Analiza Proceselor Tehnologice [PDF]

Zitiervorschau

SL. DR. ING. MARCEL DRǍGAN

ANALIZA PROCESELOR TEHNOLOGICE CU IMPACT ASUPRA MEDIULUI

CUPRINS

CONTINUT Industria celulozei si hârtiei Industria materialelor de constructii Industria textilǎ Industria produselor chimice Industria metalurgicǎ Industria energeticǎ

Pag. 1……..15 16……31 32……49 50……57 58……72 73……96

INDUSTRIA CELULOZEI SI HÂRTIEI 1. INTRODUCERE Hârtia este un material, a cărui structură diferă de a celorlalte materiale sub formă de foaie, din anumite considerente: − Spre deosebire de materialele plastice, filmele şi foliile metalice, hârtia este un material fibros, având ca principal component un polimer natural – celuloza. − Spre deosebire de ţesăturile pentru îmbrăcăminte, hârtia are în compoziţie fibre scurte, aranjate în mare parte la întâmplare (hârtia este un material anizotrop). − Spre deosebire de ţesăturile pentru haine sau articolelor de lână, piele, hârtia are o structură laminară, în care fiecare fibră este dispusă în planul foii şi datorită grosimii lor ocupă un nivel particular. Structura fibroasă, laminară a hârtiei se formează prin fixarea suspensiei de fibre celulozice în apă pe o sită plană, cu o anumită fineţe pentru a se reţine cât mai multe fibre. Hârtia se împarte în câteva grupe: Grupa A – Electrice: Condensatoare statice, Condensatoare electrolitice, Cabluri, Izolatoare Grupa B – Filtrante: Utilizări industriale, Utilizări de laborator, Utilizări diverse Grupa C – Suporturi: Pictură, Carbon, Documente pentru tratare carbon, Foto, Pentru cretare, Pentru caşerare cu aluminiu, Pentru impregnare, Pentru hârtii gumate, Pentru adezivare, Pentru autocopiante, Pentru abrazivi, Pentru parafinare, Pentru procedee reprografice (pentru electrografie, pentru heliografie, pentru diazocopii), Pentru decalcomanii Grupa D: Ţigarete Grupa E – Hârtii pentru construcţia unor părţi din filtre: Armături, Protecţie, Manşete Grupa F – Fiduciare: Bilete de bancă, Cecuri, Titluri şi similare, Hârtii suport pentru timbre Diverse: Diagrame, Hârtii şi cartoane mecanografice, Lucioase şi formulare continue, Calc, Desen, Hârtii pentru acoperirea continuă a cartonului plan, Sugativă, Hârtii pentru etichete, Hârtii pentru foi de albume, Hârtii pentru imprimare cu caractere magnetice, Hârtie pentru îmbrăcarea clasoarelor. Înainte de formarea foii, celulozele sunt măcinate, pentru a se mări uniformitatea foii. Prin măcinare fibrele devin mai plastice şi ating un grad considerabil de hidratare şi fibrilare, datorită structurii lor fibrilare şi hidrofile. Suplimentar, fibrele se umflă şi se scurtează. Datorită efectelor măcinării, viteza de deshidratare a suspensiei de fibre pe sită scade, rezultând o hârtie cu o structură omogenă. În stare pură, celuloza se extrage din fibrele de bumbac tratate cu o soluţie de KOH în absenţa oxigenului din aer. Lemnul ca materie primă, pentru obţinerea celulozei, are o importanţă practică mai mare decât bumbacul. Dintre speciile lemnoase o largă utilizare au esenţele de răşinoase: molid, brad, pin şi unele foioase: plop, fag, mesteacăn şi arţar. Industria de celuloză prelucrează pe lângă lemnul de raşinoase (materie primă tradiţională), cantităţi însemnate de lemn de foioase şi plante anuale (pai de graminee, stuf, etc.). Obţinererea celulozei din lemn constă în tratarea lemnului măcinat cu sulfit de acid calciu sau bisulfit de calciu sub presiune de 3-6 at. la temperaturi de 120-1600 C.

1

2. PROCESUL TEHNOLOGIC Pentru a obţine hârtia trebuie parcurse 2 etape importante care la rândul lor sunt formate din mai multe procese fizice şi chimice.

Fig. 1 Instalaţie pentru producerea pastei de hârtie 2.1. Obţinerea fibrelor şi celulozei din lemn Fibrele din lemn se obţin pe două căi, prin metode diferite de tratare a materiei prime: a) Obţinerea fibrelor pe cale mecanică (pastă albă) Lemnul, materia primă pentru fabricarea hârtiei este format din elementele de bază: C, O, H şi puţin N, care provine din proteine. Lemnul trebuie pregătit înainte de prelucrare – după cubaj acesta este stivuit şi cojit la alb cu ajutorul unor maşini cu discuri de oţel rotative prevăzute radial cu cuţite reglabile. Următorul proces este defibrarea – pietrele defibratoare antrenează fibrele şi mănunchiurile de fibre destrămate de pe bucăţile de lemn. Astfel se obţine pasta mecanică brută. Aceasta este ulterior strecurată şi rafinată obţinându-se o pastă fină a cărei microstructură e prezentată în figura 2, apoi, dacă este necesar transportul, e trasă în foi pe o maşină de deshidratat. Ulterior pasta este înălbită cu agenţi reducători timp de mai multe zile.

Fig. 2 Pastă mecanică de molid şi de fag b) Obţinerea fibrelor pe cale mecanică după o pretratare chimică şi termică a lemnului (pastă brună) La fabricarea pastei brune, înaintea defibrării lemnului cojit are loc un tratament de 5 ore cu abur la aproximativ 6 at şi 170 °C. Această tratare are loc în fierbătoare orizontale, rezistente la acţiunea acidului formic şi acidului acetic ce rezultă în timpul aburirii. Fibra de pastă mecanică brună este mai flexibilă decât cea de pastă mecanică albă.

2

2.2. Celuloza În afară de celuloza propriu-zisă, care este un hidrat de carbon macromolecular, celuloza tehnică din lemn conţine, în cantităţi mai mici, toate sub ]stanţele din lemnul de origine. Pentru celuloza folosită la fabricarea hârtiei e suficient să se realizeze o dezîncrustare pentru desfacerea fibrelor prin procedeul de fierbere. Există 2 metode de lucru: procedeul sulfit (cojire, tocare, fierbere, defibrare şi sortare) şi procedeul sulfat (fierbere, deshidratare, prelucrare, concentrare şi caustificare). Aprecierea calitativă a celulozei se face după caracteristici vizibile, număr de impurităţi, culoare şi după gradul de dezincrustare (trepte de tărie). Ulterior celuloza este înălbită folosindu-se mai ales clorul şi hipocloriţii. Tot pentru obţinerea celulozei de hârtie se mai folosesc ca materii prime şi paiele de cereale, ierburile şi alte plantece capată caracter lemnos când ajung la maturitate. În urma procesului de fabricare a celulozei rezultă mai mulţi produşi reziduali cum sunt cimolul şi alcoolul din soluţiile acide reziduale bisulfitice. Cimolul apare în cantităţi foarte mici şi poate fi utilizat în industria lacurilor şi dizolvanţilor. Soluţia acidă reziduală este clarificată, neutralizată cu lapte de var şi carbonat de calciu la temperaturi mai mici de 90 °C şi apoi răcită la temperatura de fermentare (~ 34 °C). După fermentare se obţine drojdia de bere şi soluţia fermentată este distilată. Din drojdie se poate produce albumină. 2.3. Prelucrarea pastei mecanice şi celulozei în hârtie Materii prime Materiile prime pentru obţinerea hârtiei sunt de două tipuri: materialul fibros şi materialele auxiliare. Materialul fibros îl reprezintă celuloza, pasta de lemn şi nu în ultimul rând maculatura care este anterior prelucrată în dezintegratoare pentru defibrare în fibre individuale. Materialele auxiliare sunt: ƒ materiale de umplere – folosite pentru obţinerea unor anumitor proprietăţi: caolin, sulfat de bariu, sulfat de calciu, talc, carbonat de calciu sau de magneziu şi bioxid de titan ƒ clei – clei animal, clei de colofoniu, amidon, răşini sintetice şi parafin㠃 coloranţi – colorare în timpul fabricaţiei sau vopsire superficială a hârtiei finite: pigmenţi anorganici, coloranţi pe bază de gudroane, coloranţi bazici sau acizi, cloruri de zinc şi saruri Prelucrarea materialului Repartiţia, amestecul şi prepararea materialului se realizează în holendru. Acesta este format dintr-o cadă şi un tambur cu cuţite rotative. Procesul de măcinare mai poate fi realizat şi în mori conice. Măcinarea se poate face pe diferite grade de măcinare şi e de mai multe tipuri (măcinare aspră sau grasă şi lungă sau scurtă) şi poate dura de la 1h până la 12 ore şi mai mult. Pasta mecanică nu necesită măcinare. Maşina de hârtie Prima parte a maşinii de hârtie o constituie rezervoarele (cel puţin două) în care e depozitat matzerialul măcinat de holendre care agitat şi repompat continuu pentru a împiedica

3

sedimentarea. Apoi materialul trece printr-un denisipar şi mai departe la un prinzător de aşchii. Se mai folosesc epuratori ce lucrează după principiul centrifug. Materialul parcurge un drum lung de la pasta mecanică până la hârtia finală. Mai întâi curge pe sub o ţesătură metalică fină ce trece pe sub numeroase valţuri, fiecare cu funcţii diferite. Apoi trece peste cutiile sugare şi peste valţuri de întindere unde o mare parte din apa e evacuată din pastă. Stratul de fibre rămas e stors pe numeroase prese, condus la cilindrii uscători, la flanela umedă şi mai departe la flanela uscată. Urmează o netezire umedă şi hârtia ajunge pe cilindrii uscători şi cilindrii răcitori. După dispozitivul de netezire uscat hârtia este înfăşurată în suluri şi tăiată. Există numeroase tipuri de maţini de hârtie în funcţie de produsul final dorit şi fiecare tip de hârtie este preparat după diverse scheme de fabricaţie (Fig. 3 şi 4).

Fig. 3 Schema de preparare a materialului pentru fabricarea hârtiei de ţigarete 1 – Holendre de măcinare pastă de cârpe, 2 – Hidrapulper celuloză, 3 – Rezervor celuloză destrămată, 4 – Rezervor pastă de cârpe, 5 – Mori conice, 6 – Rezervor pastă măcinată

Fig. 4 Schema de preparare material pentru hârtiile filtrante auto 1 – Bandă transportoare celuloză, 2 – Duopulper, 3 – Rezervor de stocare, 4 – Enstiper, 5 – Cuva de amestec, 6 – Cutie de alimentare, 7 – Mori conice Apele reziduale O parte din apa scursă de la sitele şi presele maşinii de hârtie este reintrodusă ca apă de diluare înaintea denisiparului. Surplusul de apă trebuie să fie evacuat la canal dar numai după separarea şi recuperarea fibrelor. Din acest motiv se folosesc diferite procedee: − Recirculaţia apelor: surplusul este folosit, în amestec cu apă proaspătă la presiuni ridicate, ca apă de stropit pentru conductele de pulverizare ce menţin curate valţurile conducătoare ale sitei, împiedicând astfel sedimentarea fibrelor;

4

− Pâlniile de decantare: se introduce apă reziduală dezaerată în prealabil. Materialul sedimentat se îndepărtează iar apa reintră în circuit ca apă de alimentare a holendrelor; − Separatorul prin flotaţie: se folosesc agenţi chimici şi floculanţi pentru a se obţine un strat plutitor de fibre ce poate fi reintrodus în circuitul de fabricaţie iar apa limpezită se refoloseşte − Bazine reziduale: atât fibrele cât şi apa din aceste bazine sunt de calitate inferioară şi pot fi folosite pentru sorturi de hârtii fără aspect şi rezistenţă deosebită. Volumul de apă reziduală ce este evacuat până la sfârşit variază între 200-300 l/kg hârtie. Dacă apele reziduale sunt evacuate în ape curgătoare ce au un debit scăzut atunci fauna piscicolă poate suferi din cauza depunerii de fibre în bronchii. Apa industrială necesară fabricării hârtiei trebuie să fie o apă curgătoare, de duritate mijlocie şi curăţată de impurităţi 3. Consideraţii generale privind recircularea apelor uzate în procesul de fabricaţie a hârtiei Recircularea, reprezintă o cale însemnată de reducere a consumului de apă şi poate fi realizată astfel încât cantitatea de apă proaspătă completată să compenseze pierderile prin evaporare. În mod practic acest lucru cauzează o serie de dificultăţi, cum ar fi: − creşterea salinităţii apei, cu consecinţe nefavorabile asupra coroziunii instalaţiilor; − apariţia mucilagiilor şi ciupercilor, care impune utilizarea periodică a unor agenţi toxici de curăţire (biocizi); − apariţia mirosului neplăcut, ca urmare a proceselor de degradare biologică; − creşterea temperaturii apei, cu influenţe negative în tehnologiile de fabricaţie. Din acest motiv, apa proaspătă utilizată în completare, pentru compensarea apei pierdute prin evaporare, reprezintă 1-3 m3/t, iar pentru compensarea efectelor dăunătoare arătate mai sus aproximativ 10-15 m3/t pentru sortimentele inferioare de hârtii şi cartoane. O cantitate importantă de apă proaspătă se consumă pentru asigurarea regimului normal de funcţionare a maşinilor: la răciri, etanşări, curăţiri şi spălări de site, flanele, etc. Reducerea acestor cantităţi de apă proaspătă se poate realiza prin alegerea unor mijloace care să asigure o funcţionare normală a maşinilor, cât şi prin posibilitatea reintroducerii în circuit a unor cantităţi de apă folosită. 3.1. Circuitul de apă în instalaţiile de fabricare a hârtiei În mod general, putem prezenta schematic circuitul de apă al unei fabrici ca în figura 5. Notaţiile adoptate au următoarele semnificaţii: − P = cerinţa de apă, reprezintă apa proaspătă preluată din sursă şi care intră în circuitul de folosinţă; − R = apa recirculată în proces; − N = necesarul total de apă pentru un anumit proces, N = P + R; − C = apa consumată, nerestituită în sursă, compusă din S; − Cad = pierderi în sistemul de aducţiune, tratare şi distribuţie; − Cpd = consum de apă în procesul de producţie (evaporări, consumuri de apă cu umiditatea produselor); − CE = pierderi în sistemul de canalizare şi epurarea apelor; − CR = pierderi în sistemul de reciclare; − E = apa uzată în circuitul de reciclare;

5

− RS = apa restituita prin instalaţia de epurare în sursa din care s-a făcut preluarea; R − r = gradul de recirculare, r = ⋅100 N −

Fig. 5 Schema generală a circuitelor de apă

Între elementele componente ale unui circuit general de apă există următoarele relaţii, rezultate din bilanţul de materiale al circuitului: P = N + Cad – R RS = P – C În industria hârtiei şi cartoanelor apa se utilizează în următoarele scopuri: − mediu pentru prelucrarea materialelor fibroase; − mediu de reacţie şi prelucrarea materialelor auxiliare; − vehicul pentru transportul materialelor fibroase şi cele auxiliare; − agent de curătire şi spălare; − agent de etanşare şi răcire. După folosinţă, circuitele de apă se împart în circuite de fabricaţie şi circuite auxiliare. Circuitele de fabricaţie sunt reprezentate de totalitatea apelor în contact cu fibra şi materialele auxiliare. Circuitele auxiliare sunt reprezentate de apele de răcire, etanşare, curatire. Aceste două circuite, în anumite situaţii, pot să se intersecteze. Intersectarea într-un grad mai mare conduce în mod obişnuit la reducerea consumului de apă proaspătă, dacă se realizează condiţiile cele mai bune de intersecţie, din care să nu aibă de suferit funcţionarea instalaţiilor şi calitatea produselor. Intersectarea într-un grad mai mare sau mai mic al celor două circuite este legată de condiţiile concrete ale fiecărei maşini de fabricaţie (tip de instalaţie, productivitate, sortimente fabricate, etc), iar crearea posibilităţilor de intersectare mai mare a circuitelor funcţie de condiţiile concrete, reprezintă o cale de reducere a consumului de apă proaspătă. În funcţie de conţinutul de fibră, circuitele de fabricaţie se împart în trei categorii: circuit primar, circuit secundar, circuit terţiar. Circuitul primar este reprezentat de totalitatea apelor grase rezultate din prima fază de deshidratare prin sită (cutia de lansare, valţuri registre, hidrofolii), colectate separat în rezervor propriu şi trimise la toate diluţiile pastei de hârtie. Apa grasă a acestui circuit are conţinut ridicat de fibră şi materiale auxiliare, motiv pentru care se recomandă a fi recirculată în totalitate. În cazul existenţei unor cantităţi în exces, acest circuit trebuie bine analizat şi luate măsuri de închidere. Circuitul secundar cuprinde apele grase rezultate din a doua fază de deshidratare pe sita maşinii (cutii sugare şi valţ sugar), săriturile de spălare a sitei, şpriţurile de limitare a

6

formatelor, de desprindere a marginilor, de îngroşare a bracului umed şi uneori preaplinul circuitului primar. Conţinutul de fibră şi materiale auxiliare al acestor ape este mai redus decât al apelor din circuitul primar. Din acest motiv, aceste ape se trimit în instalaţiile de recuperare a fibrei, după ce s-au preluat cantităţile de apa necesare completării tuturor diluţiilor, prin completarea circuitului primar, care uneori este deficitar. Circuitul terţiar este compus din apa rezultată din instalaţiile de recuperare a fibrei. Conţinutul de fibră şi suspensii provenite din materialele auxiliare este mic, şi în plus apar săruri minerale şi substanţe organice dizolvate. O parte din aceste ape pot fi recirculate ca atare la unele sărituri de la sita, dacă construcţia acestora permite folosirea lor fără pericol de înfundare, sau dacă apele se pot purifica suplimentar prin sisteme diferite, cum ar fi filtrarea pe filtre de nisip, antracit, sau alte tipuri de mase filtrante. O analiza de eficienţă poate decide dacă este oportună purificarea suplimentara a apelor în vederea recirculării la şpriţuri, sau alegerea unor şpriţuri care să permită recircularea apelor din instalaţiile de recuperare fără pericol de înfundare. Restul cantităţii de apă din circuitul terţiar se trimite prin sistemul de canalizare la staţia de epurare. 4. Consumul de apa proaspătă la fabricarea diverselor sortimente de hârtie pe plan mondial.

La nivel global cantitatea de apă proaspătă, necontaminată a cunoscut o scădere alarmante, în special în ţările industrializate, în acestea din urmă, reutilizarea apelor tratate devenind o necesitate, chiar şi la nivelul consumatorilor casnici. În anii 50-60 industria de celuloză şi hârtie reprezenta unul din cei mai mari consumatori de apă proaspătă, precum şi unul din poluanţii principali ai râurilor şi lacurilor. Luând în considerare faptul că aceasta reprezintă şi principala sursă de apă potabilă, a apărut necesitatea diminuării încărcării apelor uzate rezultate de la fabricarea celulozei şi hârtie. În plus, în vederea îmbunătăţirii caracteristicilor fizice, chimice, şi biologice au fost luate măsuri de natură legală care au reglementat reducerea consumului de apă proaspătă, precum şi introducerea unor metode eficiente de tratare a efluentului. În ultima decadă, industria de hârtie europeană a contribuit semnificativ la atingerea acestor scopuri, ajungându-se la o medie a consumului de apă proaspătă de mai puţin de 15 m 3 /t, precum şi la valori foarte mici ale caracteristicilor efluenţilor, cum ar fi AOX, CBO5, CCO, concentraţia metalelor grele, suspensii, toxicitate. Astfel s-a ajuns şi la o scădere de substanţe organice şi anorganice dizolvate, nereuşindu-se totuşi atingerea unui nivel zero al emisiilor. Apa are un rol esenţial în desfăşurarea proceselor de la fabricarea hârtiei şi cartonului, încât se poate spune că prezenţa apei este la fel de importantă ca cea a materiilor prime fibroase. Apa nu se utilizează numai ca mediu de transport sau pentru spălări şi alte operaţii de întreţinere, ci reprezintă o componentă de bază a sistemului complex de fabricare a hârtiei, cu efecte multiple asupra tuturor proceselor, începând cu prepararea pastei papetare şi terminând cu finisarea şi chiar comportarea hârtiei în procesele de utilizare. Prezenţa apei este impusă de procesele tehnologice şi nu se poate reduce consumul specific de apa pur şi simplu prin utilizarea unor cantităţi mai mici în circuit. Debitul instantaneu de apă în circuitul unei maşini de fabricat hârtie este de ordinul a câteva sute de metri cubi pe tona de hârtie, iar consumul poate fi redus numai prin recircularea unui procent mai mare sau mai mic de apă aflată în circuit. Apa eliminată în procesele de formare şi deshidratare a benzii de hârtie antrenează fibre celulozice, materiale de umplere şi aditivi într-o măsură mai mare sau mai mica în funcţie de condiţiile de reţinere pe sita maşinii şi sortul de hârtie fabricat. Practic, fiecare maşină de fabricat hârtie realizează un anumit grad de reciclare a apei grase la diluţia

7

pastei înainte de epurare şi lansare. Un sistem care are numai aceasta buclă de reciclare este considerat de tip deschis. Excesul de apă grasă rezultat într-un astfel de circuit este evacuat ca efluent şi pentru completarea balanţei de apă pe maşină se va introduce o cantitate echivalentă de apă proaspătă. Odată cu efluentul se evacuează materiale solide în suspensie (fibre şi materiale de umplere) ceea ce va afecta consumurile specifice de material fibros şi materiale auxiliare. O reprezentare sugestiva a fluxului de fibra-apa pentru un astfel de sistem este redata prin diagrama din figura 6.

Fig. 6 Diagrama de flux la o maşină de fabricat hârtie cu circuit deschis

8

În tabelul ce urmează se prezintă principalele caracteristici ale apei utilizate la fabricarea celulozelor şi hârtiilor.

Caracteristici Turbiditate (în SiO2), mg/l Culoare (în unităţi Pt) Duritate totală, grd franceze Duritate calcică, în grd franceze Duritate magneziană (în Ca), în grd franceze Alcalinitate (în Ca), în grd franceze Fier, mg/l Mangan, mg/l Clor rezidual, mg/l Bioxid de siliciu, mg/l Salinitate Bioxid de carbon liber, mg/l Cloruri, mg/l

Concentraţia maximă admisibilă Hârtii Kraft Hârtii cu Celuloză sulfat şi pastă Albite Nealbite sulfit mecanică 40 100 50 25 25 100 30 5 10 20 20 10 5

Hârtii fine

10 5 10 5 -

-

-

-

5

7,5 0,1 0,05 2,0 20 200 10 -

7,5 0,2 0,1 50 300 10 200

15 1,0 0,5 100 500 10 20

15 0,3 0,1 50 500 10 75

7,5 0,1 0,05 20 250 10 75

pH-ul apei proaspete are un efect mai mare asupra pH-ului sistemelor maşinilor care lucrează în mediu neutru alcalin decât în condiţii acide. Efectul pH-ului se manifestă prin ionizarea grupelor funcţionale ale materialelor din sistem. În domeniul de pH = 4-8 are loc intensificarea ionizării grupelor carboxil din celuloză albită şi a grupelor sulfonat ale ligninei din celuloză sulfit. Se realizează astfel creşterea încărcării cationice a materialelor şi consolidarea stabilitatii coloidale prin mărirea forţei de respingere dintre particule. Modificarea pH-ului poate afecta şi încărcarea aditivilor, configuraţia polimerilor şi capacitatea lor de adsortie. Influenţa substanţelor organice din apa proaspătă este mai mare în cazul maşinilor de hârtie care lucrează în mediu neutru. În sistemele acide de sulfat de aluminiu poate fi considerat principalul component anorganic. Fluxul de materiale de la o maşină cu circuit deschis reflectă impactul consumului de apă proaspătă asupra consumurilor de materii prime. Dar la aceasta trebuie adăugat şi impactul asupra mediului prin poluarea efluentului. Odată cu apariţia unei legislaţii specifice de protecţie a apelor, fabricile de hârtie si-au concentrat atenţia asupra reducerii consumului de materiale solide în suspensie în apele deversate, aceasta realizându-se prin tratarea primară a apelor grase în instalaţiile de recuperare. Tratarea primară a avut ca rezultat imediat recuperarea materialelor în suspensie (fibre şi materiale de umplere) şi reciclarea apelor grase în circuitul de preparare a pastei, dar nu şi reciclarea apei limpezite. Gradul de încărcare a circuitului de ape este determinat de posibilitatile tehnice şi tehnologice de înlocuire a apei proaspete cu apa limpezită şi variază în limite largi în funcţie de sortul de hârtie fabricat şi dotarea cu echipamente a maşinii de fabricaţie. Majoritatea fabricilor care au consumuri specifice sub 10 m3/t, fabrică hârtie din 100% maculatura (cum ar fi hârtia miez pentru carbon ondulat), dar acestea deşi au debite foarte mici de efluent descarcă cantităţi mari de materiale poluante. Fabricile care utilizează predominant fibre primare înregistrează consumuri specifice mai mare, variind între 15 şi 100 m3/t de hârtie.

9

În sistemele cu doua staţii de tratare a apelor grase consumul de apă proaspătă ar putea ajunge la 4-8 m3/t pentru orice sort de hârtie. Tratamentul secundar este impus de standardele de calitate a efluentului din punct de vedere al poluării şi are ca scop reţinerea conţinutului de substanţe dizolvate. Apele limpezite după prelucrarea secundară sunt calitativ mai bune pentru reciclarea la maşină permiţând realizarea unor grade avansate de închidere a circuitului. La maşina de hârtie se disting următoarele linii de utilizarea apei proaspete: − apa care intră direct în pasta de hârtie: a) prepararea materialelor auxiliare ca: agenţii de încleiere, sulfat de aluminiu, agenţi de retenţie, coloranţi, înălbitori optici, paste folosite la presa de încleiere; b) sprituri de înalta presiune, lama de apa, şpriţuri pentru spargerea spumei în cutia de lansare, umezitor înaintea calandrului maşinii şi supercalandrului; c) etanşare: la cutii sugare, valţ sugar; − apa de răcire la diferite utilaje: cilindri răcitori, compresoare, baterii răcire aer calandru, angrenaje instalaţia de ungere; − apa de etanşare agitatoare, pompe obişnuite, pompe de vid cu inel de apa, rafinoare, hidrapulper. În scopul reducerii de apă proaspătă, apele de răcire pot fi colectate după utilizare şi folosită ca apă proaspătă ce este introdusă în pasta de hârtie. Apele de răcire care ies din proces cu temperatură mai ridicată pot fi folosite la prepararea materialelor auxiliare (fierberea amidonului), spălarea postavurilor, la săriturile de refilare, la cutiile sugare. Un program de raţionalizare a consumului de apă proaspătă la fabricarea hârtiei trebuie să plece de la întocmirea bilanţului de apă şi a diagramei de flux, cu ajutorul cărora să se localizeze punctele de consum şi debitele de circulaţie. În partea umedă a maşinii de fabricat hârtie, deosebit din punct de vedere tehnologic este aşa numitul sistem de circuit scurt, respectiv sistemul de circulaţie a pastei de hârtie de la rezervorul maşinii la cutia de lansare. Circuitul scurt trebuie să satisfacă trei principii de bază: − buna organizare a componenţilor pastei; − menţinerea în stare curata a circuitului; − stabilirea regimului de curgere. Practic sistemul trebuie să asigure necesarul de materiale solide şi apă la fiecare utilaj, circulaţia pastei cu debite şi viteze constante, în condiţiile în care să prevină formarea depunerilor pe circuit. În sistemul de circulaţie a pastei, dacă echipamentul nu este dimensionat corespunzător, pot apare variaţii de presiune, de consistenţă şi în final neuniformităţi ale caracteristicilor hârtiei dar şi dereglări ale balanţei de apă şi variaţii ale consumului de apă proaspătă. De aceea bilanţul fibră-apă este un instrument de control şi exploatarea eficientă a părtii umede prin prevenirea condiţiilor extreme de funcţionare a instalaţiei. Global, bilanţul de la partea umedă a maşinii de hârtie poate fi reprezentat prin schema din figură.

