Цинк и его влияние на окружающую среду

Цинк и его влияние на окружающую среду

Цинк и его влияние на окружающую среду

1. Антропогенные источники поступления в окружающую среду

Основным источником является выброс в атмосферу цинка при высокотемпературных технологических процессах. Таким путем плюс потери при транспортировке, обогащении, сортировке с 1995 по 2005 г. во всем мире было рассеяно 700 тыс. т цинка. В результате сжигания каменного угля в 1980г. в атмосферу поступило 137,5 тыс. т, к 2000 году эта цифра возросла до 218,8 тыс. т. Содержание цинка в воздухе в районе завода вторичной переработки цветных металлов составляет: в радиусе 300 м -0,350 мг/м³ ; 500м - 0,285 мг/м^3, 1000 м - 0,148 мг/м³, 2000 м - 0,52 мг/м³. Металлический цинк окисляется кислородом воздуха и выпадает в виде оксида ZnO. В среднем с атмосферными осадками ежегодно выпадает на 1км² поверхности Земли 72 кг цинка - в три раза больше чем свинца, и в 12 раз больше чем меди. Значительные количества цинка поступают в почву с твердыми отходами ГРЭС на буром угле. В районе одного из цинкоплавильных заводов в радиусе 0,8 км в поверхностном слое почвы содержание цинка достигало 80 мг/г. В радиусе 1 км от цинкового завода в зеленых частях овощей содержание цинка 53 -667 мг/кг, в корнеплодах - 3,5 -65 мг/кг, в почве -42 -40 мг/кг сухого остатка.

Сточные воды, содержащие цинк, не пригодны для орошения полей. Не соблюдение гигиенических нормативов привело в Японии к вспышке тяжелого заболевания костно-мышечной системы у населения, потреблявшего в пищу рис, выращенный на полях орошения, где использовались ирригационные воды, сильно загрязненные сульфидом цинка и кадмием.

Для Мирового океана особую опасность представляют шламы сточных вод и сами сточные воды химического, деревообрабатывающего, текстильного, бумажного, цементного производств, а также рудников, горно-обогатительных и плавильных заводов, металлургических комбинатов. Пороговой концентрацией цинка, снижающей эффективность очистки сточных вод на 5%, является 5 -10мг/л. Серьезным источником поступления цинка в воду является вымывание его горячей водой из оцинкованных водопроводных труб до 1,2 -2,9 мг с поверхности 1 дм² в сутки. Суммируя все антропогенные источники, общий объем поступления цинка в окружающую среду составляет 314 тыс. т в год.

. Химические и физические свойства цинка и его соединений

Цинк (Zincum) Zn - химический элемент 12-й (IIb) группы Периодической системы <#"603625.files/image001.gif">

9. Методы очистки выбросов, производимых в атмосферу, от цинка и его соединений (выбранное соединение ZnO)

Так как выбранное соединение цинка - оксид цинка представляет собой мелкий порошок - среднедисперсную пыль, то будут рассмотрены методы очистки газов от твердых частиц.

Современные аппараты обеспыливания газов можно разбить на четыре группы:

) механические обеспыливающие устройства, в которых пыль отделяется под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы.

) мокрые или гидравлические аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью.

) пористые фильтры, на которых оседают мельчайшие частицы пыли.

) электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счет ионизации газов и содержащихся в нем пылинок.

Для выбросов, содержащих данное соединение цинка, наиболее подходящие в использовании методы очистки - это пористые фильтры, т.к. они обладают наибольшей эффективностью пылеулавливания, и пригодны для такого вида частиц.

Фильтры. В пылеулавливателях этого типа газовый поток проходит через пористый материал различной плотности и толщины, в котором задерживается основная часть пыли. Очистку от грубой пыли проводят в фильтрах, заполненных коксом, песком, гравием, насадкой различной формы и природы. Для очистки от тонкой пыли применяют фильтрующий материал типа бумаги, войлока или ткани различной плотности. Бумагу используют при очистке атмосферного воздуха или же газа с низким содержанием пыли. В промышленных условиях применяют тканевые или рукавные фильтры. Они имеют форму барабана, матерчатых мешков или карманов, работающих параллельно.

