139. Особенности производства и виды воздействия черной и цветной металлургии на окружающую среду.

Черная и цветная металлургия и металлообрабатывающая промышлен­ность занимают одно из первых мест по объему загрязнений, выбра­сываемых в окружающую среду.

Производство чугуна и стали в нашей стране ежегодно сопровож­даются образованием более 70 млн т металлургических шлаков, изкоторых используется немногим более SO%. Кроме того, различные виды ме­таллургического производства и метал­лообработки (доменное, сталеплавиль­ное, горячий прокат, травление металлов и т. д.) дают большие массы разнообраз­ных по составу шламов и пылей, исполь­зуемых частично или вообще не ис­пользуемых. Только накопление шламов с содержанием железа около 50 % на заводах черной металлургии достигает 20 млн т/год. В целом производство 1 т стали сопровождается образованием около 0,4 т твердых отходов, не считая дымовых газов и загрязненных сточных вод.

Металлургические шлаки представ­ляют собой силикатные системы с раз­личным содержанием железа (табл. 4). Те же шлаки содержат тяжелые металлы, мышьяк, сурьму, остатки флотагентов итиоцианаты, сульфи¬ды, сероводород и соединения мышьяка, отравляющие гидробиоту и делающие воду непригодной для питья, водопоя, орошения, а зачастую и для технического использования.

Металлургическое производство является опасным источником загрязнения атмосферы отходящими га­зами и твердыми выбросами. Подготовка сырья, загрузка руды и кокса в доменную печь и ряд других процессов вызывают образование огромного количества пыли, а отходящие газы доменного и конвер­торного производств содержат много оксида углерода и очень токсич­ны, хотя представляют собой ценное топливо, которое следует очищать и использовать на металлургических комбинатах.

Выбросы предприятий черной металлургии имеют высокую (300— 400, а иногда до 800° С) температуру и могут быть использованы как теплоносители. Загрязнение воздуха от предприятий черной металлур­гии в зависимости от силы ветра распространяется на расстояние 15-25 км.

В мире ежегодно выплавляется цветных металлов приблизительно в 15 раз меньше, чем черных. Однако на 1 т производимого цветного металла выход шлаков составляет 10—200 т, поэтому их масса вполне сопоставима с выходом шлаков в черной металлургии.

Производство цветных металлов, но сплавов и гальваническое производство поставляют в биосферу Se, As, Sb, Си, Ag, Sr, Zn, Cd, Hg, Al, Sn, Pb, Bi, Mo, W, Ni. Кроме твердых отходов металлургические и металлообрабатывающие заводы сбрасывают в реки и другие водоприемники сточные воды, содержащие твердые взвеси, растворы и эмульсии солей, кислот и щелочей, растворимые соединения тяжелых металлов, цианиды и углеводороды.

Цветная металлургия является вторым после теплоэнергетики за-грязнителем биосферы диоксидом серы. В процессе обжига и перера¬ботки сульфидных руд цинка, меди, свинца и некоторых других металлов в атмосферу выбрасываются газы, содержащие 4—10 % S02 — концентрация, достаточная для организации производства серной кислоты.

В районах земного шара с мощным медеплавильным производством (штат Теннеси в США, о. Тасмания) выбросы отходящих газов без очистки привели к полной гибели растительности, эрозии почв и образованию пустынных территорий. Кроме диоксида серы эти газы содержат триоксид мышьяка, хлорид и фторид водорода и другие токсические соединения.

140. Воздействие транспортно-дорожного комплекса на окружающую среду. Источники и состав выбросов автотранспортных средств. Экологические аспекты аварий на транспорте. Пути совершенствования экологических показателей при эксплуатации автомобилей.

