Воздействие существующего процесса на окружающую среду

Обжиг молибденового концентрата производят с целью перевода сульфида молибдена в оксид молибдена – легкорастворимое в аммиачной воде соединение. При температуре выше 500^оС молибденит интенсивно окисляется кислородом воздуха с образованием трехокиси молибдена по суммарной экзотермической реакции:

МоS₂ + 3,5O₂ = MoO₃ + 2SO₂↑ + 2666_ккал

Реакция протекает с выделением тепла, что обеспечивает возможность проведения процесса за счет теплоты реакции. При окислении частицы Мо покрываются пленкой триоксида молибдена, через которую кислород свободно проникает при температуре 550-600^оС, при такой температуре пленка пористая и не препятствует протеканию процесса окисления.

Характеристика сырья, основных и вспомогательных материалов:

– концентрат молибденовый ГОСТ 212-76;

– продукты (оборотные) процессы обжига: пыль циклонная, фильтровальные полотна, счистки из газоходов, шламы из скруббера и мокрого электрофильтра;

– газ природный, давление не более 0,6 кгс/см²;

– вода умягченная, жесткость не более 0,1 г-экв.;

– воздух сжатый, давление не более 0,3 кгс/см²;

– сетка металлическая №09, для просева песков;

– решетка металлическая, нестандартная, размер ячейки 8-10 мм, для просева концентрата;

– песок кварцевый, ГОСТ-75.

Технологическое оборудование:

Печь «КС» для обжига молибденового концентрата футерована жаропрочным кирпичом толщиной 250 мм. Высота шахты печи 10 м, площадь пода 6,05 м², наружный диаметр 3,8 м. Подина печи состоит из трех секций. К печи «КС» - холодильник для выгрузки огарка.

На заводе используется аппаратурно-технологическая схема очистки газов, состоящая из:

1. печь КС;

2. циклон СИОТ;

3. сухой двухпольный электрофильтр типа ОГ-2-8;

4. форсуночный скруббер;

5. мокрый пластинчатый электрофильтр в титановом исполнении.

Существующая схема очистки газов имеет некоторые недостатки, заключающиеся в улавливании диоксида серы (SO₂) приблизительно на 50%, что не является достаточно эффективным.

Характеристика существующих данных до реконструкции:

– процентный состав компонентов шихты: Мо – 52%, As – 0,03%, Cu – 0,4%, SiO₂ – 4%;

– расход газа при рабочих условиях V ₀ = 14 457 м³/ч;

– запыленность z = 0,14%;

– состав SO₂ в отходящих газах с учетом улавливания составляет 1,5%;

– валовые выбросы составляют: пыль - 7,0264 т/год, Мо - 0,4852 т/год, As - 0,0005 т/год, Cu - 0,008 т/год, SiO₂ - 0,05 т/год.

Рассчитываем валовые выбросы газообразного вещества до реконструкции [10]:

где м – молекулярная масса газообразного компонента;

         - годовое время, равное .

 т/год.

В процессе обжига молибденовых концентратов в печах КС образуются газы, в состав которых входят такие вредные вещества как: молибден (Мо), медь (Cu), железо (Fe), рений (Re), диоксид серы или сернистый ангидрид  (SO₂), мышьяк (As), диоксид кремния или кварц (SiO₂) [9].

Молибден (Мо) – встречается в природе в виде минералов, основной из них молибденит (МоS₂). Получается при окислительном обжиге молибденовых концентратов (550-600^оС) и восстановлении полученной МоО₃. Применяется в виде чистого Мо и ферромолибдена в производстве стали и сплавов; как материал для ядерных реакторов; в электро- и радиотехнике; в нагревателях высокотемпературных печей; в реактивных двигателях.

Токсическое действие:

Молибден, попадающий в организм с растительной пищей, более токсичен, чем его неорганические соединения, и вызывает изменения аналогично селену. Молибденоз напоминает подагру; повышается образование мочевой кислоты, наблюдаются артрозы, полиартральгии. Молибден циркулирует в крови в виде комплекса с белками; в печени и почках он образует прочный белковый комплекс. Выделение происходит главным образом с мочой.

Медь ( Cu ) – розовый или красноватый металл. Применяется для изготовления проводов и токопроводящих деталей; для изготовления сплавов; в химической промышленности; в гальванотехнике. Получается переработкой обогащенных сульфидных окисных и карбонатных медных руд пиро- или гидрометаллургическими методами.

Токсическое действие:

Медь содержится в организме главным образом в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. Во вредном действии избытка меди решающую роль играет реакция Cu²⁺ с SH-группами ферментов. С колебаниями Cu в сыворотке и коже связывают появление депигментации кожи (витилиго). Соединения меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывают резкое раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

Рений ( Re ) – светло-серый металл. Встречается в виде соединений, сопутствующих ряду минералов (молибденит, халькопирит и др.). Применяется в качестве добавки при получении многих сплавов; в производстве электроламп и электровакуумных приборов; как катализатор.

Токсическое действие:

При обработке сплавов Re с молибденом в воздухе могут обнаруживаться концентрации пыли в пределах 2-240 мг/м³, на заключительных этапах 1-21 мг/м³. У рабочих при обработке горячих сплавов с Re более часты заболевания верхних дыхательных путей. Предельно допустимая концентрация для металлического рения рекомендуется ориентировочно 6 мг/м³.

