Transcript Загрязнение атмосферы в связи с промышленной переработкой

Загрязнение атмосферы
в связи с промышленной
переработкой сульфидных руд
Автор Уксугбаева Дана Булатовна,
ученица 9 класса
МОУ «Кваркенская средняя
общеобразовательная школа»
Оренбургской области
Проблемы химической экологии созданы
самим человеком и возникли как результат
длительной, а в последнее столетие и
чрезвычайно бурной производительной
деятельности человечества.
В.А.Легасов
Схема образования
кислотных аэрозолей и дождей:
Сернистый газ, диоксид серы или сернистый
ангидрид (SO2) выделяется при переработке
сульфидных руд (до 170 млн. т. в год) на стадии обжига
сульфидов:
схема реакции в общем виде MeS+O2 →MeO+SO2.
Попав в атмосферу, сернистый газ претерпевает ряд
химических превращений, ведущих к образованию
кислот. Частично диоксид серы в результате
фотохимического окисления превращается в триоксид
серы (серный ангидрид) SО3:
2SO2 + O2 → 2SO3,который реагирует с водяным паром
атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты:
SO3 + Н2O → Н2SO4.
Схема образования
кислотных аэрозолей и дождей:
Основная часть выбрасываемого диоксида серы во
влажном воздухе образует кислотный полигидрат
SО2•nH2O, который часто называют сернистой
кислотой и изображают условной формулой Н2SО3:
SO2 + H2O → H2SO3.
Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно
окисляется до серной: 2Н2SО3 + О2 → 2Н2SO4.
Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к
конденсации водяного пара атмосферы и становятся
причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег).
Они составляют около 2/3 кислотных осадков.
Последствия кислотных
дождей
1. Изменения в водных
экосистемах:
• Повышение кислотности
воды;
• Выщелачивание тяжёлых
металлов;
• Утрата рыбных ресурсов;
• Сокращение численности
животных, птиц и т.д.
Последствия кислотных дождей
2.
Изменения в почве:
• Закисление почвы;
• Разрушение корневой системы;
• Вымывание биогенов и питательных
веществ;
• Высвобождение ионов токсичных металлов;
• Угнетение и гибель почвенной биоты, в
частности азотфиксирующих бактерий.
3. Изменения растительности:
• Повреждения листовой поверхности и
хвойных игл;
• Нарушение транспирации и фотосинтеза;
• Снижение сопротивляемости патогенным
организмам;
• Ослабление, нарушение роста, усыхание,
гибель.
Последствия кислотных
дождей
4. Заболевания животных.
5. Сердечно - сосудистые,
лёгочные и другие
заболевания человека.
Последствия кислотных дождей
6. Разрушение стекла, бетона, строительных
материалов.
7. Коррозия металлов и др.
Меры по охране окружающей среды.
Возможны следующие основные способы
утилизации SO2:
1. Мокрая адсорбция - поглощение водными
растворами щелочных и щелочно -гидролизующих
реагентов, таких, как NaOH, Na2SO3, (NH4)2SO3, NH3,
суспензии CaCO3, CaO, MgO, ZnO и некоторыми
органическим восстановителями. Основан на
химических реакциях между сернистым
ангидридом и поглощающей суспензией (щелочной
раствор: известняк, аммиак, известь). При этом
способе на поверхность твердого пористого тела
(адсорбента) осаждаются газообразные вредные
примеси. Они могут быть извлечены с помощью
десорбции при нагревании водяным паром.
Меры по охране окружающей среды.
Возможны следующие основные способы
утилизации SO2:
2. Сухая адсорбция – поглощение твёрдыми сорбентами,
содержащими карбонаты, активированный уголь,
пиролюзит, а также сорбентами на основе торфа.
Сухая регенерация этих сорбентов затруднена, мокрая
осуществляется пропусканием раствора щёлочи или соды.
Этот метод имеет существенное преимущество перед
мокрой адсорбцией: получается сразу сухой продукт, в то
же время мокрое улавливание требует сбора, отстаивания,
фильтрации и сушки получаемого сульфат - сульфитного
продукта. Также сама технология мокрого улавливания
проблематична из-за необходимости большого расхода
тепла для обогрева как работающего оборудования, так и
рабочего помещения.
Меры по охране окружающей среды.