10

Fig. 7 Bilanţul de masă în partea umedă a maşinii de hârtie

Bilanţul fibră-apă la o maşină de hârtie poate servi la: − proiectarea noilor sisteme luând în considerare toată gama de condiţii în care trebuie să funcţioneze sistemul; − soluţionarea dereglărilor de balanţă într-un sistem existent; − modelarea sistemului existent cu includerea de echipament adiţional. Î 5. Tipuri de poluanţi din aer şi apă rezultaţi din procesul de fabricaţie al hârtiei Industria de celuloză şi hârtie este o industrie „umedă”, mare consumatoare de apă şi care este responsabilă în proporţie de aproximativ 20% pentru poluarea apelor. Clasificarea primară a poluanţilor din aer şi apă din fabricile de celuloză şi hârtie este prezentată în tabelul de mai jos: Mediul de eliminare

Forma de eliminare

Materiile eliminate

Gaz

Bioxidul de sulf, compuşi de sulf redus, oxid de azot, compuşi cloruraţi

Solide

Materii reziduale organice, săruri solide anorganice

Dizolvate

Produşi de reacţie a lemnului, produse de reacţie din leşia de fierbere şi de la albire, produse chimice auxiliare

Solide

Fibre, coajă, particule de lemn, compuşi solizi anorganici

Aer

Apa

11

După E.P.A. (Enviromental Protection Agency) poluanţii se clasifică în opt grupe: Substanţe consumatoare de oxigen Agenţi perturbatori, cauzatori de boli Compuşi organici sintetici Chimicale anorganice şi substanţe minerale Sedimente Substanţe radioactive Descărcări termice Fabricile de celuloză şi hârtie emit gaze şi diverse particule. Sursele de bioxid de sulf sunt procedeele de fierbere şi de recuperare sulfit, cazanul de regenerare şi cazanele energetice. Principalele surse de compuşi odoranţi de sulf redus (hidrogenul sulfurat, sulfitici organici) sunt procedeele de fierbere sulfat şi de regenerare. Eliminările minore de compuşi de sulf redus pot de asemenea să se producă şi în sistemul de recuperare sulfit. Mici cantităţi de compuşi se elimină la albire şi la prepararea chimicalelor de albire. Particulele eliminate de cazanele de ars deşeuri (CAD), cazanele de regenerare şi cazanele energetice sunt constituite din materiale organice reziduale arse şi din materiale anorganice. Operaţiunile din depozitele de lemn, din secţiile de cojire-tocare produc praf. Oxizii de azot se formează în toate procesele de ardere la temperaturi înalte. Poluarea apei se realizează în principal cu substanţe organice dizolvate, substanţe în suspensie (fibre în suspensie şi materiale auxiliare) şi prin culoare. Poluanţii dizolvaţi în apă pot fi clasificaţi în produşi uşor sau lent biodegradabili, compuşi coloraţi, produşi toxici şi săruri anorganice. Conţinutul de produşi uşor biodegradabili este evaluat prin determinarea CBO. O parte însemnata din compuşii lemnului sunt dizolvaţi în procesul de fierbere şi albire şi sunt uşor biodegradabili. Se obţin astfel hemiceluloze cu greutate moleculară mică, metanol, acid acetic şi formic. În cursul degradării biologice a acestor produse în mediul receptor, oxigenul dizolvat este consumat, fapt care conduce la scăderea nivelului acestuia şi la afectarea severă a vieţii acvatice. În general, se admite ca 1m3 de apă reziduală de la fabricarea celulozei consumă oxigenul din 40 m3 de apă. Produsele lent biodegradabile din efluenţii fabricilor constau în principal din compuşi cu greutate moleculară mare care provin de la lignina şi hidraţii de carbon. Cantitatea lor relativă poate fi estimată prin determinarea raportului CBO/CCO. Cu cât acest raport este mai mic, cu atât cantitatea de compuşi uşor biodegradabili este mai mare. Unii compuşi sunt coloraţi, şi în consecinţă reduc pătrunderea luminii şi activitatea biologică a apei; de asemenea ei pot afecta calitatea apei potabile. Organismele vii pot acumula compuşi uşor biodegradabili, cu efecte biologice nedorite. In tabelul de mai jos se prezintă pe faze de fabricaţie a celulozei, pierderile de substanţe organice şi de culoare remarcându-se că fazele de fierbere şi spălare sunt responsabile în proporţie de 39% de pierderile de substanţe organice. − − − − − − −

Fierbere % Spălare % Albire % Regenerare %

Substanţe organice

6

33

55

5

Culoare

5

5

80

10

În fabricaţia celulozei un efect poluant important îl au leşiile sulfitice reziduale şi prehidrolizatele.

12

Fig. 8 Poziţia poluanţilor din aer si apă într-o fabrică de celuloză sulfat albită

Compuşii toxici au fost studiaţi în mod intensiv în ultima perioadă, constatându-se că leşiile reziduale şi condensatele de la evaporarea acestor leşii conţin compuşii cei mai cei mai toxici pentru peşti. Efluenţii din fazele de clorurare şi extracţie alcalină sunt de asemenea foarte toxici. Principalele chimicale toxice de la fabricarea celulozei sulfat sunt: − acizii rezinici: abietic, dihidroabietic, isopimaric, palustric, pimaric, sandaracopimaric, ncoabietic; − acizi graşi nesaturaţi: oleic, linoleic, linolenic, palmitoleic; − acizi rezinici cloruraţi: mocloro şi diclorodihidroabietic; − derivaţi de acizi graşi nesaturaţi: acid epoxistearic, acid diclorostearic, 3,4,5 tricloroguaicol, 3,4,5,6 tetraclorguaicol; − bifenil clorurile: (PCBS) care este un amestec de izomeri ai triclorobifenil, tetra pentaclorbifenil şi mici urme de diclorobifenil şi hexaclorobifenil. Izomerul dioxinei toxice este 2,3,7,8 tetraclorodibenzo-p-dioxina (T.C.D.D.). Dioxina se găseste în efluentul fabricilor de celuloză şi hârtie de ordinul a câteva părţi pe milion. După prevederile F.P.A – S.U.A. limita dioxinei pentru peşti este de 25 ppm. Sărurile anorganice dizolvate conţinute de efluenţi provin în principal din leşiile de fierbere şi de la albire. În mod normal ele nu au efect asupra mediului. O problemă deosebită o constituie şi problema metalelor grele. Principalele metale grele găsite în industria de celuloză şi hârtie sunt: Al, Cr, Ca, Ni, Ti, Fe, Hg şi Zn, sursa lor principală fiind chimicalele din procesul de fierbere, aditivii utilizaţi la fabricarea hârtiei, coroziunea echipamentului. Zincul a fost în efluentul fabricilor de pastă mecanică albită, care utilizează hidrosulfitul de zinc la albire. În fabricarea hârtiei metalele grele provin din bioxidul de titan,

13

iar nichelul şi cromul provin din fenomenul de coroziune. Mercurul apare atunci când se utilizează ca biocid acetatul fenilmercuric şi hidroxidul de sodiu produs în celule de mercur. Sărurile conţinute de apă şi fosforul pot produce o creştere excesivă a vegetaţiei acvatice. Conţinutul de solide din apă se compune din fibre sau fragmente de fibre, particule de lemn şi coajă, din săruri solide anorganice, materiale de umplere, etc., şi se măsoară ca solide în suspensie. Particulele cele mai mari se depun aproape de punctul de eliminare iar particulele fine sunt antrenate pe distante lungi. Stratul de fibre depus pe fundul mediului receptor poate distruge icrele peştilor şi pot consuma oxigenul. Turbiditatea apei jenează în mod considerabil peştii pentru valori mai mari de 25 mg/l. 6. Impactul asupra mediului

O condiţie esenţialǎ pentru evaluarea impactului asupra mediului este cunoaşterea distribuţiei poluanţilor în sistem, ceea ce înseamnă repartiţia între apă, organismele acvatice şi sedimente. În acelaşi mod va fi necesar cunoaşterea acestei repartiţii după câteva zile, săptămâni sau câţiva ani. De asemenea este necesară cunoaşterea ratei de metabolizare a poluantului de către microorganisme, plante, animale. Pentru evaluarea efectelor nedorite au fost propuse următoarele criterii: − extinderea efectului în timp; − extinderea efectului în spaţiu. În acest context se poate întelege prin „efect ecologic” o perturbare a echilibrului iniţial al ecosistemului, adică o perturbare a acestui echilibru. Gravitatea efectului poate fi apreciată prin timpul trecut de la incidenţa perturbării şi revenirea la echilibrul iniţial. în consecinţa efectele care produc schimbări ireversibile ale ecosistemului trebuie să fie considerate cele mai grave. Efectele asupra mediului pe o mare suprafaţa trebuie să fie considerate ca mai grave decât cele care afectează o suprafaţă mică. Tabelul următor prezintă câteva efecte asupra mediului grupate după acest principiu. Din acest tabel se pot reţine următoarele ipoteze: − efectele pe termen scurt sunt reversibile în interior pe o durată de câteva săptămâni după eliminarea deşeurilor; − efectele pe termen mediu sunt reversibile pe o durată de un an; − efectele pe termen lung sunt ireversibile pe o perioadă mai mare de un an. Durata

Zona locală

Efecte pe termen scurt (reversibile) ƒMortalitate (peşte, moluşte) ƒTransmisia redusă a luminii (plante) ƒMigrare (peşti) ƒSchimbarea pH-ului (peşti) ƒDeficit de oxigen în apă (peşti) ƒCreşterea accelerată (organisme heterotrofe)

Efecte pe termen mediu ƒAcumulare de substanţe toxice (peşti şi moluşte) ƒDeteriorarea gustului (peşti şi moluşte) ƒSchimbarea pH-ului (benthos) ƒDeficit de oxigen la interfaţa sediment/apă (benthos) ƒTransmiterea redusă a luminii (plante) ƒJenarea fotosintezei

14

Efecte pe termen lung (ireversibile) ƒSedimentarea solidelor (benthos) ƒFormarea de hidrogen sulfurat (benthos) ƒDistrugerea zonelor de înmulţire (peşti) ƒAcumularea de substanţe toxice (peşti, moluşte) ƒCreştere accelerată (alge) ƒPersistenţa substanţelor

În tabel sunt prezentate câteva exemple privind efectele pe termen scurt care produc rapid perturbări reversibile ale ecosistemelor acvatice. Aceste efecte, raportate la criteriile de bază pot fi considerate ca nefiind cele mai grave. În acelaşi timp ele sunt foarte evidente (moartea peştilor) şi în consecinţa alertează opinia publica. Aceasta este una din raţiunile pentru care o parte din acţiunile de reducere a poluării în industria de celuloză şi hârtie sunt axate pe eliminarea acestor efecte spectaculoase pe termen scurt. Acest tip de efecte pot fi cauzate de unele substanţe care se găsesc în majoritatea fabricilor de celuloză şi hârtie, cum ar fi: − substanţe toxice; − substanţe care absorb lumina; − substanţe care produc reacţii de migrare; − substanţe care modifica pH-ul; − substanţe solubile consumatoare de oxigen; − substanţe care stimulează creşterea heterotrofă. Efectele pe termen lung care produc perturbări ireversibile ale echilibrului ecosistemului sunt cele mai grave din punct de vedere ecologic. O acţiune de reducere a poluării bazate pe principii ecologice trebuie în consecinţă să fie dată de prioritatea reducerii sau eliminării substanţelor care produc acest tip de efecte. Printre substanţele care sunt susceptibile de a produce efecte pe termen lung, trebuie să menţionam: − filme şi alte substanţe sedimentabile; − substanţe care au tendinţa de a se acumula în organismele peştilor şi vieţuitoarelor acvatice; − substanţe care dau un gust şi miros rău peştilor şi moluştelor; − substanţe persistente care au prioprietati gemo-toxice sau cronic-toxice şi care în consecinţă prezintă riscuri pentru consumatorii de apă potabilă. Majoritatea cercetărilor privind efectele efluenţilor din fabricile de celuloză şi hârtie asupra plantelor şi animalelor au fost au fost arătate în Canada, S.U.A. şi Ţările Scandinave.

15

2. INDUSTRIA MATERIALELOR DE CONSTRUCTII 2.1 PRODUCEREA CIMENTULUI Domenii de utilizare a materiilor prime Nisipurile, in special cele cuartoase au domenii de utilizare foarte variate de la materiale de constructii, industria sticlei si pana in industria petrlolului unde sunt folosite nisipurile monocristaline, cuartoase cu granulometrie cuprinsa intre 0,33-1,7 mm. Rocile gipsifere şi anhidritice se utilizează în multe domenii: ca materiale de construcţie; în industria chimică; în medicină; în industria extractivă; ca materiale ceramice; în industria sticlei; în industria hârtiei; în agricultură; ca materiale- suport în artă şi modelaj. Sorturile de gips şi anhidrit utilizabile trebuie să îndeplinească anumite condiţii calitative – specifice pentru fiecare domeniu de utilizare. Tufurile fac parte din categoria rocilor uşoare, cu rezistenţă mică la îngheţ- dezgheţ, şi alterabilitate în general ridicată, fapt pentru care sunt folosite cu precădere în lucrări ornamentale interioare şi, mai rar, exterioare. Ele sunt utilizate în industria materialelor de construcţie, în adaosuri cu alte materiale. Astfel, din trass-uri (tufurile dacitice măcinate mărunt) - în proporţie de 66.5% - în amestec cu var nestins (28.5%) şi gips (5%), se pot fabrica mortare normale. Nisipul şi pietrişul din mortare şi betoane sunt materiale inerte – care nu iau parte la procesul de consolidare – acest rol fiind al liantului. Liantul trass- var nestins, datorită reacţiei chimice care se produce între silicea din trass şi hidroxidul de calciu, activat de căldura degajată prin stingerea varului, favorizează formarea unor silicaţi de calciu – componenţi hidraulici similari cu cei ai cimentului Portland. Tuful se poate amesteca şi cu ciment – până la 20% - fără a micşora rezistenţa cimentului Portland.Prefabricatele din trass – var autoclavizate devin spumoase, prin adăugarea de făină animală sau praf de aluminiu (în proporţie de 1% faţă de liant). Astfel se obţin produse foarte uşoare, cu conductivitatea termică redusă şi rezistenţă mecanică mare. Prin adăugare de zgură de cărbuni de la termocentrale (cu granulaţia de 2- 7 mm), în proporţie de 20- 25%, se măresc rezistenţele mecanice şi scad costurile de producţie. Până la apariţia betoanelor impermeabile, tufurile au fost întrebuinţate şi la prepararea mortarelor pentru lucrări subacvatice (viaducte, canale, diguri, etc.), întrucât amestecat cu var rezistă la acţiunea apei de mare.Tufurile se folosesc - mai rar- şi la întreţinerea drumurilor. În mod frecvent sunt utilizate ca materie primă pentru confecţionarea de blocuri fasonate şi placaje. Zeoliţii, feldspatoizi care se gasesc tot in tufuri sunt produsele cu cele mai largi utilizări, in foarte diverse domenii: controlul şi dirijarea proceselor poluante (eliminarea rezidurilor radioactive; epurarea apelor reziduale; purificarea gazelor; dedurizarea apelor); utilizări industriale (obţinerea oxigenului şi a azotului din aer; adsorţia apei, uscarea gazelor; ca adaos în fabricaţia detergenţilor; conservarea energiei; industria hârtiei; adaos la răşini); utilizări în agricultură,zootehnie şi piscicultură (condiţionarea şi fertilizarea solului; efecte erbicide;aditivi dietetici în hrana animalelor; deodorizarea excrementelor animale; creşterea şi protejarea peştilor); materiale de construcţie; indicator în procesele de explorare a substanţelor minerale utile.

16

Zăcămintele nemetalifere Între resursele subsolului, ca importanţă, după gazul metan, sunt rocile nemetalifere utile de diferite categorii (vulcanice, sedimentare, detritice, etc.), prezente în rezerve, practic inepuizabile. Zona eruptivă montană este dominată de andezit (cariere industriale în defileul Mureşului la Stânceni şi lângă Sovata la Ilieşi) şi de piroclastite andezitice. În zona deluroasă din Subcarpaţii interni, Podişul Târnavelor şi Câmpia Transilvaniei predomină depozitele sedimentare de nisipuri, marne, argile care pot fi utilizate în fabricarea unor materiale de construcţii, iar unele varietăţi cuarţoase (în zona Sovata) la fabricarea sticlei. Nisipurile conţin uneori intercalaţii de gresii, care, bine cimentate, constituie o excelentă piatră de construcţie de lungă durabilitate. Marnele, existente de asemenea în rezerve apreciabile, nu sunt valorificate suficient , deşi unele varietăţi ar putea fi folosite la fabricarea cimentului. Argilele (inclusiv luturile de coastă şi de terasă), la fel de larg răspândite, sunt utilizate la fabricarea materialelor de construcţii ceramice (cărămizi, ţigle etc.), atât în unităţi ale industriei locale, cât şi în cărămidăriile rurale. O răspândire mai limitată, dar totuşi în rezerve considerabile, o au depozitele mobile de bolovăniş, pietriş şi balast, extrase în numeroase puncte şi folosite ca materiale de construcţie brute sau prelucrate industrial, astfel de rezerve potenţiale de agregate minerale întâlnindu-se pe cursul râurilor din judeţul Mureş. Etapele de producere a cimentului implica urmatoarele activitati : 1. Extractie din cariere a materiilor prime calcar si argila (1 si 2) 2. Sortare si reconcasare calcar (3) – calcarul cu o granulatie de 0-150 mm adus din cariera de calcar si depozitat in cele 2 silozuri de primire este sortat astfel : sortul intre 50-100 mm este trimis la fabrica de var, sorturile intre 0-50 si 100-150 mm sint transportate la concasorul Wedag unde se maruntesc la dimensiunea de 0-25 mm necesara fabricarii cimentului si depozitate in 3 silozuri de calcar pentru ciment. 3. Obtinerea fainii pentru clincher (4 si 5) – calcarul, argila si cenusa de pirita, dupa o reteta stabilita de laborator, sint dozate si transportate la turnul de uscare iar de aici la moara de faina. 4. Producere clincher (6, 7 si 8) – faina din silozurile de depozitare este dozata si transportata la schimbatorul de caldura in 4 trepte, Humboldt, unde are loc preincalzirea fainii de la 60 °C la aprox. 800 °C . Caldura este preluata de la gazele fierbinti de la cuptor care strabat schimbatorul de caldura in contracurent cu faina alimentata. Faina preincalzita si partial decarbonatata in schimbatorul de caldura parcurge zonele din cuptorul rotativ astfel incit la 1450 °C in zona de clincherizare are loc obtinerea clincherului. Din cuptorul rotativ clincherul este descarcat in racitorul gratar unde cu ajutorul aerului insuflat de 9 ventilatoare este racit de la 1350 °C la

17

aproximativ 100 °C. Caldura necesara procesului de clincherizare se obtine prin arderea de combustibil , gaze naturale, pacura, ulei uzat, SAF, eco-fuel pe la capul cald al cuptorului iar cauciucurile uzate sint introduse pe la capul rece pe coloana ascendenta cuptor-schimbator caldura. Clincherul este depozitat in 3 silozuri . 5. Producere ciment (9,10 si 11) – zgura de furnal din hala de adaosuri, este uscata in uscatorul rotativ si apoi este depozitata in silozurile de zgura de la morile de ciment. Uscarea zgurii se face cu gaze calde de la racitorul gratar sau cind nu functioneaza cuptorul de clincher, prin arderea gazelor naturale la focarul uscatorului. Gipsul este transportat din hala de adaosuri la silozurile de gips de la morile de ciment. Clincherul, zgura si gipsul, din silozuri, dupa o reteta stabilita de laborator, sint extrase, dozate si alimentate in morile de ciment. Morile de ciment sint mori tubulare cu bile bicamerale si functioneaza pe procedeu inchis. Materialul din moara este dus la un separator de inalta eficienta unde se separa, partea fina (cimentul) fiind preluat de un releu de transport si insilozat in cele 9 silozuri de ciment, partea grosiera reintorcindu-se in moara. 6. Expeditie ciment (12) – Din silozuri, cimentul poate fi livrat atit vrac cit si insacuit. Insacuirea se face cu o masina rotativa tip Mollers. Expedierea cimentului se poate face fie auto, fie pe CFR. Cuptorul de clincher functioneaza pe procedeul uscat si corespunde cerintelor BAT. Pentru obtinerea cimentului se utilizeaza ca si combustibili conventionali pacura si gazele naturale cit si combustibili alternativi care pot fi : deseuri de lemn, deseuri de hirtie, deseuri textile, anvelope uzate, deseuri de plastic, uleiuri uzate, deseuri de produse petroliere, soluri contaminate si solventi. Introducerea cauciucurilor uzate la ardere a dus la scaderea NOx-ului comparativ cu situatia in care se foloseau doar combustibili traditionali. Utilizarea combustibililor alternativi conduce la conservarea resurselor materiale neregenerabile prin valorificarea deseurilor rezultate din alte industrii. Principalele materii prime necesare pentru producerea cimentului ( calcarul, argila ) sunt extrase din cariere (1), unde dupa incasarea primara (2), sunt transportate pe amplasamentul fabricii pentru depozitare si pregatire ulterioara (3). Argila are umiditate mare la exploatare astfel incat necesita uscare. Alte materii prime, minereul de fier ( cenusa de pirita ), zgura granulata de furnal sunt aprovizionate de la furnizori externi. Amestecul de materii prime se realizeaza in proportia stabilita prin retetele de fabricatie realizate in urma analizelor oxidice efectuate asupra materiilor prime: continut de CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO. Materiile prime in proportiile stabilite dozate si cantarite cu ajutorul cantarelor de banda sunt macinate si uscate in mori cu bile (4) sub forma unei pulberi fine numite faina bruta, folosindu-se mai ales gazele provenite de la instalatia de exhaustare a cuptorului. Faina este omogenizata si depozitata in silozuri (5) dupa care este introdusa in sistemul cuptorului rotativ. Materialul se alimenteaza pe la partea superioara a cicloanelor si circula in sens descendent in contracurent cu gazele rezultate din procesul de ardere care circula prin cicloanele separatorului de la treptere inferioare spre cele superioare. In acest fel, gazele, se racesc pe masura ce faina bruta se preincalzeste (6) si incepe procesul decarbonatare. Materia prima aflata in suspensie se separe de gaze in fiecare treapta a schimbatorului si reintalneste gazele in treapta

18

descendenta. Repetarea acestui proces ( separare – amestecare ) la fiecare treapta a schimbatorului pana la descarcarea fainii in cuptor, asigura un bun transfer termic. Procesul de clincherizare ( transformarea fainii brute in clincher, produsul intermediar din care se produce cimentul ) are loc in cuptorul rotativ (7). Temperatura existenta in cuptor, pentru ca acest proces sa aiba loc, este de 1450 ˚C, iar temperatura flacarii de aproximativ 2000˚C. Cocsul de petrol alaturi de carbune este combustibilul cel mai folosit in industria europeana a cimentului. Pentru a fi introdus in cuptor, cocsul de petrol este macinat pana ajunge o pulbere fina, instalatia de macinare fiind de tip moara verticala cu role. Alaturi de combustibili traditionali in cuptorul rotativ pot fi utilizati si combustibili alternativi (deseuri) care pot fi alimentati pe la arzatorul principal sau pe la capul rece al cuptorului. Clincherul care paraseste cuptorul intra in răcitorul gratar (8) care are doua funcţii: să recupereze o cantitate cat mai mare de energie din clincherul fierbinte (14500C) astfel încât să fie utilizata in cadrul procesului; si să reducă temperatura clincherului la un nivel potrivit pentru folosirea lui ulterioară ca semifabricat la producerea cimentului. Cimentul Portland este produs prin macinarea clincherului impreuna cu gipsul in morile de ciment (11). In cimenturile compozite exista alti compusi ( aditivi ) (10) precum gura granulata de furnal care este macinata impreuna cu clincherul. Pentru ca este aprovizionata cu umiditate mare, zgura este uscata in uscatoare rotative ce utilizeaza gaze calde de la cuptor sau racitorul gratar dar utilizeaza si pacura sau gaze. Cimentul produs este insilozat si expediat vrac sau ambalat in saci auto sau pe calea ferata. Procesul de producere a cimentului se poate face in patru moduri : metoda umeda, metoda uscata, metoda semi-uscata si metoda semi-umeda. Cea mai eficienta metoda si aceea care elimina mai putine emisii este metoda uscata. Procesul ales depinde de originea si tipul materialului brut, in special continutul sau in apa (in metoda umeda materialul brut este de doar 30 – 40%). In 1995, aproape 78% din productia de ciment din Europa s-a facut in cuptoare pentru proces uscat, 16% in cuptoare pentru proces semi-umed si 6% in cuptoare pentru proces umed.

19

Descrierea fluxului tehnologic

20

Schema tehnologicǎ de producere a cimentului

MATERIE BRUTA

EXTRACTIE

ZDROBIRE

DILUARE

DOZAJ

DOZAJ

USCARE

MACINARE

OMOGENIZARE

DRUM UMED

DRUM SEMIUMED

DRUM SEMIUSCAT

DRUM USCAT

FILTRARE GRANULARE EXTRUZIUNE

USCARE(ROTATIE)

USCARE (GRILE)

USCARE (GRILE)

USCARE (CICLONURI)

CLINKERIZARE

CIMENT

MACINARE

ADITIVI

DISTRIBUIRE

2.2 PROCESUL OBTINERII VARULUI

Procesul de obtinere a varului consta din combustia carbonatului de calciu sau magneziu care elibereaza CO2 si se obtine oxidul derivat ( CaCO3 → CaO + CO2 ). Oxidul de calciu produs in cuptoare este supus zdrobirii, macinarii, si / sau cernerii inainte de a fi depozitat in siloz. Varul calcinat este livrat catre clientul final din siloz ( var nestins ), sau este transferat intro fabrica de hidratare unde este pus sa reactioneze cu apa (rezultat : varul stins). Odata cu procesul de producere a varului, CO2 este eliberat ca o consecinta urmatoarei reactii chimice : CaCO3 → CaO + CO2 In procesul de calcinare, calcarul da nastere varului nestins si CO2 eliberat in atmosfera, generand emisiile acestuia. De asemenea, nevoia de energie in cadrul procesului implica folosirea de combustibil care se asociaza cu emisiile de CO2. Varul, betonul, produsele din ciment pot fi supuse unor masuri care sa produca o crestere a eficientei energetice: -

actionari cu viteza variabila; motoare si alte sisteme eficiente energetic; imbunatatirea iluminarii; procese de separare mai eficiente; recuperare de energie din cuptoare ; imbunatatirea sistemelor de incalzire ; optimizarea retelelor de schimbatoare de caldura ; implementarea pompelor de incalzire ; folosirea de combustibili mai putin poluanti cum ar fi gazul metan.

