Токсикологическая оценка основных видов сырья 8 страница
кремния 
— бесцветный газ с удушливым запахом, тяжелее воздуха, разлагается водой с образованием плавиковой и кремниевой кислот. От его воздействия у человека наблюдается раздражение слизистой оболочки глаз, носа и
дыхательных путей. Не исключена возможность токсического действия, аналогичного таковому фтористого водорода. ПДК 
кремния в воздухе рабочей зоны составляет 0,5, а в воздухе населенных пунктов — 0,02 
В связи с незначительным содержанием кремния в электролите 
получается в малых количествах.
Образование 
Сера поступает в электролит с глиноземом, фтористыми солями (в виде сульфатов) и с анодной массой Сульфаты вступают в обменную реакцию с крио-
 |
литом
 |
в результате которой повышается отношение элек- тролита. Растворенный в электролите сульфат восстанавливает- ся алюминием
что снижает выход по току. Получившийся сульфид переносится к аноду и окисляется до серы, которая в свою очередь взаимодействует с диоксидом углерода:
Выделяющийся сернистый газ 
ухудшает условия труда, а при наличии серы в анодной массе на штырях образуется корка плохо проводящего сульфида железа 
что повышает потери энергии в аноде.
Сернистый газ 
— бесцветный газ с острым запахом, тяжелее воздуха, растворяется в воде. Оказывает общетоксиче- ское, раздражающее и 
действие, вредно влияет на растения. При контакте со слизистыми оболочками человека дает последовательно сернистую и серную кислоты, оказывает местное раздражающее действие, нарушая обменные процессы. При значительных концентрациях появляются сухой кашель, жжение и боль в горле, а при более длительном
|
|
|
воздействии возможно поражение легких. 
в воздухе рабочей зоны составляет 
а в воздухе населенных пунктов — 0,5 
42. Твердые вещества
Еще одним источником загрязнения окружающей среды явля- ются твердые отходы производства:
— потери сырья при его разгрузке и транспортировке до цеха;
— пыль, увлекаемая общеобменной вентиляцией корпуса и отходящими газами от электролизера;
— угольная пена, снимаемая с поверхности электролита;
—
 |
отходы (хвосты) флотации угольной пены и регенерации криолита (при мокрой системе очистки отходящих
— отходы, образующиеся при капитальном ремонте элект- ролизеров.
Практически все виды сырья, используемого при производ- стве алюминия (за исключением материала анода), весьма мелкодисперсны, что способствует их распылению при прове- дении технологических операций.
Основное сырье (глинозем, фтористые соли) поступает на завод преимущественно в цистернах и цементовозах, и при их разгрузке неизбежны потери, количество которых зависит от типа вагонов, в которых они перевозятся, и принятой системы разгрузки 
Транспортировка сыпучих материалов от места разгрузки до цеха осуществляется пневмотранспортом и при малейшей разгерметизации происходят и загрязнение атмосферы и почвы. Эти выделения не связаны непосредствен- но с процессом электролиза и носят локальный характер, загрязняя в основном территорию завода.
|
|
|
Выделение сырья из электролизеров приводит к
отходящих газов и атмосферы рабочей зоны. Образование же хвостов флотации и мокрой очистки газов обусловлива- ет необходимость создания Подробно эти вопросы рассматриваются в гл. 7.
Выделение смолистых веществ, как это было указано в разд. 
происходит с верхней поверхности самообжигающихся анодов и/или в результате протеков жидкой анодной массы и попадания их в электролит. Содержащиеся в каменноугольном пеке полициклические ароматические углеводороды 
при нагревании анодной массы частично выделяются с поверхности анода в виде смолистых веществ. Некоторые из этих ПАУ, но особенно 
обладают канцерогенным свойством, т.е. способствуют раковым заболеваниям кожи и внутренних органов. Поэтому понятно стремление снизить выделение этого вредного вещества.
|
|
|
Образование угольной пены. Как известно, при эксплуатации самообжигающихся анодов 
в электролите накапливается угольная пена. Рассмотрим причины ее образования.
