3.4 Экологические аспекты производства вяжущих веществ и

Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет»
Утверждаю
Ректор БГТУ профессор
_____________ И.М. Жарский
«___» ___________ 201 г.
Регистрационный № УДбаз.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
НА ИХ ОСНОВЕ
Учебная программа для специальности:
1-48 80 02 Технология силикатных и тугоплавких неметаллических
материалов
Минск
201 г.
Составитель:
М. И. Кузьменков – профессор кафедры химической технологии вяжущих
материалов УО «Белорусский государственный технологический университет»,
доктор технических наук, профессор
Рецензенты:
Л. Б. Дзабиева – доцент кафедры «Технология бетонов и строительные материалы» Белорусского национального технического университета,
кандидат технических наук;
Т. А. Жарская – доцент кафедры промышленной экологии УО «Белорусский государственный технологический университет»
Рекомендована к утверждению:
Кафедрой химической технологии вяжущих материалов учреждения
образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол №1 от 05.09.2012 г.).
Учебно-методическим советом учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет» (протокол №1 от
07.09.2012 г.).
Ответственный за редакцию М.И. Кузьменков
Ответственный за выпуск М.И. Кузьменков
1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа по дисциплине «Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе» составлена в соответствии с образовательным стандартом специальности 1 –
48 80 02 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов».
Постоянно возрастающие требования по экологии требуют от специалистов, занимающихся разработкой новых технологий, а также эксплуатацией действующих производств, соответствующих знаний. Это касается в первую очередь предотвращения образования твердых, жидких и газообразных отходов, а также их утилизации на полезные продукты.
Именно эту цель преследует настоящий курс, обеспечивающий углубление полученных ранее знаний инженеров-химиков-технологов в области
технологии вяжущих веществ и строительных материалов на их основе.
Данная дисциплина базируется на знании дисциплин, являющихся
основополагающими в рамках соответствующих специализаций.
Дисциплина ставит своей целью:
– дать теоретические знания рационального выбора сырьевых материалов, обеспечивающих минимизацию вредных выбросов;
– сформировать навыки разработки безотходных технологий производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе.
Задача дисциплины «Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе» состоит в том, чтобы дать представление о путях создания малоотходных и безотходных
технологий производства вяжущих веществ и строительных материалов на
их основе.
Дисциплина «Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе» обеспечивает умение
проводить анализ действующих производств вяжущих веществ и строительных материалов на их основе с целью выявления и последующего
устранения различных отходов.
Дисциплина «Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе» обеспечивает знание
способов утилизации газообразных, жидких и твердых отходов путем их
обезвреживания и переработки на побочные продукты.
Требования к академическим компетенциям магистра
Магистрант должен овладеть следующими компетенциями:
– Самостоятельно осуществлять научно–исследовательскую деятельность (анализировать, сопоставлять, систематизировать, абстрагировать, моделировать, проверять достоверность данных, принимать решения
и др.), генерировать и использовать новые идеи.
– Владеть методологическими знаниями и исследовательскими
навыками, обеспечивающими решение задач научно–исследовательской,
производственно-технологической, научно-педагогической и проектной
деятельности.
– Быть способным к постоянному самообразованию.
– Самостоятельно приобретать новые знания и умения, в том числе в
областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности.
– Использовать базы данных, пакеты прикладных программ и средства
компьютерной графики.
Требования к социально–личностным компетенциям магистра
Магистрант должен:
– Уметь учитывать социальные и нравственно–этические нормы в
социально–профессиональной деятельности.
– Быть способным к сотрудничеству и работе в команде.
– Совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности.
– Формировать и аргументировать собственные суждения и профессиональную позицию.
– Анализировать социальные, этические, научные и технические
проблемы, возникающие в профессиональной деятельности, и принимать
соответствующие решения.
Требования к профессиональным компетенциям магистра
Магистрант должен обладать следующими профессиональными
компетенциями:
Научно–исследовательская деятельность:
– Участвовать в разработке планов и программ проведения научных
исследований и технических разработок.
