CC BY
1
1НЖЕНЕРН1 НАУКИ
УДК 504.502.174:666.127(477+4-6£С) https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2023.1.1
Н. В. ЖДАНЮК
кандидат техшчних наук, старший викладач кафедри xiMi4H0i технологи керамши та скла Нацiональний технiчний ушверситет Укра1ни «Кшвський полiтехнiчний iнститут iменi 1горя Сшорського» ORCID: 0000-0003-3771-5045
Н. Д. П1ХУЛЯ
студентка IV курсу хiмiко-технологiчного факультету Нацiональний технiчний ушверситет Укра1ни «Кшвський полiтехнiчний iнститут iменi 1горя Сшорського» ORCID: 0009-0006-5853-3813
АНАЛ1З В1ДХОД1В I ДЖЕРЕЛ ЗАБРУДНЕННЯ СКЛЯНОГО ВИРОБНИЦТВА
У данш роботi була проведена комплексна оцтка технологгчних процесгв виробництва скла та аналгз шюд-ливих euKudie. Встановлено, що nid час тдготовки шихти, варiння скла та формування скляних виробiв eid-буваються процеси, що призводять до викиду nолютантiв. Так, nid час завантаження шихти в скловарну тч, частина ii виноситься топковими газами. Найбыьше розпилювання характерне для доломту, вапняку (крейди), польового i плавикового шnатiв, натрш карбонату i борно'1' кислоти. Юльюсть утвореного пилу може досягати 1,6% вiд маси шихти. Максимальн пиловтрати припадають на матерiали вапняково'1' групи i польового шпату (до 85% вiд загально'1' кiлькостi пилу). Пил скляних виробництв характеризуется фiброгенною (Si02) та загаль-нотоксичною (В2О3, As203 та т.) дiями. Крiм того, на стади вартня скла вiдбуваеться видшення реакцтних газiв, nарiв nродуктiв розплаву. В nроцесi спалювання палива утворюються так небезnечнi речовини як вуглекис-лий газ, оксиди азоту, оксиди сульфуру, бензотрен i т.д. Такожу процеа роботи скловарено'1' nечi вiдбуваеться теплове забруднення навколишнього середовища димовими газами та втратою теплоти через стти основних аnаратiв i трубоnроводiв.
Значна кшьюсть шюдливих вiдходiв утворюеться в процесах хiмiко-механiчноi обробки скловиробiв. Робота скляних заводiв призводить до утворення шламiв систем тдготовки шихти, пиловловлювання i очищення стiч-них вод, суспензт систем шлiфування i nолiрування скла), а також утворюються стiчнi води (промивт, nолiру-вальнi i травильнi розчини, як застосовуються при обробц та декоруванш виробiв).
Весь процес скловиробництва супроводжуеться утворенням склобою, який може бути повторно використа-ний у виробництвi скла.
Таким чином, виробництво виробiв i-з скла пов'язане з утворенням велико'1' кiлькостi вiдходiв i викидiв. Шд час роботи скляних заводiв у довюлля викидаються гази, аерозолi, твердi вiдходи та стiчнi води. Вiдбуваеться забруднення атмосферного повтря, Tрунтiв, наземних i тдземних вод. На жаль, оснащення заводiв скляно'1' галузi залишаеться недосконалим з точки зору захисту довюлля.
Ключовi слова: виробництво скла, димовi гази, теnловi втрати, стiчнi води промислових niдnриемств, склобШ.
N. V. ZHDANIUK
Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer at the Department of Chemical Technology of Ceramics and Glass
National Technical University of Ukraine "Ihor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" ORCID: 0000-0003-3771-5045
N. D. PIKHULYA
4th year Student of the Faculty of Chemistry and Technology National Technical University of Ukraine "Ihor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" ORCID: 0009-0006-5853-3813
ANALYSIS OF WASTE AND SOURCES OF POLLUTION IN GLASS PRODUCTION
In this work, a comprehensive assessment of technological processes of glass production and analysis of harmful emissions was carried out. It has been established that processes leading to the release of pollutants occur during the preparation of the charge, boiling of glass andforming of glass products. Thus, during loading of the charge into the glass furnace, part of it is carried away by the furnace gases. The greatest spraying is characteristic of dolomite, limestone (chalk), feldspars and fluorspars, sodium carbonate and boric acid. The amount of dust formed can reach 1.6% of the mass of the charge. The maximum dust losses fall on materials of the limestone group andfeldspar (up to 85% of the total amount of dust). Dust from glass production is characterized by fibrogenic (SiO2) and general toxic (B2O3, As2O3, etc.) effects. In addition, at the glass boiling stage, reactive gases and vapors of melt products are released. In the process of burning fuel, such dangerous substances as carbon dioxide, nitrogen oxides, sulfur oxides, benzopyrene, etc. are formed. Also, during the operation of the glass furnace, there is thermal pollution of the environment with flue gases and heat loss through the walls of the main apparatus and pipelines.
A significant amount of harmful waste is generated in the processes of chemical and mechanical processing of glass products. The operation of glass factories leads to the formation of sludges of batch preparation systems, dust collection and wastewater treatment, suspensions of glass grinding and polishing systems), as well as waste water (washing, polishing and etching solutions used in processing and decorating products).
The entire process of glass production is accompanied by the formation of cullet, which can be reused in the production of glass.
Thus, the production of glass products is associated with the generation of a large amount of waste and emissions. During the operation of glass factories, gases, aerosols, solid waste and wastewater are released into the environment. Atmospheric air, soil, surface and underground water are polluted. Unfortunately, the equipment of glass industry factories remains imperfect from the point of view of environmental protection.
Key words: glass production, flue gases, heat losses, waste water of industrial enterprises, broken glass.
