Формирование экологических знаний при изучении темы "Кремниевая кислота. Соли кремниевой кислоты"

Отходы и выбросы стекольного производства

Производство изделий из стекла связано с образованием большого количества отходов и выбросов, которые можно классифицировать по физико-механическому состоянию следующим образом:

1. твердые отходы (стеклобой, сырьевые материалы цехов подготовки шихты в виде пыли, порошковые отходы цехов обработки сортовой посуды);

2. суспензии и шламы (шламы

и осадки систем подготовки шихты, систем пылегазоулавливания и очистки сточных вод, суспензии систем шлифования и полирования стекол);

3. сточные воды (сливы замасливателя в производстве стекловолокна, полировальные, промывные и травильные растворы при обработке и декорировании изделий и т.д.);

4. газообразные выбросы (отходящие газы стекловаренных печей, содержащие оксиды азота и серы, соединения свинца, фтора, фосфора и бора, оксид углерода, бензпирен, дымовые газы сушильных цехов подготовки шихты, газовая фаза и воздух со стадий закалки и охлаждения стекла).

Образование отходов в различных подсистемах производств стекла вызвано рядом причин, ранжированную последовательность которых можно записать в следующем порядке: 1 — несовершенство технологических процессов отдельных стадий производства стекла; 2 — недостатки в конструкции оборудования и его несоответствие характеру протекающих процессов; 3 — несоблюдение технологических регламентов и низкая культура обслуживания и эксплуатации производства.

Из всех классификаций отходов наиболее эффективна классификация, учитывающая их физико-механическое состояние, химико-физическую структуру и специфические свойства.

По свойствам и составу отходов их можно pазделить на близкие к исходному сырью (порошковой шихте), к целевому продукту (стекломасса, например, стеклобой, крошка и пыль цехов обработки изделий), к сырью других производств.

В то же время ряд отходов образуют так называемые вторичные материальные ресурсы, например стеклобой, количество которого для некоторых производств достигает 50% от исходной стекломассы. К таким ресурсам относятся и дымовые газы стекловаренных печей, теплота которых может быть использована в качестве источников энергии.

Классифицируя отходы производства стекла, необходимо выделить их токсичность, т.е. степень воздействия на человека, животный мир и растительность. По этому признаку можно выделить безвредные, токсичные и особо токсичные отходы.

Технология стекла включает две основные стадии: подготовку сырьевых компонентов с получением шихты и стекловарение с выработкой стеклоизделий.

Основным компонентом шихты, используемой для широкого ассортимента стекол, является кварцевый песок, диоксид кремния, который составляет 50—75% массы готового стекла. В состав шихты входят также карбонат натрия, доломит, карбонат калия, сульфаты, нитрат кальция и нитрат натрия, борная кислота, оксиды свинца, цинка, мышьяка, фтористые соединения и др.

Пылеобразование сопутствует начальным операциям разгрузки и транспортирования компонентов шихты, поэтому состав пыли, образующейся на каждой из этих операций, будет различным. Однако даже при локальном попадании в атмосферу (от одной установки), вызванном неправильной организацией воздухообмена, пыль может распространиться по всему отделению.

Концентрация пыли в воздухе отделения подготовки сырья и приготовления шихты может, по зарубежным данным, достигать сотен и даже тысяч миллиграмм на кубический метр. Наибольшее пыление характерно для доломита, известняка (мела), полевого и плавикового шпатов, карбоната натрия и борной кислоты. Количество образующейся пыли достигает для шихт стекольных заводов 1,6% от массы приготовляемой шихты. Максимальные пылепотери приходятся на материалы известняковой группы и полевого шпата (до 85% от общего количества пыли) , а в воздухе отделения при получении шихты содержится до 60— 70% пылевых частиц размером менее 5 мкм.

Согласно регламентации предельно допустимые выбросы вредных веществ (ПДВ) устанавливаются для каждого источника с учетом суммирования выбросов из других источников, находящихся в зоне отрицательного воздействия промышленного предприятия на окружающее пространство.

Надо иметь в виду, что возможная величина ПДВ является максимально предельной, однако в ряде случаев она может быть превышена в результате несоблюдения технологического регламента, отдельных залповых выбросов, поэтому принимают контрольные уровни (нормы) выбросов, общая масса которых должна быть меньше предельно допустимых. Эта разница для высокотоксичных выбросов в ряде случаев может быть уменьшена в десятки раз.

В стекольном производстве пылевые частицы размером до 50 мкм удерживаются в воздухе длительное время. Пыль обладает фиброгенным действием (Si02) и общетоксичным (В203, As203 и др.).

Диоксид кремния — основа кварцевого песка (99—99,5%) — имеет средний размер кристаллических частиц 0,1—1 мм. На организм человека наибольшее влияние оказывают частицы размером 1—2 мкм. Длительное воздействие этих частиц на легкие приводит к фиброзу — разрастанию в легких соединительных тканей, ведущего к силикозу — заболеванию всего организма.

Пыль доломита [(СаМg(С03)г] составляет 50% от всей пыли, образующейся при приготовлении шихты. Она обладает фиброгенным действием.

Пыль известняка СаС03 (мела) также фиброгенна. Карбонат натрия (Na2C03) обладает большой летучестью, вызывает изъязвление слизистой оболочки носа, раздражает дыхательные пути и приводит к конъюнктивиту.

Оксид бора В203 является составляющим элементом ряда оптических стекол и стекловолокна. В шихту вводят борную кислоту Н3В03, пыль которой может быть причиной повреждения кожи.

В производстве хрусталя, оптических стекол, эмалей используют материалы, содержащие оксиды свинца (РЬО, РЬ304), пыль которых высокотоксична и обладает кумулятивным действием — может накапливаться (аккумулироваться) в организме. Свинец поражает сердечно-сосудистую и нервную системы, кроветворные органы и желудочно-кишечный тракт.

В качестве осветлителя в производстве стекла используют оксид мышьяка (III) As203, являющийся сильным ядом. На организм человека он оказывает пагубное влияние, разрушая вегетативную нервную систему, приводит к параличу кровеносной системы, действует на обмен веществ. Нарушение питания тканей может привести к злокачественным образованиям. Так же как и свинец, он может накапливаться в организме. Доза, приводящая к серьезному отравлению человека, составляет 0,01-0,052 г.

Из числа вредных веществ, входящих в состав шихты, выделяют оксид хрома Сг203 и дихромат калия К2Сг207, используемые как красители. Эти вещества также крайне токсичны. Они раздражают и изъязвляют слизистые оболочки и кожу, при их взаимодействии наблюдается прободение хрящевой перегородки, носоглотки и поражение желудочно-кишечного тракта.

Отрицательное влияние пылевых выбросов на организм человека требует таких технических решений, которые обеспечивали бы содержание вредных выбросов в атмосфере не выше ПДК.

В окружающей отделение атмосфере на уровне приземного слоя, концентрация вредных веществ не должна превышать 30% от ПДК в рабочей зоне помещения. ПДК веществ, используемых при приготовлении шихты, приведены в табл. 1.