– Обрабатывать, анализировать и систематизировать научно–
техническую информацию по теме исследования, осуществлять выбор методик и средств решения задач.
– Использовать современные приборы и методики, организовывать
проведение экспериментов и испытаний, проводить их обработку и анализировать их результаты.
Производственно–технологическая деятельность:
– Решать профессиональные производственные задачи – контроль
технологического процесса, выбор оборудования и технологической
оснастки.
– Совершенствовать технологический процесс – разрабатывать мероприятия по комплексному использованию сырья, по замене дефицитных
материалов и изысканию способов утилизации отходов производства, исследовать причины брака в производстве и разрабатывать предложения по
его предупреждению и устранению.
– Оценивать экономическую эффективность технологических процессов и инновационно-технологические риски при внедрении новых технологий.
– Оценивать эффективность новых технологий и внедрять их в производство.
Научно-педагогическая деятельность:
– Проводить учебные занятия в учреждениях среднего специального
и высшего образования.
– Разрабатывать учебно-методическую документацию для проведения учебного процесса.
– Создавать новые экспериментальные установки для проведения
лабораторных практикумов.
– Осваивать и внедрять в учебный процесс инновационные образовательные технологии.
– Руководить научно-исследовательской работой обучающихся.
– Планировать и организовывать воспитательную работу с обучающимися.
– Осуществлять мониторинг образовательного процесса, диагностику результатов учебной и воспитательной деятельности.
Проектная деятельность:
– Строить и использовать модели для описания и прогнозирования
различных явлений, осуществлять их качественный и количественный
анализ.
– Проводить патентные исследования, обеспечивать патентную чистоту новых проектных решений и патентоспособность показателей технического уровня проекта.
– Проводить технические и технологические расчеты по проектам,
технико-экономический анализ эффективности проектов.
– Использовать пакеты прикладных программ при выполнении проектных работ.
– Разрабатывать методические и нормативные документы, техническую документацию, а также предложения и мероприятия по реализации
разработанных проектов и программ.
Уровень усвоения дисциплины осуществляется диагностической
проверкой знаний по всем разделам программы. Компетенция магистрантов осуществляется:
– устным опросом по окончании освоения каждого раздела программы;
– разработкой принципиальной схемы технического решения по
утилизации одного из отходов конкретного производства.
Курс «Экологические проблемы производства вяжущих веществ и
строительных материалов на их основе» включает 14 часов лекций, 10 часов практических занятий и 30 часов самостоятельной работы. По дисциплине предусматривается зачет. Итого на данный курс 54 часа.
Для самостоятельной работы студентов рекомендуется проработать
литературные источники о малоотходных и безотходных технологиях производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе, способах утилизации газообразных, жидких и твердых отходов путем их обезвреживания и переработки на побочные продукты.
2. ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
п/п
1
2
3
Название раздела, темы
Характеристика основных видов газообразных отходов в
производстве крупнотоннажных
производств вяжущих веществ
и строительных материалов на
их основе
Пути утилизации твердых отходов (галитовых отвалов, фосфогипса, шламов станции нейтрализации)
Обезвреживание
производственных стоков и пути переработки образующихся шламов
ИТОГО:
Количество аудиторных часов
лекции
практические занятия
4
3
5
4
5
3
14
10
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Характеристика основных видов газообразных отходов
в производстве крупнотоннажных производств вяжущих веществ и
строительных материалов на их основе
Предмет и содержание курса «Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе», его значение и связь с другими дисциплинами химико-технологического профиля.
Нормативные документы Республики Беларусь и международных
организаций по нормированию промышленных выбросов. Межгосударственные соглашения по мониторингу вредных газовых выбросов и промышленных стоков. Киотский протокол по нормированию эмиссии углекислоты в атмосферу. Структура Республиканских природоохранных органов и их роль в защите окружающей среды от воздействия техногенных
продуктов.
Общая характеристика производства крупнотоннажных вяжущих
веществ и строительных материалов на их основе. Пути создания безотходных технологий.
Характеристика газообразных выбросов при производстве важнейших видов вяжущих веществ и строительных материалов на их основе.
