Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и изготовление экспериментальных образцов блоков контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ при производстве гидроксида бериллия

Номер контракта: 14.579.21.0098

Руководитель: Минашкин Вячеслав Михайлович

Должность: заведующий лабораторией

Организация: Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова"
Организация докладчика: Акционерное общество "Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я.Карпова"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
анализ, гидроксид, бериллий, частица

Цель проекта:
1) Настоящий проект направлен на решение конкретной научной проблемы исследования динамики и свойств аэрозолей и гидрозолей бериллия и его соединений в условиях, моделирующих атмосферу производственных помещений и сточные воды вновь создаваемого производства гидроксида бериллия. 2) Цели проекта: 1.1 Организация и проведение комплекса проектно-конструкторских, монтажно-сборочных и пуско-наладочных работ направленных на создание экспериментальных образцов (ЭО) блоков контроля (далее - блоков) выбросов и сбросов загрязняющих веществ при производстве бериллийсодержащих концентратов по ТП-1 и гидроксида бериллия по ТП-2, разрабатываемых в рамках комплексного проекта ПНИЭР. 1.2 Проведение исследовательских испытаний ЭО блоков в условиях, моделирующих реальные, и разработка метода контроля микроконцентраций бериллия и его соединений в воздушной среде производственных помещений и в сточных водах (СВ) производства бериллийсодержащих концентратов по ТП-1 и гидроксида бериллия по ТП-2. 1.3 Настоящие ПНИ являются составной частью комплексного проекта ПНИЭР по теме: «Разработка инновационной технологии получения бериллийсодержащих концентратов и гидроксида бериллия из минерального и техногенного сырья» (шифр «2015-14-582.21.0008»).

