Partner serwisu
Tylko u nas
17 września 2018

Ta toksyczna rtęć

Kategoria: Artykuły z czasopisma

Emisja rtęci do otoczenia, jako wynik różnorakich procesów technologicznych, jest problemem, który zaczyna nabierać w ostatnich latach szczególnego znaczenia. Spowodowane to jest coraz większą świadomością społeczeństwa na ten temat.
 

Ta toksyczna rtęć

Głównymi powodami coraz szerszego postrzegania emisji rtęci do otoczenia i konsekwencji tego jest jej bardzo duża toksyczność dla ludzi i zwierząt, a także fakt, że obieg rtęci w przyrodzie może trwać wiele lat. Skażenie rtęcią, początkowo postrzegane jako poważny problem lokalny, stanowi obecnie już problem globalny. Do najważniejszych antropogenicznych źródeł emisji rtęci zaliczamy spalanie węgla kamiennego, a zwłaszcza brunatnego w energetyce i ciepłownictwie, a także inne wysokotemperaturowe procesy produkcyjne: np. cementu, hutnictwo metali żelaznych i nieżelaznych, szkła i niektórych źródeł światła (lamp błyskowych, jarzeniowych, rtęciowych itp.), produkcja chloru itp. Wynika to między innymi z faktu stosowania jako podstawowego źródła ciepła procesów spalania węgla.

Rtęć w węglach

Poziom rtęci w polskich węglach waha się w szerokim zakresie. Średnie stężenie rtęci ustalone na podstawie badań próbek węgla kamiennego, jak i węgla brunatnego wynosiło odpowiednio 0,050-0,200 mg/kg oraz 0,120-0,450 mg/kg. Generalnie zawartość rtęci w węglu brunatnym jest większa niż w kamiennym. Jednak pojawiają się doniesienia podające zawartość rtęci w niektórych pokładach polskiego węgla na poziomie do 1 mg/kg.

W uproszczeniu można przyjąć, że masa rtęci zawarta w węglu wprowadzanym do kotła jest proporcjonalna do masy rtęci emitowanej do powietrza atmosferycznego w procesie spalania węgla w elektrowni. Substancje powstałe w wyniku utleniania rtęci ulegają adsorpcji na elementach pyłu. Stężenie rtęci w postaci metalicznej w stosunku do stężenia rtęci utlenionej zależne jest od zawartości bromu, jodu oraz chloru w węglu. Jeżeli dany węgiel zawiera znaczne ilości tych pierwiastków, to stężenie utlenionej rtęci wzrasta, natomiast stężenie metalicznej rtęci maleje.

Rtęć – ograniczanie emisji

Podstawowym źródłem emisji rtęci do atmosfery jest energetyczne spalanie paliw i na tę gałąź produkcji nakierowane są przede wszystkim technologie ograniczania emisji rtęci. Metody ograniczania emisji rtęci do atmosfery można podzielić na dwie grupy: metody pierwotne i metody wtórne.

Metody pierwotne to ingerencja w proces spalania i takie działania, aby nie dopuścić do emisji rtęci. Jest to o tyle trudne, gdyż należy ona do tych metali ciężkich, które w procesie spalania uwalniane są wraz z gazami spalinowymi i tylko w niewielkim stopniu wiążą się z żużlem i popiołami.

Do metod wstępnych, które usuwają rtęć jeszcze przed procesem spalania, należy zaliczyć: selektywne górnictwo, wzbogacanie węgla, zmianę stosowanego paliwa i obróbkę termiczną węgla. Metoda ta jest możliwa do zastosowania wyłącznie w przypadku złóż, dla których przeprowadzono bardzo dokładne rozpoznanie rozmieszczenia zawartości rtęci w złożu.

Techniki wzbogacania węgla polegają na fizycznej separacji, w celu zmniejszenia ilości substancji mineralnych i siarki, poprzez wykorzystanie różnic gęstości (separacja grawitacyjna) lub różnic właściwości powierzchniowych pomiędzy węglem i jego zanieczyszczeniami (flotacja). Oczyszczony węgiel charakteryzuje się wyższą wartością opałową i mniej zróżnicowanym składem w odniesieniu do węgla surowego, co wpływa na poprawę ogólnej sprawności elektrowni. Wzbogacanie węgla umożliwia usunięcie również rtęci związanej z pirytem. Metoda ta nie pozwala jednak na usunięcie rtęci zawartej w związkach organicznych. Fizyczne procesy wzbogacania węgla pozwalają na usunięcie od 26 do 47% zawartej w nim rtęci.

W przypadku zamiany rodzaju stosowanego paliwa, istotne dla redukcji emisji rtęci jest zwiększenie udziału użytkowanych paliw gazowych oraz olejów opałowych, zwiększenie udziału stosowanych paliw alternatywnych, a także import elektryczności w celu zaspokojenia rosnących potrzeb energetycznych. Do metod pierwotnych redukcji emisji rtęci należą również działania na rzecz optymalizacji procesu spalania poprzez dobór jego parametrów i odpowiednich urządzeń. Pozytywne rezultaty w kwestii redukcji emisji rtęci może dać spalanie w złożu fluidalnym.

Wśród wtórnych metod ograniczania emisji rtęci z procesów spalania należy wymienić:

•    dobre odpylanie,

•    odsiarczanie gazów za pomocą związków wapnia, np. metoda mokra z CaCO3,

•    dodatek CaBr2,

•    dodatek CaCl2,

•    dodatek węgla aktywnego – adsorpcja,

•    dodatek węgla aktywnego impregnowanego solami bromu,

•    dodatek środków chelatyzujących (kompleksujących).

Rtęć w procesach termicznych

W procesach termicznych rtęć występująca w węglu wydzielana jest w początkowej fazie nagrzewania paliwa oraz odgazowania i spalania części lotnych. Oznacza to, że teoretycznie istnieje możliwość usunięcia rtęci w temperaturze poniżej temperatury zapłonu pozostałości koksowej, czyli ok. 400°C. O tym, jak skuteczny będzie proces usuwania rtęci, decyduje stopień utlenienia tego pierwiastka, na który z kolei ma wpływ skład spalin, ich temperatura czy rodzaj i skład spalanego paliwa. Według danych literaturowych, w temperaturze powyżej 527°C rtęć elementarna ulega utlenieniu do HgCl2, a poniżej tej temperatury (już od ok. 130°C) do HgSO4. Można również w literaturze znaleźć informację, że w temperaturze 176°C ponad 45% Hg istnieje w formie HgSO4 i adsorbuje się na lotnych popiołach.

Cały artykuł został opublikowany w nr 2/2018 magazynu "Chemia Przemysłowa".

fot. 123rf.com
Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