экология. Контрольные вопросы по дисциплине экология. Контрольные вопросы по дисциплине
 Скачать 234.94 Kb.
|
|
Оксид натрия (Nа20) является важнейшей составной частью большинства стекол. Он ускоряет стеклообразование и понижает температуру варки, облегчает процесс осветления, повышает коэффициент теплового расширения, снижает термическую и химическую устойчивость стекла. Основными сырьевыми материалами для введения в стекло оксида натрия являются сода (кальцинированная Nа2СО3 или кристаллическая Nа2СО3 • 10Н2О) и сульфат натрия (Nа2SО4). При варке стекла, указанные материалы разлагаются на оксид натрия и соответствующие газообразные вещества, которые далее улетучиваются. Оксид калия (К2О) снижает склонность стекла к кристаллизации, улучшает его цветовой оттенок и придает блеск. По этой причине оксид калия непременно используют при производстве столовой посуды, хрусталя и цветных стекол. Оксид калия в состав шихты вводят посредством поташа К2СО3. Оксид кальция (СаО), являясь основным сырьевым материалом производства, придает стеклу химическую стойкость. Для введения СаО в состав стекломассы используют в основном известняк и мел, которые одинаковы по химическому составу (СаСОз), но различаются по внешнему виду и физическим свойствам. Основное требование к данным сырьевым материалам - минимальное содержание окрашивающих примесей (особенно оксидов железа). При введении в стекло оксида бора (В2О3) пропорционально снижению в шихте оксида натрия повышается химическая стойкость, снижается коэффициент термического расширения, благодаря чему значительно увеличивается термостойкость стекла. При замене оксидом бора части оксида кремния снижается склонность стекла к кристаллизации, увеличивается скорость варки, улучшается его осветление. Оксид бора вводится в стекломассу в основном посредством добавления в шихту борной кислоты (Н3ВО3) или буры (Nа 2В407 • 10Н20). Оксид алюминия (глинозем), который повышает механическую прочность стекла, термическую и химическую устойчивость, в шихту вводят в основном в виде природного глиноземсодержащего сырья (полевых шпатов, пегматитов и каолинов). Оксид магния (МgО) снижает склонность стекла к кристаллизации и увеличивает скорость твердения стекломассы. При вводе совместно с глиноземом повышается химическая стойкость стекла. Чаще всего оксид магния вводится при помощи доломита - минерала, представляющего собой двойной карбонат кальция и магния (СаС03 • МgСОз). Доломиты всегда содержат примеси кремнезема, глинозема и оксидов железа. Чем меньше содержание последних примесей, тем более качественным считается сырье. Оксид бария (ВаО) придает стеклу блеск, повышает коэффициент преломления света. Добавлением в стекло оксида бария получают так называемый «бариевый хрусталь». Небольшие (0,2—0,5 %) добавки ВаО ускоряют процесс варки. Вводят оксид бария в состав стекла в основном посредством природных минералов, представляющих собой карбонаты, сульфаты или нитраты бария. Оксид свинца (РbО) применяют для производства хрустальных стекол, которых отличают большая плотность, высокий показатель преломления, характерный блеск, хорошая способность к гранению, шлифовке и полировке. Наиболее предпочтительным сырьем для введения оксида свинца является свинцовый сурик (РbзО4), получаемый нагреванием в окислительных условиях с последующим прокаливанием металлического свинца. Оксид цинка (ZпО) понижает коэффициент термического расширения и повышает химическую устойчивость стекла. Применяется для производства лабораторной посуды, оптических и цветных стекол. Энергетическая подсистема технологических систем Энергетическая подсистема является одним из основных звеном любого технологического процесса. Это не только энергия топлива, которая необходима для осуществления технологического процесса, но и обеспечение всех производственных структур предприятия: отопление, электроэнергия. При анализе структуры энергопотребления из общего энергопотребления промышленности примерно 40% приходиться на котельно-топочное топливо. Когда топливо сжигается в прямую, например, промышленные печи или котлоагрегаты, то средний коэффициент использования химической энергии топлива не превышает 30%. 70% - потери с уходящими дымовыми газами. То есть на ряду с энергетическими топливоиспользующими установками котельные и промышленные печи являются крупными воздействующими объектами на окружающую природную среду. Следовательно, окружающая природная среда от этих объектов загрязняется не только тепловыми выбросами, но и элементами недожога органического топлива, это значит, что подобные выбросы могут полностью или частично использоваться в качестве вторичного энергетического ресурса. Технологические схемы использования вторичных энергетических ресурсов также необходимо совершенствовать, оснащая их современными утилизационными установками (теплообменниками). Запасы энергетических ресурсов на данный момент истощаются, так как