Phát thải khí nhà kính trong sản xuất gang thép
Các nghiên cứu về khoa học khí hậu và hệ thống quan trắc khí hậu tồn cầu (GCOS) đã chỉ ra rằng, hoạt động của các ngành công nghiệp và hoạt động của con người đã phát thải ra nhiều loại khí thải nhà kính (CO2, CH4, N2O, PFCs, SF6). Trong đó, sản xuất gang thép đã sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên (quặng sắt, than, đá vơi, khí thiên nhiên…) và sử dụng nhiệt năng, điện năng từ việc đốt cháy nhiên liệu hố thạch (than, dầu, khí thiên nhiên) đã tạo nên nguồn phát thải khí nhà kính (KNK) khá lớn.
Ở Việt Nam hiện có khoảng 65 dự án sản xuất gang thép có cơng suất 100.000 tấn/năm trở lên. Theo tính tốn, sản xuất 1 tấn thép sẽ thải ra từ 0,5-1 tấn xỉ, 10.000m3 khí thải, 100kg bụi. Rất nhiều các chất ô nhiễm như: axit, kiềm, các nguyên tố hợp kim... thải ra môi trường.
Nhà máy luyện gang từ quặng sắt ở Thái Nguyên vừa luyện gang và luyện cốc, khí thải của nhà máy chứa nhiều CO, CO2, CnHm, SOx, NH3 và bụi… Trong khí thải, lượng CO chiếm 15% – 20% (thể tích); H2 chiếm 0,5% - 35%. Tải lượng bụi trung bình tính theo thành phẩm là 6-9 kg/tấn thép hay 3~10g/m3 khí thải. Thành phần chủ yếu của bụi là oxít sắt, ngồi ra cịn có oxít măng gan, canxi, magiê…
(Nguồn: Trích bài báo trong Tạp chí Mơi trường, số 7/2014
http://vea.gov.vn/vn/truyenthong/tapchimt/gpcnx42009/Pages/Đề-xuất-giải- pháp-nhằm-giảm-phát-thải-khí-nhà-kính-trong-q-trình-sản-xuất-gang-thép-ở- Việt-Nam.aspx) ------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu hỏi 1: (TISCO)
Vì sao cacbon monooxit được chọn để điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện? Cacbon, cacbon monooxit có vai trị như nào trong q trình sản xuất gang thép?
Câu hỏi 2:
Khí thải từ các nhà máy sản xuât gang thép bao gồm những khí gì? Những khí nào gây hiệu ứng nhà kính?
Để loại bỏ cacbon monooxit và cacbon đioxit trong khí thải của nhà máy sản xuất gang thép, người ta sử dụng các biện pháp sau:
- Thổi luồng khơng khí nóng vào khí thải. - Dẫn khí thải vào bể chứa sữa vơi.
Hãy giải thích cơ sở khoa học của các biện pháp loại bỏ cacbon monooxit và cacbon đioxit nói trên và viết phương trình hóa học của các phản ứng.
Câu hỏi 3:
Hãy xác định hàm lượng C trong mẫu thép X, biết rằng khi đốt 10 gam X trong oxi dư rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình nước vơi trong dư thì thu được 0,5 gam kết tủa.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 1:
Trả lời được lí do sử dụng CO làm nguyên liệu điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện và trả lời được đầy đủ vai trò của C và CO trong quá trình sản xuất gang thép.
- Nguyên nhân sử dụng CO để điều chế kim loại bằng phương pháp nhiệt luyện:
+ Do CO có tính khử mạnh, có thể khử được nhiều ion kim loại trong oxit kim loại thành kim loại ở nhiệt độ cao.
+ Nguồn cung cấp CO từ than đá là phong phú với giá thành không quá cao. - Vai trị của C trong q trình sản xuất gang thép:
+ Làm nhiên liệu đốt cung cấp nhiệt.
+ Làm nguyên liệu cung cấp thành phần C trong gang thép. + Làm nguyên liệu điều chế CO trong quá trình khử oxit sắt. - Vai trị của CO trong q trình sản xuất gang thép
+ Là chất khử khử các ion sắt trong oxit ở quặng thành nguyên tử sắt ở nhiệt độ cao.
