Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Пыли и газы

До сих пор мы говорили о твердых отходах, которые обезображивают ландшафт терриконами, отвалами и свалками, но не несут непосредственной угрозы здоровью человека. Промышленность, однако, выделяет много твердых отходов в виде пыли. Самые разнообразные виды пыли появляются одновременно и по другим причинам, например из выхлопов автомобилей. Пыли всех типов в виде дыма или других коллоидно-дисперсных частиц вредят здоровью людей и животных, а иногда даже губят растительный мир. Но прежде всего они означают большую потерю сырья. Большая часть отработанных газов, пыли и дыма приходится на долю электростанций

Осажденная пыль, если разобраться, может пригодиться при производстве строительных материалов, например пенобетона и грубой керамики, в качестве наполнителя для пластмасс и как вяжущее. Часть золы содержит такие значительные количества железа, что может применяться для производства стали и чугуна.

Сейчас в ГДР из 20 млн. тонн выпадающей пыли используется самое большее 20%. Но развивая эту деятельность, нужно з первую очередь задаваться вопросом об общехозяйственной экономичности. Нельзя упустить из виду, что за последние двадцать лет количество пыли заметно увеличилось. Кроме того, в ней содержатся и ценные металлы: медь, свинец, ртуть, в которых мы уже в ближайшие десятилетия ощутим дефицит, потому что месторождения быстро истощаются. С другой стороны, такие металлы, осаждаясь в виде компонентов пыли на сталь, алюминий или цинк, вызывают сильную местную коррозию. Известно, что 30% производимого железа теряется из-за коррозии. Несмотря на усовершенствованные защитные мероприятия, этот процент в последние 50 лет не изменился. Это связано в основном с выбросом в атмосферу агрессивных газов и пыли, существенно усиливающих коррозию. Ртуть не только способствует коррозии, но и чрезвычайно токсична. Невозможно ответить на вопрос, почему ежегодно свыше 1000 тонн ртути выбрасывается в атмосферу с летучей золой угольных электростанций. Вред, наносимый ртутью живой природе, достаточно известен. Однако он возрастает во много раз, когда ртуть путем превращений в организмах растений и животных превращается в ртутьорганические соединения, которые оказывают очень сильное воздействие на теплокровные организмы, в том числе на человека.

Извлечение металлов из таких пылей должно, конечно, по возможности, протекать на самих электростанциях или предприятиях. Для этого существуют различные методы. Можно, например, обработать пыль концентрированной кислотой, затем разбавить, выделить с помощью ионообменных смол соответствующие металлы и, наконец, получить их электролитически из концентрированных растворов.

Из металлов в особенно больших количествах распыляется в воздухе свинец. Большинство моторных топлив содержит его соединение-тетраэтилсвинец, который снижает детонацию в двигателях. Вместе с выхлопными газами свинец попадает в атмосферу и вызывает как вредные для здоровья человека последствия, так и ускоренную коррозию металлов. Это подтверждает внешний вид глушителей и выхлопных труб, которые очень быстро подвергаются коррозии. Таким путем человечество теряет очень много свинца. Если вспомнить, как широко применяется этот металл, то можно предположить, что все известные сейчас запасы истощатся уже к 2000 году. По этим причинам применение тетраэтилсвинца необходимо или запретить, или хотя бы ограничить.

Во всем мире ищут пути замены двигателя внутреннего сгорания другими системами, не вырабатывающими токсичных веществ и работающими бесшумно. В будущем нам, видимо, придется примириться с тем, что индивидуальные транспортные средства будут все больше вытесняться электропоездами и другим общественным транспортом.

С газообразными выбросами промышленных предприятий и домашнего хозяйства не только теряется дорогое сырье -они способствуют разрушению материалов. (При этом мы уже не говорим о наносимом ими ущербе здоровью). В числе таких вредных веществ мы назовем в первую очередь диоксид серы, а затем сероводород, фтористый водород и хлористый водород. Помимо того, что сероводород намного токсичнее диоксида серы, он вдобавок образует на поверхности серебра и меди слои сульфидов. Именно из этих металлов чаще всего изготовляют электрические контакты, а сульфидные слои препятствуют процессу включения. В век развития электронной вычислительной техники эти явления способны нанести особенно ощутимый вред. Из-за этого в качестве материала для контактов приходится применять такие металлы, на которых реакция образования сульфидов не происходит. Но если отходящие газы тщательно очищать, расход ценных металлов можно было бы существенно сократить.

В калийной промышленности кроме жидкого основного хлорида магния образуется газообразная соляная кислота (хлористый водород). Там, где он появляется в заметных концентрациях, в присутствии влаги начинается сильная коррозия. Эта опасность еще более увеличивается, когда хлористый водород нападает на коррозионностойкие хромоникелевые стали, где он вызывает так называемую сквозную коррозию.

Как известно, в ГДР очень много плавикового шпата (флюорита, CaF2), при переработке которого в качестве побочного продукта образуется фтористый водород HF. Он возникает также при производстве минеральных фосфорных удобрений и на алюминиевых заводах, работающих на криолите Na2AlF6. Все шире применяемые металлы: алюминий, титан и цирконий -особенно чувствительно реагируют на воздействие фтористого водорода, хотя по отношению к обычным агрессивным средам, как например, кислоты, они проявляют стойкость. А если вдобавок учесть токсичные свойства фтористого водорода и потери фтора и фторидов, станет понятна необходимость как можно более полного удаления его из атмосферы.

Диоксид серы, хотя и не так ядовит, как сероуглерод, но выпускается в атмосферу в немыслимых количествах (во всем мире от 140 до 150 млн. тонн в год, из них 90% в северном полушарии): ежегодно в буквальном смысле слова вылетает в трубу 70 млн. тонн серы.

Человек временами может перенести концентрацию диоксида серы до 15 мг/м3. Очень чувствительны к этому газу растения, и прежде всего наши леса. Уже при содержании 0,001% диоксида серы в воздухе у хвойных деревьев возникают хронические заболевания, а при 0,01% лесу наносится непоправимый ущерб. Деревья часто совсем погибают. Из-за этого в ГДР до 1971 г. было потеряно около 200000 гектаров хвойного леса. Ежегодные финансовые потери доходят до 30-50 млн. марок. Это, разумеется, означает не только незапланированные потери сырья, но и непоправимый урон, наносимый природе и местам нашего отдыха.