In cadrul fabricii se produc urmatoarele produse: - var; - dolomita calcinata si sinterizata. Fluxul tehnologic pentru producerea celor doua produse este similar si este prezentat in continuare. Materia prima, calcarul sau dolomita in stare bruta, este adusa de la statia CFU Hunedoara, pe linie ingusta, cu vagoane autodescarcatoare si este depozitata in 9 silozuri de primire (200 t/siloz), 5 silozuri pentru calcar si 4 silozuri pentru dolomita. Dolomita bruta, calitatea a II a, conform STAS 1426/1-71 si STAS 1136/76 are urmatoarele caracteristici: - MgO , min. 19,0%; - SiO2, max. 1,5 %; - Fe2O3 + Al2O3 , max. 1,5 %; - PC, min. 45%; - Supragranulatia stabilita de comun acord sa nu depasasca 10%. Calcarul pentru var tipul al II lea, conform STAS 5938 /75 are urmatoarele caracteristici: 22

- CaCO3, min 95%; - MgCO3, max. 2,5%; - Al2O3, max. a,2%; - SiO2, max. 1,2%; - Stotal, max. 0,1%; - CO2, min. 42%; - Fractia granulometrica pentru cuptorul rotativ: 20…40 mm, se accepta depasirea masei cu 10%. Din silozuri, materia prima este descarcata cu ajutorul dozatorului cu taler, cu reglare manuala, pe o banda colectoare, care descarca pe banda inclinata, care o transporta pe un ciur vibrator, numai pentru dolomita, situat in turnul de alimentare. Ciurul realizeaza separarea in 3 clase granulometrice : - fractia 0-3 mm si fractia peste 16 mm, reprezinta deseu, se expediaza la halda Buituri, - fractia 3-16 mm, este dirijata cu ajutorul unor benzi reversibile in buncarele de alimentare tampon ale fiecarui cuptor rotativ. Calcarul, aprovizionat cu dimensiunea corespunzatoare, este alimentat direct in buncarele de alimentare. Din buncarul de alimentare, materia prima este dozata cu dozatorul cu taler, cu reglare manuala, in cuptorul rotativ. Cuptorul rotativ se compune dintr-un cilindru de rotatie lung de 85 m, diametrul exterior de 3 m, inclinat cu un unghi de 3 grade de la linia orizontala. Materia prima este depusa la capatul superior, iar combustibilul si aerul de combustie sunt plasate la capatul inferior. Incalzirea cuptorului se face cu gaz natural, la o temperatura de 1100…1200 0C pentru var, 1450…1560 0C pentru dolomita calcinata si la 1560…1760 0C pentru dolomita sinterizata. Productivitatea cuptorului este de 3-5 t/h dolomita, respectiv 5-6 t/h var. Produsul ajuns in capatul inferior, este descarcat din cuptor intr-un racitor tubular unde caldura reziduala este folosita sa preincalzeasca aerul combustiei. Produsul evacuat din racitorul tubular ajunge prin cadere libera pe o banda transportoare cu cupe care alimenteaza buncarele de racire. Din aceste buncare, produsele racite, sunt descarcate pe la partea inferioara cu dozatoare cu taler, iar prin intermediul altor benzi transportoare, dolomita sau varul, ajung la silozurile de expeditie, de unde se incarca in mijloace auto pentru a fi expediate la consumatori. In cazul producerii de dolomita, mai exista un flux paralel de producere a barbotinei, care este un amestec omogen compus din : tunder, praf de dolomita sau de var, magnezita granulata si apa. Dupǎ dozarea componentelor conform retetelor de fabricatie, acestea se introduc intr-o moara cu bile unde se maruntesc, rezultand o suspensie apoasa care se omogenizeaza si se trimite prin pompare la rezervorul de alimentare din turn. Din rezervorul de alimentare, prevazut cu sistem de agitare mecanica, barbotina este trimisa prin intermediul unui alimentator in toba de amestec.In toba de amestec se alimenteaza si dolomita bruta, iar dupa amestecare se introduce in cuptorul rotativ. Calitatea produselor obtinute, este reglementata astfel: Dolomita calcinata, conform STAS 1426/2-71, are urmatoarele caracteristici fizico-chimice: - MgO , min 35%; - SiO2 + Fe2O3 + Al2O3 , max 7%; - PC , max 4%; - Subst.straine , max 1%; - Subgranulatia, max. 7%.

23

Dolomita sinterizata, conform STAS 1426/1- 71, are urmatoarele caracteristici fizico-chimice: - MgO , min 35%; - SiO2 , max 1,5…3 %; - Fe2O3 + Al2O3 , max. 2,0…3,0%; - PC , max 0,2…1,0%; - Greutatea specifica, min. 2,7…3,0 g/cm3. Varul industrial, conform STAS 254/83 si SR 254/98, are urmatoarele caracteristici fizicochimice: - CaO , min 93%; - CaO +MgO activ , 78…87%; - MgO , max. 2%; - Fe2O3 + Al2O3 , max. 2,0 %; - SiO2, max 2, 0%; - S, max 0,7%. Fluxul tehnologic de fabricare a varului

Alimentare cu calcar

Silozuri primire calcar

Alimentatoare

Transportoare cu banda

Benzi reversibile si mobile

Buncare alimentare

Dozatoare

Transportor cu cupe

Cuptor rotativ 24

Evacuare gaze arse

Fluxul tehnologic de fabricare a dolomitei sinterizate Depozitare materii prime

Alimentare cu dolomita

Macinare umeda

Silozuri de dolomita bruta

Depozitare slam barbotina

Transportor de dolomita

Pompare slam barbotina

Ciuruire dolomita bruta

Amestecare cu slam barbotina

Insilozare dolomita bruta

Evacuare praf dolomita bruta

Dozare

Amestecarea dolomitei cubarbotina

Calcinare si sinterizare

Evacuare gaze arse (tiraj natural)

Racire

Depozitare dolomita

Expeditie

25

Evacuare dolomita marunta

Fluxul tehnologic al intregii instalatii este prezentat in schematic in continuare:

1 5

4 2

6

3

7 8

8

19 9,1

17

9,1

20 21

22

11 18

16 15

C 1

C 2

C 3

12 13

23

24

14

Semnificatia elementelor din flux este urmatoarea: 1- transport vagoneţi linie îngustă ,primire-descărcare; 2.- silozuri cu dozatoare circulare; 3. – bandă colectoare calcar sau dolomită brută;4.- bandă înclinată pentru primire ; 5. – ciur vibrator; 6. – benzi reversibile; 7. – buncăr cu dozatoare materie primă; 8. – bazine distribuire barbotină + tobă de amestec; 9, 1. – buncăr tampon cu bandă intermediară + două buncăre pentru calcar; 11. – conductă alimentare cuptoare; 12. - cuptoare rotative + răcitor pentru fluxul de dolomită; 13. – cabina AMC; 14. buncăre intermediare de răcire.15. – elevator; 16. – bandă înclinată expediere; 17. – ciur rotativ; 18. – buncăr expediere dolomită calcinatăsinterizată,var; 19. Alimentare moară cu bile pentru prepararea barbotinei; 20. – bazim omogenizare barbotină; 21.- pompă evacuare barbotină; 22.- benzi reversibile expediere; 23. Cântar rutier 50t; 24. Transport spre sectorul de oţelărie.

26

2.3 FABRICATIA CARAMIZILOR Principalele faze ale procesului de fabricaţie a cărămizilor refractare sunt: recepţia şi depozitarea materiilor prime. Materiile prime sosite cu vagoanele CF sunt depozitate în compartimentele depozitului de materii prime. Depozitul este prevăzut cu o macara pentru omogenizarea fiecărui sort de materii prime sfărâmarea materiilor prime - cu macaraua cu graifăr materiile prime sunt transportate la utilajele de sfărîmare concasor cu fălci,mori. Degresantii si liantii sfărâmaţi se transportă în buncărele de materii prime. dozarea –măcinarea – Materiile prime sfărâmate se dozează conform reţetelor de fabricaţie şi se macină în morile Kollergange. Materialul preparat se depozitează în buncăre. umectarea-amestecarea – se realizează în malaxoare ,prese melc pentru procedeul plastic şi în amestecătorul EIRICH pentru procedeul semiuscat. Umiditatea materialului este cuprinsă între 6 – 18% în funcţie de procedeul de fasonare şi de gradul de degresare. fasonarea – se realizează în două variante: presarea cărămizilor pe cale semiuscată se execută pe presele cu fricţiune, acţionate pneumatic presarea cărămizilor pe cale plastică se face mecanizat pe presele cu fricţiune acţionate pneumatic după ce în prealabil pasta a stat la macerat . uscarea – produsele crude fasonate se usucă natural pe rastele de lemn şi pe cuptorul Mendheim. Uscarea se realizează cu aer cald provenit de la cuptorul MENDHEIM . arderea – produsele uscate se ard în cuptorul de ardere MENDHEIM. Combustibilul folosit este gazul metan depozitarea – produsele conforme se ambalează în boxe matalice sau pe paleţi de lemn de esenţa tare. Produsele neconforme se reintroduc în totalitate în procesul de fabricaţie ca materie primă. Principalele faze tehnologice pentru obţinerea plăcilor termoizolante sunt: - recepţia şi depozitarea materiilor prime. Materiile prime sosite cu vagoanele CF sunt depozitate în compartimentele depozitului de materii prime. sfărâmarea materiilor prime - materiile prime sunt transportate la utilajele de sfărîmare concasor cu fălci,moară Kollergange. Degresantii si liantii sfărâmaţi se transportă în buncărele de materii prime. dozarea - Materiile prime pregătite conform tehnologiei se dozează conform reţetelor de fabricaţie umectarea-amestecarea – se realizează în amestecătorul tip baf - fasonarea – se realizează cu presele cu fricţiune, acţionate pneumatic - uscarea – produsele crude fasonate se usucă în uscătorul tunel cu cinci canale. Uscarea se realizează cu aer cald provenit din arderea gazului metan. Produsele nefasonate – se obţin prin amestecarea materiilor prime pregătite,dozate şi măcinate conform reţetei. Produsele obţinute sunt: cărămizi refractare: cărămizi normale si pană, caramizi pentru oală de turnare,caramizi pentru poduri de turnare, mase,mortare refractare, plăci termoizolante. După compoziţia chimică produsele refractare silico-aluminoase de şamotă fabricate se încadrează, conform STAS 130-88, la un conţinut de Al2O3 de minim 28%şi max 45%. 27

După refractaritate, se încadrează la produse cu refractaritate normală (IP 169-177) şi respectiv în clasa dense (subgrupa dense),cu porozitatea aparenta intre 16-30%. Materiile prime folosite în procesul de fabricaţie pentru obţinerea cărămizilor refractare sunt: -argila refractară -deşeul refractar -apa Materiile prime folosite în procesul de fabricaţie pentru obţinerea plăcilor termoizolante sunt: -argila refractară -deşeu refractar -silicat de sodiu -rumeguş -perlit expandat Materiile prime folosite în procesul de fabricaţie pentru obţinerea maselor,mortarelor sunt: -argila refractară -deşeul refractar Materialele auxiliare necesare sunt: -matriţe metalice -paleţi lemn -boxpaleţi metalici

28

DIAGRAMA PROCESULUI DE OBTINERE A CARAMIZILOR REFRACTARE

Intrări

Flux principal

deşeu refractar

argilă

Ieşiri

emisii difuze- pulberi

SORTARE SFARAMARE

MACINARESITARE

materiale neconforme SC1

emisii difuze pulberi

apa

UMECTARE AMESTECARE

amestec de presare

rebuturi

PRESARE

FASONARE

USCARE

cărămizi nearse

rebuturi (deşeuri ) cărămidă refractară

ARDERE

AMBALARE – DEPOZITARE

CĂRĂMIDĂ REFRACTARĂ 29

emisii difuze - vapori de apă

gaze de ardere + pulberi – GC1

2.4 PRODUCEREA PLACILOR DE FAIANTA Producerea şi comercializarea de plăci de faianţă este organizata astfel: - Depozit materii prime; - Sector preparare masa; - Sector preparare glazura; - Sectia placi faianta. În Depozitul de materii prime se realizează activitatile de descărcare, manipulare şi depozitare materii prime. In Sectorul preparare masa are loc prelucrarea acestora pentru obţinerea amestecurilor utilizate la fabricarea placilor de faianta . Pregătire amestecurilor pentru fabricarea plăcilor de faianţă se face pe cale umedă. Barbotina obţinută în morile cu bile se amesteca cu barbotina rezultata prin delaierea materiilor prime plastice ,urmand sitarea deferizarea si apoi atomizarea amestecului obtinut. Atomizarea constă în pulverizarea prin duze sub presiune a barbotinei în contracurent de gaze calde. Prin atomizare se realizează o uscare instantanee, particulele grosiere căzând la baza turnului de uscare, iar particulele fine fiind antrenate de gazele de ardere.Agentul termic se obtine prin combustia gazului metan. Înaintea evacuării în atmosferă, gazele arse sunt epurate de praf prin separare centrifugală în cicloane şi “spălare“ prin pulverizare cu apă. Pudra obţinută prin atomizare este colectată în silozuri de stocare printr-un sistem de benzi transportoare şi elevatoare cu cupă. Silozurile se aerisesc pentru evitarea condensului şi a aglomerarii de material pulverulent. In Sectorul preparare glazura se realizează angobele si glazurile , materiale utilizate la acoperirea plăcilor de faianţă .Prepararea colorantilor pentru decorarea placilor se realizeaza in atelierul de pregatire site-paste,situate in hala de productie. Sectia “Placi faianta”. Plăcile de faianţă se obtin prin presarea amestecului de materiale pulverulente furnizat de Sectorul preparare masa; dupa presare placile urmeaza prelucrari diferite,in functie de tehnologia de fabricatie. Presarea se realizează cu patru prese automate tip SACMI de 980 tf, prevăzute cu sisteme de benzi pentru preluarea şi transportul semifabricatelor crude catre fazele urmatoare. Produsele crude rebutate se transformă în barbotină şi se recirculă. Monoarderea După presare are loc uscarea semifabricatelor in uscatorul vertical,unde gazelle de ardere obtinute prin arderea gazului metan reprezinta agentul de uscare. Placile crude uscate se supun operatiilor de angobare,glazurare,decorare. Angoba şi glazura se aplică cu ajutorul clopotelor de glazurare iar decorarea se realizează cu sisteme moderne specifice. Placile glazurate se introduc la ardere într-un cuptor bicanal cu role SACMI,canalul superior, unde sunt supuse tratamentului termic controlat (curbă de ardere cu temp. maximă in intervalul 1120-1140°C, timp de 54-60 minute).

30

Produsele finite ieşite de la ardere intră în maşina de sortare - ambalare, maşina cu un înalt grad de automatizare. Produsul finit, sortat,ambalat si paletizat este transportat la depozitul final, in vederea livrarii. Biarderea Placile neglazurate dupa presare sunt uscat in uscatorul orizontal SACMI,unde agentul de uscare este gazul de ardere rezultat din combustia gazului metan,temperatura agentului de uscare fiind de 230-250ºC.Placile uscate trec in continuare in cuptorul bicanal cu role SACMI,canalul inferior,unde temperaturile de lucru se situeaza in domeniul 1120-1140ºC. Placile de biscuit dupa arderea I, cu o absorbtie a apei de peste 10%, sunt supuse operatiilor de angobare, glazurare, decorare similar tehnologiei de fabricatie prin monoardere. Placile glazurate depozitate in vagoneti stocatori sunt preluate prin intermediul instalatiei de descarcat si introduse in cuptorul cu role tip HEIMSOTH, pentru realizarea arderii finale (arderea II). Semifabricatele sunt supuse tratamentului termic controlat (curba de ardere cu palier la temperature de 1080-1090ºC. Produsele finite obtinute in urma proceselor termice intra la masina de sortareambalare,masina cu un inalt grad de automatizare.Produsul finit,sortat,ambalat si paletizat este transportat la depozitul final,in vederea livrarii. Gazele cu efect de sera, in speta CO2 provin in principal din descompunerea termica a materiilor prime cu continut de carbonati ai metalelor alcalino-pamantoase utilizate in prepararea maselor ceramice: creta (carbonat de calciu - CaCO3) si dolomita (carbonat dublu de calciu si magneziu - CaCO3.MgCO3), precum si din arderea combustibilului gazos – gazul metan, utilizat pentru asigurarea temperaturilor de proces (transformarile fizico-chimice in masa ceramica). Celelalte materii prime utilizate pentru obtinerea masei ceramice sunt:argile, caolinuri, nisip, deseuri ceramice reutilizate in proces. Pentru prepararea angobelor si glazurilor se utilezeaza frite ceramice (sticle silico-calcoboro-sodice), caolin, argila, silicat de zirconiu, pigmenti ceramici anorganici, aditivi specifici. Colorantii pentru décor se obtin din frite ceramice micronizate, pigmenti ceramici anorganici si medii de dispersie constand in solutii apoase de glicoli.

31

3 INDUSTRIA TEXTILǍ 3.1 SUBSTANŢE CHIMICE FOLOSITE ÎN FINISARE În finisarea produselor textile se folosesc un număr foarte mare de substanţe chimice anorganice şi organice, industria chimică de sinteză producând mereu noi produse auxiliare. Dintre acestea, cele mai des folosite sunt descrise în continuare. (a). Acizi, baze, săruri Dintre acizii minerali se folosesc îndeosebi acidul clorhidric şi sulfuric, acidul azotic fiind folosit doar la gravarea valţurilor pentru maşinile de imprimat. Acidul clorhidric (HCl) se livrează sub forma unor soluţii în concentraţie de 26—32%, tehnic sau pur, de culoare albă-gălbuie, care în aer fumegă. Se foloseşte la: acidulări, neutralizări, diazotări, vopsiri etc., cu precauţie, deoarece atacă pielea, iar vaporii săi inhalaţi în cantitate mare irită căile respiratorii. Se păstrează în vase de sticle gresie sau metalice cauciucate. Acidul sulfuric (H2SO4) este un lichid uleios, incolor-brun, se livrează în concentraţii de 96—98%, tehnic sau pur, în damigene mari prevăzute cu învelitori de protecţie, sau în vase de gresie. Mânuirea se face cu ajutorul unor dispozitive speciale care permit înclinarea vaselor fără pericol de vărsare. Este obligatorie folosirea echipamentului de protecţie (mănuşi, ochelari, cizme de cauciuc). La pregătirea soluţiilor este interzisă turnarea apei in acid sulfuric. Soluţiile necesare se vor obţine numai turnând acidul în apă şi în cantităţi foarte mici în caz de stropire cu acid sulfuric, se face o spălare cu apă curgătoare din abundenţă, se tamponează locul cu alcool şi se neutralizeaza cu o soluţie diluată de

carbonat

acid

de

sodiu (NaHC03). Acidul sulfuric se foloseşte în aceleaşi scopuri ca şi acidul clorhidric, în plus la carbonizarea şi vopsirea lânii. Acidul acetic (CH3COOH) este un lichid slab, de aceea se foloseşte pentru acidulări mai slabe şi la vopsirea sau imprimarea materialelor proteice şi a celor poliamidice. Se transportă în vase de sticlă sau aluminiu. Atacă pielea şi căile respiratorii. Acidul formic (HCOOH) este un lichid incolor, cu miros caracteristic. Poate înlocui acidul sulfuric. Se livrează în concentraţii 80—90% în damigene de sticlă închise cu dop, etanşate cu ghips şi introduse în coşuri de protecţie. Atacă pielea, căile respiratorii şi ochii.

Acidul oxalic (C2O4H2) este o substanţă solidă, albă, cristalizată fără miros. Se foloseşte pentru scoaterea petelor de rugină. Acidul tartric (C4O6H6) este o substanţă solidă, albă, cristalizată fără miros. Se livrează în cantităţi mari 10—25 kg, în lăzi de lemn căptuşite cu hârtie pergament, sau în cantităţi mici în pungi. Se foloseşte în imprimerie. Hidroxidul de sodiu (NaOH) — sodă caustică — se foloseşte la fierbere, albire, mercerizare, vopsire etc. Se livrează sub formă solidă (blocuri sau granule) sau lichidă (soluţii 30—36%, obişnuit 32,5%). Hidroxidul de potasiu, (KOH) — potasa caustică — are aceleaşi utilizări. Prezintă dezavantajul că este mai scump. Amoniacul (NH3) este un gaz incolor cu miros înţepător. Se utilizează sub formă lichefiată sau sub formă de soluţie (hidroxid de amoniu NH4OH în concentraţie de 20—25%). Este iritant şi se mânuieşte cu precauţie — se foloseşte pentru caracterul său slab alcalin. Carbonatul de sodiu (Na2CO3) — soda de rufe — este o substanţă solidă, albă, cristalizată (Na2CO3·12H2O) sau amorfă, Na2CO3 (sodă calcinată). Se livrează în saci de hârtie parafinată sau bitumată, ori în butoaie metalice. Se depozitează ferit de umezeală. Dă soluţii cu caracter alcalin — de aceea se fotoseşte ca agent de neutralizare sau spălare, fierbere, vopsire, imprimare etc. Atacă pielea, iar praful inhalat este iritant. Acetatul de sodiu (CH3—COONa) este o substanţă solidă, albă sau uşor gălbuie, dă soluţii cu caracter slab alcalin. Se foloseşte în vopsitorie. Azotitul de sodiu (NaNO2) — nitritul de sodiu — este o substanţă solidă, albă-gălbuie. Se foloseşte la vopsirea materialelor textile cu coloranţi azoici formaţi pe fibre (diazotări) şi la oxidarea coloranţilor cuvosoli. Bicromatul de sodiu (Na2Cr2O7•2U2O) este o substanţă solidă higroscopică cristalizată, galbenă-portocalie până la roşie-închis. Este foarte toxică; se livrează în butoaie metalice. Se foloseşte în vopsitorie pentru îmbunătăţirea vopsirilor cu coloranţi direcţi a materialelor celulozice, ca agent de oxidare în vopsitorie şi imprimerie, la vopsirea cu coloranţi acizi cromatabili. Fosfatul trisodic (Na3PO4) şi hexametafosfatul de sodiu (NaPo3)6 sunt substanţe solide, albe, folosite ca agenţi de spălare şi pentru înlăturarea efectelor apei dure. Sulfatul de amoniu ((NH4)2SO4) se foloseşte în imprimerie şi vopsitorie. Sulfatul de cupru (CuSO4 • 5H2O) — piatră vânătă. Este toxică; se livrează în saci de hârtie. Se foloseşte la retratarea vopsirilor cu coloranţi direcţi şi ca antiseptic în pastele de apret. 33

Sulfatul de sodiu (Na2SO4) — sare Glauber — şi clorura de sodiu (NaCl) — sarea de bucătărie; se folosesc în vopsitorie şi imprimerie.

(b) Substanţe oxidante şi reducătoare Substanţele oxidante se grupează în compuşi cu clor în moleculă, compuşi cu structură peroxidică şi compuşi organici. Dintre compuşii cu clor în moleculă, compuşi cu structură peroxidică şi compuşi organici fac parte următorii: Hipocloritul de sodiu (NaClO) se foloseşte ca agent de albire. Cloritul de sodiu (NaClO2) folosit la albire se livrează cristalizat. Dintre compuşii peroxidici prezintă importanţă: apa oxigenata (H2O2) — perhidrol se foloseşte ca agent de albire; se păstrează în întuneric în vase brune, bine închise. Peroxidul de sodiu (Na2O2) şi perboratul de sodiu (NaBO3 · 4H20) se folosesc, de asemenea, ca agenţi de oxidare în albitorie şi vopsitorie. Compuşii organici sunt oxidanţi slabi, ca, de exemplu: oxidant N.B.S. NO2—C6H4— SO3Na

(m-nitrobenzen sulfonat de sodiu). Se foloseşte la fierberea alcalină şi în

imprimerie. Substanţele reducătoare sunt, de asemenea, de natură anorganică şi organică. Se folosesc de la caz la caz ca agenţi de reducere în vopsitorie şi imprimerie, ca agenţi de albire (decolorare) pentru fibrele proteice sau ca agenţi anticlor. Sulfura de sodiu (Na2S) atacă pielea, serveşte la solubilizarea coloranţilor de sulf. Hidrosulfitul de sodiu (Na2S2O4) este o pulbere albă, solubilă. Rongalita (NaHSO2 · CH2O · 2H2O) este o pulbere albă-cenuşie. Decrolin (sulfoxilat de zinc-formaldehidă) se prezintă sub formă solubilă şi insolubilă în apă. Sulfit acid de sodiu (NaHSO3) — bisulfit — este o soluţie cu concentraţie 34%; se livrează sub formă solidă. (c). Substanţe cu efect de umezire, dispersare şi spălare Aceste substanţe au proprietatea de a schimba comportarea apei faţă de corpurile cu care aceasta vine în contact. Micşorând tensiunea superficială a apei, favorizează umezirea, ajutând spălarea şi dispersarea impurităţilor. La acelaşi produs se întâlnesc atât proprietăţi de umeziri cât şi de dispersare şi spălare, una dintre ele însă este predominantă. După natura grupării hidrofile aceste substanţe se împart în: 34

•

agenţi anionici la care grupa hidrofilă are caracter acid, iar prin disociere pune în -

-

-

libertate anioni (—SO 3; —OSO 3, —COO etc.); •

agenţi cationici la care grupa hidrofilă are caracter bazic şi prin disociere pune în -

libertate cationi (derivaţi de amoniu cuaternar (R4N)+C1 ); •

agenţi neionici la care grupele hidrofile nu disociază.

Agenţi anionici. Din această grupă fac parte: Săpunurile se folosesc sub formă, de pastă, la spălarea lânii şi a produselor din lână şi la degomarea mătăsii naturale.

