Цементы

1. Антропогенные источники поступления в ОС. Содержится в выбросах производств бетона, железобетона, асбоцементных изделий. Компоненты состава цемента содержатся в выбросах других производств, например, СаО при производстве силикатного кирпича.

2. Физические свойства и состав. Вяжущие порошкообразные материалы, обра­зующие при смешении с водой пластическую массу, затвердевающую в камневидное тело. Портландцемент: 62—76% СаО. 20—24% SiO₂, 4—7% Аl₂О₃, 2—5% Fе₂O₃, 1,5—4% МgО. Романцемент: 17,76% SiO₂, 5,17% Аl₂O₃, 2,43% Fе₂O₃, 34,4% СаО, 21,8% МgО, 1,21% SО₃, 6% щелочей, 11% летучих веществ. Шлако­вый цемент: 54—60% СаО, 20—25% SiO₂, 0,6—5% МgО, 9—15% Аl₂О₃ + Fе₂О_3, 0,8—2,6% S0₃ (30—70% доменного гранулированного шлака).

3. Применяются в строительстве; для изготовления бетона, железобетона, асбоцементных изделий.

Получаются измельчением клинкера, являющегося продуктом совместного обжига предварительно измельченных глинистых, мергелистых, высокоглиноземнстых и кремнеземистых пород, шлаков, золы и т. п. Для ускорения обжига добавляют фториды щелочных и щелочноземельных металлов, кремнефториды, для снижения вязкости шлама — сульфитно-спиртовую барду, триполифосфат натрия, для улучшения помола — трнэтаноламнн, антрацит, мылонафт, лигнин.

4. Токсическое действие: Животные. После однократного введения в трахею белых крыс пыли Ц., содержащей 0,8—1,4% свободной SiO₂, в легких через 1—3 месяца появляются узелковые и дуффузные поражения; по истечении 6 месяцев эти изменения становятся менее выраженными, причем отмечается даже тенденция к обратному их развитию. Вдыхание пыли Ц. (250— 300 мг/м³, 2 ч в день в течение 6—12 месяцев) вызывает умеренно выраженный, медленно прогрессирующий узелковый пневмокониоз в сочетании с катаральным или гнойным бронхитом. У кроликов длительное вдыхание пыли Ц. ссодержанием SiO₂ от 24,7 до 31,6% (6 ч в день в течение 4— 5 месяцев) приводит к развитию фиброзного процесса в легких и появлению признаков резорбтивного действия — похуданию, снижению содержания эритроцитов и гемоглобина, лейкоцитозу, ускорению РОЭ, нарушению процессов регенерации костной ткани. У животных выпадает шерсть, и появляются гнойнички на коже. В то же время пыль Ц., воздействуя на легкие и пищеварительный тракт кроликов в течение более 4 месяцев, не вызывает в них воспалительных и склеротических измене­ний. Полагают, что интенсивность изменений в легких зависит от содержания в пыли Ц. связанной и свободной SiO₂.

Об общетоксическом действии пыли портландцемента, введенной в трахею белых мышей, свидетельствует увеличение содержания гистамина и активности холннэстеразы и диамннооксидазы в крови, снижение общего количества глутатнона и фагоцитарной активности лейкоцитов.

Человек. Рабочие цементных заводов, в том числе с небольшим стажем, жалуются на боль и тяжесть в груди, одышку, кашель, сухость во рту, охриплость, понижение обоняния, носовые кровотечения. Случаи пневмокониоза, обычно доброкачественного, со скудной клинической симптоматикой описаны многими авторами. В зависимости от химического состава пыли может развиться либо типичный силикоз, либо ме­жуточный склероз. В ряде случаев у рабочих обнаружены «камеш­ки» (рииолиты) на задней стенке глотки, на миндалинах, в гортани и полости носа, трещины и даже перфорация носовой перегородки. Выявлены также брон­хиты, эмфизема и плевральные сращения; хро­нические воспалительные процессы в гайморовой полости и полипоз слизистой носа; учащение случаев хронических неспецифических заболева­ний легких. Иногда наблюдается временная глухота. На рентгенограммах, даже у недавно работающих (1—4 го­ла) молодых людей, заметно сужение зубных каналов. Отмеча­ются язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, вызванные, по-видимому, специфическим действием цементной пыли на сли­зистую желудочно-кишечного тракта. Все це­менты хорошо растворяются в желудочном соке (до 72%).

5. Методы определения. В воде. Определение основано на образовании комплекса иона Са²⁺ с анионом ЭДТА и последующем титровании; чувствительность метода 0,4 – 0,6мг/л. В крови определяется колориметрически с помощью мурексид-кальциевого комплекса, фиксированного глицерином.