Основные планируемые результаты проекта:
1) Основные результаты ПНИ:
а) Результаты теоретических исследований по обоснованию оптимальных физико-химических методов и приборов для детектирования техногенных частиц гидроксида бериллия в воздухе и производственных помещений, воды и на поверхности материалов различного назначения.
б) Результаты теоретического исследования возможностей появления ошибок при детектировании техногенных частиц гидроксида бериллия.
в) Результаты экспериментальных исследований (исследовательских испытаний) макетов средств пробоотбора, идентификации и обнаружения действия техногенных частиц гидроксида бериллия.
г) Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации усовершенствованных экспериментальных образцов блоков контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ при производстве гидроксида бериллия.
д) Экспериментальные образцы блоков контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ при производстве гидроксида бериллия.
2) Экспериментальный образец программно-аппаратного комплекса для определения состава аэро-/гидрозолей (распределение по размерам и концентрации нано-/микрочастиц Ве) и диагностики методом флуоресценции микроконцентраций бериллия в атмосфере производственных помещений и сточных вод вновь создаваемого производства гидроксида бериллия (ПАК-Ве), в том числе:
- пробоотборник (в количестве до 10 штук),
- концентратомер (в количестве до трёх штук),
- сигнализатор аварийных выбросов (в количестве не менее 10 штук),
- автоматизированное рабочее место оператора.
а) Технические характеристики концентратомера:
1 Спектральный диапазон оптического излучения, нм:
- канал возбуждения: от 200 до 900,
- канал пропускания: от 200 до 900,
- канал регистрации: от 250 до 900.
2 Время одного измерения, с, не более: 10.
3 Диапазоны измерений микроконцентраций бериллия и его соединений:
- в воздухе рабочей зоны, мг/м3 – от 0,001 до 10,
- в СВ производства бериллия гидроксида, мг/дм3 – от 0,0002 до 10.
4 Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений микроконцентраций бериллия в СВ, мг/дм3: плюс/минус (0,004+0,10×С), где С – установленное значение микроконцентрации бериллия.
5 Время прогрева, мин, не более – 30.
6 Потребляемая мощность, Вт, не более – 100.
7 Габаритные размеры ЭО концентратомера, мм, не более: 300 × 400 × 500.
8 Масса ЭО концентратомера, кг, не более: 20.
9 Условия эксплуатации анализаторов:
- температура окружающей среды, °С: от 10 до 35,
- атмосферное давление, кПа: от 84 до 106,7,
- относительная влажность воздуха при температуре 25°С, %: не более 80
10 Питание от сети переменного тока:
- напряжение, В: 220 + 22,
- частота, Гц: 50 плюс/минус 1.
б) Технические характеристики сигнализатора аварийных выбросов:
1 Условия эксплуатации анализаторов:
- температура окружающей среды, °С: от 10 до 35,
- атмосферное давление, кПа: от 84 до 106,7,
- относительная влажность воздуха при температуре 25°С, %: не более 80
2 Питание от сети переменного тока:
- напряжение, В: 220 + 22
- частота, Гц: 50 плюс/минус 1
3 Пределы измерения концентрации бериллия и его соединений:
- в воздухе рабочей зоны, мг/м3 – от 0,001 до 10,
- в СВ производства бериллия гидроксида, мг/дм3 – от 0,0002 до 10.
4 Порог срабатывания аварийной сигнализации, мг/м3: от 0,5 до 0,8.
5 Пороги сигнализации, мг/м3:
- первый уровень – 0,1,
- второй уровень – 0,3,
- третий уровень – 1,0.
6 Ток, потребляемый ЭО сигнализатора от сети, А: не более 0,12.
7 Потребляемая мощность на один канал, В × А: не более 3,5.
8 Ток короткого замыкания источника питания датчика, А: не более 0,18.
9 Ток срабатывания защиты от короткого замыкания, А: не более 0,5.
10 Габаритные размеры, мм, не более: 150 × 250 × 400.
11 Масса, кг, не более: 3.
в) Технические характеристики автоматизированного рабочего места (АРМ):
1 ЭО АРМ должен быть разработан на основе персонального компьютера, имеющего конфигурацию:
1.1 частота процессора – до 1,8 ГГц;
1.2 количество ядер процессора - 2;
1.3 ОЗУ – до 4 Гб;
1.4 жёсткий диск – до 1 ТБ, 2 шт., дублирование (RAID), промышленное исполнение.
1.5 монитор с разрешением до 1920×1080 точек.
2 Разрабатываемое ПО, устанавливаемое на персональный компьютер АРМ оператора, должно обеспечивать управление, сбор, обработку и хранение данных, получаемых с контрольно-измерительных блоков (сигнализатора аварийных выбросов и концентратомера).
3 Должно быть предусмотрено хранение первичных и обработанных данных, включая резервное (дублированное) хранилище для данных, полученных при возможных авариях и сбоях в технологическом процессе.
4 Все средства отображения информации, органы управления и внутреннего контроля разрабатываемого ЭО АРМ должны быть скомпонованы на лицевых панелях пультов управления в соответствии с требованиями к информационным моделям по ГОСТ 20.39.108.
5 Кодирование и компоновка средств отображения информации, органов управления на пультах управления, цветовое оформление лицевых панелей пультов разрабатываемого ЭО АРМ должны обеспечивать безошибочность и быстродействие операторов, удобство и безопасность работы в любое время суток.
6 По эргономике и технической эстетике разрабатываемый ЭО АРМ должен соответствовать требованиям ГОСТ 20.39.108.



Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1) Результаты, полученные при выполнении ПНИ, будут использованы при разработке системы контроля газовых выбросов и сточных вод производства гидроксида бериллия с целью диагностики микроконцентраций бериллия в режиме "реального времени".
2) Впервые будет создана автоматизированная система дистанционного контроля методом флуорометрии микроконцентраций загрязнений в атмосфере производственных помещений и сточных вод производства бериллия и его соединений в режиме "реального времени". По результатам ПНИ предполагается подготовка и подача заявки на полезную модель по теме: "Программно-аппаратный комплекс диагностики и раннего предупреждения наличия микроконцентраций гидроксида в окружающей среде".
3) Прототип - анализаторы жидкости "Флюорат-02" (ТУ 4215-001-45549798-2008), предназначенные для измерения массовой концентрации неорганических и органических примесей в воде, а также воздухе, почве, технических материалах, продуктах питания после перевода примесей в раствор. Область применения анализаторов - аналитический контроль объектов окружающей среды, санитарный контроль и контроль технологических процессов. Анализаторы могут быть использованы в качестве детектора в хроматографии. Анализаторы рассчитаны на эксплуатацию в лабораторных условиях. Изготовитель - 000 «Люмэкс-маркетинг» (г.Санкт-Петербург).
4) Основой системы системы контроля газовых выбросов и сточных вод производства гидроксида бериллия будет программно-аппаратный комплекс для определения состава техногенных аэро-/гидрозолей. Для создания программно-аппаратного комплекса планируется проведение комплекса проектно-конструкторских, сборочно-монтажных и пуско-наладочных работ, проведение исследовательских испытаний, направленных на изучение свойств аэрозолей металлических частиц, имитирующих частицы бериллия, в условиях, моделирующих реальные условия эксплуатации.
Основным научно-техническим риском следует считать создание новых методов дистанционного определения аэро-/гидрозолей бериллия, обладающих более высокой чувствительностью при диагностике микроконцентраций бериллия и его соединений, действие которых может быть основано на аномальных оптических свойствах аэро-/гидрозолей металлов (гигантское комбинационное рассеяние, гигантская люминесценция, гигантское оптическое пропускание).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Стадия внедрения результатов ПНИ – разработка.
2) Результаты ПНИ будут использованы при создании системы контроля содержания токсичных соединений бериллия в окружающей воздушной и водной среде при производстве гидроксида бериллия.
3) Разработанная система контроля безопасности производства бериллия может также найти применение при создании автоматизированных систем мониторинга выбросов и стоков веществ, опасных для жизнедеятельности человека, в горно-металлургической и химической промышленности, на транспорте, в медицине и сельском хозяйстве, в аэрокосмической промышленности, в быту (в местах массового скопления людей) и т.д.
4) Социально-экономическим эффектом от внедрения системы контроля безопасности производства бериллия является улучшение экологических условий и качества жизни населения РФ, проживающего в окрестности предприятий горно-металлургической промышленности, производящих токсичные металлы и их соединения, в том числе, - соединения бериллия.

Текущие результаты проекта:
1) Составлен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы в области разработки методов физико-химического анализа бериллия и его соединений в окружающей среде.
2) Произведён выбор и обоснованы направления исследований в области разработки методов физико-химического анализа микроконцентраций бериллия в окружающей среде.
3) Осуществлён сравнительный анализ существующих инструментальных методов физико-химического анализа микроконцент-раций гидроксида бериллия в окружающей среде и обоснован оптимальный метод измерения.
4) Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТ 15.011-96 на тему: «Способы и приборы контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ при производстве бериллия».
5) Разработана ПИ микроконцентраций аэро-/гидрозолей и частиц ряда металлов (серебро, медь, никель, магний, кальций) моделирующих аэро-/гидрозоли соединений бериллия, и микроконцентраций гидроксида бериллия в окружающей среде.
6) Разработаны МВИ микроконцентраций аэро-/гидрозолей и частиц ряда металлов (серебро, медь, никель, магний, кальций) моделирующих аэрозоли и гидрозоли соединений бериллия, и методик измерений микроконцентраций гидроксида бериллия в окружающей среде.
7) Осуществлена разработка ЭКД на ИС для регистрации микроконцентраций гидроксида бериллия в окружающей среде.
8) Выполнен комплекс проектно-конструкторских, сборочно-монтажных и пуско-наладочных работ, направленных на изготовление стенда для регистрации микроконцентраций гидроксида бериллия в окружающей среде.
9) Осуществлена разработка программы и методик исследовательских испытаний стенда для регистрации микроконцентраций гидроксида бериллия в окружающей среде.
10) Проведены исследовательские испытания стенда для регистрации микроконцентраций гидроксида бериллия в окружающей среде.