Экологические проблемы производства графитированной продукции Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ЭКОЛОГИЯ

УДК 543.544

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ГРАФИТИРОВАННОЙ ПРОДУКЦИИ

© 2003 г. А.М. Безуглов, В.М. Беленченко, Ю.И. Кураков

Ways of decrease of gas emissions are offered

При высокотемпературной обработке графитиро-ванной электродной продукции в печах графитации периодического действия с нерегулируемым сопротивлением керна (печах Ачисона) в атмосферу выделяется значительное количество кислотных газов. Ответственными за газовыделение являются процессы, происходящие при высокотемпературной обработке электродов, пересылочных и теплоизоляционных материалов. Окисление углерода органической части углеродных материалов и восстановление углеродом минеральных примесей, а также угар с поверхности теплоизоляции печи приводят к образованию СО и С02. Реакции взаимодействия органической серы с углеродом и кислородом, разложение сульфатов, сульфидов минеральных компонентов материалов, загружаемых в печь, приводит к выходу 802, Н23, СБг, СБ, а окисление азота - к образованию N0*.

Можно предложить несколько достаточно очевидных путей снижения газовых выбросов при графитации: предотвращение горения на поверхности теплоизоляции изолированием ее инертными жаростойкими материалами (шамот, глина, известняк для дополнительного улавливания сернистых газов и пр.), применение в качестве теплоизоляции малозольных, низкосернистых коксов и антрацитов, имеющих тугоплавкие золы для уменьшения карбидообразования, и применение специальных мер по улавливанию вредных газов.

Для изготовления изделий, подлежащих графити-рованию, используются малозольные, низкосернистые нефтяные коксы. Изделия предварительно обжигают при 800 - 1000 °С, что еще более снижает серни-стость заготовок (8ОбЩ=0,3 - 0,4 %). В качестве пересыпки (материала, которым заполняется пространство между заготовками для обеспечения электрической проводимости керна) использовали металлургический кокс фракции +10 мм невысокой зольности и серни-стости (Ас = 9 %, вобщ = 0,9 %). Исследования были направлены на поиск оптимального состава теплоизоляции печи и методов улавливания кислотных газов.

Теплоизоляция печи - коксопесчаная шихта, заполняющая промежутки между керном и стенами печи, закрывающая керн сверху и снизу (падина). В практике сложился следующий состав теплоизоляционной шихты: коксовая мелочь фракции 0 - 10 мм (30 % в смеси, А = 14 %, 80бщ = 0,8 %), кварцевый песок (20 %), возвратная шихта (Ас -4 % , 8общ = 0,7 %),

получаемая из отработанной отсевом фракции 0-10 мм, и до 10 % древесных опилок. Поскольку стандартная теплоизоляционная шихта обладает большой (до 45 %) зольностью, становится очевидной необходимость подбора дешевого углеродного материала, не уступающего коксопесчаной шихте по техникотехнологическим показателям, но имеющего меньшую зольность.

Была изучена возможность замены стандартной шихты антрацитовым штыбом шахты «Южная» ОАО «Ростовуголь», имеющим устойчивый качественный состав, пониженную склонность к графитации, сравнительно невысокую сернистость и выход летучих (Зобщ = 1,75 %; Уг = 3,15 %). Штыб имеет меньшую крупность (табл. 1) и обладает высоким электросопротивлением (4800-7000 кОм-мм2/м), что делает ненужным применение добавок в виде кварцевого песка, восстанавливающегося углеродом при высоких температурах с выделением СО, и древесных опилок, интенсивно выделяющих при обжиге СО и Н2Б. Для поглощения образующихся серосодержащих газов была опробована теплоизоляция с частичной заменой кварцевого песка отсевом известняка, имеющего следующий химико-технический состав, %: СаСОз- 91,5; 8Ю2-3,5; Ре20з - 3,0; \Уобщ - 2,0.

Анализ выделяющихся при графитации электродной продукции сероводорода, сернистого и угарного газов, окислов азота при использовании различных по составу и структуре материалов в качестве теплоизоляционной шихты проводился на Новочеркасском электродном заводе на П-образных печах графитации. Концентрации газов определялись экспрессным методом газоиндикаторными трубками ГХ-М и аспиратором АМ-5. Температура измерялась ртутным термометром. Скорость и соответственно расход воздуха через коллектор аспирационной системы устанавливались измерением по давлению в предварительно определенных по динамическому давлению средних точках коллекторов с помощью трубки Пито-Прандтля и микроманометра.