Uleiurile sulfatate Astfel de uleiuri sulfatate fabricate în ţara noastră sunt: Uleiul de ricin sulfatat. tip RST I şi RST II, şi se folosesc ca agenti de umezire în vopsitorie, imprimerie, apretură, la detaşarea unor pete, la piuare şi spălare. Resultafon F.L. se foloseşte la spălare şi la scoaterea petelor. Timerol A se foloseşte la mercerizare ca agent de udare a materialului. Alcooli graşi sulfataţi se folosesc la fierbere deschisă, la spălare, la dizolvarea coloranţilor, ca egalizatori la vopsiri, ca adaos la pastele de apret. Alchilsulfonaţii se folosesc în amestec cu alţi detergenţi. Alchilarilsulfonaţii. Din aceasta categorie fac parte: Acvafil şi Detersin D.B.S. Agenţi cationici. Din această grupă fac parte substanţe folosite, în general, ca emulgatori, ca produse de hidrofugare rezistente la spălat, ca fixatori la vopsiri (Aniofix), sau ca agenţi de avivare. Agenţii neionici au structură asemănătoare cu cei anionici şi cationici, dar grupele hidrofile nu disociază. Solubilitatea este asigurată prin prezenţa în moleculă a unor grupări, hidroxilice sau eterice (care pot forma cu apa legături de hidrogen). Insensibili în prezenţa unor ioni străini, ei pot fi folosiţi în ape dure, în soluţii acide, alcaline etc. Romopal O.F.10 este un lichid transparent gălbui, solubil, rezistent, are o mare putere de dispersare şi spălare. Se foloseşte ca atare la spălarea, piuarea şi carbonizarea lânii şi la spălarea fibrelor sintetice. Agenţii de spălare neionici se folosesc la înlăturarea produselor de antistatizare -

35

cationice de pe fibrele sintetice.

(d) Solvenţi folosiţi în vopsitorie şi imprimerie Triclor etilena CCl2=CHCl şi Perelor - etilena CCl2,=CCl2, sunt substanţe lichide, neinflamabile, folosite în operaţiile de finisare cu solvenţi organici. Glicerina CH2OH—CHOH—CH2OH, Tiodietilen glicolul

CH2—CH2—OH S CH2—CH2—OH

Sarea de dizolvare folosiţi ca agenţi de dispersare şi dizolvare în imprimerie.

e). Substanţe aglutinante Sunt substanţe folosite în imprimerie şi apretură, având structuri chimice variate, dar toate formând cu apa soluţii coloidale. Astfel sunt: amidonul, dextrine, gume, mucilagii şi unii derivaţi ai celulozei. Amidonul (C6H10O5)n este folosit în apretură, imprimerie şi finisare. Cu iodul dă o coloraţie violacee - purpurie. Gumele. Din acesta categorie se folosesc: guma arabică, guma adragant (tragantul), făina de roşcove şi gumele solubilizate Kristal gummi. Mucilagiile. Se folosesc: caragheenul, agar-agar. Derivaţii celulozici folosiţi ca substanţe aglutinante sunt esteri şi eteri ai celulozei. (f). Apa în finisarea textilă Condiţii cerute apei, duritatea şi inconvenientele ei. În sectorul finisaj, apa se foloseşte în stare lichidă la operaţiile de prelucrare udă (fierbere, albire, vopsire etc.) şi la alimentarea cazanelor de la centrala termică sau sub formă de vapori la anumite operaţii (vopsire prin impregnare-aburire, după imprimare etc), la încălzirea soluţiilor sau a unor maşini. Pentru a putea fi folosită în finisare, apa trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: • să fie limpede; • să fie incoloră (să nu conţină substanţe organice); • să aibă reacţie neutră (lipsită de urme de acizi sau baze); • conţinutul în săruri de fier să fie între 0,05—0,1 mg/l

36

• conţinutul în săruri de calciu şi magneziu să fie cât mai redus (40—60 mg/l CaO) sau să lipsească integral. Duritatea apei este dată de conţinutul în săruri dizolvate de calciu şi magneziu. Aceste săruri fac apa improprie folosirii industriale, deoarece în cazanele de abur se depun pe pereţi sub formă de crustă (piatră), iar în soluţiile de spălare nu spumează cu săpunul, formând săpunuri insolubile ce se depun pe materialul textil. Toate acestea duc la un consum sporit de săpun, substanţe auxiliare şi coloranţi, pot forma pete pe materialul textil, reduc randamentul termic al cazanelor. Se cunosc trei feluri de durităţi: •

duritate permanentă - dată de conţinutul de săruri de Ca şi Mg cu acizii tari (CaSO4, MgCl, etc.) care rămân în soluţie chiar la fierbere;

•

duritate temporară - dată de conţinutul în bicarbonat de Ca şi Mg, care prin fierbere se descompun eliberând CO2;

•

duritate totală - care însumează cele două durităţi — se explică prin stabilitatea sărurilor de Ca şi Mg dizolvate în apă. Pentru finisare se recomandă o duritate redusă 0,5 - l°D.G,. duritatea maximă

admisă fiind 4 - 6° D.G. Limpezirea şi dedurizarea apei. •

Limpezirea constă în înlăturarea impurităţilor în suspensie şi coloidale. Se realizează fie prin filtrare sub presiune prin straturi de nisip, fie prin precipitare cu săruri metalice (sulfat de aluminiu, sulfat feros etc.).

•

Dedurizarea constă în înlăturarea sărurilor de Ca şi Mg. Se realizează prin precipitarea acestora cu lapte de var şi sodă şi înlăturarea lor prin decantare şi filtrare, sau prin fixarea şi reţinerea ionilor de Ca şi Mg prin schimb de cationi cu ajutorul cationiţilor (permutit) sau a

H-cationiţilor (răşini sintetice schimbătoare de ioni)

Reacţia care are loc se poate scrie: Na2Pe+Ca(HCO3)2

CaPe+2NaHCO3

Permutitul încărcat cu ioni de calciu se regenerează prin tratăre cu o solutie de NaCl 10%: CaPe+2NaCl

Na2Pe+ CaCl2

Industria chimica moderna a fabricat detergenţi insensibili la apa dură, ceea ce rezolvă în mare măsură problema dedurizării.

37

(g). Aburul în finisare În procesul de finisare a materialelor textile, aburul se foloseşte la încălzirea flotelor în operaţiile ce se execută în stare udă, la fixarea coloranţilor în imprimerie, în instalaţii de termofixare etc. La finisare se foloseşte abur saturat de 3 - 6 at şi abur supraîncălzit. Practic, aburul saturat obţinut în cazanele de abur este satur umed, conţinând particule de apă antrenată. Gradul de umiditate al aburului saturat se indică prin titlu, care reprezintă raportul între masa vaporilor uscaţi şi a vaporilor umezi. De exemplu: aburul cu titlul x = 0,90 conţine 10% apă antrenată. Presiunea ρ şi titlul x sunt date caracteristice pentru aburul saturat, determinând precis temperatura t şi conţinutul de căldură sau entalpia i acestuia. Entalpia aburului umed este mai mică decât a aburului saturat uscat, deoarece numai o parte din apă s-a transformat în abur. In acest caz: ix = i·x, în care: ix este entalpia aburului umed; i — entalpia aburului saturat uscat; x — titlul aburului. Aburul supraîncălzit, obţinut din abur saturat prin încălzire, fără contact cu apa, are un conţinut de căldură şi presiune mai mare decât aburul saturat şi se foloseşte pentru alimentarea secţiilor îndepărtate atunci când este necesară evitarea condensărilor prin pierdere de căldură sau trebuie să se obţină temperaturi de lucru mai ridicate (150—200°C).

3.2 TEHNOLOGIA ŞI UTILAJUL PREGATIRII ŞI ALBIRII MATERIALELOR TEXTILE DIN BUMBAC Descleierea ţesăturilor de bumbac Scopul şi principiul descleierii. Ţesăturile crude din bumbac cu urzeli din fire unice conţin, pe lângă impurităţile naturale ale fibrelor, şi 3—5% amidon provenit de la încleierea firelor înainte de ţesere, mici cantităţi de grăsime etc. Înlăturarea acestor produse de încleiere

38

se face înainte de fierbere, în scopul reducerii duratei de fierbere, a mărimii eficacităţii ei şi a protejării fibrelor. Amidonul adsorbit de celuloză are o comportare diferită de cea a amidonului nativ, deoarece înlăturarea lui se face numai în urma unui proces de micşorare a gradului de polimerizare, ajungându-se la produse solubile (dextrine, maltoză, glucoză), care se vor înlătura prin spălare. Operaţia de curăţire preliminară a amidonului şi a celorlalte produse de încleiere se numeşte descleiere. Operaţia se execută în trei faze: •

impregnarea ţesăturii în soluţia unei substanţe care să mijlocească sau să determine scindarea amidonului;

•

depozitarea materialului, pentru a da timpul necesar reacţiei;

•

spălarea ţesăturii pentru îndepărtarea produselor de scindare a amidonului şi a celorlalte impurităţi solubile. Odată cu efectul de curăţire, prin umflarea fibrelor şi a firelor in acţiunea de lubrifiant

a apei se elimină parţial din fibre prin scurtarea şi intrarea în lăţime a materialului, iar ţesătura capătă moliciune, devine mai elastică şi astfel se evită formarea cutelor prin deformări mecanice, care ar putea avea loc în timpul depozitării în autoclavă. Modul de realizare al descleierii constă în îmbibarea ţesăturii imediat după pîrlire şi depunerea sub formă de funie în bazine de aşteptare. În acest caz, fulardul de impregnare este legat în agregat cu maşina de pârlit. Depunerea ţesăturii se face cu un depunător automat în bazine din beton căptuşite cu plăci de faianţă. Metode de descleiere. Scindarea amidonului se poate realiza prin două metode, şi anume hidroliză şi oxidare. Scindarea prin hidroliză se face cu fermenţi naturali, substanţe enzimatice sau acizi. Scindarea prin oxidare foloseşte substanţe oxidante, ca: hipoclorit de sodiu, perborat de sodiu, persuflaţi etc. Descleierea prin fermentaţie naturală constă în îmbibarea ţesăturii cu apă caldă 50— 60°C, depozitare 12—48 ore, timp în care are loc o scindare hidrolitică a amidonului, de către fermenţii naturali. Deoarece în timpul depozitării au loc diferite tipuri de fermentaţii (alcoolică, acetică, lactică, butirică), iar fermentarea butirică degradează fibrele, se recomandă limitarea duratei de depozitare. Fermentaţia este o reacţie exotermă, dar temperatura care poate atinge 70°C nu prezintă pericol pentru materialul textil.

39

La descleierea cu soluţii alcaline se foloseşte hidroxidul de sodiu sub forma unor soluţii 2—4 g/1 la 40—50°C în care se îmbibă ţesătura, după care urmează o depozitare de numai 12—24 ore. Sub acţiunea hidroxidului de sodiu amoniacul se umflă, este mai uşor atacat de bacteriile din atmosferă şi aşa se explică durata mai redusă. Descleierea cu substanţe enzimatice are avantajul că acestea au acţiune specifică (scindează numai amidonul şi nu atacă celuloza). Substanţele enzimatice folosite industrial sunt amestecuri de amilaze cu săruri neutre, activatori şi stabilizatori. Amilazele folosite pot fi vegetale (extrase din orz încolţit — cu denumirea comercială diastafor ş.a.), animale sau pancreatice (extrase din pancreas denumite comercial: amidosol, degoma, viveral) şi bacteriale. Curăţirea ţesăturilor prin tratare alcalină la temperatură ridicată Scopul şi principiul curăţirii. Articolele fabricate din bumbac trebuie să fie hidrofile. Hidrofilia se obţine prin înlăturarea in cea mai mare parte a însoţitorilor celulozei (ceruri, pectine, hemiceluloze, substanţe proteice etc). O simplă spălare sau chiar o fierbere deschisă nu este suficientă, realizându-se numai o curăţire parţială. Tratarea cu substanţe alcaline la temperatură ridicată ajută la obţinerea unei bune capacităţi de udare, uşurează buna desfăşurare a celorlalte operaţii

(albire, vopsire, imprimare), îmbunătăţeşte tuşeul

materialului. Industial se practică trei metode, şi anume fierberea sub presiune, aburire alcalină şi fierberea deschisă. ƒ

Fierberea sub presiune se face în autoclave de fiert timp de 3—6 ore la temperatura de

20—130°C şi o presiune 2—3 atmosfere. Regim de lucru la fierberea în autoclavă. Pe grătarul din fundul autoclavei se aşază o pânză de protecţie, se introduce ţesătura cu ajutorul depunătorului şi peste ea se aşază traverse de susţinere şi o nouă pînză de protecţie. Se dă drumul la leşie de jos în sus până ajunge la 30 cm deasupra grătarului. Se schimbă sensul de circulaţie leşie, se adaugă substanţele reducătoare şi se închide capacul. Se evacuează complet aerul prin circulaţia soluţiei (până ce prin robinet a început să iasă leşie), aceasta durează, de obicei, 20—30 min, timp în care temperatura ajunge la 100°C. Începe apoi regimul normal de fierbere sub presiune timp de 6— 8 ore, la temperatura 125—132°C

şi presiune 2,5—2,8 at, cu schimbarea sensului de

circulaţie a leşiei. În tot timpul fierberii se vor urmări: temperatura, presiunea, nivelul flotei. 40

La sfârşitul operaţiei se închide aburul şi se deschide robinetul golire. Când scade presiunea, se deschide robinetul de aer şi apoi capacul. După evacuarea leşiei se închide robinetul de golire şi se umple autoclava cu apă caldă (minimum 70°C), se circulă 30 min pentru spălare, se schimbă apa de 2—3 ori, se clăteşte apoi cu apă rece. în continuare se trece materialul pe maşina de spălat în funie, unde se repetă spălarea cu apă caldă şi rece. Dacă apa folosită are duritate mare, înainte de clătire se face o acidulare cu o soluţie care conţine 12—15 g/l HCl după care se spală intens. Dacă apa are săruri de fier, se adaugă NaHSO3 0,5—1 g/1 astfel se obţine la albire un grad de alb bun. ƒ

Aburirea alcalină. Se realizează în proces semicontinuu sau continuu, aceasta

reprezentând un avantaj faţă de fierberea în autoclavă. Materialul se impregnează într-o soluţie concentrată de NaOH (30—50 g/l), se stoarce şi se abureşte. Impregnarea se face în maşini de spălat sau în saturatoare. Aburirea se poate face în instalaţii speciale sub forma unor tuburi timp de 8—10 s, după care se depozitează în pipe izolate circa 60 min. Se mai folosesc pentru aburire, pipe cu circulaţia aburului în contracurent cu ţesătura sau camere speciale în care ţesătura circulă pe benzi transportoare. Parametrii ce condiţionează modul de lucru sunt: temperatura, concentraţia soluţiei de NaOH şi durata. Fierberea deschisă. Se poate realiza în autoclavă, cada cu vârtelniţă sau pe jigher. Înlăturarea impurităţilor nu se face complet ca la fierberea sub presiune, dar se poate continua la albire. Este suficient de eficace când este urmată de spălări la fierbere, săpuniri etc. Se foloseşte pentru ţesături de celofibră 100% şi tricoturi cu fire de efect vopsite cu coloranţi rezistenţi la fierbere (coloranţi de cadă selecţionaţi azoinsolubili etc). Pentru a se evita totuşi sângerarea, datorită acţiunii reducătoare a resturilor de amidon sau a celulozei se înlocuieşte NaOH din flotă, cu Na2CO3 şi se adaugă 3—5 g/l (Oxidant NBS). În rest, flota conţine aceleaşi adaose ca la fierberea în autoclavă. Pentru o mai bună umezire se adaugă agenţi de udare rezistenţi la alcalii (Romopal LN). Albirea cu hipoclorit Albirea cu hipoclorit este cea mai veche metodă industrială care are şi în prezent o largă utilizare. Se folosesc soluţii de hipoclorit de sodiu cu un conţinut de 3—5 g/l clor activ. Agentul de albire este acidul hipocloros ce se pune în libertate din soluţia de hipoclorit cu apa şi care se adiţionează la dubla legătură a grupării cromofore conform reacţiilor:

41

NaCl0+H2O R—CH = CH—R+HClO

HClO+NaOH

R—CH—CH—R

R—CH—CH—R+HCl

O H CI

O

Însoţitorii celulozei intră şi ei în reacţie cu acidul hipocloros oxidându-se (substanţele pectice şi hidraţii de carbon) sau clorurându-se (aminoacizii, acizii graşi şi lignina). Albirea cu compuşi peroxidici Principiul aibirii şi substanţele folosite. Se folbsesc substanţe cu structură peroxidică, ca: apa oxigenată (H2O2), peroxidul de sodiu (Na2O2), acid peracetic ; ultimile două substanţe, prin descompunere, pun în libertate H2O2. Albirea se realizează cu oxigenul ionic rezultat prin disocierea apei oxigenate. Gradul de alb obţinut este superior celui obţinut cu hipoclorit şi mai stabil în timp. Apa oxigenată se livrează ca soluţie cu un conţinut de: H2O2 30% corespunzând la 14,1% oxigen activ; 35% corespunzând la 16,5% oxigen activ; 40% corespunzând la 18,8% oxigen activ. Regim de lucru. Baie de albire conţine la flota 1:20 – 1:10, 2 -6 ml/l H2O2 35% , 4 8 ml/lo silicat 38° Be sau 0,5 – 2 g/l stabilizator organic şi 1 – 2 g/l Na OH. Se introduce materialul la 40°, se urmăreşte regimul de temperatură indicat mai sus, se spală intens şi, dacă nu urmează alte operaţii, se face o neutralizare cu o soluţie de HCl urmată de o clătire. Albirea semicontinuă la rece constă în: impregnarea materialului într-o solutie care conţine 25 – 40 ml/l H2O2 30%, 10 – 20 g/l NaOH, 5 10 g/l silicat de sodiu, 4 – 6 g/l agent de udare, 2 -6 g/l fosfat trisodic. Se stoarce 80%, se rulează pe suluiri „uriaşe”, se depozitează 18 – 24 ore, după care se spală. Albirea cu clorit de sodiu Soluţiile de clorit sunt alcaline (PH = 10), stabile un timp mai îndelungat dacă sunt depozitate la rece şi ferite de lumină. Au asuprafibrelor o acţiune mai blândă, de aceea pot fi folosite în concentraţii mai mari fără a le degrada. În proces discontinuu se lucrează cu un raport de flotă 1/5—1/30. Flota conţine: 1—3,5%

42

NaClO2 pulbere sau 3-7% NaClO2 soluţie . 0,5—1,5 g/l stabilizator pentru clorit; 0,3—0,8 ml/l HCOOH 85%, PH=3,5, se adaugă agenţi de udare şi spălare care îmbunătăţesc gradul de alb şi ajută la curăţirea materialului. Se introduce materialul 0°C, se ridică temperatura în 30 min la 85—90°C, se menţine 60 minute, se spală, se înlătură urmele de clorit în băi cu Na2SO3 sau NaHSO3. Albirea mixtă Regimul de lucru se stabileşte de la caz la caz. Albirea hipoclorit-apă oxigenată, de exemplu, se aplică în două variante, şi anume: ƒ

albire cu fierbere prealabilă în care materialul fiert se albeşte hipoclorit şi în continuare

cu apă oxigenată. Se folosesc soluţii diluate, apa oxigenată având rolul de agent de decolorare conform reacţiei: H2O2+NaClO

NaCl+H2O+O2

şi în plus ajută la înlăturarea cloraminelor formate; ƒ

albirea fără fierbere prealabilă se practică pentru tricoturi tubulare. Se umezeşte

materialul cu un agent de udare, se impregneaz apoi cu o soluţie hipoclorit care conţine 3—5 g/l clor activ, 1—2 g/l NaOH; se albeşte în continuare într-o baie care conţine 2—2,5%H2O2 40%, 1% stabilizator şi 0,25% NaOH. Durata şi temperatura sunt cele indicate pentru fiecare substanţă în parte. Se obţine un alb stabil, un tuşeu moale; materialul rămâne elastic şi pierderile de masă sunt mici; ƒ

albirea cu hipoclorit prin impregnare-depozitare este urmată de albirea cu H2O2 fără

spălare intermediară, în căzi cu circulaţia soluţiei sau în pipe (metoda CE-ES), sau în autoclave speciale (procedeul Mohr).

Albirea în proces continuu Principiul albirii şi metode de albire. Albirea continuă se face materialul sub formă de funie sau de foaie lată (ţesăturile sensibile la formarea cutelor, cum sunt poplinul, balonul etc). 43

ƒ

Albirea continuă cu hipoclorit se practică pentru ţesăturile care umează a fi vopsite în

culori pastel care nu cer un grad de alb avansat. După aburire alcalină, materialul se impregnează cu soluţia de oclorit (3—5 g/l clor activ) şi se depozitează în pipă la rece. Decolorarea şi acidularea se fac tot în pipă, prin îmbibare-depozitare, cu spălari intermediare în maşini de spălat. Se poate face şi o albire mixtă hipoclorit—apă oxigenată. ƒ

Albirea continuă cu apă oxigenată permite eliminarea fierberii şi a descleierii, dă un

grad de alb bun şi hidrofilie bună, iar materialul textil este protejat. Principalele operaţii sunt: aburirea alcalină în pipă timp de 60 min, a materialului impregnat în prealabil într-o solutie de NaOH 30 g/l, un agent de udare 3 g/l şi pirosulfit de sodiu 3 g/l, spălare cu apă caldă şi rece, acidulare prin impregnare cu o soluţie de HCl 4 g/l şi depozitare în pipă 30 min, spălare, albire prin impregnare cu o soluţie care conţine H2O2 2,5 g/l oxigen activ, silicat de sodiu 10 ml/l, agent de udare 2 g/l şi NaOH până la PH=ll—12 şi aburire în pipă la 100°C timp de 60 min, urmate de spălare. ƒ

Albirea cu clorit se face pe instalaţii speciale. Materialul sub formă de funie se

înmoaie cu un agent de udare pe o maşină de spălat, se impregnează în saturator cu soluţia de clorit, se abureşte şi depozitează la 95°C timp de 90—120 min în pipe speciale (din titan) izolate termic, se spală cu apă fierbinte şi rece şi cu soluţii diluate de Na2CO3. Materialul în stare lată se stoarce până la 60 – 70% umiditate, se impregnează cu soluţia de clorit, se încălzeşte prin aburire la 98—100°C, se depozitează pe sul timp de 30—80 min, se spală cu apă caldă şi rece. ţesătura, fiind trimis de ventilatoarele 3. Uscarea se efectuează în compartimentul I la 60-70°C, continuă în compartimentul II la 70-80°C până la 30-40% umiditate, iar carbonizarea se realizează în compartimentul III la 105 – 110°C.

44

3.3 . Pregătirea materialelor din mătase

1. Degomarea mătăsii Scop şi principiu. Prezenţa sericinii în firul de mătase face ca, ţesăturile şi tricoturile să fie aspre şi mate. Înlăturarea sericinei ca şi. a unor impurităţi accidentale (uleiuri, praf) se numeşte degomare. Degomarea se face prin tratarea materialelor la fierbere cu soluţii de săpun 4—8 g/l, la un PH până la 9,5, timp de 1—2 ore. Se pot folosi două băi cu un conţinut redus de săpun. Săpunul poate fi înlocuit cu agenţi neionici. După gradul de îndepărtare a sericinei se obţin trei calităţi de mătase: mătase crudă (ecru) la care pierderea în masă este între 1—4%; mătase incomplet degomată (suplă) cu 7— 12% pierderi şi mătase complet degomată (cuit) la care sericina s-a îndepărtat complet, pierderea fiind de 24%. Utilaje şi regim de lucru. Operaţia de degomare se execută pe utilaje cunoscute: căzi simple, căzi cu vârtelniţe ovale sau agregate pentru degomat şi creponat ţesături, în proces continuu asemănătoare cu cele care se folosesc pentru fibrele chimice tip mătase. Degomarea ţesăturilor uşoare de tip voal se face după următorul regim de lucru: o primă baie la un raport de flotă 1: 30, conţine 2—4 g/l săpun 60%, 0,2—0,3 g/l Na2CO3, temperatura 92—94°C, durata 10— 30 min. Cea de-a doua baie conţine: 1,5—2 g/l săpun şi 0,2—0,3 g/l Na2CO3, urmează spălări repetate cu apă la 55—70°C şi adaos de 1,5 g/l amoniac sau 0,5 g/l Na2CO3 şi eventual agent complexant, apoi cu apă la 45—60°C şi în final cu apă rece. Avivarea se face cu acid acetic 1—-2 g/l, la 35—45°C, timp de 30 min. Se poate folosi şi acidul formic. Fibrele devin mai lucioase şi capătă un foşnet caracteristic. Băile se pot folosi la 2—4 partide, adăugind săpun la fiecare partidă în prima baie şi la a treia partidă în a doua baie. 2.Albirea mătăsii Deoarece pigmentul colorat se găseşte în sericină, prin degomare se înlătură şi aceasta, de aceea materialele complet degomate se albesc rar. Mătasea ecru se foloseşte ca atare; mai des, se albeşte însă mătasea suplă. Ţinând seama de rezistenţa la alcalii a mătăsii, se folosesc pentru albire substanţe oxidante (H2O2) sau reducătoare (hidro-sulfit). Rezultate bune dă albirea cu H2O2. Materialul se tratează în băi cu 10—20 ml/l H202

45

30%, 1,5 g/l pirofosfat de sodiu, 0,5 ml/l amoniac, 2—3 g/l silicat de sodiu şi 0,5 g/l sulfat de magneziu, la 70—75°C, PH=8,5—9,5, timp de 4—6 ore. Băile se pot regenera. Albirea cu hidrosulfit se face în băi cu o concentraţie de 5—10 g/l, la 40—50°C, timp de 2—5 ore; urmează spălări cu apă caldă şi rece. Se poate practica şi albirea mixtă — apă oxigenată-hidrosulfit — care dă rezultate bune la mătasea ecru şi suplă. Pentru a se preveni degradarea materialului la albire, se respectă îndeosebi PH-ul şi temperatura. De asemenea se previne degradarea oxidativă a fibrelor la albirea cu H2O2, înlăturând toate urmele de metale sau săruri a căror acţiune catalitică este cunoscută. 3.Îngreuiarea mătăsii Îngreuiarea mătăsii se face în scopul recuperării pierderilor de la degomare şi pentru a-i îmbunătăţi drapajul. Substanţele folosite se fixează de fibroină producând o creştere în volum a acesteia. Se pot folosi substanţe vegetale (tanin, katechu, sumache) în băi cu o concentr a ţ i e de 150—250%, dar numai pentru mătasea vopsită, căci soluţiile sunt uşor colorate. Pentru materialele albe sau vopsite în tonuri deschise se face o baie care conţine SnCl4 18—30°Be şi HCl 0,3—0,6%, timp de 60 min, se clăteşte cu apă semidură (8—12°G), se centrifughează. Hidroxidul de staniu se fixează de fibroină, în timp ce acidul clorhidric se elimină la spălare. Mătasea îngreuiată este mai sensibilă la degradarea fotochimică. 4. Vopsirea mătăsii naturale a)Vopsirea mătăsii cu coloranţi acizi. Factorii care influenţează vopsirea sunt: PHului băii, adaosul de agenţi de egalizare, temperatura şi durata; au aceeaşi influenţă ca şi la vopsirea lânii. Folosirea băii reziduale de degomare este o metodă specifică vopsirii mătăsii naturale. Soluţia reziduală de degomare conţine săpun, orecum şi sericina îndepărtată de pe mătasea brută. La acidularea acestei soluţii, săpunul se descompune, separându-se acizii graşi. Totuşi, datorită sericinei, care are însuşiri de emulgator, acizii graşi sunt menţinuţi sub formă de emulsie. O asemenea soluţie de degomare acidulată este folosită pentru obţinerea de vopsiri uniforme. Metoda se numeşte vopsirea cu săpun de degomat rupt. În cazul când nu se foloseşte săpunul de degomare rezidual, vopsirea decurge ca în cazul lânii în băi acidulate cu acid acetic sau sulfuric, după categoria colorantului acid, cu un

46

evantual adaos de egalizator. b)Vopsirea mătăsii cu coloranţi complecşi 1:1 (Neolane, Palatine). Se execută, de asemenea, cu folosirea săpunului de degomare rupt. c)Vopsirea mătăsii cu coloranţi direcţi. Se poate executa fie în băi neutre cu adăugare de sare sau sulfat de sodiu pentru mărirea epuizării, fie în băi uşor acidulate cu acid acetic. d)Vopsirea mătăsii cu coloranţi cationici. Se poate face cu folosirea băilor reziduale de degomare, care au aceeaşi acţiune de uniformizare ca şi la vopsirea cu coloranţi acizi. Uniformizarea poate fi favorizată şi prin vopsirea în băi ce conţin 2—4 g/l săpun. În multe cazuri se foloseşte o baie uşor acidulată cu acid acetic. Temperatura iniţială a băii este de 40°C, încălzindu-se lent până la 90°C. e)Vopsirea mătăsii cu coloranţi de cadă. Se face uneori pentru vopsirea firelor destinate, de exemplu, broderiilor, fiind necesară în aceste cazuri o stabilitate foarte mare la spălare. Firele sunt vopsite în sculuri. Deşi mătasea este mai puţin sensibilă la acţiunea alcaliilor decât lâna, este indicat totuşi să se folosească coloranţi de cadă ce pot fi vopsiţi din băi cu alcalinitate redusă. în baie se adaugă substanţe cu acţiune protectoare pentru fibre, ca leşie bisulfitică reziduală, clei. Temperatura băii de vopsire nu trebuie să depăşească 50°C. f)Coloranţii cuvosoli sunt folosiţi la vopsirea ţesăturilor de mătase destinate lenjeriei, asigurându-se astfel rezistenţe bune la spălare. Coloranţii cuvosoli, datorită caracterului lor anionic, au o afinitate mare pentru mătasea naturală. Vopsirea poate avea loc în băi neutre sau slab acidulate. Developarea vopsirii se execută într-o baie de acid sulfuric cu adaos de bicromat.

