính theo hai phương pháp tính đối với một số nhà máy 61

Bảng 19 Dự báo tổng thải lượng khí thải công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên 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 môi trường là vấn đề sống còn của cả nhânloại Vấn đềhai hoa giưa sư ̣phat triển kinh tếxa hôịva bao vê ̣môi trương đa trơ

thành mối quan tâm của nhiều các quốc gia trên thế giới , của Việt Nam nói chung

và của tỉnh Thái nguyên noi riêng

̀́

Sớm đươc ̣ quan tâm phát triển ngành công nghiệp nặng , đăc ̣ biêṭlàcôngnghiêp ̣ luyêṇ kim , Thái Nguyên đang dần trở thành một trong những trung tâm kinh

tế và văn hoá của khu vực Đông Bắc bộ Ngươc ̣ laị, Thái Nguyên cũng đang phải

đối măṭvơi vấn đềô nhiêm̃ môi trương ma nguyên nhân chinh la sư ̣phat triển san

xuất Trong điều kiêṇ Luật bảo vệ môi trường (BVMT) chưa thưc ̣ sư ̣hoàn chỉnh ,các hoạt động sản xuất đã gây nên những bức xúc về môi trường , nước thải và khíthải công nghiệp không được xử lý xả thẳng vào nguồn tiếp nhâṇ

Thơi gian vưa qua , trong hơn 10 năm thưc ̣ hiêṇ luâṭBVMT cac vấn đềô

nhiêm̃ do nước thải vàchất thải rắn trên điạ bàn tinhŽ đa ̃cơ bản đươc ̣ giải quyết Tuy

nhiên viêc ̣ giải quyết vấn đềvềô nhiêm̃ do khíthải còn rất haṇ chếdo công nghê ̣ sản xuất của các cơ sở sản xuất kinh doanh (CSSXKD) lạc hậu, tiêu tốn năng lương ̣,

phát thải nhiều , các CSSXKD thiếu kinh phí đầu tư công nghệ xử lý Bên canḥ đó nhà quản lý thiếu phương tiện kiểm soát ô nhiễm dạng này đã gây nên tình trạng cácCSSXKD trốn tránh trách nhiệm bảo vệ môi trường không khí

Với lơị thếgiàu khoáng sản , ngành công nghiệp luyện kim là ngành có tiềm

năng phát triển rất lớn nhưng hiêṇ nay ngành luyêṇ kim cũng làmôṭtrong những

ngành đóng góp về ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Các cơ sở luyện kim tập

trung phần lớn ởkhu vưc ̣ phường Cam Giá , Trung Thành , Hương Sơn của t hành

phốThái Nguyên làm cho khu vưc ̣ này trởthành môṭtrong những điểm nóng về

môi trương cua tinh Các kết quả quan trắc môi trường định kỳ của sở Tài nguyên

̀• ̀Ž ̀Ž

và Môi trường (TNMT) tỉnh tại khu vực này thường xuyên cho thấy nồng độ ô

nhiêm̃ cao trong không khí, ảnh hưởng rất lớn đến đời sống nhân dân trong vùng.Theo báo cáo quy hoacḥ phát triển kinh tế xã hội (KTXH) tỉnh Thái Nguyên đếnnăm 2020, ngành công nghiệp luyện kim vẫn là ngành có tỷ trọn g lớn trong nền

kinh tế, gia tăng áp lực đối với môi trường không khí của tỉnh, nên việc tăng cườngcác biện pháp để kiểm soát ô nhiễm khí thải là hết sức cấp bách.

Luận văn “Nghiên cứu kiểm kê khíthải trong công nghiêp ̣ luyêṇ kim trên điạ bàn t ỉnh Thái nguyên và đề xuất các giải pháp giảm thiểu” nhằm hỗ trợ cho

công tác quản lý môi trường nói chung và kiểm soát ô nhiễm môi trường không khínói riêng của tỉnh Thái Nguyên

- Xác định danh sách , vị trí , đặc thù ô nhiễm và quy mô phát thải của các nguồn khí thải từ hoạt động luyêṇ kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

- Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của khí thải luyện kim đến các khu vực trongtỉnh

- Xây dựng các đề xuất quản lý và kiểm soát ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan vềcông nghiệp luyêṇ kim

1.1.1 Khái quát về công nghiêp ̣ luyêṇ kim trên thế giới và Việt nam

Bản chất của công nghiệp luyện kim là tinh luyện ra các kim loại từ quặngcủa chúng Ngành này được chia làm hai phân ngành: luyện kim đen (sản xuất ragang 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 vớicacbon, khi hàm lượng cacbon nhiều hơn 2,14% được gọi là gang, nếu nhỏ hơn2,14% là thép Để tăng cường các tính chất kỹ thuật của thép, người ta có thể chothêm những nguyên tố kim loại khác như: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng

Ngành luyện kim đen - sản xuất ra gang và thép là những nguyên liệu cơ bảncho các ngành cơ khí, chế tạo và xây dựng Hầu như tất cả các ngành kinh tế đều sửdụng sản phẩm của công nghiệp luyện kim đen Chính vì vậy, kim loại đen chiếmkhoảng 90% tổng khối lượng kim loại sản xuất ra trên thế giới

Trên thế giới đã hình thành các vùng luyện kim đen nổi tiếng như Uran (LBNga), Đông Bắc (Trung Quốc), Hồ Thượng và Đông Bắc (Hoa Kỳ), Rua (CHLBĐức), Loren (Pháp), Hôcaiđô (Nhật Bản) Trung Quốc có sản lượng thép đứngđầu thế giới với sản lượng năm khoảng 567,8 triệu tấn

Bảng 1 Sản lượng thép ở một số nước trên thế giới

Một số loại hình công nghệ sản xuất của luyện kim đen:

Gang là sản phẩm đầu tiên của quá trình nấu luyện quặng sắt trong lò cao.Ngoài Fe và C, gang thường được bổ sung thêm Mn, Si và cả những tạp chất có hạinhư S và P Hơn 80% sản lượng gang được dùng để luyện thép, phần còn lại dànhcho đúc bệ máy và sản xuất một số chi tiết máy

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 thước nhỏ hoặc quặng

có hàm lượng sắt thấp, các nhà máy sản xuất gang thép thường thiêu kết quặng đểnâng hàm lượng sắt và tạo khối quặng có kích thước hợp chuẩn [4]

Trữ lượng quặng sắt của thế giới ước tính vào khoảng 800 tỷ tấn, trong đóriêng Liên bang Nga và Ucraina chiếm 1/3, còn các nước đang phát triển (TrungQuốc, Ấn Độ, Braxin, Nam Phi ) khoảng 40% Một số nước phát triển có trữlượng lớn về quặng sắt là Ôxtrâylia (trên 10% trữ lượng), Canađa (gần 5%), HoaKỳ (gần 4%)

4

Để sản xuất ra được 1 tấn gang cần phải sử dụng 1,7- 1,8 tấn quặng sắt (tùytheo hàm lượng sắt trong quặng) Hàng năm toàn thế giới khai thác trên dưới 1 tỷtấn quặng sắt Các nước khai thác nhiều nhất cũng là các nước có trữ lượng lớn nhưTrung Quốc, Braxin, Ôxtrâylia, Nga, Ấn Độ, Ucraina, Hoa Kỳ, Nam Phi, Canađa,Thuỵ Điển Năm 2002, mười nước trên đã khai thác tới 92% sản lượng quặng sắttoàn cầu.