Постановка проблеми
У взаемоди суспшьства i природи техшка вщграе, як правило, подвшну роль. З одного боку, за !! допомогою людина задовольняе сво! потреби, а з шшого, вона е головною причиною змш, що вщбуваються в природа Там змши е небажаними для всього живого у бюсфер^ В «Нацюнальнш стратеги управлшня выходами в Укра!ш до 2030 року» сказано, що починаючи з 2010 року до 2016 року рiчний обсяг генерування промислових вiдходiв ста-новив 419,2 млн. тонн, а обсяг накопичення у спещально ввдведених мюцях або об'ектах склав 13,27 млрд. тонн, тобто значно менше, шж у попередшх звггах. У 2015 рощ знизився обсяг утворення промислових вiдходiв з 448 млн. тонн до 312 млн. тонн. При цьому скорочено виробничих вiдходiв на 24% [1].
Зпдно iз статистичними даними можна зробити ряд висновшв, що обумовлено спадом промислового вироб-ництва, вшськовим конфлжгом на сходi Укра!ни та анекаею Автономно! Республ1ки Крим.
Скляна промисловють Укра!ни у 2000-2020-х роках показала с^мке зростання виробництва, що пояснюеться ушкальними властивостями скла та можливютю застосування у багатьох сферах господарства. Наприклад, будь вельно-архггектурне скло, яке широко використовуеться для склшня вшэн, знайшло застосування при виготов-лення безрамних дверей, перегородок у будiвлях, радiусних вшэн. Також, варто ввдмггати використання в якосл пакувального матерiалу скляно! тари. За щ роки суттево покращилися фiзико-хiмiчнi та експлуатацшш власти-восп склотари, значно зрю асортимент скляно! тари, а також збшьшилося !i виробництво.
Скляне виробництво зросло, вщповвдно зросли сумарнi викиди скляних заводiв. В результатi чого у довкшля викидаються гази, аерозол^ твердi ввдходи та стiчнi води. Таким чином вщбуваеться забруднення атмосферного повиря, грунтiв, наземних i тдземних вод. На жаль, оснащення заводiв скляно! галузi залишаеться недосконалим з точки зору захисту довкiлля. Крiм того, на скляних заводах спостертаеться недостатне вторинне використання теплоти ввд скловарних печей та печей ввдпалу.
Аналiз останшх досл1джень i публжацш
Утворення вiдходiв в рiзних тдсистемах виробництва скла викликано недосконалiстю технологш окремих стадiй виробництва скла, недолшами у конструкцi!' обладнання i його невщповвдшсть характеру процесiв, недо-тримання технологiчних регламентiв, низька культура обслуговування та експлуатацi! виробництва. Виробництво виробiв iз скла пов'язане з утворенням велико! кiлькостi вiдходiв i викидiв, якi можна класифiкувати по фiзико-механiчному стану таким чином: твердi вiдходи (склобiй, пил вiд шихти, вiдходи цехiв обробки сортового посуду); суспензп та шлами (шлами систем подготовки шихти, пиловловлювання i очищення стiчних вод, суспензi!' систем шлiфування i полiрування скла); стiчнi води (промивш, полiрувальнi i травильнi розчини, яш застосовуються при обробцi та декоруванш виробiв); газоподiбнi викиди та аерозолi (димовi гази печей, яш мiстять оксиди нiтрогену i сульфуру, сполуки свинцю, флуору, фосфору i бору, оксиду карбону, бензопiрен. Також вщбуваеться викид димо-вих газiв, що утворюються пiд час сушки шихти, варки скла i т.д.
1з всiх класифiкацiй вiдходiв найбшьш ефективною е класифiкацiя, що враховуе !х хiмiко-фiзичну структуру i специфiчнi властивостi. По властивостях i структурi вiдходiв !х можна роздшити на близьк1 до сировини
(порошкоподiбна шихта), до цшьового продукту (скломаса, склобш), до сировини iнших виробництв. В той же час ряд вiдходiв утворюють так зваш вториннi матерiальнi ресурси, наприклад склобiй, кiлькiсть якого у дея-ких виробництвах досягае 50% вiд утворено! скломаси. До таких ресурав ввдносяться i димовi гази скловарних печей, теплота яких може бути використана як джерело енергп. Класифiкуючи ввдходи виробництва скла, необ-хвдно видшити та врахувати !х токсичшсть, тобто стутнь ди на людину, тваринний свгт О рослиншсть. За щею ознакою можна видшити нешквдлив!, токсичш О особливо токсичш ввдходи.
Скляш виробництва по сво!м масштабам незр!вняш з енергетичними пгантами, але !х еколопчш завдання аналопчш Це дозволяе звернутися до фундаментальних робгг по вивченню процездв утворення шквдливих сполук в енергетищ. При спалюванш палива в скловарному агрегал, а також при рус топкових газ!в в межах агрегату протОкае ряд процесОв, обумовлених високими температурами, рОзкими перепадами температур, вза-емодОею з вогнетривами, ОзоляцОйними матерОалами, а також взаемодОею компонентОв самих продуктОв згорання в цих умовах.
Формулювання мети дослiдження
Метою роботи е наукове обгрунтування доцшъносп впровадження еколопчно безпечного виробництва скла в Укра!ш на основ! анал!зу вах стадш виробництва скла, можливостей запровадження енерго- та ресурсозбе-рОгаючих технологш з врахуванням фшансово-економ!чних фактор!в. Необхвдшсть впроваджувати вторинне використання склобою. Особливе, центральне тсце займае необхвдшсть замши дшчого обладнання, з метою зменшення викид!в димових газ!в та недоочищених спчних вод. Найб!льш перспективними шляхами виршення проблеми е застосування новишх технологш, доцшьшсть розробки яких визначаеться умовами реал!зацп випу-щено! продукцп за ринковими щнами, та впливом на довкшля.
Виклад основного матер1алу дослщження
Одним !з метод!в уникнення еколопчних небезпек пвдприемств е проведення комплексно! оцшки техноло-пчних процесш [2]. Пвд час пвдготовки шихти, варшня скла та формування скловироб!в проходять процеси, що призводять до шквдливих викид!в ! шквдливих дш
1. завантаження шихти в скловарну тч, при цьому частина 1! виноситься топковими газами;
2. видшення реакцшних газ!в, пар!в продукпв розплаву;
3. утворення шквдливих компонентов в процес спалювання палива;
4. теплове забруднення димовими газами;
5. втрати теплоти через стши основних апаратш ! трубопроводов;
6. утворення шквдливих ввдход!в при процесах ммшо-мехашчно! обробки скловироб!в;
7. утворення склобою;
8. забруднення оливами;
9. утворення забруднених вод та шлам!в.