энергетический комплекс занимает одно из ведущих мест в технологических процессах. Поэтому следует обратить особое внимание на эту проблему. Необходимо вносить изменения в технологические цепочки, связанные с энерго – и ресурсосбережением. Анализ и синтез технологических систем Анализ системы – рассмотрение этой системы как состоящей из групп взаимодействующих, взаимозависимых частей, выделение этих частей в подсистемы. Синтез системы – обособление всех частей системы в единое целое, объединение простых подсистем в более сложную обобщенную модель (система). Процесс автоматизированного синтеза систем, основанный на использовании линейной теории автоматизированного управления, заключается в следующем: – составляется математическое описание технологического процесса с учетом нелинейности, адекватное поведению реального объекта; – осуществляется предварительный выбор (синтез) структуры технологической системы; – составляется математическое описание всей системы с учетом нелинейности; – осуществляется синтез законов регулирования и управления и предварительный анализ полученных результатов одним из линейных методов теории автоматизированного управления; – проводятся анализ и уточнение результатов методом моделирования на ЭВМ или имитационного моделирования полной модели синтезированной системой автоматизированного управления. Проектирование технологических процессов может быть значительно упрощено, если отдельные операции проектирования выполнять по типовым правилам. Классификация, унификация технологических схем, разработка типовой документации и типовых технологических расчетов позволяет повысить эффективность технологических разработок. При этом, чем выше упорядоченность процесса проектирования, тем совершеннее система технологической подготовки. Модуль 2 Виды отходов производства и масштабы их образования Отходы производства – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. Отходы могут быть самыми различными. Промышленные отходы (или отходы производства) – это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично потребительские свойства. К таким отходам можно отнести и отходы потребления – изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа. Классификация отходов по агрегатному состоянию (твердые, жидкие, газообразные или пылегазовые) позволяет более точно идентифицировать отходы, что является очень важным при выборе способа и технологии обращения с отходами (сжигание, утилизация, захоронение). Например, газообразные отходы хранятся в специальных емкостях или резервуарах, жидкие отходы - в герметичных контейнерах. Способы накопления и хранения твердых отходов достаточно разнообразны (контейнеры, площадки, полигоны и др.). При определении технологии обращения с отходами пользуются классификацией отходов по степени горючести и взрывоопасности. Не следует забывать и о токсичности отдельных видов отходов. Также применяется система классификации отходов по производственным циклам, основанная на отраслевом принципе, позволяющая проводить детализацию по технологическим стадиям производства основного продукта с целью выявления операций (стадий), при которых образуются побочные продукты, не предусмотренные основным технологическим циклом. Используя отличительные признаки (особенности) все отходы можно объединить в три группы: 1. Отходы, которые в отличие от первичного сырья имеют неблагоприятные характеристики однородности, чистоты и состава. Причинами этого являются: различная степень износа, деструкции, загрязненности, климатические и другие факторы, вызывающие значительный разброс физикохимических характеристик и технологических свойств вторичного сырья. 2. Отходы производства и потребления, для которых не определено дальнейшее использование, хотя для первичного продукта запланирована возможность использования его в качестве вторичного сырья, т.е. задан определенный набор и значения характеристик, подлежащих измерению и внесению в технические условия (ТУ) и другие нормативно-технические документы (НТД) и отвечающих за эффективные направления переработки этого первичного продукта. 3. Первичное сырье или продукты производства в процессе переработки или эксплуатации превращаются в отходы. При этом наряду с ухудшением или потерей ими ряда потребительских качеств приобретаются новые свойства, не характерные или полностью отсутствующие у первоначального аналога. Масштабы образования отходов производства весьма значительны. Например, образование отходов в России в расчете на уровень производства и потребления можно оценить примерно в 2,8 млрд. т в год. Более 90% от этого объема составляют отходы добычи и обогащения полезных ископаемых. Анализ отходов Критерии отнесения отходов к классу опасности для окружающей среды (ОС)
