کد مطلب : ‌10229

تولید اسیدسولفوریک؛ یک تاریخچه

ایجاد کارخانه اسید سولفوریک یکی از ضرورت‌های زیست‌محیطی در صنایعی مانند صنعت مس است که از ذوب استفاده می‌کنند. اما چه شد که این ضرورت ایجاد شد. در اینجا با تاریخچه ایجاد کارخانه‌های اسید سولفوریک آشنا می‌شوید.

«دی‌اکسید گوگرد» که با عنوان SO2 شناخته‌شده‌تر است، یکی از عمده‌ترین مشکلات زیست‌محیطی است که در رابطه با ذوب مس مطرح می‌شود. دلیل اصلی تولید SO2 در فرایند ذوب این است که چیزی حدود 85درصد مس دنیا از مینرال‌های سولفیدی به دست می‌آید. به همین دلیل در اغلب فرایندهای استخراج مس، گوگرد حضور دارد. این گوگرد در مراحل ذوب و تبدیل به ‌صورت SO2 در می‌آید. SO2 مضر است و باید از انتشار آن به محیط جلوگیری کرد. مقدار SO2 که در نتیجه ذوب مس به هوا‌‌ رها می‌شود به ترکیب ماده معدنی و امکانات و تجهیزاتی که برای گرفتن و تبدیل SO2 وجود دارد، بستگی دارد. SO2 رهاشده در هوا می‌تواند از 4 تا 2000کیلوگرم بر تن مس متغیر باشد.
دی‌اکسید گوگرد گازی بی‌رنگ، غیرآتش‌زا و بی‌بو است که در سطح کره زمین در تراکم‌های پایین وجود دارد. هنگامی که غلظت آن بین 0.1 تا 3 ppm در اتمسفر باشد بر حس چشایی اثر خواهد گذاشت و در مقادیر بالا‌تر از 3 ppm بوی بدی به همراه خواهد داشت. دی‌اکسید گوگرد معمولا در اتمسفر تبدیل به تری‌اکسید گوگرد و تری‌اکسید گوگرد تبدیل به اسیدسولفوریک می‌شود. آنچه تحت عنوان «باران اسیدی» می‌شناسیم در نتیجه جذب اسیدسولفوریک در اتمسفر و سپس بارش است. اسیدسولفوریک ماده‌ای بسیار خطرناک است که تاثیرات مخربی بر محیط‌زیست دارد.
از سوی دیگر اکسیدهای گوگرد از جمله SO2 در صورتی که در هوایی قرار گیرند که ذرات معلق در آن وجود داشته باشند و رطوبت نسبی نیز نسبتا بالا باشد، شدید‌ترین اثر را بر آلوده کردن محیط‌زیست دارند. طبق برآورد سازمان بهداشت جهانی به‌ طور تقریبی 294میلیون تن گاز SO2 در سطح جهان تولید می‌شود که حدود نیمی از این مقدار از منابع طبیعی مثل فعالیت آتشفشان تولید می‌شود و نیمی دیگر توسط فعالیت‌های انسانی به وجود می‌آید. فعالیت‌های انسانی که منجر به تولید SO2 می‌‌شود به منابع آلودکننده متحرک و غیرمتحرک تقسیم می‌شوند. خودروهای دیزلی منابع آلودکننده متحرکی هستند که بیشترین سهم در تولید SO2 را دارند و در میان منابع آلودکننده غیرمتحرک صنایع نقش اصلی در تولید SO2 را بر عهده دارند.
در گذشته معمولا کارخانه‌ها SO2 ناشی از فعالیت خود را به محیط‌‌ رها می‌کردند اما امروزه قوانین محیط‌زیست این اجازه را نمی‌دهند و صنایع از جمله تولیدکنندگان مس متعهد به کاهش تولید SO2 و نیز جذب و تثبیت آن هستند. تولیدکنندگان مس بخش عمده‌ای از SO2 تولیدی خود را به اسیدسولفوریک تبدیل می‌کنند. گاهی اوقات مقداری SO2 مایع یا گچ هم تولید می‌شود.

