alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2019.10-12.052-062alternative-1678Research ArticleVII. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 17. Энергетика и экологияVII. ENVIRONMENTAL ASPECTS OF ENERGY.17. Energy and EcologyВозврат в производственный цикл мелкодисперсной пыли соединений лития из воздуха рабочей зоныAir Protection of Working Zone against Fine-Dispersed Lithium Compounds Dust by Its Return to the Production CycleФерапонтоваЛ. Л.FerapontovaL. L.

Людмила Леонидовна Ферапонтова - кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаб. № 1 Отдела химии и новых химических технологий

д. 19, Моршанское шоссе, г. Тамбов, 392680

Lyudmila Ferapontova - Ph.D. in Engineering, Leading Researcher at Laboratory no. 1 of Departament of Che-mistry and New Chemical Technologies

19 Morshanskoe Drive, Tambov, 392680

ferapontova2005@yandex.ruБулаевН. А.BulaevN. A.

Николай Анатольевич Булаев - старший научный сотрудник, лаб. № 1 Отдела химии и новых химических технологий

д. 19, Моршанское шоссе, г. Тамбов, 392680

Nikolay Bulaev - Lead-ing Researcher at Laboratory no. 1 Departa-ment of Chemistry and New Chemical Technologies

19 Morshanskoe Drive, Tambov, 392680

mail@roshimzaschita.ruФерапонтовЮ. А.FerapontovaYu. A.

Юрий Анатольевич Ферапонтов - кандидат технических наук, начальник Отдела химии и новых химических технологий

д. 19, Моршанское шоссе, г. Тамбов, 392680

Yuri Ferapontov - h.D. in Engineering, Head of Laboratory no. 1 of Departament of Chemistry and New Chemical Technologies

19 Morshanskoe Drive, Tambov, 392680

ferapontova2005@yandex.ruПостернакН. В.PosternakN. V.

Николай Владимирович Постернак - начальник лаб. №1 Отдела химии и новых химических технологий

д. 19, Моршанское шоссе, г. Тамбов, 392680

Nikolay Posternak - Head of Laboratory no. 1 of the Departament of Chemistry and New Chemical Technologies

19 Morshanskoe Drive, Tambov, 392680

mail@roshimzaschita.ruОАО Корпорация «Росхимзащита»РоссияCorporation “Roshimzaschita” LtdRussian Federation201926052019010-125262Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20192019Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1678

На основании анализа экспериментальных данных установлено, что основным источником выбросов пыли соединений лития в окружающую среду являются используемые в технологическом процессе на стадии изготовления хемосорбентов вакуум-сушильные шкафы и прессы, над которыми установлена принудительная вытяжная вентиляция, эффективно удаляющая из воздуха рабочей зоны пыль соединений лития (до значения 0,014 мг/м3, что на 30 % меньше предельно допустимой концентрации (ПДК). Методами химического и качественного рентгенофазового анализа был определен химический состав пыли: основными компонентами являются моногидрат гидроксида лития и гидроксид лития – вещества, используемые в технологических процессах как основное сырье и имеющие достаточно высокую стоимость. В статье анализировался дисперсный состав пыли и ее концентрация в воздухе рабочей зоны. Выявлено, что основную массу пыли составляют частицы значительно крупнее 10 мкм, а концентрация пыли соединений лития составляет не более 4,6–6,0 мг/м3 на протяжении всего технологического процесса. Рассмотрено несколько систем очистки воздуха от пыли соединений лития. На основании анализа полученных результатов предложена система очистки, состоящая из батарейного циклона и последующего барботажа воздушного потока через слой воды. Эта система позволяет снизить концентрацию пыли до 0,017 мг/м3, что на 15 % меньше ПДК для гидроксида и пероксида лития. Экспериментально показано, что полученная в результате удаления из воздуха рабочей зоны пыль соединений лития может быть использована в технологическом цикле синтеза пероксида лития, обеспечивая возможность получения конечного продукта с содержанием основного вещества до 93,3 % вес. Предложенная схема удаления пыли соединений лития и последующее возвращение пыли в производственный цикл может применятся при разработке исходных данных на проектирование экологически чистой технологии производства пероксида лития.

