Исследование поведения мышьяка, содержащегося в техногенном и природном сырье черной металлургии, с целью оценки воздействия на окружающую среду

• Автор: Михалина, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил

1.1 Физикохимические свойства мышьяка и его соединений

1.1.1 Общие сведения об элементе.

1.1.2 Мышьяк химический элемент, его физические и химические свойства

1.1.3 Химические соединения мышьяка

1.1.4 Сплавы и соединения мышьяка с металлами

1.1.5 Сплавы и соединения мышьяка с железом

1.2 Мышьяк в природе

1.2.1 Содержание мышьяка в породах. Минералы мышьяка

1.2.2 Распространение мышьяка в литосфере, атмосфере и гидросфере

1.3 Источники поступления мышьяка в металлургические агрегаты

1.3.1 Традиционные источники мышьяка в черной металлургии

1.3.2 Поступление мышьяка в металлургическое производство с вторичными и техногенными материалами.
1.4 Влияние мышьяка на качество продукции металлургических предприятий.
1.5 Характеристика воздействия мышьяка на организм человека. Регулирование воздействия мышьяка на окружающую среду и здоровье человека
1.5.1 Характеристика токсического воздействия мышьяка на организм человека.
1.5.2 Поступление, распределение, выведение мышьяка из организма.
1.5.3 Регулирование воздействия переработки мышьяк содержащего сырья на окружающую среду и здоровье человека. Контролируемые показатели химических неорганических соединений мышьяка в воздухе, воде, почве и продуктах питания
1.6 Обобщение аналитического обзора литературных данных.
ГЛАВА 2 Методика проведения исследований поведения мышьяка в металлургии на примере доменного процесса.
2.1 Общая характеристика методики проведения исследований поведения мышьяка в доменном процессе
2.2 Методика проведения термодинамического анализа
2.2.1 Общая характеристика автоматизированного комплекса ИВТАНТЕРМО для Мпсолз
2.2.2 Методика выполнения термодинамических расчетов. Выбор исходных параметров системы для проведения расчетов
2.3 Методика лабораторного эксперимента.
2.3.1 Описание лабораторной установки.
2.3.2 Методика и последовательность проведения
лабораторных экспериментов
2.3.3 Выполнение химических анализов продуктов лабораторной плавки
2.4 Обработка проб металлургических материалов
2.4.1 Методика отбора проб металлургических материалов
2.4.2 Методика проведения тонкого химического анализа металлургических материалов.
2.5 Методы химического анализа
2.5.1 Общая характеристика способов определения количественного содержания мышьяка
2.5.2 Атомноэмиссионный спектральный анализ
2.5.3 Массспектрометрия
ГЛАВА 3 Результаты исследования поведения мышьяка в металлургии
3.1 Проведение термодинамического моделирования поведения
мышьяка в доменной плавке.
3.1.1 Результаты термодинамического анализа поведения мышьяка в доменной печи.
3.1.1.1 Термодинамический анализ поведения мышьяка в
системе состава С, О, Ре, Аэ, Са, Б.
3.1.1.2 Термодинамический анализ поведения мышьяка в
системе состава С, О, Ре, Аэ, Са, Б, Б
3.1.1.3 Термодинамический анализ поведения мышьяка в
системе состава Ре, Аэ, С, О, Са, Б, Б, Н,
3.1.2 Поведение мышьяка в металлургических процессах и, в частности, в доменной плавке с позиций равновесной термодинамики
3.2 Анализ распределения мышьяка по результатам лабораторных экспериментов.
3.3 Анализ поведения мышьяка при экстракции металлов по результатам работы металлургических предприятий в современных условиях
3.4 Обобщенный анализ поведения мышьяка в доменной плавке в условиях работы предприятий России, Германии, Турции и Египта
3.5 Модель поведения мышьяка в доменной плавке.
3.6 Оценка воздействия металлургического производства при использовании мышьяк содержащего сырья на окружающую среду с использованием результатов лабораторного и термодинамического моделирования
ГЛАВА 4 Ресурсо экологические аспекты переработки мышьяксодержащего природного и техногенного сырья.
4.1 Построение элементопотока мышьяка в условиях работы ОАО Северсталь.
4.2 Сравнение мощности природных и антропогенных источников мышьяка. Оценка вклада металлургической промышленности в загрязнение мышьяком окружающей природной среды
4.3 Поведение антропогенного мышьяка в окружающей среде. Движение мышьяка в трофических цепях живых организмов.
4.4 Анализ вклада металлургического производства в загрязнение окружающей среды мышьяком при переработке вторичного и техногенного сырья.
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Технические характеристики экспериментальной установки . 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Техника безопасности при работе с мышьяксодержащими
материалами.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Результаты термодинамических расчетов сложных металлургических систем при помощи автоматизированного комплекса ИВТАНТЕРМО
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Распределение мышьяка по фазам лабораторного
эксперимента.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Схема поведения мышьяка в биосфере
ВВЕДЕНИЕ