Спеченная часть угольного СОА состоит из двух видов кокса: электродного 
или/и 
который был использован при производстве анодной массы (так называемый
и кокса, который образовался при коксо- вании каменноугольного пека (кокс из связующего). Кокс-на- полнитель перед изготовлением анодной массы проходил прокалку при температуре более °С, а кокс из связующего
получался при температуре т.е. около 950 °С, и поэтому его способность к окислению выше, чем у кокса-на- полнителя. Под действием анодных газов и кислорода воздуха скорость окисления этих двух разновидностей кокса не одинакова
— быстрее окисляется кокс из связующего, и частицы кокса-на- полнителя выпадают в электролит. Указанному процессу способ- ствует также термическое расширение анода, приводящее к трещинам и осыпанию частиц кокса. Чем больше в аноде кокса из связующего, тем больше образуется пены, а значит, на электролизерах ВТ пены будет больше, чем на ваннах
|
|
|
Обожженные аноды перед их установкой проходят прокалку при температуре около 1200 °С и поэтому их окисление более равномерное, но под действием термического расширения анода
происходит образование небольшого количества пены.
Часть пены, выпавшей в электролит, окисляется анодными газами, а оставшуюся приходится снимать, поскольку попадая под анод или в торцы ванны, она вызывает технологические нарушения и в конечном итоге снижает производительность ванны. На электролизерах пену, как правило, не снимают; на ваннах БТ ее иногда удается не снимать, так как она почти вся выгорает, а на ваннах ВТ пену всегда приходится снимать. Количество пены зависит от многих факторов — качества исходных материалов, соблюдения технологии анода и т. д. В среднем угольной пены с электролизеров ВТ снимается 50—
70 кг/т Снятая пена содержит большое количество элект- ролита и потому подвергается переработке с помощью фло- тации. Полученный при этом флотационный криолит возвра- щается в производство, а хвосты направляются в
химический состав материала в котором зависит от соотношения хвостов флотации и газоочистки, но в среднем содержит 
F — 
С — 
— 8-10; 
- 10-13 [14].
43. Отходы изношенной футеровки электролизеров
Срок службы катодной футеровки электролизера, как указыва- лось ранее, составляет в России а на современ- ных зарубежных заводах заметно больше. Однако до настоящего времени переработка как угольной, так и огнеупорной футе-
в России и за рубежом должным образом не налажена. В итоге отходы, содержащие вредные вещества, в громадных количествах, исчисляемых тысячами тонн, отправляются в отвал. В результате взаимопревращений отдельных компонентов отходов, химических реакций с воздухом, осадками и грунто- выми водами образуются соединения, представляющие реаль- ную опасность для окружающей среды. При этом наиболее опасны соединения фтора и сравнительно недавно обнаружен- ные цианистые соединения, несмотря на то, что их количества исчисляются долями процентов.
Образование фторидов в футеровке. Как известно, угольные изделия используются для футеровки шахты электролизера, так как углерод лучше всего противостоит воздействию расп- лавленного алюминия и электролита. При изучении поведения углеродных материалов в электрометаллургических процессах учитывали два обычных типа реакций: а) окислительные, иду- щие с превращением углерода в газообразные продукты, и б) реакции, протекающие с получением карбидов. Однако не принимали во внимание третий вид реакций — внедрение некоторых атомов или молекул между плоскими сетками угле- рода с образованием кристаллических фаз, поскольку углерод- ные материалы считали веществами химически инертными. Лишь в 1951 г. Раппопорт [18] впервые установил, что при воздействии натрия, вследствие его внедрения, происходят разбухание и деформация многих углеродных материалов как
так и не 
При этом в разбухшую футеровку внедряются и другие химические со- единения. Именно данное обстоятельство является решающей причиной увеличения объемов футеровки, из-за которого, в свою очередь, возникают большие усилия на стенки катодного кожуха и в конечном итоге ванна выходит из строя.