Người ta sử dụng lò cao để luyện gang Quặng sắt (nguyên khai hoặc quặngthiêu kết), than cốc, đá vôi có kích thước hợp chuẩn được đưa vào xếp thành từnglớp trong lò và gia nhiệt bằng khí nóng 1100oC Các phản ứng xảy ra trong lò caonhư sau:

Than cốc bị ô xi hóa

C + O2 -> CO2 C + CO2 -> 2COCacbon monoxit khử oxit sắt:

3CO + Fe2O3-> 3CO2 + 2Fe

Đá vôi phân hủy thành CaO rồi hóa hợp với một số tạp chất có lẫn trong quặng như SiO2 tạo thành xỉ Xỉ nhẹ nên nổi lên trên và đưa ra ngoài khỏi cửa lò:

CaO + SiO2 -> CaSiO3

Khí được tạo ra trong lò thoát ra ở phía trên gần miệng lò

Thực chất quá trình luyện thép là khử cácbon trong gang lỏng xuống dưới 2%(thường có thể thêm thép vụn phế liệu để giảm lượng gang lỏng tiêu thụ) Để tăngchất lượng của thép, có thể sử dụng một số kim loại như Mn, Cr, Ti, V

Sau khi nạp gang và sắt thép phế, chất trợ dung vào lò và gia nhiệt đến

1700oC, khí oxi và Fe2O3 oxi hoá các tạp chất trong gang và các tạp chất có trongthép phế (chiếm khoảng 5% khối lượng thép phế bao gồm chủ yếu là đất cát, gỉ sắt,

nhựa, nilon, sơn, gỗ, cao su, giấy bìa, …[7]) thành các sản phẩm vô cơ như CO2,

Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện thép bao gồm:

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:

Trước hết, silic và mangan bị oxi hoá:

Si + O2 = SiO2

2Mn + O2 = 2MnOTiếp đến C trong gang bị oxi hoá thành CO:

Fe2O3+ 3C = 2Fe + 3CO2C+O2=2CO

6

Lưu huỳnh cũng bị ôxi hoá thành khí SO2:

Mn là chất khử mạnh hơn Fe, sẽ khử ion sắt trong FeO thành sắt:

FeO + Mn = Fe + MnOGia tăng một lượng nhất định cácbon trong sắt nóng chảy để loại thép có hàm lượng các bon như ý muốn

- Gia công nhiệt là biện pháp phổ biến, gồm các phương pháp ủ, thường hoá,tôi và ram

Ủ và thường hoá là nhằm giảm độ cứng của thép (làm mềm), tăng độ dẻo đểdập, cán, kéo nguội, làm đồng đều trên tiết diện thép chuẩn bị cho công tác gia côngnhiệt cuối cùng Ủ là nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ ở nhiệt độ đó một

thời gian, rồi làm nguội Thép sau khi ủ có độ bền và độ cứng thấp nhất, độ dẻo và

độ dai cao Thường hoá là phương pháp nung nóng thép lên đến nhiệt độ cao hơnnhiệt độ ủ, giữ nhiệt rồi sau đó làm nguội trong không khí, nhờ đó thép có độ bền,

độ cứng cao hơn đôi chút so với trạng thái ủ Tôi thép là nung nóng thép lên quánhiệt độ tới hạn rồi giữ nhiệt một thời gian, sau đó làm nguội đột ngột, kết quả làthép khó biến dạng dẻo và có độ cứng cao Ram là quá trình cần thiết và bắt buộcsau khi tôi Thép sau khi tôi có tính giòn, dễ gãy, có độ cứng cao, vì vậy ram thépnhằm 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 còn đểlàm mềm thép giúp cho việc gia công cắt gọt được dễ dàng, tạo được độ nhẵn bóngcao khi cắt gọt

Gia công cơ học thép là nằm cải thiện cấu tạo và tính chất của thép để khắcphục những nhược điểm khi luyện và tạo hình dạng mới Có hai phương pháp cơhọc: gia công nguội và gia công nóng Gia công nguội là gia công thép ở nhiệt độthường nhằm tạo ra biến hình dẻo để nâng cao tính cơ học (tăng cường độ, độcứng, nhưng lại làm giảm độ dẻo) Gia công nguội gồm có kéo, rèn dập, cán nguội,vuốt Các sản phẩm thép như dây, sợi kim loại hầu hết được qua kéo nguội, dậpnguội Một hình thức gia công khác là cán nguội Thép sau khi cán nguội, ở mặtngoài có những vết lồi lõm theo quy luật So với kéo, thép cán nguội có nhiều

Đối với dây thép nhỏ (đường kính 5 ÷ 10 mm) người ta dùng phương phápvuốt Trong phương pháp này, dây thép được kéo qua một lỗ có đường kính nhỏhơn dây thép Mỗi lần vuốt giảm khoảng 10% tiết diện dây Số lần vuốt phụ thuộcvào yêu cầu sử dụng, nhưng để đảm bảo tính dẻo và dai, thì sau lần vuốt thứ 4, 5phải ủ thép một lần Dây thép vuốt nguội có thể dùng làm cốt thép trong bê tông dựứng lực, làm dây cáp v.v Gia công nguội là một biện pháp tiết kiệm kim loại

Gia công (rèn, cán) nóng (biến dạng nóng) là hình thức làm kim loại biếndạng ở trạng thái nóng Đối với thép các biến dạng ở nhiệt độ trên 650-700oC là

8

biến dạng nóng, nhưng để đảm bảo đủ độ dẻo cần thiết, thường biến dạng đượcthực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiều.

Cán là phương pháp gia công ép nóng qua máy Do cán liên tục nhiều lầnmặt cắt của thép dần dần được cải biến đúng với hình dạng và kích thước yêu cầu.Các loại thép hình dùng trong xây dựng được chế tạo bằng phương pháp cán

Rèn là phương pháp gia nhiệt đến trạng thái dẻo cao, dùng búa đập thànhcấu kiện có hình dạng nhất định Rèn có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng máy.Thép cán và rèn có cấu tạo tương đối tốt và tính năng cơ học cao

1.1.1.2 Luyện kim màu

Kim loại màu là những kim loại không có sắt (như đồng, nhôm, thiếc, chì,kẽm, vàng ), và được phân thành 4 nhóm chính là kim loại màu cơ bản, kim loạimàu hợp kim, kim loại màu quý và kim loại màu hiếm

Hàm lượng các kim loại màu ở trong quặng rất thấp, hiếm khi vượt quá 5%,trung bình khoảng 1- 3%, trong nhiều trường hợp, hàm lượng chỉ ở mức vài phầnnghìn, do vậy muốn có 1 tấn kim loại đòi hỏi ít nhất 20 tấn, trung bình là 50- 100 tấnquặng hoặc lớn hơn Chính vì vậy, quặng kim loại màu phải được làm giàu (tuyểnquặng) 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 nguyên liệu để sản xuất không chỉ một, mà có thể hàng loạt kim loạimàu

Những nước sản xuất kim loại màu nhiều nhất thế giới đều là những nướccông nghiệp phát triển vì việc tinh luyện yêu cầu công nghệ cao, vốn đầu tư lớn,nguồn năng lượng dồi dào

Một số loại hình sản xuất kim loại màu phổ biến như sau:

Nhôm là kim loại màu quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹthuật, dịch vụ và trong sinh hoạt Nhôm nhẹ, dẻo, gia công dễ dàng bằng áp lực, cắthay hàn Nhôm có khả năng nấu luyện tốt ở nhiệt độ 660°C Nhôm nguyên chất ítkhi được sử dụng vì độ bền cơ học thấp, nhưng khi kết hợp với các kim loại màu

khác (như với đồng, magiê, mangan ) để tạo ra hợp kim thì độ bền cơ học tươngđối lớn.

