CC BY
34
УДК 666.1
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ВЫБРОСОВ ФТОРИДОВ АЛЮМИНИЕВЫМИ ЗАВОДАМИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СНЕГОХИМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ Н.И. Янченко1, А.Н.Баранов2
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул, Лермонтова, 83.
Представлен расчет мощности выбросов фторидов алюминиевыми заводами по результатам снегохимической съемки, Дана оценка мощности выбросов фторидов Братского алюминиевого завода на основании отклика экосистемы,
Ил.2. Табл.2. Библиогр.7 назв.
Ключевые слоев: мощность выбросов фторидов; снегохимическая съемка; газообразные фториды; водорастворимый фтор.
CALCULATION OF FLUORIDE EMISSION VOLUME PERFORMED BY ALUMINUM PLANTS ACCORDING TO THE RESULTS OF A SNOW-CHEMICAL SURVEY
N.I. Yanchetiko, A.N. Baranov Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The authors present the calculation of fluoride emission volume performed by aluminum plants according to the results of a snow-chemical survey They give an assessment of the fluoride emission volume from Bratsk Aluminum Plant based on the response of the ecosystem, 2 figures, 2 tables, 7 sources.
Keywords: fluoride emission volume; snow-chemical survey; gaseous fluorides; water-soluble fluorine,
Технология получения алюминия электролитическим способом включает в себя растворение глинозема (А12 Оз) в криолите (ЫазАЬРе) при температуре 960°С, при этом расходуется 30 -50кг фтористых солей на тонну алюминия [1]. Выделяющиеся твердые и газообразные фтористые соединения из электролизеров поступают в газоочистку («организованные» выбросы), электролизные корпуса («неорганизованные» выбросы) и направляются с твердыми отходами на шламовые поля.
Объектномо оценить общую мощность оыбросоо
фторидов алюминиевым заводом сложно, в том числе и по причине неполного учета «неорганизованных» выбросов. В настоящее время мощность выбросов оценивается самим заводом по результатам собственных данных и инструментальных замеров, В связи с этим представляет интерес оценить мощность выбросов фторидов Братского алюминиевого завода (БрАЗ) на основании отклика экосистемы, а именно на основании снегохимической съемки, Известно, что содержание фтора в снежном покрове будет зависеть от концентрации его в воздухе и расположении точек отбора проб с учетом направления розы ветров, в связи с этим целесообразно показать на карте расположение БрАЗа и ближайших населенных пунктов, в которых отбирались пробы для определения фтористых соединений.
Братск находится в южной части Среднесибирского плоскогорья, состоит из отдельных жилых массивов, расположенных по берегам Братского водохрани-
лища (рис, 1), здесь с 1966 года работает крупнейший в мире алюминиевый завод по технологии с самообжигающимися анодами и системой «мокрой» газоочистки,
В табл.1, приведены масса выбросов фторидов по данным Государственного комитета по охране окружающей среды Иркутской области за 1998-2000 годы, которые получены на основании отчетности, предоставленной БрАЗом [3].
Таблица 1
Димялтпя пс* с ту пи о и ни о атмоефору
фтористых соединений от ОАО «БрАЗ»
Ингредиенты Поступление фтористых соединений в атмосферу, тые.тонн
1998 год 1999 год 2000 год
Твердые фториды 1,56 1,12 1,12
Фтористый водород 1,32 1,3 1,30
Для оценки достоверности данных табл.1 нами сделана попытка оценить мощность выбросов газообразных фторидов косвенным методом по результатам снегохимической съемки. Для этого мы использовали результаты, приведенные в [2].
Уравнение (1) предложено В.Н.Василенко и сотрудниками для оценки загрязнения снежного покрова сульфатной серой в северных районах России [2]:
'Янченко Наталья Ивановна, докторант, тел.; (3952)40-52-65.
Yanchenko Natalja Ivanovna, a competitor for a doctor's degree, tel.; (3952)40-52-65.
2Баранов Анатолий Никитич, доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов, тел. (3952)40-52-65,
Baranov Anatoliy Nikitich, a doctor of technical sciences, a professor of the Chair of Metallurgy of Non-ferrous Metals,, tel.; (3952)40-52-65.
Паду
Энергетик
идростронтель
Бнксй
Стениха*
Кузнецовка
11(1И0|ХИ нл 1Л|>му
Рис.1. Расположение городских поселков, ближайших населенных пунктов Братска и Братского
алюминиевого завода (БрАЗ)
и(х) =
2лх)
(1)
где и - нагрузка загрязняющего вещества на снежный покров, кг/км '* в год; (3 - коэффициент относительной доли ветрового переноса воздушных масс в заданном секторе; $ - коэффициент, зависящий от уровня атмосферных осадков; А - показатель экспоненты, характеризующий скорость изменения интенсивности нагрузки, км'; Мо - мощность выбросов, т/год; х - расстояние от источника выбросов, км.
Предполагаем, что поведение диоксида серы и газообразного фтористого водорода на границе атмосфера - снежный покров в основном идентично.
