 |  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 УДК 504.054 Расчет рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере в борфтористоводородных электролитах при электрохимической переработке утильных свинцово-кислотных аккумуляторов
Рипная М.М., ассистент, Мельник А.А., магистрант, Сердюк А.И., профессор Донбасская национальная академия строительства и архитектуры
Проведен расчет рассеивания фторидов и свинца в атмосфере с поверхности борфтористоводородных электролитов для электрохимической переработки отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов. Показано, что концентрация их на границе санитарно-защитной зоны составляет 0,16 ПДК и 0,10 ПДК.
В настоящее время в РФ и Украине отработанные свинцово-кислотных аккумуляторов (ОСКА) перерабатываются пирометаллургическим способом при температуре 500оС и выше. При этом в атмосферу выделяется большое количество соединений свинца, оксид углерода и диоксид серы. Контроль и очистка вредоносных выбросов дороги и часто требуют дорогостоящего специализированного оборудования. В Донецкой народной республике в настоящее время ОСКА не перерабатываются, а только складируются. Электрохимическая переработка, дающая в десятки раз меньшее количество выбросов, наиболее эффективна в борфтористоводородных электролитах, обеспечивающих наибольшую скорость переработки и меньшие выбросы в атмосферу соединений свинца и газообразных фторидов [1-3]. Задачей данной работы является достижения количества выбросов на границе санитарно-защитной зоны предприятия (1000 м) соответствующих санитарно-гигиеническим требованиям без использования системы очистки выбросов. В связи с этим произведен расчет рассеивания загрязняющих веществ, выделяющихся с поверхности электролитов для переработки. В работе использовали борфтористоводородный электролит № 1 (состав, г/л): борфтористоводородная кислота – 180, борфтористоводородный свинец - 30, борная кислота – 30, H3BO3-30, ПАВ - ССБ-1; а также борфтористоводородный электролит № 2 следующего состава, г/л: борфтористоводородная кислота – 180, борфтористоводородный свинец - 100, , борная кислота – 30, ПАВ - ССБ-1 Температура везде - 40°С. Первый электролит позволяет вести процесс выделения свинца при плотности тока 400 А/м2 и скорости 1,39 кг/(м2·час) , второй - при 800 А/м2 и скорости 2,94 кг/(м2·час) [4]. При этом выбросы фторидов и соединений свинца с единицы поверхности электролита (г/(м2·час) составляли для первого электролита 8,08 и 0,02, для второго 8,15 и 0,16 [4]. Процесс растворения свинцовых пластин аккумулятора протекает 7 суток при плотности катодного тока 400 А/м2 , и 3,5 суток при плотности катодного тока 800 А/м2. Вес чистого свинца и его соединений (в пересчете на свинец) в исследуемом аккумуляторе составляет 15,1 кг. В работе использовали электрохимические ванны, внутренние размеры которых составляли, мм: 750 х 1300 х 800, вмещающие 10 шт. АБК. Общая площадь гальванических ванн составит 131,3 м2 (при плотности катодного тока 400 А/м2). При плотности тока, равной 800 А/м2, количество электрохимических ванн уменьшается вдвое за счет более высокой скорости переработки. Поэтому площадь гальванических ванн равна 65,6 м2 . Расчет рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах предприятия в атмосферном воздухе, производился с помощью программы УПРЗА «Эколог» [5]. Для определения опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ рассчитываем наибольшую концентрацию этих веществ в расчётной точке – на границе санитарно-защитной зоны, соответствующей наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям (когда скорость ветра достигает опасного значения, наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен). Размер санитарно-защитной зоны для предприятий по переработке аккумуляторов – 1000 метров [6]. Для выявления вклада предприятия в загрязнение приземного слоя атмосферы, в соответствии с рекомендациями нормативных документов, фоновые концентрации принимаются равными нулю. Наибольшая допустимая концентрация каждого вредного вещества в расчётной точке приземного слоя атмосферы определяется по формуле С ≤ ПДК. Расчёт рассеивания вредных веществ, содержащихся в выбросах, проведен на основе следующих данных:
3) расположения точек источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на карте-схеме объекта.
Таблица 1 - Характеристика параметров выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при электрохимической переработке ОСКА
Для расчета рассеивания определена одна расчетная площадка. Центром системы координат выбрана труба цеха по переработке свинцово-кислотных аккумуляторов. Для определения концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ, равной 1000 м, выбраны две контрольные точки с координатами Х1,Y1, Х2,Y2 (табл. 3).
Таблица 2 - Контрольные точки для определения концентрации загрязняющих веществ на границе СЗЗ
Расчет рассеивания фторидов и свинца был проведен для условий переработки СКА. Согласно рекомендациям [7] в случае, когда значения максимальных приземных концентраций на границе нормативной СЗЗ и на границе селитебной зоны не превосходят 0,8ПДК можно считать, что СЗЗ обеспечивает достаточное воздействие выбросов рассматриваемого загрязняющего вещества предприятием на качество атмосферного воздуха. Расчет рассеивания фторидов, выделяющихся с поверхности борфтористоводородного электролита № 1, в приземном слое атмосферы показал, что их концентрация на границе санитарно-защитной зоны (1000 м) составляет 0,36 ПДК, свинца – приблизительно 0,04 ПДК. Концентрация на границе санитарно-защитной зоны фторидов, выделяющихся с поверхности борфтористоводородного электролита № 2 в приземном слое атмосферы составляет 0,16 ПДК, свинца - 0,10 ПДК. Таким образом, выбросы фторидов с поверхности электролита № 1 в 2,2 раза выше, чем с поверхности электролита № 2, свинца – выше в 2,5 раза, однако концентрация свинца и его соединений составляет незначительную долю. Так как выбрасываемые вредные вещества, выделяющиеся с поверхности борфтористоводородных электролитов, не превышают действующие нормативы, считаем целесообразным применение этих электролитов на практике, с целью повышения производственной мощности предприятия. Следовательно, повышение концентрации соли свинца в составе электролита несколько повышает его концентрацию в выбросах, но значительно увеличивает скорость переработки ОСКА и, таким образом, снижает удельные (на единицу массы выделенного свинца) выбросы в атмосферу.
Библиографический список
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