6. Индивидуальная защита. Работающие с цементом долж­ны пользоваться для защиты органов дыхания респираторами одноразового пользования типа ШБ «Лепесток»; для защиты кожи — перчатками и спецодеждой; для глаз — защитными очками. При контакте с ним кроме защиты органов ды­хания необходима особо тщательная защита кожи (использова­ние лицевых масок, респираторов, очков, перчаток, применение гидрофобных и ожиряющих мазей). Строгое соблюдение мер личной гигиены, обязательное мытье после работы.

Неотложная помощь. При вдыхании цементной пыли — ингаляция водяными парами (предварительно добавить к воде несколько кристалликов лимонной кислоты), горчичники на об­ласть грудной клетки. По показаниям — сердечные средства. При попадании в глаза — срочно промыть (в течение 10—30 мин) широко раскрытый глаз струей воды, затем 5 % раство­ром NН₄Сl или 0,01 % раствором СаNа₂-ЭДТА. Далее зака­пать в конъюнктивальный мешок 0,5 % раствор дикаина. При ожогах кожи — удаление приставших остатков извести минеральным или растительным маслом, примочки с 5 % раствором лимонной, виннокаменной, уксусной или соляной кислоты. При случайном попадании в желудок — промывание 8—10 л воды, под кожу морфин, далее симптоматическое лечение.

 

 

7. Методы очистки

Пылеуловители:

а) Механические пылеуловители

Широкое применение для сухой очистки газов получили цикло­ны различных типов.

Цилиндрические циклоны предназначены для улавливания сухой пыли аспирационных систем. Их рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед фильтрами или электрофильтрами.

Ротационные пылеуловители относят к аппаратам центробежно­го действия, которые одновременно с перемещением воздуха очи­щают его от фракции пыли крупнее 5 мкм. Они обладают большой компактностью, так как вентилятор и пылеуловитель обычно совме­щены в одном агрегате. В результате этого при монтаже и эксплуа­тации таких машин не требуется дополнительных площадей, необ­ходимых для размещения специальных пылеулавливающих уст­ройств, при перемещении запыленного потока обыкновенным венти­лятором.

Плюсом механических пылеуловителей является простота эксплуатации, высокая производительность, а также возможность очистки газа с высокой концентрацией примесей. Минусом является высокая степень износа рабочих деталей.

Эффективность пылеуловителей данного типа составляет 0,8 - 0,99.

б) Фильтры:

Фильтры широко используют для тонкой очистки газовых вы­бросов от примесей.Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред. Наибольшее распространение в промышленности для сухой очистки газовых выбросов получили рукавные фильтры. Одним из условий нормальной работы фильтров является поддержание температуры очищаемых газов, в определенных пределах. Температура газа на входе в фильтр, с одной стороны, не должна превышать макси­мально допустимую для фильтрующего элемента температуру и, с другой стороны, быть выше температуры точки росы па 15— 30°С.

Фильтры используют для тонкой очистки воздуха с кон­центрациями примесей не более 50 мг/м³, если требуемая тонкая очистка воздуха идет при больших начальных концентрациях при­месей, то очистку ведут в системе последовательно соединенных пылеуловителей и фильтров.

Эффективность фильтров составляет 0,80 - 0,99.

в) Мокрые пылеуловители:

Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность либо капель жидкости, либо пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распростране­ние, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от, мелкодисперсной пыли, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Однако мокрые пылеуловители обладают рядом недостатков, ограничи­вающих область их применения: образование в процессе очистки шлама, что требует специальных систем для его переработки; вы­нос влаги в атмосферу и образование отложений в отводящих га­зоходах при охлаждении газов до температуры точки росы; необ­ходимость создания оборотных систем подачи воды в пылеулови­тель.

Эффективность работы мокрых пылеуловителей 0,70 - 0,99

д) Электрофильтры

Электрическая очистка — один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах.

Загрязненные газы, поступающие в электрофильтр, всегда ока­зываются частично ионизованными за счет различных внешних воз­действий (рентгеновских и космических лучей, радиоактивных излучений, нагрева газа и др.), поэтому они способны проводить ток, попадая в пространство между двумя электродами. Сила тока зависит от числа ионов и напряжения между электродами.

Эксплуатационные характеристики электрофильтров весьма чувствительны к изменению равномерности поля скоростей на вхо­де в фильтр. Для получения высокой эффективности очистки необ­ходимо обеспечить равномерный подвод газа к электрофильтру за счет правильной организации подводящего газового тракта и применения распределительных решеток во входной части электро­фильтра.

При использовании электрофильтров для очистки воздуха от аэрозолей горючих веществ необходимо, чтобы максимальная тем­пература аэрозольной смеси была на 20—25°С ниже температуры вспышки улавливаемой жидкости, а возможная максимальная кон­центрация горючей жидкости в аэрозольной смеси —не менее чем на один порядок меньше нижнего концентрационного предела вос­пламенения данной смеси. Это позволяет устранять возможность воспламенения фильтрата в электроуловителе.