Hợp kim nhôm quan trọng nhất là đuyra, gồm chủ yếu là nhôm kết hợp với 4% Cu, 0,5% Mg và 0,5% Mn Hợp kim này nhẹ, độ bền gần với thép Đuyra đượcdùng rộng rãi trong công nghiệp máy bay và ô tô, điện kỹ thuật và các ngành chế tạomáy móc khác Nhôm và các hợp kim của nhôm được sử dụng ngày một rộng rãihơn trong ngành xây dựng

3-Hợp kim giữa nhôm với silic cũng có công dụng khá lớn 3-Hợp kim này chứadưới 13% silic có đặc điểm là bền, dai, chống ăn mòn và được dùng rộng rãi trongngành chế tạo máy, làm các hợp kim đúc Khả năng ôxi hoá yếu, tính chất vô hại củanhôm đối với sức khoẻ con người đã mở ra những khả năng to lớn để sử dụng nótrong việc chế tạo máy móc, thiết bị dùng cho công nghiệp thực phẩm

Sản lượng nhôm hàng năm của thế giới dao động trong khoảng 25- 26 triệutấn (năm 2000: 24,5 triệu tấn, 2001: 24,8 triệu tấn, 2002: 25,4 triệu tấn, 2003: 26triệu tấn) Các nước có sản lượng nhôm lớn nhất là Trung Quốc, liên bang Nga, HoaKỳ, Canada, Ôxtrâylia, Braxin

Đồng là kim loại có màu đỏ hồng với đặc tính là mềm, dẻo, dai, dễ gia công

và cán thành những lá mỏng, những sợi dây nhỏ, mảnh Đồng nóng chảy ở nhiệt độ1.085°C

Đồng có khả năng dẫn điện cao nên được sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹthuật điện để sản xuất dây điện, các chi tiết trong dụng cụ điện, máy phát điện Đồng có thể kết hợp với các kim loại khác (như kẽm, nhôm, niken, thiếc ) để tạo racác 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 đồng và kẽm.Một số loại đồng thau có độ bền gần bằng thép được sử dụng để sản xuất ra nhiềuloại sản phẩm quan trọng

Sản lượng đồng hàng năm của thế giới khoảng 15 triệu tấn đồng sạch.Phương pháp luyện đồng phổ biến là nhiệt luyện Các nước có sản lượng đồng hàng

10

đầu thế giới là Chi Lê, Hoa Kỳ, Inđônêxia, Ôxtrâylia, Pêru, liên bang Nga, Canađa, Trung Quốc

Ngày nay, do sự phát triển mạnh mẽ của ngành bưu chính viễn thông và điệntử- tin học, nhu cầu tiêu thụ đồng trên thế giới ngày càng tăng nhanh

+ Khai thác vàng

Vàng thuộc nhóm kim loại màu quí, có màu vàng ánh kim, mềm, dễ gia công,dát mỏng, kéo thành sợi Vàng có tỷ trọng nặng, nhiệt độ nóng chảy 1.064°C Trongthiên nhiên, vàng hầu như ở thể tinh khiết

Từ hàng ngàn năm trước, vàng được sử dụng làm đồ trang sức Vàng còndùng để trang trí nội thất, cung điện, tháp chuông, 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 toán các hợp đồng mua bán Dự trữ vàng có ý nghĩa lớn đối với ngân khố củamỗi quốc gia

Hàng năm, thế giới khai thác được 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 nghiêp ̣ luyêṇ kim Việt Nam và tỉnh Thái

Nguyên 1.1.2.1 Công nghiêp ̣ luyêṇ kim Việt Nam + Về

luyện kim đen

Ngành thép Việt Nam được xây dựng từ đầu những năm 60 của thế kỷ trước.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 thépThái Nguyên mới có sản phẩm thép cán Năm 1975, nhà máy luyện cán thép GiaSàng do Đức giúp đã đi vào sản xuất Công suất thiết kế của cả Khu liên hợp gangthép Thái Nguyên lên đến 10 vạn tấn/năm

Thời kỳ 1996-2000, ngành thép đã xây dựng và đưa vào hoạt động 13 dự ánliên doanh, trong đó có 12 nhà máy liên doanh cán thép và gia công chế biến saucán Sản lượng thép cán cả nước 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 lượng mạnhnhất Hiện nay, lực lượng tham gia sản xuất và gia công chế biến thép trong nước

rất đa dạng, bao gồm nhiều thành phấn kinh tế, ngoài Tổng Công ty thép Việt Nam

và các cơ sở quốc doanh thuộc các ngành, địa phương khác còn có các liên doanh,các Công ty cổ phần, Công ty 100% vốn nước ngoài và các Công ty tư nhân Tínhtới năm 2001, nước ta có khoảng 50 DN sản xuất thép xây dựng (chỉ tính DN côngsuất >5000 tấn/năm) trong đó có 12 dây chuyền cán có công suất từ 100.000 đến300.000 tấn/năm

Đến nay, sau 10 năm đổi mới và tăng trưởng, ngành thép Việt Nam đã cócông suất luyện thép lò điện 500.000 tấn/năm, công suất cán thép kể cả các đơn vịngoài Tổng Công ty thép Việt Nam tới 2,6 triệu tấn/năm và gia công sau cán trên500.000 tấn/năm

Ngành thép Việt Nam hiện nay có năng lực sản xuất thực tế khoảng 2,6 triệutấn thép cán mỗi năm (thép xây dựng); 0,5 - 0,6 triệu tấn phôi thép bằng lò điện(phôi thép vuông 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 loạithì nơi đó có luyện kim Sản phẩm luyện kim màu của Việt Nam khá đa dạng gồmđồng, chì, kẽm, mangan, vàng bạc tập trung nhiều ở Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu,Quảng Nam, Quảng Ngãi, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Hải Phòng, Hải Dương, TháiNguyên, Lào Cai, Tuyên Quang, Bắc Kạn, Cao Bằng…

Bảng 3 Sản lượng kim loại màu ở môṭ số địa phương

Kẽm, chì Bắc Kạn 20.000 tấn chì/năm và 10.000 tấn kẽm/năm

Titan Thái Nguyên 20.000 tấn xỉ titan/năm và 10.000 tấn gang hợp kim/năm

1.1.2.2 Công nghiêp ̣ luyêṇ kim ở Thái Nguyên [15]

Thái Nguyên nằm trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc vành đai sinh khoáng Thái Bình Dương Hiện đã phát hiện 217 điểm quặng và mỏ

12

khoáng sản với hơn 30 loại hình khoáng sản khác nhau phân bố tập trung ở cáchuyện Đại Từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Võ Nhai…

