Экология строительных материалов

Дробильно-сортировочные  заводы. Горную массу (известняк, доломит, гранит), доставляемую на дробильно-сортировочный завод (ДСЗ) из карьеров автосамосвалами или вагонами, дробят в дробилках, сортируют на грохотах и складируют. На первой стадии дробления используются щековые дробилки, на второй - конусные или молотковые, а на третьей - короткоконусные или тоже молотковые. Сортировка материала включает предварительное грохочение на колосниковых грохотах с удалением мелких фракций и окончательное разделение на заданные фракции с помощью виброгрохотов. Все эти операции сопровождаются значительным выделением пыли: при дроблении - над загрузочным зевом дробилки и внизу - у выхода материала на конвейер, а при грохочении - над ситами и на участке выдачи подрешетного продукта на ленту конвейера. Интенсивности пылевыделений и запыленности, получены при действующих системах аспирации и при значениях влажности сырья 0,4-0,7%. Запыленность воздуха у аспирируемых очагов пылевыделения при переработке различных пород достигает: на входе материала в дробилку 0,3- 1,5г/м³, а при выходе - 1,5-15 г/м³.

Вопрос 6. Основные направления использования керамзитовой пыли.

Пыль керамзитовых заводов  находит широкое применение в  производстве керамзитового гравия, мелкого заполнителя легких бетонов, керамического кирпича и теплоизоляционной  засыпки. Проведены исследования по использованию керамзитовой пыли в  качестве адсорбента при очистке  сточных вод гальванического  производства от ионов тяжелых металлов.

Вопрос 7. Основные методы обезвреживания газов, образующихся на рубероидных и минераловатных заводах.

Технология изготовления мягких кровельных материалов связана  с переработкой нефтяного битума, применяемого для пропитки и покрытия рубероида. В процессе подготовки битум  подвергается подогреву, обезвоживанию  и окислению. Битум, поступающий  на пропитку, нагревается в трубчатой печи до 180-200°С. При нагреве испаряется вода и выделяются легкие углеводороды. Окисление осуществляется воздухом при 230-250°С в установках периодического или непрерывного действия. В процессе окисления сжатый воздух пропускается через слой расплавленного битума. При этом выделяются пары воды, низкокипящие фракции углеводородов, оксид и диоксид углерода, сероводород и сернистый ангидрид. Окисление 1 т битума сопровождается выделением 10 кг легких углеводородов, 2,5 кг оксида углерода, 0,25 кг сернистых соединений. Отработанный воздух, удаляемый из узла нагрева и окисления битума, имеет наибольшую концентрацию загрязняющих веществ. Битум, предназначенный для пропитки, подается в камеру предварительного полива и пропиточную ванну рубероидного агрегата. В обоих случаях с поверхности расплавленного битума выделяются в окружающую среду легкие углеводороды, оксид углерода, сероводород и сернистый газ. Пропиточный битум, применяемый для приготовления покровного состава, подается с температурой 185-210°С в смеситель для смешивания с минеральным наполнителем. Смесь поступает в покровный лоток. Источником газовыделения в этом случае является обрабатываемая поверхность полотна. Интенсивность газовыделения оценивается коэффициентом удельной интенсивности составленной по данным НИПИОТстрома, общее количество аспирируемых газов в рубероидном агрегате приведено в таблице. Значительное количество вредных газов выделяется при производстве наиболее распространенного теплоизоляционного материала - минеральной ваты. Минеральную вату получают путем распыления расплава из металлургических и топливных шлаков, горных пород или иных силикатных материалов (рис. 6.1).Независимо от типа плавильного агрегата производство минеральной ваты состоит из следующих этапов: подготовка сырьевых материалов путем дробления, плавление сырья и получение расплава в вагранках или ванных печах, распыление минерального расплава, осаждение минеральной ваты и образование минераловатных мягких, полужестких и жестких изделий.