3.4 Pregătirea materialelor din fibre chimice sintetice

1. Spălarea materialelor din fibre sintetice Scopul şi principiul spălării. Spălarea materialelor din fibre sintetice se face în scopul înlăturării impurităţilor accidentale (ulei, praf), a produselor antistatice şi a substanţelor de încleiere. Produsele antistatice sunt depuse pe fibre în secţia de sinteză sau înainte de filare în

47

întreprinderile textile. Spălarea se face pentru uşurarea operaţiilor ulterioare, după acelaşi principiu ca la spălarea ţesăturilor din lână. Parametrii de lucru se stabilesc de la caz la caz, în funcţie de natura materialului şi de gradul de murdărire. Regim de lucru. Într-o partidă se pun numai ţesături din acelaşi tip de fibre (dacă e posibil din acelaşi lot de fibre), cu greutate şi contexturi apropiate şi cu acelaşi grad de murdărire. Se face apoi detaşarea petelor care nu pot fi înlăturate prin spălare (pete de ulei, pete brune cu urme de metal etc), prin tamponare şi frecare uşoară cu soluţii concentrate de solvenţi organici care conţin detergenţi (20—30 g/l Aldetal, Sandozin N.I) sau prin îmbibare pe fulard la 40°C cu soluţii de: 5—10 g/l detergent anionic, 20—40 g/l Aldetal, 3—5 g/l Na2CO3 sau Na3PO4 şi în cazul apei dure 3—5 g/1 agent com-plexant (Trilon B). Materialul se înfăşoară pe sul, se înveleşte cu o foaie de polietilenă, se lasă 12—24 ore, după care se spală fără adaosuri sau cu o soluţie de 1—1,5 g/l NaaCO3. Petele cu urme de metal se tratează cu soluţii de acid oxatic 1—3 g/l, la 60°C, timp de 30 min, materialul se clăteşte, se neutralizează cu soluţie de sodă, se clăteşte din nou, sau se folosesc soluţii de Trilon B, Calgon 1 – 3 g/l la 85 – 95°C. 2.Fixarea materialelor din fibre sintetice Fixarea se realizează prin încălzirea materialului textil cu aer cald, abur, radiaţii infraroşii ş.a., până la o anumită temperatură specifică fiecărei fibre. Când se urmăreşte stabilizarea materialului textil în operaţia următoare, se execută o prefixare, la o temperatură cu 20—40°C, superioară celei la care se va efectua tratamentul. Se aplică înainte de vopsirea în autoclave la temperaturi ridicate sau prin procedeul termosol. 3.Albirea materialelor din fibre sintetice a)Albirea materialelor din fibre poliamidice. Se efectuează practic cu clorit de sodiu şi cu substanţe reducătoare, cloritul fiind cel mai indicat. La albirea cu clorit, flota conţine NaClO2 2% (1—1,2 g 1) şi stabilizator pentru clorit 1,5% (0,75—1,5 g/l) la 80—85°C PH = 3,5 (realizat cu HCOOH) durata 40—60 min; urmează clătirea şi apoi îndepărtarea resturilor de clorit cu o soluţie de 0,5 g/l hidrosulfit la 80°C timp de 30 min. În baia de clorit se pot adăuga produse optice de albire 0,1—1% (Blancofor CE, Uvitex NL etc.) în mediu neutru sau cu 3—5% HCOOH. Albirea reductivă se face pe aparate 48

obişnuite cu hidrosulfit de sodiu stabilizat 85% (Ditionit de sodiu), Blankit, Decrolin 2—3 g/l, sodă calcinată 0,5—1 g/l, agent de udare, 0,25—0,5 g/l, la 80—85°C, durata 40—60 min. Flota poate conţine şi 0,1—1 % agent optic. Se pot folosi produse ce conţin agent optic şi agenţi de spălare. Aceste produse pot fi folosite la 98°C sau la temperaturi înalte. Albirea cu agenţi optici se face cu 1—2% agent optic, 5% acid formic 85%, la 80— 90°C, timp de 30—60 min. Materialele care nu sunt prea murdare se pot spăla şi albi în acelaşi timp, cu adaos de agent de spălare. b)Albirea materialelor din fibre poliacrilonitrilice. Se face numai cu clorit de sodiu, în condiţii mai energice decât în cazul poliamidelor. Se folosesc soluţii cu 2—5 g/l clorit, 0,5—1 g/l acid oxalic (PH = 2,5—3,5), 2,4 g/l azotat de sodiu (protector pentru coroziune). Albirea se începe la 80°C şi se menţine 1—3 ore, se clăteşte răcind încet flota până la 60°C. Albirea optică se face cu 0,1—2% Blancofor, Uvitex etc, în mediu acid (2—5% acid formic 85% ), la fierbere timp de o oră. c)Albirea materialelor de fibre poliesterice. Se face rareori, fibrele fiind suficient de albe. Se albesc amestecurile şi în acest caz se pot folosi agenţii obişnuiţi de albire (H2O2, NaClO) care nu degradează fibrele poliesterice, dar nici nu le albesc. În cazurile speciale când materialele din fibre poliesterice 100% se albesc, se foloseşte cloritul în băi cu concentraţie 3—5 g/l la PH = = 3,5 (realizat cu acid formic, oxalic, fosforic) la 90—95°C, timp de 1—2 ore. Este suficientă uneori o spălare bună însoţită de o albire optică cu 0,2—2% agent optic, la fierbere, timp de 30—60 min, în prezenţa unui accelerator. d)Albirea materialelor din alte fibre sintetice. Materialele din fibre poliuretanice (elastomere) sunt foarte albe şi nu necesită albire. Agenţii optici nu au un efect prea mare. Materialele din fibre polivinilalcoolice se albesc cu clorit de sodiu la PH = 3,5—4, la fierbere; se clătesc şi se înlătură urmele de clorit prin tratare reductivă în băi cu pirosulfit şi sodă. Materialele din fibre polipropilenice albe din fabricaţie nu se albesc. Se obţine un grad ceva mai bun de alb prin tratare cu agenţi optici la fierbere.

49

4. INDUSTRIA PRODUSELOR CHIMICE 4.1 PRODUCEREA EMULSIILOR BITUMINOASE DEFINITIE: Emulsiile bituminoase sunt sisteme bifazice heterogene alcatuite din doua lichide nemiscibile:bitum si apa.Bitumul este dispersat in totalitate in faza apoasa continua sub forma de globule foarte mici,cu diametru cuprins intre 1 ...5microni care sunt mentinute in suspensie prin sarcini electrostatice stabilizate cu ajutorul unui emulsifiant.Norma franceza T65000 defineste emulsia bituminoasa ca o dispersie de bitum in apa a carei formare necesita folosirea unei energii mecanice de forfecare a liantului si agent tensioactiv sau emulsifiant. Liantii de baza ulilizati pentru fabricarca emulsiilor de bitum sunt bitumuri pure sau modificate ,bitumuri iluidizate sau fluxate. Pentru a prepara o emulsie sunt nccesare : punerea in contact a ceior doi produsi, care au fost adusi la ostare suficient de fluida; existenta unei energii de dispersie(mori coloidale,malaxoare centrifugale de mare viteza); introducerea in amestec in general inainte sau in timpul amestecarii unui emulgator. Acesta are rolul de a usura emulsionarea prin scaderea tensiunii interfaciale intre cele doua faze si de a asigura stabilitatea emulsiei prin fixarea la periferia globulelor dispersate impiedicind unirea lor ("coalescenta"). Avand in vedere paleta larga de utilizare a emulsiilor bituminoasc in diverse tehnologii rutiere se prezinta punctele sensibile ce sunt necesare a se respecta in fluxul tehnologic de preparare a emulsiilor bituminoase. In functie de tehnologia unde se ulilizeaza emulsia bituminoasa este necesara cunoasterea caracteristicilor liantului bituminos, aslfel: bitum pur; bitum aditivat; bitum modificat; bitum flux. Caracteristicile tehnice ale bitumului sunt prezentate in tabelul de mai jos: CARACTERISTICI UM D180/200 Penetratie la 25°C 1/10 181...200 Punct de inmuiere OC 38...42 Ductilitatea la 25°C,min cm 100 Punctul de rupere Fraass,max °C -15 % Substante solubile in sulfura de C sau 99 CC14.min Punct de inflamabilitate,min 250 °C % Stabilitate prin incalzire la 0,4 l63°C,timpde5ore; pierdere de masa ,max

D80/120 81…1 43…4 100 -17 99 240 0,9

Scaderea penetratiei initiale la 25°C,max

%

25

20

Parafina cu punct de topire min. 45°C,max.

%

2

2

50

Emulgatorul are un rol important in fabricarea emulsiei. Emulgatorul este o substanta tensioactiva care adaugat in concentratie foarte scazuta in faza dispersanta reduce considerabil tensiunea interfaciala dintre cele doua faze si faciliteaza dispersia bitumului in particule foarte mici de la 1...5 microni in faza dispersanta(apa), asigurand totodata stabilitatea emulsiei. CARACTERISTICILE PRINCIPALE: - aspect la 25°C - lichid vascos pana la pasta; - continut de azot aminic: 8...12%; - aspectul solutiei in acid clorhidric 2% la 70°C - aspect opalescent fara impuritati. Din punct de vedere al punctului sensibil este necesara cunoasterea continutului de azot aminic, cel care asigura dispersia particulelor de bitum in faza apoasa. Emulsiile fabricate sunt livrate imediat sau sunt stocate in rezervoare de depozitare. Se poate face cu cisterne pe calcea ferata sau cu autocisterne pana la locul unde urmeaza sa fie folosite.Umplerea si golirea cisternelor se face cu un sistem de compresie-decompresie. Punctul sensibil consta in livrarea emulsiei in 24 ore si la o temperatura de 60°C in scopul mentinerii unei calitati ridicate la punerea in opera. 4.2 PRODUCTIA LACURILOR SI VOPSELELOR O data cu prelucrarea pe scara mai mare a metalelor apare necesitatea protejarii acestora, necesitate care impulsioneaza cautarea de noi materiale pentru prepararea lacurilor si vopselelor. Un progres in acest sens se inregistreaza prin descoperirea uleiurilor vegetale. Dezvoltarea industriei de prelucrare a metalelor si in special a industriei constructoare de automobile a facut ca cercetarile sa fie intensificate pentru gasirea de materiale noi de protectie.

4.2.1 . CLASIFICAREA LACURILOR SI VOPSELELOR Lacurile sunt solutii ale unor substante organice nevolatile, capabile sa formeze, dupa aplicarca lor pe un suport, o pelicula aderenta si compacta. Din aceeasi categorie fac parte si produsele care contin dispersate adaosuri colorate sau necolorate de material de umplutura sau pigmenti. Acestea sunt cunoscute in general sub denumirea de vopsele. Prin aplicarea unui strat de lac sau vopsea, obiectele trebuie sa capete o rezistenta deosebita fata de diferiti agenti corozivi, de produse de utilizare curenta in viata oamenilor si fata de actiunile mecanice la care sunt supuse aceste obiecte. In afara de aceasta se urmareste ca printr-o colorare potrivita sa se mareasca valoarea de intrebuintare a obiectului respectiv. Varietatea domeniilor de utilizare a lacuruor si vopselelor necesita o gama intreaga de materiale, folosind cele mai diferite produse de baza.

— — — —

Clasificarea lacurilor si vopselelor se poate face dupa urmatoarele criterii: compozitie; pozitia din sistemul de vopsire; modul de aplicare; domeniul de folosire. 51

In functie de substanta peliculogena de baza, de com-pozitie, lacurile si vopselele se pot clasifica in produse pe baza de: — uleiuri vegetale; — derivati celulozici; — rasini naturale; — rasini sintetice; — lianti solubili in apa sau care contin ca dispersant apa. Dupa pozitia din sistemul de vopsire, lacurile si vopselele se pot clasifica in : — grunduri; — chituri - mase de spaclu; — vopsele; — emailuri; — lacuri. Pentru aplicarea si prelucrarea ulterioara a lacurilor si a vopselelor se folosesc unele materiale auxiliare cum sunt: decapanti, diluanti, lichide de spalare, materiale abrazive, matcriale de protectie a suprafetelor finisate etc. Avand in vedere diversitatea destul de mare a lacurilor si vopselelor, pentru o recunoastere mai usoara a acestora s-a introdus pe linga denumirea produsului si un simbol. Acest simbol este alcatuit din litere si cifre, asezate dupa urmatoarea ordine: - o litera pentru pozitia si rolul produsului in sistemul de vopsire; - o cifra pentru culoarea produsului; - o cifra pentru nuanta culorii; - o cifra pentru natura materiei prime; - o cifra pentru numarul de ordine al retetei de fabricare a produsului. Aceste notatii sint: - pentru pozitia si rolul produsului in sistemul de vopsire : C — chituri; D — diluanti; E — ermailuri; G — grunduri; I — produse ignifuge; L — lacuri; P — paste ; S — sicativi; U — uleiuri; V — vopsele; - pentru culoare : o — incolor; 1 — alb; 2 — rosu ; 3 — portocaliu ; 4 — galben; 5 — verde; 6 — albastru ; 7 — ocru brun; 8 — cenusiu ; 9 — negru ; - pentru nuanta culorii: aceasta poate varia de la 0 (foarte deschis) pana la 9 (foarte inchis). Pentru incolor, alb si negru cifra de nuanta este 0; - pentru restul nuantelor: 21 — roz ; 23 — rosu; 29 — visiniu; 62 — albastru cenusiu; 65 — albastru mijlociu; 68 — albastru inchis etc.; - pentru natura materiei prime : 1 — uleiuri vegetale; 2 — derivati celulozici; 3 — rasini naturale, bitumuri; 4 — rasini de polimerizare in solventi organici; 5 — rasini alchidice modificate; 6 — rasini epoxidice, poliesterice, poliuretanice si alte rasini de policondensare; 7 — lianti solubili in apa si emulsii de rasini de policondensare; 8 — emulsii si dispersii de resini de polimerizare; 9 — rssini obtinute prin modificarea produselor naturale si alte rasini sintetice.

52

4.2.2. CONSTITUTIA LACURILOR SI VOPSELELOR

Un lac sau o vopsea consta dintr-un liant, substanta peliculogena propriu-zisa, dizolvata intr-un solvent organic sau dispersata in apa, pentru a putea fi aplicata in stare fluida pe suportul respectiv. In aceasta solutie sau dispersie se adauga deseori componenti coloranti sau materiale de umplutura, spre a obtine efecte calitative si optice. In ultimul timp au fost realizate si lacuri sub forma de pulbere dar care, necesitind o temperatura ridicata pentru formarea peliculei, nu au o utilizare consacrata in finisarea lemnului. Liantii au ca scop formarea unei pelicule compacte si aderente pe stratul pe care sunt aplicati. Drept lianti pentru lacuri si vopsele se folosesc astazi uleiurile vegetale, rasinile naturale, bitumurile si rasinile sintetice. Principalele rasini sintetice se obtin prin reactii de policondensare, polimerizare, dar si prin modificarea unor produse naturale in urma unui proces chimic (clor-cauciucul). Cele mai cunoscute rasini de policondensare si poliaditie folosite in industria lacurilor si vopselelor sunt: rasinile alchidice, fenol-formaldehidice, ureo-formaldehidice, melaminoformaldehidice, epoxidice, poliesterice nesaturate, poliuretanice, siliconice iar cele de polimerizare sunt: poliacetatul de vinil, policlorura de vinil, alcoolul polivinilic, copolimerii vinilici, rasinilc acrilice. Pentru colorare, imbunatatirea duritatii si pentru micsorarea tendintei de umflare, se adauga lacurilor de cele mai multe ori un material de umplutura colorat, pigmentii. Multi pigmenti influenteaza asupra duritatii si rezistentei, asupra tendintei de umflare si a aderentei ; adaugati in cantitati mai mari micsoreaza luciul stratului de lac. In formularea lacurilor si a vopselelor se mai folosesc o serie de agenti care imprima proprietati speciale acestor materiale. Acesti agenti au rolul de stabilizare, dispersare, umectare, antispumare, antioxidare, inhibare, tixotropie, matisare etc.

4.2.3. PROPRIETATILE LACURILOR SI VOPSELELOR Avand in vedere ca lacurile si vopselele se folosesc in stare lichida, viscozitatea acestora prezinta o mare importanta. Vascozitatea trebuie reglata in functie de metoda de aplicare. O vascozitate prea mare ingreuiaza aplicarea lacului sau a vopselei, indiferent de mijlocul de aplicare utilizat, iar o vascozitate prea redusa duce la scurgeri ale filmului, la o grosime prea redusa a filmului in stare uscata si, in final, pentru obtinerea unei bune acoperiri, trebuie aplicate mai multe straturi. Pentru ca lacul sau emailul sa fie adus la vascozitatea de aplicare se adauga diluant. Masurarea vascozitatii se face in mod obisnuit cu ajutorul cupei vascozimetrice, prin masurarea duratei de scurgere printr-un orificiu calibrat, a unui volum determinat de lac. Culoarea lacurilor nepigmentate se determina cu ajutorul unui colorimetru de comparatie prin scara iodometrica. Scara iodometrica se compune din 32 epruvete continand solutii de diferite concentratii de iod in iodura de potasiu si apa distilata. Dimensiunile epruvetelor sunt: 10 mm diametru si 160 mm lungime. Durata de uscare este una din cele mai importante proprietati ale lacurilor si vopselelor. Prin durata de uscare se intelege durata de trecere a peliculei de lac din faza lichida in faza solida

53

dupa aplicare pe suport intr-o grosime normata. Pentru o caracterizare mai stransa a lacurilor si a vopselelor din punctul de vedere al duratei de uscare, mai ales datorita variatiei mari a acesteia de la un prodlus la altul, se urmaresc mai multe feluri de durate de uscare si anume: uscarea la praf, uscarea la amprenta, uscarea completa, in profunzime. U s c a r e a la praf este considerata incheiata cand pelicula este uscata superficial si nu mai prinde praf. U s c a r e a la a m p r e n t a este considerata incheiata cand pe suprafata lacului se aplica un tifon si se apasa cu o presiune specifica normata, fara a lasa urme. U s c a r e a c o m p l e t a este considerata atunci cand pelicula esto complet intarita in adancime. Uscarea completa a unei pelicule se face intr-un interval mai mare de 3-15 zile, in functie de tipul liantului utilizat. Capacitatea de intindere a lacurilor si vopselelor este proprietatea acestora de a se egaliza prin disparitia denivelarilor ramase de la vopsire dupa aplicare si inainte de uscare. Puterea de acoperire este capacitatea lacurilor si a vopselelor de a acoperi suprafata pe care sunt aplicate. Aceasta depinde de caracteristicile pigmentului folosit, de raportul intre pigment, materialul de umplutura si liant. In general ea se exprima prin numarul de straturi necesare pentru acoperire. Continutul in corp al unui lac sau vopsea conditioneaza, de asemenea, grosimea peliculei care se obtine dupa uscare sau intarire. Determinarea se face prin uscarea unei anumite cantitati de lac, la o temperatura si o durata determinata.

4.2.4 MODUL DE FORMARE A PELICULEI DE LAC SAU VOPSEA Pe baza cunostintelor actuale formarea peliculei de lac sau vopsea se poate grupa in trei clase si anume : — clasa A — unde formarea peliculei se face printr-un proces fizic ; — clasa B — unde formarea peliculei se face printr-un proces combinat fizico-chimic; — clasa C — unde formarea peliculei se face printr-un proces chimic. Fiecare clasa se imparte in mai multe grupe. La grupa 1 din clasa A pelicula se formeaza prin eva-porarea solventului dintr-o solutie de material macromolecular. Materialele peliculogene care se incadreaza in aceasta grupa sunt lacurile pe baza de nitroceluloza, clorcauciuc, copolimeri vinilici, rasini acrilice. Dupa aplicare, incepe evaporarea solventului transformand pelicula intr-un gel, cand uscarea isi micsoreaza viteza datorita faptului ca gelul format opune rezistenta trecerii solventilor. Evaporarea resturilor de solvanti se face foarte greu si dureaza mai mult timp. Incorporarea unui plastifiant impiedica legatura rigida a moleculelor de rasina si pelicula finala isi pastreaza o plasticitate corespunzatoare. Din grupa a 2-a a clasei A fac parte emulsiile sau dispersiile (latexurile) de poliacetat de vinil, stiren-butadienice, acrilice. Formarea peliculei se face prin evaporarea apei. Pe masura ce aceasta se ovapora, particulele de polimer se apropie unele de altele pans cand se ating. In acest moment intre moleculele de rasina se formeaza capilare pline cu apa, care functioneaza ca niste pompe, transportand apa la suprafata, de unde se evapora. In final particulele se unesc intre ele formand

54

pelicula de lac sau vopsea. Clasa B cuprinde 3 grupe si anume: Grupa a 3-a la care pelicula se formeaza prin evaporarea solventului concomitent cu reactia chimica dintre material si oxigenul din aer. In aceasta grupa se incadreaza vopselele pe baza de ulei si lianti alchidici grasi. Grupa a 4-a la care pelicula se formeaza prin evaporerea solventului si reactia dintre componentii materialului prin intermediul caldurii. Din aceasta grupa fac parte lacurile care se usuca in cuptor cum sunt cele pe baza de rasini alchidice combinate cu rasini aminice si fenolice. Grupa a 5-a la care concomitent cu evaporarea solventului se produce o reactie chimica intre cei doi componenti ai lacului amestecati inainte de aplicare. Caracteristice acestei grupe sunt lacurile epoxidice intarite cu poliamine sau poliamide si lacurile poliuretanice. Clasa C cuprinde si ea 3 grupe, dar care sunt analoge cu grupele 3, 4 si 5 din clasa B, referindu-se insa la formarea peliculelor din lacurile si vopselele fara solvent, in care liantul este suficient de fluid pentru a permite aplicarea.

4.3. PRODUCEREA PESTICIDELOR Dintre pesticidele utilizate in trecut, unele si-n prezent, in tehnologiile agricole anumite substante au caracter insecticid apoi unele cu efect erbicid sunt persistente, reziduurile acestora fiind prezente in soluri, ape si produse vegetale. In anii precedenti (1985-1986) s-au abandonat total si s-au inlocuit insecticidele organoclorurate (pe baza de HCH-hexaclorciclohexan si DTT-pp’-diclorfenil-tricloretan) ca si cele orcano-fosforice (metil-,etil-parationul, melationul, mevinfosul) datorita persistentei si remanentei lor ridicate in soluri si produse. Cercetarea incarcaturii cu reziduuri organo-clorurate in solurile agricole din tara noastra a relevat in unele situatii concentratii maxime de 9.543 ppm DTT si 9.113 ppm HCH fata de limita maxima admisa de 0.1 ppm. Dinamica degradarii acestor reziduuri se urmareste printr-un sistem special de monitorizare. Erbicidele aplicate pentru combaterea buruienilor au actiuni cumulative in timp ce-si dimensioneaza cantitativ reziduurile din sol si care determina in final efectele remanentei inclusiv ale fitotoxocitatii pentru plante. Aplicate pe sol, erbicidele intra in interactiune cu acest sistem polidispers, participand la o multitudine de procese din care rezulta nu numai actiunea eficienta de combatere a buruienilor ci si cantitatea de reziduuri ce ulterior au efecte remanente la plante conform schemei 1. Aceste procese de interactiune sol-erbicid includ mai multe secvente: • fixarea prin adsorbtie la mineralele argiloase si humusul din sol • volatilizarea substantelor neadsorbite • levigarea unor cantitati ramase in solutia solului • descompunerea acestora prin biodegradare, inactivare si activare. Solurile prin compusi si insusiri de baza (continuturi de argila si humus, tehnologii adecvate-fertilizare organica) determina cinetica relatiilor sol erbicid, marimea dozelor de aplicat, cantitatea reziduurilor si efectul remanent, ca persistenta in sol si efect fitotoxic ulterior, conform graficului:

55

Antrazin (ppm)

Cinetica degradarii atrazinului in soluri cu continuturi diferite de argila 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

Tim pul (in saptam ani) 15% argila

25% argila

35% argila

45%argila

Continuturile ridicate de humus si argila ca si fertilizarea organica maresc adsorbtia erbicidelor, ca urmare se majoreaza dozele active de combatere, remanenta cantitativa si persistenta in timp (ca durata). De cea mai mare importanta in dimensionarea cantitatii reziduale (remanente) si a persistente ca timp in soluri este natura chimica a erbicidului aplicat, precum si 2 proprietati ce exprima capacitatea acestuia de a fi metabolizat - numita biodegtabilitate precum si cea inversa a acesteia - recalcitranta moleculara ce exprima „rezistenta” moleculei substantei erbicide la metabolizare. Dupa aceste insusiri s-a stabilit persistenta in sol a unor erbicide conform tabelului: Erbicidul Alaclor Ametrin Atrazin Benezin Bentazon Bromacil Butaclor Butilat Cicloat Cloramben Clorbromuron Cloroxuron 2,4 D Dialatul Dicamba Pidoram Promatunul Propaclor Propanil Propazin

Persistenta (zile) 40-120 30-90 300-500 120-240 Sub 30 180-720 40-90 30-60 28-220 40-60 90-180 30-400 10-130 90-150 14-180 180-600 240-540 90 30 77-400

Erbicidul Diprometrin Diquart Diuron DNOC Fenuron Glifosat Izopropalin Limuron MCPA Metabromuron Metaclor Molinat Nonuron Nitrofen Paraquart Simazon 2,4,5 T Trialat Trifluralin Vernolat

Persistenta (zile) 60-240 Peste 500 120-500 7 30-270 30-150 180-360 60-120 30-130 90-180 60-120 20-80 50-1000 60-120 Peste 500 200-400 90-120 30-60 120-240 50-90

Din punct de vedere a poluarii solului cu reziduuri ale unor pesticide in general, pe baza remanentei lor in sol, acestea se pot clasifica astfel:

56

•

foarte stabile – ce se mentin peste 18 luni in soluri, in categoria carora intra pesticidele ce contin metale si hidrocarburi organo-clorurate (DTT, aldin, etc); • stabile – ce se mentin in sol pana la 18 luni, categorie din care fac parte compusii ureici si triazinele; • moderat stabile – ce se mentin in sol pana la 12 luni, unde se regasesc derivatii amidici si ai acidului bendoic; • nestabile – produse de saruri ce raman in sol pana la 6 luni, intre care se clasifica erbicidele fenoxiacetice, toluidinele si cele nitrilice; • care dispar repede – ce se mentin in sol pana la 3 luni, dintre care se regasesc erbicidele carbamice. Dintre criteriile mentionate anterior, in scopul determinarii unui efect poluant cat mai redus se prefera folosirea unor pesticide cu continut de substanta activa cat mai eficient, dar care sa se epuizeze din mediul de combatere si tratamente (inclusiv din sol) cat mai rapid. Acest deziderat devine din ce in ce mai util pentru a rezolva ca la tratamentele succesive (generalizate mai ales in viticultura si pomicultura) pesticidele folosite sa fie capabile a se descompune in soluri de la un tratament la altul, fara acumulari de reziduuri poluante.

