Пропиточный битум, применяемый для приготовления покровного состава, подается с температурой 185-210 °С в смеситель для смешивания с минеральным наполнителем. Смесь поступает в покровный лоток. Источником газовыделения в этом случае является обрабатываемая поверхность полотна. Значительное количество вредных газов выделяется при производстве наиболее распространенного теплоизоляционного материала – минеральной ваты. Минеральную вату получают путем распыления расплава из металлургических и топливных шлаков, горных пород или иных силикатных материалов. Независимо от типа плавильного агрегата производство минеральной ваты состоит из следующих этапов: подготовка сырьевых материалов путем дробления, плавление сырья и получение расплава в вагранках или ванных печах, распыление минерального расплава, осаждение минеральной ваты и образование минераловатных мягких, полужестких и жестких изделий. В большинстве случаев в качестве плавильного агрегата используют вагранки, при работе которых выделяется значительное количество пыли, окиси углерода и сернистого ангидрида. Концентрация пыли, содержащаяся в ваграночных газах, зависит от технологии плавки и находится в пределах 3-20 г/м3 в стандартных условиях. Ваграночные газы содержат токсичные компоненты: окись углерода 5-28%, сернистый ангидрид 0,02-0,5%.
По данным НИПИОТстрома, концентрация фенола в технологических газовых выбросах после камер волокноосаждения составляет 30-42 мг/м3, формальдегида – 40-60 мг/м3, после камер полимеризации соответственно 40-60 и 130-200 мг/м3.
При производстве минераловатных изделий наряду с токсичными газами в выбросах содержится значительное количество минеральных волокон и смолистых веществ. В дальнейшем вредные вещества улавливаются в системе газоочистки [1].
Содержание волокон в газах составляет 200-400 мг/м3, а смолистых веществ 1-2 мг/м3. Количество удаляемого аспирационного воздуха из камер волокнообразования составляет около 40000- 50000 м3/ч, а количество волокон, поступающих с воздухом, составляет около 10-20 кг в 1 ч.
3.2.3 Очистка газов от углеводородов, фенола и одоризирующих компонентов
Для очистки газовых выбросов рубероидных и минераловатных заводов от углеводородов, фенола и одоризирующих компонентов могут быть использованы следующие методы: конденсация углеводородов и других компонентов с низкой температурой кипения; сорбция твердыми веществами и жидкостями; глубокое окисление в присутствии катализаторов; термическое обезвреживание.
В условиях предприятий промышленности строительных материалов, когда объемы очищаемых газов невелики, рациональным методом очистки от окиси углерода и углеводородов является термическое обезвреживание путем прямого сжигания вредных газов в автономных топках. Для наиболее полного сжигания газообразные отходы перед подачей в топку перемешиваются с воздухом и подогреваются. В нашей стране газообразные отходы обычно сжигают в печах с циклонной топкой.
Испытания печи дожига, проведенные НИПИОТстромом на Львовском рубероидном заводе, показали, что в результате сжигания количество углеводородов в отходящих газах снизилось на 88%, а окиси углерода на 92%. Одновременно снизилось содержание сероводорода, который в результате окисления превратился в серный ангидрид.
Тепло, выделяемое при сжигании газообразных отходов, может быть использовано для подогрева битума или для получения пара. Иногда газообразные отходы сжигаются в котельных установках со слоевыми или камерными топками. Однако из-за несовершенства горелочных устройств и низкой температуры поступающих на сжигание газов очистка от токсичных и одоризирующих компонентов оказывается неудовлетворительной. Опыты показали, что путем использования специальных горелок и контакта сжигаемого газа с раскаленной поверхностью огнеупорной кладки может быть достигнуто более полное разложение токсичных компонентов.
В последние годы широко распространяются методы каталитического окисления вредных компонентов. Вследствие невысоких температур (150-400 °С), при которых протекает процесс, стоимость каталитического окисления в 2-3 раза ниже стоимости метода высокотемпературного сжигания. Для проведения каталитических процессов требуется сравнительно несложная аппаратура. В качестве катализаторов используют окислы металлов и их сплавов. Чаще всего применяют окислы алюминия А12О3, меди СuО, марганца МnО2, хрома Сr2O3 и композицию из окислов меди, железа и хрома – НТК-7. Катализатор НТК-7 разработан Новомосковским филиалом ГИАП и выпускается промышленностью в виде гранул размером 5x5 мм. За рубежом используют платино-алюминиевые катализаторы, нанесенные на фарфоровые стержни. Данные о рациональных температурах глубокого окисления токсичных и одоризирующих компонентов приведены в табл. 2.
