Дисперсный состав пыли литейного двора в доменном цехе металлургического комбината

На состояние атмосферного воздуха городов оказывают большое влияние выбросы пыли в атмосферный воздух от предприятий, в особенности от предприятий, относящихся к металлургической промышленности. Пыль представляет собой мельчайшие взвешенные частицы обрабатываемого сырья или полупродуктов. В атмосферный воздух она попадает в потоке воздуха или выделяющихся в ходе технологического процесса газов, то есть входит в состав газопылевой аэрозольной системы или просто аэрозоля. Известно, что металлургическая пыль содержит в своем химическом составе оксиды железа, оксиды тяжелых металлов, а также частицы других менее вредных компонентов, и поэтому подлежит очистке.

При выборе пылегазоочистного оборудования металлургических, в частности, литейных (доменных)

цехов, важным показателем является не столько химический состав пыли, сколько дисперсный состав пыли (дисперсность). Дисперсность пыли характеризуется совокупностью размеров частиц, входящих в состав конкретной пыли. Как правило, пыль содержит частицы разных размеров, то есть бывает не монодисперсной (состоит из частиц одного размера или размера в узком интервале, которые называются моно димерными), а полидисперсной, то есть содержит частицы разных размеров. Дисперсность пыли характеризуется наличием фракций пыли (фракционным составом), то есть долями общей массы аэрозоля, размеры частиц которых лежат в определенных интервалах значений, принятых в качестве верхнего и нижнего пределов. В таблице 1 представлена классификация дисперсности пылей в зависимости от размеров частиц согласно [1].

Таблица 1

Классификация дисперсности пылей по Ветошкину [1]

№ п/п	Виды пыли	Размер, мкм
1	Очень крупнодисперсная	>140
2	Крупнодисперсная	40 - 140
3	Среднедисперсная	10-40
4	Мелкодисперсная	1 - 10
5	Очень мелкодисперсная (улырамикроскопическая)	<1 (0,25)

Фракционный состав пыли определяется влиянием различных факторов - кристаллической решеткой, твердостью, плотностью и другими физическими и химическими характеристиками пылящих материалов, а также протеканием технологических процессов.

Разнообразие дисперсного состава пыли, выделяющейся от литейных дворов доменного производства, является важной проблемой, которая сказывается не только на подборе правильного типа и конструкции газоочистного оборудования, но и на загрязнении атмосферного воздуха района и города в целом. Так, крупно дисперсная пыль подлежит сухой или мокрой очистке, она обычно оседает на поверхность земли в пределах самой промплощадки или санитарно-защитной зоны, среднедисперсная или микроскопическая пыль очищается в циклонах и фильтрах, но может уноситься за пределы санитарно -защитной зоны, мелкодисперсная и улырамикроскопическая пыль обычно не улавливается газоочисткой, уносится ветром за пределы промплощадки и санитарно-зашитной зоны предприятия и находится в состоянии витания в атмосфере городов.

В настоящее время на многих предприятиях металлургической промышленности реконструируются старые и вводятся новые литейные мощности. При этом одним из основных направлений модернизации является оснащение доменного производства местной вытяжкой с целью сбора пыли, образующейся на литейном дворе, с последующим обеспыливанием (улавливанием пыли) на газоочистных установках.

В 2016 г. на примере газоочистки от литейного двора одного из уральских металлургических предприятий ФГБУ Урал НИИ «Экология» проведено сравнение дисперсного состава пыли, собранной с нижних стенок в воздуховодах от литейного двора, оснащенного системой вентиляции и газоочистки с установленными четырьмя циклонами ЦН-15 Ф-800 и блоком из девяти аппаратов аэродинамического пылеулавливания с общей эффективностью 84,8%. Пробы пыли отбирались с нижней стенки четырех подводящих к циклонам воздуховодов (точки №№1-4) и с нижней стенки воздуховода за газоочистной установкой (точка № 5). В таблице 2 представлены объемы и скорости газовоздушной смеси на входах в циклоны (точки №№1-4) и на выходе из них (точка №5).

Анализ проб пыли проводился в лаборатории ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» при помощи лазерного анализатора размеров частиц Microtrac S3 500 в лаборатории методов анализа наноматериалов и мелкодисперсных частиц. Результаты анализа пыли с учетом классификации пылей, приведенной в таблице 1, представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 2

Объемы и скорости газовоздушной смеси на входах в циклоны (точки №№ 1-4) и на выходе из них (точка № 5).

№, п/п	Номер точки	Объем, л/с	Скорость, м/с	Эффективность очистки, %
1	Точка 1	7,87	15,66	82,5
2	Точка 2	8,67	17,26	86,4
3	Точка 3	7,48	14,89	85,7
4	Точка 4	8,04	16,00	84,5
5	Точка 5	33,22	66,12	84,8 (общая эффективность)

Таблица 3

Массовое содержание частиц по фракциям пыли

№ п/п	Вид пыли	Массовое содержание частиц пыли в точке, %
		Точка №1	Точка №2	Точка №3	Точка №4	Точка №5
1	Очень мелкодисперсная	0,00	0,00	0,89	1,65	1,88
2	Мелкодисперсная	8,20	15,54	20,43	19,26	21,85
3	Среднедисперсная	74,86	35,20	47,24	44,58	67,77
4	Крупнодисперсная	16,94	49,26	31,44	26,14	8,50
5	Очень крупнодисперсная	0,00	0,00	0,00	8,37	0,00
Итого:		100	100	100	100	100

Массовое содержание частиц пыли в точках №№ 1,2,3,4,5 по видам пыли

^ 80,00 и

£ 70,00 и я

Я"

у 60,00 s

я

| 50,00

о 40,00

V

И 30,00

V V g 20,00

10,00

0,00

Ш Очень мелкодисперсная

Ш Мелкодисперсная

• ■    Среднедисперсная

• □    Крупнодисперсная

• □    Очень крупно дисперсная

Рис. 1. Массовое содержание частиц пыли в точках №№ 1,2,3,4,5.

Анализ таблиц 2 и 3 показал следующее.

В точке №1 наиболее представлена среднедисперсная пыль - 74,86%., а наименее представлены очень мелкодисперсная и очень крупнодисперсная пыли - 0%. В точке №2 наиболее представлена крупнодисперсная пыль - 49,26%., а наименее представлены очень мелкодисперсная и очень крупнодисперсная пыли - 0%. В точке №3 наиболее представлена среднедисперсная пыль -47,24%., а наименее представлена очень крупнодисперсная пыль - 0%. В точке №4 наиболее представлена среднедисперсная пыль - 44,58%., наименее - очень мелко дисперсная пыль - 1,65%. В точке №5 наиболее представлена среднедисперсная