Плюсы высокая эффективность 0,95-0,99. Минусы высокие затраты энергии

Очистка выбросов от газо- и парообразных загрязнителей

Процессы очистки и обезвреживания технологических и вен­тиляционных выбросов машиностроительных предприятий от газо- и парообразных примесей характеризуются тем, что, во-пер­вых, газы, выбрасываемые в атмосферу, весьма разнообразны по химическому составу; во-вторых, они имеют подчас достаточно высокую температуру и содержат большое количество пыли, что существенно затрудняет процесс газоочистки и требует предвари­тельной подготовки отходящих газов; в-третьих, концентрация га­зообразных и парообразных примесей чаще в вентиляционных и реже в технологических выбросах обычно переменна и низка.

Создаваемые в промышленности газоочистные установки поз­воляют обезвреживать технологические и вентиляционные выб­росы без или с последующей утилизацией уловленных примесей. Первый тип аппаратов характеризуется санитарными ограниче­ниями, связанными с процессами удаления, транспортировки и захоронения уловленного продукта. Аппараты с выделением про­дукта в концентрированном виде и дальнейшем использовании его для нужд народного хозяйства наиболее перспективны.

а) Метод абсорбции. В технике очистки газовых выбросов про­цесс абсорбции часто называют скрубберным процессом. Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одно­го или нескольких газовых компонентов (абсорбатов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

б) Метод хемосорбции. Основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием малоле­тучих или малорастворимых химических соединений. Поглотительная способность хемосорбента почти не зависит от давления, по­этому хемосорбция более выгодна при небольшой концентрации вредностей в отходящих газах. Большинство реакций, протекаю­щих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и об­ратимыми, поэтому при повышении температуры раствора обра­зующееся химическое соединение разлагается с выделением ис­ходных элементов. На этом принципе основан механизм десорб­ции хемосорбента.

в) Метод адсорбции. Основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно из­влекать и концентрировать па своей поверхности отдельные ком­поненты из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной струк­турой поверхностное поглощение дополняется капиллярной кон­денсацией.

Адсорбция подразделяется на физическую адсорбцию и хемосорбцию. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Преимущество физиче­ской адсорбции — обратимость процесса.

г) Термическая нейтрализация. Метод основан на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары и сильно пахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии свободно­го кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод применяется в тех случаях, когда объемы выбросов велики, а кон­центрации загрязняющих веществ превышают 300 млн^-1.

Методы термической нейтрализации вредных примесей во мно­гих случаях имеют преимущества перед методами адсорбции и аб­сорбции. Отсутствие шламового хозяйства, небольшие габариты очистных установок, простота их обслуживания, а в ряде случаев и пожарная автоматизация их работы, высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и другие положи­тельные качества явились причиной их широкого распростране­ния в машиностроительной промышленности.

Различают три схемы термической нейтрализации газовых вы­бросов: прямое сжигание в пламени, термическое окисление и ка­талитическое сжигание. Прямое сжигание в пламени и термиче­ское окисление осуществляют при температурах 600—800^СС; ка­талитическое сжигание — при 250—450°С. Выбор схемы нейтра­лизации определяется химическим составом загрязняющих ве­ществ, их концентрацией, начальной температурой газовых выб­росов, объемным расходом и предельно допустимыми нормами выброса загрязняющих веществ.

д) Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соеди­нения. Разложение веществ, происходит под действием фермен­тов, вырабатываемых микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствующих в очищаемых газах.

Биохимические методы газоочистки более всего применимы для очистки отходящих газов постоянного состава. При частом изме­нении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться к новым веществам и вырабатывают недостаточное количество ферментов для их разложения, в результате чего биологическая система будет обладать слабой разрушающей способностью по отношению к вредным компонентам газов. Высокий эффект газо­очистки достигается при условии, что скорость биохимического окисления уловленных веществ больше скорости их поступления из газовой фазы.

Различают две группы аппаратов биохимической очистки га­зов: биофильтры и биоскрубберы. Биоскрубберами называют аб­сорбционные аппараты (абсорберы, скрубберы), в которых оро­шающей жидкостью (абсорбентом) служит водяная суспензия ак­тивного ила. Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещест­ва улавливаются абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила. Так как биохимические реакции протекают с от­носительно небольшой скоростью, для обеспечения высокой эф­фективности работы газоочистпой установки требуется промежу­точная емкость, которая может быть выполнена в виде отдельно­го реактора или встроена в основание абсорбера.

В биофильтрах очищаемый газ пропускают через слой фильт­ра-насадки, орошаемой водой для создания необходимой влажно­сти, достаточной для поддержания жизнедеятельности микроорга­низмов. Насадкой служат природные (почва, торф, компост и др.) или искусственные материалы. При использовании последних на них предварительно выращивают биологически активную пленку орошением водой или суспензией активного ила.

 

Расчетная часть: