Виробництво алюмінію та його негативний вплив на довкілля

Алюміній посідає перше місце серед металів щодо поширення у природі. Його вміст у земній корі становить 7,45 %.

Глинозем одержують трьома способами: лужним, кислотним та електротермічним.

Найбільш поширений лужний спосіб (розроблений у Росії). За цим способом боксит після подрібнення і розмелювання вилуговують концентрованим розчином їдкого натру при температурі 523 ⁰К і тиску 2500–3000 МПа. Електроліз глинозему проводять у розчині кріоліту (Nа₃АlF₆) у спеціальних електролізних ваннах. Дно ванни виложене з вуглецевих блоків і є катодом “–“. Температура електролізу підтримується приблизно 1200 ⁰К. Рідкий алюміній нагромаджується на дні ванни і періодично (через1–2 доби) забирається з ванни.

Електролітичний алюміній піддають рафінуванню електролітичним способом або продуванням хлором. При електролітичному рафінуванні чистота алюмінію досягає 99,999%.

Процес отримання алюмінію складається з трьох основних стадій:

1. Отримання глинозему(Al₂O₃) з алюмінієвих руд.

2. Отримання алюмінію з глинозему.

3. Рафінування алюмінію.

Загальна схема технологічного процесу отримання алюмінію дана на (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 – Схема технологічного процесу отримання алюмінію

Негативний вплив алюмінієвого виробництва на довкілля та заходи по його зменшенню

Серед усіх кольорових металів алюміній сьогодні займає перше місце. Поряд з виробництвом алюмінію підприємства алюмінієвої промисловості випускають кристалічний кремній, алмазно–кремнієві сплави (силуміни), содові продукти, мінеральні добрива, цемент, п’ятиокис ванадію, металевий галій.

Сучасне виробництво алюмінію складається з двох основних продуктів: отримання глинозему Al₂O₃ з бокситів та отримання металевого алюмінію шляхом електролізу розплавленого глинозему.

В Україні діють два провідних підприємства алюмінієвої промисловості: Дніпровський алюмінієвий завод (м. Запоріжжя). та Миколаївський глиноземний завод.

До чинників, що здійснюють значний негативний вплив на стан навколишнього середовища, належать газоподібні, рідкі та тверді відходи виробництва.

При виробництві глинозему шляхом переробки алюмінієвих руд утворюється сірчаний ангідрид, а при переробці нефелінів містяться майже всі компоненти, необхідні для виробництва цементу. Тому в першому випадку викидається велика кількість пилу. Джерелом забруднення повітря є також термічні переділи: випал вапняку, спікання шихти і кальцинація – зневоднення. Піч спікання за годину викидає до 300 тис.м3 газу, а в кожному з них міститься до 150 мг пилу; піч кальцинації – до 72 тис. м3 газу, тобто в 4 рази менше, але пилу в них у стільки ж разів більше.

Викиди алюмінієвої промисловості містять токсичні пилоподібні речовини, миш’як, свинець та інші, тому є особливо небезпечними. При отриманні металевого алюмінію електролізним способом відбувається бурхливе виділення анодних газів, збагачених пилом та шкідливими складовими. Пил містить глинозем і кріоліт. Діапазон розмірів часток пилу від 1 до 50 мкм. Склад газів: фтористий водень, оксиди вуглецю, смоли, сірчаний газ, пил. Концентрація цих речовин в газах залежить від типу електролізера, виду анодів, способів завантаження глинозему, режиму роботи електролізера та інших. Температура анодних газів досягає 150°С, тому має місце теплове забруднення атмосфери.

При отриманні 1 т алюмінію в залежності від типу і потужності електролізера витрачається, 38...45 кг фтору, при цьому приблизно 65% його потрапляє в повітря. Забруднювачами слугують джерела втористого водню – кріолін, тобто сполука без якої неможливий електроліз. В газах його міститься до 200…300 мг/м3.

Заходи боротьби з шкідливим впливом газів різноманітні. На нових глиноземних заводах застосовують двоступеневу схему очищення газів від печей спікання і кальцінації глинозему: батарейні циклони і чотирипильні сухі електрофільтри типу УГ зі швидкістю руху газів в електричному полі 1,0..1,3 м/с. При загальному ККД очистки 99…99,9% в очищених газах міститься пилу 0,1…0,2 г/м3.

Димососи встановлюють в кінці системи або перед електрофільтрами. Звичайно батарейні циклони монтують над печами, а вловлений в них пил самоплавом повертається в піч низьконапірним пневмотранспортом, і процес повторюється. Аналогічну схему очищення застосовують для очищення газів вапняково–випалювальних печей.

Аспіраційні гази вузлів пересипки і дроблення спіку очищають за один ступніь в горизонтальних електрофільтрах типу УГ за швидкістю руху газів в електричному полі до 0,7 м/с. Залишкова запиленість газів, що надходять до атмосфери, становить 0,1…0,15 г/м3.

Гази, що надходять від електролізерів, з домішками таких забруднюючих речовин як фтористий водень, пил і смолисті речовини, очищають за допомогою слабкого содового розчину (4…6%). Пил і смолисті речовини можуть також видалятись за допомогою електрофільтрів, а фтористий водень в форсуючних скруберах із зрошенням розчином соди. Ступінь очищення таким способом від різних забруднювачів становить: фтористий водень – 97–98%, пил – 95%, смоли – 60%.