- Dupa constitutia CHIMICA E R B I C I D E

Compusi minerali(anorganici) Compusi organo-minerali derivati halogenati amide azide Compusi organici carbamati fenoli derivati carboxilici derivati piridinici derivati ai ureei

Absoluta - de contact - prin sistem radicular Cu actiune totala Relativa -

Dupa modul de ACTIUNE

cu caracter stimulator Cu actiune selectiva fara caracter stimulator

- Dupa epoca de APLICARE

- intre dezmiristit si semanat - cu lucrarile dinaintea semanatului - odata cu semanatul - in cursul vegetatiei

57

6. INDUSTRIA ENERGETICǍ Infrastructura existentă în industria energetică este rezultatul a mai mult de 50 de ani de dezvoltare si investiţii în furnizarea de electricitate şi căldură industriei şi populaţiei. Sectorul energetic se bazează pe câteva surse de energie dominate de Sectorul Termoelectric. Consumul de energie a scăzut de la 50,9 milioane tone echivalent petrol (ToE) în 1992 la 39,8 milioane tone echivalent petrol în 1999 – adică o scădere cu 21% în şapte ani. Reducerea consumului s-a datorat în principal evoluţiei economice şi schimbărilor care au avut loc în anumite sectoare industriale (fig. 1). Ca surse de energie, trei tipuri de combustibil (cărbune, petrol si gaze naturale) reprezentau 95% din totalul surselor de energie în 1992 si 85% în 1999. Contribuţia energiei hidro şi nucleara a crescut de la 2% în 1992 la 7% în 1999. Consumul total de combustibili a scăzut în valoare absolută; scăderea fiind distribuită pe tipuri de combustibili astfel : - consumul de cărbune de la 24% în 1992 la 19% în 1999 ; - consumul de gaze naturale de la 41% la 34% ; - consumul de petrol a rămas în jur de 30%. Acest proiect are în vedere pe Centralele Termoelectrice, ca surse semnificative de poluanţi emişi în atmosfera în cursul procesului de ardere a combustibililor. Fig. 1 Evoluţia surselor primare de energie din România

La toate nivelurile sale, industria energetică se confruntă cu problemele ridicate de mediu: - în producţia de energie electrică, prin întreaga legislaţie de mediu şi de taxare, de exemplu prin: Directiva pentru prevenirea şi controlul integrat al poluării, Directiva centralelor de combustie mari, Directiva privind plafonul naţional pentru emisii, taxa pe energie, integrarea surselor de energie regenerabile, energia nucleară; - în transportul energiei electrice, prin piaţa internă de energie; - în distribuţia de energie, prin obligaţiile serviciului public;

-

în furnizarea energiei electrice, prin siguranţa în alimentare;

O chestiune delicată la nivelul producţiei în ţările candidate se referă la energia nucleară, mai precis la raportul dintre siguranţa nucleară şi poluarea mediului. Promovarea surselor regenerabile este o chestiune legată mult de potenţialul fiecărei ţări în parte. In prezent, nivelul emisiilor de bioxid de carbon în ţările în curs de aderare şi candidate nu este considerat îngrijorător. De aceea, nu se consideră necesară o politică agresivă de promovare a surselor regenerabile în acest grup, mai ales datorită faptului că efortul investiţional pentru retehnologizarea centralelor electrice clasice poate conduce la păstrarea aceleiaşi structuri a producţiei de energie pentru următorii 30 de ani. Energia electrică este percepută din ce în ce mai mult ca un serviciu public către populaţie, dar în acelaşi timp şi în egală măsură, o necesitate pentru economie. Responsabilitatea de a asigura acest serviciu trebuie văzută de cetăţeni (consumatori) nu numai ca un drept de a fi serviţi, dar şi ca o obligaţie de a folosi raţional energia, în condiţii de eficienţă energetică. Firmele de distribuţie pot fi purtătoarele acestui mesaj într-un mod transparent, prin corecţii corespunzătoare aplicate preţului. Acesta este, de altfel şi unul dintre mesajele Cărţii Verzi, când se referă la un nou tip de management al cererii de energie. Fiecare ţară europeană, fie S/M sau candidată, se află într-o situaţie diferită, determinată de condiţiile naturale – geografice, resurse naturale, etc -, structura importului, contextul economic şi starea mediului.

6.1 INDUSTRIA TERMOENERGETICA 2. CENTRALE TERMOELECTRICE 6.1.1. PRINCIPALELE CENTRALE TERMOELECTRICE (CET) SI CONSUMUL DE COMBUSTIBIL România are 35 de CET-uri. Din punct de vedere istoric, în ultimii 50 de ani, exista doua etape în dezvoltarea CET-urilor din România : 1. Perioada hidrocarburilor, imediat după 1950, când industria din România s-a dezvoltat semnificativ si ca urmare a crescut nevoia de electricitate. Pentru satisfacerea acestei nevoi au fost construite centrale care foloseau hidrocarburi (în principal gaze naturale). Acest tip de centrale erau mai uşor de construit decât cele care utilizau cărbuni. Patru dintre aceste centrale sunt localizate în Bucureşti, Constanţa, Borzeşti şi Craiova. 2. Perioada lignitului, semnalele clare de diminuare a resurselor naţionale de hidrocarburi, ulterioare crizei mondiale a petrolului si cererea tot mai mare de energie (electricitate si caldura) au forţat limitarea utilizării hidrocarburilor si creşterea utilizării de cărbune brun provenind mai ales din zăcăminte din Oltenia. Imediat după 1965, au fost construite un număr de centrale de mare capacitate utilizând acest tip de cărbune : Isalniţa, Rovinari, Turceni. Cele mai multe Centrale Termoelectrice (peste 93%) sunt deţinute de SC Termoelectrica SA, o companie publica cu personal în proprietatea statului. O parte din companiile industriale (mai ales în sectorul industria chimica) si-au pus la punct propriile centrale termice si electrice, transformându-se în producători de energie electrica si termica. Aportul la generarea de energie este relativ mic. O alta tendinţă este cea de externalizare a unor unităţi mici care sa producă energie si caldura; acestea au fost transferate autorităţilor locale si judeţene.

74

-

Sistemul termo-electric are doua caracteristici principale : deţine capacităţi mari instalate în 1966–1980, corespunzătoare perioadei lignitului; după 1990, a avut loc, o reducerea rapida a capacităţii instalate. Tabelul 1: Consumul anual de combustibil în CET-urile din România

CET Rovinari Turceni Mintia Isalniţa Doiceşti Paroşeni Galaţi Brăila Giurgiu Suceava Iaşi 2 Craiova 2 Braşov Zalău Arad 2 Bacău

Lignite 1000 t 3528,2 4581,5 0 32727 739,9 0 0 763,8 0 443,0 581,1 2063,1 688,2 257,1 618,0 394,1

Antracit 1000 t 0 0 2311,4 0 0 298,2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Petrol 1000 t 3,2 6,9 7,3 0 18,6 0 67,1 98,8 45,6 28,5 11,1 28,6 0 34,2 0 3,6

Gaze naturale mil. m 3 80,1 172,5 155,7 68,9 7.9 34,9 276,4 159,9 22,4 18,5 1,4 0 20,9 0 23,7 11,2

O altă caracteristica a sectorului energetic este numărul mare de centrale de cogenerare care s-au dezvoltat mai ales după 1960 în corelaţie cu dezvoltarea sistemului de încălzire urban centralizat si cu întemeierea platformelor industriale. Proporţia acestui tip de centrale este de 48%, caldura provenind din cogenerare prin extragerea aburului din turbine. Alte instalaţii sunt de tipul răcire - reducere, boilere de apa calda (HWB) si boilere industriale cu abur (SB). Termoelectrica SA asigura 40% din cererea de caldura din România, prin producerea de apa caldă (în mod deosebit pentru sistemul central de încălzire) dar şi prin utilizarea aburului industrial. În ultimii ani, reducerea activităţilor industriale a dus la scăderea ponderii aburului industrial în producerea căldurii. În 2000, România a generat energie cu 5,000 GWh mai puţin decât în 1999. Energia produsă în termocentralele pe cărbune este cu 8% mai mare decât cea produsa pe baza de hidrocarburi dar eficienta acesteia din urma este cu 11.6% mai mare (tabelul 2).

75

Tabelul 2. Performanţa medie a termocentralelor din România Anul Energia generata (GWh) Energia disponibilă pe tipuri de termocentrale Eficienţa globală a termocentralelor

cărbune hidrocarburi cărbune hidrocarburi

1999 25,055 38 29,1 33 42,6

2000 29,625 38,4 30,2 33,2 43,2

În total, căldura produsă în 1999 reprezintă 81,7% din cea produsă în 1989. Termoelectrica SA utilizează încălzirea centrală zonală pentru a furniza căldura necesară pentru 29 de oraşe. Luând ca an de referinţă anul 1999, 77,8% din totalul căldurii produse de Termoelectrica SA a fost pentru termoficare (încălzire zonala). După 1989, consumul de caldură în mediul urban, contrar celui din industrie, a înregistrat o creştere relativ constantă datorită eliminării constrângerilor existente înaintea acestei date în furnizarea energiei. Este posibil ca în multe oraşe, consumul sa mai crească încă.

6.1.2. IMPACTUL GENERĂRII DE ENERGIE ASUPRA MEDIULUI Poluantii principali din sectorul energetic sunt: : SO2 , NOx si particule (pulberi). Emisiile de SO2:

Cărbunele românesc este extras în principal din Valea Jiului şi din minele din Oltenia şi are un conţinut de sulfuri mai mare de 2,5%. Conţinutul în sulfuri a carburanţilor lichizi este, de asemenea mare: maxim 4,5% în petrol şi maximum 10% în carburanţii lichizi pentru industrie (în carburanţii furnizaţi pe piaţă cantitatea de sulfuri este mai mică). Unele norme din România s-au modificat în sensul diminuării conţinutului maxim în sulfuri. Carburanţii gazoşi utilizaţi în România au un conţinut scăzut de sulfuri (gazele naturale extrase din România nu conţin sulfuri dar cele importate din Rusia au 0,025% sulfuri). Gazele naturale autohtone sunt utilizate mai ales pentru producerea de îngrăşăminte şi alte substanţe chimice. Cantitatea de SO2 emisă în fiecare an depinde de structura carburanţilor care se ard în termocentrale si în alte instalaţii mari de ardere. Pentru perioada 1996 – 1999, emisiile totale de SO2 au fost aproximativ de 1 milion de tone din care mai mult de 80% provin din sectorul energetic. Oxizii de sulf sunt emisi ca urmare a arderii combustibililor fosili prin oxidarea sulfurilor din compoziţia acestora. Masuri pentru îndepartarea oxizilor de sulf, mai ales a SO2 , din gazele care se degaja în timpul sau dupa arderea combustibililor fosili s-au utilizat înca din anii 1970, mai întâi în SUA si Japonia si începând cu anii 1980 în Europa. În concordanta cu Manualul pentru BAT-urile LCP15, 680 de sisteme de desulfurare a gazelor de ardere au fost instalate în 27 de tari, iar 140 se afla în constructie sau sunt planificate a fi construite în noua tari. Costurile unitare pentru reducerea SO2 variaza de la 30 €/kW în cazul injectiei de carbonat de calciu la 203€/kW în cazul desulfurarii regenerative.

76

Emisiile de NOx16 Tehnicile de reducere a oxizilor de azot se împart în masuri primare si secundare. Masurile primare au fost dezvoltate pentru controlul formarii de NOx sau pentru reducerea acestora la nivelul boilerelor, în timp ce masurile secundare sunt masuri care permit reducerea emisiilor la punctul de eliminare. NO este principalul oxid de azot care se formeaza în urma majoritatii tipurilor de ardere prin trei mecanisme diferite: formarea termica a NO, formarea instantanee de NO si formarea NO din azot ca o componenta a combustiei. În centralele mari de ardere se folosesc cîteva masuri primare cu scopul minimizării formarii de NOx prin aceste mecanisme. Când sunt utilizate masurile primare (modificări în procesul arderii), este important sa se evite urmările negative asupra funcţionării boilerelor si formare altor tipuri de poluanţi. Criteriile ce trebuie îndeplinite pentru a asigura o emisie scăzută de oxizi de azot sunt: - siguranta operationala (combustie stabila la supraîncarcare); - fiabilitate operationala (prevenirea coroziunii, eroziunii, a depunerilor de zgura, a supraîncalzirii, etc); - posibilitatea utilizarii unei game largi de combustibili; - ardere completa (un procent mai mic de 5% carbon nears în cenusa este de obicei conditia pentru ca aceasta sa poata fi utilizata în industria cimentului unde se urmareste de asemenea, evitarea emisiilor crescute de monoxid de carbon); - emisii de poluanti cât mai scazute si evitarea formarii altor poluanti ca de exemplu particule de materie organica (POM), sau NO2 ; - actiune negativa cât mai mica asupra echipamentului de captare a gazelor; - costuri de întretinere scazute. Cel mai eficient mod de a reduce emisiile de NOx este utilizarea de cuptoare cu emisii scazute de NOx si îmbunatatirea procesului de ardere (de la 3.9 €/kW la 24.8 €/kW). Tehnologiile de îndepartare a NOx la punctul de eliminare a gazelor de ardere sunt foarte costisitoare. Studiile realizate anterior sustin ca în general costurile estimate sunt mai mari decât cele reale; de asemenea, nu iau în considerare posibilitatea înlocuirii combustibilului utilizat. Particule solide În timpul arderii combustibililor fosili, materia minerala (impuritatile anorganice) se transforma în cenusa si iese partial din boilere ca cenusa zburatoare (volanta) împreuna cu gazele. Particulele suspendate în gaz consituie particulele solide primare care sunt retinute în dispozitivul de control al particulelor. Caracteristicile si volumul cenusii zburatoare depinde de cobustibilul utilizat, de exemplu depinde de compozitia minerala a carbunelui si de tipul de ardere. De exemplu, compozitia mineralogica a carbunelui si nivelul carbonului nears în cenusa zburatoare influenteaza rezistivitatea si coerenta cenusii zburatoare si influenteaza performantele dispozitivului de retinere. Tipul de ardere afecteaza distributia marimii particulelor în cenusa zburatoare si, ca urmare, influenteaza emisia de particule. Particulele mici, cunoscute si ca PM10, patrund în plamâni iar particulele sub 0,1 μm patrund în tesutul pulmonar. Particulele fine pot contine concentratii mari ale diferitelor elemente deoarece au o suprafata totala disponibila mai mare pentru condensarea elementelor decât pariculele mai mari. Pentru îndepartarea materiei particulate se utilizeaza tehnologii diverse ca precipitarea electrostatica (ESP), filtre si îndepartarea umeda. Pentru ca fixatorii de pulberi mecanici ca cicloanele nu se mai utilizeaza pentru unitatile de ardere de marime mare si medie, acest raport nu ia în considerare aceste tehnologii ci doar electrofiltrele în doua faze (7 € / kW) si electrofiltrele în trei faze (11 € / kW ).

77

6.1.3. POLUAREA GENERATĂ DE TERMOCENTRALE

Impactul major al termocentralelor asupra mediului este reprezentat de emiterea de poluanţi în aer cum sunt: dioxid de sulf ( SO2 ), NOx, pulberile şi dioxidul de carbon. Scăderea producţiei de energie în ultimii zece ani a redus emisia de poluanţi. Totuşi, creşterea producţiei de energie din anul 2000 a contribuit la creşterea nivelului de emisii de NOx şi SO2 fata de 1999. Arderea cărbunelui este procesul major care contribuie la emisiile de CO2 iar emisiile de NOx, au rămas relativ constante în ultimii trei ani. 2

6.1.4. ASPECTE GENERALE PRIVIND COGENERAREA ŞI MEDIUL Cogenerarea reprezintă una dintre cele mai economice “tehnologii de reducere” a emisiilor de gaze cu efect de serǎ, rol recunoscut oficial de către Uniunea Europeanǎ, alături de utilizarea energiilor regenerabile. În deschiderea Conferinţei de la Kyoto, Comisia a identificat cogenerarea ca fiind principala mǎsurǎ care conduce le reducerea emisiilor de gaze cu efect de serǎ, având un potenţial de până la 180 milioane tone pe an. În cazul comparaţiei diferitelor filiere de cogenerare: turbine cu abur (TA), turbine cu gaze (TG), motoare termice (MT), pentru selectarea soluţiei optime, decizia finalǎ o are factorul economic, a cărui concludenţǎ este mai mare dacǎ are înglobat şi efectul ecologic. În general, efectele diferitelor filiere de cogenerare asupra mediului sunt cuantificate ecologic prin indicatori de impact, cum sunt: epuizarea resurselor neregenerabile, eutrofizarea, efectul de serǎ, acidificarea, poluarea foto-oxidantǎ, etc. Analiza de mediu, pe baza indicatorilor determinaţi, se poate face “impact cu impact”, dar şi “global”, având în vedere ponderea diferitelor tipuri de impact în efectul global. Concluziile rezultate dintr-o astfel de analizǎ nu sunt cuantificabile economic în mod direct. De aceea se impune “internalizarea” efectelor ecologice în costul (respectiv preţul) celor douǎ forme de energie produse, energia electricǎ şi cǎldura. În sfera impactului asupra mediului a proceselor de producere a diferitelor forme de energie, “externalitǎţile” reprezintă efectele indirecte induse de aceste procese. În domeniul producerii energiei, “externalitǎţile” sunt materializate de diferitele tipuri de impact asupra mediului (ISO 14040 (1997). Analyse de Cycle de Vie. Principe et cadre, Genève, 1997).

78

În general, încorporarea costurilor impactului asupra mediului în preţul energiei se numeşte “internalizare” şi se poate realiza atât prin metode directe, cât şi indirecte.

6.1.5. ANALIZA IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI A DIFERITELOR FILIERE DE COGENERARE Scopul evaluării impactului sistemelor de cogenerare asupra mediului este identificarea potenţialelor consecinţe asupra acestuia. Principalele obiective urmărite sunt: • sănătatea oamenilor; • echilibrul ecosistemelor; • economia de resurse naturale. În tabelul 3 sunt sintetizate principalele tipuri de impact produse de filierele de cogenerare asupra mediului. Tabelul 3.Tipuri de impact asupra mediului a sistemelor de cogenerare

Tipul de impact Epuizarea rezervelor de resurse naturale Efectul de sera Degradarea stratului de ozon Toxicitate şi ecotoxicitate

Factori perturbatori

Acţiunea Consumul de rezerve neregenerabile Emisia gazelor cu efect de serǎ: CO2, CH4,N2O,CFC,NOx, CO Emisia gazelor cu efect fotochimic (CFC) Emisii de substanţe chimice, cǎldurǎ, emisii radioactive Emisii chimice: SO2, NO2, HCl Emisii de elemente ca azot, fosfor în componenţǎ apelor uzate Emisii sonore Emisii mirositoare Gradul de ocupare a unei suprafeţe şi a timpului Construcţii (înălţime, volum, formǎ)

O abordare complexǎ a diferitelor filiere de cogenerare, din punct de vedere al impactului asupra mediului, se poate face prin aplicarea Analizei ciclului de viaţǎ (ACV). Aplicarea metodologiei ACV, în cazul sistemelor de cogenerare, presupune parcurgerea următoarelor etape metodologice (stabilite prin normele ISO 14040): • stabilirea etapelor ciclului de viaţǎ a combustibilului, utilizat în soluţia de cogenerare. În general, se pot considera douǎ etape principale: - etapa anterioarǎ transformării combustibilului în cadrul sursei (fazele de : extracţie, prelucrare şi transport); - etapa arderii combustibilului şi conversiei energiei în cadrul centralei de cogenerare (CET), sau în cazul producerii separate: în centrale termoelectrice (CTE) – pentru energie electricǎ şi în centrale termice (CT) – pentru cǎldurǎ; • realizarea bilanţului materie – energie pentru sistemul de cogenerare considerat; • calculul cantităţilor de poluanţi emişi în etapele ciclului de viata; • evaluarea impactului asupra mediului. Tipul si cantitatea emisiilor aferente diferitelor filiere de cogenerare dar şi producerii separate: a energiei electrice în centrale termoelectrice (CTE) şi a căldurii în centrale termice (CT), sunt dependente de etapele ciclului de viata considerate, de elementele caracteristice si transformările care au loc in cadrul acestora.

79

6.1.6. SITUAŢIA PE PLAN MONDIAL PRIVIND IMPACTULUI ASUPRA MEDIULUI Pe plan mondial, printre cele mai utilizate metode directe de “internalizare” a “externalitǎţilor” de mediu sunt: • aprecierea valorii statistice a unei vieţi umane – VOSL (Value of Statistical Life); • cuantificarea valoricǎ a unui an de viaţǎ pierdut datoritǎ degradării mediului – YOLL (Years of Life Lost); • taxe şi penalităţi de mediu. Evaluarea monetarǎ prin metoda VOSL se exprimǎ prin relaţia: VOSL=WTP/MRD unde: WTP - disponibilitatea individului afectat de a plǎti pt. a evita impactul negativ al poluării; MRD - modificarea riscului de deces. Ca valori uzuale în studiile europene se considerǎ VOSL în intervalul 2.6 – 3.6 MECU (1995) iar YOLL în jur de 70000 ECU (1995). În evaluarea “externalitǎţilor”, prin aceste metode, intervin diferite grade de incertitudine: date statistice cu caracter tehnic, epidemiologice, modele meteo de împrăştiere a emisiilor, etc. De aceea, cele mai uzuale metode de evaluare a externalitǎţilor de mediu sunt taxele de mediu (ecotaxe).

6.1.7. ECOTAXELE – METODĂ DE “INTERNALIZARE” A “EXTERNALITĂŢILOR” DE MEDIU Dificultatea aplicării ecotaxelor constǎ în stabilirea legăturii directe între “efecte” (indicatorii de mediu) şi taxele propriu-zise (valorile economice). În cele ce urmează sunt specificate principalele tipuri de taxe de mediu aplicate în prezent şi caracteristicile acestora. • Taxa pe energie – este o taxǎ de tip cantitativ, se aplicǎ asupra consumului de energie. Pe baza acesteia sunt promovate mǎsurile de economisire a energiei şi eficientizare energeticǎ. Aceste taxe se aplicǎ atât în sfera producerii cât şi a consumului (utilizării) energiei. • Taxa pe carbon – este o taxǎ de tip calitativ, rolul determinant îl are conţinutul de carbon al combustibilului ars. Aceasta poate constitui o motivaţie pentru schimbarea structurii consumului de combustibil, nu numai energetic dar şi tehnologic. • Taxa mixtǎ (carbon/energie) – înglobează atât aspecte cantitative dar şi calitative îmbinând elementele menţionate anterior. Studiile europene în domeniu, subliniază principala caracteristicǎ a taxelor de mediu care, spre deosebire de celelalte taxe, îmbunătăţesc eficienţa energeticǎ şi implicit şi pe cea economicǎ. Aceastǎ caracteristicǎ rezultǎ din faptul cǎ taxele de mediu stimulează interesul simultan pentru: utilizarea resurselor energetice curate, regenerabile, alături de tehnologiile curate de producere (tehnologii cu eficienţǎ energeticǎ ridicatǎ şi poluare redusǎ).

80

6.1.8. UZURA CENTRALELOR TERMICE ŞI ECHIPAMENTUL PENTRU CONTROLUL POLUĂRII În România, constructia de termocentrale a atins apogeul în perioada 1961-1990 (Vezi tabelul 4), după care s-a înregistrat un declin în darea în construcţia de noi termocentrale. În perioada de vârf a construcţiei de termocentrale, economia României a fost capabila să susţină ambiţiosul program de dezvoltare a capacităţii energetice. Acest program, finanţat doar din bugetul de stat, a dat în functiune o capacitate mai mare de 10000 MW în 20 de ani (1966-1985). Aceasta situatie nu se va putea repeta în prezent si nici în viitorul apropiat. Tabel 4

O consecinţă a declinului punerii în funcţiune de noi termocentrale a fost creşterea „vârstei medii” a termocentralelor (vezi fig. 3); 47% din termocentrale sunt mai vechi de 20 de ani si 37% au o vechime între 11 si 20 de ani. Aceste doua categorii reprezinta 84% din totalul capacitatii energetice instalata. Figura 3

Termocentralele sunt vechi utilizând aceeasi tehnologie de 50 – 60 de ani iar o parte dintre ele sunt uzate. Eficienta unor astfel de instalatii depinde în exclusivitate de cicluri de aburi obtinuti la parametrii suboptimali si nu pot depasi o eficienta de 40% când functioneaza la capacitate maxima, în functie de tipul de carburant utilizat. În contrast cu cele prezentate mai sus, tehnologii mai eficiente au fost implementate pe scara larga, dovedindu-si performanta economica: - cicluri conventionale la parametrii superiori cu o eficienta de peste 45%; - cicluri combinate gaz-aburi (pentru centralele cu gaz) cu o eficienta de peste 55%. Eficienţa termocentralelor este drastic diminuată din cauza întreţinerii şi reparaţiilor necorespunzătoare. Aceasta situaţie este urmarea crizei de fonduri; preţurile actuale, mai scăzute decât costurile de operare, nu sunt în măsură să asigure fondurile necesare unor asemenea operaţii. Costurile de operare sunt, de asemenea, foarte ridicate, din cauza eficientei scăzute a unora dintre unităţi.

