Токсикологическая оценка основных видов сырья 7 страница
Образование СО и 
В разд. 2.1 (формулы 
подробно представлен механизм образования оксида (СО) и диоксида углерода 
Суммарный объем этих соединений углерода в удаляемых из электролизеров газах составляет более 95 
В настоящее время мировая общественность озабочена экологической обстановкой, сложившейся вследствие высокого уровня содержания 
который внес немалый вклад в гло- бальное мировое потепление. 12 стран, входящих в Евро- пейский союз, предложили стабилизировать выделение 
на уровне, достигнутом в 1990 и сохранить его вплоть до 2000 г. Рассматривалась даже возможность введения налога на выде- ление 
[12].
 |
Для того чтобы определить объем СО и
необходимо рассчитать расход углерода в процессе электролиза. Основные реакции окисления угольного анода следующие:
Отсюда можно вычислить, что расход углерода на окисление до 
(по реакции 
составляет 333 кг, а до СО (по реакции 
— 666 кг на 1 т алюминия. Поэтому для нахождения массы и объема выделившихся оксидов углерода необходимо знать их соотношение в отходящих газах.
Как указано в разд. 2.1, согласно современным представ- лениям основная реакция, протекающая в алюминиевом элек- тролизере, описывается уравнением (2.8), т.е. это — реакция образования диоксида углерода 
который, окисляя углерод
анода и пены (по реакции 
и растворенный в электролите
 |
алюминий, называемый "металлическим туманом" (по реакции
частично превращается в оксид углерода 
Кроме того, углерод анода и пены при температуре выше 600 °С окисляется кислородом воздуха, и при этом выделяется оксид углерода:|
|
|
В отходящих газах должны содержаться оксид и диоксид углерода, что хорошо подтверждается экспериментальными данными, которые показывают, что соотношение 
СО находится в пределах 
В соответствии с уравнениями упрощенного материального баланса [13], рассчитанными по основным реакциям, протека- ющим в электролизере, получим:
исходные продукты, кг/ч
 |
— глинозем
где — объемное содержание СО в анодных газах при условии, что СО 
100 
— выход по току; — сила тока,
 |
Таким образом, использовав приведенные зависимости и задавшись соотношением СО 
определим массу этих газов (кг/кг 
Для того чтобы найти удельный объем 
и 
необходимо полученные значения 
и 
разделить на объемный вес 
соответствующего газа
Объемный вес оксида углерода 1,25, а диоксида углерода 
1,968 воздуха при температуре О °С и
давлении 760 мм ст.
 |
Для того чтобы определить объем газа
при температуре 
можно воспользоваться следующей зависимостью: |
|
|
где 
— температурный коэффициент объемного расширения газа, равный 0,00367 для СО и 0,00371 — для 
Таким образом, при соотношении СО 
40 60 по- лучим 
0,971, 
0,916 кг, а сумма 
0,971
 |
0,916 1,887 кг/кг Объем газов при температуре 25 °С составит 
При температуре 600 °С, когда газы покидают электролизер, их объем 
2,487, 
1,501 и 
3,988 
т.е. почти
в 3 раза больше.
Полученные значения удельных объемов могут быть использованы для расчетов количества выбросов и систем газоотсоса.
Американские исследователи Т. Pearson и I. 
 |
предложили уравнение для определения выхода по току в зависимости от содержания в анодных газах
Из этой зависимости следует, что для снижения содержания более токсичного СО в отходящих газах следует работать с более высоким выходом по току.
Диоксид углерода 
— основной компонент анодных газов — бесцветный газ без запаха, с кисловатым вкусом, тяжелее воздуха. При наличии кислорода действует как нар- котик, при отсутствии его — как удушающий газ, раздражает кожу и слизистые оболочки, при малых концентрациях возбуж- дает дыхательный центр. Хронических заболеваний не вызывает,
|
|
|
но может вызвать слабость, головокружение, головную боль, повышенное кровяное давление, расстройство дыхания, серд- цебиение, частый пульс. 