Về khoáng sản kim loại phục vụ luyện kim của tỉnh Thái Nguyên bao gồmCác kim loại đen như sắt, mangan, titan và kim loại màu như chì, kẽm, đồng,niken, nhôm, thiếc, vonfram, altimon, thuỷ ngân, vàng Khoáng sản kim loại là mộttrong những ưu thế của Thái Nguyên không chỉ so với các tỉnh trong vùng mà còn

có ý nghĩa đối với cả nước

- Quặng sắt: trữ lượng khoảng gần 34,6 triệu tấn với hàm lượng Fe 61,8%, được xếp vào loại chất lượng tốt

58,8 Quặng ti-tan gốc: Là mỏ duy nhất ở Việt Nam được phát hiện tính đến thờiđiểm hiện nay với trữ lượng trên 1 triệu tấn (tổng trữ lượng còn lại đạt xấp xỉ 54,4 triệutấn)

- Quặng mangan - sắt có hàm lượng Mn+Fe khoảng 40-60%, trữ lượng thăm dò khoảng 5 triệu tấn

- Quặng thiếc, vonfram: Đây là các loại khoáng sản có tiềm năng ở TháiNguyên, tổng trữ lượng SnO2 còn lại của cả ba mỏ chính là 16.648 tấn Quặng

vonfram đa kim có trữ lượng trên 100 triệu tấn, thuộc loại mỏ lớn của thế giới.Riêng mỏ vonfram ở khu vực Đá Liền được đánh giá là mỏ có quy mô lớn với trữlượng khoảng 227.584 tấn

- Chì, kẽm: Tổng trữ lượng chì, kẽm còn lại ước khoảng 27,2 triệu tấn, hàm lượng chì kẽm trong quặng đạt từ 8% đến 30%

Ngoài ra, trên địa bàn tỉnh ở nhiều nơi còn tìm thấy vàng, bạc, đồng, niken, thuỷ ngân, trữ lượng các loại này tuy không lớn nhưng có ý nghĩa về mặt kinh tế

Với lợi thế giàu khoáng sản, Thái Nguyên có ngành công nghiệp luyện kimđược phát triển khá sớm Từ những năm 60, với sự giúp đỡ của nước bạn TrungQuốc, Đảng và Chính phủ đã chủ trương đầu tư xây dựng nhà máy Gang thép tạiThái Nguyên, mở đầu cho giai đoạn phát triển công nghiệp nặng của miền Bắc xãhội chủ nghĩa

Qua hơn 50 năm phát triển, ngành luyện kim vẫn luôn được xác định là mộttrong những khâu đột phá của Thái Nguyên Báo cáo quy hoạch phát triển KTXHđến năm 2020 đã xác định duy trì tốc độ tăng trưởng bình quân của ngành ở mứctrên 21% giai đoạn 2006-2010 và 14-15%/năm giai đoạn 2011-2020 Đảm bảo tỷtrọng công nghiệp luyện kim chiếm trên 40% giá trị sản xuất công nghiệp toàn tỉnhvào năm 2010 (đạt trên 5.900 tỷ đồng theo giá so sánh 1994); giá trị sản xuất ngànhnăm 2020 đạt trên 22,9 nghìn tỷ đồng.

Bảng 4 Các sản phẩm công nghiệp luyện kim Thái Nguyên [10]

1.1.3 Các yếu tố gây ô nhiễm không khí trong hoạt động luyện kim

Công nghiệp luyện kim là một trong những ngành có mức độ tác động môitrường cao nhất do khối lượng chất thải rắn lỏng và đặc biệt là chất thải khí có khốilượng lớn

1.1.3.1 Bụi

Trong công nghiệp luyện kim bụi phát sinh ở hầu hết các công đoạn từ vậnchuyển tập kết nguyên vật liệu cho đến các khâu chế biến nấu luyện Lượng bụisinh ra trong hoạt động luyện kim là rất lớn, khoảng 6,3kg/tấn thép, 3,85kg/tấn kẽmkim loại [19], [20] Đơn cử là lượng bụi thu được tại Nhà máy luyện gang Công ty

CP Gang thép Thái Nguyên khoảng 40-50 tấn/tháng [5,6], nồng độ bụi trong khíthải nhà máy luyện thép đạt khoảng 30-40mg/m3

Bụi phát sinh từ công nghiệp luyện kim chứa kim loại nặng Tại Công ty CPGang thép Thái nguyên, bụi thải của Nhà máy luyện gang và luyện thép có hàmlượng Cadmi đạt đến hơn 800mg/kg, chì đạt đến 21.000mg/kg và kẽm đạt đến hơn24.000mg/kg (số liệu đo đạc thực tế)

14

1.1.3.2 Khí CO 2 và CO

Khí cacbon monoxit (CO) có nguồn gốc từ sự cháy không triệt để của nhiênliệu Trong ngành công nghiệp luyện kim khí CO phát sinh chủ yếu từ quá trình sảnxuất than cốc Trong khí lò cốc, lượng CO chiếm từ 5-8% được tận dụng để làmnhiên liệu cho quá trình thiêu kết [4] Khí CO rất độc đối với động vật do nó có áilực 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 không khí,không duy trì sự cháy,sự sống và là khí có khả gây hiệu ứng nhà kính lớn nhất.Lượng phát thải CO2 trên toàn thế giới năm 2000 được ước tính vào khoảng23.842 triệu tấn (trung bình khoảng 3,9 tấn/người)

Trong công nghiệp luyện kim, khí CO2 phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệuhóa thạch như than, than cốc, dầu, khí dầu mỏ hóa lỏng hoặc các loại nhiên liệukhác như gỗ, củi

1.1.3.3 Khí NOx

Sự phát thải khí NOx là nguyên nhân quan trọng gây ra mưa axit, và liênquan đến một số vấn đề ô nhiễm hồ, sông suối, ăn mòn các công trình xây dựng vàgây bệnh hô hấp ở động vật Lượng NOx phát sinh mỗi năm trên thế giới ước tínhvào khoảng 3.402.881 ngàn tấn Khoảng 80% NOx thải vào khí quyển có nguồn gốc

từ các hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch và một nửa trong số đó có nguồn gốc

từ các việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong các nhà máy, xí nghiệp

Trong công nghiệp luyện kim, NOx phát sinh từ hầu hết các công đoạn nhiệtnhư luyện gang, luyện thép khi đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc phóng điện hồ quang

Ở Thái Nguyên nồng độ NOx cao nhất trong khí thải nhà máy luyện thép đo được

là 127,35 mg/m3, trung bình khoảng 74mg/m3 tương đương khoảng 0,65kg/tấnthép sản phẩm

Trong công nghiệp luyện kim khí SO2 phát sinh chủ yếu từ quá trình đốt thandầu có chứa lưu huỳnh và đặc biệt là quá trình thiêu quặng sulfur của một số kimloại màu như kẽm, thiếc Do vậy, những nhà máy luyện kim màu thường phải lắpđặt cả dây chuyền thu hồi khí SO2 sản xuất axit để hạn chế ô 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 tácnhân chính trong phản ứng quang hóa ở tầng đối lưu của khí quyển, ảnh hưởng rấtlớn đến sức khỏe con người Trong không khí có khoảng hơn 10 ngàn các VOCđược 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 sựđốt 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 lượng kim loại nặng vào không khí,thường là kẽm, chì, cadmi, thủy ngân thậm chí là kim loại phóng xạ Hàm lượngkim loại trong bụi thu được từ nhà máy luyện thép có thể đạt tới hàng chục ngànmg/kg bụi