В большинстве случаев  в качестве плавильного агрегата используют вагранки, при работе которых  выделяется значительное количество пыли, окиси углерода и сернистого ангидрида. Концентрация пыли, содержащаяся в  ваграночных газах, зависит от технологии плавки и находится в пределах 3-20 г/м³ в стандартных условиях. Пыль состоит на 80-85% из фракций более 80-200 мкм. Ваграночные газы содержат токсичные компоненты: оксид углерода 5-28%, сернистый ангидрид 0,02-0,5%. По данным НИПИОТстрома, при отсутствии очистки концентрация оксида углерода в приземном слое на расстоянии 400-500 м от источника превышает санитарную норму в 11-22 раза, а сернистого ангидрида - в 4-6 раз. При производстве минераловатных изделий наряду с токсичными газами в выбросах содержится значительное количество минеральных волокон и смолистых веществ. Содержание волокон в газах составляет 200-400 мг/м³, а смолистых веществ 1-2 мг/м³. Количество удаляемого аспирационного воздуха из камер волокнообразования составляет около 40000- 50000 м³/ч, а количество волокон, поступающих с воздухом, составляет около 10-20 кг/час [133]. В дальнейшем вредные вещества улавливаются в системе газоочистки.  Для очистки газовых выбросов рубероидных и минераловатных заводов от углеводорода, фенола и одорирующих компонентов используются следующие методы: конденсация углеводородов и других компонентов с низкой температурой кипения; сорбция твердыми веществами и жидкостями; глубокое окисление в присутствии катализаторов; термическое обезвреживание. При выборе методов обезвреживания токсичных газов - оксида углерода, углеводородов, сернистого ангидрида, фенола и формальдегидов – учитываются их различные физико-химические свойства. Оксид углерода при обычных условиях - газ химически инертный, почти нерастворим в воде, не реагирует с кислотами и щелочами. Сернистый ангидрид относится к среднерастворимым газам, а фенол и формальдегид - к хорошо растворимым газам, реагирующим со щелочами, содовым раствором и некоторыми другими сорбентами. В условиях предприятий промышленности строительных материалов, когда объемы очищаемых газов невелики, рациональным методом очистки от оксида углерода и углеводородов является термическое обезвреживание путем прямого сжигания вредных газов в автономных топках. Для наиболее полного сжигания газообразные отходы перед подачей в топку перемешиваются с воздухом и подогреваются. Для сжигания используются печи с циклонной топкой. Испытания печи дожига, проведенные НИПИОТстромом на Львовском рубероидном заводе, показали, что в результате сжигания количество углеводородов в отходящих газах снижается на 88%, а оксида углерода на 92%. Одновременно снижается содержание сероводорода, который в результате окисления превратился в серный ангидрид. Тепло, выделяемое при сжигании газообразных отходов, может быть использовано для подогрева битума или для получения пара. Иногда газообразные отходы сжигаются в котельных установках со слоевыми или камерными топками. Однако из-за несовершенства горелочных устройств и низкой температуры поступающих на сжигание газов очистка от токсичных и одоризирующих компонентов оказывается неудовлетворительной. Опыты показали, что при использовании специальных горелок и контакта сжигаемого газа с раскаленной поверхностью огнеупорной кладки может быть достигнуто более полное разложение токсичных компонентов. В последние годы широко распространяются методы каталитического окисления вредных компонентов. Вследствие невысоких температур (150-400°С), при которых протекает процесс, стоимость каталитического окисления в 2-3 раза ниже стоимости метода высокотемпературного сжигания. Для проведения каталитических процессов требуется сравнительно несложная аппаратура. В качестве катализаторов используют оксиды металлов и их сплавов. Чаще всего применяют оксиды алюминия А1₂О₃, меди CuО, марганца МnО₂, хрома Сг₂О₃ и композицию из оксидов меди, железа и хрома - НТК-7. Катализатор НТК-7 представляет собой гранулы размером 5x5 мм. За рубежом используют платино-алюминиевые катализаторы, нанесенные на фарфоровые стержни. Данные о рациональных температурах глубокого окисления токсичных и одорирующих компонентов приведены в табл. 6.3. Методы каталитического окисления целесообразно применять при очистке сравнительно небольших количеств газов и невысоком содержании в них токсических компонентов. Широкое использование этого метода сдерживается необходимостью тщательной очистки газов от пыли и смолы перед подачей их на слой катализатора.