81

Capacitatea energetica disponibila este mult mai mica decât cea instalata, din mai multe motive: - performanţe scăzute din cauza întreţinerii şi reparaţiilor necorespunzătoare; - o parte dintre termocentrale s-au bazat pe fonduri din străinătate pentru reabilitare (Turceni, unităţile 4 si 5). Reabilitarea nu s-a produs în totalitate, printre altele din cauza diminuării surselor financiare autohtone; - unele unităţi nu au fost închise din cauza imposibilităţilor de operare. În multe cazuri, echipamentele termocentralelor nu mai sunt compatibile cu schimbarile care au avut loc în structura care furnizează electricitate si caldura. De exemplu, unitati echipate cu turbine vechi (tip DSL-50) au fost concepute pentru a furniza concomitent caldura atât pentru consumatorii casnici cât si pentru cei industriali. Din cauza reducerii activităţii industriale, acestea furnizează de obicei caldura doar pentru populaţie. Aceste unităţi au următoarele caracteristici: - operaţia de condensare are loc la un nivel scazut de eficienta; - boilerele pe baza de aburi au, din punct de vedere tehnic, un prag minim de pornire, mai ales cele care utilizează cărbune (boilere supradimensionate). De aceea, în anumite localităţi, în sezonul cald, este necesară menţinerea unui flux de aburi la intrarea în turbină, mai mic decât minimul tehnic cerut de boiler (când se încearcă evitarea condensării). În aceste condiţii, singura soluţie este închiderea acestor unităţi şi asigurarea căldurii de către boilere pentru apa caldă, renunţându-se la avantajele cogenerării. Termocentralele din România nu au echipamente pentru controlul poluării întrucât au fost construite într-o perioadă când preocuparea pentru mediu era foarte scăzută. Proiectarea termocentralelor prevedea doar reducerea emisiilor de pulberi. În ultimii ani, după reabilitare, o parte din centralele energetice au fost echipate cu instalaţii de ardere cu emisii scăzute de NOx dar nu au fost prevăzute cu echipamente pentru îndepărtarea sau reţinerea NOx. Nici o termocentrală nu este dotata cu echipamente pentru reţinerea SO2 iar cărbunele utilizat conţine sulf în cantităţi mari. Ca urmare, emisiile de SO2 sunt mult mai ridicate decât este permis.

6.1.9. COSTURILE CONFORMĂRII LA DIRECTIVELE UE Pentru conformarea la directivele UE, trebuie luate mai multe masuri pentru îndepartarea poluantilor: SO2 , NOx si pulberi. Acest capitol analizeaza costurile estimate pe baza unor studii realizate anterior si estimeaza costurile actuale de conformare pentru sectorul energetic. Termenul de „cea mai buna tehnologie disponibila” (BAT) este definit în articolul 2(11) al Directivei IPPC ca fiind „cel mai efectiv si avansat stadiu al dezvoltarii de activitati si metodele lor de operare care indica oportunitatea practica a unei tehnici particulare de a mentine emisiile în cadrul valorilor limita, proiectate sa previna si unde nu este posibil, sa reduca emisiile si impactul asupra mediului ca întreg”. Pentru termocentrale Documentul de Referinta pentru Cele Mai Bune Tehnologii pentru Instalatii Mari de Ardere din martie 2001 reprezinta sursa principala de informatii în acest sens. In unele cazuri, s-ar putea sa fie mai ieftina constructia de termocentrale noi si moderne în locul modificarii celor existente.

82

În procesul de privatizare al utilitatilor a avut loc o schimbare a prioritatilor în economia centralelor electrice. Competitia în furnizarea de utilitati si riscul crescut în cazul investitiilor mari care a dus la optiunea de minimizare a costurilor de persoanal si mijloacelor fixe ca si a costurilor de operare si mentinere. Din cauza competitiei din partea producatorilor de energie independenti, actualele tendinte în investitiile privind termocentralele se orienteaza catre centralele pe carbune pulverizat si gaze naturale, care pot fi date în functiune rapid si cu costuri mici.

6.1.10. CONCLUZII PARŢIALE -

-

Sectorul energetic din România este asigurat preponderent de către termocentrale (85%) şi mai puţin de către surse de energie primară cum ar fi energia hidrologică şi nucleară; Carburanţii utilizaţi sunt cărbunii (cărbunele autohton are un conţinut ridicat de sulf), anumiţi carburanţi lichizi (păcura importată are un conţinut ridicat de sulfuri) si gaze naturale; Performanţa scăzută a sectorului energetic este cauzată de întreţinerea şi reparaţiile necorespunzătoare ca urmare a lipsei de fonduri. Tariful curent, nu permite acoperirea costurilor de operare actuale, nu pot asigura fondurile necesare dezvoltării sectorului; Poluarea s-a diminuat mai ales ca urmare a diminuării activităţii economice în general; Sectorul energetic este una dintre sursele principale de poluare a aerului cu SO2 , NOx, praf şi CO2 ; Poluarea depinde de nivelul activităţii economice şi de amestecul de combustibili folosit; Infrastructura din domeniul energetic este veche (47% din capacitatea energetică funcţională este mai veche de 20 de ani iar 37% are între 11 si 20 de ani vechime) Proiectarea iniţiala a termocentralelor nu a inclus şi echipamente pentru controlul poluării, în general, cu excepţia celor pentru pulberi; Unele unităţi modernizate au instalaţii de ardere cu emisie scăzută de NOx; Nu există echipamente de control al emisiilor de SO2 , emisiile fiind scăzute doar în cazul utilizării de carburanţi cu conţinut scăzut de sulfuri.

83

6.2. CENTRALE NUCLEARERE

"O centrala nuclearo-electrica ce produce electricitate nu va exploda ca o bomba atomica, deoarece stiintific si tehnic acest lucru este imposibil. Legatura dintre un reactor nuclear si o bomba atomica este cam aceeasi ca aceea dintre un motor de automobil alimentat cu benzina si un cocteil Molotov." (Bruno Comby) 6.2.1. NOŢIUNI GENERALE DE ENERGETICĂ NUCLEARĂ Energetica nucleară îşi începe istoria cu darea în exploatare a Centralei Nucleare Electrice (CNE) din Obninsc, fosta URSS, în iunie 1954. CNE folosesc pentru producerea energiei electrice energia legăturilor din interiorul nucleului substanţelor radioactive. Această energie se degajă atât la fisiunea nucleelor U 235 şi Pu 239 cât şi la fuziunea U 238 şi Th232 . Cele mai răspândite sunt CNE cu reacţiile de fisiune a U 235 . Energia eliberată la fisiunea unui kilogram de U 235 este de cca. 85 TJ. Energia se degajă sub formă de căldură la bombardarea nucleelor de uraniu cu neutroni lenţi (termici). De oarece neutronii degajaţi în urma reacţiilor sunt rapizi, este necesară moderarea lor. Reacţiile sunt urmate de o puternică radiaţie ionizantă. Reacţiile de fuziune se petrec cu neutroni rapizi. La captarea de către U 238 a unui neutron se obţine Pu 239 , adică alt combustibil nuclear. Aceste reacţii se numesc de reproducere, iar reactoarele în care ele se produc – reproducătoare (breedere). Uraniul se găseşte în natură sub forma de amestec a trei izotopi: U 234 - în proporţie de 0,006 %, U 235 - în proporţie de 0,712 %, şi U 238 - în proporţie de 99,282 %. În reactoare se foloseşte uraniul natural sau îmbogăţit până la 10 % U 235 . 6.2.2. SCHEMA UNEI CNE

Schema de principiu a unei Centrale Nucleare Electrice cu două trepte este prezentată pe fig. 4. Prima treaptă este constituită din reactorul nuclear R, în care căldura degajată în reacţiile de fisiune se transmite agentului termic, generatorul de abur GA, în care agentul termic cedează căldura apei transformând-o în abur, şi pompa de circulaţie care vehiculează agentul termic prin conturul primei trepte. Treapta a doua include acelaşi generator de abur, turbina cu abur, condensatorul Cd şi pompa de alimentare PA.

Figura 4. Schema de principiu a unei CNE cu două trepte: Unde: R – reactor nuclear, GA – generator de abur, PC – pompă de circulaţie, TA – turbina cu abur, GE – generator electric, Cd – condensator,

84

PA – pompă de alimentare.

Sunt centrale cu o singură treaptă, cu două şi cu trei trepte. Supraîncălzirea aburului în reactoarele nucleare este un proces foarte complicat şi de aceea majoritatea CNE funcţionează pe abur saturat cu un randament relativ mic: randamentul electric are valori nu mai mari de 0,30...0,33. Schema unui reactor nuclear este prezentată pe fig. 5. El este alcătuit din zona activă, constituită din elementele combustibile 1 şi moderatorul 2, şi corpul 3 căptuşit cu un înveliş reflector de neutroni 4 şi protecţia de radiaţia ionizantă 5. Reglarea procesului se efectuează cu barele de reglaj 6. Elementele combustibile sunt amplasate în canalele tehnologice prin care circulă agentul termic, asimilând căldura degajată.

Unde: 1 – elemente combustibile; 2 – moderator; 3 – corpul reactorului, 4 – reflector de neutroni, 5 – protecţia biologică, 6 – bare de reglaj.

Figura 5. Schema unui reactor nuclear: Combustibilul nuclear se plasează în reactor într-un înveliş din metal care absoarbe slab neutronii. Construcţia respectivă a primit denumirea de element exotermic sau element combustibil. Cele mai răspândite construcţii prezintă bare formate din ţevi metalice (oţel austenit, aliaje de aluminiu sau de zirconiu) în care se introduc pastile din uraniu metalic sau metaloceramică. Ţevile sunt închise ermetic din ambele capete. Lungimea barelor ajunge la câţiva metri, diametrul – 10...15 mm. Pentru a compensa creşterea presiunii la dilatarea pastilelor în rezultatul reacţiilor, în ţevi se admite un spaţiu umplut cu gaz neutru. Barele se asamblează în casete, în care se fixează cu grile de distanţare. În calitate de moderator se utilizează grafit (C), apă grea ( D2 O ), apă obişnuită ( H 2 O ),beriliu (Be), unele substanţe organice. Apa posedă capacităţi de moderare de 2 ori mai mari de cât grafitul şi de 7 ori mai mari de cât apa grea. Barele de reglaj se confecţionează din materiale cu o capacitate mare de absorbţie a neutronilor - cadmiu sau oţel cu un conţinut sporit de bor. Reglarea se efectuează prin introducerea sau scoaterea lor din zona activă. Reflectorul, rolul căruia constă în reducerea pierderilor de neutroni din zona activă, poate fi executat din folii de plumb sau straturi din acelaşi material care este utilizat ca moderator. Protecţia biologică prezintă straturi din beton armat cu adaosuri de fier sau bor, lingouri de fontă ş.a. În majoritatea ţărilor reactorul este amplasat într-o anvelopă de oţel cu o rezistenţă mecanică mare. În calitate de agenţi termici (fluide de răcire) ai reactorului se utilizează :

85

- gaze – CO2 , He, Ne; - apă naturală – sub presiune sau la fierbere, abur; - apă grea – sub presiune sau la fierbere; - agenţi organici, - metale – Na, K. Gazele (şi aburul) permit temperaturi mai mari, nu devin radioactive, dar necesită volume mari, ceea ce măreşte gabaritele elementelor şi cheltuielile de energie la vehicularea lor. Apa naturală devine radioactivă, necesită presiuni mare pentru a fi menţinută în stare lichidă. Apa grea este costisitoare şi are acţiuni toxice puternice asupra organismului. Agenţii organici se descompun sub influenţa radiaţiei. Avantajul apelor şi a substanţelor organice constau în faptul că în reactoare pot îndeplini funcţiile şi de agent termic şi de moderator. Metalele sunt costisitoare, devin radioactive, necesită sisteme speciale de încălzire pentru a fi menţinute în stare lichidă, în contact cu aerul se aprind, în contact cu apă explodează. Ele se utilizează de obicei în reactoarele cu neutroni rapizi. Tipurile reactoarelor mai răspândite în prezent sunt: filiera uraniu îmbogăţit – apă naturală: PWR - reactor cu apă naturală sub presiune(Pressurized Water Reactor); BWR - reactor fierbător cu apă naturală (Boiler Water Reactor); filiera uraniu natural – apă grea: PHWR - reactor cu apă grea sub presiune (Pressurized Heavy Water Reactor), varianta canadiană CANDU – Canadian Deuterium Uranium; BHWR – reactor fierbător cu apă grea (Boiler Heavy Water Reactor); reactor răcit cu gaze GCR – Gas Cooled grafited moderated Reactor; reactor reproducător (breeder): FBR – Fast Breeder Reactor. Generatoarele de abur prezintă schimbătoare de căldură tubulare (cu ţevi şi manta). În cazul reactoarelor cu agenţi de răcire lichizi (apă, metale topite) aceştia circulă printr-un sistem dezvoltat de ţevi amplasate în volumul de apă. Mantaua – un cilindru situat vertical sau orizontal, este dotată în partea de sus - în volumul de abur, cu dispozitive de separare a picăturilor. Temperaturile agenţilor termici în reactoarele răcite cu gaze sau metale este de ordinul a 400...550 °C . În generatoarele de abur aburul poate fi supraîncălzit. În reactoarele cu apă, la presiuni de 12...16 MPa, temperatura de ieşire a agentului termic este de 280...320 °C . În schimbătoarele de căldură între trepte şi în generatorul de abur temperatura se reduce cu câte 40 °C . În plus, în aceste reactoare nu-i posibilă supraîncălzirea aburului. Astfel, parametrii aburului saturat la intrare în turbinele CNE cu reactoare de tip PWR, BWR, PHWR, BHWR sunt po= 4,5...6,5 MPa şi respectiv to= 257...280 °C . Acest factor are ca urmare: - valoarea redusă a randamentului termic al ciclului centralei; - valori scăzute ale randamentului relativ intern al turbinei din cauza umidităţii sporite a aburului; - necesitatea instalaţiilor de separare a picăturilor şi uscare a aburului; - debite mari volumetrice ale aburului prin turbină şi, ca urmare, sporirea considerabilă a dimensiunilor turbinei în particular şi a instalaţiei de turbine în general; - reducerea turaţiei turbinei de la 3000 (3600) rot/min la 1500 (1800) rot/min şi, ca urmare, schimbarea construcţiei turbogeneratorului.

86

6.2.3. PARTICULARITĂŢILE CNE Necesitatea asigurării securităţii funcţionării utilajului în condiţiile pericolului radiaţiei şi complexitatea utilajului de bază (reactor, turbină) şi a celui auxiliar (sistemelor de răcire, de ventilare, de tratare şi stocare a deşeurilor) solicită investiţii specifice în CNE de 1,5...2,0 ori mai mari de cât în CTE pe combustibili organici cu turbine cu abur şi de 3...6 ori - de cât în cele cu turbine cu gaze. Dacă în preţul de cost al energiei electrice produse la CTE investiţiile au o pondere de 20...30 %, la CNE – 60...70 %. Radioactivitatea şi pericolul contaminării radioactive cer un şir de măsuri şi pun probleme, unele din care nu sunt rezolvate până în prezent: - înstrăinări de teren sub zonele de protecţie, - problema deşeurilor radioactive, - problema casării centralelor la care a expirat termenul de funcţionare ş.a. În afară de pericolul poluării radioactive şi înstrăinările de terenuri fertile CNE mai au şi alte părţi negative în impactul asupra mediului ambiant, sporite comparativ cu CTE cu turbine cu abur din cauza randamentului termic de 1,3...1,5 ori mai mic şi cheltuielilor mai mari cu serviciile proprii: - poluarea termică locală de cca. 1,5 ori mai mare, - consumul mare de apă de răcire. Dar, comparativ cu CTE pe combustibili organici, CNE au şi avantaje indiscutabile: - nu poluează aerul atmosferic cu gaze nocive şi praf, - nu degajă gaze cu efect de seră. Ultimul factor poate fi decisiv pentru perspectivele energeticii nucleare. Schimbările climaterice din ultimele decenii şi chiar din ultimii ani, impactul lor economic şi social, pe de o parte, şi creşterea solicitărilor de energie, pe de altă parte, impun utilizarea şi dezvoltarea tehnologiilor energetice fără degajări de carbon. 6.2.4. IMPACTUL CENTRALELOR NUCLEARE ASUPRA MEDIULUI Cu toate masurile de precautie luate in proiectarea si operarea unei centrale nucleare ramane posibilitatea aparitiei unor deficiente sau a unor conditii care sa conduca la crearea unor situatii de urgenta. Pot avea loc astfel eliberari semnificative de material radioactiv sau expuneri ale lucratorilor sau populatiei ca urmare a unor incidente in operarea centralei sau in timpul transportului de materiale radioactive. Accidentul de la Cernobil a dat nastere unui curent de neincredere si ingrijorare fata de centralele nucleare. De aceea se incearca sa se informeze populatia cat mai corect in ceea ce priveste securitatea centralelor nucleare de tip CANDU. Atitudinea populatiei trebuie sa fie mai curand una de interes si de incredere decat de ingrijorare sau teama fata de centrala nucleara de la Cernavoda. Pana in prezent, centralele nucleare de tip CANDU nu au fost confruntate cu evenimente sau accidente care sa ameninte sanatatea si siguranta oamenilor. Cu toate ca aceste riscuri sunt minimizate prin faptul ca centrala este echipata cu sisteme de securitate proiectate sa previna si sa faca fata unor asemenea evenimente, pentru protectia populatiei si mediului au fost prevazute si pregatite o serie de masuri suplimentare. Printre ele se pot mentiona planificarea si pregatirea pentru situatii de urgenta, prevazuta de legislatia nationala in domeniu ca cerinta obligatorie pentru acordarea autorizatiei de exploatare a centralei nucleare. La CNE-PROD Cernavoda, pregatirea pentru situatii de urgenta este verificata si imbunatatita printr-un program complex de exercitii de urgenta.

87

Aceste exercitii se desfasoara trimestrial, cu fiecare echipa de tura de exploatare, anual, cu tot personalul de pe amplasament, sau odata la 3 ani prin exercitiile generale de urgenta, in care sunt implicate autoritatile publice cu responsabilitati in domeniu si populatia din zona ce se invecineaza cu CNE-PROD Cernavoda. Pentru informarea si pregatirea populatiei au fost distribuite gratuit brosuri cu informatii privind modul de actiune in situatii de urgenta. Producerea energiei nucleare nu conduce la eliberarea de gaze sau particule care produc ploi acide sau contribuie la smogul urban, ori la scãderea stratului de ozon. Emisiile de gaze sunt neglijabile pentru intreg ciclul combustibil. O singura centrala nuclearã de 1GWe eliminã practiic emisiile de circa 1.75 milioane tone CO2 pe an provenite de la arderea cãrbunelui într-o centrala echivalentã din punctul de vedere al puterii instalate (1.2 milioane tone în cazul centralelor pe petrol si 0.7 milioane tone în cazul celor pe gaze naturale). Totodatã, o centrala nuclearã eliminã emisiile de SOx, NOx si de pulberi. Eficienta utilizãrii resurselor este un indicator cheie al dezvoltarii durabile în sectorul energetic. Centralele nucleare operate în prezent extrag o energie pe unitatea de masã de 10000 mai mare decât în cazul combustibililor fosili sau al surselor regenerabile. O cantitate micã de material este extrasã, procesatã, stocatã si transportatã pentru fiecare kWh produs si corespunzãtor volumul de deseuri va fi proportional mai mic. Pe de altã parte, uraniul, ca materie primã, are utilizãri nesemnificative în alte domenii decât producerea de energie. Din punctul de vedere al rezervelor de uraniu trebuie amintit cã, în prezent, consumul anual de uraniu este de circa 60 000 tone (uraniu natural). Rezervele economic exploatabile asigurã, la consumul actual, circa 40 de ani de functionare a capacitãtilor existente. Resursele cunoscute extind aceastã perioadã la 70 de ani. Raportul rezerve/consum este similar pentru petrol si uraniu. Se poate aprecia, însã, cã resursele care vor fi identificate pot fi importante. Se stie cã uraniul este abundent în scoarta Pãmântului si se estimeazã o rezervã pentru 250 de ani de consum actual. La aceastã rezervã se adaugã resursele aflate în oceane si mari. Distribuirea resurselor de uraniu este mult mai uniformã în lume decât cea a resurselor clasice. Pe de altã parte, uraniul nu este singura resursã pentru energia nuclearã. Reciclarea si ciclul toriului sunt alternative foarte serioase. Capacitatea de a fi reciclat este o caracteristicã unicã a combustibilului nuclear, spre deosebire de combustibilii fosili care, o datã arsi, se transformã în cenusã si gaze care sunt împrãstiate in mediu. Ciclul folosit în mod predominant astãzi este cel al 235U (reprezentând 1% din uraniul natural). Baza de resurse poate fi extinsã cu aproximativ 30% prin reprocesarea combustibilului ars si reciclarea materialului fisil (dezvoltarea combustibilului MOX). Tehnologia a fost utilizatã cu succes în Europa si este în curs de dezvoltare in Japonia. Conversia 238U în reactorii rapizi reproducãtori sau în alte tipuri de reactori avansati creste cantitatea de fisil disponibilã cu un factor de aproximativ 60. Protectia radiologicã este esentiala pentru a ne asigura cã domeniul nuclear este compatibil cu dezvoltarea durabilã. Cu toate cã riscurile asociate radiatiilor au fost studiate temeinic, câtiva factori cresc nelinistea publicã. Sunt invizibile, nefamiliare, dificil de înteles, probabiliste în efect, ceea ce pentru public înseamnã inceritudine. Pe de altã parte, instalatiile nucleare presupun complexitate tehnologicã (ceea ce duce la o perceptie de periculozitate) si sunt controlate de institutii departe de experienta localã. În aceastã privintã energia nuclearã nu este, însã, unicã.

88

Principiile protectiei radiologice (1. justificarea activitãtii; 2. limitarea ; 3. optimizarea) sunt în concordantã cu obiectivele dezvoltãrii durabile. Eficienta poate fi mãsuratã prin intermediul nivelului curent si a tendintelor de scadere a emisiilor. Limitele recomandate de ICRP sunt de 1 mSv/an pentru public si 20 mSv/an pentru personalul din unitãtile nucleare. Aceste limite pot fi comparate cu doza medie obtinutã din fondul natural, aproximativ 3 mSv/an. Populatia care locuieste în preajama centralelor nucleare încaseazã o doza între 1 si 20 microSv/an, adicã de 50-1000 ori mai mica decât limita anualã recomandatã de ICRP. Estimãrile conservative pentru cele mai expuse persoane, locuind în vecinãtatea unitãrtilor de reprocesare, dau valori ale dozei anuale între 200 si 500 microSv. Tendinta de scãdere a dozelor colective pentru personalul din centralele nucleare este demonstrata prin faptul ca în 1999 valorile mãsurate au scazut la jumãtate fata de 1987. Din punct de vedere social, perceptia publicã este afectatã de cunoasterea scãzutã în privinta efectelor iradierii, de lipsa de întelegere a balantei avantaje/dezavantaje, necunoasterea regimurilor de lucru si control etc. Pe aceastã directie politicile de informare si educare a publicului sunt foarte importante. Echilibrul între caracterul siintific al riscurilor existente si dreptul democratic a cetãtenilor de a participa la decizii reprezintã un element fãrã de care nu se poate obtine un grad de acceptabilitate bun. Problema unui accident nuclear afecteazã cel mai mult opinia publicã. Dacã pentru situatile normale de functonare se poate demonstra, cu argumente teoretice si cu date experimentale cã energia nuclearã nu constituie un pericol pentru populatie si mediul inconjurãtor, în cazul unui accident lucrurile sunt mult mai delicate. Ceea ce se poate arãta prin modele este probabilitatea foarte micã a unui eveniment major. Totodatã, mãsurile care sunt luate în toate fazele de proiectare, constructie si operare a unei instalatii nucleare sunt gândite pentru a limita la maximum consecintele unui accident. Cu toate acestea un accident nuclear are, în mod clar, consecinte care nu sunt limitate la zona instalatiei nucleare în cauzã. Accidentul de la Cernobîl a evidentiat practic consecinte nelocale si pe termen lung. Combinând acest efect cu inceritudinile în efectele biologice si cu o informare cu puternicã încãrcãturã emotionalã se obtine o îngrijorare publicã crescutã. În cadrul unui reactor nuclear principiul protectiei în adâncime reprezintã fundamentul conceptiei de asigurare a securitãtii nucleare. Cinci bariere succesive sunt gândite în oprirea propagarii materialului radioactiv. Un numãr important de sisteme sunt proiectate pentru a controla, limita si proteja centrala incluzând caracteristici pasive, active sau stand-by, într-o modalitate multi-redundantã. În tãrile OECD riscul estimat pentru un accident de distrugere a zonei active este de 10-4 per an-centralã. tinând cont de sistemul de anvelopare si de mãsurãtorile fãcute, riscul unui accident care sã afecteze semnificativ expunerea persoanelor care locuiesc în vecinãtatea centralei este de 10-5 pe an. Controlul activitãtilor nucleare este efectuat de organisme independente si este centrat pe asigurarea acelor conditii care mentin integriatea barierelor de securitate. În cazul neîndeplinirii acestora nu se permite operarea reactorului. Dacã din punctul de vedere al securitatii responsabilitatea primarã revine firmei care opereaza centrala, corpul de control si reglementare este esential in activitatea de monitorizare a respectãrii standardelor de securitate. El are autoritatea de a implementa mãsuri de securitate, incluzindca masurã extrema închiderea centralei. O altã problema este cea a angajarii populatiei intr-un proces de analizã a riscurilor si beneficiilor care apar in diverse activitãti umane astfel încât sã poatã fi alocate optim resursele în sprijinul dezvoltãrii durabile. Oamenii, de regulã, se concentreazã cu mai mare atentie asupra evenimentelor cu probabilitate scãzutã+consecinte mari decât a celor cu frecventa mai mare, dar cu consecinte mai mici.

