Методы контроля загрязняющих веществ при производстве силикатного кирпича

- бензапирен;

- диоксид азота;

- марганец и его соединения;

- фтористый вдород;

- диоксид серы;

- оксид железа;

- пыль металлическая  ( взвешенные вещества);

- зола (угольная);

- пыль неорганиченская  с содержанием оксида кремния  от 20% до 70%;

- пыль неорганическая  содержанием оксида кремния до 20%;

- оксид углерода;

- пыль абразивная .

Из них одно первого  класса опасности, три- второго класса опасности, семь- третьего класса, и  одно - четвертого класса опасности.

Согласно, проведенного расчета  категории опасности предприятия  в зависимости от массы и видового состава, выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ,  предприятия по производству силикатного кирпича как правило относят к 4-й категории опасности.

Вокруг заводов, производящих силикатный кирпич, сложились зоны в повышенным содержанием в воздухе  неорганической пыли с содержанием оксида кремния до 70%,а также других вредных веществ [4] .

Одним из факторов, отрицательно влияющих на морально-психологическое  состояние людей, стала в последнее  время радиоэкология окружающей среды, в том числе и строительных объектов промышленного и гражданского назначения. Каждый житель нашей страны в среднем получает ежегодно дозу около 5 мЗв (1Зв=100 бэр) на все тело за счет природной радиации и медицинской диагностики.

Эффективные эквивалентные  радиационные дозы облучения, получаемые населением от строительных материалов и конструкций, наиболее высоки и составляют 56 – 65%, в том числе: гамма-излучение (30 – 35%) и радиоактивные газы (26 – 30%).

Учитывая неравномерность  распределения естественных радионуклидов (от 7 до 4700 Бк/кг) в горных породах и минералах, используемых для производства строительных материалов, возникает необходимость регионального исследования на радиоактивность строительных материалов, изделий и конструкций и составления четкой и полной картины о вкладе их в эффективную эквивалентную дозу облучения.

В районах с  нормальным естественным радиационным фоном основной вклад в радиоактивность  строительных материалов и изделий  вносят природные источники и  в первую очередь естественные радионуклиды – ^238,235U, ⁴⁰K, ²²⁶Ra и ²³²Th .

Представляется актуальным создание эффективной системы радиационного контроля и принятия неотложных мер по обеспечению радиационной безопасности человека с учетом снижения риска при возникновении нарушений дейстующих норм на всех этапах технологического процесса производства – от карьера до выпуска готовой продукции. Как только минеральное сырье извлечено из недр и пущено в технологический процесс, источник излучения из природного превращается в антропогенный.

Силикатный  кирпич, соответствующий ГОСТ 379 – 95 «Кирпич и камни силикатные», является одним из основных видов строительных материалов в жилищном строительстве. В связи с этим проведены исследования радиационной безопасности представительных проб на основных технологических переделах производства полнотелого утолщенного силикатного кирпича марки 150, производства силикатного кирпича.

Общую радиоактивность  и удельную эффективную активность радиоизотопов тория, радия, калия  и цезия определяли гамма-спектрометрическим методом как в исходном сырье, так и на основных технологических переделах, включая готовую продукцию.

Более 50% заводов  силикатного кирпича в стране располагают собственными известково-обжигательными цехами, сырьем для которых служат карбонатные породы. Многие в качестве карбонатного сырья использует мел  от его месторождения. Меловые породы многих месторождений относятся к верхнемеловому возрасту. В геологическом строении месторождения принимают участие меловые, палеогенные и четвертичные отложения. Форменный состав мела – это коколиты, фораминеферы, призмы иноцерамов и порошковый кальцит. Мел отличается повышенной степенью чистоты. В меловой породе встречаются лишь отдельные пятна, окрашенные гидроокислами железа. Высокое качество мела подтверждается его химическим составом, который свидетельствует о преимущественном содержании кальцита СаСО₃.

Присутствующие в небольшом количестве карбонаты магния образуют рассеянные в основной массе мела кристаллы магнезиального кальцита, доломита и сидерита. Некарбонатная часть представлена глинистыми минералами, силикатами, окислами железа, калия, титана, соединениями марганца и фосфора.