Викид шквдливих речовин на стад1ях скляного виробництва представлено на рис. 1.
Подготовка 1
транспортування
шихти
Формування вироо1в
•Пил
• ВЬпрацьо -ваш гази сушильни X оараоашв
Г л г
■ Димов! • Спчт • Спчт
гази води води
• СкпобШ •Склобш
•Продукта •Продукта
випарову- випарову-
вання вання
ч
Мехашчна. х1М1чна обробка скловироб1в
т-n
•Тверд: виходи • Склобш •Гази •Шлами
Рис. 1. Викид шк1дливих речовин на стад1ях технолог1чного процесу виготовлення сортового посуду
Технолопя скла включае дв! основш стад!!: пвдготовку сировинних компонентов з отриманням шихти та про-цесом виготовлення скловироб!в. Основним компонентом шихти, що використовуеться для широкого асорти-менту стекол, е кварцовий тсок, що вводиться у скло силщш(1У) оксидом, який е скло утворюючим оксидом та складае 50-75% маси готового скла. До складу шихти додають крейду ! вапняк, що вводять в скло оксиди лужно-земельних метал!в. Для введення оксид!в лужних метал!в використовують карбонати натргю та калш. Ц оксиди становлять основу промислових стекол. Також до складу стекол можуть бути введен! сульфати, кальцш нират, натрОй нОтрат, борна кислота, бура, оксиди плюмбуму, цинку, арсену, фтористО сполуки та Он. [3].
Етап подготовки шихти супроводжуеться пилоутворенням. Так, початков! операцп розвантаження ! транспортування компонентов шихти, характеризуемся видшенням пилу, причому на кожнш з технолопчнш операци,
яшсний i фракцшний склад якого буде рiзним. Небезпекою е те, що навиъ при локальному попаданнi в атмосферу (ввд одше! установки), викликаному неправильною оргашзащею повiтрообмiну, пил може розповсюдитися по всьому вiддiленню.
Концентрацiя пилу в повп^ дiлъницi пiдготовки сировини i приготування шихти може досягати сотенъ i навiтъ тисяч мшграм на кубiчний метр. Найбiлъше розпилювання характерне для доломiту, вапняку (крейди), полъового i плавикового шпатiв, натрш карбонату i борно! кислоти. Кшьшсть утвореного пилу може досягати 1,6% ввд маси шихти. Максималънi пиловтрати припадають на матерiали вапняково! групи i полъового шпату (до 85% вщ загально! кiлькостi пилу). В повг^ складово! дiльницi мiститися високодисперсний пил, 60-70% якого можуть складати частинки менше 5 мкм. Пиловi частинки навiть розмiром до 50 мкм здатнi утримуватися у повь трi тривалий час. Пил скляних виробництв характеризуеться фiброгенною (SiО2) та загальнотоксичною (В2О3, As2Оз та ш.) дiями.
Найбiльш небезпечними речовинами, яш використовуються у скловиробництвi е сполуки плюмбуму та арсену. У виробнищга кришталю, оптичного скла, емалей використовують матерiали, що мiстять оксиди плюмбуму (РЬО2, РЬ3О4), пил яких високотоксичний, впливае на серцево-судинну i нервову системи, кровотворнi органи i шлунково-кишковий тракт та мае здатнiсть накопичуватися в органiзмi. Граничний вмiст яких у питнш водi не повинен перевищувати 10 мкг/л [4]. Крiм того, сполуки плюмбуму поступають в грунтовi i поверхневi води з нее-фективно очищеними промисловими стоками та з атмосферними опадами. Найефективнiшi методи видiлення сполук плюмбуму при шдготовщ води - це коагулящя/осадження, сорбцiя з використанням iонообмiнних смол та сорбенпв на основi глинистих мiнералiв, а також використання методу бюакумуляцп з застосуванням бiоплiвок, фжсованих водоростей [5]. Як освiтлювач у виробнищга скла використовують високотоксичний арсен(Ш) оксид (As2Оз). Для органiзму людини вiн здiйснюе згубний вплив, руйнуе вегетативну нервову систему та порушуе живлення тканин органiзму, що може призвести до паралiчу кровоносно! системи, порушення обмiну речовин та появi злояк1сних утворень. Сполуки арсену, так само як i сполуки плюмбуму можуть накопичуватися в оргашзмг Доза, що приводить до серйозного отруення людини, складае 0,01-0,052 г, а доза 0,07-0,18 г е для не! смертельною [6]. Сполуки плюмбуму та арсену вщносяться до II класу небезпеки [4].
Для контролю шшдливих викидiв введена регламентащя, зпдно яко! гранично допустимi викиди шк1дливих речовин (ГДК) встановлюються для кожного джерела з урахуванням викидiв iнших джерел, що знаходяться в зош негативно! до промислового шдприемства та навколишньому просторi. Треба мати на уваз^ що можлива величина ГДК е максимально граничною, проте у рядi випадкiв вона може бути перевищена в результат недотри-мання технологiчного регламенту, тому приймають контрольнi рiвнi (норми) викидiв, загальна маса яких повинна бути менше гранично допустимих. Ця рiзниця для високотоксичних викидiв у рядi випадк1в може бути зменшена в десятки разiв.
У атмосферi на рiвнi приземного шару, концентрацiя шшдливих речовин не повинна перевищувати 30% вщ ГДК в робочiй зош примщення. Орiентовно безпечний рiвень впливу речовин у робочiй зонi та гранично-допус-тимi концентраци шк1дливих речовин у атмосферному повг^ населених мюць, що використовуються при при-готуванш шихти, приведенi табл. 1. [7, 8].