Анализ отходов производства начинается с определения показателя материалоемкости продукции. Показатель рассчитывается по плану, по факту. Затем определяют отклонение. По результатам проведенных расчетов дают оценку. Затем анализируют изменение запланированной эффективности использования материалов. Для этого определяют коэффициент, показывающий соотношение между стоимостью материалов и стоимостью отходов: Км/о = Стоимость материалов / Стоимость отходов Данный коэффициент показывает, во сколько раз отходы по цене исходного сырья (по стоимости) дороже отходов по цене возможного использования. На основании данного коэффициента определяют стоимость отходов по плану (по нормам плана, исходя из технологии производства) и факту. Чтобы рассчитать стоимость отходов, необходимо возвратные отходы по плану и по факту (отдельно) умножить на коэффициент, показывающий соотношение стоимости материалов и отходов: Стоимость отходов = Возвратные отходы * Км/о Полученные результаты сравнивают, дают оценку. Определяют изменение стоимости отходов производства. Если все отходы реализуются, то необходимо определить коэффициент полезного использования материалов, а следовательно, и изменение доли отходов производства. Коэффициент полезного использования материалов определяется как отношение разности стоимости материалов и стоимости отходов к стоимости материалов: Кп.и.м. = (Стоимость материалов - Стоимость отходов)/ Стоимость материалов Данный коэффициент определяют по плану, по отчету. Определяют отклонения, дают оценку. После этого определяют изменение доли отходов (Ко): Ко = 100% - Кп.и.м. В заключение определяют влияние изменения величины отходов на изменение объема выпуска. Для этого необходимо изменение величины отходов разделить на плановую материалоемкость. При наличии сверхплановых отходов объем выпуска снижается, и наоборот. Сертификация отходов Отходы подвергаются сертификации в случаях необходимости проверки достоверности сведений, указанных в паспорте, а также при изготовлении товаров из отходов. Сертификация товаров из отходов необходима по причине возможности наличия в товарах опасных компонентов. Для организации сертификации и исключения «волюнтаризма» территориальные уполномоченные органы совместно с региональными органами Госкомэкологии, Санэпиднадзора, Госстандарта и другими заинтересованными организациями составляют и утверждают в установленном порядке перечни отходов, представляющих наибольшую опасность и/или содержащих особо ценные компоненты. Центральной задачей сертификации отходов является установление, подтверждение заявленного производителем состава данного отхода, что, в частности, подразумевает проверку, в том числе и на наличие иных, помимо заявленных производителем, опасных или высокоценных компонентов в данном отходе. В настоящее время наиболее целесообразной является следующая процедура сертификации: - сертификация проводится на соответствие заявленной опасности партии отходов, которая может быть определена согласно соответствующим нормативным документам, что находит отражение в паспорте, представляемом производителем при сертификации конкретной партия отхода; - предполагается, что орган по сертификации будет проводить исследования по определению наличия в отходе конкретных опасных компонентов, также и на основании возможных заявок или экспертных оценок местных органов Госкомэкологии, Санэпиднадзора, других надзорных организаций. Сертификация может проводиться также с целью подтверждения объемов стратегических ресурсов в отходах региона, что может быть организовано с помощью территориальных органов Госстандарта. Порядок воздействия на отходы Хранение экологически опасных веществ и отходов состоит в их содержании в объектах размещения отходов в целях последующего захоронения, обезвреживания или использования. Нарушение правил хранения радиоактивных, бактериологических, химических веществ и отходов может выражаться, например, в содержании отходов вне объектов их размещения. Под захоронением экологически опасных веществ и отходов следует понимать изоляцию отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах в целях предотвращения попадания вредных веществ в окружающую среду. Основными направлениями обращения с промышленными твердыми отходами являются: – захоронения на полигонах и свалках; – переработка конкретных твердых отходов по заводской технологии; – совместное сжигание отходов химических производств с городским мусором; – пиролиз и раздельное сжигание в специальных печах; – использование отходов химических производств как готового материала для других технологических процессов (в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве и др.). Утилизация ТПО обычно может идти по двум направлениям: 1) разделение на компоненты с последующей переработкой всех или некоторых из них различными методами; 2) придание ТПО нужного вида, могущего обеспечить в дальнейшем возможность утилизации. Наиболее распространенными методами переработки являются: 1) сортировка (для чего используются грохочение, гидравлическая классификация и воздушная сепарация); 2) уменьшение