Politechnika Wrocławska
Wydział Górniczy
Wpływ huty miedzi na środowisko.
Wykonały:
Anna Jakubowska
1. Wstęp.
Rudy siarczkowe bogate oraz koncentraty siarczkowe miedzi przetwarza się metodami pirometalurgicznymi poprzez kamień miedziowy. W przypadku ubogich rud oraz rud tlenowych stosuje się raczej metody hydrometalurgiczne.
Pirometalurgiczny przerób rud i koncentratów siarczkowych polega na kolejnym otrzymywaniu materiałów coraz bogatszych w miedź, przez stopniowe przeprowadzanie do żużla skały płonej i żelaza. Pierwszym stadium procesu jest prażenie w celu usunięcia nadmiaru siarki. W niektórych przypadkach zawartość siarki jest tak mała, że nie wymagają one wstępnego prażenia. Wyprażony częściowo koncentrat przetapia się następnie na kamień miedziowy. Składa się on z roztworu siarczku miedziawego Cu2S i siarczku żelaza, zawierającego ponadto całkowitą ilość metali szlachetnych z rudy oraz małe ilości siarczków innych metali. Miedź, żelazo i siarka stanowią zwykle ok. 90% całkowitej ilości kamienia. Zawartość miedzi w kamieniumoże się wahać w szerokich granicach od 10 do 60%, siarki zaś bywa 22 - 27% .Temperatura topnienia wynosi 900 - 1050°C. Kamień wytapia się w dużych piecach płomiennych o szerokości trzonu 7 - 8 m i długości 30 - 36 m2. Opalane są one paliwem płynnym lub pyłem węglowym, przy czym temperatura pracy wynosi zwykle 1500°C w opalanym końcu pieca i ok. 1150°C przy wylocie gazów z pieca.
Stopiony kamień i żużel rozdzielają się w wannie pieca i spuszczane są oddzielnymi otworami. Gazy odlotowe z pieca ogrzewają kotły utylizatory ciepła i odpylane są w filtrach workowych.
2. Położenie.
Huta miedzi „Biker” znajduje się w okolicach miasta Pończyn i jest głównym producentem miedzi w rejonie. Została wybudowana w roku 1969. Stan techniczny na dzień dzisiejszy jest zadawalający, aczkolwiek należy pamiętać, iż większość parku maszynowego uległa już amortyzacji, i patrząc pod kątem ochrony środowiska, pomimo intensywnych prac remontowo-modernizacyjnych większa część linii technologicznej kwalifikuje się do wymiany. Tym bardziej, iż technologia wytwarzania jest cały czas nie zmieniona, a produkty odpadowe miedzi stanowi poważne obciążenie dla środowiska.
3. Rodzaje zagrożeń emitowanych przez hutę:
Ze względu na zastosowane urządzenia pomiarowe ( elektroniczne analizatory stężeń w systemie ciągłego monitoringu ) dane są w formie jakościowej a nie tradycyjnej ilościowej.
Nazwa |
Stężenie zanieczyszczeń w μg/m3 |
substancji |
średnio roczne |
CO |
105 |
SO2 |
40 |
NOX1) |
52 |
Pyły2) |
32 |
NDS:
Nazwa |
Dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń w μg/m3 |
||
substancji |
30-min |
24 h |
średnio roczne |
CO |
5000 |
1000 |
120 |
SO2 |
600 |
200 |
32 |
NOX1) |
500 |
150 |
50 |
Pyły2) |
- |
60 |
40 |
1) Jako NO2,
2) W obszarze specjalnie chronionym.
Jak widać z powyższego zestawienia przekroczone są dopuszczalne stężenia, dwutlenku siarki i tlenków azotu, a tlenku węgla i pyłów są niepokojąco blisko wartości dopuszczalnych, a co za tym idzie, należy je także uwzględnić przy analizie szkodliwości zakładu dla środowiska.
4. Stosowana profilaktyka :
W zakładzie stosuje się urządzenia odpylające i odsiarczające.
4.1. Ograniczenie emisji pyłowej:
Największa i najbardziej uciążliwa emisja pyłowa z przemysłu miedziowego pochodziła z gazów szybowych. Skład tych pyłów, głównie ze względu na znaczne zawartości smół, utrudniał dobór jakichkolwiek dostępnych krajowych urządzeń odpylających, a znaczne zawartości metali ciężkich, głównie ołowiu, decydowały o uciążliwości tej emisji.
Po kilkakrotnych zmianach układów odpylających dopracowano się właściwej czterostopniowej technologii odpylania. Gazy szybowe po opuszczeniu pieca są odpylane najpierw na sucho w kanale balonowym, stanowiącym rodzaj komory osadniczej, a następnie w baterii multicyklonu. Z kolei odpyla się je na mokro w skruberze, a dalej w zwężce typu WENTURI z regulowaną gardzielą zakupioną w angielskiej firmie Mikropul. Za układem odpylającym gaz zawiera kilkadziesiąt mg/m3 pyłu, co świadczy o dużej sprawności układu.
4.2. Zmniejszanie emisji tlenków siarki:
W etapie pierwszym dodaje się do paleniska rozpyloną kredę jeziorną, która łączy się w podwyższonej temperaturze z tlenkami siarki i ulega zmianie na gips - siarczan wapnia.
W etapie drugim od niedawna stosowana jest metoda Reinlufta, która polega na przepuszczaniu gazów zawierających dwutlenek siarki przez warstwę węgla aktywnego. Następuje wówczas sorpcja SO2 do SO3, który łącząc się z parą wodną tworzy kwas siarkowy. Następnie zachodzi termiczna dysocjacja kwasu siarkowego i redukcja do gazowego dwutlenku siarki jako produktu handlowego.
5. Propozycja dodatkowej profilaktyki.
Drobna zmiana w konwertorze w postaci dostarczania tlenu zamiast powietrza niemal pięciokrotnie zmniejszy wydzielanie gazów i prawie całkowicie wyeliminuje NOX.
6. Literatura.
[1] Dziennik Ustaw nr 15 z dnia 14.03.90,
[2] Encyklopedia techniki - chemia, WNT,
[3] A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej, cz. III ”, PWN,
[4] Praca zbiorowa „Technologia chemiczna nieorganiczna”, WNT,