В димових газах мютиться з розрахунку на 1 т скломаси, мг/м3: фторидiв - 150, оксидiв арсену 55, оксидiв бору - 1300, оксидiв сульфуру - 375. У перерахунку на одну скловарну пiч продуктивнiстю 25 т скломаси в добу протягом року в атмосферу через димохвд викидаеться 5-6 т As2О3, 100-150 т борно! кислоти, 20-25 т сполук флу-ору i до 250-300 т оксидiв сульфуру. Все це говорить про необхвдшсть швидкого виршення проблеми скорочення шшдливих викидiв при варщ скла, що можливо в результат скорочення або повного виключення шк1дливих викидiв шляхом змiни технологи варки, конструкци печей i ш. i в поеднаннi з глибоким очищениям димових газiв ввд шшдливих речовин в спещальних установках. Виршення завдань промислово! екологi! при штенсифтацп виробництва скла, розширеннi асортименту скловиробiв i !х якостi вимагае розглядати виробництво скла як замкнуту систему, що взаемодiе з навколишнiм середовищем. Останшми роками для аналiзу таких складних систем використовуеться шдхвд, що розглядае всю лiнiю як технолопчну динамiчну систему, що складаеться з ряду взаемозв'язаних пiдсистем.
В процес спалювання палива досягаються висок температури газових потоков, якi передають тепло скломасi. Процеси спалювання реалiзуються в умовах незначного надлишку повггря, що позначаеться на кiнетицi шшдливих компоненпв, що утворюються в процеа горiння [9].
Газоподiбнi викиди включають сполуки карбону, сульфуру i нiтрогену. Оксиди карбону е продуктами спалювання вуглеводневих видiв палива. За наявносп достатньо! кiлькостi кисню весь об'ем карбон(Н) оксиду (СО) окиснюеться до карбон(1У) оксиду (СО2). Максимальний вмiст СО2 в газi утворюються при коефiцiентi надлишку повиря вище 1 (при спалюваннi природного газу вмют СО2 складае 9, моторного палива - 12, а мазуту - 13-14%).
До особливо токсичних газоподiбних викидiв належить сульфур(1У) оксид. У скляному виробництвi при зго-рання палива i утвореш оксидiв сульфуру, практично весь сульфур окислюеться до сульфур(1У) (SО2) i тiльки 1% припадае на сульфур(УТ) оксид (SОз). Тривалiсть перебування якого в атмосферi порiвняно мала.
Вш бере участь в каталггачних, фотохiмiчних i шших реакцiях. При взаемодi! SО3 з водою утворюеться сульфатна кислоти. Кислотнi дощi - результат у тому чи^ i викидiв оксидiв сульфуру [9].
Таблиця 1
Орieнтовно безпечний ртень впливу речовин у робочiй зомi та гранично-допустимi концентраци шквдливих речовин у атмосферному повiтрi маселемих мкць
Компонент шихти Ор^нтовно безпечний ртень впливу (ОБРВ),мг/м-3 у робочiй зонi ГДК, мг/м3 Стан речовини а — аерозоль; п а — пари i аерозоль Клас небезпеки*
атмосферному повпр населених мпсць
Максимальна разова середньо-добова
Дюксид кремшю (кристалiчиа форма): кварц, кристобалп, тридимгт Пил иеоргаиiчиий, що мютить двоокис кремшю в % - бшьше 70 (дшас та ш.) 1 0,15 0,05 а 3
Те ж, при вмют в иил1 цих речовин 10-70% (стад1я обробки шску -сушка, вщмивання, роздiлеиия на фракци) - 70-20 (шамот, цемент та ш.) 2 0,3 0,1 а 3
Те ж, при вмкт в пищ цих речовин 2-10% (стад1я дозування, змiшеиия) - нижче 20 (долом1т та ш.) 4 0,5 0,15 а 4
Алюмшто оксид (в перерахунку на алюмшш) 6 - 0,01 а 2
Зал1за оксид (у перерахунку на зал1зо)* 4 - 0,04 а 3
Кислота борна 10 - 0,02 п а 3
Ванадш [ його сполуки (ванадто п'ятиоксид) 0,1/0,5 - 0,002 а 1
Гермашй дюксид (у перерахунку на гермашй) 2 - 0,04 а 3
Кобальту оксид 0,05/0,01 - 0,001 а 2
Марганець [ його сполуки (у перерахунку на двоокис марганцю) 0,3 0,01 0,001 а 2
Мвд оксид (у перерахунку на мщь) - - 0,002 а 2
Миш'як, иеоргаиiчиi сполуки (у перерахунку на миш'як) 0,04/0,01 - 0,003 а 2
Свинець [ його неоргашчш сполуки (у перерахунку на свинець) 0,01/0,05 0,001 0,0003 а 1
Тал1ю карбонат (у перерахунку на талш) 0,01 - 0,0004 а 1
Хром шестивалентний (у перерахунку на триоксид хрому) 0,01 0,0015 0,0015 а 1
Барш вуглекислий (у перерахунку на барш) 0,5 - 0,004 а 1
Кал1ю карбонат (поташ) 2 0,1 0,05 а 4
Кальщю карбонат - - 0,05 а 3
Натрто сульфат - 0,3 0,1 а 3
*Примгтка. Класи небезпеки: 1 - речовини надзвичайно небезпечш; 2-речовини високонебезпечн1; 3-речовини пом1рно небезпечш; 4 - речовини малонебезпечш.
В процеа спалювання палива утворюеться ряд сполук нiтрогену з киснем (N2О; N0; ^О3; NО2; ^О4, ^О5). Звичайно сумарну к1льк1сть NyOХ приводить до N0^ Для оцiнки шкодливо! ди викинутих NyOХ потрiбно врахову-вати те, що активне перебування N0 в атмосферi обчислюеться ~ 100 годинами, а ^О - 4,5 роками. Велика час-тина ^0Х утворюеться в зош активного горшня. Проте точний розрахунок утворення ^0х в топкових пристроях i об'емi печi е складним i важко вирiшуваним завданням, що вимагае знань i умов протiкання хiмiчних реакцш, гiдродинамiки, тепло- i масопереносу. Встановлено, що ^0х при горiннi утворюеться в результат окислення нiтрогену, що метиться у паливi, i безпосереднього окислення азоту повиря. Багато в чому !х вмiст визначаеться коефщентом надлишку повiтря [9].
