2. Анализ технологических процессов, как источника выбросов в рабочую зону и атмосферу предприятиями по производству

Процесс производства портландцемента складывается в основном из следующих основных операций: добычи сырьевых материалов; приготовления сырьевой смеси, состоящей из дробления, помола и усреднения ее состава; обжига сырьевой смеси (получение клинкера); помола клинкера в тонкий порошок.

В зависимости от вида подготовки сырья к обжигу различают мокрый, сухой и комбинированный способы производств портландцементного клинкера. При мокром способе производства измельчение сырьевых материалов, их перемешивание, усреднение и корректирование сырьевом смеси осуществляются в присутствии определенного количества воды, а при сухом способе все перечисленные операции выполняются с сухими материалами.

При комбинированном способе сырьевую смесь приготовляют по мокрому способу, затем ее максимально обезвоживают (фильтруют) на специальных установках и в виде полусухой массы обжигают в печи. Каждый из перечисленных способов имеет свои достоинства и недостатки.

Способ производства портландцемента выбирают в зависимости от технологических и технико-экономических факторов: свойств сырья, его однородности и влажности, наличия достаточной топливной базы и др. [11].

ОАО «Новоросцемент» использует мокрый способ изготовления цемента. К недостаткам этого способа относится высокий расход топлива на обжиг - в 1,5 - 2 раза больший, чем при сухом.

Главные воздействия на окружающую среду при производстве цемента связанны со следующими факторами:

Пыль (выбросы из дымовых труб и быстроиспаряющиеся компоненты);

Газообразные выбросы в атмосферу (NOx, SO2, CO2, др. ).

Выбросы пыли (особенно от печей), как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства, вызывают наибольшее беспокойство.

Рисунок 2. Схема изготовления цемента мокрым методом

В основном причиной выбросов пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, клинкерные холодильники, цементные мельницы. Основная особенность этих процессов это то, что горячий отработанный газ или отработанный воздух проходит через измельченный до состояния пыли материал, что приводит к образованию дисперсионной смеси газа и пыли. Основные свойства частиц зависят от исходного материала, клинкера или цемента. Пылеобразование из рассредоточенных источников на территории завода (“сдуваемая пыль”), может происходить в результате хранения и погрузки, то есть в транспортной системе, складских запасах, во время движения подъемного крана, упаковки в мешки, и т.д., и в процессе транспортировки, во время движения транспорта по грунтовым дорогам. Поскольку химический и минералогический состав цементной пыли подобен природному камню, ее воздействие на здоровье человека считается вредным, но не токсичным.

Обжиг для производства клинкера - эта часть производственного процесса является наиболее важной в отношении энергозатрат, потенциала вредных выбросов, контроля качества и цены.

Образование клинкера происходит в цементной печи, где минералы сырьевой смеси под воздействием высоких температур превращаются в новые минералы с гидравлическими свойствами. Мелкие частицы сырьевой смеси переносятся из холодной части печи в теплую, в то время как дымовые газы двигаются в обратном направлении: из горячей части в холодную. Это обеспечивает эффективную тепло- и энергопередачу сырьевой смеси, а также эффективное удаление загрязняющих веществ и золы. При обжигании в цементной печи сырьевая смесь высушивается, подогревается, сжигается и спекается в клинкер, который затем быстро охлаждается воздухом и складируется.

Основополагающие химические процессы при производстве цемента начинаются с распада карбоната кальция при температуре 900 ?C, в результате которого образуется оксид кальция (CaO) и выделяется углекислый газ (CO2). Этот процесс называется кальцинирование. Далее начинается процесс производства клинкера: при высоких температурах (обычно 1400-1500 ?C) оксид кальция вступает в реакцию с диоксидом кремния, оксидом алюминия и оксидом железа для образования силикатов, алюминатов и ферритов кальция, которые и составляют клинкер. После этого клинкер быстро охлаждают.

Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при производстве цемента сегодня. Основные газы, которые выбрасываются в атмосферу это NOx и SO2. Другие менее вредные соединения - CO, аммиак, HCl, и тяжелые металлы. Формирование NOx является неизбежным следствием высокотемпературных процессов горения. Сера, поступающая в печи вместе с сырьем и топливом, в значительной степени поглощается продуктами печи. Однако, сера, содержавшаяся в сырье как сульфиды (или органические сернистые вещества) - легко улетучивается при низких температурах (то есть 400-600 °C), что может привести к значительным испарениям SO2 через дымовые трубы. Другие легко испаряющиеся нежелательные вещества, поступающие в систему печей или эффективно разрушаются при высокотемпературном горении, или почти полностью поглощаются продуктом.

Неотъемлемой частью процесса в печах для обжига цемента есть незначительные выделения газов, таких как HCl, HF, NH3 или тяжелые металлы. Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО. Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксинов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм.

Другие летучие компоненты, такие как ртуть - тщательно контролируются, чтобы предотвратить нежелательные выбросы в атмосферу. Как результат обжига исходного сырья и сгорания ископаемого топлива выделяется углекислота. Выделение углекислого газа, как результат потребления топлива, было прогрессивно снижено в результате воздействия сильного экономического стимула к минимизации потребления топливной энергии [7].