размеров кусков, частиц (помол, дробление); 3) увеличение размеров частиц (высокотемпературная агломерация, брикетирование, таблетирование, гранулирование); 4) термическая обработка; 5) смешение; 6) обогащение (флотация, отсадка, магнитная и/или электрическая сепарация); 7) выщелачивание (экстрагирование); 8) растворение; 9) кристаллизация и т. д. Переработка ТПО по заводской технологии выступает как наиболее оптимальный метод их использования. При всем разнообразии способов переработки общая схема процесса и применяемого при этом оборудования может быть представлена следующим образом. Сортировка отходов обычно применяется для отделения посторонних включений, таких как ветошь, остатки бумажной и деревянной тары, металлических предметов и т. д. Далее высушенные дробленые отходы смешивают при необходимости со стабилизаторами, наполнителями и другими ингредиентами и подвергают гранулированию. Полученный гранулят часто используют в качестве наполнителя при производстве строительных материалов или в дорожном строительстве. Использование отходов Задачи использования отходов производства: 1) снижение объемов образования отходов на основе внедрения малоотходных и безотходных технологий; 2) сокращение на основе применения новых технологических решений видов и объемов токсичных и опасных отходов; 3) повышение уровня использования отходов; 4) эффективное использование сырьевого и энергетического потенциала вторичных материальных ресурсов; 5) целенаправленное распределение финансовых и иных ресурсов на удаление отходов и их вовлечение в хозяйственный оборот. Принципиально возможно использование промышленных отходов в следующих основных направлениях: 1. Рекультивация ландшафтов, планировка территорий, отсыпка дорог, дамб и т.п., для чего используют скальные породы, галечник, гравий, песок, доменные шлаки и другие виды твердых промышленных отходов. Реализация этого экономически выгодного направления утилизации отходов тем не менее незначительная - всего в этих целях используется примерно 10% объема имеющихся отходов. 2. Использование отходов в качестве сырья при производстве строительных материалов: как пористые заполнители бетона, строительной керамики, кладочных растворов (пустая горная порода, галечник, песок); как сырье для производства белого цемента, строительной извести и стекла (породы, содержащие мел СаСО3 ), портландцемента (глинистые сланцы), керамзита (пластичные глины), силикатного и строительного кирпича (золошлаковые отходы ТЭС…) и т.д. Промышленность строительных материалов - единственная отрасль, в значительных масштабах использующая многотоннажные отходы производства. 3. Вторичное использование отходов в качестве исходного сырья, поскольку некоторые отходы по своим свойствам близки к природному сырью для получения определенного вещества или сырья для получения новых видов продукции. 4. Использование отходов в сельском хозяйстве в качестве удобрения или средства мелиорации. 5. Использование в качестве топлива в промышленности и быту отходов лесной и деревообрабатывающей отраслей промышленности, некоторых отходов сельского хозяйства. Утилизация вторичных энергоресурсов Под вторичными энергоресурсами понимают энергетический потенциал отходов продукции, побочных и промежуточных продуктов, образующихся в теплотехнологических агрегатах (установках), который может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других агрегатов или в самом аппарате. Энергетические отходы, которые возвращаются обратно на вход в технологический агрегат, называются ВЭР внутреннего использования, а ВЭР, утилизируемые в других установках – внешнего использования. Сам технологический агрегат, который является источником энергетических отходов, называется источником ВЭР. Для утилизации горючих вторичных энергетических ресурсов часто необходимо специальное оборудование, однако основной путь их использования – применение в агрегатах индустриальных технологий. Тепловые ВЭР – наиболее распространенный вид энергетических отходов. Их утилизация проводится практически повсеместно. В то же время привлекаются в основном высокопотенциальные (высокотемпературные) тепловые ВЭР. Значительно меньше востребованы среднетемпературные энергетические отходы, низкотемпературные применяются еще реже. Основное оборудование для использования тепловых ВЭР – котлы-утилизаторы (к/у), системы испарительного охлаждения промышленных печей, различного рода теплообменники, в том числе контактные нагреватели, утилизационные экономайзеры (водоподогреватели), тепловые насосы, утилизационные абсорбционные холодильные установки, утилизационные турбины. ВЭР избыточного давления образуются в ряде металлургических, химических, нефтеперерабатывающих производств. Ими могут обладать жидкие и газообразные отходы. Однако их применение пока не носит массового характера (избыточное давление доменного газа используют, например, в газовых бескомпрессорных турбинах). |