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 2:
Khí thải từ các nhà máy sản xuất gang thép bao gồm: CO, CO2, CnHm, SOx, NH3, H2, bụi (oxit sắt, oxit magie, oxit mangan, oxit canxi,..). Các khí gây hiệu ứng nhà kính ở đây là CO2, hơi nước, CH4, NOx.
Giải thích được cơ sở khoa học và viết được đầy đủ phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra
Khi thổi từ từ khơng khí nóng vào khí thải, oxi trong khơng khí sẽ oxi hóa CO thành CO2: 2CO + O2 2CO2
Khí thải sau đó có hàm lượng CO giảm mạnh tạo thành CO2 sẽ bị giữ lại ở bể chứa sữa vôi Ca(OH)2 theo phương trình hóa học:
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 3:
Hãy xác định hàm lượng C trong mẫu thép X, biết rằng khi đốt 10 gam X trong oxi dư rồi dẫn toàn bộ sản phẩm cháy qua bình nước vơi trong dư thì thu được 0,5 gam kết tủa.
Khi đốt thép X trong khí oxi dư, tồn bộ lượng C có trong thép X bị oxi hóa hồn tồn thành CO2 theo phương trình hóa học:
C + O2 CO2
Dẫn sản phẩm cháy qua bình nước vơi trong dư thì tồn bộ khí CO2 được hấp thụ hết vào bình do xảy ra phản ứng hóa học
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O Như vậy
Hàm lượng C trong mẫu thép X là:
Mẫu thép X thuộc mác thép cacbon trung bình, có độ cứng cao, chịu va đập tốt. BÀI 68. SẢN XUẤT GẠCH NGĨI VÀ VẤN ĐỀ Ơ NHIỄM MÔI TRƯỜNG
Hãy đọc thơng tin trong đoạn trích bài báo sau và trả lời các câu hỏi dưới đây HÀ NỘI: LÒ GẠCH LẠI THIÊU ĐỐT NGƯỜI DÂN
GiadinhNet - Thời gian gần đây, một số lò gạch lại tái xuất hiện tại bãi nổi sông Hồng (xã Hồng Hà, huyện Đan Phượng) gây ô nhiễm nghiêm trọng đến hoa màu của cư dân tại các xã Thạch Đà, Văn Khê, Chu Phan, Hồng Kim (huyện Mê Linh).
Hình 2.11. Một lị gạch thủ cơng tại xã Hồng Hà. Ảnh: HC
Hàng trăm nông dân tại các xã trên của huyện Mê Linh (giáp ranh với xã Hồng Hà, Đan Phượng) như chết đứng khi chứng kiến hàng chục hécta hoa màu (chủ yếu là chuối) chết héo từng ngày bởi khói lị gạch từ xã Hồng Hà tạt vào. Từ đầu năm 2014 có hàng chục lị gạch mỗi ngày ùn ùn khói nhả ra mơi trường đốt cháy các diện tích hoa màu bên cạnh.
Theo anh Phạm Văn Dũng (thơn 2, xã Thạch Đà) đau xót: “Với 2 hécta trồng chuối của gia đình với chi phí 170 triệu đồng bị mất trắng vì khói lị gạch”.
(Trích Bài báo được đăng trên trang tin Giadinh.net - 04/08/2014 08:56)
-------------------------------------------------------------------------------------------------- Câu hỏi 1: Đốt lò gạch gần khu dân cư gây ra những tác hại gì về mơi trường và sức khỏe người dân?
Câu hỏi 2: Những tác hại đó là do ảnh hưởng của những yếu tố nào trong quá trình sản xuất gach gây ra?
Câu hỏi 3: Khói từ lị gạch bao gồm những chất gì gây ơ nhiễm mơi trường? Theo em cần những biện pháp gì để hạn chế ảnh hưởng đến mơi trường của công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng?
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 1:
Tác hại gây ra với môi trường: ô nhiễm đất, nước từ chất thải của q trình sản xuất, ơ nhiễm khơng khí do đốt than củi lò gạch và nhiệt.
- Đối với sức khỏe người dân: ô nhiễm mơi trường khơng khí gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, gây ra các bệnh viêm phổi, viêm đường hô hấp,..
