Мониторинг загрязнений окружающей среды промышленными производствами строительных материалов

Если говорить о технологиях промышленных производств, все предприятия выбрасывают в атмосферный воздух и сбрасывают в виде сточных вод и твердых отходов различные химические загрязнители. В атмосфере такие соединения представлены в аэрозольной форме, вследствие чего оседают на поверхностях почвы и надземных растений, попадают в водные потоки и остаются там в виде осадков или в растворенном состоянии.

Высокие темпы роста производства сухих строительных смесей требуют создания современных производств гидратной извести, в основе которых заключается процесс ее гашения водой, являющихся потенциальным загрязнителем окружающей среды без должного соблюдения защиты и сохранения природных ресурсов.

Производство гидратной извести включает следующие технологические стадии:

• подготовка соответствующего известняка;
• термического разложение известняка;
• обработка негашеной извести;
• гидратация и гашение оксида кальция;
• сепарация, доочистка, регулирование влажности;
• хранение, обработка и транспортирование гашеной извести.

Основным природным ресурсом для производства являются карбонатные породы, состоящие из карбоната кальция СаСО₃, карбоната магния МgСО₃ и механических примесей в виде песка и глины. Карбонатные породы с массовой долей углекислого кальция СаСО₃ не менее 92 % называются известняками [1].

При термическом воздействии на кальциево-магниевые породы в печах, т.е. их обжиге при температуре 900-1200°С, они разлагаются на такие продукты как: окислы кальция СаО, магния МgО и углекислый газ СО2. Кроме образующихся чистых окислов в составе продукт обжига всегда содержится некоторое количество других компонентов (Fe₂О₃, Al₂O₃, SiO₂), а также их соединений с СаО. Конечное целевое вещество реакции – оксид кальция или известь [4].

Следующим этапом обработки извести является дробление, размалывание и/или просеивание (грохочение), обязательное перед направлением в силос для хранения. Из силоса негашеную известь поставляют заказчику для использования в виде необожженной извести или транспортируют на предприятие для гидратации, где она взаимодействует с водой с образованием гашеной извести.

Гашеную известь получают действием определенного количества воды на негашеную воздушную известь, в результате которого образуется пушонка:

CaO + H₂O = Ca (OH)₂ + 15 540 ккал.

Основными выбросами в окружающую среду при производстве извести являются загрязняющие воздух примеси: пыль, оксиды азота (NOx), диоксид серы (SO₂) и оксид углерода (СО). 

Величина пылеуноса зависит от подготовки сырья к обжигу. Для большего выхода продукта при процессе обжига в печи, снижения пылеуноса и теплопотерь, связанные с этим, перед подачей известняка в шахтную печь отсевают фракции ниже нижнего предела [5].

В частности, работа таких печей основывается на принципе противотока: опускающийся слой материала омывается встречным потоком газа. Исходный материал проходит последовательно зоны подсушки, подогрева, обжига и охлаждения. Зона обжига частично совпадает с зоной горения топлива, в которой образуются горячие топочные газы.

Основываясь на этом, несомненно важно учесть степень очистки выходящего потока смеси газов и воздуха от образующейся пыли.

Гигиеническими нормативами «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений» установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений, представленными в таблице [2].

Таблица

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений

Применяемое топливо для шахтных печей – это природный газ, который является дешевым и весьма удобным видом топлива. Он состоит из метана и небольших примесей других газов. Такое топливо имеет ряд преимуществ по сравнению с жидким и твердым: оно полнее сгорает при меньшем избытке воздуха; позволяет достигнуть более высоких температур; при горении не образуется небольшое количество золы, при этом образуется меньше продуктов сгорания, отравляющих атмосферу; упрощается управление всем процессом горения.

Углекислый газ CO₂, пары воды, некоторый объем избыточного кислорода, а также простой азот – все это может являться продуктами сгорания смеси природного газа. Избыточный кислород содержится в продуктах сгорания лишь в тех случаях, при которых горение происходит с избытком воздуха, при этом азот в продуктах сгорания образуется всегда, так как является составной частью воздуха и не принимает участия в горении.

Продуктами реакции неполного сгорания газа могут являться: оксид углерода или угарный газ, несгоревшие газы – водород и метан, тяжелые углеводородные соединения, сажа [4].

Основные меры защиты атмосферы от загрязнений промышленной пылью при производстве строительных материалов предусматривают широкое использование пылеулавливающих аппаратов и систем [3].

Для очистки пылевых выбросов в цехах по производству извести применяются сухие методы, т. к. это подразумевает технология производства.

При эксплуатации сухих пылеуловителей используют двухступенчатую очистку. Это определенно высокими концентрациями пыли и присутствием в ней крупных и тонких фракций. На первой ступени очистки, как правило, устанавливают циклоны различных типов, а на второй – рукавные фильтры. Преимуществами циклонов считаются простота конструкции, надежность работы, малые габаритны, размеры, низкие эксплуатационные расходы.

Запыленность газов, поступающих на очистку, составляет до 1,5 г/м³. В пылевой камере удаляется около 33 % пыли от общего ее количества в объеме отходящих газов, остальное количество пыли улавливается в рукавном фильтре. Также рукавные фильтры являются частью системы для обработки кислых газов, газообразных металлов, а также стойких органических загрязнителей.

Снижение образования NOх достигается тем, что отходящие на рециркуляцию дымовые газы имеют более низкую концентрацию кислорода и, соответственно, более низкую температуру на выходе, что сопровождается снижением уровня оксида азота.

Таким образом, проанализированы загрязняющие факторы производства завода; изучена степень влияния загрязняющих веществ на окружающую среду; также рассмотрены методы уменьшения их воздействия.