89

Din perspectiva dezvoltãrii durabile, managementul deseurilor radioactive are ca obiectiv gestionarea, transportul si depozitarea într-un mod care sã minimizeze impactul vãtãmãtor asupra oamenilor si mediului în orice moment. Problema cea mai importantã este cea a deseurilor de viatã lungã. Totusi, acest element nu este caracteristic doar deseurilor radioactive. Alte deseuri toxice, cum ar fi metalele grele, rãmân indefinit de mult în biosferã sau determinã în termen scurt un impact asupra mediului cu efect pe termen lung. Deseurile care rezultã din energia nuclearã reprezintã volume mici, de aproximativ 1% fãtã de volumul total al deseurilor toxice din tãrile cu industrie nuclearã. Totodatã deseurile radioactive pot fi izolate de biosferã la costuri rezonabile si cu tehnologii disponibile. Costurile managementului si depozitãrii deseurilor nucleare reprezintã doar câteva procente din costul total al electricitatii si se reflectã in pretul platit de cãtre consumator. 6.3 INSTALAŢII ELECTRICE 6.3.1. IMPACTUL INSTALAŢIILOR ELECTRICE ASUPRA MEDIULUI ŞI ECOSISTEMELOR. Instalaţiile electrice care distribuie energia electrică sunt liniile electrice aeriene şi subterane de inaltă tensiune (110kV), de medie şi joasă tensiune (20 şi 6 kV). Toate aceste linii electrice au un impact asupra habitatelor pe care le străbat: apă, sol, subsol şi aşezări umane. Pentru a reduce tensiunea de un nivel ridicat (110kV) la unul scăzut (6 kV), pentru ca apoi să se atingă nivelul de 220V, necesar funcţionării aparaturii sunt necesare staţii electrice şi posturi de transformare. Impactul staţiilor electrice de 110kV pot avea efecte privind modificarea cadrului natural, poluare sonoră, perturbaţii comunicaţii radio-TV, producerea / propagarea incendiilor, crearea de incompatibilităţi estetice, emisii noxe, etc. Tocmai de aceea, pentru ca mediul natural să sufere cât mai puţine modificări , soluţiile tehnice constructive adoptate sunt în măsură să aducă un prejudiciu cît mai mic mediului. În cazul liniilor electrice aeriene se urmăreşte ca amplasarea lor să se realizeze lângă drumuri, liniile sunt construite cu mai multe circuite, iar coronamentele stâlpilor sunt optimizate astfel încât zgomotul şi perturbaţiile radio-TV să fie reduse la minim. Zonele de amplasare ale liniilor electrice sunt alese astfel încât să se evite pierderile de resurse ecologice. În vederea reducerii impactului vizual se aleg variante optime de traseu, tipuri corespunzătoare de stâlpi, iar vopsirea stâlpilor metalici se realizează în culori cât mai puţin contrastante cu mediul înconjurător. La finalizarea lucrărilor se reface stratul vegetal care a fost distrus. În cazul staţiilor de transformare, pentru a limita impacturile datorate de construcţia şi funcţionarea acestora se urmăresc: - utilizarea echipamentlor compacte, care necesită cât mai puţine operaţii de întreţinere, - amplasarea staţiilor electrice în apropierea drumurilor, - folosirea dispozitivelor de atenuare a nivelului sonor pentru anumite echipamente - camuflajul instalaţiilor cu perdele de arbori şi arbuşti, - vopsirea părţilor construtive exterioare în culori necontarstante cu mediul - înscrierea în relieful natural al amplasamentului, iar gradul de ocupare al terenului să fie cât mai mic, - folosirea materialelor incombustibile sau greu combustibile, construirea pereţilor anti foc,

90

-

utilizarea instalaţiilor de semnalizare şi stins incendii, amenajări speciale pentru anumite echipamente şi folosirea materialelor absorbante pentru a se împiedica poluarea solului / subsolului cu ulei electroizolant.

În cadrul societăţii SC Electrica SA în ultimii 3 ani s-au realizat analize de sol, de zgomot, pentru ape potabile şi uzate cu firme specializate, iar rezultatele acestor analize au fost conforme cu legislaţia nedepăşindu-se limitele legale. Pentru personalul care deserveşte instalaţiile electrice ale organizaţiei s-au luat toate masurile tehnico-organizatorice necesare diminuării până la valori nepericuloase ale câmpului electromagnetic în ceea ce priveşte sănătatea omului. In urma studiilor sistematice efectuate in diverse tari, s-a ajuns la concluzia ca efectele biologice ale campului electric generat de instalatiile de inalta tensiune prezinta o semnificatie patologica. In studiile efectuate pana in prezent s-au examinat aspecte complementare referitoare la personalul de exploatare din statiile electrice ce poate fi afectat de probleme ce intra sub incidenta compatibilitatii electromagnetice. În urma acestor studii, s-au putut identifica remedii pentru problemele majore si în acest domeniu. Majoritatea efectelor suparatoare relatate în decursul timpului s-au referit la tensiunile si curentii indusi în structuri metalice sau obiecte ce nu sunt prevazute cu legaturi galvanice ferme la borne de referinta (“pamânt”). Pentru statiile si liniile electrice aeriene functionând la înalta tensiune, descarcarea corona conduce si ea la generarea de zgomot acustic sau electromagnetic, ce afecteaza activitatea publica din zonele învecinate. De un numar de ani se constata o crescânda îngrijorare publica referitoare la posibilele efecte negative ale câmpurilor electrice si magnetice, de nivel redus si de frecventa joasa, asupra starii generale de sanatate a personalului de specialitate sau a celui rezidential, aflat în imediata vecinatate a surselor unor astfel de câmpuri. În ultimul timp apar însa si temeri ce se înscriu în domeniul compatibilitatii electromagnetice si se refera la posibilele interferente în functionarea corecta a unor sisteme de protectie sau a tehnicii de calcul numeric, generate eventual de proximitatea instalatiilor electrice de frecventa industriala. În principiu sunt vizate în special câmpul electric si cel magnetic, de frecvente cuprinse între 0 Hz (instalatiile de tensiune continua) si 30 kHz, cu intensitati în aer de pâna la 20 kV/m, respectiv 50 mT. În ceea ce priveste radiatia electromagnetica de frecvente înalte (300 kHz ¸ 300 GHz) aceasta câstiga din nou în interes din cauza evolutiei spectaculoase a aplicatiilor tehnice ale microundelor, în particular radiotelefonia. Studiile acestui fenomen se încadreaza în domeniul larg al bioelectromagnetismului si se desfasoara în domeniul epidemiologiei, al studiilor de laborator si al dozimetriei. La niveluri de expunere reduse si în absenta efectelor termice, s-au observat unele efecte în laborator. În prezent activitatile de cercetare sunt concentrate în directia reproducerii independente a acestor prime concluzii. Deocamdata nu au putut fi identificate riscuri asupra sanatatii, pentru cazurile în care expunerea nu conduce si la efecte termice în organismul iradiat. În domeniul frecventelor înalte motorul cercetarii se afla în prezent la nivelul telefoanelor portabile, respectiv al efectului câmpului radiat de acestea în imediata vecinatate a creierului uman. În anii 1990, ca raspuns la problemele din ce în ce mai frecvent prezente în massmedia, dar si în literatura de specialitate, în numeroase tari au fost declansate studii sistematice cu scopul recenzarii tuturor datelor disponibile referitoare la influenta câmpului electromagnetic de joasa frecventa asupra structurilor biologice, precum si a eventualelor

91

corelatii între starea de sanatate a personalului expus radiatiilor electromagnetice si doza acestor radiatii. O atentie deosebita este acordata câmpului electromagnetic de joasa frecventa, generat de retelele de înalta tensiune de transport si distributie a energiei electrice, de retelele electrice de distributie interioara, de aparatele electrice de joasa tensiune si de terminalele video. A rezultat un mare numar de rapoarte, elaborate de organizatii independente, cum ar fi, de exemplu, US Environmental Protection Agency (USEPA), World Health Organisation (WHO), National Radiological Protection Board (NRPB) si International Radiological Protection Association (IRPA). Recent s-au înregistrat îngrijorari referitoare la posibilul efect negativ asupra sanatatii persoanelor ce activeaza în zone de câmp electric si magnetic generate de instalatiile electrice (chiar si de cele de joasa tensiune). Aspectele principale din acest punct de vedere sunt legate de ionii si ozonul rezultat din descarcarea corona. Unele rapoarte referitoare la fenomenele de natura electrica implicate si la eventualele lor consecinte au sporit si mai mult sensibilitatea personalului de exploatare din statiile electrice, dar si pe cea a specialistilor, care nu au putut reproduce, însa, prin studii sistematice, efectele reclamate. Concluzia generala a fost, de fiecare data, ca nu se poate stabili cu precizie o influenta definitorie, clara, a expunerii la radiatiile câmpului electromagnetic de joasa frecventa asupra ratei anumitor afectiuni (cancerigene, în special). În prezent interesul major este concentrat asupra câmpului magnetic generat de instalatiile electrice, desi câmpul electric si cel magnetic sunt simultan prezente în zona ocupata de aceste instalaţii. In articolul de fata se vor prezenta masuratorile de camp electric si magnetic cele mai deosebite din 3 statii Traneselectrica : Darste Brasov, Lacu Sarat Braila si Bradu Arges precum si starea de sanatate a salariatilor din aceste statii electrice in decursul a doi ani de zile. Valori maxime ale intensitatii campului electric si a campului magnetic Examinând rezultatele experimentale înregistrate în cele 3 statii ale CN TRANSELECTRICA S.A, s-au identificat valorile maximale, la nivelul statiilor individuale, prezentate în tabelul următor. Valori maxime ale intensitatii câmpului electric si a câmpului magnetic în staţiile electrice ale S.C. TRANSELECTRICA S. A. (Monitorizare in anii 2001-2003) Nr. Denumirea statie statiei electrice

Tensiuni

⏐E ⏐ kV/m

1 Dârste 2 Lacu Sarat

400 kV/ 110 kV

22,44

⏐B⏐ μT 11,39

400 kV/220 kV / 110 kV

20,83

20,1

3 Bradu

400 kV/220 kV/110 kV

18.74

19,73

Observatii La nivelul capacului, cu capacul deschis si celula sub tensiune

Datorita efectuarii masuratorior in alt regim de functionare si a posibilitatii de masurare in zone de lucru cu scoatere de sub tensiune, determinarile privind intensitatea campului electric s-au axat atat pe repetarea masuratorilor in anumite puncte de interes din statia electrica de 400 kV, cat si pe identificarea factorilor de risc privind personalul aflat in timpul programului de lucru. S-au constatat valori foarte reduse ale intensitatii campului electric in cele patru obiective in care s-au executat masuratori, inclusive pe platforma de lucru la inaltime din zona de lucru de la AT-uri. Se poate afirma, atat pe baza acestor determinari, cat si a celor efectuate in alte statii electrice, in conditii similare, ca cele patru puncte de lucru:

92

-

lucrări revizie autotransformator (la sol, in perimetrul zonei de lucru) separator cupla transfer MOP cupla transfer, cu capacul deschis (la nivelul de tensiune 220 kV) nu prezinta riscuri biologic, indiferent de durata de stationare, valorile fiind mult sub limita de 10 kV/m.

6.3.2. POLUAREA VIZUALĂ GENERATĂ DE STAŢIILE DE TRANSFORMARE ŞI CONEXIUNE Din punct de vedere constructiv, posturile electrice de transformare sunt de trei feluri: subterane, supraterane si aeriene.

Posturile de transformare subterane nu ridica probleme sub aspectul poluarii vizuale a mediului inconjurator. Posturile de transformare supraterane pot fi inglobate in constructiile pe care le deservesc (industriale, blocuri de locuinta etc.) fiind insa si in cazuri in care ele trebuie executate in constructii independente, ceea ce diminueaza din estetica peisajului prin aspectul mai putin placut al acestora, ocuparea terenurilor, nearmonizarea lor arhitecturala cu zona in care se amplaseaza. Pentru aceste cazuri, una din solutiile cel mai des utilizate in ultima vreme este miniaturizarea posturilor de transformare, asigurandu-se prin aceasta dimensiuni cat mai mici ale constructiei. La aceasta solutie s-a ajuns ca urmare a progreselor facute in tehnologia de fabricare a echipamentelor electrice, unde aerul care forma spatiul dielectric dintre faze a fost inlocuit cu alte materiale cu caracteristici electroizolante mai favorabile. De asemenea, exista preocupari privind realizarea unor constructii cu aspect placut sau care se incadreaza in mediul inconjrator.

Posturile de transformare aeriene sunt construite pe stalpi din lemn sau din beton, de dimensiuni mari, aspectul nefiind estetic. Intreg echipamentul postului de transformare nu este intotdeauna bine finisat. S-au cautat continuu solutii pentru ameliorarea estetica a posturilor de transformare aeriene. Astfel, de la posturi de transformare pe doi stalpi si cu balustrada pentru sustinerea transformatorului s-a trecut la posturi de transformare pe un singur stalp, iar in ultima vreme s-a renuntat si la balustrada pentru transformator, odata cu aparitia transformatoarelor etanse care pot fi agatate. Statiile de tip exterior, indiferent de faptul ca echipamentul de comutatie primara si transformatoarele de masurare sunt plasate la sol sau la semiinaltime pe cadre, prin caracterul lor industrial, polueaza estetic peisajul. Pot fi luate in consideratie trei solutii, care amelioreaza aceasta situatie: - mascarea statiilor de transformare de tip exterior prin plantatii de pomi in imediata vecinatate a exteriorului gardului statiei; - amplasarea statiilor electrice in intregime in interiorul constructiilor (statii de tip interior) si la care aerul ramane in continuare mediul electroizolant intre elementele aflate sub tensiune; aceste instalatii ocupa insa volume de constructii relativ mari; - utilizarea tehnologiei instalatiilor capsulate, in care mediul electroizolant este hexaflorura de sulf; instalatia capsulata cuprinde atat barele si conexiunile, cat si aparatajul de comutatie primara; instalatiile de acest tip ocupa un spatiu relativ redus insa costurile ridicate limiteaza inca larga lor implementare in reteaua electrica urbana.

93

O situatie deosebita, pentru aspectul estetic al peisajului este data de intrarile si respectiv iesirile liniilor electrice aeriene din statiile de transformare. In fata statiei se formeaza o aglomerare de linii aeriene de diferite tipuri constructive, aparute in etapele de dezvoltare ale statiei. In cazul instalatiilor de medie tensiune, o solutie posibila ar fi realizarea iesirilor prin linii in cablu subteran. La liniile electrice de inalta tensiune situatia este mai complicata, atat ca latime a culoarelor cat si ca estetica a lor. Solutia care ocupa cel mai putin spatiu si asigura o estetica acceptabila este aceea a culoarului unic format din cadre metalice care se construiesc odata cu statia de transformare pentru numarul final de circuite prevazut.

6.3.3. POLUAREA SONORĂ Poluarea sonoră genereaza multiple efecte asupra organismului, in functie de trei parametri: intensitate (tarie), inaltime (frecventa) si durata. Poluarea sonora produsa de centralele si retelele electrice poate sa aiba caracter intermitent sau permanent. Depasirea unor anumite valori poate deveni nociva pentru om. Nocivitatea zgomotelor are consecinte diverse, pornind de la generarea unui sentiment de frica mergand dupa caz pana la pierderea totala sau partiala a auzului. Nivelul de zgomot depinde de intensitatea si de frecventa lui, fiind divers in centralele si retele electrice, atat ca natura (mecanica, electrica, magnetica, electrodinamica, termica), precum si ca durata (permanent, intermitent). In unele cazuri, un acelasi utilaj produce componente de natura diferita. Motoarele electrice de exemplu, determina atat vibratii ale circuitului magnetic cat si zgomote aerodinamice, iar ventilatoarele dau nastere la zgomote de natura aerodinamica peste care se suprapune si o componenta mecanica. Zgomote cu caracter intermitent sunt produse in centralele si retelele electrice de catre echipamente in unele etape ale functionarii lor. Conectarea si deconectarea unui intreruptor de medie sau inalta tensiune, ca si a unui contactor electric, sunt insotite intotdeauna si de zgomote puternice. Zgomote cu caracter permanent se produc in centralele si retelele electrice pe toata durata functionarii instalatiilor. Liniile electrice aeriene de inalta si foarte inalta tensiune sunt insotite in functionarea lor de un zgomot specific determinat de descarcarea corona (descarcari electrice incomplete in jurul conductoarelor sub tensiune). Ca orice descarcare electrica, acest fenomen este insotit de zgomote si de emisie de lumina. Sub liniile aeriene de 220 kV si 400 kV, ca si in statiile de transformare cu aceleasi tensiuni, se aud zgomote specifice, iar in unele cazuri noaptea, se observa si efectul luminos al fenomenului. Descarcarea corona determina un zgomot a carui intensitate depinde de raza conductorului (cu cat conductorul este de raza mai mica cu atat fenomenul corona este mai accentuat), de numarul de conductoare din fascicul si de umiditatea atmosferica. Nivelul zgomotului audibil calculat variaza intre (40...60) dB (raportat la 20 mP), in functie de tensiunea liniei electrice, de numarul de conductoare pe faza, de sectiunea conductoarelor, conditiile meteorologice si distanta fata de faza exterioara a liniei electrice. In S.U.A. se considera ca limita maxima admisibila a zgomotului audibil este de (50...60) dB masurat la 15 m departare de faza exterioara a liniei electrice si sub ploaie puternica. Transformatoarele de putere si autotransformatoarele genereaza zgomote, compuse dintr-un ton fundamental de 100 Hz si armonice ale acestuia, repartizate in functie de tipul si caracteristicile echipamentului. Aceste armonici scad cu frecventa. Zgomotul se datoreaza vibratiilor miezului magnetic si infasurarilor care se transmit prin uleiul electroizolant si cuva.

94

Zgomote cu caracter intermitent sunt date si de ventilatoarele de aer, care servesc la racirea transformatoarelor atunci cand acestea sunt in functiune.

6.3.4. POLUAREA ELECTROMAGNETICĂ Descărcarea corona care apare in instalatiile de inalta si foarte inalta tensiune este insotita de aparitia de o succesiune de impulsuri de curent de scurta durata. Propagarea acestor curenti determina, in jurul circuitelor parcurse, aparitia de campuri electromagnetice perturbatoare, de frecventa si amplitudine diferite, si care conduc la distorsionarea semnalelor utile ale emisiilor radio si televiziune. Poluarea electromagnetica este specifica instalatiilor cu tensiunea nominala peste 220 kV si prezinta o importanta deosebita odata cu extinderea comunicatiilor in domeniul frecventelor inlate si foarte inalte. Perturbatiile de inalta frecventa determinate de descarcarea corona se manifesta atat in instalatiile radio care functioneaza, in general, in banda de frecventa de (0,5...1,6) MHz, cat si in cele de televiziune (24...216) MHz si de telefonie de inalta frecventa prin curenti purtatori [2]. Perturbatiile in domeniul radiofrecventa depind de: gradientul de tensiune superficial al conductorului, de numarul si dimensiunile conductoarelor din fascicul, de distanta receptorului radio fata de linia electrica de inalta tensiune si de conditiile meteorologice. Pe timp frumos, nivelul perturbatiilor radio, in cazul liniilor cu tensiunea nominala de 400 kV poate atinge 50 dB (la 20 m de axul liniei si raportat la 1 mV/m); pe timp de ploaie nivelul perturbator poate atinge 70 dB. Perturbatii ale emisiunilor de televiziune sunt determinate de doi factori - perturbatii pasive, datorate prezentei instalatiilor electrice si reflexiilor semnalului util determinate de acestea (aparitia imaginilor “fantoma”); - perturbatii active, datorate distorsionarii semnalului util de catre campul perturbator de inalta frecventa determinat de descarcarea corona.

Perturbatiile electromagnetice, de inalta frecventa, determinate de descarcarea corona cresc odata cu intensitatea ploii si se manifesta mai ales, in zone cu intensitati slabe ale semnalului TV, ca si in cazul unei montari nefavorabile a antenei de receptie. Se poate ajunge la nivele perturbatoare de (40...70) dB, la o frecventa de 75 MHz. Prezenta descarcarii corona in instalatiile de inalta tensiune conduce si la pierderi de energie electrica, care sunt dependente de o serie de factori constanti (tipul stalpului, sectiunea conductorului fascicular, distanta dintre conductoarele unui fascicul si distanta dintre faze) si factori variabili (tensiunea de serviciu a liniei electrice, conditiile meteorologice, starea suprafetei conductoare, clemelor si armaturilor, tipul si gradul de poluare al izolatoarelor). Pierderile prin descarcarea corona nu depind de puterea transmisa in instalatie si reprezinta cateva procente din capacitatea de transport a liniei.

6.3.5. POLUAREA PSIHICĂ GENERATĂ DE RISCURI DE ACCIDENTE Poluarea psihică rezida în sentimentul de teama pe care-l provoacă instalaţiile electrice asupra factorului uman. Acest sentiment este valabil si pentru personalul instruit care lucreaza in statiile de transformare, de conexiuni, care manifesta teama cu caracter temporar (la declansarile intempestive ale intrerupatoarelor aflate in imediata apropiere) sau cu caracter permanent (teama pe care o inspira efectele presupuse ale campului electric si magnetic asupra starii de sanatate).

95

Influenta campului electric produs de catre instalatiile electrice asupra organismelor vii formeaza obiectul unor cercetari din ce in ce mai ample si mai profunde, odata cu cresterea tensiunilor utilizate in retelele electrice. Din masuratorile efectuate a rezultat ca, la o linie electrica aeriana cu tensiunea nominala de 400 kV cu dublu circuit, campul electric are valori de pana la 15 kV/m. Pentru o linie aeriana cu tensiunea nominala de 765 kV, valorile maxime masurate ale campului electric la sol pot depasi 15 kV/m. Valorile limita admise ale campului electric inca nu sunt complet definite; studiile efectuate au pus in evidenta fenomene de: oboseala, scaderea atentiei, slabiciune in membrele superioare, senzatii de ameteala, schimbarea ritmului de somn cu insomnii si treziri frecvente, in cazul persoanelor care lucreaza in zone cu campuri electrice intense. In prezent se considera faptul ca pentru valori sub 5 kV/m nu exista pericole pentru om, intre 5 kV/m si 25 kV/m trebuie sa se limiteze timpul de lucru in camp electric, iar peste 25 kV/m nu se poate lucra decat luand masuri speciale de protectie. Problemele legate de efectele campurilor magnetice asupra organismelor vii sunt in studiu, nefiind inca definite complet limitele admise si nici efectele concrete asupra factorului uman . Pericolele (riscurile) de accidente datorate curentului electric sunt in principal electrocutarile si arsurile. Electrocutarile sunt provocate de trecerea unui curent electric prin corpul omului, fie ca urmare a atingerii directe cu partea metalica a unei instalatii electrice aflate sub tensiune, fie indirect prin atingerea unor elemente metalice care au ajuns accidental sub tensiune (conturnari sau strapungeri ale elementele electroizolante, inductie). Curentul electric care trece prin corpul omenesc, in functie de frecventa si intensitatea lui, poate provoca efecte diferite. Astfel, un curent electric de 50 Hz cu o intensitate de pana la 0,9 mA este insensibil, intre (1,2...1,6) mA provoaca senzatii de furnicaturi, intre (8...9,5) mA dureri de brate, iar la 15 mA desprinderea omului de elementul aflat sub tensiune nu se mai poate face cu forte proprii. Aceste fenomene au condus la concluzia ca pentru a nu fi periculos, curentul electric prin om nu trebuie sa depaseasca 10 mA. In curent continuu aceasta limita este de 50 mA. In curent alternativ, la valori mai mari de 10 mA, in functie de durata de trecere a curentului electric, organismul viu este lezat, cele mai grav afectate fiind inima si sistemul nervos. Se poate produce moarte prin electrocutare, caz destul de des intalnit in instalatiile energetice. Arsurile generate de efectul termic al arcului electric asupra organismului viu sunt, in general, mai grave decât arsurile provocate de alte cauze. Arcul electric comporta temperaturi inalte si totodata poate determina transferul pe suprafaţa corpului uman de metale topite.

96

TESTE DE AUTOEVALUARE (raspunsurile boldate sunt bune) 1. Obtinerea pastei de hartie se realizeaza prin tratament termic cu abur la 6 atm. si: a). 140 0C b). 170 0C c). 200 0C 2. Solutiile reziduale rezultate la producerea celulozei se neutralizeaza cu: a). lapte de var b). carbonat de calciu c). lapte de var si carbonat de calciu 3. Volumul de apa reziduala obtinut pentru producerea unui kg de hartie este de: a). 100…200 l b). 200...300 l c). 300…400 l 4. In procesul de fabricare al hartiei, metalele grele sunt datorate prezentei : a). bioxidului de titan b). hidroxidului de sodiu c). coroziunii 5. Turbiditatea apei evacuate in procesul de fabricatie al hartiei inflenteaza fauna acvatica la valori mai mari de: a). 25 mg/l b). 30 mg/l c). 35 mg/l 6. In procesul obtinerii clincherului pentru ciment, sunt amestecate: a). calcar si argila b). cenusa de pirita si calcar c). calcar, argila si cenusa de pirita 7. Procesul de clincherizare se realizeaza la temperaturi de: a). 1250 0C b). 1450 0C c). 1650 0C 8. Cea mai putin poluanta metoda de obtinere a cimentului este: a). metoda umeda b). metoda semiumeda c). metoda uscata

9. In procesul obtinerii varului se degaja a). CO b). CO2 10. Placile glazurate de faianta sunt tratate termic timp de a). 50..55 min. b). 55..60 min c). 60..70 min 11. In procesul de albire al matasii se folosesc: a). substante oxidante b). substante reducatoare c). substante acide 12. Apa utilizata in industria textila trebuie sa aiba un continut de calciu si magneziu: a). > 60 mg/l b). 60 mg/l c). < 60 mg/l 13. In finisarea produselor textile se foloseste abur de: a). 1..3 bar b). 3..6 bar c). 6..10 bar 14. Emulgatorul utilizat in producerea bitumului are un continut de azot aminic de: a). 4..8 % b). 8..12% c). 12..16% 15. In zona de reducerea a furnalului temperatura este de: a). 800…1200 0C b). 600…1000 0C c). 700…1100 0C 16. In zona de carburare a furnalului temperatura este de: a). 1200…1800 0C b). 1000…1600 0C c). 800… 1400 0C 17. In creuzetul furnalului temperatura este de: a). 2000 0C b). 1800 0C c). 1600 0C

18. In gazul de furnal se gaseste praf in urmatoarea concentratie: a). 1…20 g/Nm3 b). 1…30 g/Nm3 c). 1…40 g/Nm3 19. Cuprul brut contine : a). maxim 20% impuritati b). maxim 30% impuritati c). maxim 40% impuritati 20. Concentrarea materialelor se realizeaza prin; a). macinare b). spalare c). flotatie 21. Ce puct de topire are faialita? a). 800…1000 0C b). 1000…1200 0C c). 1200…1400 0C 22. Pentru arderea cocsului se utilizeaza aer: a). 1..3 Nm3/kg fonta b). 2..4 Nm3/kg fonta c). 3..5 Nm3/kg fonta 23. Cǎldura se asigura in Romania in centralele termoelectrice in proportie de: a). 35 % b). 40 % c). 45 % 24.Oxizii de sulf rezulta la arderea: a). carbunilor b). gazelor naturale c). pacurei 24. Oxizii de azot se diminueaza prin: a). cresterea raportului de aer b). scaderea raportului de aer 25. Utilizarea cogenerarii conduce la a). reducerea poluarii b). cresterea poluariii

26. Ecotaxa pe carbon area caracteristici a). cantitative b). calitative 27. Combustibilii nuclearicei mai utilizati la fisiune nucleara sunt: a). U235 b). U238 c). U236 28. Barele de reglare a puterii reactorului: a). reflecta neutronii b). absorb neutronii 29. Utilizarea centralelor nucleare conduce la: a). cresterea efectului de sera b). scaderea efectului de sera 30. Apa intr-o centrala nuclearo-electrica este un bun: a). moderator b). agent de racire