Токсикологическая оценка основных видов сырья 4 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 16Следующая ⇒

добавок на свойства электролита кратко рассмотрено в [5], воздействие на человека представлено в разд. 2.3, а также, более полно, — в

Токсикологическая оценка основных видов сырья

Проникновение вредных веществ в организм человека наиболее вероятно через дыхательные пути, реже — через желудочный тракт или непосредственно через кожу. Поэтому для профи- лактики профессиональных заболеваний основное внимание уделяется мероприятиям, предупреждающим поступление вред- ных веществ в воздушную среду, однако полностью исключить контакт работающих с вредными веществами невозможно. Для многих ядовитых паров, газов и аэрозолей утверждены предель- но допустимые концентрации, которые могут находиться в воздушной среде рабочей зоны производственного помещения. Рабочей зоной считается пространство высотой 2 над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания людей. Эти концентрации, опре- деленные на основе многочисленных исследований, представ- ляют собой такое количество вредных веществ, какое даже при длительном воздействии для человека безвредно. Следует под- черкнуть, что в России по некоторым веществам (напри- мер, HF) установлены в 4 раза ниже, чем самые жесткие нормы в других странах.

Ниже приведены характеристики и особенности воздей- ствия на организм человека основных химических веществ, используемых в производстве алюминия.

Глинозем — основное сырье для производства алю- миния — получают на глиноземных заводах преимущественно из боксита. Это однородный, высокоабразивный мелкокристал- лический порошок белого цвета, с высокими тепло- и элект- роизоляционными свойствами, не растворим в воде. Примесями глинозема являются оксиды кремния, железа и некоторых щелочных металлов.

От продолжительного контакта с пылью глинозема возмож- ны хронические поражения дыхательных путей и изменения в легких — алюминиевый фиброз и эмфизема легких. Больные подвержены простудным за- болеваниям, приступам кашля, расстройствам пищеварения и

болям в животе. При заболевания увеличива- ются одышка и возникающие даже при незначительных физических нагрузках. Предельно допустимая концентрация оксида алюминия в виде глинозема в воздухе рабочей зоны

составляет 6

Криолит (3NaF — один из основных компонентов электролита алюминиевого электролизера. Представляет собой химическое соединение алюминия (12,8 натрия (до 32,8) и фтора (до 54,4 По внешнему виду криолит — мелкокрис- таллический белый или сероватый порошок, в руке при сжатии.

Криолит ухудшает состав крови. При попадании внутрь организма вызывает тошноту, а при больших дозах возможны тяжелые отравления, сопровождающиеся рвотой. При систе- матическом вдыхании пыли криолита могут возникнуть острые или хронические заболевания костей и зубов. пыли

криолита в воздухе рабочей зоны составляет 1

Фтористый алюминий — компонент электролита алю- миниевого электролизера. Это порошкообразная кристалличес- кая соль белого или розоватого цвета, содержащая не менее

31,5 % алюминия и около 64,5 % фтора. Слабо растворим в воде, при нагревании возгоняется, не переходя в жидкое состояние.

Токсичность его аналогична криолиту и ПДК так же, как у криолита, составляет 1, а в воздухе населенных пунктов — 0,2 (в пересчете на фтор).

Фтористый натрий — компонент электролита, состав- ная часть криолита. Очень гигроскопичный белый порошок и поэтому поставляется в герметичной упаковке. Содержит около 55 % натрия и 45 % фтора.

Относится к ядовитым веществам, сильно токсичен, пора- жает центральную нервную систему,

яд. Его токсическое действие такое же, как у фтористого кальция, характеристика которого дана ниже. При попадании в организм даже в количестве 16 он вызывает у человека тошноту, а доза более 0,25 г может привести к тяжелому отравлению. ПДК пыли фтористого натрия в воздухе рабочей зоны составляет 1, а в воздухе населенных пунктов — 0,03

(в пересчете на

Фтористый кальций — корректирующая добавка к электролиту. Бесцветное кристаллическое вещество, практичес- ки нерастворимое в воде. В практике применяется

концентрат — продукт обогащения плавикового шпата и содер- жащий около 54 % кальция и 46 % фтора, представляющий собой прозрачные мелкие кристаллы, окрашенные в фиолето- вый, голубой и другие цвета.