Возможны следующие основные способы
утилизации SO2:
3. Самый радикальный метод - окислительная
регенерация, основанная на окислении газа
пиролюзитом, озоном или пероксодисерной кислотой.
Раствор последней переводит сернистый газ
непосредственно в серную кислоту:
H2S2O8+SO2 +2H2O→ 3H2SO4
4. Метановый метод переработки сернистых газов в
элементарную серу:
CH4 + SO2 → CO2 + 2H2O + S.
Возможны следующие основные способы
утилизации SO2 и использования
альтернативных методов
переработки сульфидных руд:
5. Восстановление сернистого газа углем: C + SO2 →
CO2 + S. Скорость реакции и степень извлечения
серы из газов ~98% ,что существенно выше, чем при
метановом способе.
6. Извлечение сернистых газов из металлургических
газов путем сжижения SO2. Метод позволяет
использовать для сжижения естественный холод
регионов и открывает широкие возможности
применения SO2 для получения различных
продуктов (купоросы, кислота, сера, соли и т.д.).
Возможны следующие основные способы
утилизации SO2 и использования
альтернативных методов
переработки сульфидных руд:
7. Технология пирометаллургической переработки
сульфидных концентратов без образования SO2.
Предполагается проведение плавки (обжига)
сульфидных материалов с дозированной подачей
кислорода, обеспечивающей протекание реакции:
FeS + 1/2 O2 → FeO + S
8. Кардинальным решением проблемы экологии
является разработка и внедрение гидрометаллургических технологий переработки сульфидных руд:
MeS + H2SO4 + 1/2 O2 → MeSO4 + H2O + S
Возможны следующие основные способы
утилизации SO2 и использования
альтернативных методов
переработки сульфидных руд:
9. Микробиологические методы получения металлов,
в которых используется деятельность тионовых
бактерий. Они способны переводить непосредственно на месте залегания нерастворимые сульфиды
в растворимые сульфаты, которые подаются на
гидрометаллургическую переработку.
10. «Политика высоких труб». Загрязнения при этом,
разумеется, не исчезают, а распределяются по
большей территории, и локальная
концентрация их становится меньше.
Как показывают данные, в России выбросы
диоксида серы составляют более 30% всех вредных
промышленных выбросов. На предприятиях черной и
цветной металлургии доля выбросов диоксида серы
составляет примерно 40 % . Анализ техногенных
источников выбросов сернистого газа в атмосферу
показывает, что выбросы производят высокоразвитые
промышленные страны, и это становится проблемой в
первую очередь для них и их ближайших соседей.
По моему мнению, причинами загрязнения
атмосферы при обжиге сульфидных руд являются
экономические, научно-технические причины и низкий
уровень знаний.
Мы не должны забывать слова Виктора Гюго:
«Кому угрожает опасность? Вам. Разве вы не видите,
что перед вами весы, на одной чаше которых ваше
могущество, на другой - ваша ответственность?»
( «Человек, который смеётся»)
Меры по охране окружающей среды.
Возможны следующие основные способы утилизации SO2
и использования альтернативных методов
переработки сульфидных руд:
5. Восстановление сернистого газа углем: C + SO2 → CO2 + S. Скорость реакции и степень
6.
7.
8.
9.
10.
извлечения серы из газов ~98% ,что существенно выше, чем при метановом способе.
Извлечение сернистых газов из металлургических газов путем сжижения SO2.
Метод позволяет использовать для сжижения естественный холод регионов и
открывает широкие возможности применения SO2 для получения различных
продуктов (купоросы, кислота, элементарная сера, соли и т.д.).
Технология пирометаллургической переработки сульфидных концентратов без
образования SO2.
Предполагается проведение плавки (обжига) сульфидных материалов с дозированной
подачей кислорода, обеспечивающей протекание реакции:
FeS + 1/2 O2 → FeO + S
Кардинальным решением проблемы экологии является разработка и внедрение
гидрометаллургических технологий переработки сульфидных руд:
MeS + H2SO4 + 1/2 O2 → MeSO4 + H2O + S
Микробиологические методы получения металлов, в которых используется
деятельность тионовых бактерий. Они способны переводить непосредственно на месте
залегания нерастворимые сульфиды в растворимые сульфаты, которые подаются на
гидрометаллургическую переработку.
«Политика высоких труб». Загрязнения при этом, разумеется, не исчезают,
а распределяются по большей территории, и локальная концентрация их
становится меньше.