В електролізерах з обпаленими анодами газ очищають в два етапи: спочатку у вертикальних електрофільтрах, а потім в мокрих скруберах. Ступінь очищення – 92% від пилу і 96…97% від фтористого водню.

Електролізери обладнані також пальниковими пристроями для допалювання оксиду вуглецю.

Забруднені води при виробництві алюмінію очищають на локальних очисних спорудах з подальшим використанням їх в системах зворотного водопостачання. Свіжа вода необхідна лише для підживлення системи.

Основна частина забруднюючих речовин в стічні води потрапляє при очищенні газів. Але значне забруднення води відбувається через поверхневий стік з території підприємства. Алюмінієве виробництво належить до тих виробництв, на яких за умовами технології неможливо у повній мірі виключити надходження у стік специфічних домішок з токсичними властивостями.

Так як стічні води алюмінієвого виробництва мають високу температуру, то в системах зворотнього водопостачання предоглядаються споруди для очищення води від завислих і токсичних речовин (відстійники, фільтри та інші) для охолодження (градирні, бризкальні басейни), для пом’якшення (катіонітові фільтри), для видалення токсичних речовин (адсорбери).

При виробництві багатьох кольорових металів є шлам, що накопичується у шламовідстійниках, і який може використовуватись у промисловості будівельних матеріалів. Наприклад, при виготовленні алюмінію з нефелінів з відходів виготовляють нефеліновий цемент, з якого отримують конструкційний ізоляційний газобетон високих марок, зі шламу отримують вогнетривкий бетон і цеглу, а також випалені плити, блоки, легковаговий ізоляційний матеріал. У дорожньому будівництві його використовують для зміцнення ґрунтів підстилаючого шару, а також як в’яжучий асфальтобетон.

Розроблені методи використання шламів алюмінієвої промисловості при виробництві шлакощебеню, шлакокристалів, в’яжучих матеріалів, будівельної кераміки, глиняної і силікатної цегли, а також цементу і керамзиту як залізовмісної добавки замість дефіцитних піритних недогарків. Шлами можуть слугувати перспективною сировиною для багатьох інших будівельних матеріалів. Червоний шалам алюмінієвого виробництва знайшов своє застосування як реагент в металургійній промисловості при виробництві агломерату і залізорудних окатишів, як пігмент для зафарбування ламінованих деревостружкових плит. Дослідження виявили, що червоний шлам алюмінієвої промисловості є добрим сорбентом для очищення промислових газів від сполук сірки, фтору, азоту та інших, для уловлення пестицидів із забруднених вод. Червоний шлам все ж тієї алюмінієвої промисловості має складну будову. Вміст в ньому великого набору макро– і мікроелементів (фосфору, заліза, магнію, марганцю, міді, кобальту, титану, нікелю, сірки, хлору і бору), що знаходяться в рухливому стані і легко засвоюється рослинами, відсутність небезпечних токсичних речовин дають можливість застосовувати червоний шлам як мінеральні добрива для підживлення сільськогосподарських культур. Мікроелементи, що входять у червоний шлам, значно поліпшують якість і харчову цінність врожаю. Враховуючи лужні якості червоного шламу, його застосування особливо перспективне на засолених грунтах. Значним внеском у захист навколишнього середовища є реутилізація використаного металу. В аналогічному ступені відбувається забруднення повітря та води на підприємствах кольорової металургії, що займаються виготовленням міді, цинку, свинцю та інших металів. Важливою проблемою для підприємств кольорової металургії є забруднення ландшафтів. На територіях заводів накопичується дуже велика кількість твердих відходів та шламів. Шламосховища часом досягають за площею 200 га. Ці шламонакопичувачі на поверхні висихають і вітер розносить пилюку на прилеглі до заводів території. Відходи також інфільтруються у грунт і потрапляють в підземні води, забруднюючи їх [1-8].

ВИСНОВКИ:

У курсовій роботі було здійснене наступне:

1) У першому розділі була розглянута загальна характеристика металургійної галузі, описано основні етапи розвитку металургії, економічні умови розвитку та розміщення чорної металургії, розглянуті одні з найбільших металургійних підприємств україни та їх основні властивості, а саме: місце розташування певних об’єктів, кількість занятих працівників на підприємстві і річний видобуток металу.

2) У другому розділі були розглянуті технологічні процеси металургійного виробництва. Розглянуто процеси та методи виробництва чавуну, а саме вихідні матеріали для виробництва чавуну, будова доменної печі, доменний процес, Продукти доменного виробництва, їх характеристика призначення і негативний вплив на довкілля. Також в цьому розділі ми розглянули сучасні методи воробництва сталі, будову різних типів печей(мартенівської печі, індукційної печі).Проаналізували схему технологічного процесу виробництва сталі. І дізналися якого негативного впливу завдає виробництво цієї галузі. Проаналізували виробництво алюмінію, і його негативний вплив на довкілля.

3) У розрахунковій частині проведена –

Дата добавления: 2015-10-24