Загрязнение атмосферы в связи с промышленной переработкой сульфидных руд в связи с промышленной переработкой сульфидных руд Автор Уксугбаева Дана Булатовна, ученица 9 класса 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 Схема образования кислотных аэрозолей и дождей: Сернистый газ, диоксид серы или сернистый ангидрид (SO 2 ) выделяется при переработке сульфидных руд (до 170 млн. т. в год) на стадии обжига сульфидов: схема реакции в общем виде MeS+O 2 MeO+SO 2. 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) SО 3 : 2SO 2 + O 2 2SO 3,который реагирует с водяным паром атмосферы, образуя аэрозоли серной кислоты: SO 3 + Н 2 O Н 2 SO 4.

Схема образования Схема образования кислотных аэрозолей и дождей: Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует кислотный полигидрат SО 2 nH 2 O, который часто называют сернистой кислотой и изображают условной формулой Н 2 SО 3 : SO 2 + H 2 O H 2 SO 3. Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной: 2Н 2 SО 3 + О 2 2Н 2 SO 4. 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 Повышение кислотности воды; воды; Выщелачивание тяжёлых металлов; Выщелачивание тяжёлых металлов; Утрата рыбных ресурсов; Утрата рыбных ресурсов; Сокращение численности животных, птиц и т.д. Сокращение численности животных, птиц и т.д.

Последствия кислотных дождей 2. Изменения в почве: Закисление почвы; Закисление почвы; Разрушение корневой системы; Разрушение корневой системы; Вымывание биогенов и питательных веществ; Вымывание биогенов и питательных веществ; Высвобождение ионов токсичных металлов; Высвобождение ионов токсичных металлов; Угнетение и гибель почвенной биоты, в частности азотфиксирующих бактерий. Угнетение и гибель почвенной биоты, в частности азотфиксирующих бактерий. 3. Изменения растительности: Повреждения листовой поверхности и Повреждения листовой поверхности и хвойных игл; хвойных игл; Нарушение транспирации и фотосинтеза; Нарушение транспирации и фотосинтеза; Снижение сопротивляемости патогенным организмам; Снижение сопротивляемости патогенным организмам; Ослабление, нарушение роста, усыхание, гибель. 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 SO 2 : 1. Мокрая адсорбция - поглощение водными растворами щелочных и щелочно -гидролизующих реагентов, таких, как NaOH, Na 2 SO 3, (NH 4 ) 2 SO 3, NH 3, суспензии CaCO 3, 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 SO 2 : 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 SO 2 : 3. Самый радикальный метод - окислительная регенерация, основанная на окислении газа пиролюзитом, озоном или пероксодисерной кислотой. Раствор последней переводит сернистый газ непосредственно в серную кислоту: H 2 S 2 O 8 +SO 2 +2H 2 O 3H 2 SO 4 4. Метановый метод переработки сернистых газов в элементарную серу: CH 4 + SO 2 CO 2 + 2H 2 O + S.

Возможны следующие основные способы утилизации SO 2 и использования альтернативных методов переработки сульфидных руд: 5. Восстановление сернистого газа углем: C + SO 2 CO 2 + 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 SO 2. Метод позволяет использовать для сжижения естественный холод регионов и открывает широкие возможности применения SO 2 для получения различных продуктов (купоросы, кислота, сера, соли и т.д.).

Возможны следующие основные способы утилизации SO 2 и использования альтернативных методов переработки сульфидных руд: 7.Технология пирометаллургической переработки сульфидных концентратов без образования SO 2. Предполагается проведение плавки (обжига) сульфидных материалов с дозированной подачей кислорода, обеспечивающей протекание реакции: FeS + 1/2 O 2 FeO + S 8. Кардинальным решением проблемы экологии является разработка и внедрение гидрометаллурги- ческих технологий переработки сульфидных руд: MeS + H 2 SO 4 + 1/2 O 2 MeSO 4 + H 2 O + S

Возможны следующие основные способы утилизации SO 2 и использования альтернативных методов переработки сульфидных руд: 9. Микробиологические методы получения металлов, в которых используется деятельность тионовых бактерий. Они способны переводить непосредст- венно 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: 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») ( «Человек, который смеётся»)

Меры по охране окружающей среды. Возможны следующие основные способы утилизации SO 2 и использования альтернативных методов переработки сульфидных руд: 5. Восстановление сернистого газа углем: C + SO 2 CO 2 + 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 SO 2. Метод позволяет использовать для сжижения естественный холод регионов и открывает широкие возможности применения SO 2 для получения различных продуктов (купоросы, кислота, элементарная сера, соли и т.д.). 7.Технология пирометаллургической переработки сульфидных концентратов без образования SO 2. Предполагается проведение плавки (обжига) сульфидных материалов с дозированной подачей кислорода, обеспечивающей протекание реакции: FeS + 1/2 O 2 FeO + S 8.Кардинальным решением проблемы экологии является разработка и внедрение гидрометаллургических технологий переработки сульфидных руд: MeS + H 2 SO 4 + 1/2 O 2 MeSO 4 + H 2 O + S 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.