Загрязнение ОС.Одним из основных источников негативного воздействия на окружающую среду и здоровье населения является автомобильный транспорт, на долю которого приходится более 40% суммарного выброса от стационарных и передвижных источников и более 90% объема вредных выбросов транспортного комплекса. Автомобильный транспорт является основным источником шумового загрязнения в городах, причиной отчуждения и деградации земли, используемой для стоянки и хранения автомобилей, загрязнения окружающей среды твердыми и жидкими отходами транспортной деятельности. Придорожные территории загрязняются продуктами износа шин, антифрикционных материалов и дорожного покрытия. Проливы смазочных материалов, топлива и эксплуатационных жидкостей загрязняют почву. В состав отработавших газов входят следующие токсичные вещества и поэтому наиболее опасные для здоровья человека: окись углерода, окислы (окись и двуокись) азота, углеводороды, среди которых особую опасность представляют полициклические ароматические углеводороды и, в частности, бенз(а)пирен, способствующий возникновению онкологических заболеваний, альдегиды (формальдегид и акролеин), соединения серы, свинец и его соединения, сажа. Оксид углерода образуется при горении с недостатком кислорода, а также в ходе диссоциации СО₂ при температурах 2000 К, при окислении углеводородов и частичном окислении сажи. Диоксид углерода СО₂ – продукт полного сгорания углеводородов. СО₂ образуется в камере сгорания, нейтрализаторах и выпускной трубе. Углеводороды СxНy представлены несколькими десятками различных веществ. Наличие углеводородов в отработавших газах обусловлено такими явлениями, как неполнота сгорания топлива, наличием в камере сгорания зон относительно низких температур, неоднородность топливно-воздушной смеси, пропуски зажигания в отдельных циклах или цилиндрах двигателя. Наибольшую опасность представляет 1,2-бензапирен, являющийся сильным канцерогеном. Сажа. Образуется при сгорании углеводородов в условиях значительной нехватки кислорода На поверхности частиц сажи происходит сорбция полициклических ароматических углеводородов. Это является причиной отнесения сажи к разряду опасных загрязнителей. Оксиды азота NOx. Среди всех оксидов азота, образующихся в камере сгорания ДВС, преобладает NO. При сгорании топлива в цилиндрах двигателя возникают высокие температуры и давления. Входящий в состав воздуха азот при этих условиях вступает в реакцию с несгоревшим кислородом, в результате чего образуются оксиды азота – весьма токсичные вещества. Соединения серы. Сера входит в состав топлива и при его горении окисляется до SО₂. Оксид серы (IV) может окисляться дальше. 2SO2 + O2 → 2SO3. Взаимодействие оксида серы (VI) с парами воды при температурах ниже 815 К приводит к образованию серной кислоты: SO3 + HO2 → H2SO4. Токсичные вещества образуются также из-за применения топлив с некоторыми присадками и примесями: это свинец при использовании этилированного бензина и сернистый ангидрид при работе дизелей на топливах, содержащих серу.