Утилизация серосодержащих газов.
Пути рациональной переработки гексафторкремниевой кислоты на
пропиточные составы для бетона.
Технологические схемы улавливания газов и переработки их на побочные продукты.
Экологические проблемы сжигания различных видов топлива. Способы
утилизации сернистого ангидрида.
Проблема утилизации диоксида углерода. Пути переработки его на технические продукты.
Улавливание паров металлов и их соединений из отходящих дымовых газов стекловаренных печей и пути их переработки.
3.2 Пути утилизации твердых отходов (галитовых отвалов, фосфогипса, шламов станции нейтрализации)
Твердые отходы химических производств. Фосфогипс и способы его
переработки на технические материалы. Способы комплексной переработки фосфогипса на серную кислоту и цемент.
Глинисто-солевые шламы калийной промышленности. Способы переработки глинисто – солевых шламов.
Шламы станций нейтрализации. Пути переработки фторсодержащих
шламов нейтрализации. Применение их в качестве минерализаторов процесса клинкерообразования в цементной промышленности.
Серный шлам сернокислотного производства. Пути его переработки.
Получение серного бетона.
Кремнегель от производства фторсолей. Способы переработки
кремнегеля. Получение белой сажи, огнетушащих порошков, жидкого
стекла. Технологические схемы, их технико-экономический анализ.
3.3 Обезвреживание производственных стоков и пути переработки
образующихся шламов
Характеристика жидких стоков. Кислые стоки, их состав, способы
нейтрализации. Технологические схемы станций нейтрализации.
Проблема сточных вод. Создание бесточных по воде, технологических схем производства.
3.4 Экологические аспекты производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе
Эксергетический анализ сырьевых материалов для производства строительных материалов. Прогнозирование минимального расхода тепловой энергии на протекание реакций в твердой фазе и в системе «твердое – расплав».
Добыча минерального сырья и пути рекультивации отработанных карьеров. Проблема комплексного использования минерального сырья.
Эмиссия тяжелых металлов из высокотемпературных печей: вращающихся
клинкерообжигательных, стекловаренных, шахтных известковых, туннельных.
Использование техногенных продуктов в качестве сырья в производстве
строительных материалов. Применение фосфогипса взамен природного гипса.
Технологические схемы подготовки фосфогипса для использования в цементной технологии.
Пути переработки фосфогипса на гипсовые вяжущие. Технологические
схемы производства.
Использование металлургических шлаков в производстве цемента. Применение топливных зол для производства шлакопортландцемента.
Применение горючих отходов в качестве топлива во вращающихся цементных печах. Сжигание отработанных автомобильных шин, высоконаполненных пластиков, твердых бытовых отходов, нефтяного кокса.
Проблемы пылеулавливания на предприятиях по производству строительных материалов. Пути тонкой очистки отработанных дымовых газов и аспирационного воздуха. Технологические схемы.
Новая техническая политика в размещении цементных заводов в индустриально развитых странах. Роль цементных заводов в качестве мусороперерабатывающих заводов.
Проблема утилизации отработанных огнеупоров. Пути переработки
вторичных огнеупоров на огнеупорные бетоны.
Оценка экологической чистоты строительных материалов и пути ее повышения.
Учет экологических требований на стадии проектирования химикотехнических систем.
Экономические аспекты управления качеством окружающей среды.
Анализ последних литературных и патентных данных по основным
направлениям создания безотходных технологий производства вяжущих
веществ и строительных материалов на их основе.
4. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Целью практических занятий является закрепление теоретических
знаний, полученных при изучении лекционного курса, и приобретение
навыков расчетов новых высокоинтенсивных и энергосберегающих процессов в технологии вяжущих веществ и строительных материалов на их
основе.
№ п/п
1
2
3
4
Название темы практических занятий
Эксергетический расчет сырьевой смеси для производства портландцементного клинкера.
Эксергетический расчет сырьевой смеси (шихты) для варки листового
стекла.
Эксергетический расчет сырьевой смеси для производства керамического кирпича.
Разработка и анализ технологической схемы комплексной (безотход-
ной) переработки доломита.
