Физико-химические свойства пыли

Химический состав

Химический состав пыли характеризуется высоким содержанием железа. Основную часть составляют оксиды железа, соотношение которых меняется по дымоотводяшему тракту печи. Содержание FеО в вертикальном канале составляет 20-30%, а перед газоочисткой до 1,5%, при этом содержании Fе₂О₃ увеличивается с 65-75 до 88-92 %.

На ряду с железосодержащими оксидами в состав пыли входят СаО, А1₂О₃, МnO, МgО, Р₂О₅, соединения серы. Исследованиями института "Уралмеханобр" установлено, что в пыли мартеновского производства содержится 0,09-1,19% свинца и 0,36—4% цинка, при этом основная масса цинка представлена ферритом (ZnO₂^x Fе₂O₃), а свинца - церрусситом (РbСО₃).

Дисперсный состав

Основную часть пыли при продувке ванны составляют первичные частицы с диаметром 0,01—1,0 мкм. Средний медианный размер этих частиц составляет 0,2-0,4 мкм. Дисперсный состав первичных частиц пыли незначительно изменяется в течение плавки и мало зависит от расхода кислорода, но при движении по газоотводящему тракту первичные частицы коагулируют в агрегаты различных размеров. Агрегаты в буром дыме представлены в виде комков неправильной формы и цепочек. Размер и компактность их изменяются в течение продувки и по ходу потока в газоотводящем тракте. Это необходимо учитывать при проектировании газоочистных сооружений за мартеновскими печами.

Выбросы оксидов серы в мартеновских, в двух ванных печах невелики. Это связано с тем, что и шихта, и топливо пода­ются в них по возможности обессеренными и, кроме того, основное количество серы переходит в шлак.

Содержание оксидов серы в дымовых газах от печей мартеновского производства определяется видом применяемого топлива и содержанием серы в шихтовых материалах, достигая максимально 800 мг/м³ при отоплении мазутом или коксодоменной смесью. При отоплении печей природным газом с добавкой малосернистого мазута содержание сернистого ангидрида в дымовых газах составляет 20-1.80 мг/м³, возрастая с увеличением доли мазута в топливе. С увеличением садки печи концентрация оксидов серы в газах несколько снижается.

С учетом указанных факторов содержание оксидов серы (m ^SO₂) в дымовых газах с достаточной для практических расчетов точностью описывается формулами:

при плавлении

m = 7.8 * 10^-4 * г/м³; (5)

при доводке

m = 1.28 * 10^-4 * г/м³, (6)

где - Т - количество жидкого расплава в печи, г; V_г - количество отходящих газов, м³/ч; [S_Ш] - содержание серы в шихте, %; , - длительность плавки и периода доводки соответственно, ч.

Содержание оксида углерода в конце дымового тракта мартеновских и двух ванных печей незначительно и выбросы ее носят кратковременный характер, в двух ванных могут достигать 200 мг/м³.

Физико-химические и токсические свойства бенз(а)пирена и характеристика выбросов его с технологическими газами

В составе пыли, отходящей от мартеновских и двухванных содержится бенз(а)пирен, высокотоксичное вещество,относящееся к классу канцерогенных полициклических арома­тических углеводородов (ПАУ).

Рис.8 Структурная формула

бенз(а)пирена (C₂₀H₁₂)

Проблемы защиты от загрязнения канцерогенными вещества­ми атмосферного воздуха приобретает все большую актуаль­ность в связи с повсеместным ростом заболевания раком органов дыхания у населения большинства стран мира.

Источником образования канцерогенных ПАУ являются процессы, связанные со сжиганием топлива и различными видами термической переработки канцерогенных ПАУ.

Индикатором загрязнения внешней среды канцерогенными ПАУ служит высокоактивный канцерогенный углеводород бенз(а)пирен.

Он относится к группе пиренов. Эмпирическая формула С₂₀Н₁₂. Структурная формула представлена на рис. 8. Молекулярный вес 252,32. В чистом виде он представляет собой твердое вещество желтого цвета с температурой плав­ления 176,5-179,3 °С и температурой кипения 475 °С при давлении 1,011*10⁵ Па. Летучесть бенз(а)пирена незначи­тельная при комнатной температуре, но значительно возрас­тает при 100 °С и особенно при 170-200 °С.

Бенз(а)пирен обладает способностью хорошо сорбироваться на различных твердых материалах - частицах пыли, сажи, известных материалах и др.

Являясь одним из наиболее стабильных ПАУ, он в составе атмосферных загрязнений сохраняется очень долгое время (в течение года при хранении в темноте сохраняется 68 %). В биологическом отношении бенз(а)пирен является наиболее активным из всех встречаемых в окружающей среде ПАУ.

Содержание бенз(а)пирена в дымовых газах мартеновских печей после газоочистки составляет 0,051-0,158 мкг/м³, двухванных 0,064-0,159 мкг/м³.

Мартеновское производство имеет большое количество неорганизованных выбросов загрязняющих веществ, которые в месте их образования попадают первоначально в рабочую зону цеха, а затем через аэрационные фонари и другие проемы производственных зданий в атмосферу. В табл. 4 приведена качественная и количественная характеристика неорганизованных выбросов загрязняющих веществ из аэрационных фонарей от различных участков цеха.

Объем газовоздушной смеси, выделяемой через аэрационные фонари мартеновского цеха, с достаточной для практических целей точностью можно определить по следующей формуле,

V_аф = 7200 WLh _аф, (7)

где W - скорость выхода газовоздушной смеси через проемы аэрационного фонаря (для горячих пролетов и участков составляет 1,0-1,5 м/с, для холодных 0,8-1,0 м/с); L - длина аэрационного фонаря, м; h – высота створки аэрационного фонаря, м; - степень открытия проемов аэрационного фонаря ( 1), для полностью открытых проемов = 1.