Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,440

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ И СЖИГАНИИ ТЕРМООБРАБОТАННЫХ БРИКЕТОВ ИЗ АНТРАЦИТОВОГО ШТЫБА И КОМПЛЕКСНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ИЗ ОТХОДОВ ЦБК

Евстифеев Е.Н. 1 Попов Е.М. 1
1 Донской государственный технический университет
1. Евстифеев Е.Н., Кужаров А.С, Попов Е.М. Разработка нового связующего для произ-водства бездымных брикетов из антрацитовых штыбов // Уголь. – 2014. – № 4. – С. 68–70.
2. ГОСТ 14920-79. Газ сухой. Метод определения компонентного состава. – Введ. 1980-01-07. – М.: Изд-во стандартов, 1979. – 7 с.
3. РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. – Введ. 1991-01-07. – М.: Минздрав СССР, 1991. – 603 с.

По сложившимся в настоящее время представлениям при анализе газовых продуктов процессов термообработки и сжигания твёрдых топлив можно выделить пять основных групп веществ, ответственных за загрязнение воздушной среды.

Первая группа – это твердые частицы, выносимые из зоны термообработки или горения газовыми потоками. Это может быть несгоревшая пылевидная фракция топлива, частицы угля, сажа. В виде аэрозолей твердые частицы оказывают вредное влияние на организм человека.

Вторая группа – это оксиды серы (SO2 и SO3). Соединяясь в атмосфере с парами воды, оксиды серы образуют сернистую и серную кислоты, что приводит к выпадению кислых дождей, губительно действующих не только на здоровье человека, но и на разрушение стальных конструкций, строительных материалов, на жизнедеятельность растений и урожайность сельскохозяйственных культур.

Третья группа -это оксиды азота (NO и NO2). В больших концентрациях эти оксиды вступают в реакцию с гемоглобином крови, в малых – вызывают раздражение слизистых оболочек. Реагируя с атмосферной влагой они образуют азотную кислоту, которая вызывает коррозию металла. Под воздействием солнечной радиации оксиды азота вступает в реакцию с несгоревшими углеводородами с образованием фотохимического смога.

Четвертая группа – это оксид углерода (II), формальдегид и органические кислоты (продукты неполного сгорания угольного топлива). Монооксид углерода (СО) – токсичное вещество, высокие концентрации которого в воздухе могут привести к физиологическим и паталогическим изменениям в организме человека. Формальдегид обладает высокой токсичностью, оказывает сильное действие на центральную нервную систему.

Пятая группа – это углеводороды и их производные. Предельные углеводороды от метана СН4 до декана С10Н22 не относятся к загрязняющим веществам. Непредельные углеводороды (этилен С2Н4 и его гомологи) относятся к 3 и 4 классу опасности. Ароматические углеводороды (бензол и его гомологи) являются основным источником канцерогенной опасности. К гидроксильным производным ароматических углеводородов относится фенол, выбросы которого в атмосферу также жестко регламентированы.

Содержание токсичных веществ в газообразных продуктах зависит не только от химического состава угольного топлива, но и от крупности и условий его термообработки или сжигания в конкретных типах топочных устройств.

Цель работы – экологическая оценка отходящих газов при термообработке и сжигании брикетов из антрацитового штыба и комплексного связующего из отходов ЦБК.

Для холодного брикетирования антрацитовых штыбов использовали малотоксичное гидрофобное комплексное связующее на основе модифицированных технических лигносульфонатов (МЛС) и таллового пека (ТП) [1].

Термообработку сырых брикетов осуществляли при температуре 220 ºС, а сжигание брикетов при 800 ºС на специальном лабораторном стенде, включающем: электрическую трубчатую печь с терморегулятором и кварцевой трубой, стеклянный приемник, электрический аспиратор, стеклянную гребенку, набор барботеров и трубок с растворами и сорбентами, уравнительную склянку и газовые бюретки, медицинский шприц, технические весы, газожидкостной хроматограф марки «Хром-5».

Температурный контроль при термообработке и сжигании брикетов осуществляли при помощи термопары с самопишущим потенциометром КСП. Пробы газообразных веществ для хроматографического анализа отбирали в моменты интенсивного выделения летучих веществ при термообработке сырых брикетов и горения топлива в соответствии с ГОСТ 14920-79 [2], который устанавливает метод определения компонентного состава сухого газа, содержащего углеводороды С1–С5, а также неуглеводородные компоненты (водород, кислород, азот, углекислый газ, окись углерода, сероводород).

Содержание ароматических углеводородов, фенола, формальдегида, двуокисей серы и азота в отходящих газах при термообработке и горении брикетов определяли в соответствии с РД 52.04.186-89 [3].