Спалювання оргашчного палива супроводжуеться утворенням канцерогенних речовин ^ зокрема, бензош-рену, який може бути основою для синтезу шших токсичних речовин. Бензопiрен утворюеться при темпера-турi 700-800°С за рахунок протiкания ряду пiролiтичних реакцш. Хiмiчна формула - С20Н12, молекулярна маса рiвна 252 г/моль, температура плавления 179°С, кипiния 480-500°С. У продуктах згорання бензопiрен присутнiй у виглядi крапель рiдини або жовтих газоподiбних кристалiв [9].
Основою ди шк1дливих речовин на органiзм людини е сумарна дiя дек1лькох домшок на вiдмiну вiд методик низки кра!н. Якщо в атмосферi присутньою п шк1дливих домiшок однонаправлено! ди, то !х безрозмiрна сумарна концентращя Q не повинна бути вище одинищ.
Викиди газiв i видшення теплоти з пiчного вiддiлення суттево перевищують об'еми викидiв складально! дшь-ницi. Значна к1льк1сть теплоти викидаються з ввдпрацьованими газами печi, частково теплота втрачаеться у про-цесах формування виробiв iз скла, де вся теплота, що акумульована в розплаш скломаси, втрачаеться. Принципи конструювання, як1 використовуються в сучасних скловарних печах вимагають серйозного аналiзу, i в першу чергу з позицш дi! скловарно! печi на навколишне середовище.
До виквдв !з скловарно! печ! можна ввднести компоненти, як! мютяться в продуктах згорання на вход! в реге-нератори О рекуператори, а до викидОв в повОтря - компоненти, що викидаються через димар в атмосферу. ЦО викиди мютять як тверд! порошкопод!бш сполуки, так ! газопод!бш або ради (дисперсш). До основних чинни-кОв, що впливають на кОлькОсть шкОдливих речовин, що викидаються в атмосферу, вОдноситься хОмОчний склад скла ! споаб приготування шихти, тип печ! ! режим !! експлуатацп, температура варшня ! ш За нормальних умов роботи печ! порошкопод!бш частинки оадають в район! завантажувально! кишеш печ!, а також на поверхш склешння. При температур! плавления ввдбуваеться випаровування в результат! розкладання компонентов шихти. Утворенню газопод!бних викид!в сприяють головним чином сульфати, хлориди, карбонати, флуориди, а також сполуки бору, ванадш, плюмбуму, арсену та селену. Окр!м випаровування компонентов з шихти спостертаеться випаровування деяких ОнгредОентОв з поверхнО скломаси.
При вивченш процеав варки тарного скла, було встановлено, що падвищення температури на 25°С призводить до зб!льшення викиду дисперсних частинок на 19%. Викид твердих ! рщких частинок прямо пропорцшний площ! варильно! частини ! продуктивносп печ!. При збшьшенш продуктивносп печ! (шдвищенш температури горшня ! витрат палива) зростае ! шльшсть оксид!в нирогену N0 ! N02. Внаслщок високо! швидкосп охолодження при-близно 95% !х юлькосп складае N0. Так як вмют азоту в палив! незначний, то практично вс оксиди нирогену утворюються при взаемодп азоту повпря ! надлишку кисню. Для зменшення викид!в твердих ! рщких частинок ! оксид!в нирогену пропонуеться при варш безбарвного скла додавати вуглець ! витримувати оптимальш умови окислювально-вщновно! р!вноваги на поверхш скломаси [9].
Негативний вплив пилових викид!в, особливо пилу з частинками кремнш(1У) оксид та алюмшш оксид, на оргашзм людини призводить до ф!брогенного впливу на людину [8]. Встановлено, що частинки розм!ром 5 мкм ! б!льш освдають у верхшх дихальних шляхах, розм!ром 4,7-3,3 мкм - в трахеях, розм!ром 3,3-2,1 мкм - у верхшх долях легешв, розм!ром 2,1-0,65 мкм у середшх долях легешв, розм!ром менше 0,65 мкм - в нижшх долях легешв [10]. Це вимагае таких техшчних ршень, що забезпечили б вмют шквдливих викид!в в атмосфер! робочо! зони не вище за р!вень ГДК.
Не менш небезпечними з погляду забруднення навколишнього середовища е стад!! скловаршня ! вироблення скловироб!в. Традицшно використовуеться явно застарший термш «варка скла», який включае ряд ф!зико-хОмОчних перетворень оксидОв при високих температурах. Тому скловарна пОч повинна розглядатися як реактор, в якому протжають р!зномаштш гетерогенш ! гомогенш процеси: декарбошзашя, плавлення, пропкання реакцш в твердш ! рвдкш фазах при взаемодп силтапв в поеднанш з процесами взаемного розчинення. Ва процеси утво-рення скла протшають при високих температурах, як! досягаються внаслодок пвдведення тепла при спалюванш вуглеводнево! сировини або шдведення електроенерги. Спалювання палива пов'язане з утворенням шквдливих компонентОв, що негативно впливають на бОосферу.
Для багатьох компонентов шихти, таких як сполуки бору, плюмбуму, арсену, сурми, селену та ш., характерна летючють в д!апазош температур утворення скла. Як правило, з шдвищенням температури варки скла !х видшення збшьшуеться. Воно залежить також ! ввд складу шихти. Також, необхщно вщзначити дуже шшдли-вий вплив на бюсферу (викиди) флуористих сполук, цинку, калш, арсену, свинцю. Наприклад, при полум'янш варш кришталю !з вмютом оксиду плюмбуму 24% в атмосферу викидаеться 10-15% оксиду свинцю, що входить до складу шихти, який випадае з атмосфери навколо скляних завод!в. Флуорисп сполуки випаровуються в 5-7 раз!в штенсившше, шж сполуки плюмбуму. Велик! втрати бору спостериаються при варш боросилжат-них стекол.
