Экологические проблемы стекольного производства

Экологические проблемы стекольного  производства

Содержание

 

Введение

Виды стекол

Технологический процесс  создания стекла

Расчет границ санитарно-защитной зоны предприятий, создающих стекольные изделия

Вторичная переработка стекла. История переработки. Отечественный  и зарубежный опыт вторичного использования

История ОАО «Солстек»

Контроль воздухоохранной  деятельности ОАО «Солстек»

Заключение

Список литературы

 

Введение

 

Стекло — вещество и  материал, один из самых древних  и, благодаря разнообразию своих  свойств, — универсальный в практике человека. Физико-химически — неорганическое вещество, твёрдое тело, структурно — аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются  в агрегатном состоянии — от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого  стеклообразного — в процессе остывания со скоростью, достаточной  для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты). Температура варки стёкол, от 300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.). Прозрачность (для видимого человеком спектра) не является общим для всех видов  существующих как в природе, так  и в практике стёкол.

Долгое время первенство в открытии стеклоделия признавалось за Египтом, чему несомненным свидетельством считались глазурованные стеклом  фаянсовые плитки внутренних облицовок  пирамиды Джессера (27ой век до н. э.); к ещё более раннему периоду (первой династии фараонов) относятся  находки фаянсовых украшений, то есть стекло существовало в Египте уже 5 тысяч лет назад. Археология Двуречья, в особенности — Древних  Шумера и Аккада, склоняет исследователей к тому, что немногим менее древними образцом стеклоделия следует считать  памятник, найденный в Месопотамии  в районе Ашнунака — цилиндрическую печать из прозрачного стекла, датируемую периодом династии Аккада, то есть возраст  её — около четырёх с половиной  тысяч лет. Бусина зеленоватого цвета  диаметром около 9 мм, хранящаяся в  Берлинском музее, считается одним  из древнейших образцов стеклоделия. Найдена она была египтологом Флиндерсом Питри около Фив, по некоторым представлениям ей пять с половиной тысяч лет. Н.Н. Качалов отмечает, что на территории Старовавилонского царства археологи регулярно находят сосудики для благовоний местного происхождения, выполненные в той же технике, что и египетские. Учёный утверждает — есть все основания считать, «что в Египте и в странах Передней Азии истоки стеклоделия… отделяются от наших дней промежутком приблизительно в шесть тысяч лет».

Изучающие историю происхождения  этого материала когда-нибудь придут к единому мнению и относительно места — Египет, Финикия или  Месопотамия, Африка или Восточное  Средиземноморье и т. д., — и  относительно времени — «около 6 тысяч лет назад», но характерную  для феноменологии естествознания черту — «синхронность открытий», можно наблюдать по некоторым  признакам и в данном случае, причём не имеет большого значения разница  даже в сотни лет, в особенности, когда в реконструируемом способе  варки стекла прослеживаются существенные различия. Основу научного подхода  к исследованию и варке стёкол положил Михаил Васильевич Ломоносов. Учёным были проведены первые технологически систематизированные варки более 4 тысяч стёкол. Лабораторная практика и методические принципы, которые  он применял, мало чем отличаются от считающихся в настоящее время  традиционными, классическими.

В настоящее время разработаны  материалы чрезвычайно широкого, поистине — универсального диапазона  применения, чему служат и присущие изначально (например, прозрачность, отражательная  способность, стойкость к агрессивным  средам, красота и многие другие) и не свойственные ранее стеклу —  синтезированные его качества (например — жаростойкость, прочность, биоактивность, управляемая электропроводность и  т. д.). Различные виды стёкол используется во всех сферах человеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства, оптики, медицины — до измерительной  техники, высоких технологий и космонавтики, авиации и военной техники. Изучается  физической химией и другими смежными и самостоятельными дисциплинами.

Виды стекол

 

В зависимости от основного  используемого стеклообразующего  вещества, стекла бывают оксидными (силикатные, кварцевое, германатные, фосфатные, боратные), фторидными, сульфидными и т. д.