Свинцовая интоксикация даже при небольших дозах ведет к нарушению деятельности центральной нервной системы, развитию анемии и болезней почек, а у детей – к отставанию в умственном и физическом развитии. Наряду с процессом горения топлива при выполнении транспортной работы протекают еще ряд процессов, вносящих свой вклад в общую картину ингредиентного и параметрического загрязнений. Таковыми являются: 1. Испарение топлива и других эксплуатационных материалов; 2. Износ поверхностей. Является причиной загрязнения окружающей среды минеральной пылью, резиновой крошкой, частицами металлов, асбестосодержащими частицами фрикционных материалов; 3. Акустическое излучение, производимое при работе автотранспортного средства, т.е. шум. Пути и методы улучшения экологических показателей автомобиля 1. Законодательные ограничения выбросов вредных веществ.Начавшееся в 2006 г. сокращение валовых выбросов загрязняющих веществ вызвано качественным улучшением экологической структуры парка автотранспортных средств в связи с введением в действие постановления Правительства Российской Федерации от 12 октября 2005 г. № 609 специального технического регламента “О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных загрязняющих веществ”. 2. Совершенствование систем питания и зажигания ДВС, ужесточение технологических допусков при изготовлении деталей, формирующий камеру сгорания, системы подачи топлива, впускных трубопроводов. Принятие законодательных решений, направленных на ограничение производства автомобилей с большими расходами топлива, стимулирует создание двигателей с усовершенствованным рабочим процессом, обеспечивающим более полное сгорание топлива. Карбюраторное смесеобразование заменяется впрыском топлива, появились двигатели, работающие на переобедненных смесях, с расслоением заряда, широко внедряется электронное зажигание, многоклапанные системы газораспределения. При пуске холодного двигателя, когда используется очень богатая смесь, применяются автоматы, сокращающие время прогрева двигателя. Уменьшение выброса вредных веществ на режимах торможения двигателем достигается с помощью экономайзера принудительного холостого хода – клапана, отключающего подачу топлива на этом режиме. 3. Повышение качества моторных топлив. для улучшения качеств дизельных топлив введены жесткие ограничения на содержание серы. Переход на топливо более высоких классов позволяет значительно снизить выбросы в атмосферу диоксида серы, полиароматических углеводородов, твердых частиц, повысить эффективность и долговечность работы систем очистки отработавших газов автомобиля. 4. Рециркуляция отработавших газов. Для уменьшения выбросов оксидов азота используется рециркуляция – перепуск части отработавших газов 15-20 % из выпускного трубопровода во впускной. 5. Нейтрализация отработавших газов. Вредные вещества, выходящие из цилиндров двигателя, приходится ликвидировать уже в выпускной системе. Для этого применяются каталитические нейтрализаторы. В качестве катализаторов выступают платина, палладий, родий. Металлы-катализаторы используют в виде тончайшей активной пленки, напыленной на поверхность материала-носителя (гранулы Al2O3, SiO2, цеолиты, керамика, фольга из нержавеющей стали). Отработавшие газы проходят через слой катализатора, на котором происходят реакции превращения токсичных компонентов в нетоксичные или менее токсичные.. Современные каталитические нейтрализаторы позволяют снизить содержание в отработавших газах одновременно трех загрязняющих компонентов: CO, CxHy, NOx. Каталитические нейтрализаторы подразделяют на: 1) окислительные – уменьшающие выброс оксида углерода и углеводородов на 80–90 %. Действуют как дожигатели продуктов неполного сгорания; 2) трехкомпонентные, уменьшающие выброс CO, CxHy, NOx на 75–90 %. В трехкомпонентном нейтрализаторе платина и палладий вызывают окисление СО и CxHy, а родий приводит к восстановлению NOx. Для дизельных. В этом случае процесс протекает в три стадии: на первой идет улавливание и дожигание сажи, на второй – восстановление NОx, на третьей – окисление СО и CxHy. 6. Поддержание технического состояния, т.е. своевременное техническое обслуживание и ремонт, регулировка агрегатов в пределах допусков заводов-изготовителей. 7. Использование новых рабочих процессов. В числе перспективных рабочих процессов двигателей - использование переобеднённой смеси, 8. Использование новых видов топлива. наиболее перспективным топливом с экологической точки зрения является водород. В странах с жарким климатом распространение получили автомобили с двигателями, работающими на спиртовых топливах (метаноле и этаноле). Применение спиртов снижает выброс вредных веществ на 20–25 %. К недостаткам спиртовых топлив относится существенное ухудшение пусковых качеств двигателя и высокая коррозионная агрессивность и токсичность самого метанола. На сегодняшний день наиболее экологичным и удобным в применении является сжиженный газ, при сгорании которого образуется в два раза меньше CO и CxHy по сравнению с бензином. К преимуществам газового топлива относятся высокое октановое число и возможность применения нейтрализаторов. К недостаткам газообразных топлив относится также высокая чувствительность к регулировкам топливной аппаратуры. 9. Применение глушителей, вибропоглощающих слоистых материалов, акустических экранов и капсул, малошумных шин с изменённым рисунком протектора и др. Перечисленный комплекс мероприятий может обеспечить снижение шума автомобиля на 10 - 15 дБА.