Методы каталитического окисления целесообразно применять при очистке сравнительно небольших количеств газов и невысоком содержании в них токсических компонентов. Широкое использование этого метода сдерживается необходимостью тщательной очистки газов от пыли и смолы перед подачей их на слой катализатора.
Таблица 2. Катализаторы для окисления токсичных газов рубероидного и минераловатного производства
| Катализатор | Рабочая температура, °С | Окисляемыекомпоненты | Степень поглощения токсичных компонентой, % |
| Платина – в виде керамических стержней, покрытых металломОкислы железаОкислы хромаКомпозиция НТК-7 (окислы меди, железа и хрома) | 150-400200-350400-650400-600 | Фенолы, углеводородыУглеводороды Углеводороды, бензол Углеводороды | 99-10085-9580-9090-95 |
Иногда на первой ступени очистки применяют конденсационный метод. Сущность этого метода заключается в том, что при понижении температуры углеводороды и органические вещества превращаются в туман и осаждаются в холодильниках. В качестве холодильников используют противоточные трубчатые теплообменные аппараты. Путем конденсации можно улавливать фракции с относительно высокой температурой кипения. Поэтому этот метод не может обеспечить достаточную степень очистки при умеренных температурах охлаждающей воды [7].
Более высокая степень очистки газов от токсичных и одоризирующих компонентов может быть получена путем их сорбции твердыми или жидкими поглотителями. При адсорбции в качестве поглотителей можно применять синтетические смолы – цеолиты различных марок и окислы щелочноземельных металлов.
3.3 Обеспыливание газов при производстве керамических изделий
Керамические изделия (плитки для стен и пола, санитарная керамика, трубы, теплоизоляционные штучные и сыпучие материалы) изготовляют на высокомеханизированных предприятиях из различных глин или других неорганических, неметаллических сырьевых материалов (песок, трепел, шлаки и др.). Основные этапы производства этих изделий (подготовка шихты, формование, сушка, обжиг) являются общими для всех видов керамических изделий. Однако сырьевые материалы, оборудование и технологические режимы по отдельным видам изделий зачастую существенно различаются.
Основные процессы в производстве керамики:
1) подготовка многокомпонентной шихты полусухим или пластическим способом; в первом случае сырьевые материалы сушат и измельчают в тонкий порошок, перемешивая его с добавками, а во втором – материалы дробят, разминают и перемешивают с водой;
2) формование сырца путем прессования увлажненного (до влагосодержания 8-10%) порошка на гидравлических или механических прессах либо путем формования тестообразной (влажность 20-25%) пластичной массы на различных по принципу действия и мощности ленточных прессах;
3) сушка – удаление влаги в процессе нагрева сырца газами или другим теплоносителем;
4) обжиг – завершающий, наиболее сложный процесс, разделяющийся на досушку сырца, подогрев, взвар с выдержкой и остывание изделий; этот процесс протекает при различных температурах (900-1600 °С).
Большое значение на предприятиях керамической промышленности имеет проблема борьбы с запыленностью в цехах, создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда и защиты окружающей' среды. Керамические заводы оснащены специальными пылеуловителями. Однако эффективность их недостаточна, и запыленность воздуха в производственных помещениях, а также в прилежащей местности превышает иногда допустимые концентрации. Это, кроме того, является следствием недостаточной герметизации помольно-дробильного и транспортирующего оборудования, а также отклонений технологических режимов (повышенное давление в камерах и т.п.) и бездействия местной вентиляции и др.
Высоким пылеобразованием сопровождаются процессы дробления, помола, просеивания и смешивания материалов, а также сушки и обжига изделий. Обжиг глины и каолина во вращающихся печах при температуре около 1500-1600 °С сопровождается обычно уносом от 8 до 25% этих материалов в зависимости от принятого режима. При обжиге доломита вынос пыли достигает 20-25%, а при обжиге магнезита – 15-35%. При шликерном способе получения пресс-порошка обезвоживание шихты, поступающей в виде керамической суспензии, осуществляется в распылительных сушилках при 1100-1250 °С. Башенная сушилка состоит из сушильной камеры, устройств для подачи и распыления суспензии, газооборудования, устройства для сжигания газа, системы регулирования и КИП, а также аспирационно-обеспыливающей системы. Температура отходящих из этих сушилок газов колеблется в пределах 80-120 °С и выше при влагосодержании 160-190 г/м3, а температура отходящих газов вращающихся печей и сушильных барабанов - от 150 до 200 °С при влагосодержании 120-150 г/м3.