Например, по данным И.М. Курыгина, при термической обработке сырья в отделении приготовления шихты его потери составляют 3--4%.

Большие объемы запыленного воздуха при подготовке сырьевых материалов (при сушке 1300--1500 м3/т, при помоле и дроблении 100-150 м3/т , при просеивании 300-400 м3/т) должны быть очищены перед их удалением из отделения. Так как пыль полидисперсная с преобладанием частиц менее 10-20 мкм, то очистка отходящих газовых потоков пыли во многом усложняется. Не менее опасными с точки зрения загрязнения окружающей среды являются стадии стекловарения и выработки стеклоизделий. Традиционно используется явно устаревший термин "варка стекла", который включает ряд физико-химических превращений оксидов при высоких температурах. Поэтому стекловаренная печь должна рассматриваться как реактор, в котором протекают разнообразные гетерогенные и гомогенные процессы: декарбонизация, плавление, протекание реакций в твердой и жидкой фазах при взаимодействии силикатов в сочетании с процессами взаимного растворения.

Все процессы образования стекла протекают при высоких температурах, которые достигаются вследствие подвода тепла при сжигании углеводородного сырья или подвода электроэнергии. Сжигание топлива связано с образованием вредных компонентов отрицательно влияющих на биосферу.

Таким образом, процессами переработки шихты в стекло, приводящими к вредным выбросам и вредным воздействиям, являются следующие:

загрузка шихты в стекловаренную печь, при которой часть ее удаляется топочными газами;

выделение реакционных газов, паров продуктов расплава и удаление мелких капель, образующихся при плавлении шихты и из объема расплавленной стекломассы;

образование вредных компонентов в процессе сжигания топлива; потери теплоты -- тепловое загрязнение с отходящими газами и через стенки основных аппаратов и трубопроводов.

Многие компоненты шихты обладают летучестью в диапазоне температур образования стекла. Большой летучестью обладают соединения бора, оксиды свинца, соединения мышьяка, оксиды сурьмы, селен и его соединения, хлориды и др. Как правило, с повышением температуры варки стекла их удаление будет увеличиваться. Оно зависит также и от состава шихты. Необходимо отметить крайне вредное влияние на биосферу (выбросы) фтористых соединений, цинка, калия, мышьяка, свинца. Например, при пламенной варке хрусталя с содержанием оксида свинца 24% в атмосферу выбрасывается 10--15% оксида свинца, входящего в состав шихты; который выпадает из атмосферы вокруг стекольных заводов. Фтористые соединения улетучиваются в 5--7 раз интенсивнее, чем свинец. Большие потери бора наблюдаются при варке боросиликатных стекол. В процессе сжигания топлива достигаются высокие температуры газовых потоков, которые передают тепло расплавляемой и жидкой стекломассе. Процессы сжигания реализуются в условиях незначительного избытка воздуха, что сказывается на кинетике образующихся в процессе горения вредных компонентов.

Стекольные производства по своим масштабам несравнимы с энергетическими гигантами, но их экологические задачи аналогичны. Это позволяет обратиться к фундаментальным работам по изучению процессов образования вредных соединений в энергетике.

При сжигании топлива в стеклоагрегате, а также при движении топочных газов в пределах агрегата протекает ряд процессов, обусловленных высокими температурами, резкими перепадами температур, взаимодействием с огнеупорными, изоляционными материалами, а также взаимодействием компонентов самих продуктов сгорания в этих условиях.

Газообразные выбросы включают соединения углерода, серы и азота. Оксиды углерода являются продуктами сжигания углеводородных видов топлива. При наличии достаточного количества кислорода весь объем образующегося в процессах горения оксида углерода (II) (СО) доокисляется до оксида углерода (IV) (СО)2. Максимальное содержание С02 в газе будет при коэффициенте избытка воздуха, равном 1 (при сжигании природного газа содержание С02 составляет 9, моторного топлива -- 12, мазута -- 13--14%).

К числу особо токсичных газообразных выбросов относится диоксид серы S02 (из общего объема оксидов серы 1% приходится на триоксид серы S03). Продолжительность пребывания его в атмосфере сравнительно мала. Он принимает участие в каталитических, фотохимических и других реакциях и превращается в сульфаты, которые выпадают на землю. В соединениях с водой из S03 образуется серная кислота. Образуется S03 в результате окисления S02 кислородом воздуха. Кислотные дожди -- порождение выбросов сгоревшей серы. Время пребывания S0X в воздухе зависит от содержания в нем аммиака. В сравнительно чистом воздухе оно равно 15--20 сут. Содержание серы в углеводородном сырье различно [данные Государственного института азотной промышленности (ГИАП)]:

Суммарное содержание серы в природном газе,

мг/м3 (в пересчете на серу) 5-450

сероводород 1-25

этил- и метилмеркаптан 2-350

меркаптан С3 -С5 0,5-20

сульфиды 0,5-15

дисульфиды 0-5

серооксид углерода 0,5--30

сероугаерод 0-5

В мазуте содержание серы может достигать 3,5%.