1
5
6
7
2
Сопоставительный анализ эффективности работы пылеочистительных
устройств. Элементы расчета.
Сопоставительный анализ аппаратов для мокрой очистки газов. Основы расчета абсорберов.
Анализ технологических схем очистки стоков на станциях нейтрализации химических предприятий.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Охрана окружающей среды/ Под ред. В.В. Белова.– М: Высшая
школа. – 1991.
2.Бертокс П., Радц М., Дейл Ф. Стратегия защиты окружающей среды
от загрязнений.– М.: Мир, 1980-606с.
3.Наркевич И.П., Печковский В.В. Утилизация и ликвидация отходов
в технологии неорганических веществ. М.: Химия, 1984, – 240 с.
4. Пащенко А.А., Мясникова Е.А., Евсютин ЮР. и др. Энергосберегающие и безотходные технологии получения вяжущих веществ. Киев.:
Вища школа, 1990, – 223 с.
Дополнительная
1.Ужов В.М., Вальдберг А.Ю. Очистка газов мокрыми фильтрами.
М.: Химия, 1972, – 248 с.
2.Вердиян М.А., Богданов B.C., Тынников И.М.. Приоритетное
направление исследований в области цемента – разработка технологий нового поколения. Цемент и его применение 1997, № 3, 22-25с.
3.Плышевский СВ., Челноков А.А. К вопросу об эмиссии тяжелых
металлов в атмосферу при производстве цементов. Цемент и его применение 2002, №5, 41-45с.
Рецензия
на учебную программу "Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе " для подготовки
магистров по специальности 1-48 80 02 "Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов"
Составитель: доктор технических наук, профессор М.И.Кузьменков
Рецензируемая учебная программа представлена введением, разделом
"Экологические аспекты производства вяжущих веществ и строительных
материалов на их основе", заключением и примерной тематикой практических занятий.
На наш взгляд представленная программа охватывает все основные вопросы утилизации и обезвреживания газообразных выбросов,
твердых отходов и стоков.
В качестве пожелания можно указать на целесообразность более
полно отразить пути утилизации твердых отходов, в частности изделий
из сборного железобетона, силикатного кирпича.
Доцент кафедры «Технология бетонов,
строительные материалы», к.т.н.
Л. Б. Дзабиева
Рецензия
на учебную программу "Экологические проблемы производства вяжущих веществ и строительных материалов на их основе " для подготовки
магистров по специальности 1-48 80 02 "Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов"
Составитель: доктор технических наук, профессор М.И.Кузьменков
Учебная программа представлена введением, разделом "Экологические аспекты производства вяжущих веществ и строительных материалов
на их основе", заключением и примерной тематикой практических занятий.
Содержание программы полностью отвечает поставленным целям –
дать теоретические знания по рациональному выбору сырьевых материалов, в области энергосбережения, в разработке малоотходных технологий
вяжущих веществ и строительных материалов на их основе, по утилизации
и обработке промышленных отходов.
В связи с важностью используемого при сравнительной оценке эффективности различных природоохранных мероприятия экологоэкономического подхода желательно было бы содержание программы дополнить параграфами:
1. Учет экологических требований на стадии проектирования химикотехнических систем;
2. Экономические аспекты управления качеством окружающей среды.
Рекомендуемая литература к этим параграфам следующая:
1. Охрана окружающей среды / Под ред. B.Д. Белова.– М.: Высшая
школа. – 1991.
2. Берток С.П., Радд М., Дейл Ф. Стратегия зашиты окружающей среды
от загрязнений. – М.:Мир, 1980 – 606 с.
3. Родионов, А.И. Техника защиты окружающей среды: учеб. пособие
для вузов / А.И. Родионов, В.И. Клушин, И.С. Торочешников. – 2-е изд. –
М.: Химия, 1989. – 512 с.
В целом программа соответствует требованиям, предъявляемым к содержанию данного курса, и рекомендуется для внедрения в учебный процесс.
Доцент кафедры
промышленной экологии,
к.т.н.
Т.А. Жарская