Базовый метод получения  силикатного стекла заключается  в плавлении смеси кварцевого песка (SiO2), соды (Na2CO3) и извести (CaO). В  результате получается химический комплекс с составом Na2O*CaO*6SiO2.

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой  чистоты (обычно кварцит, горный хрусталь), его химическая формула — SiO2. Кварцевое  стекло может быть также природного происхождения (см. выше —кластофульгуриты), образующееся при попадании молнии в залежи кварцевого песка (этот факт лежит в основе одной из исторических версий происхождения технологии).

Кварцевое стекло характеризуется  весьма малым коэффицинтом температурного расширения и потому его иногда используют в качестве материала для деталей  точной механики, размеры которых  не должны меняться при изменении  температуры. Примером служит использование  кварцевого стекла в точных маятниковых  часах.

Оптическое стекло — применяют  для изготовления линз, призм, кювет  и др.

 

Технологический процесс  создания стекла

 

Стекло - это аморфный изотропный материал, получаемый переохлаждением  расплавов неметаллических оксидов  и бескислородных соединений. Материалами, склонными к переохлаждению и  к переходу в стеклообразное состояние, являются главным образом силикаты, бораты, фосфаты.

Производство стекла складывается из подготовки сырьевых материалов, смешивания этих материалов и приготовления  однородной шихты, варки, формования и  отжига стекла. В некоторых случаях  требуется химическая, механическая и термическая обработка отформованных  изделий. Характерной особенностью технологии стекла является общность методов подготовки сырья, составления  шихты и стекловарения для  различных производств; это обстоятельство позволяет рассматривать общие  закономерности поступления загрязняющих веществ в окружающую среду на примере практически любого типичного  предприятия отрасли.

Сырьевые материалы, применяемые  в производстве стекла, делятся на главные стеклообразующие и вспомогательные  материалы. Наряду с главными стеклообразующими  для варки хрустальных стекол и хрусталя применяют оксид свинца PbO (от 10% в малосвинцовом стекле до 80% в свинцовом хрустале по массе), который вводят в стекло в виде свинцового сурика Pb3O4 (тяжелый порошок  светло-красного цвета) или реже свинцового глета PbO (тяжелый порошок темно-желтого  цвета). Оксид свинца также применяют  для получения ювелирных стекол, силикатных обжиговых красок и эмалей для стекла и керамики. Некоторое  количество соединений свинца в виде примесей основных сырьевых материалов.

Варка стекла осуществляется при температурах около 1400-1450оС, осветление и гомогенизация - при 1500о, остудка - при 1200о. При этих температурах происходит интенсивное выделение компонентов  шихты, поступающих с отходящими газами в атмосферных воздух.

На основании результатов  экспериментальных исследований и  оценки материального баланса свинца в производстве можно заключить, что потери свинцовых соединений при варке в газопламенных  печах составляет 8-10%, а при варке  в электрических печах с ручной выработкой и газоотапливаемыми  выработочными бассейнами - 2-5,7%, для  электрических печей с электрообогреваемыми выработочными устройствами с индивидуальными  наборными ячейками - 1-2%.

Условно общие потери соединений свинца в производстве свинцовых  стекол и хрусталя можно представить  в виде нескольких составляющих, отнесенных к нескольким операциям и процессам:

· приготовления шихты  в составном цехе,

· транспортировки и загрузки в печь,

· поступления в воздух рабочей зоны свинца через смотровые, наборные окна, загрузочные проемы и др.,

· стекловарения с последующими залипанием на сводах и стенах в  полости печи, а также конденсацией и осаждением пылевидных частиц отходящих  газов в регенераторах, дымоотводных каналах и трубах,

· выброса в атмосферу,

· выщелачивания из готовых  изделий в ходе механической или  химической обработки,

· отбраковки (со стеклобоем).