В процессе сжигания топлива образуется ряд соединений азота с кислородом (N20;NO;N2O3;NО2;N204;N205). Обычно суммарное количество NуOx приводят к N02. Для оценки вредного воздействия выброшенных NуOx надо учитывать то, что активное пребывание NO в атмосфере исчисляется примерно 100 ч, a N20 - 4,5 годами [7].

Большая часть Nу,Ox образуется в зоне активного горения. Однако точный расчет образования NyOx в топочных устройствах и объеме печи является сложной и трудно решаемой задачей, требующей знаний и условий протекания химических реакций, гидродинамики, тепло- и массопереноса, Установлено, что NуOx при горении образуется в результате окисления азота, содержащегося в топливе, и непосредственного окисления азота воздуха. Во многом их содержание определяется коэффициентом избытка воздуха.

Объем оксидов, образующихся в процессе горения природного газа в топках котлов, зависит от организации процесса горения (при одноступенчатом сжигании содержание NyOx будет 700--1400см3/м3, при сжигании мазута 280-420 см3/м3). Организованное сжигание позволяет уменьшить объем образующегося NyOx соответственно до 60--120; 130-- 220 см3/м3.

Сжигание органических топлив сопровождается образованием канцерогенных веществ и, в частности, бензпирена, который может быть основой для синтеза других токсичных веществ.

Бензпирен образуется при температуре 700--800° С за счет протекания ряда пиролитических реакций. Химическая формула -- C20 H12, молекулярная масса равна 252, температура плавления 179 °С, кипения 480--500°С. В продуктах сгорания бензпирен присутствует в виде капель жидкости или желтых газообразных кристаллов. В отходящих газах котлов, работающих на мазуте, обнаружена зависимость содержания бензпирена от конструкций котла, горелок, коэффициента избытка воздуха и нагрузки от проектной мощности.

ПДК для канцерогенных веществ в 8,5 • 104 раз меньше, чем для NyOx.

Приведем некоторые значения ПДК, мг/м3 , отвечающие содержанию вредных веществ в воздухе (табл.2).

Таблица 2

Все это говорит о необходимости скорейшего решения проблемы сокращения вредных выбросов при варке стекла и стекловолокна, что возможно в результате сокращения или полного исключения вредных выбросов путем изменения технологии варки, конструкции печей и др. и в сочетании с глубокой очисткой дымовых газов от вредных веществ в специальных установках.

Решение задач промышленной экологии при интенсификации производства стекла, расширении ассортимента стеклоизделий и улучшении их качества требует рассматривать производство стекла как замкнутую систему, взаимодействующую с окружающей средой. В последние годы для анализа таких сложных систем используется системный подход, рассматривающий всю линию как технологическую динамическую систему, состоящую из ряда взаимосвязанных подсистем.

1.7 Драгоценные камни

Бесцветные и различно окрашенные кристаллы SiO2 - драгоценные камни.

Группа кварца - одна из самых распространенных в природе. Кварц (SiO2) встречается во множестве горных пород, где он образуется в самых разнообразных условиях. В природе кристаллы кварца встречаются самых разных размеров. Экземпляры в сотни килограммов не являются редкостью. Существует много разновидностей кварца, одинаковых с ним по кристаллической структуре, но отличаются по цвету. Из них наиболее распространены прозрачный и бесцветный горный хрусталь, лимонно-желтый цитрин, ослепительно белый и мутный молочный кварц, розовый кварц нежного пастельного тона, просвечивающий дымчато-коричневый кварц, черный от непрозрачного до слегка просвечивающего - морион и от фиолетового до нежно-сиреневого цвета аметист. В наше время на заводах выращивают кристаллы синтетического кварца, которые идут на нужды пьезо- и пиротехники, медицины и радио [8].

Просвечивающие кристаллы дымчатого кварца и морион используется в ювелирных изделиях, глиптике и мужественно - декоративных работах.

Аметист выделяется среди прочих разновидностей кварца особой красотой. Его цветовая гамма колеблется от нежно-сиреневой до темно-фиолетовой. Встречаются отдельные разновидности, сияющие пурпурным «огоньком». Особенно хорош аметист на солнечном свету. При искусственном освещении он проигрывает в яркости и красоте окраски. Аметистовые щетки используются в ювелирной промышленности для вставок в купоны, серьги, кольца, броши, и как декоративный материал для шкатулок, письменных приборов и сувениров.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9