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 2:
Nguyên nhân của những tác hại của sản xuất gạch: - Khói bụi trong q trình sản xuất gạch.
- Nhiệt thốt ra từ quá trình đốt than, củi nung gạch. - Khí lị thốt ra gây ơ nhiễm mơi trường..
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 3:
- Khói: bao gồm các hạt vô cùng nhỏ cácbon (mồ hóng), hình thành do quá trình cháy không hết của nhiên liệu như dầu mỏ, than cốc,…cùng các khí tạo ra từ các
quá trình cháy.
- Chất gây ơ nhiễm là tro bụi, CO2, SOx, NO2, CO, H2S, NH3. Biện pháp:
- Bố trí xây dựng các lị sản xt gạch xa khu dân cư, đất trồng trọt.. - Xử lí khí thải thốt ra mơi trường
Bài 69. Khi con người và sinh vật hơ hấp có thải ra khí CO2, cây cối sống gần khu
dân cư phát triển nhanh và tươi tốt. Trồng cây xanh ở khu dân cư là một biện pháp hiệu quả để bảo vệ môi trường.
Hình 2.12. Cây xanh khu dân cư Hình 2.13. Cây xanh khu lị gạch
a. Khí CO2 do con người và sinh vật sống khi hô hấp thải ra có tác dụng gì đến sự sinh trưởng và phát triển của cây cối?
b. Khi nung đốt gạch bằng than có giải phóng khí CO2 nhưng vì sao cây cối xung quanh lò gạch lại bị cháy lá và không phát triển được?
c. Hãy đề xuất phương án để khắc phục hậu quả về môi trường do lò sản xuất gạch gây ra.
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi:
a. Khí CO2 do con người và sinh vật sống khi hơ hấp thải ra có tác dụng gì đến sự sinh trưởng và phát triển của cây cối?
CO2 được coi là nguyên liệu để tổng hợp các chất hữu cơ của cây cối trong quá trình quang hợp.
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 6nCO2 + 5nH2O (C6H10O5)n + 6nO2
b. Khi nung đốt gạch bằng than có giải phóng khí CO2 nhưng vì sao cây cối xung quanh lị gạch lại bị cháy lá và khơng phát triển được?
- Khói bụi trong quá trình sản xuất gạch.
- Nhiệt thốt ra từ q trình đốt than, củi nung gạch. - Khí lị thốt ra gây ơ nhiễm mơi trường..
c. Hãy đề xuất phương án để khắc phục hậu quả về mơi trường do lị sản xuất gạch gây ra.
- Bố trí xây dựng các lị sản xt gạch xa khu dân cư, đất trồng trọt.. - Xử lí khí thải thốt ra mơi trường
BÀI 70. SẢN XUẤT GẠCH NGĨI VÀ VẤN ĐỀ Ơ NHIỄM MƠI TRƯỜNG
Hãy đọc thơng tin trong đoạn trích bài báo sau và trả lời các câu hỏi dưới đây
Hệ thống thiết bị xử lý khói thải lị cơng nghiệp - Sáng Tạo Việt số 38 Ông Dương Văn Chức đang công tác tại Trung tâm KHCN Mỏ và Luyện kim, thuộc Liên hiệp các hội KH&KT Việt Nam đã tìm ra giải pháp cơng nghệ xử lý khí thải, lắp đặt trong hệ thống các lị cơng nghiệp nói chung đặc biệt là lị đốt gạch nung, nhằm giảm thiểu tối đa 96 đến 98% chất độc hại trong khí thải từ các lị cơng nghiệp khi đưa ra mơi trường.
Hình 2.14. Mơ hình Hệ thống thiết bị xử lý khói thải lị cơng nghiệp (Bài báo đăng ngày: 15/10/2012 trên trang http://sangtaovietnam.vn/sang- che/he-thong-thiet-bi-xu-ly-khoi-thai-lo-cong-nghiep-sang-tao-viet-so-38 )
Hãy quan sát kỹ mơ hình “Hệ thống thiết bị xử lý khói thải của ông Dương Văn Chức” và trả lời các câu hỏi sau:
Câu hỏi 1: Khói từ lị gạch có chứa những chất gây ô nhiễm mơi trường. Đó là những chất nào?