Nguồn gốc của các các kim loại này tồn tại cùng với nguyên liệu đầu vào:Quặng sắt có chứa chì với hàm lượng dao động khoảng 0,04%, kẽm khoảng0,045%, cadmi 0,002% [4]; thép phế cho ngành luyện thép có mang theo kim loạinặng trên các lớp phủ mạ, sơn

Trong hoạt động luyện kim loại màu, các kim loại nặng bay hơi trực tiếp từquặng khi gia công nấu luyện ở nhiệt độ cao, khí thải Xí nghiệp luyện kim màu 2 cónồng 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 công nghiệp luyện kim

là HF, dioxin và Furan phát sinh do các quá trình nhiệt trong lò luyện khi có mặtclo

16

1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường của tỉnh Thái Nguyên [15]

1.2.1 Điều kiện tự nhiên

Thái Nguyên là một tỉnh miền núi nằm ở vùng Trung du miền núi Bắc Bộ, códiện tích tự nhiên 3.526,215 km2

Tỉnh Thái Nguyên tiếp giáp với tỉnh Bắc Kạn ở phía Bắc, Vĩnh Phúc vàTuyên Quang ở phía Tây, Lạng Sơn, Bắc Giang ở phía Đông và Thủ đô Hà Nội ởphía Nam Với vị trí địa lý như vậy, Thái Nguyên là một trong những trung tâmkinh tế, văn hóa, xã hội của vùng TDMN Bắc Bộ và là cửa ngõ giao lưu kinh tế - xãhội giữa vùng TDMN Bắc Bộ với vùng đồng bằng Bắc Bộ

Hình 1 Bản đồ hành chính tỉnh Thái Nguyên

Khí hậu của tỉnh Thái Nguyên có làm hai mùa rõ rệt, mùa Đông gió cóhướng Bắc và Đông Bắc, mùa Hè gió có hướng Nam và Đông Nam Nhiệt độ trungbình chênh lệch giữa tháng nóng nhất (29,40C- tháng 8) với tháng lạnh nhất(15,10C- tháng 1) là 14,30C

Thái Nguyên nằm trong vùng sinh khoáng Đông Bắc Việt Nam, thuộc vànhđai sinh khoáng Thái Bình Dương Hiện đã phát hiện 217 điểm quặng và mỏkhoáng sản với hơn 30 loại hình khoáng sản khác nhau phân bố tập trung ở cáchuyện Đại Từ, Phú Lương, Đồng Hỷ, Võ Nhai… Trữ lượng than 100 triệu tấn lớn

thứ 2 cả nước, trữ lượng quặng sắt gần 34,6 triệu tấn với hàm lượng Fe 61,8%, trữ lượng chì, kẽm khoảng 27,2 triệu tấn, hàm lượng chì kẽm trong quặngđạt từ 8% đến 30% Ưu thế về khoáng sản là điều kiện quyết định cho Thái Nguyêntrở thành một trung tâm công nghiệp nặng của cả nước.

58,8-1.2.2 Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội

1.2.2.1 Tăng trưởng kinh tế

Tổng GDP của tỉnh năm 2009 đạt 5.737,2 tỷ đồng tính theo giá so sánh năm

1994 (gần 16.405,44 tỷ theo giá hiện hành) GDP bình quân đầu người (theo giáhiện hành) của tỉnh đạt khoảng 14,6 triệu, cao hơn so với mức bình quân của vùngnhưng thấp hơn so với mức bình quân của cả nước (GDP bình quân cả nước là19,1 triệu đồng trong năm 2009)

Cơ cấu kinh tế theo ngành của Thái Nguyên đã có sự chuyển dịch đúnghướng với sự gia tăng nhanh của các ngành công nghiệp và dịch vụ, nông nghiệphàng hoá mà tỉnh có lợi thế phát triển (như công nghệ khai thác, chế biến, thươngmại, du lịch - khách sạn - nhà hàng, sản xuất sản phẩm cây công nghiệp) Ngànhcông nghiệp - xây dựng tỉnh được đầu tư nhiều nhất trong những năm qua và chotới nay vẫn là ngành đóng góp lớn nhất cho GDP của tỉnh: 38,71% năm 2005,38,76% năm 2006, 39,54% năm 2007, 39,86% năm 2008 và 40,62% năm 2009 Tỷtrọng của ngành dịch vụ tỉnh trong GDP năm 2005 là 35,08%, năm 2006 là 36,52%,năm 2007 là 36,46%, năm 2008 là 36,32% và năm 2009 là 36,92% Phần đóng gópcủa ngành nông - lâm - thuỷ sản cho GDP toàn tỉnh giảm nhanh qua các năm (mặcdù vẫn tăng lên về giá trị tuyệt đối), phù hợp với đường lối chuyển dịch cơ cấu kinh

tế theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá của tỉnh, tỷ trọng của ngành giảm từ26,87% năm 2004, 26,21% năm 2005, 24,72% năm 2006, 24,00% năm 2007,23,82% năm 2008 và 22,46% năm 2009

Cơ cấu theo thành phần kinh tế đang chuyển dịch theo đúng quy luật của nềnkinh tế thị trường với sự tăng trưởng rất nhanh và gia tăng dần tỷ trọng của khu vựckinh tế ngoài Nhà nước, nhất là các lĩnh vực thương mại, du lịch, khách sạn, nhàhàng, giao thông vận tải

18

Bảng 5 Tổng sản phẩm theo giá thực tế trên địa bàn tỉnh [15]

Nông lâm, thuỷ sản Công nghiệp và xây dựng Dịch vụ

Công nghiệp - Xây dựngDịch vụ

Hình 2 Cơ cầu đóng góp của ba khu vực kinh tế trong tổng GDP

1.2.2.2 Dân số

Tổng dân số tỉnh Thái Nguyên năm 2009 là 1.127.430 người với tám dân tộc

bao gồm: dân tộc Kinh chiếm khoảng 75,5%; Tày 10,7%; Nùng 5,1%; Dao 2,1%;

Sán Dìu 2,4%; các dân tộc khác (Cao Lan, H'Mông, Hoa…) chiếm 4,2% dân số

toàn tỉnh

Tỷ lệ dân thành thị chiếm khoảng 25,62% tổng dân số

1.2.2.3 Phát triển công nghiệp - xây dựng

Thái Nguyên có nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển công nghiệp - xây

dựng Tỷ trọng của ngành trong GDP toàn tỉnh liên tục tăng lên qua các năm và cho

tới nay ngành này vẫn đóng góp nhiều nhất cho GDP tỉnh với 40,62% GDP toàn

tỉnh.

