Аннотация. В статье приводятся результаты исследования количественного и качественного состава

В статье приводятся результаты исследования количественного и качественного состава пыли, выносимой с газами, отходящими от стекловаренных печей. На основе проведенного мониторинга предложены способы использования пыли в качестве комплексного щелочного удобрения или добавки при производстве нитрофоски.

Ключевые слова: импактный мониторинг, отходящие газы, стекловаренные печи

Считается, что газы, выходящие из стекловаренных печей, содержат бор и фтор в виде соединений B₂O₃, BF₃, HF. Согласно данным работы [1] B₂O₃ существует в двух формах: кристаллической и стеклообразной. Последняя обладает высокой твердостью, но начинает размягчаться уже при температуре 200^оС и не имеет четкой температуры плавления. Кристаллическая форма плавится при температуре 450^оС и кипит при 2300^оС. По данным работы [2] при нагревании борной кислоты вместе с водой частично улетучивается и борный ангидрид.

Предложен способ очистки отходящих газов от соединений бора [3]. По этой схеме газ после охлаждения проходит насадку из шаров диаметром 30-80 мм, выполненных из коррозионностойкого теплопроводного материала, например, из нержавеющей стали, стекла, керамики. На поверхности шаров осаждаются борсодержащие компоненты. По данной схеме в одном аппарате в диапазоне 250-400^оС происходит очистка газа и выделение соединений бора. Далее газ необходимо очистить от других примесей. В этой схеме предлагается использовать в качестве сорбента известняк.

Разработана система очистки отходящих газов абсорбционным способом [4]. Система очистки состоит из двухкамерного газопромывателя пенного типа и конденсатора-утилизатора теплоты. Запыленные газы из борова печи поступают в двухкамерный газопромыватель, где контактируют с пенным слоем воды. При этом происходит охлаждение газа и улавливание пыли с одновременным переходом в раствор газообразных компонентов. Образующаяся парогазовая смесь направляется в конденсатор-утилизатор теплоты и нагревает воду. Продукты газоочистки поступают в шламоотстойник, осветленная вода возвращается в аппарат для повторного использования, а очищенный газ с помощью вентилятора выбрасывается в атмосферу. Функционально схема ориентирована в основном на улавливание свинецсодержащей пыли в производстве хрустальной стекломассы.

Рассматривая различные методы очистки высокотемпературных газов, содержащих соединения бора [5] можно сделать вывод, что наиболее эффективным является метод с использованием сильного гидроксида (KOH, NaOH, Ca(OH)₂). В процессе стекловарения оксиды бора выделяются при высоких температурах в виде тумана, который не улавливается обычными системами газоочистки и выносится в атмосферу. Этот метод применим для очистки высокотемпературных отходящих газов от конденсированных соединений бора в виде метаборной кислоты HBO₂ или ортоборной кислоты H₃BO₃.

Отходящие газы при 1100-1200^оС содержат соединения бора с концентрацией 300-500 мг/нм³. На первом этапе газоочистки горячие борсодержащие газы после рекуператора при 540-700^оС орошают водным раствором KOH, NaOH или Ca(OH)₂ в оросительной башне, охлаждают за счет испарения воды до 120-150^оС, при этом оксиды бора растворяются в образующемся конденсате с получением борной кислоты:

B₂O₃ + 3H₂O = 2H₃BO₃

Далее имеет место реакция:

Na+ + OH- + H₃BO₃ = Na+ + B(OH)₄-

Соединение B(OH)₄- является нелетучим. Таким образом, сильное основание в водном растворе поддерживает концентрацию ионов водорода на очень низком уровне. Согласно закону сохранения масс, почти весь бор удерживается в растворе в виде B(OH)₄- и лишь незначительная его часть остается в виде H₃BO₃. Следующая реакция, происходящая в оросительной башне [5] представляет собой испарение капель, содержащих NaB(OH)₄ и дегидратацию NaB(OH)₄ до NaBO₂.

NaB(OH)₄→ NaBO₂ + 2H₂O

Метаборат натрия (NaBO₂) – термоустойчивое вещество, улавливаемое электрофильтром. Превращение H₃BO₃ в NaB(OH)₄ требует затраты 0,646 кг NaOH на 1 кг H₃BO₃. Хорошего результата можно достичь при 1,25 – 3 кратном избытке сильного основания по отношению к стехиометрии.

Актуальность настоящего исследования обусловлена тем, что согласно Федеральному закону «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года экологический мониторинг в Российской Федерации определен в качестве комплексной системы наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза ее состояния.

Данная работа была проведена с целью проведения импактного мониторинга, направленного на исследование газовых выбросов конкретного предприятия.

Основными задачами исследования являлись: определение количественного и качественного состава пыли, выносимой с газами, отходящими от стекловаренных печей.

Объектом исследования выбрана технология получения стекла.

Предметом исследования является путем мониторинга поиск возможностей применения пылевых выбросов

Проводилось определение количеств пыли, выносимой с газами, отходящими от стекловаренных печей периодического и непрерывного действия. Проведен отбор пыли из газоходов. Точки отбора находились после хвостовых вентиляторов. Газ из газохода отсасывали воздушным насосом с регулируемым расходом. Пыль задерживалась на сухом стеклянном фильтре Шотта пористостью 100, а также в дрекселях с водой. В качестве проб для исследования первоначально были отобраны образцы пыли, осевшие снаружи на стенках вентилятора, у смотровых лючков, отверстий в газоходе.

Проводилось измерение содержания пыли в отходящих газах печи при загрузке шихты. Всего через фильтр было пропущено 70 литров газа. Температура газа внутри воздуходувки, где измерялся объем, близка к нормальной. Количество пыли составило 0,0721 г. Таким образом, содержание пыли в газе во время загрузки ~1 г/м³. Загрузка длится 15 минут, производительность вентилятора ~25000 м³/ч.

Количество пыли, вынесенное за одну загрузку:

При загрузке выброс пыли составляет 25 кг/час, а остальную часть времени (75%) пыль почти не выделяется. При ежечасной загрузке количество пыли составляет 150 кг/сутки.

В качестве образцов была отобрана пыль, находящаяся внутри газохода (проба 3 и проба 4). Проба 3 отобрана от стекловаренной печи непрерывного действия с ручной выработкой для изготовления стекла марки С89-6. Проба 4 – это пыль из газохода от печей периодического действия с ручной выработкой для изготовления стекла марки С52-1.

Проведено исследование химического состава пыли. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1

Дата добавления: 2015-08-21