Câu hỏi 2: Khói và khí thải được đưa ngược xuống bể lọc 1 và 2 có chứa dung dịch gồm sữa vơi, than hoạt tính và các phụ gia khác. Em hãy giải thích vai trị của sữa vơi và than hoạt tính trong q trình xử lí khí thải trong hệ thống trên. Hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng có thể xảy ra trong bể lọc.
Câu hỏi 3: Theo em, hệ thống trên có nhược điểm gì? Có thể thay thế sữa vơi, than hoạt tính trong các bể lọc bằng các hóa chất khác được khơng?
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 1:
- Khói từ lị gạch bao gồm: các hạt vô cùng nhỏ cácbon (mồ hóng), hình thành do q trình cháy khơng hết của nhiên liệu như dầu mỏ, than cốc,…cùng các
khí tạo ra từ các q trình cháy.
- Chất gây ơ nhiễm là tro bụi, CO2, SOx, NO2, CO, H2S, NH3.
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 2:
Sữa vôi là Ca(OH)2 sẽ tác dụng với các khí CO2, SO2, NO2 theo PTHH: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Van chặn khói
Lị đốt gạch
Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O
2Ca(OH)2 + 4NO2 Ca(NO3)2 + Ca(NO2)2 + 2H2O
Than hoạt tính hấp phụ các khí đốt có mùi và hơi chất hữu cơ, chất độc, khử mùi, khử tia bụi đất và các tác nhân gây ảnh hưởng có hại đến sức khỏe con người (do đặc tính hấp phụ của than).
Hướng dẫn trả lời cho câu hỏi 3:
Nhược điểm của Hệ thống trên khi sử dụng sữa vơi để hấp thụ các khí CO2,
SO2 là: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaCO3, CaSO3 và CaSO4 (2CaSO3 + O2 2CaSO4), gây tắc nghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị.
Có thể thay thế sữa vơi bằng nhiều hóa chất khác, như amoniac NH3, MgO, các chất hấp thụ hữu cơ (như xyliđin, đimetylanilin), để xử lí khí:
SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3 ; CO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2CO3 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O ; 2NO2 + 4NH3 + O2 3N2 + 6H2O Hoặc 2C6H3(CH3)2NH2 + SO2 2C6H3(CH3)2NH2.SO2
Tuy nhiên sử dụng những hóa chất này khơng kinh tế và kém hiệu quả hơn Ca(OH)2 BÀI 71. THỊ TRẤN HÍT THỞ ... XI MĂNG
Quan sát hình ảnh và đọc các thơng tin chính trong bài báo sau:
Hình 2.15. Bài báo Thị trấn hít thở xi măng trên trang Thanhnien.com
Trong phạm vi bán kính khoảng 10 km có đến 5 nhà máy xi măng, thị trấn Kiên Lương (H.Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang) dường như khơng lúc nào được hít thở bầu khơng khí trong lành.
Hình 2.16 Hình 2.17
Hình 2.16. Khói bụi dày đặc tại khu vực của một nhà máy xi măng ở Kiên Lương, nơi có đến 5 nhà máy xi măng đang hoạt động - Ảnh: Tiến Trình
Hình 2.17. Trong buổi sáng, một hộ dân tại khu phố Tám Thước quét 10 m2 nhà cân được 0,5 kg clinker - Ảnh: Tiến Trình
Nhiều người dân sống tại thị trấn Kiên Lương chua chát gọi nơi mình sống là “thị trấn khó thở”. Ở đây đi đâu cũng thấy xi măng. Xi măng bám cây xanh, phủ mái nhà, xi măng “trộn” vào cơm...
Không những vậy, trong khu phố có quá nhiều người mắc bệnh đường hô hấp và hàng loạt người bị cho là chết vì ung thư. Trưởng khu phố Tám Thước cho biết khoảng 2.800 dân đã có gần 40 trường hợp chết do ung thư, trong đó chiếm phần lớn là ung thư phổi và ung thư họng. Theo ông, “Đó là con số chưa đầy đủ, thực tế có thể cịn nhiều hơn”.
Người dân cho rằng, sở dĩ có tình trạng bụi xi măng “bủa vây” là do có