Сульфиды мышьяка использовали для изготовления красок, продукт их прокаливания белый мышьяк как отравляющее вещество, а в малых дозах как лекарство. Органические соединения мышьяка входили в состав средневекового яда аква тофана. Изза ядовитости соединений мышьяка алхимическим символом его служила извивающаяся змея с открытой пастью. Ятрохимик Парацельс гг. Древней Руси мышьяковые препараты применяли для истребления мышей и других грызунов. Многочисленные находки археологов свидетельствуют о том, что еще в IV II тысячелетиях до нашей эры оружие, предметы домашнего обихода, украшения изготавливали главным образом из мышьяковистых бронз. Так, массовая доля мышьяка в топорах, ножах, кованых украшениях составляла ,5 . Такое количество мышьяка хорошо упрочняет медь. В литых бусах и подвесках в некоторых случаях массовая доля мышьяка достигала , при этом цвет и хрупкость сплава, подобного стеклу, позволяли назвать его фальшивым серебром 1,3. Широкое распространение медномышьяковистых сплавов в бронзовой эпохе можно объяснить доступностью самородной меди, а также медных руд медного блеска, синего колчедана, домейкита, теннантита, энаргита и др. Известно, что в составе минерала самородной меди витнейт массовая доля мышьяка составляет ,6 мышьяка 1. Предметы, изготовленные из мышьяковистой бронзы, встречаются во многих районах Европы и Азии, на Британских островах, в Скандинавии, во Франции, Испании, Португалии, Италии, Германии, Венгрии, Югославии и на Балканах, в Азии от Анатолии и Сирии до границ Персии и в Египте. В индийских изделиях эпохи ранней бронзы средняя массовая доля мышьяка составляла до 3,,0 , в изделиях из бронзы Месопотамии до 0,5 , а в египетских бронзовых изделиях 4, 2. Мышьяк i химический элемент V группы периодической системы Менделеева порядковый номер , атомный вес ,. Природный мышьяк состоит из одного стабильного изотопа . Из искусственно радиоактивных изотопов наиболее важны период полураспада Т дней, Т ,5 дней и Т ,6 часа 2. Конфигурация внешних электронов с тремя неспаренными электронами АО. Присоединение электрона к этой довольно устойчивой электронной конфигурации энергетически не выгодно, как и удаление одного из электронов с АО. Степень окисления 1 реализуется в соединениях с более электроотрицательными элементами фтором, кислородом и хлором, а степень окисления 1 реализуется в арсенидах 4. Мышьяк более электроположителен, чем водород, а также чем сурьма и висмут. В соединениях обычно проявляет валентности 5, 3, и 3. Серый мышьяк обладает средней химической активностью 2. Мышьяк существует в нескольких аллотропических модификациях. Наиболее устойчив при обычных условиях так называемый металлический, или серый мышьяк форма он кристаллизуется в ромбоэдрической решетке с параметрами а4,3А и 6 плотность 5, кгм3 С. Пары мышьяка бесцветны, до 0 С состоят из молекул 4, от 0 С до С из смеси А4 и Авг , выше С только из 2. При быстрой конденсации паров на поверхности, охлаждаемой жидким воздухом, образуется так называемый желтый мышьяк прозрачные, мягкие, как воск, кристаллы кубической системы с плотностью 1, кгм3. По свойствам желтый мышьяк напоминает белый фосфор, однако он гораздо менее устойчив и под действием света или при нагревании легко переходит в серый мышьяк. Известны также изоморфные формы мышьяка р, у и 5 с плотностью соответственно 4,, 4, и 5,1 кгм3. При 5 С мышьяк возгоняется, температура плавления его 7 С в запаянной трубке под давлением атм. Теплота плавления 0, Джг теплота сублимации 7, Джг. Удельная теплоемкость в Джград 0,7 0, 0 0. Серый мышьяк в отличие от других его аллотропных модификаций обладает металлической электропроводностью, составляющей около 4 от электропроводности серебра. Удельное электрическое сопротивление металлического мышьяка ,3 мкОмсм . Мышьяк диамагнитен, его атомная магнитная восприимчивость при комнатной температуре 5, 6 она почти одинакова для различных аллотропических модификаций мышьяка. Твердость металлического мышьяка по Моосу 3,5 по Бринеллю 7 кГмм2. Соединения мышьяка III проявляют восстановительные свойства при их окислении получаются соединения мышьяка V 5.