У виробництвО скла Оснуе проблема утилОзацО! тепла теплове забруднення димовими газами; втрати теплоти через стОни основних апаратОв О трубопроводОв. Сучасна регенеративна пОч може мати коефОцОент корисно! дО! до 50%, причому втрати з димовими газами складають понад 20%. Це пов'язано з тим, що процеси варшня силь катного скла вщбуваються за температури близько 1500°С, в результат! чого вщбуваються велик! втрати тепла через стОнки печО та з димовими газами. ВирОшення проблеми втрати тепла, а також пОдвищити теплову ефек-тившсть теплотехшчного агрегату можна використовувати електричш печ! та печ! !з примусовим кисневим дут-тям. Використання таких печей дозволяе пОдвищити питомО характеристики в порОвняннО з печами на газовому оргашчному палив!. Однак електричш печ! мають ряд недолЫв, що обмежуе !х широке використання. Зниження споживання енерги в скловарному виробнищга можна реал!зувати у двох напрямках: покращення та автомати-защя керування енергоспоживанням печ! (зниження питомих витрат на енерпю) та шдвищенням ефективносл виробництва скловироб!в шляхом скорочення частки некондицшних вироб!в та вщход!в (ефектившсть випуску придатно! продукци). Враховуючи, що процеси варшня силшатного скла вщбуваються за температури близько 1500°С. Враховуючи юнуючий температурний р!вень вихщних газ!в, регенератори не завжди здатш використати тепло димових газОв. ПОдвищення ступеню утилОзацО! можна досягти використовуючи пластинчастО або трубчастО теплообмшники з ребристими трубками. Щ конструктивно елементи показали свою ефектившсть в агрегатах, що експлуатуються в подОбних умовах в рОзних галузях промисловостО та системах теплопостачання. Практичне впровадження таких ршень потребуе додаткових теоретичних дослвджень щодо визначення оптимальних
кoнcтpyктивниx та peжимниx пapaмeтpiв po6o™ тaкoгo тeплoyтилiзaцiйнoгo oблaднaння у cклaдi тeплoтexнoлo-ичн^ кoмплeкciв з виpoбництвa cклoмacи [11].
Скляне виpoбництвo cyпpoвoджyeтьcя yтвopeнням cкляниx вiдxoдiв. Важливим нaнpямoм при cтвopeннi дocкoнaлoï тexнoлoгiï вигoтoвлeння скла e залучення в пepepoбкy cклoбoю, щo дoзвoляe oднoчacнo виpiшyвaти питання зниження oб'eмiв забруднення нaвкoлишньoгo cepeдoвищa. Сктобш, yтвopeний бeзпocepeдньo на виpoб-нищга мoжнa викopиcтoвyвaти як дoбaвкy дo шиxти без кopигyвaння складу. Kpiм тoгo, cyчacнi тexнoлoгiï виpoб-ництва скла дoзвoляють збiльшити вмicт cклoбoю як дoбaвкy дo шиxти, i дoвoдити йoгo дo 50%. Останшм чacoм cпocтepiгaeмo збiльшeння yтвopeння склянт вiдxoдiв, але yтилiзaцiя aбo вилучення циx вiдxoдiв зaлишaeтьcя нeзнaчнoю [12]. В таблиц 2 пpeдcтaвлeнo yтвopeння cкляниx вiдxoдiв та пoвoджeння з ними [13].
Таблиця 2
Обсяги утворення скляних вiдходiв та поведження з ними
PiR утворення 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2GGG
Утвopeння biAxoAiß 40,1 23,5 22,3 25,8 34,3 41,9 19,8 21,0
Утил1защя biAxoAiß i4 1,8 2,1 1,8 3,4 5,8 5,9 7,2
Видалення у cнeцiaльнo вщведеш мкця 0,1 0,3 0,3 1,0 0,3 0,5 0,4 0,4
Вiдпoвiднo дo дaниx Дepжaвнoï служби статистики Украши за 2000 рш в Укpaïнi yтилiзyвaлocя тiльки 34,3% cкляниx вiдxoдiв та 1,9% з ниx була виведення у спещальш мicця [14]. Toдi як у ^arnax £С цi пoкaзники переви-щують 87%, а в Дани та Швецп дocягaють 98% та 97% вiдпoвiднo [15].
У виpoбництвi скла ocнoвними cтoкaми e пpoмивнi вoди з цexiв пiдгoтoвки cиpoвини, o6po6ru виpoбiв вoди ввд миття oблaднaння, тари, пpимiщeнь, для oxoлoджeння i т.д. Таким чинoм yтвopюютьcя шлами систем пвдто-тoвки штти, пилoвлoвлювaння i oчищeння cтiчниx вoд, cycпeнзiï систем шлiфyвaння i пoлipyвaння скла та ^o-мивнi, пoлipyвaльнi i тpaвильнi poзчини, як1 застотовуються при oбpoбцi та дeкopyвaннi виpoбiв. У виpoбництвi скла ocнoвними стоками e пpoмивнi вoди з цexiв пiдгoтoвки cиpoвини, oбpoбки виpoбiв вoди ввд миття oблaд-нання, тари, примщень, для oxoлoджeння i т.д.
За вмютом дoмiшoк ïx poздiляють на групи:
1) вoди з нepoзчинними дoмiшкaми чacтинoк poзмipoм бшьше 10-5-10-4 мм;
2) вoди, щo представляють кoлoïднi poзчини;
3) вoди, як1 мicтять poзчиннi opгaнiчнi i нeopгaнiчнi peчoвини;
4) вoди, щo мicтять peчoвини, як1 диcoцiюють на юни.