Измерения выполнялись с интервалами один - три часа в зависимости от режима работы печи и интенсивности газовыделения. Замеры проводились двумя способами: в одной и той же кампании графитации с загрузкой стандартной и экспериментальной теплоизоляционной шихты в разные полупечи одной печи и измерениями выхода газов в коллекторах каждой по-

лупечи для обеспечения независимости от условий проведения той или иной кампании графитации; в различных кампаниях с поочередной загрузкой стандартной и экспериментальной теплоизоляцией всей печи с измерениями на общем коллекторе печи. Существенных отличий в сравнительных данных в том и

другом случае не обнаружено. Потери качества готовой продукции, ухудшения технологических условий проведения кампаний графитации кроме усложнения операции дозировки состава шихты в случае использования добавки известняка не отмечено.

Таблица 1

Г ранулометрический состав материалов теплоизоляции

Материал Фракция, мм

+ 10 -10+4 -4+2 -2+1 -1+0,5 -0,2

Стандартная теплоизоляция 8 15 27 27 19 4

Антрацитовый штыб 0 12 22 33 27 6

Известняк 0 18 32 23 20 7

Измерения выхода газов были проведены в 12 кампаниях графитации с применением стандартной теплоизоляции; в 6 кампаниях с применением в качестве теплоизоляции антрацитового штыба; в 3 кампаниях - смеси: 60 % - возвратная шихта, 20 % - коксовая мелочь, 10 % - БЮг, 10 % - СаС03 и в 3 кампаниях: 70 % - возвратная шихта, 20 % - коксовая мелочь, 5 % - БЮ2, 5 % - СаС03 Данные по выходу СО, Б02, Н28 и ГТОХ, полученные усреднением измеренных значений, приведены в табл.2.

Результаты замеров показывают, что применение в качестве теплоизоляции антрацитового штыба и добавок известняка в теплоизоляционную шихту приводит к значительному снижению выбросов вредных газов в атмосферу при графитации электродной продукции. Использование антрацитового штыба приводит к снижению выхода СО и Н2Б примерно в 2,5 раза, Б02 - в 1,5 раза, а уменьшение содержания в шихте кварцевого песка и введение известняка практически полностью блокирует выход Н23 и снижает выход СО и Б02 примерно в 3 раза.

Шахтинский институт ЮРГТУ (НИИ)____________________

Таблица 2

Выход газов в зависимости от состава теплоизоляции печи

Теплоизоляция Выход газа, кг

С02 H2S H2S NO

Антрацитовый штыб 4320 208 15,8 17,13

60 %-возврат,20 %-кокс.мелочь, 10 %-Si02,10 %-СаСОз 3908 139 0 20,21

70 %-возврат,20 %-кокс.мелочь, 5 %-Si02,5 %-СаСОз 2955 115 0 12,44

Стандартная теплоизоляция 10951 358 41,6 28,51

Полученные данные говорят о перспективности работ по снижению выбросов вредных газов в атмосферу при обработке электродной продукции в гра-фитировочных печах путем оптимизации режимов работы печей и аспирационных систем, составов пе-ресыпочных и теплоизоляционных материалов, применения методов поглощения выделившихся газов.

10 июля 2002 г.

УДК 550.4:546.02

О КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЯХ В РАДИОЭКОЛОГИИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

€> 2003 г. А.В. Вивчарь-Панюшкина, В.И. Тюрин, Т.В. Цветкова, В.И. Чистяков ,

First shown correlation analyses of common gamma background field distribution of Krasnodar region. Gained correlation relations between gamma background field distribution (P) and geological (S), hydrological (G), chmatological (K), erosive (E) parameters, flora map (F), atmospheric pollution (A) and grounds (Y) which allowed to determine series of regular dependencies. Especially shown that the biggest coupling coefficient observed between gamma background and climatic parameters, less values between gamma background and river flow. Smallest of investigated parameters (26 %) established with stratigraphic characteristics.

Краснодарский край занимает одно из первых мест в стране в агропромышленной сфере и по числу рекреационных зон. В последнее время [1-3] в связи с этим обращается усиленное внимание на воздействие ионизирующего излучения (как одного из ведущих экологических факторов в современной биосфере) на сельскохозяйственные растения и животных. Учиты-

вая жесткий контроль над количеством поступивших в окружающую среду радионуклидов и многократную систему очистки газов и вод в сбросах, следует ожидать незначительное поступление изотопов от Ростовской АЭС в атмосферу и гидросферу. При этом, однако, решающим могут оказаться факторы избирательного накопления и кумулятивный эффект накоплений