Угольная часть отработанной футеровки, по данным [14], содержит 
углерода — 30; глинозема — 26; криолита — 13; фторида натрия — 8; фторида кальция — 3; оксида кремния — 3; бикарбоната натрия — 6; прочих — 
в том числе 0,2 
Несколько более подробные сведения о содержании фтора в футеровке электролизера на силу тока
255 [19] приведены на рис. 
хорошо видно, фторис- тые соединения проникают не только в угольную, но и в теплоизоляционную часть подины, причем содержание фтора в
Рис. 4.1. Содержание фтора в футеровке электролизера.
а — 
б — продольный разрез.
ней (из-за высокой пористости) значительно больше, чем в угольной части. Особенно следует подчеркнуть, что приблизи- тельно 40 % всех фторидов находятся в водорастворимой форме. Общие потери фтора с футеровкой нетрудно подсчитать из первоначальной массы угольной и огнеупорной частей, учтя, что ее масса увеличивается за пропитки в 
раза для угольной части и до 1,5 раза — для теплоизоляционной. Исходя из этих соображений потери фтора, отнесенные к 1 т алюминия, наработанного ванной в межремонтный период, зависят в основном от мощности ванны и срока ее службы: чем выше сила тока и срок службы, тем меньше потери фтора. Так, для электролизеров это значение для разных серий в 1995 г. составляло от 10 до 20 кг/т Понятно, что для отходов,
содержащих столь значительное количество фтора, должны быть приняты надежные меры по их утилизации или захоронению. Следует подчеркнуть, что никаких нормативов по этим отходам не установлено.
 |
Образование цианидов. Обнаруженный в последние годы цианид натрия (NaCN) образуется, по-видимому, в подине алюминиевого электролизера или в отработанной футеровке при воздействии на нее газообразного азота
Результаты экспериментальных исследований [20] показали, что при температуре °С цианид натрия получается довольно быстро (в течение нескольких часов), при этом источником азота предполагается воздух. Следует отметить, что
согласно данным 
обнаружено присутствие цианида натрия и в огнеупорной части подины. Так, если среднее содержание в бортовой футеровке составляет 28 
в торцевой футеровке — 65, то в катодных блоках и в подовой теплоизо- ляции — по 2 % от всего количества обнаруженного цианида. Кроме того, в работе [14] указывается, что реакция образования цианида натрия ускоряется в присутствии железа, и поэтому NaCN обнаружен на разрушенных электролизерах вблизи блюм-
сов.
Данные обстоятельства заставляют рассматривать отрабо- танную футеровку как вредные отходы и принимать необ- ходимые меры по ее утилизации или захоронению.
5
ОСНОВНЫЕ ПУТИ СНИЖЕНИЯ ВЫДЕЛЕНИЙ ОТ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
В настоящей главе рассмотрено влияние технологических и конструктивных параметров электролизеров на образование и выделение газообразных и твердых веществ из них, а также намечены пути минимизации этих выделений.
5.1. Выделение 
веществ
Выделения практически всех газообразных веществ (кроме
с поверхности анода) зависят от физико-химических свойств электролита и качества выполнения технологических операций по обслуживанию электролизера.
 |
Выделение СО и
Как показано в разд. 4.1, выделение оксидов углерода связано с применением на электролизерах угольных анодов, и поэтому объем выделяющихся СО и 
прямо пропорционален количеству произведенного алюминия. В связи с усиливающимся парниковым эффектом уже сейчас остро стоит вопрос о радикальном сокращении выбросов 
количество которого почти вдвое превосходит массу наработан- ного алюминия. Полностью прекратить выделение оксидов углерода можно будет только тогда, когда будут внедрены несгораемые аноды, над созданием которых уже в течение длительного времени работают исследователи всего мира 
По данным японской компании 
опытные образцы нерасходуемых анодов созданы и могут использоваться без замены от 0,5 до 1 года. Электролиз глинозема с инертными анодами будет идти по реакции
Основными преимуществами нерасходуемых анодов явля- ются:
— экономия угольных материалов и возможность работы при постоянном междуполюсном расстоянии;
— возможность создания компактных, малогабаритных электролизеров большой мощности;
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!