اسیدسولفوریک؛ یک تاریخچه

تا اواسط دهه 50 میلادی صنایع مس دنیا به موضوع تولید و انتشار SO2 بی‌توجه بودند. واحدهای تولید مس در سراسر جهان در این سال‌ها به دلایلی از جمله قرار گرفتن محل واحدهای ذوب در نزدیکی معادن و مراکز تولید کنسانتره، استفاده از کوره‌های شعله‌ای و کوره بلند، نبود واحد تولید اسیدسولفوریک با بازدهی موثر برای کنترل آلودگی گازهای خروجی و... در آلودگی هوا نقش موثری داشتند.
در این سال‌ها احداث واحدهای ذوب در نزدیکی منابع معدنی و تولیدکننده کنسانتره یک عادت مرسوم بود. همچنین تولید متناسب مس و کنسانتره و نبود انگیزه اقتصادی یا اجبار برای تولید اسیدسولفوریک برای جلوگیری از انتشار SO2 به اتمسفر از دیگر مشخصه‌های این دوره است. به مرور زمان بعضی از کشور‌ها دریافتند که گوگرد محتوی کنسانتره دارای ارزش اقتصادی در عرضه و تقاضای داخلی است و SO2 موجود در گازهای خروجی قابل تبدیل به اسیدسولفوریک است. به این ترتیب مکان‌های واحد ذوب از نزدیکی معادن یا واحدهای تولید کنسانتره به نزدیک مراکز صنعتی یا بازارهای مصرف اسیدسولفوریک منتقل شدند. همچنین در آن زمان کوره‌های ریورب و ملحقات آن به‌ صورت یک واحد ذوب با کارایی عالی مطرح بودند و توجهی به تولید حجم بالای گازهای خروجی با غلظت کم SO2 در این تکنولوژی نمی‌شد. به‌ علاوه استفاده از سوخت‌های گاز طبیعی ارزان-قیمت و نفت در کارخانجات میزان انتشار SO2 را بیشتر می‌کرد.
با گذشت زمان اما اثرات مخرب استفاده از روش‌هایی که تولید SO2 در آن‌ها بالا بود، مشخص شد. گاز SO2 در حوادث ناگوار تاریخی بسیاری نقش داشته است. اولین حادثه غم‌انگیز در بلژیک منجر به مرگ 60 نفر در اثر تنفس هوای مسموم در دهکده‌های نزدیک یک واحد تشویه روی، در سال 1930 شد. حادثه ناگوار دوم در سال 1948 در ایالت پنسیلوانیا واقع در شمال شرقی امریکا اتفاق افتاد و منجر به مرگ تعداد زیادی از ساکنان و شیوع بیماری‌های سردرد، گلودرد، تنگی نفس، سوزش چشم و بینی، حالت تهوع و... شد و بالاخره حادثه مشابهی در لندن موجب مرگ 4000 نفر از ساکنان آن شد.
پس از وقوع این خسارات جبران‌ناپذیر، کشورهای مختلف دنیا به فکر راه‌های کنترل SO2 افتادند و به راه‌حل‌هایی اندیشیدند که در کنار کاهش آسیب‌ها به محیط‌زیست، افزایش ثروت را نیز به همراه داشته باشد. در ابتدا راه‌حل‌های ساده‌ای مانند بلند‌تر ساختن دودکش‌های کارخانه‌ها مدنظر قرار گرفتند. افرادی که به این شیوه دست زدند استدلال می‌کردند که با این کار SO2 تولیدشده در نزدیکی کار و فعالیت انسان‌ها پخش نخواهد شد.
با وجود این در سال‌های دهه 60 میلادی روشن شد که علاوه بر مناطق نزدیک کارخانه‌ها، مناطق دور‌تر هم در معرض خطرات ناشی از نشر SO2 قرار دارند و بلند کردن دودکش کارخانه‌ها راه چاره نیست و باعث پراکندگی آلودگی در سطح بزرگ‌تری می‌-شود. در ژاپن نیز اعلام شد ساخت دودکش‌های بلند باعث نشر گاز در مناطق گسترده‌تر می‌شود. به همین دلیل صنایع تولیدکننده به جزایر دورافتاده منتقل شدند که متاسفانه این اقدام نیز چاره‌ساز نبود.