141. Сжигание ископаемого топлива. Источники, состав и интенсивность выбросов. Ежегодное потребление ископ-го топлива хар-ся величиной энергетического эквивалента (8*1019 Дж). В топках котельных сжигается ⅓ всего топлива; транспорт – следующая статья потребления. Две другие главные статьи: отопление и процессы прямого нагрева. Сжиг-е топлива этими 4-я категориями составляет 90% от всего потребления. Котельные не только самые крупные потребители, но и самые грязные: выбросы SO2, дисперсные загрязнители и оксиды азота. Котлы делятся: энергетические, промышленные, коммунальные. Котельные потребляют природный газ, нефть, уголь. Кол-во и характер выбросов зависит от типа топлива и типа котла. Горючее топливо состоит в основном из 3х элементов: углерод(С), водород, кислород. Каждый процесс горения требует: достаточного времени для завершения хим реакции; достаточной температуры для нагрева до полезных реакций разложения и сгорания углерода и водорода; достаточной турбулентности для смешения О2 и горючих элементов. Температура воспламенения- это т-ра, которая д.б. достигнута или превышена в присутствии О2, чтобы произошло загорание. Теплота сгорания- это кол-во тепла, выделившегося при сгорании единицы топлива. Источниками выбросов яв-ся: твердые топлива, жидкие и газообразные. Твердые. Основное- это уголь. Свойства зависят от месторождения, различаются по содержанию С и по теплоте сгорания. Сжигание тв топлива приводит к образования дисперсных и газообразных загрязнителей. Дисперсные загрязнители образ-ся также и при хранении и переработке т.т. при горении угля образуются частицы, состоящие в основном из С, SiO2, Fi2O3, Fe2O3, S, органические загрязнители. В следовых кол-вах присутствуют и другие элементы. Газообразные выбросы включают в себя СО, SО2, углеводороды. Пыль м. образоваться при операциях, которые выполняются на эл/станциях, работающих на угле. Возможно образование пыли при разгрузке, из-за недостаточной герметичности оборудования, в следствие ветровой эрозии угольных куч, при транспортировке и при удалении и складировании топочной золы. Интенсивность выбросов для: 1)антроцида а)распыленный: выход частиц-7,7с, SО2-17с, СО-0,45, СхНу- следовое кол-во; б)ручные топки: выход частиц-4,5, SО2-17с, СО-40,8, СхНу-1,13, NOх-1,37; 2)легнита а) распыленный: выход частиц-3,2Т, SО2-13,6с, СО-0,45, СхНу- 0,45, NOх-6,35; б)ручные топки: выход частиц-1,36Т, SО2-13,6с, СО-0,91, СхНу-0,45, NOх-2,7; 3)другие виды а)дрова: выход частиц-2÷6, SО2-0,68, СО-1÷27, СхНу-1÷32, NOх-4,5; б)тростниковый жмых: выход частиц-7,3, SО2-следовое кол-во, NOх-0,5;буквыТ и с означают содержание золы и серы в топливе. Жидкие. Распыляют на мелкие капли для увеличения поверхности соприкосновения с кислородом. Капли легко испаряются и нах-ся в газообразном состоянии в процессе горения. Степень диспергирования определяет кол-во избыточного воздуха необходимого для полного сгорания. В зависимости от сорта нефти теплота сгорания колеблется в пределах от 72(1 сорт) до 83(6 сорт) МДж/кг. Нефть 1го и 2го сорта – это отогнанная нефть, более легкие фракции. Она исп-ся в основном в коммунальных котельных и малых промышленных котельных. Нефтяные остатки (4,5,6 сорта) используются в энергетике и больших промышленных котельных. Отогнанная нефть более летучая, чем нефтяные остатки, она чище и отличается низким содержанием золы, соединений азота и серы. Выход аэрозолей при сжигании остаточной нефти оценивают по содержанию серы. В условиях малой нагрузки дисперсные выбросы м.б. уменьшены на 30-40% для энергетических котельных, на 60% для коммунальных. Однако при слишком малых нагрузках кол-во аэрозолей м. резко возрасти из-за невозможности обеспечить соответствие условиям горения. Превращение азото-топлива яв-ся наиболее важным механизмом образования оксидов азота в тех котельных, где исп-ся нефтяные остатки. При сжигании топливной нефти образ-ся небольшие кол-ва углерода и углеводорода, оксидов углерода. Газообразные. Эти топлива легко смешиваются с воздухом и не требуют дополнительной подготовки. Если газ и воздух перемешаны, а за тем нагреты, то горение протекает путем гидроксилирования в голубом пламени. Крекинг или горение желтым пламенем происходит когда газ и воздух предварительно нагреты, а за тем перемешиваются. В желтом пламени могут образоваться сажа и пироуглерод, если горение преждевременно прекращено или протекало в недостатке кислорода. Природный газ (метан) яв-ся преобладающим газообразным топливом Qсг=3,4÷4,5*105 Дж/кг. Другие топлива это газовый конденсат, нефтяные газы, доменный газ, ацетилен, водород и др. Главный компонент природного газа- это метан с примесью этана(С2Н6), азота(N2), гелия(Не) и СО2. отходящие газы при сжигании газа и газового конденсата содержат компоненты аналогичные тем, к-е образ-ся при сжигании нефти и угля, но в меньшем кол-ве. Природный газ рассматривается как чистое топливо, но при несоответ-х условиях могут возникать большие кол-ва дыма, СО, CxHy, Sox. Кол-во избыточного воздуха- это главный фактор, влияющий на кол-во и состав выбросов. Если воздух подается в кол-ве, меньшем оптимального, то топливо сгорает не полностью, соответственно увеличивается выход дисперсных частиц, а также СО.