Знание закономерностей  распределения радионуклидов в  меловых отложениях и песке необходимо не только для оценки геохимического поведения их в природе, но и весьма важно для обеспечения радиационной и экологической безопасности при  производстве извести и силикатного кирпича.

Анализ содержания радионуклидов и обшей удельной эффективной активности показывает, что относительный вклад радионуклида  в суммарную гамма-активность песка, мела, извести и готового силикатного  кирпича составляет соответственно 47; 0,6; 17 и 26 %.

Природный мел  практически не сорбирует ²³²Th, однако он содержится в готовом изделии (силикатном кирпиче) за счет введения песка, в котором активность по торию составляет 5 Бк/кг. При декантировании песка водой содержание тория в нем резко снижается.

По технологическому циклу при производстве извести  пыль из пылеосадительной камеры возвращается во вращающуюся печь. Это приводит к увеличению активности ²²⁶Ra  в силикатном кирпиче. В связи с тем, что радий является источником выделения радиоактивного газа радона при его распаде, возникает вопрос о целесообразности возвращения пыли во вращающуюся печь из пылеосадительной камеры.

Полученные  системные анализы на радиационное качество карьерных материалов, извести  и готового силикатного кирпича согласно требованию ГОСТ 30108 – 94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов» свидетельствуют о том, что меловые отложения многих месторождений, известь и силикатный кирпич относятся к низкорадиоактивным объектам и соответствуют первому классу радиационной безопасности, пригодны во всех видах строительства. Однако в сложившейся практике радиационный мониторинг в условиях действующего производства обеспечивается только на стадиях добычи сырья  и при получении уже готовой продукции.

Выполнение  комплексного и системного радиационного  мониторинга горного сырья, а  также на всех технологических стадиях  производства извести и силикатного  кирпича, принятие ряда технических  решений по использованию пылевидных известковых фракций позволят существенно снизить - радиационный уровень силикатного кирпича, а следовательно, и общего радиационного фона в жилых и промышленных зданиях и сооружениях [5] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Метода контроля загрязняющих веществ при производстве силикатного кирпича

 

 

 

Соблюдение ПДК вредных веществ  в воздухе населенных мест требует  систематического контроля за фактическим  их содержанием в атмосферном  воздухе. Такой контроль позволяет  оценивать эффективность работы пылеочистного оборудования, предусматривать необходимую степень очистки и совершенствовать технологию производства для снижения концентрации вредных веществ в отходящих газах.

Современные методы контроля химических веществ, загрязняющих окружающую среду, – это по сути физико-химические методы. Иногда их объединяют термином "инструментальные методы анализа".Данная тема огромна, поэтому рассмотрим лишь наиболее важные из физико-химических методов, оптимально сочетающие в себе целый ряд качеств: высокую точность и воспроизводимость результатов анализа, высокую чувствительность [6] .

 

 

3.1 Методы анализа  загрязнения воздуха

 

- Абсорбционный метод  спектрального анализа (инфракрасная  и ультрафиолетовая области спектра)

- Пламенно-ионизационный

- Хемилюминесцентный

- Флуоресцентный, пламенно-фотометрический

- Радиометрический, гравиметрический

- Электрохимический

Абсорбционный метод  спектрального анализа газов  основан на свойстве веществ избирательно поглощать часть проходящего  через них электромагнитного  излучения. Специфичность спектра поглощения позволяет качественно определять состав газовых смесей, а его интенсивность связана с количеством поглощающего энергию вещества. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения. Это обусловливает возможность избирательного анализа газов.

Сущность метода заключается  в следующем: если поочередно (путем  обтюрации) пропускать поток монохроматического инфракрасного  излучения, образованный после прохождения им интерференционного фильтра, через кювету с используемой газовой смесью и без нее, то на приемнике ИК-излучения будет регистрироваться переменный сигнал, который несет информацию о количестве ИК-энергии, поглощенной анализируемым газом с частотой обтюрации и, следовательно, о концентрации анализируемого газа. Анализаторами этого типа производится в частности оценка концентрации СО в атмосферном воздухе.

Недисперсионные оптико-акустические (инфракрасные) газоанализаторы широко применяются при контроле содержания СО, пропана СзH8, гексана С6H14 в  отработавших газах бензиновых двигателей при работе на холостом ходу и под нагрузкой. Разработаны и комбинированные приборы для одновременного определения содержания суммарных углеводородов, СО в отработавших газах и частоты вращения коленчатого вала в двигателях автомобилей и мотоциклов.

