Використання модифікованого феритами керамоволокна для очищення димових газів печей графітування

• Published in: Vìsnik Nacìonalʹnogo tehnìčnogo unìversitetu Ukraïni <<Kiïvsʹkij polìtehnìčnij ìnstitut ìmenì Ìgorâ Sìkorsʹkogo>>. Serìâ <<Hìmìčna ìnženerìâ, ekologìâ ta resursozberežennâ>> no. 1
• Main Authors: Олена Іванівна Іваненко, Євген Миколайович Панов, Сергій Петрович Іванюта, Андрій Вікторович Вагін, Сергій Дмитрович Довголап, Артем Сергійович Мартинюк
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute 01.03.2024
• Subjects: каталізатор; конверсія; монооксид вуглецю; печі графітування; травлення; феритний метод
• ISSN: 2617-9741; 2664-1763
• DOI: 10.20535/2617-9741.1.2024.300991

Вступ. Проведення хімічних реакцій у пічному обладнанні металургійного та електротермічного виробництва, як правило, призводять до утворення газів, що містять різні токсичні домішки, у тому числі – монооксид вуглецю, знешкодження якого є важливим екологічним завданням. Одним з ефективних напрямків в області очищення промислових газових викидів від токсичного монооксиду вуглецю є застосування каталітичних технологій за рахунок використання композицій на основі перехідних металів, особливо феритних матеріалів. Матеріали та методи. Дослідження процесу окислення СО проводили на установці проточного типу зі стаціонарною вагою каталізатора. Каталітичну очистку газової суміші від СО досліджували в інтервалі 50–450 °С. Концентрацію монооксиду вуглецю в початковій газовій суміші на вході в реактор варіювали в діапазоні 1–2 об. %. За необхідності в якості інертного газу використовували гелій. В якості скловолокнистого носія каталітичних систем окислення газових викидів, що містять СО, застосовували керамоволокно. Феритні каталізатори були нанесені на керамоволокно методом просочування з сульфатних розчинів заліза, міді та біхромату калію. Результати та обговорення. Газоподібні викиди промислових підприємств внаслідок здійснення ними господарської діяльності несприятливо впливають на екологічну ситуацію, і навіть погіршують санітарно-гігієнічні умови праці персоналу. Як показують розрахунки, сумарна кількість річного викиду СО в Україні складає 704 344,218 т/рік, що у відсотковому відношенні становить 31,42 % від кількості загальних викидів забруднюючих речовин і парникових газів окрім діоксиду вуглецю – 2 242 020,75 т/рік.  Потрапляння значних кількостей отруйного СО в атмосферу становить серйозну проблему, котра повинна вирішуватися на рівні промислових виробництв. Останнім часом широку популярність набувають системи знешкодження токсичних газів, що включають скловолокнисті каталізатори. З температурних залежностей конверсії монооксиду вуглецю з концентрацією 1–2 % на феритних каталізаторах на керамоволокнистому носії видно, що 100 %-ва конверсія монооксиду вуглецю не досягається навіть за температури 450 ºС. У разі використання суміші магнетиту та фериту міді ступінь перетворення СО складала 97 % за температури вище 300 ºС та стабільно забезпечувала знешкодження СО до досягнення ступеня конверсії 98 % за температури 450 ºС. За температури 450 ºС за використання фериту хрому забезпечувався найвищий ступінь конверсії 99 %, проте вказаний хром-феритний каталізатор за температури 400 ºС забезпечував дещо нижчу ефективність окиснення, тобто вказаний каталізатор має менші переваги для застосування при коливаннях температури газів в промислових умовах. При застосуванні окремо магнетиту та фериту міді ступінь конверсії СО становила 40 % та 75 % відповідно. Отже, проведені дослідження показали, що використання модифікованого феритами керамоволокна може бути ефективно застосовано для очищення димових газів печей графітування електродів, зокрема знешкодження токсичного монооксиду вуглецю. Отримання модифікованого феритним матеріалом керамоволокна не вимагає значних капіталовкладень, так як засновано на використанні рідких відходів травлення, міднення та хромування гальванічного виробництва. Укладення керамоволокна поверх теплової ізоляції печей графітування електродного виробництва до того ж знизить надходження в пористий простір пересипки кисню повітря та зменшить утворення монооксиду вуглецю, що буде сприяти поліпшенню екологічної ситуації на електродному виробництві. Висновки. Отримані результати по застосуванню модифікованого феритним матеріалом керамоволокна як каталізатора для знешкодження монооксиду вуглецю є високоефективним та доступним заходом зниження техногенного навантаження електродного виробництва на довкілля.