Охрана окружающей среды в производстве серной кислоты

Увеличение единичной мощности агрегатов по производству серной кислоты может привести к загрязнению окружающей среды даже при сравнительно невысоких концентрациях вредных выбросов. Поэтому основной тенденцией в развитии технологических процессов является создание замкнутых малоотходных схем, сокращение до минимума сброса вредных веществ в атмосферу и в сточные воды.

Основным токсичным компонентом отходящих газов сернокислого производства является диоксид серы, количество которого определяется степенью превращения SO₂ в SO₃.

Диоксид серы составляет более 95% всех техногенных выбросов серосодержащих веществ в атмосферу. Около 96% мирового выброса SO₂ приходится на северное полушарие. По оценке экспертов Массачусетского технологического института (США), в 2000 г. мировой выброс SO₂ в атмосферу достиг 275 млн т и стал соизмерим с природными поступлениями соединений серы в воздушную среду.

Легко растворимый в воде, образующий кислоту диоксид серы может разноситься мощными потоками воздуха на сотни километров (до 1500 км). При этом в облаках идет реакция образования кислот и выпадают кислотные дожди. В промышленных районах и в зонах атмосферного заноса оксидов серы рН дождевой воды колеблется от 3 до 5. Техногенная кислота, помимо прямого негативного действия на растения, животных и микрофлору увеличивает подвижность и вымывание почвенных катионов (особенно АI⁺³), вытесняет из карбонатов и органики почвы углекислый газ, закисляет воду рек и озер. На больших пространствах наблюдается деградация хвойных лесов, беднеет фауна водоемов, гибнут отдельные популяции рыб.

Крайне опасно действие SO₂ на человека. При концентрации 0,03-0,05 мг/л диоксид серы раздражает слизистые оболочки, дыхательные органы, глаза, вызывает сильный кашель. Физиологическое действие SO₂ в первую очередь связано с образованием H₂SO₃ на влажной слизистой поверхности бронхов. Аналогично действуют и аэрозоли серной кислоты. В тяжелых случаях может возникнуть отек легких. Хроническая интоксикация связана с поражением желудка, почек, печени, органов дыхания и сердечно-сосудистой системы.

ПДК SO₂ в воздухе производственных помещений 10мг/м³, в атмосферном воздухе: ПДК_м.р=0,5 мг/м³, ПДК_с.с.=0,05 мг/м³. Диоксид серы относится к 3-му классу опасности.

Значительное снижение содержания диоксида серы в отходящих газах (в 2-5 раз) достигается на установках, работающих по методу двойного контактирования и двойной абсорбции (ДКДА). Если в традиционных системах степень окисления диоксида серы составляет 97,5-98,5%, то при использовании метода ДКДА она достигает 99,5-99,99%. При этом на лучших производствах содержание диоксида серы в выхлопных газах уменьшается до 0,03-0,05%, что соответствует 2 кг на I т выпускаемой серной кислоты (в пересчете на моногидрат). Объемная концентрация триоксида серы в выхлопных газах составляет 0,01%. Для очистки от триоксида серы, а особенно от серной кислоты в форме аэрозоля, отходящие газы пропускают через брызгоуловители и специальные фильры. При необходимости на выхлопе сернокислотной системы предусматривают электрофильтры.

Для снижения выбросов диоксида серы в схемах с невысокой степенью контактирования (98% и менее) применяют санитарную очистку газа. Для такой очистки могут быть использованы абсорбционные методы, например, сульфит-гидросульфитный, основанный на взаимодействии диоксида серы с водными растворами сульфита аммония; аммиачный и содовый методы. Заслуживает внимание кислотно-каталитический метод, основанный на окислении диоксида серы в растворе серной кислоты в присутствии ионов марганца с получением разбавленной серной кислоты. Степень очистки по перечисленным методам достигает 85-90%.

Многотоннажным отходом отходом сернокислотного производства является пиритный огарок, выход которого составляет около 70% от массы колчедана, или 0,55 т на I т производимой серной кислоты. Огарок состоит из оксидов железа, сульфатов и оксидов других металлов, кварца, алюмосиликатов и неокисленного FeS₂. В огарке содержится около 58% железа, до 2% меди, небольшое количество серебра, золота, свинца и других ценных компонентов. Наиболее приемлемым для комплексной переработки отечественных пиритных огарков является метод высокотемпературного хлорирующего обжига огарка. В качестве хлорирующего агента можно применить отход производства соды – раствор хлорида кальция. Огарок смешивают и гранулируют с этим раствором, и полученные гранулы обжигают при температуре 1500 К. При этом происходит возгонка 85-90% всей меди и других благородных металлов, а также почти полное обессеривание огарка. Стоимость получаемой меди покрывает все расходы на переработку огарка. После извлечения ценных металлов огарок представляет сырье для доменного процесса.

Дата добавления: 2015-05-26