در بلژیک پس از وقوع حوادث ناگوار، برای کاهش نشر SO2 احداث واحدهای تولید اسیدسولفوریک برای اولین بار موردتوجه قرار گرفت. در یکی از واحدهای ذوب بلژیک، گازهای خروجی رقیق (بین 1 تا 2. 5 درصد) تبدیل به اسیدسولفوریک شد. در آلمان کنترل تصاعدی SO2 در اواخر دهه 50 میلادی صورت گرفت و بیش از 93درصد گوگرد گازهای خروجی کوره‌های ریورب و کنورتور به اسیدسولفوریک تبدیل شدند. در امریکا نیز در دهه 60 میلادی اقدامات اولیه در زمینه کنترل آلودگی انجام گرفت. با توجه به مشکلات موجود در صنایع مس امریکا، فعالیت در زمینه کنترل آلودگی در این کشور با اختلاف زمانی نسبت به ژاپن و اروپا صورت پذیرفت.
اروپا و ژاپن سردمداران کنترل آلودگی در دهه 60 میلادی بوده‌اند و بیشترین سختگیری در کنترل آلودگی از سوی ژاپنی‌ها اعمال می‌شود. بررسی‌های انجام‌شده در سال‌های دهه 70 میلادی نشان می‌دهد که 97 تا 99درصد دی‌اکسید گوگرد تولیدی از هشت واحد ذوب مس در ژاپن به محصولات گوگردی تبدیل شده‌اند. این میزان بالای جذب دی‌اکسید گوگرد به ‌خاطر جذب گازهای فرایند، گازهای فرار و باطله واحدهای اسید است. در ژاپن محدودیت‌های نشر SO2 با توجه به موقعیت واحد ذوب متفاوت است و بر مبنای مقدار نشر SO2 برای واحدهای ذوب، مالیات یا جریمه تعیین شده است. در این کشور مقدار مالیات SO2 واردشده به اتمسفر از طریق دودکش واحدهای ذوب بین 45-780ین به ازای هر مترمکعب SO2 متغیر است.
در حال حاضر در دنیا مقررات بسیار سختگیرانه‌ای در زمینه انتشار SO2 وجود دارد. بنا بر این قوانین برای نشر SO2 در محیط، مقدار حداکثری وجود دارد و اگر به هر دلیلی واحد ذوب در محدوده بیش از حداکثر قانونی فعالیت کند، منجر به اعمال محدودیت‌های ویژه یا توقف عملیات واحد ذوب می‌شود. مالیات‌های تحمیلی در این زمینه به نحوی موثر است که موجب ایجاد انگیزه برای کاهش نشر مواد مضر مطابق با استانداردهای قابل قبول شده است. مقررات نشر SO2 در امریکا یکی از سختگیرانه-‌ترین شرایط کنترل آلودگی است. بر طبق این مقررات گاز SO2 از جمله گازهایی است که باید از نشر آن در واحدهای صنعتی جلوگیری شود و ضرر آن از CO هم بیشتر است.
قوانین بین‌المللی موجود در زمینه ایجاد محدودیت برای نشر SO2 می‌گوید واحدهای ذوب الزاما باید اقدام به تولید اسیدسولفوریک و جذب آن کنند و در صورت نداشتن توانایی برای تولید اسید و جذب آن اقدام به صادرات کنسانتره به کشورهایی کنند که توان تولید اقتصادی به همراه جذب SO2 را دارند.
در حال حاضر توسعه واحدهای ذوب در ژاپن، یوگسلاوی، آلمان و امریکا بر مبنای اصول زیر استوار است:
1- تکنولوژی‌های ایجادی قادر به کاهش قابل ملاحظه و موثر اجزای آلاینده اتمسفر باشند و طی ذوب، جریان مداوم گازهای غنی از SO2 تولید کنند که امکان مخلوط کردن آن با گازهای سایر واحدهای ذوب وجود داشته باشد.
2- جمع‌آوری اقتصادی گوگرد و تبدیل آن به محصول قابل فروش با توجه به بازارهای محلی.
3- نصب تجهیزات جدید یا انجام اصلاحات در واحدهای ذوب با توجه به استهلاک و هزینه‌ها.

نام‌ :
ایمیل :
نمایش داده نمی‌شود
متن :
 
عضویت در خبرنامه
نام‌ و نام‌خانوادگی:
ایمیل :
مس پرستلگرام
به نظر شما سایت عصر‌مس‌آنلاین بهتر است بیشتر به چه مطالبی بپردازد؟