Для оценки мощности выбросов газообразных
фторидов нами из уравнения (1) получено уравнение
\
М0 =
2 жди
е'
(2)
Для расчета М0 в уравнении (2) необходимо знать значение показателей р, А, Значение показателя принимается равным 0,14 и 0, 16 для расстояния 15 и 23 км соответственно, согласно данным [6], Значение показателя % принимаем за 1[4]. Показатель Л нами определен по аналогии с определением А для сульфатов [4] путем построения математической зависимости величины интенсивности нагрузки водорастворимого фтора в снежном покрове (и) от расстояния (х) от источника выбросов. Значение и рассчитано нами на основании данных 2000-2005 годов, полученных Братским центром по гидрометеорологии и мони-
торингу окружающей среды в районах северо-восточнее БрАЗа [5]. На рис. 2 приведено изменение и - нагрузки водорастворимого фтора в фильтрате снеговой воды в зависимости от расстояния от источника выбросов в радиусе до 23 км в север-северо-
оосточном направлении от СрАОа.
Эта зависимость представлена в виде экспоненциального уравнения (3) и из уравнения, представленного на рис.2, определен коэффициент А = 0,0973 км 1с коэффициентом аппроксимации ^ = 0,9622.
У{о) = Уйе~™ (3)
у = З9,285е"00973* И2 = 0,9622
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
Расстояние,км
Рис.2. Изменение интенсивности нагрузки водорастворимого фтора на территорию в зависимости от расстояния в север-северо-восточном направлении от источника
Расчет мощности выбросов фторидов нами выполнен по данным интенсивности нагрузки водорастворимого фтора (и) на территорию на расстоянии 15 км и 23 км. Интенсивность нагрузки водорастворимого фтора на расстоянии 15 км и 23 км равна 10 кг/км2мес и 4 кг/км2мес (рис.2) соответственно, за год интенсивность нагрузки составит 10 кг/км2мес* 12=120 кг/км2год и 48 кг/км год соответственно. Полученная интенсив-ность нагрузки содержит в себе и фоновую нагрузку, следовательно, для определения нагрузки фтора, обусловленной выбросами БрАЗа, необходимо вычесть фоновую нагрузку. Фоновая нагрузка фтора в снежном покрове равна 10-12 кг/км2год [7], В наших расчетах принята фоновая нагрузка фтора, равная 10 кг/км2год, и тогда на расстоянии 15 км и 23 км нагрузка, обусловленная выбросами БрАЗа, составляет 110 кг/км2год и 38 кг/км2год соответственно. Подставляя полученные значения в уравнение 2, мы рассчитали мощность выбросов газообразных фторидов Мо (табл.2).
Таблица 2
Средняя расчетная мощность (М0) выбросов газооб-
разных ( U, т/км2*год торидов А ,КМ"1С на БрА X, км Зе за 200 ß 0-2005 з. Мо.ТЫС.ТОНН
0,110 0,0973 15 0,14 3,27
0,038 0,0973 23 0,16 3,30
Рассчитанное значение мощности выбросов газообразных фтористых соединений Братским алюминиевым заводом составило в среднем 3,28 тые.т в год (табл.2). Полученное значение в 2,5 раза выше декларируемой мощности выбросов (табл.1), которая составляет 1,3тыс.т за 2000 г.
Таким образом, полученное расчетное значение выбросов фтористых соединений значительно превышает декларируемое и есть основание предпола-
гать, что реальные выбросы всех алюминиевых заводов значительно превышают декларируемые и для объективной оценки необходим независимый мониторинг мощности выбросов фторидов по содержанию фтора в объектах окружающей среды в зоне влияния алюминиевых заводов.
Работа выполнена при поддержке проекта 2,1.1/6468 в рамках Аналитической ведомственной целевой программы Министерства образования и науки «Развитие научного потенциала высшей школы»,
Библиографический список
1. Производство алюминия / В.Г Терентьев [и др.] М.: Металлургия, 1997.
2. Василенко В.Н., Назаров И М., Фридман Ш.Д. Мониторинг нагрузок кислотных выпадений II Метеорология и гидрология, 1992. № 9. С. 44-48.
3. Ежегодники 2000-2005 г. Состояние загрязнения атмосферного воздуха городов на территории деятельности Иркутского УГМС/ Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Иркутское территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Иркутский центр по мониторингу загрязнения окружающей среды. Рук. Проховник Л.Б; исполн.: Кудринская Г.Б., Дюринг В.М. Иркутск. 2001-2006 г.
4. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Щ.Д, Мониторинг загрязнения снежного покрова, Л.: Гидрометеоиз-дат, 1985.183 с.
5. Загрязнение почв Иркутской области токсикантами промышленного происхождения. Ежегодники /рук. Л.Б,Проховник, Иркутск; Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Иркутск. 2000-2006.
6. Климат Братска/ под ред. Ц.А. Швер, В.Н. Бабичен-ко. Л.;Гидрометеоиэдат, 1985.168 с.
7. Oidhu O.G. riuoridc dcpooipion through precipitation
and leaf litter in a boreal forest in the vicinity of a phosphorus plant - Sei.Total Environ/, 1982, №23, p.205-214.