Фтористый кальций ухудшает состав крови, негативно влияет на белковые вещества в организме человека, играющие важную роль в обмене веществ. При остром отравлении действует на центральную нервную систему и желудочно- кишечный тракт, а на дыхательные пути — нет. фтористого кальция в воздухе рабочей зоны составляет 1, а в воздухе

населенных пунктов — 0,2

Фтористый литий — одна из наиболее эффективных добавок к электролиту, снижающая температуру плавления и электросопротивление электролита. Это белый, рыхлый поро- шок, слабо растворимый в воде и содержащий около 73 % фтора и 27 % лития. При воздействии на человека раздражает легоч- ную ткань, в малых концентрациях при длительном контакте вызывает флюороз. Токсичность обусловлена комбинирован- ным действием ионов фтора и лития, причем ион фтора токсичнее. Фторид лития менее токсичен, чем фторид натрия. ПДК пыли фтористого лития (в пересчете на фтористый

водород) в воздухе рабочей зоны составляет 1

Фтористый магний — добавка к электролиту. Крис- таллический порошок, плохо растворимый в воде.

Токсичность фтористого магния аналогична таковой у фто-

ристого лития. ПДК пыли фтористого магния в воздухе рабочей зоны (в пересчете на фтористый водород) равна 1, а в воздухе населенных пунктов — 0,02 (в пересчете на фтор).

масса — электродный материал, из которого фор- муют самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров, состоит примерно на 70 % из различных по крупности фракций электродного кокса или нефтяного) и на 30 % из каменноугольного пека, используемого в качестве связующего вещества. В состав пека входят в основном ароматические углеводороды с конденсированными ядрами, некоторые из них являются канцерогенными веществами. Анодная масса —

пористый продукт, черного цвета с темно-серыми бле- стящими вкраплениями. Начало ее размягчения можно на- блюдать уже при температуре 50 °С, а при температуре выше 120 °С она переходит в состояние. При дальней- шем нагреве из анодной массы интенсивно выделяются смо- листые вещества, состоящие из легких углеводородов.

При длительном воздействии пыли анодной массы возмож- ны заболевания легких, а при попадании в организм содержащегося в смолистых веществах, могут воз-

никнуть добро- и злокачественные новообразования. Разовые воздействия больших концентраций смолистых веществ могут привести к покраснению кожи, головокружению, рвоте и сухому кашлю. углеродной пыли из анодной массы в воздухе рабочей зоны составляет 6 летучих веществ пека — 0,5,

а — 0,00015 ПДК углеродной пыли в воздухе населенных пунктов не должна превышать 0,5 а — 0,1

Обожженные аноды состоят из отдельных блоков, изготов-

ленных из малозольных электродных коксов и прошедших предварительную прокалку при температуре более 1200 °С. В гнезда анодных блоков заливаются чугуном ниппели, смонти- рованные на траверсе, к которой, в свою очередь, подсоединя- ется штанга. В процессе работы ванны весь анодный массив засыпается глиноземом, что уменьшает выбро-

сы вредных веществ в атмосферу за счет их адсорбции глино- земом; кроме того, повышенная температура углеродистых блоков снижает их электросопротивление.

Выделения из обожженных анодов аналогичны таковым из анодной массы, за исключением выброса смолистых веществ, которые практически отсутствуют.

В процессе работы электролизера из него выделяется ряд веществ в виде газа, пыли или твердых отходов, которые образуются в электролизере. Количество этих веществ и их токсикологические свойства рассмотрены в гл. 4 и 5.

КОНСТРУКЦИИ

АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

Для электролитического получения алюминия служит элект- ролизер, часто называемый ванной. Устройство его схемати- чески можно представить следующим образом.

Неглубокая шахта — ванна электролизера — заполнена электролитом, в который опущен анод из углеродистой массы, а катодом служит поверхность жидкого слоя алюминия, посто- янно находящегося на подине. К аноду и катоду (подине) ток подводится через шины. Над расплавом на границе с воздухом образуется корка застывшего электролита. Слоем застывшего электролита покрыты изнутри боковые стенки (боковой и частично подина (в углах около бортовых Таким образом, алюминиевый электролизер любой конст- рукции и мощности состоит из катодного устройства, анодной системы, ошиновки и опорных металлоконструкций. Кроме этих основных узлов они снабжены специальными устройствами

для сбора и отвода газов, выделяющихся при электролизе.