При oчищeннi cтiчниx вoд cклянoгo виpoбництвa зacтocoвyють мeтoди ф№трування, ocaджeння, флoтaцiï, eлeктpoфлoтaцiï, нeйтpaлiзaцiï, а таюж зaнpoвaджeння oбopoтниx циклiв вoдoпocтaчaння. Перспективними e мeтoди, щo виюристовують пpoцecи мeмбpaннoï тexнoлoгiï, eлeктpoкoaгyляцiï, oзoнyвaння [5, 16].
Ocoбливy небезпеку несуть рщш вiдxoди мexaнiчнoï oбpoбки скла, а саме пoлipyвaння виpoбiв, викoнyeтьcя iз зacтocyвaнням poзчинiв, щo мютять флyopиcтi cпoлyки. Шлам, yтвopeний тсля пoлipyвaння кришталю пoтpeбye peгeнepaцiï [17].
Висновки
Aнaлiз тexнoлoгiï cкляниx виpoбництв дoзвoлив визначити етапи виpoбництвa на якт yтвopюютьcя шлю-танти та вiдбyвaeтьcя ïx викид у нaвкoлишнe cepeдoвищe. А тaкoж пiдтвepдив, щo перед галуззю cтoять вaжливi завдання: здiйcнeння мoдepнiзaцiï i кoмплeкcнoï автоматизаци тexнoлoгiчниx пpoцeciв. Пepcпeктивнoю e poз-poбкa i cтвopeння зaвoдiв-aвтoмaтiв ш виpoбництвy мacoвиx виpoбiв для piзниx галузей нapoднoгo гocпoдapcтвa. При poзpoбцi нoвиx тexнoлoгiй вигoтoвлeння cкляниx виpoбiв нeoбxiднo poзглядaти тexнoлoгiчний пpoцec як динaмiчнy систему, яка cклaдaeтьcя з ряду тдсистем, щo знaxoдятьcя в тюнш взaeмoдiï як на piвнi пpoцeciв, aнapaтiв i машин, так i на piвнi цiлиx блoкiв. Таким чинoм, мaйбyтнe вcix склянт виpoбництв за cтвopeнням тexнoлoгiй, яш будуть вpaxoвyвaти як oбoв'язкoвий мoмeнт paцioнaльнe викopиcтaння i вiдтвopeння пpиpoдниx pecypciв.
Список використано'1 лiтератури
1. Шцюнальна cтpaтeгiя yпpaвлiння вiдxoдaми в Украш дo 2030 poкy. Рoзпopяджeння KMУ ввд 8.11.2017 р. № 820. URL: https://zakon.rada.gov.Ua/laws/show/820-2017-%D1%80#Text
2. Maлик Ю.О., Гoлeць H. Ю., Зaxapкo Я. M., Петрушка I. M. Екoлoгiчнi пpoблeми i шляxи ïx виршення.
Bíchuk Нацюнального yHieepcumemy «Львiвська полimеxнiка». Xiмiя, теxнологiя речовин та ïx застосування. 2011. 700. С. 244-246.
3. Вopoнoв Г. K. Texнoлoгiï' виpoбництвa cклoмaтepiaлiв : юнспект лeкцiй для cтyдeнтiв для студенпв 1 курсу дeннoï фopми навчання дpyгoгo (мaгicтepcькoгo) piвня вищoï ocвiти за cпeцiaльнicтю 161 - Хiмiчнi тexнoлoгiï' та iнжeнepiя. Хapкiв. нац. ун-т мюьк. гocп-вa iм. О. M. Бекетова. Харшв : XHYMT iм. О. M. Бeкeтoвa, 2020. 128 с.
4. Ппешчш вимоги до води питно!, призначено! для споживання людей : ДСанПоН 2. 2. 4 - 171 - 10. [Заре-естровано в Мшстерстга юстицii' Укра!ни 1 липня 2010 р.]. за N 452/17747]. К. : Мшютерство охорони здоров'я Укра!ни, 2010. 45 с. URL : https://zakon.rada.gov.Ua/laws/show/z0452-10#Text
5. Филипчук В.Л. Очищения багатокомпонентних спчних вод промислових пiдприемств. : Монографiя. Рiвне: УДВГП, 2004. 232 с.
6. Смоляр В., Петрашенко Г. Арсен в харчових продуктах i радiонах та його токсичшсть. Оригтальнi дост-дження. Проблеми харчування. 2009. № 3-4. С. 46-52.
7. Наказ МОЗ Укра!ни № 1596 вод 14.01.2020 р. «Про затвердження ппешчних регламентов допустимого вмюту хомочних i бюлопчних речовин у повотро робочо! зони». Зареестровано в Моностерство юстидп Укра!'ни Зареестровано в М^стерст юстицп Укра!'ни 03 серпня 2020 р. за № 741/35024. URL : https://zakon.rada.gov.ua/ laws/show/z0741-20#Text
8. Наказ МОЗ Укра!ни № 52 вод 14.01.2020 р. «Про затвердження ппешчних регламентов допустимого вмюту хомочних о бюлопчних речовин в атмосферному повггро населених». Зареестровано в Мшютерство юстиди Украши 10 лютого 2020 р. за № 156/34439. URL : https://zakon.rada.gov.Ua/laws/show/z0156-20#Text
9. Жданюк Н.В., Племяншков М.М. Енерготехнолопя хомоко-технолопчних продеав у виробницта кера-моки та скла. Паливо о його характеристики. Розрахунки горшня палива : навч. поаб. для студ. спедоальносп 161 «Хомочш технологи та онженероя» КП1 ом. 1горя Сокорського. Ки!в : КП1 ом. 1горя Сокорського, 2022. 62 с.
10. Chandel A., Goyal A.K., Ghosh G., Rath G. Recent advances in aerosolised drug delivery. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2019. 112. P. 108-601. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2019.108601
11. Кошельшк, О. В., Морозов, О. £., Кошельник, В. М. Перспективно системи багатостушнчасто! утилозади теплоти димових газов промислових скловарних печей безперервно! до!. Промислова теплотехшка, 2010. т. 32. № 6. С. 91-97.
