Техногенные источники загрязнения – угольная и торфоперерабатывающая промышленность

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский государственный медицинский университет

Кафедра гигиены труда

Реферат

Техногенные источники загрязнения - угольная и торфоперерабатывающая промышленность

Минск 2013

Содержание

Введение

1. Угольная промышленность. Технологический процесс

2. Торфоперерабатывающая промышленность. Технологический процесс

3. Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу

4. Влияние на здоровье населения. Меры защиты

Литература

Введение

Сегодняшняя угледобывающая промышленность достигла определенных успехов в модернизации горного хозяйства, повысился как уровень механизации, так и оптимизировалось производство. Произошли положительные сдвиги в условиях опасного шахтерского труда, и повышенное внимание стало уделяться технике безопасности при работе в шахте.

В России и Украине - странах, владеющих значительными запасами угля, модернизация предприятий угледобывающей промышленности происходило на базе техники, которая досталась по наследству от СССР. На территории постсоветского пространства пласты угля залегают с точки зрения геологии в самых разнообразных условиях. Ни одна другая страна в мире не может похвастаться таким многообразием геологических условий, которые влияют на принципы и идеи конструирования оборудования для угледобывающей промышленности.

Полезно знать, что угольные месторождения найдены почти во всех странах, но рентабельные месторождения угля имеют около семидесяти стран, а разработка их ведется пятьюдесятью странами. Учитывая современные темпы добычи угля и постоянно совершенствующиеся технологии добычи, разведанные запасы угля рискуют быть уничтоженными за полтора столетия.

Методология технологии добычи угля открытым способом имеет ряд особенностей. Так, влияние открытого способа добычи угля на природную среду может быть весьма велико, следовательно, необходим тщательный контроль и планирование на всех стадиях разработки породы, а также правильное управление процессами.

техногенное загрязнение угольная торфоперерабатывающая

1. Угольная промышленность. Технологический процесс

В настоящее время существует два способа разработки угольных месторождений - открытый (карьеры) и подземный (шахты). Шестьдесят процентов мирового угля добывают карьерным способом. На территории России ведется самая глубокая угледобыча в мире - около отметки в 1200 метров.

Пласт угля, мощностью от полуметра до 1,3 м называется тонким. Пласт от 1,3 м до трех с половиной метров - принадлежит к средней мощности. А пласты от 3,5 м до тридцати метров - являются мощными. Все три вида пластов разрабатываются подземным способом, то есть в шахте. При разработке карьерным способом, помимо средней мощности, в разработку идут пласты угля, мощностью до 150 метров - которые приближаются к залежам.

При карьерном способе все процессы производства, необходимые для извлечения угля из недр, происходят на поверхности. При открытом способе применяют три вида выемки - механический, гидравлический и смешанный. При шахтной выработке угольного месторождения то, каким способом выемки будут пользоваться, зависит напрямую от свойств вмещающих пород и пласта, и условий, которые предъявляются к кондиции угля. Могут применять следующие виды выемки - ручную, буровзрывную, геотехнологическую, а также ряд смешанных способов.

Наибольшее распространение имеет механический способ отбойки, при котором исполнительные органы горных машин разрушают пласт посредством резцов, шарошек, коронок и др. При этом различают комбайновую и струговую выемку угля.

Выемочный комбайн представляет собой машину, которая посредством резания отделяет уголь от массива и грузит его на забойный конвейер (на пологих и наклонных пластах). На крутых пластах отсутствует необходимость в погрузке угля, так как он скатывается по лаве под действием собственного веса. В зависимости от ширины захвата исполнительного органа выемочные комбайны делятся на узкозахватные и широкозахватные. При ши­рине захвата до 1 м комбайны называются узкозахватным и, более 1м-- широкозахватными.

В очистных забоях на пологих и наклонных пластах применяют узкозахватные комбайны К-103, 1К-101У, 1ГШ-68 , КШ-ЗМ и другие, на крутонаклонных и крутых пластах -- комбайны "Поиск-2", "Темп-1". Широкозахватные комбайны 2КЦТГ, "Кировец-2К" используются в очистных забоях на весьма тонких и тонких пологих пластах.