Đến năm 2009 toàn tỉnh đã có 1.468 cơ sở sản xuất công nghiệp - xây dựng

Số cơ sở tăng bình quân hàng năm là 22,2% Trong số này có trên 130 cơ sở sản

xuất công nghiệp lớn, điển hình là Công ty CP Gang thép Thái Nguyên, Công ty CP

đầu tƣ và sản xuất công nghiệp, Điện lực Thái Nguyên, Công ty TNHH MTV than

Khánh Hoà -VVMI, Công ty TNHH NN MTV Kim loại màu Thái Nguyên, Công ty

TNHH Natsteel Vina,

Bảng 6 Các cơ sở sản xuất công nghiệp trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên

phân theo một số ngành công nghiệp chủ yếu [15]

tô, xe máy và xe có động cơ khác

Các ngành công nghiệp chủ yếu của tỉnh bao gồm:

Công nghiệp sản xuất cơ khí: Gồm chế tạo máy, cơ khí tiêu dùng, lắp ráp sản

xuất phụ tùng sửa chữa và cung cấp phụ tùng thay thế, tập trung chủ yếu ở khu công

nghiệp Sông Công và các nhà máy quốc phòng trong tỉnh Các sản phẩm chủ yếu là

các loại máy nông nghiệp, động cơ diezen, các loại phụ tùng, hộp số, công cụ, dụng

cụ cơ khí, dụng cụ y tế, băng chuyền

Công nghiệp khai khoáng, luyện kim: Gồm than, quặng sắt, chì kẽm, thiếc,

20

đôlômit, pirit, barit, titan, đá xây dựng, sét , phân bố ở các huyện phía Bắc thànhphố Thái Nguyên Công nghiệp khai khoáng của địa phương chủ yếu là tận thu, trừthiếc được chế biến tinh, các loại quặng khác sau khi khai thác đều được bán thô.

Công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng: Gồm cát, sỏi, xi măng, sét, đá xẻ,

gạch xây , tập trung ở Đồng Hỷ, Võ Nhai, thành phố Thái Nguyên, Phú Lương,Phổ Yên Ngành khai thác cát sỏi xây dựng tập trung ở khu vực Sông Cầu, SôngCông Có 4 nhà máy xi măng lò đứng với công suất nhỏ, 02 nhà máy xi măng lòquay (xi măng Quang Sơn, xi măng La Hiên) với công suất gần 2 triệu tấn/năm Cóhai nhà máy sản xuất gạch tuy-nen: nhà máy gạch Cao Ngạn có công suất 20 triệuviên/năm và nhà máy gạch Phổ Yên mới đưa vào vận hành có công suất thiết kế 50triệu viên/năm

Công nghiệp nhẹ: Các sản phẩm chủ yếu là hàng may mặc, da giày, giấy, tơ

tằm, bao bì, thực phẩm tươi sống, bia, nước giải khát, lắp ráp, kinh doanh xe máy

Công nghiệp chế biến nông, lâm sản, thực phẩm: Các sản phẩm chủ yếu của

ngành là chè, trái cây, bia hơi, thực phẩm đông lạnh, nước khoáng

Công nghiệp điện tử tin học: Gồm lắp ráp điện tử, ứng dụng công nghệ thông

tin, dịch vụ cung cấp, sửa chữa lắp đặt, bảo trì các thiết bị điện tử, tin học

Từ năm 2005-2009, một số sản phẩm công nghiệp chủ yếu truyền thống củatỉnh phát triển khá Năm 2009 sản lượng khai thác than sạch đạt 1.267,8 nghìn tấn,thiếc thỏi 1294,5 nghìn tấn, xi măng 893,1 nghìn tấn, thép cán kéo 881,8 nghìn tấn

Các ngành tiểu thủ công nghiệp

Hoạt động sản xuất TTCN của Thái Nguyên tập trung chủ yếu ở thành phốThái Nguyên, thị xã Sông Công, huyện Đồng Hỷ và huyện Phổ Yên Nhìn chung,quy mô sản xuất nhỏ, chủ yếu là lao động thủ công, một số cơ sở gia công sửa chữa

cơ khí sản xuất công cụ, dụng cụ có trang bị máy móc thiết bị nhưng đã lạc hậu.Các cơ sở cán kéo thép thiết bị đầu tư chưa đồng bộ, chất lượng sản phẩm thấp, sảnlượng chiếm khoảng 1% tổng sản lượng sản xuất trên địa bàn

21

1.2.3 Hiện trạng môi trường tỉnh Thái nguyên

1.2.3.1 Hiện trạng môi trường không khí

Các hoạt động chính gây ô nhiễm không khí trên địa bàn tỉnh Thái Nguyênbao gồm: công nghiệp, giao thông vận tải, xây dựng và dân sinh

Môi trường không khí của tỉnh chủ yếu bị ô nhiễm bụi [15] nồng độ bụi tạimột số nơi đã vượt tiêu chuẩn cho phép tới 4 lần tuy nhiên nồng độ các khí độc hạikhác như CO, SO2 …vẫn nằm trong giới hạn cho phép Sự ô nhiễm thể hiện cục bộtại một số điểm tập trung sản xuất công nghiệp, khai thác khoáng sản hoặc khu đôthị trên địa bàn, các khu vực nông thôn, miền núi nồng độ các chất ô nhiễm đềunằm trong giới hạn cho phép Một số khu vực ô nhiễm điển hình như sau:

+ Công ty Gang thép Thái Nguyên: nơi tập trung ngành công nghiệp luyệnkim được xây dựng từ những năm 1960 - 1970 với công nghệ lạc hậu; hầu hết chưa có

hệ thống xử lý khí thải độc hại; gây ra nhiều tác động lớn tới nhân dân khu vực do nguồnthải gây ô nhiễm môi trường không khí, khu vực này là một trong những khu vực “nhạycảm” về môi trường của tỉnh Thái Nguyên

Hình 3 Khí thải từ các nhà máy trong khu Gang Thép

Theo [15], nồng độ bụi trung bình đo được tại khu vực cổng cân Công tyGang thép Thái Nguyên từ năm 2008 đến nay thường dao động vượt mức cho phép

từ 1-2 lần

+ Khu vực các mỏ khoáng sản và các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng: với

85 điểm mỏ được cấp phép khai thác khoáng sản, hoạt động khai thác khoáng sản đã phátsinh một lượng lớn bụi và khí thải độc hại ra môi trường, một số khu vực mỏ đã gây ônhiễm môi trường không khí nghiêm trọng như mỏ than Khánh Hoà, mỏ than Phấn Mễ,

mỏ sắt Trại Cau,…

Hoạt động sản xuất vật liệu xây dựng: điển hình là các cơ sở sản xuất ximăng với công nghệ lò đứng lạc hậu (xi măng Lưu Xá, xi măng Cao Ngạn, xi măngNúi Voi, 02 lò đứng xi măng La Hiên) không có hệ thống xử lý bụi, khí thải đã gây

ô nhiễm nghiêm trọng môi trường xung quanh

Hoạt động của nhà máy xi măng lò quay Quang Sơn với công suất 1,4 triệutấn/năm, dây chuyền lò quay của nhà máy xi măng La Hiên với công suất 600.000tấn/năm, Công ty nhiệt điện Cao Ngạn với công suất 100 MW,…mỗi ngày phát thảihàng tấn bụi, SO2, NOx, CO,… gây ô nhiễm môi trường không khí trên diện rộng

Khu vực phường Quán Triều thành phố Thái nguyên, nơi chịu tác động của

mỏ than Khánh Hòa, nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn nồng độ bụi đã lên tới 1,2mg/m3vượt tiêu chuẩn cho phép tới 4 lần [15] Đặc biệt tại các khu vực khai thác khoángsản, sản xuất vật liệu xây dựng, vấn đề ô nhiễm bụi là rất lớn, nhiều khu vực hàmlượng bụi lơ lửng vượt tiêu chuẩn cho phép gần 05 lần [15] Các khí ô nhiễm độchại khác được phát hiện thấy những thấp hơn so với quy chuẩn cho phép

Biểu đồ nồng độ bụi và khí độc hại tại một số khu vực sản xuất công nghiệp

và khai thác khoáng sản dưới đây

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 Ô 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 Nguyên từ 2008 đến 2010