12. Гуредь Л.Л., Котолеведь А.С., I.I. Котова. Зниження ровня техногенного навантаження на довкшля под час використання водходов скла. Екологiчнi науки. Науково-практичний журнал. 2018 (23), № 4, С. 41-45. DOI https:// doi.org/10.32846/2306-9716-2018-4-23-9
13. Державна служба статистики Укра!ни. URL: https://www.ukrstat.gov.ua
14. Заюков I. В., Кобилянський О.В. Переробка водходов скла як фактор еколопчно! безпеки Укра!ни // Мате-роали науково-практично! конферендо! «Якость о безпека. Сучасно реало!» (м. Вшнидя, 14-15 березня 2018 р.) -Вшнидя : ВНТУ, 2018. С. 135-137.
15. Жданюк Н.В. Вдосконалення оборотних диктв грануляторов на заводах по виробнидтву скляно! тари. Матероали VI Можнародно! науково-практично! конферендоя молодих вчених «Еколопчний онтелект - 2011» (19-20 травня 2011 р.), м. Дншропетровськ, Укра!на. - С. 135-136.
16. Тузяк, В.£. Теоретично основи утилозади промислових водходов та синтезу з них нових будовельних мате-роалов. Знешкодження отруйних токсичних речовин, радюактивних водходов : навчальний пособник. Львов : Центр бвропи, 2011. 248 с.
References
1. Natsionalna stratehiia upravlinnia vidkhodamy v Ukraini do 2030 roku. Rozporiadzhennia KMU vid 8.11.2017 r. № 820. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/820-2017-%D1%80#Text_[in Ukrainian].
2. Malyk Yu.O. (2011). Ekolohichni problemy i shliakhy yikh vyrishennia. Visnyk Natsionalnoho universytetu «Lvivskapolitekhnika». Khimiia, tekhnolohiia rechovyn tayikh zastosuvannia. 700. 244-246. [in Ukrainian].
3. Voronov H. K. (2020). Tekhnolohii vyrobnytstva sklomaterialiv : Kharkiv : KhNUMH im. O. M. Beketova. [in Ukrainian].
4. Hihiienichni vymohy do vody pytnoi, pryznachenoi dlia spozhyvannia liudei : DSanPiN 2.2.4-171- 10. K. : Ministerstvo okhorony zdorovia Ukrainy. (2010). Retrieved from URL : https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/ z0452-10#Text
[in Ukrainian].
5. Fylypchuk VL. (2015). Ochyshchennia bahatokomponentnykh stichnykh vod promyslovykh pidpryiemstv. : Monohrafiia. Rivne: UDVHP. [in Ukrainian].
6. Smoliar V (2019). Arsen v kharchovykh produktakh i ratsionakh ta yoho toksychnist. Oryhinalni doslidzhennia. Problemy kharchuvannia. 3-4, 46-52. [in Ukrainian].
7. Pro zatverdzhennia hihiienichnykh rehlamentiv dopustymoho vmistu khimichnykh i biolohichnykh rechovyn u povitri robochoi zony. Nakaz MOZ Ukrainy № 1596. (2020). Retrieved from URL : https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/ z0741-20#Text_[in Ukrainian].
8. Pro zatverdzhennia hihiienichnykh rehlamentiv dopustymoho vmistu khimichnykh i biolohichnykh rechovyn v atmosfernomu povitri naselenykh. Nakaz MOZ Ukrainy № 52. (2020). Retrieved from URL : https://zakon.rada.gov.ua/ laws/show/z0156-20#Text_[in Ukrainian].
9. Zhdaniuk N.V. (2022). Enerhotekhnolohiia khimiko-tekhnolohichnykh protsesiv u vyrobnytstvi keramiky ta skla. Palyvo i yoho kharakterystyky. Rozrakhunky horinnia palyva. Kyiv : KPI im. Ihoria Sikorskoho. [in Ukrainian].
10. Chandel A. (2019). Recent advances in aerosolised drug delivery. Biomedicine & Pharmacotherapy. 112. 108-601. DOI: https://doi.org/10.1016Zj.biopha.2019.108601iin Ukrainian].
11. Koshelnik, O. V. (2010). Perspektyvni systemy bahatostupinchastoi utylizatsii teploty dymovykh haziv promyslovykh sklovarnykh pechei bezperervnoi dii. Prom. teplotekhnyka, 32, 6, 91-97. [in Ukrainian].
12. Hurets L.L. (2018). Znyzhennia rivnia tekhnohennoho navantazhennia na dovkillia pid chas vykorystannia vidkhodiv skla. Ekolohichni nauky. Naukovo-praktychnyi zhurnal. (23), 4, 41-45. DOI https://doi.org/10.32846/2306-9716-2018-4-23-9 [in Ukrainian].
13. Derzhavna sluzhba statystyky Ukrainy. Retrieved from URL: https://www.ukrstat.gov.ua_[in Ukrainian].
14. Zaiukov I. V. (2018). Pererobka vidkhodiv skla yak faktor ekolohichnoi bezpeky Ukrainy. Materialy naukovo-praktychnoi konferentsii «Iakist i bezpeka. Suchasni realii» Vinnytsia : VNTU. [in Ukrainian].
15. Zhdaniuk N.V. (2011). Vdoskonalennia oborotnikh tsykliv hranuliatoriv na zavodakh po vyrobnytstvu sklianoi tary. Materialy VI Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsiiai molodykh vchenykh «Ekolohichnyi intelekt -2011» Dnipropetrovsk: Dnipropetr. nats. un-t zalizn. transp. im. akad. V. Lazariana. [in Ukrainian].
16. Tuziak, V.Ie. (2011). Teoretychni osnovy utylizatsii promyslovykh vidkhodiv ta syntezu z nykh novykh budivelnykh materialiv. Zneshkodzhennia otruinykh toksychnykh rechovyn, radioaktyvnykh vidkhodiv : navchalnyi posibnyk. Lviv : Tsentr Yevropy. [in Ukrainian].