В отличие от выемочных комбайнов угольные струги отделяют уголь от массива не резанием, а скалыванием стружками толщи­ной до 0,4 м. Выпускаемые промышленностью струговые установки УСТ-2М, СО-75, СН-75, УСВ-2 предназначены для работы на пологих пластах мощностью от 0,55 до 2 м.

К механическим способам отделения угля от массива относится также отбойка отбойными молотками. Отбойный молоток-ручная пневматическая машина ударного действия. Отбойные молот­ки применяются в очистных забоях на крутонаклонных и крутых пластах, где отбитый уголь транспортируется вдоль лавы самотеком.

Гидравлическая добыча угля -- это процесс подземной выемки угля, его транспортировки и подъёма на поверхность с использованием жидкостных струй. В качестве источника жидкости чаще используется приток подземных вод в шахту.

Результаты научно-исследовательских и экспериментальных работ в области изыскания новых методов разрушения и средств выемки полезных ископаемых, выполненных в СССР, а затем в СНГ и за рубежом, показывают, что для этих целей могут быть эффективно использованы высокоскоростные жидкостные струи.

Применение струй в качестве инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.

Гидравлический способ добычи угля является одним из перспективных в этом отношении. Он был впервые применен в СССР на угольной шахте Кизила в 1936--1937 годах, а промышленное его использование в угольной промышленности страны началось практически с 1952 года. В Кузнецком, Донецком и Карагандинском бассейнах гидравлическим способом за период с 1952 по 1980 год включительно было добыто более 150 млн. тонн угля. В последующие годы в этих бассейнах добыча угля гидравлическим способом производилась на 9 гидрошахтах и одном гидроучастке на шахте обычной технологии.

В настоящее время гидравлическая добыча угля определилась как самостоятельное технологическое направление. Она отличается малооперационностью технологического процесса, высокой производительностью труда, низкой себестоимостью, улучшением труда и безопасности ведения горных работ в очистных и подготовительных забоях.

Механогидравлическая выемка с успехом может применяться при добыче крепких, малотрещиноватых углей, где механическая и гидроотбойка малоэффективны, и обладает более низкой энергоемкостью. К недостаткам механогидравлической выемки угля относятся: непрерывный контакт рабочего органа комбайна с забоем, трудоемкость замены изношенного инструмента (зубцов), ограниченность выемки по углу падения пластов, зависимость производительности от абразивности горных пород.

Вместе с тем хотелось бы также отметить, что механогидравлическая отбойка по сравнению с обычной не зависит или в меньшей степени зависит от горно-геологических нарушений, обеспечивает отработку наклонных пластов, обладает меньшими производственными затратами со значительным снижением травматизма и трудоемкости работ.

2. Торфоперерабатывающая промышленность. Технологический процесс

Россия обладает крупнейшими в мире запасами торфа, на ее долю приходится 47 % от всех мировых запасов торфяного сырья. В то же время по производству и потреблению топливного торфа Россия занимает только третье место после Финляндии и Ирландии.

Добыча топливного фрезерного торфа

Сущность фрезерного способа добычи торфа, преобладающего в настоящее время в стране (в 2000 году - более 98%), состоит в послойно-поверхностной разработке торфяной залежи с последующей естественной сушкой крошки на поле. Технологический процесс добычи торфа этим способом состоит из цикла последовательных операций: фрезерования, ворошения, валкования, уборки и штабелевания, выполняемых системой самоходных и прицепных к тракторам машин, выбор которой определяется способом уборки торфа - механическим или пневматическим. Наибольшее распространение на уборке фрезерного торфа получили бункерные (кузовные) машины, распространению которых способствовала простота их конструкции, возможность использования на залежах любой характеристики, на предприятиях любой мощности и высокая мобильность

Добыча кускового торфа

Технологический процесс производства кускового торфа, используемого главным образом в качестве коммунально-бытового топлива, осуществляется последовательно следующими операциями: добычей и переработкой торфа-сырца с формованием из торфомассы кирпичей, их выстилкой на поле, сушкой и уборкой готовой продукции в штабели.