Отметим, что указанные  потери вносят вклад соответственно в формирование потоков соединений свинца, поступающих в атмосферный  воздух как от организованных (через  трубы составных и стекловаренных цехов), так и неорганизованных источников (производственные корпуса и промплощадка в целом). То же можно сказать и  о сбросах соединений свинца (в  канализацию и с поверхностным  стоком с территории предприятия). Не исключена также вероятность  поступления некоторой части  оксидов свинца с просыпями на полигон в составе твердых  отходов предприятия.

 

Расчет границ санитарно-защитной зоны предприятий, создающих стекольные изделия

 

Санитарно — защитная зона является обязательным элементом любого промышленного предприятия и  других объектов, которые могут быть источниками химического, биологического или физического воздействия  на окружающую среду и здоровье человека.

Санитарно защитная зона —  территория между границами промышленной площадки, складов открытого и  закрытого хранения материалов и  реагентов, которые могут быть источниками  химического, биологического и физического  воздействия на окружающую среду  и здоровье человека.

Для объектов, их отдельных  зданий и сооружений с технологическими процессами, являющимися источниками  формирования производственных вредностей в зависимости от мощности, условий  эксплуатации, концентрации объектов на ограниченной территории, характера  и количества выделяемых в окружающую среду токсических и пахучих  веществ, создаваемого шума, вибраций и других вредных физических факторов, а так же с учетом предусматриваемых  мер по уменьшению неблагоприятного влияния их на окружающую среду и  здоровья человека при обеспечении  соблюдений требований гигиенических  нормативов в соответствии с санитарной классификацией предприятий и объектов устанавливают следующие минимальные  размеры санитарно-защитных зон:

− предприятие первого  класаа-2000м

− предприятие второго  класса-1000м

− предприятие третьего класса-500м

− предприятие четвертого класса-300м

− предприятие пятого класса-100м

Завод по производству листового  стекла является предприятием пятого класса.

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН 245-71) производства, выделяющие вредные  выбросы, отделяют от жилых районов  санитарно-защитными зонами. В зависимости  от характера и количества выделяемых вредных веществ установлено  пять классов санитарно-защитной зоны шириной от 1000 до 50 м.

Размеры санитарно-защитной зоны (СЗЗ), м, установленные в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий, как и возможные отступления  от этих размеров в проектах, должны проверяться расчетом загрязнения  атмосферы в соответствии с требованиями ОНД-86 с учетом перспективы развития предприятия и фактического загрязнения  атмосферного воздуха.

Учитывая значительную пространственную изменчивость розы ветров, особенно в  условиях сложного рельефа, речных долин, вблизи морей, озер и т.п., при использовании  справочных данных следует согласовывать  принятую розу ветров с УГКС Госкомгидромета  по месту расположения предприятия.

В результате расчета рассеивания  вредных веществ в атмосферном  воздухе от производства листового  стекла можно сказать, что в целом  производство вносит незначительный вклад  в загрязнение атмосферного воздуха  и, следовательно, является не опасным  для окружающей его среды, а так  же для близ лежащих населенных пунктов. Значения приземных концентраций в  долях ПДК не превышают норм, даже с учетом фоновых.

Выделяющиеся при сжигании в стекловаренной печи загрязняющие вещества не имеют эффекта суммации.

Однако существующие процессы все же можно модернизировать  и тем самым свести к самому минимуму все возможные вредные  выбросы и сбросы при производстве листового стекла.

При разработке новых или  оптимизации существующих технологий производства стекла необходимо решать следующие задачи промышленной экологии:

1. Разработка надежного  и эффективного контроля за  состоянием биосферы как результата  взаимодействия литосферы, гидросферы  и атмосферы с подсистемами  производства стекла.

2. Разработка безотходных  или малоотходных технологий  производства стекла, производящих  конечный продукт с минимальными  или нулевыми отходами (выбросами).

3. Создание новых видов  оборудования и технологических  процессов, обеспечивающих комплексное  и рациональное использование  сырьевых и топливно-энергетических  ресурсов.

4. Создание технологии  для утилизации отходов производства, образующих вторичны материальные  ресурсы.

5. Разработка специальных  средств защиты воздушной среды  от пылегазовых выбросов вредных  веществ и тепловых загрязнений.