В энергетике используются газоанализаторы, в которых для  оценки концентраций газовых примесей вместо инфракрасных излучателей используются ультрафиолетовые.

Здесь концентрации примесей также определяются по спектру поглощения. При прохождении светового луча через газовую среду часть его энергии поглощается или рассеивается. Молекула определенного вещества (SO2, NO, NO3, NH3) поглощает энергию в своем специфическом диапазоне длин волн. Измерение концентраций в ав-томатическом режиме рассматриваемых веществ происходит одновременно без сложной процедуры сканирования спектра.

Электрохимический метод  газового анализа основан на использовании  химических сенсорных датчиков, состоящих  из двух чувствительных элементов и  определенного химического покрытия, которое непосредственно контактирует с анализируемой средой и на котором происходит адсорбция анализируемого вещества. В зависимости от того, какие физические свойства, зависящие от количества адсорбированного вещества, измеряются, датчики делятся на потенциометрические, кулонометрические, полярографические и др.

Электрохимические газоанализаторы  отличаются сравнительной простотой, низкой чувствительностью к механическим воздействиям, малыми габаритами и  массой, незначительным энергопотреблением.

Пламенно-ионизационные газоанализаторы используются для измерения суммарной концентрации углеводородов различных классов, контроль которых избирательными методами анализа весьма сложен. Они обеспечивают надежное измерение в диапазоне концентраций 10--10 000 млн-1, отличаются высокой чувствительностью (до 0,001 млн1) и малой инерционностью. Позволяют раздельно определять содержание метана и реакционноспособных углеводородов, образующих в атмосфере фотохимический смог.

Метод основан на ионизации  углеводородов в водородном пламени. В чистом водородном пламени содержание ионов незначительно. При введении углеводородов в пламя количество образующихся ионов значительно возрастает и под действием приложенного электрического поля между коллектором и горелкой возникает ионизационный ток, пропорциональный содержанию углеводородов. Некоторые из газоанализаторов данного типа имеют встроенный генератор водорода, что позволяет отказаться от внешних источников этого газа - газогенераторов или баллонов с водородом.

Хемилюминесцентный метод газового анализа применяется для измерения концентраций NO_x, О₃ и основан на реакции этих компонентов, подающихся одновременно в реакционную камеру, которая имеет вид:

 

NO+O₃> NO₂ (NO₂')+O₂

 

Возбужденная молекула NO₂' (образуется 5--10% от общего ко-личества молекул NO₂) отдает избыток энергии в виде излучения (в диапазоне волн длиной 600--2400 нм, с максимумом при 1200 нм)

 

NO₂' > hv+NO₂

 

Интенсивность излучения, измеряемого фотоумножителем, пропорциональна  концентрации оксидов азота. Озон получают в генераторах в результате воздействия тлеющего разряда или ультрафиолетового излучения на кислородсодержащую смесь (воздух).

Для определения концентрации О_з в атмосфере используют реакцию озона с органическим красителем на поверхности активированного вещества, при которой также наблюдается хемилюминесценция.

Кроме того, используют в  качестве газа-реагента этилен высокой  степени очистки. Под действием  ультрафиолетового излучения озон вступает в реакцию с этиленом, которая сопровождается люминесцентным излучением в области длин волн 330--650 нм. Газоанализаторы этого типа отличаются высокой чувствительностью и селективностью, а при наличии встроенного озонатора, высоким уровнем автоматизации и длительным сроком автономной работы без обслуживания.

Метод ультрафиолетовой флуоресценции используется в приборах для контроля SO₂ и H₂S. Явление флуоресценции заключается в способности определенных веществ излучать свет под воздействием излучения источника возбуждения.

Для молекул SO₂ это облучение пробы газа светом в области длин волн 200--500 нм (максимум при 350 нм), когда эти молекулы переходят из возбужденного состояния в нормальное, разряжаясь частично через флуоресценцию.

Интенсивность излучения, пропорциональная содержанию SO₂, регистрируется фотоумножителем. Включение в состав прибора конвертора, обеспечивающего каталитическое окисление сероводорода до диоксида серы, позволяет создать аппаратуру для одновременного контроля в газовой смеси этих веществ.