В настоящее время используются два способа получения кускового торфа: экскаваторный с применением ковшевых устройств, экскавирующих торфяную залежь на полную или максимальную глубину, и способ щелевого фрезерования на глубину до 0,4 м. В первом способе применяется в комплекте с экскаватором стилочная машина, во втором - используется комплект оборудования, состоящий из трех добывающих машин и одной уборочной машины, выполняющей также функции валкователя.

Машины для производства кускового торфа методом щелевого фрезерования используются на залежи преимущественно верхового и переходного типов степенью разложения не ниже 20%, экскаваторы же могут работать на залежи любого типа степенью разложения не ниже 15%, но наиболее эффективно - на беспнистых низинных залежах.

Торфоперерабатывающие производства на основе процессов гидролиза и экстракции

Здесь достаточно указать на две технологические схемы комплексной переработки верхового торфа с получением нетопливных продуктов (б.Институт торфа АН Белоруссии).Одна из них - для торфа высокой (>30%) степени разложения, вторая - для торфа низкой (<20%) степени разложения. По первой схеме путем экстракции торфа получается горный воск, а проэсктрагированный остаток перерабатывается в активные угли, торфощелочные реагенты, наполнители пластмасс и торфоминеральные удобрения; во второй схеме путем гидролиза торфа получаются кормовые дрожжи или меласса, а из негидролизуемого остатка - те же виды продукции, что и по первой схеме.

По таким комплексным производствам в 80-х годах выполнялись исследования и проектные проработки. В отдельных своих элементах подобные производства были освоены (завод воска в Дукоре, Беларусь) или осваивались (завод по гидролизу торфа в Валмиерском р-не, Латвия). В России подобные заводы по комплексной переработке торфа не строились, хотя ее сырьевые возможности для этого гораздо большие, чем в других странах. Учитывая это обстоятельство, а также рыночный спрос на перечисленные торфопродукты, представляется целесообразным вернуться к работам по развитию данного направления переработки торфа в России.

Искусственное обезвоживание торфа

Введение искусственного обезвоживания в состав технологического процесса производства торфа направлено на переход от сезонной к круглогодичной его добыче.

Искусственное обезвоживание торфа как его первичная переработка, продолжающая добычу, или извлечение торфа из залежи, является частью единого технологического процесса производства готового торфа --торфа или сырья. В последнем случае, наиболее перспективном, искусственное обезвоживание торфа, при условии экономической эффективности, может стать предпосылкой (в ряде северных регионов - единственной) развития производств по переработке торфа с целью получения различных продуктов на его основе.

В 1934 году в СССР был разработан термомеханический способ обезвоживания торфа, сущность которого состояла в нарушении связи воды с торфом путем его термической обработки с последующим отжатием влаги (осахаренного отжима) в гидравлических прессах до готовой продукции (топливного торфа) и утилизацией отходов производства с получением этилового спирта, кормовых дрожжей, фурфурола, уксусной кислоты и прочих продуктов.

Искусственное обезвоживание торфа в течение ряда лет исследуется, кроме России, еще в ряде стран (в Швеции, Финляндии, США, Канаде и Ирландии). Такое внимание к этой проблеме подчеркивает значение, которое придается ее решению для обеспечения эффективности дальнейшего развития добычи и переработки торфа.

3. Вредные вещества, выбрасываемые в атмосферу

Угольная промышленность. Источником загрязнения являются отвалы пустой породы или так называемые терриконники. Внутри терриконников вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением сернистого газа, диоксида углерода, продуктов возгонки смолистых веществ.

Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений. Процесс коксования заключается в термической, без доступа воздуха, обработке каменноугольной шихты при температуре 900-1100°С. При коксовании 1 т угля образуется 300-320 м3 коксового газа. В его состав входят: водород - 50-62% (объемных), метан - 20-34, оксид углерода - 4,5-4,7, Диоксид-1,8-4, азот - 5-10, углеводороды - 2-2,6 и кислород- 0,2-0,5%. Основная масса коксового газа улавливается и направляется на химическую переработку и утилизацию, около 6% газа поступает в атмосферу вследствие потерь во время загрузки и выгрузки печей и негерметичности аппаратуры. В некоторых случаях (при нарушении режима работы батарей коксования или вспомогательных отделений утилизации и др.) в атмосферу выбрасываются значительные количества неочищенного коксового газа. Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и мокрым тушением кокса. Мокрое тушение сопровождается также выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

4. Влияние на здоровье населения. Меры защиты

Окись углерода (СО) -- бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При вдыхании угарный газ за счёт имеющейся в его молекуле двойной связи образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь..