Результаты анализов отходящих газов при термообработке сырых брикетов и сжигании готовых брикетов представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, в отходящих газах отмечено незначительное присутствие таких токсичных веществ, как сернистый ангидрид, фенол, формальдегид, углеводороды ароматические – бензол и его производные.

При внедрении новой технологии брикетирования необходимо соблюдение технических нормативов выбросов вредных воздействий в атмосферный воздух. При этом должны предусматриваться улавливание, утилизация и обезвреживание вредных веществ, а также выполнение других требований по охране воздуха, чтобы совокупность выбросов не привела к превышению предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Для тех веществ, которые оказывают немедленное, но кратковременное раздражающее действие (до 20 мин), устанавливают максимально разовые ПДКм.р. Для веществ, оказывающих вредное влияние при накоплении в организме, устанавливают среднесуточные ПДКс.с.

ПДК, установленные для рабочей зоны, по санитарно-гигиеническим требованиям, как правило, значительно больше, чем ПДК для населенных мест. Это объясняется тем, что на предприятии люди проводят только часть суток. При одновременном присутствии в воздухе нескольких вредных веществ, что обычно имеет место, некоторые вещества обладают эффектом суммирующего действия.

Таблица 1

Компонентный состав отходящих газов при термообработке и сжигании брикетов из антрацитового штыба на основе комплексного связующего МЛС ТП

Компонентный состав

отходящих газов

Содержание отходящих газов, мг/м3

При термообработке сырых брикетов

При сжигании

готовых брикетов

6 %

связующего

8 %

связующего

10 %

связующего

8 %

связующего

Ангидрид сернистый, SO2

1,95

2,25

2,60

2,80

Оксиды азота, NО, NO2

не обн.

0,10

0,04

0,01

Оксид углерода, СО

не обн.

не обн.

не обн.

0,03

Сумма бензиновых

углеводородов

9,94

14,84

2,8

10,5

Формальдегид, НСОН

0,014

0,037

0,400

не обн.

Фенол, С6Н5ОН

0,019

0,100

0,380

0,013

Бензол, С6Н6

0,42

0,90

0,14

0,48

Толуол, С6Н5СН3

0,24

1,60

0,20

0,40

Ксилол, С6Н4(СН3)2

0,10

0,06

0,02

0,08

Эффектом суммации применительно к табл. 1 обладают следующие вещества: формальдегид и фенол; диоксид азота и формальдегид; оксид углерода, диоксид азота и формальдегид; сернистый ангидрид и диоксид азота; сернистый ангидрид, оксид углерода, фенол и диоксид азота; сернистый ангидрид и фенол.

В табл. 2 приведены ПДК для вредных веществ, представленных в табл. 1.

Таблица 2

ПДК для веществ, обнаруженных при анализе газов, выделяющихся при термообработке и сжигании брикетов со связующим МЛС – ТП

Вещества

Для населенных мест, мг/м3

Для рабочей зоны, мг/м3

ПДКм.р.

ПДКс.с.

ПДКр.з.

Ангидрид сернистый, SO2

0,5

0,05

10,0

Оксиды азота (в пересчете на NO2)

0,2

0,04

2,0

Оксид углерода, СО

5,0

3,0

10,0

Бензин (в пересчете на углерод)

5,0

15,0

-

Формальдегид, НСОН

0,035

0,003

0,5

Фенол, С6Н5ОН

0,01

0,003

0,3

Бензол, С6Н6

0,3

0,1

5,0

Толуол, С6Н5СН3

0,6

-

50,0

Ксилол, С6Н5(СН3)2

0,2

0,2

50,0

Из сравнения данных табл. 1 и 2 видно, что содержание вредных веществ в отходящих газах, выделяющихся при термообработке и сжигании брикетов, не превышает ПДК их концентраций в рабочей зоне при расходе связующего от 6 до 10 %, что свидетельствует о низкой токсичности разработанного связующего МЛС – ТП. Эффект суммирующего воздействия вредных веществ (определение суммарной концентрации групп веществ) в настоящей работе не рассматривался.


Библиографическая ссылка

Евстифеев Е.Н., Попов Е.М. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ И СЖИГАНИИ ТЕРМООБРАБОТАННЫХ БРИКЕТОВ ИЗ АНТРАЦИТОВОГО ШТЫБА И КОМПЛЕКСНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ИЗ ОТХОДОВ ЦБК // Международный журнал экспериментального образования. – 2014. – № 8-3. – С. 77-79;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=5947 (дата обращения: 09.07.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074