Иногда на первой ступени  очистки применяется конденсационный  метод, сущность которого заключается  в том, что при понижении температуры углеводороды и органические вещества превращаются в туман и осаждаются в холодильниках. В качестве холодильников используются противоточные трубчатые теплообменные аппараты. Путем конденсации возможно улавливание фракций с относительно высокой температурой кипения. Поэтому этот метод не может обеспечить достаточную степень очистки при умеренных температурах охлаждающей воды.

Вопрос 8. Мероприятия по снижению объема образования вредных воздействий при производстве асфальтобетонных смесей.

Схема пылеулавливания асфальтобетонного  производства должна состоять из двух ступеней.

  Первая ступень – одиночные, групповые и батарейные циклоны с непрерывным принудительным удалением пыли из бункеров и направлением ее в технологический цикл. Циклоны недостаточно эффективны при диаметре частиц пыли менее 10 мкм, чувствительны к колебаниям газового режима и поэтому используются только в качестве предварительной ступени очистки.

   Вторая ступень – зернистый фильтр с параллельно работающими секциями, вертикальным расположением зернистого слоя и непрерывным удалением загрязненного фильтрующего материала из аппарата в технологический цикл. Это имеет особое значение, так как в настоящее время при приготовлении смеси для верхнего покрытия рекомендуется применение песков с повышенным содержанием пылевидных частиц с целью увеличения шероховатости покрытия. В качестве зернистого слоя используется песок или гравий с диаметром зерен 3-5 мм, толщиной слоя 0,06-0,15 м при удельной газовой нагрузке 1000-1800 м³/м²час. Эффективность работы фильтра составляет 98,4%.

                                                       Литература.

1. Лапшин А.Б., Чукардин В.Е. Основы обеспыливания в силикатной промышленности. – Санкт-Петербург: Изд-во «ФПС», 2007. – 234 с.
2. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ. Изд.: В 2-х ч. Пер. с англ./ Под ред. Калверта С.И., Инглунда Г.М. – М.: Металлургия, - 1988. – 472 с.
3. Конев В.А., Решетняк А.Ф., Конев М.В. Агрегат для обжига известняка и химико-термического обезвреживания ТБО // Строит. материалы. - 2009. - № 6. – С.38-39.
4. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. – М.: Стройиздат, - 1979. – 351 с.
5. Хоботова Э.Б., Уханева М.И. Определение химического и дисперсного состава цементной пыли// Экология и промышленность, - 2005. - № 1(2). - С.24-26.
6. Абрамсон И.Г., Бернштейн Л.Г. Глобальные экологические проблемы тепловой электроэнергетики и цементного производства // Цемент и его применение. - 2005. - № 3.
7. Бернштейн Л.Г. Проблемы цементной промышленности России и возможные пути их решения // Цемент Известь Гипс - Спец. Выпуск: Мат-лы Междунар. конгресса производителей цемента, - 2008. - № 4. – С.149-155.
8. Гольдштейн Л.Я., Штейерт Н.П. Использование топливных зол и шлаков при производстве цемента. - Л.: Стройиздат, Ленинград. отд-ние, - 1977.-152с.
9. Будников П.П., Панкратов В.Л. Гидравлическая активность некоторых кристаллических и стекловидных фаз доменного шлака. - ДАН СССР. - Т.146. -1962, -№1.
10. Школьник Я.Ш. Возможности повышения гидравлической активности доменных шлаков // Цемент. - 1985. - № 2. - С.14-15.
11. Алехин Ю.А., Люсов А.Н. Экономическая эффективность использования вторичных ресурсов в производстве строительных материалов - М.: Стройиздат. - 1988. – 344 с