Двуокись углерода (СО2) -- или углекислый газ, -- бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.

Диоксид серы (SO2) (диоксид серы, сернистый ангидрид) -- бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он, в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO2 оценивается в 190 млн тонн в год. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем -- к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.

Оксиды азота (оксид и диоксид азота) -- газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO2 объединяются одной общей формулой NOх . При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55 %, на энергетику -- 28 %, на промышленные предприятия -- 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор -- 3 %.

Озон (О3) -- газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений.

Одно из основных мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнения - создание безотходных промышленных предприятий. Сохранение чистоты воздуха - большая социальная проблема, связанная с оздоровлением условий жизни людей. В то же время она сочетается с важной экономической задачей - утилизацией и возвращением в производство значительных количеств ценных продуктов, сырья и материалов. Следовательно, необходимо разработать такие процессы и технологические схемы, которые исключили бы загрязнение атмосферного воздуха. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года намечено повысить эффективность мер по охране природы; шире внедрять прогрессивные технологические процессы, развивать комбинированные производства, обеспечивающие полное и комплексное использование природных ресурсов, сырья и материалов, исключающие или существенно снижающие вредное воздействие на окружающую среду. Радикальное улучшение использования природных ресурсов, сырья, материалов, топлива и энергии должно проводиться на всех стадиях - от добычи и комплексной переработки сырья до выпуска и использования конечной продукции. Указывается на необходимость ускорения темпов снижения материалоемкости, металлоемкости и энергоемкости национального дохода. Ресурсосбережение станет решающим источником удовлетворения прироста потребностей народного хозяйства в топливе, энергии, сырье и материалах. Намечено до 2000 г превратить ресурсосбережение в решающий источник удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства; добиться, чтобы прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах на 75-80% удовлетворялся за счет их экономии; снизить энергоемкость национального дохода не менее чем в 1,4 раза и металлоемкость почти в 2 раза; максимально устранять потери и нерациональные расходы, широко вовлекать в хозяйственный оборот вторичные ресурсы, а также попутные продукты. Создание безотходных технологических процессов предполагает как разработку рациональных способов и приемов выделения примесей из газов, так и принципиальное изменение технологического процесса или отдельных его стадий. Изменение технологии должно идти по пути уменьшения количества выбросов и сокращения затрат на очистку газов, циркулирующих в системе. Отказ в перспективе от получения адипиновой кислоты путем окисления циклогексанола азотной кислотой даст возможность не только использовать более доступный окислитель - кислород воздуха, но и одновременно исключить выбросы оксидов азота (IV) (Харломпович Г. Д., Кудряшова Р. И., 1978). Часть отходящих газов, содержащих триоксид серы СО3, ранее выбрасывали в атмосферу без очистки; в настоящее время их используют в цветной металлургии для производства серной кислоты (около 30% от общей выработки серной кислоты в Советском Союзе). Стоимость этой кислоты на 30% дешевле получаемой в химической промышленности. Внедрение таких комплексов неизбежно потребует перестройки связей между предприятиями и отраслями народного хозяйства и больших затрат. Однако все это со временем окупится, поскольку промышленность получит огромный приток ранее не использованного сырья и материалов, а окружающая среда станет чище и безвреднее. В ноябре 1979 г. в Женеве состоялось общеевропейское совещание на высоком уровне по сотрудничеству в области охраны окружающей среды. На нем были представлены практически все европейские государства, США и Канада. Совещание приняло Декларацию о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов. В Декларации подчеркнута необходимость защитить человека и окружающую его среду и рационально использовать ресурсы путем поощрения развития малоотходной и безотходной технологии и использования отходов. Сокращение отходов и выброса загрязняющих веществ различных циклов производства намечается путем использования усовершенствованных промышленных процессов при создании новых или реконструкции существующих производственных объектов, создания продукции с особым учетом увеличения ее долговечности, облегчения, и ремонта и повторного использования, когда это возможно. Большое значение придается регенерации и использованию отходов, превращению их в полезный продукт (извлечение ценных веществ и материалов из отходных газов, лучшее использование энергии, содержащейся в отходах и остаточных продуктах, и др.), повторному использованию большего количества отходов в качестве "вторичных" сырьевых материалов в других производственных процессах. Рекомендуется рациональное использование сырьевых материалов в производственных процессах и в течение всего жизненного цикла продуктов, замена истощающихся видов сырья другими доступными видами. Необходимо рациональное использование энергетических ресурсов в процессе производства и потребления энергии и использования сбросного тепла. Большое внимание уделяется оценке промышленного применения в производственных масштабах малоотходной и безотходной технологии в целях оптимального использования сырья и энергии, включая возможности регенерации, рециркуляции и экономическую эффективность, с учетом экологических и социальных последствий.