1.2.3.2 Hiện trạng chất lượng môi trường đất [15].

Môi trường đất của Thái Nguyên bị ô nhiễm một cách cục bộ do chất thải từhoạt động công nghiệp điển hình như tại khu công nghiệp Lưu Xá, khu côngnghiệp Sông Công và quanh một số nhà máy, khu đô thị khác

Với 68,4% diện tích là đồi núi có độ dốc lớn, do tập quán khai thác sử dụngđất rừng làm nương rẫy diễn ra lâu đời đã phá hoại hầu hết diện tích lớp phủ thựcvật trên các miền đất dốc, diện tích rừng nguyên sinh hầu như không còn, diện tíchrừng thứ sinh còn rất hạn chế và chiếm chủ yếu là cây bụi, trảng cỏ, đất trống đồinúi trọc Điều kiện này dẫn đến hiện tượng xói mòn, rửa trôi, sạt lở đất làm suythoái hoá học, mất chất dinh dưỡng và chất hữu cơ

Các hoạt động của con người như sự gia tăng dân số, đói nghèo, kỹ thuậtcanh tác không hợp lý, mất rừng, cháy rừng, phát triển hạ tầng, khu công nghiệp,khai thác khoáng sản,…đã làm mất đất, biến đổi các tính chất đất và làm cho đấtkhông còn tính năng sản xuất

1.2.3.3 Môi trường nước [15]

Nguồn nước mặt của Thái Nguyên chủ yếu do hệ thống sông ngòi cung cấp.Thái Nguyên có hai sông chính là sông Công và sông Cầu:

- Sông Cầu: Sông Cầu nằm trong hệ thống sông Thái Bình có lưu vực 3.480

km2 bắt nguồn từ Chợ Đồn chảy theo hướng Bắc - Đông Nam Tổng lượng nước sông Cầu khoảng 4,5 tỷ m3

- Sông Công: Là phụ lưu cấp 1 của sông Cầu, có lưu vực 951 km2 bắt nguồn từ vùng núi Ba Lá huyện Định Hoá chạy dọc theo chân núi Tam Đảo, nằm trong

vùng mưa lớn nhất của tỉnh Thái Nguyên

Theo kết quả quan trắc môi trường của sở Tài nguyên và Môi trường tronggiai đoạn 2005 – 2010, nước sông Cầu đã có các dấu hiệu ô nhiễm, chất lượngnước trên Sông Cầu không đáp ứng được QCVN 08:2008/BTNMT đối với nguồnloại A1, A2 (nguồn nước mặt sử dụng cho mục đích sinh hoạt) Đặc biệt đoạn SôngCầu chảy qua khu vực thành phố Thái Nguyên, mức độ ô nhiễm là lớn nhất do ảnhhưởng của hoạt động đô thị và các cơ sở công nghiệp tập trung tại khu vực Cũngtheo kết quả quan trắc môi trường của sở Tài nguyên và Môi trường, từ năm 2007đến nay chất lượng nước tại một số đoạn trên Sông Cầu có xu hướng tăng do nhiềunguồn thải đã được kiểm soát trước khi thải

Chảy chủ yếu trên vùng rừng núi, ít bị tác động bởi các hoạt động công nghiệp,mức độ ô nhiễm nước trên Sông Công thấp hơn so với Sông Cầu, tuy nhiên vẫn khôngđáp ứng được tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt Sự ô nhiễm của Sông Công diễn biếntheo đặc thù các khu vực mà nó chảy qua: khu vực thượng nguồn (Định Hóa, Đại Từ)

bị ô nhiễm các kim loại nặng do có nhiều hoạt động khai thác chế biến khoáng sản,ngược lại, tại khu vực hạ lưu, mức độ ô nhiễm hữu cơ, các chất dinh dưỡng phía hạlưu cao hơn so với thượng lưu do chịu các tác động từ dân sinh và sản xuất côngnghiệp Từ 2008 trở lại đây, mức độ ô nhiễm có xu hướng giảm so với trước do cácgiải pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường nước từng bước được

25

tự cũng được Hiệp hội không khí sạch (Cục Bảo vệ môi trường Mỹ) đưa ra:

“Kiểm kê phát thải là việc tiến hành lập danh sách liệt kê toàn bộ các nguồn phátthải chất ô nhiễm trong một khu vực địa lý nào đó ở khoảng thời gian cụ thể”

Chương trình kiểm kê phát thải là một trong những phương pháp ước tínhlượng phát thải mà không nhất thiết phải sử dụng đến phương pháp đo lường,kiểm soát Với ưu điểm đó, kiểm kê phát thải là một công cụ đắc lực cho cơ quanquản lý nhà nước theo dõi và quản lý phát thải từ tất cả các hoạt động có nguồnphát sinh chất thải Nói rộng hơn và đúng hơn, việc tiến hành các kiểm kê phát thải

có thể nhằm cho nhiều mục đích khác nhau cả với khoa học ứng dụng lẫn các quátrình hoạch định chính sách Sự phát thải chất ô nhiễm vào môi trường luôn là điểmbắt đầu của mọi vấn đề môi trường Bởi thế, thông tin về sự phát thải là một đòi hỏi

vô điều kiện để hiểu các vấn đề môi trường và để cho tiến trình quan trắc hướngtới giải quyết nó Các kiểm kê phát thải có thể được xây dựng cho nhiều mục tiêunhằm:

- Xây dựng cơ sở dữ liệu về khối lượng phát thải, thành phần và vị trí củacác nguồn thải của một khu vực nhằm giải đáp câu hỏi về chất lượng môi trường

không khí

- Phục vụ mục tiêu quản lý của chính quyền đó là: xác định các khu vực “cóvấn đề về chất lượng môi trường”; dự báo diễn biến phát thải khí trong tương lai để xâydựng các kế hoạch, chiến lược đảm bảo chất lượng môi trường không khí; thiết lập cácquy định về chất lượng xả thải; xác định sự tuân thủ quy định pháp luật về môi trường;giúp xác định vị trí đặt các trạm quan trắc; đánh giá toàn cầu về mức độ xả thải

- Mô hình hóa chất lượng không khí, dự báo nồng độ không khí xung quanh

- Trả lời câu hỏi của cộng đồng về nhu cầu không khí sạch trong môi trườngmình đang sinh sống

- Xây dựng các giải pháp công nghệ và quản lý để giảm thiểu tác động tiêu cực do ô nhiễm không khí

1.3.2 Một số phương pháp kiểm kê phát thải

Tùy theo trình độ khoa học công nghệ và tiềm lực kinh tế của mỗi quốc gia

có thể tiến hành kiểm kê toàn diện các nguồn phát thải, hoặc tiến hành kiểm kêtừng nguồn riêng lẻ phục vụ cho một mục tiêu cụ thể nào đó Những nước pháttriển có tiềm lực kinh tế mạnh như Mỹ, việc kiểm kê toàn diện các nguồn phát thảinhân tạo và tự nhiên đã và đang được tiến hành 5 năm 1 lần ở cấp quốc gia và cấpBang); còn các chất phát thải thì chỉ kiểm kê các điểm theo từng vùng có sự lựachọn số mẫu với cơ số đủ lớn để đánh giá chúng, thường chủ yếu tập trung kiểm kêphát thải SO2, NO2