Основным показателем фильтра является его гидравлическое сопротивление. Сопротивление чистого фильтра пропорционально корню квадратному из радиуса ячейки ткани. Гидравлическое сопротивление фильтра, работающего в ламинарном режиме, изменяется пропорционально скорости фильтрации. С увеличением слоя осевшей на фильтре пыли его гидравлическое сопротивление возрастает.

В качестве фильтрующих тканей в промышленности раньше широко применяли шерсть, хлопок. Они позволяют очищать газы при температуре меньше 100ºС. Теперь их вытесняют синтетические волокна - химически и механически более стойкие материалы. Они менее влагоемки (например, шерсть поглощает до 15% влаги, а тергаль лишь 0,4% от собственной массы), не гниют и позволяют перерабатывать газы при температуре до 150ºС. Кроме того, синтетические волокна термопластичны, что позволяет при помощи простых термических операций проводить их монтаж, крепление и ремонт.

Фильтрующие рукава из некоторых синтетических тканей с помощью термической обработки выполняются в виде гармошки, что значительно увеличивает их фильтрующую поверхность при тех же размерах фильтра. Стали применяться ткани из стекловолокна, которое выдерживает температуру до 250⁰С. Однако хрупкость таких волокон ограничивает сферу их применения.

Развитие производств металлокерамических изделий открыло новые перспективы в пылеочистке. Металлокерамический фильтр ФМК предназначен для тонкой очистки запыленных газов и улавливания ценных аэрозолей из отходящих газов предприятий химической промышленности, цветной металлургии и других отраслей промышленности. Фильтрующие элементы, закрепленные в трубной решетке, заключены в корпус фильтра. Они собираются из металлокерамических труб. На наружной поверхности фильтрующего элемента образуется слой уловленной пыли. Для разрушения и частичного удаления этого слоя предусмотрена обратная продувка сжатым воздухом. Удельная нагрузка по газу 0,4-0,6 м³/(м^2.мин). Рабочая длина фильтрующего элемента 2 метра, его диаметр 10 см. Эффективность пылеулавливания 99,99%. Температура очищаемого газа до 500⁰С. Гидравлическое сопротивление фильтра 50-90 Па. Давление сжатого воздуха для регенерации 0,25-0,30 МПа. Период между продувками 30-90 мин, продолжительность продувки 1-2 с.

Один из рукавных фильтров, выпускаемых промышленно и его характеристики, представлены ниже.

Фильтр рукавный с механической регенерацией рукавов ФРМ-С.

Фильтры рукавные с механической регенерацией рукавов типа ФРМ-С представляют собой надежные и эффективные пылеулавливающие аппараты, предназначенные для улавливания мелкодисперсных пылей из воздуха и негорючих газов.

Область применения: в производстве строительных материалов, деревообработке, технологических процессах черной и цветной металлургии и др.

Фильтрующим элементом рукавных фильтров является рукав, сшитый из специального материала, который выбирается исходя из условий эксплуатации установок у Заказчика. Регенерация осуществляется путем встряхивания рукавов с помощью электромеханического вибратора.

Устройство и принцип работы:

Принцип работы фильтра основан на улавливании пыли фильтрующей тканью при прохождении через нее запыленного воздуха. По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности рукавов возрастает сопротивление движению воздуха и снижается пропускная способность фильтра, во избежание чего предусмотрена регенерация запыленных рукавов при помощи электромеханических вибраторов.

Запыленный воздух поступает в фильтр (рис. 1) по воздуховоду через входной патрубок (1) в камеру запыленного воздуха (2), проходит через рукава (3), при этом частицы пыли задерживаются на их наружной поверхности, а очищенный воздух поступает в камеру чистого воздуха (4) и через выходной патрубок (5) отводится из фильтра.

Регенерация запыленных рукавов осуществляется включением на непродолжительное время электромеханического вибратора (6), закрепленного на крепежной раме (7), установленной на виброизоляторах (8).

Пыль, стряхиваемая с рукавов, осыпается в бункер (9) и шлюзовым питателем (10) удаляется из фильтра шлюзовым питателем (10) удаляется из фильтра.

Технические характеристики