Очистка газа - отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, выбрасываемого промышленным источником. Очистка воздуха от примеси - процесс получения этой примеси в чистом или хотя бы в концентрированном виде. При обезвреживании токсичных выбросов вредные для человека и природной среды примеси отделяют от относительно безвредного основного газового потока. Существует также метод обезвреживания выбросов путем перевода токсичных примесей, содержащихся в газовом потоке, в менее вредные или даже в практически безвредные. Для каждого вида загрязнений существует своя целесообразность, свой метод, специальный аппарат, который позволяет с минимальными затратами энергии получить высокую степень "упорядочения", т. е. очистки. Техника газоочистки располагает разнообразными методами и аппаратами удаления пыли и вредных газов. Выбор метода для очистки газообразных примесей определяется в первую очередь химическими и физико-химическими свойствами примеси. Большое влияние на выбор метода оказывает характер производства: свойства имеющихся в производстве веществ, их пригодность в качестве поглотителей для газа, возможность регенерации поглотителей, целесообразность рекуперации или утилизации уловленных продуктов. Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года намечено усилить охрану атмосферного воздуха. В этих целях совершенствовать технологические процессы, оборудование и транспортные средства, улучшать качество сырья и топлива, внедрять высокоэффективные установки для очистки промышленных и других выбросов. Для многих производств, и прежде всего для тепловых электростанций и металлургических заводов, достаточно эффективным решением вопросов очистки выбросов в атмосферу остается сооружение фильтров-уловителей и дымовых труб. У дымовой трубы два назначения: первое - создавать тягу и тем самым заставлять воздух - обязательный участник процесса горения - в нужном количестве и с должной скоростью входить в топку; второе - отводить продукты горения - вредные газы и имеющиеся в дыме твердые частицы - в верхние слои атмосферы. Благодаря непрерывному турбулентному движению воздуха вредные газы и твердые частицы уносятся далеко от источника их возникновения и рассеиваются. Дымовая труба стометровой высоты позволяет рассеивать мельчайшие вредные вещества в окружности радиусом 20 км до безвредной для человека концентрации. Труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. В ближайшем окружении дымовой трубы создается так называемая теневая зона, в которую совсем не попадают вредные вещества. Однако рассеивание вредных веществ фактически не избавляет воздушный бассейн от загрязнения. Радикальным средством сокращения выбросов триоксида серы 5О3 в атмосферу может быть обессеривание сжигаемого топлива. К сожалению, до сих пор недостаточно разработаны экономически приемлемые способы такой очистки топлива.

Литература

1. Вавилова Е. В. Экономическая география и регионалистика: Учебноепособие. - М.: Гардарики, 1999.- 160 с.

2. Журавель Н. М. Оценка влияния угольных предприятий Сибири и Дальнего Востока на окружающую среду // Регион: экономика и социология. - 2002. - № 4.

3. Назарбаев Е. Ж. «Современное состояние и тенденции развития мирового топливно-энергетического комплекса // Аnalytic. - 2007. - № 3.

4. Кожуховский И. Реструктуризация угольной промышленности // Вопросы экономики. - 2000. - № 1.

Размещено на Allbest.ru