85. Охрана труда женщин и подростков. На тяжелых работах и работах с вредными или опачными улс-ми труда запрещается применение труда женщин и подростков, а также лиц, к-ым указанные работы противопоказаны по состоянию зд-я. Требования к усл-м труда женщин регламентированы СанПиН, в соот-ии с СанПиН пред поступлением на работу женщины д проходить мед обследование, с учетом предстоящей профессии и иметь мед заключение о состоянии зд-я по результатам осмотра комиссией врачей, включая акушера –гинеколога. Все женщины-работницы со дня установления у них беременности д б взяты под тщательное диспансерное наблюение с обязательным трудоустройством в ранние сроки на работу, не связанную с воздействием вредных производственных факторов на весь период беременности. Организация трудового процесса на р м д соот-ть «Гигиеническим рекомендациям по рациональному устройству беременных женщин». Привлечение женщин к работе в ночное время, к сверхурочным работам, к работе в выходные дни, ночное время и направление в командировки беременных женщин и женщин, имеющих детей в возрасте до трех лет, допускается только с их письменного согласия. Женщины со временны установления беременности и в период кормления ребенка грудью к выполнению всех видов работ, связанных с использованием ЭВМ, не допускаются. Подростки принимаются на работу только после предварительного обязательного медицинского осмотра и в дальнейшем, до достижения 18 лет, ежегодно подлежат обязательному медицинскому осмотру. Кроме того, нельзя привлекать подростков к ночным и сверхурочным работам. Ежегодные отпуска подроскам предоставляются в удобное для них время с продолжительностью отпуска в 31 календарный день. Увольнение несовершеннолетних производится в исключительных случаях и не допускается без трудоустройства. В случае общего заболевания, трудового увечья, инвалидности с детства лицам в возрасте до 16 лет гос служба медико-соц экспертизы м установить категорию «ребенок-инвалид», а лицам свыше 16 лет – 1, 2 или 3 группу инвалидности.

89. Материальный и тепловой баланс процессов горения.

Материальный баланс процессов горения: приход (горючее + окислитель)=расход (продукты горения) n_г(Гор)+n_ок(ок)=Σ m_i(ПГ_i)

гор и ок -хим.ф-лы горючего и окислителя

ПГ_i-хим ф-ла i-го прод.гор-я, n_г, n_ок, m_i – коэф. при соот-их исх. И конеч. продуков

Тепловой баланс: приход(Qисх+Qгор)=расход(Qпг+Qи+Qнедожег), где Qисх- энтальпия исходных компонентов(внутр.энергия), Qгор- теплота горения, Qпг- теплота, уходящая с продуктами горения, Qи- теплота излучения пламени, Qнедожег- часть потенциальной кинетической энергии исходного горючего вещества, заключенного в продуктах неполного горения.