его в рабочей зоне не предус- мотрена.
Оксид углерода (СО) — бесцветный газ без вкуса и почти без запаха, чрезвычайно ядовит ("кровяной 
но не обладает раздражающими свойствами, поэтому его присутствие в воздухе не обнаруживается. Он способен изменять состав крови, что приводит к удушью. Степень воздействия СО на человека зависит от его концентрации в воздухе и длительности воз- действия. При острых отравлениях наступают потеря сознания, судороги. ПДК этого газа в воздухе рабочей зоны 20, а в воздухе
населенных пунктов — 5,0 
Образование HF. Находящийся сверху ванны, над расплав- ленным алюминием, электролит в зависимости от его состава (избытка или недостатка легколетучего 
температуры
процесса, герметичности укрытия расплава застывшей коркой и эффективности системы сбора газа испаряется в окружающую среду. Фтористые соли, находящиеся в электролите, превраща- ются внутри электролита в пузырьки анодных газов, которые испаряются непосредственно с поверхности, когда разрушена глиноземная корка.
|
|
|
Основным источником испарений служат криолит 
и особенно входящий в его состав фтористый алю-
миний 
По данным 
фториды кальция 
и магния 
применяемые в качестве добавок, понижа- ющих температуру плавления электролита, не влияют заметно
*См. также монографию Беляева "Электролит алюминиевых ванн" 
1961. — 199 
на величину выделения вредностей в атмосферу, и в балансе фтора их не учитывают.
 |
Фторид водорода составляет около половины фторидов, покидающих расплав. Водород, необходимый для его образо- вания, содержится в адсорбированном виде в угольной матрице анода, а его образование происходит по реакции
По данным [15], этот источник весьма важный, так как при содержании водорода в аноде около 0,01 
количество фтора в анодных газах составляет около 1,7, а при содержании водорода около 0,07 мас.% — повышается до 
г
 |
Другой важный источник выделения HF — взаимодействие криолита и фторида алюминия с влагой, находящейся в глино- земе
При содержании влаги в глиноземе 0,01 % может образо- ваться до 4 кг 
Фактическое же содержание влаги в глиноземе нередко достигает 1 
он является потенциальным источником выделений HF. Как следует из реакций (4.16) и 
из каждых 18 г воды, попавшей в электролит, получается 56 г HF.
Фтористый водород (HF) — бесцветный газ легче воздуха, хорошо растворяется в воде, образуя при этом плавиковую кислоту. HF раздражает слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, вызывает кровоизлияния и язвы дыхательных путей, отек легких, носовые кровотечения, гнойный бронхит, поражение мышцы сердца, удушье, спазм гортани и судороги [16]. Длитель- ное воздействие даже в небольших количествах может привести к хроническому заболеванию в виде отложений фтора в зубах и костях — флюорозу. 
фтористого водорода в воздухе рабочей зоны составляет 0,5, а в воздухе населенных пунктов —
0,02 
Образование 
В свете последних исследований установ- лено, что во время протекания анодного эффекта идет переход от разряда на аноде только кислородсодержащих ионов к совместному их разряду с 
ионами, в
 |
тате чего выделяется фтор. Процесс разряда ионов фтора идет по следующей схеме:
При анодном эффекте в анодных газах содержится до 30 % 
и % 
проведенными на заводах (Норвегия), показано, что среднее содер-
жание на ваннах с составляет 0,06, а на электролизерах
ВТ — 0,8 кг/т Парниковый эффект от 
выше, чем от 
но вследствие малых количеств его влияние на общий парниковый эффект меньше, чем от 
для 
и 
не установлены.
 |
Выделение
Кремний попадает в электролит с глинозе- мом, фтористыми солями и анодной массой (или анодами). Часть кремния переходит в алюминий, а часть — разрушает электролит, увеличивая расход фтористого сырья:
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 15; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!