Железо ( Fe ) – серебристо-белый металл. Соединения железа: окись железа (II) – FeO, окись железа (III) – Fe₂O₃, окись железа (II,III) – Fe₈O₄, сульфат железа (II) – FeSO₄ × 7H₂O и др.

Токсическое действие:

Аэрозоли (пыль, дым) железа и его окислов, руд и других соединений Fe при длительном воздействии откладываются в легких и вызывают сидероз – разновидность пневмокониоза с относительно доброкачественным течением. Различают так называемый «красный сидероз», вызываемый Fe₂O₃, и «черный сидероз», возникающий от вдыхания пыли Fe, его карбонатов и фосфатов. Сидероз характеризуется малым количеством жалоб, удовлетворительным общим состоянием, длительным сохранением трудоспособности, редко сочетается с туберкулезом. Возможны также бронхиты, начальная эмфизема; сухой плеврит. Описан случай «железной лихорадки» у электросварщиков после работы в плохо вентилируемом помещении, в атмосфере пыли и паров, содержащих Fe. Симптомы – усталость, потливость, повышение температуры, лейкоцитоз. При воздействии пыли Fe у работающих выявлялись астеновегетативный синдром с сосудистой дистонией; нарушения функции печени; снижение желудочной секреции и др.

Диоксид серы (SO₂ сернистый ангидрид) -  бесцветный газ с резким запахом, tпл -75,46 °С, tкип - 10,1 °С; при обычной температуре сжижается под давлением 0,4-0,5 МПа. Входит в состав вулканических газов. В промышленности получают обжигом сульфидных руд (напр., пирита). Применяется главным образом в производстве серной кислоты, а также как восстановитель, отбеливатель, консервант, хладагент, антиоксидант и др.

Токсическое действие:

Доказана зависимость частоты острых респираторных заболеваний и хронических заболеваний легких у взрослых и детей от загрязнения атмосферного воздуха именно диоксидом серы. Порог рефлекторного действия на состояние коры головного мозга лежит на уровне 0,6 мг/м³. Большинство людей ощущают запах газа в концентрации 2,6 мг/м³, а наиболее чувствительные — 1,6 мг/м³. Таким образом, ПДК 0,5 мг/м³ SO₂ лежит ниже порога ощущения запаха и рефлекторного влияния на дыхание. При одновременном присутствии в воздухе SO₂ и SO₃ ПДК обоих веществ соответственно снижается. Токсичность SO₂ резко возрастает при одновременном воздействии SO_3.  При концентрации сернистого ангидрида в воздухе 26 мг/м³ хвойные деревья погибают в течение нескольких часов; при 5,2-25,0 мг/м³ наблюдается острое отравление хвойных и лиственных пород, а при 1,8-5,2 мг/м³ происходит хроническое их отравление.

Мышьяк ( As ) — серое с металлическим блеском хрупкое вещество с ромбоэдрической кристаллической решеткой, a = 0,4135 нм и a = 54,13°. Плотность 5,74 кг/дм³. Структура серого мышьяка похожа на структуру серой сурьмы и по строению напоминает черный фосфор. Мышьяк химически активен. При хранении на воздухе порошкообразный As воспламеняется с образованием кислотного оксида As₂O₃. Этот оксид в парах существует в виде димеров As₄O₆.

Токсическое действие:

Мышьяк и все его соединения ядовиты. При остром отравлении мышьяком наблюдаются рвота, боли в животе, понос, угнетение центральной нервной системы. Помощь и противоядия при отравлении мышьяком: прием водных растворов Na₂S₂O₃. Промывание желудка, прием молока и творога; специфическое противоядие — унитиол. ПДК в воздухе для мышьяка 0,5 мг/м³. Работают с мышьяком в герметичных боксах, используя защитную спецодежду. Из-за высокой токсичности соединения мышьяка использовались Германией как отравляющие вещества в Первую мировую войну.

Диоксид кремния (SiO₂ кремнезем) - бесцветные кристаллы, t пл - 1728 °С, обладают высокой твердостью и прочностью. В природе — минерал кварц. Кремния диоксид применяют в производстве стекла, керамики, абразивов, бетонных изделий, для получения кремния, как наполнитель в производстве резин, в хроматографии и др.; кристаллы кварца — в радиотехнике и ультразвуковых установках.

Токсическое действие:

Для некоторых организмов кремний является важным биогенным элементом. Он входит в состав опорных образований у растений и скелетных — у животных. В больших количествах кремний концентрируют морские организмы — диатомовые водоросли, радиолярии, губки. Мышечная ткань человека содержит (1-2)·10^-2 % кремния, костная ткань — 17·10^-4 %, кровь — 3,9 мг/л. С пищей в организм человека ежедневно поступает до 1 г кремния. Соединения кремния не ядовиты. Но очень опасно вдыхание высокодисперсных частиц как силикатов, так и диоксида кремния, образующихся, например, при взрывных работах, при долблении пород в шахтах, при работе пескоструйных аппаратов и т. д. Микрочастицы SiO₂, попавшие в легкие, в них кристаллизуются, а возникающие кристаллики разрушают легочную ткань и вызывают тяжелую болезнь — силикоз.

Таблица 3.1

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м³