Ở các nước Đông Âu, việc kiểm kê nguồn phát thải chú ý đến nghiên cứuphát thải khí nhà kính, ví dụ Dự án nghiên cứu sự gia tăng khí nhà kính và hiệntượng nóng lên toàn cầu đã kiểm kê các khí N2O, CH4, CO2, F-Gases (HFCs, PFCs

và SF6) từ các nguồn công nghiệp, dân sinh, giao thông và sản xuất điện

Đối với các nước thuộc châu Á, việc kiểm kê phát thải ô nhiễm không khímới được triển khai trong vòng chục năm lại đây Ở Ấn Độ đã tiến hành kiểm kêtất cả các nguồn nhân tạo, trong đó tập trung kiểm kê phát thải bụi PM10, SO2,

NO2 cho bang Pune vào năm 2004; tại Hàn Quốc đã xây dựng chương trình kiểm

kê các chất SO2, NO2, bụi PM10 phát thải từ nguồn công nghiệp, dân sinh vàthương mại ở thủ đô Seoul

27

Ở các nước khu vực Đông Nam Á, việc kiểm kê phát thải các chất ô nhiễmkhông khí và khí nhà kính được tiến hành trong mấy năm vừa qua Tuy nhiên việc kiểm

kê nguồn phát thải của các nước Đông Nam Á chủ yếu dựa vào phương pháp tính toánước lượng thông qua các hệ số phát thải nước ngoài, hoặc theo tài liệu hướng dẫn củatổ chức Y tế thế giới, chưa xây dựng phương pháp luận và qui trình kiểm kê phát thảithống nhất chung cho cả khu vực

1.3.3.2 Ở Việt Nam

Việc kiểm kê phát thải các chất ô nhiễm không khí từ các nguồn côngnghiệp, giao thông ở Việt nam, tuy chưa được tiến hành bài bản về phương phápluận và qui trình, nhưng vấn đề này đã được triển khai từ những năm cuối thế kỷ

20, nhất là trong mấy năm gần đây thông qua các đề tài/ dự án cấp tỉnh thành vàcâp nhà nước Trong các đề tài dự án này đã triển khai thống kê các nguồn phátthải (chủ yếu các nguồn điểm, nguồn đường từ các hoạt động công nghiệp và giaothông) với mục đích phục vụ cho việc đánh giá chất lượng không khí xung quanh

và làm cơ sở đầu vào cho các mô hình tính toán sự lan truyền chất ô nhiễm trongkhông khí tại các khu công nghiệp và đô thị Việc kiểm kê phát thải (với đúngnghĩa của nó) mới được bắt đầu triển khai thí điểm từ năm 2003 thông qua các dự

án tài trợ nước ngoài:

- Dự án kiểm kê phát thải tiến hành ở thành phố Hồ Chí Minh dưới sự tài trợcủa NILU (Nauy) Nội dung kiểm kê gồm các chất: TSP, NO2, SO 2,CO phát thải từnguồn công nghiệp, giao thông, dân sinh và phát thải HC từ các nguồn phát thải khácvào năm 2003- 2004

- Đề tài “Điều tra khảo sát thống kê lượng thải và đánh giá mức độ ô nhiễm môitrường do khí thải công nghiệp và đề xuất các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm tại các khu đôthị ở Việt Nam (Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh và Cần Thơ) do TSDương Văn Long chủ trì (Bộ Công Nghiệp, 2007-2010) Trong

đề tài có nội dung kiểm kê các nguồn phát thải công nghiệp thuôc các khu đô thị vàdùng công thức bán thực nghiệm của nước ngoài để tính toán tải lượng thải từnhiên liệu đốt

- Đề tài “Điều tra khảo sát nguồn phát thải giao thông đô thị” do Bộ Giaothông Vận tải chủ trì (2007-2010) cũng có nội dung kiểm kê các chất phát thải khí và bụi

từ các phương tiện giao thông (các loại xe ôtô và xe máy) để xác định các hệ số phát thảikhí trong điều kiện Việt Nam

- Dự án tính toán lượng phát thải xe ôtô tải và các phương tiện máy cơ giớivào không khí, giai đoạn thi công hồ Thác Chuối, Quảng Bình” do Trung tâm Nghiêncứu Môi trường, Viện Khoa học Khí tượng Thuỷ Văn và Môi trường thực hiện trongnăm 2007 Trong dự án này có trình bày phương pháp tính toán lượng phát thải của một

số khí và bụi thông qua việc tính toán hệ số phát thải cho nguồn di động EFi của CụcMôi trường Mỹ

chính phủ Thụy Sỹ tài trợ Trong pha I của dự án có nội dung kiểm kê các chất ô nhiễmkhông khí phát thải từ nguồn công nghiệp, giao thông và dân sinh thí điểm trên địa bànquận Thanh Xuân, Hà nội vào quí IV năm 2007 và quý I năm 2008 Trong dự án này,nguồn dân sinh được tính toán nhờ việc sử dụng các hệ số phát thải chất ô nhiễm củanước ngoài qua điều tra lượng nhiên liệu sử dụng than và khí

gas

29

Chương 2.

ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các cơ sở SXKD trong lĩnh vực luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên bao gồm:

(1) Các cơ sở sản xuất kim loại đen từ quặng: các cơ sở thuộc loại hình nàybao gồm các cơ sởluyêṇ gang tư• quăng ̣ , các cơ sở luyện kim loại màu, chủ yếu là

kẽm, tư• quăng ̣ Trong đóCông ty Cổphần Gang thép Thái Nguyên làđơn vi cọ́dây chuyền công nghê ̣khép kiń tư• quăng ̣ (cung cấp tư• mỏTraịCau ), luyêṇ cốc , luyêṇgang, luyêṇ thép vàcán thép

Các nguồn thải của công ty này được xem xét riêng biệt đối với từng nhàmáy thành viên của công ty bao gồm nhà máy cốc hóa , nhà máy luyện gang nhàmáy Luyêṇ thép Lưu Xávànhàmáy Cán thép Thái Nguyên để tính toán phát thải của tư•ng nguồn đăc ̣ thù

(2) Các cơ sở luyện kim màu từ quặng kim loại màu : Hiêṇ còn 2 cơ sởhoaṭ đông ̣ trong linh̃ vưc luyêṇ kim màu làCông ty Liên doanh Kim loaịmàu Viêṭbắc

và Công ty TNHH MTV Kim loaịmàu Thái Nguyên , sản xuất kẽm kim loại từ quăng ̣ kem̃ oxit vàkem̃ sunfua

(3) Các cơ sở luyện kim loại từ phế liệu kim loại : chủ yếu là các cơ sở luyệnthép từ thép phế liệu nhập khẩu từ nước ngoài hoặc phế liệ u thu mua trong nước Sốlương ̣ các đơn vi dạng ̣ này không nhiều , công suất nhỏtâp ̣ trung chủyếu ởkhu vưc ̣ thành phố, phần lớn làcác đơn vi tự nhân , quy mô sản xuất nhỏlẻ Ngoại trừ nhà máy Luyêṇ thép Lưu Xácủa Công ty CP gang thép Thái Nguyên , các nhà máykhác cùng loại này có nghệ sản xuất không hiện đại và hầu hết không có biện pháp xưŽ lýô nhiêm̃

(4) Các cơ sở gia công kim loại : chủ yếu là các cơ sở cán thép đúc gang , tâp ̣trung chủyếu ởkhu vưc ̣ thành phốThái Nguyên vàthi xạ ̃Sông Công