Современные электролизеры можно классифицировать сле- дующим образом:

— по устройству анода (электролизеры с самообжига- ющимися и обожженными

— по конструкции анодного (электролизеры с боковым и верхним (ВТ)

— по мощности (электролизеры малой (до 40 средней (от 40 до 100 кА) и большой (свыше 100 кА) мощности) [7].

Электролизеры вплоть до 30-х годов нашего века были небольшой мощности и имели блочный, предварительно обож- женный анод, который по мере сгорания заменялся новым.

В начале 30-х годов наступил новый этап в развитии конструкций электролизеров, когда на основе патента изобре- тателя были созданы самообжигающиеся аноды.

Вначале было несколько анодов на ванне, а в настоящее время повсеместно используются только

Первой промышленной конструкцией с самообжигающи- мися непрерывными анодами были электролизеры, ток к аноду которых подводился сбоку с помощью стальных штырей, забитых в неспеченную его часть. Эта конструкция непрерывно совершенствовалась и начала конкурировать с электролизерами с обожженными анодами Она получила широкое распространение благодаря значительно меньшим капитальным и эксплуатационным затратам. Электролизерами этого типа оснащены все российские алюминиевые заводы, введенные в эксплуатацию до конца 50-х годов: Уральский (УАЗ), Новокузнецкий цех № 1), Богословский (БАЗ), Кандалакшский и В настоящее время электролизеры БТ работают на силе тока до 90

Переход на электролизеры с анодами способство- вал удешевлению производства алюминия, так как были исклю- чены дорогостоящие переделы прессования и обжига анодов. Но вместе с тем появился новый источник выделения вредно- стей в атмосферу — смолистые вещества из анода.

Однако трудозатраты при обслуживании анодов с БТ с ростом силы тока непропорционально возрастали, что привело к созданию новой конструкции анода, ток к которому под- водится сверху через вертикальные, периодически переставляе- мые штыри. Конструкции электролизеров с верхним

(ВТ) в России начали широко применяться конца 50-х годов; ими оснащены Новокузнецкий (НКАЗ, цех № 2), Волгоградский Иркутский Красноярский (КрАЗ) и Братский алюминиевые заводы. В настоящее время на российских заводах такие электролизеры работают на силе тока до 160 кА

Параллельно с развитием конструкций электролизеров со- вершенствовалось производство обожженных анодов, приме- нение которых предпочтительнее из-за отсутствия на них выбросов смолистых веществ и меньшего расхода электро- энергии. Кроме того, одним из основных достоинств элект- ролизеров является возможность увеличения силы тока, что в сочетании с указанными преимуществами делает применение этой системы ванн наиболее перспективной. Сейчас в России электролизерами А оснащены Волховский (ВАЗ) и Саянский

алюминиевые заводы, причем на последнем успешно работают электролизеры на силе тока 255 и прошли испы- тания ванны на 300 кА

3.1. Катодное устройство

Катодное устройство всех типов электролизеров (рис. 3.1) пред- ставляет собой шахту, борта и днище которой футерованы углеродистыми блоками 2, 4. Длина шахты достигает 16 ширина — 4, а глубина — 0,7 м. Ванна монтируется в катодном кожухе 7, а под подовыми и за бортовыми блоками располо- жена теплоизоляция. Катодное устройство должно отвечать следующим требованиям:

— устойчивость футеровки шахты к воздействию элект- ролита и высокой температуры, достигающей 1000 °С;

— электропроводность подины и максимальная

шахты;

— жесткость катодного кожуха, внутри которого располо- жена футеровка, и способность его противостоять усилиям,

Рис. 3.1. Катодное устройство.

— катодный кожух; 2 — бортовые 3 — пробки из подовой 4 — подовые блоки; 5 — набивные швы; 6 — кирпичный цоколь; 7 — катодные стержни; 8 — подушка;

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!