Based on the analysis of experimental data, it was found that the main source of lithium compounds dust into the environment is the vacuum-drying cabinets and presses used in the technological process at the stage of manufacturing chemosorbents over which forced exhaust ventilation is installed, effectively removing the dust of lithium com-pounds from the air of the working area (up to a value of 0.014 mg/m3 which is 30% less than MPC). We have used the chemical and qualitative X-ray phase analysis methods to determine the chemical composition of dust. It follows from the results obtained that the main components in the dust composition are lithium hydroxide monohydrate and lithium hydroxide – the substances used in technological processes as the main raw material and have a sufficiently high cost. The article analyzes the dispersed composition of dust and its concentration in the air of the working area. It was found that the bulk of the dust particles are much larger than 10 microns, and the dust concentration of lithium compounds is not more than 4.6–6.0 mg/m3 throughout the process. Several systems of air purification from lithium compounds dust are considered. Based on the analysis of the results obtained, the purification system consisting of a battery cyclone and subsequent air flow bubbling through the water layer is proposed. The system allows us to reduce the dust concentration to a value of 0.017 mg/m3 which is 15% less than the MPC for hydroxide and lithium peroxide. It is shown experimentally that the dust of lithium compounds obtained as a result of removal from the air of the working zone can be used in the technological cycle of synthesis of lithium peroxide providing the possibility of obtaining a final product with a content of the base material up to 93.3% by weight. This scheme of removal of lithium compounds dust and its subsequent return to the production cycle can be used in the development of initial data for the design of environmentally friendly lithium peroxide production technology.

пыль соединений литиядисперсный составсистемы фильтрации и очистки воздуха рабочей зоныпредельно допустимая концентрациябатарейный циклонбарботажэффективность очисткигидроксид литиякарбонат литияпероксид литиясистемы защиты органов дыханияlithium compounds dustdispersion compositionfiltration and purification system of working zone airlimited permissible concentrationmulticlonebubblingpurification effectivenesslithium hydroxidelithium carbonatelithium peroxideReferencesВоронин, Г.И. Жизнеобеспечение экипажей космических кораблей / Г.И. Воронин, А.И. Поливода. – М. Машиностроение. – 1967. – С. 36.Voronin G.I., Polivoda A.I. Life support for spacecraft crews (Zhizneobespechenie ekipazhei kosmicheskikh korablei). – Moscow: Mechanical Engineering, 1967; p. 36 (in Russ.).Petroctlli, A. Some notes on the use of superoxides in regenerative air system / A. Petroctlli, A. Capolesto // Aerospase Med. –1964. – Vol. 31. – P. 440.Petroctlli A., Capolesto A. Some notes on the use of superoxides in the regenerative air system. Aerospase Med., 1964;31:440 (in Eng.).Presti, J. Superoxide life support system for submersibles / J. Presti, H. Wallman, A. Petroctlli // Undersea Technol. –1967. – Vol. 8. – P.20.Presti J., Wallman H., Petroctlli A. Superoxide life support system for submersibles. Undersea Technol., 1967;8:20 (in Eng.).Вредные вещества в промышленности / Под редакцией Н.В. Лазарева. – М. Химия, 1977. – Т. 3. – С. 321.Harmful substances in industry (Vredny`e vesh-chestva v promy`shlennosti). Edited by Lazarev N.V. Moscow: Chemistry Publ., 1977, vol. 3, p. 321 (in Russ.).Франке, З. Химия отравляющих веществ / З. Франке. – М. Химия, 1973. – Т. 1. – С. 411.Franke Z. Chemistry of toxic substances (Himiia otravlyayushchikh veshchestv). Moscow: Chemistry Publ., 1973, vol. 1, p. 411 (in Russ.).Копытов, Ю.Ф. Защита окружающей среды от пыли соединений лития / Ю.Ф. Копытов, Н.А. Булаев, Л.Л. Ферапонтова // Материалы Всероссийского научного конгресса «Фундаментальная наука – ресурс сохранения здоровья здоровых людей». –Тамбов, РАН. 2008. – С. 101–103.Kopytov Yu. F., Bulaev N. A., Ferapontova L. L. Protection of the environment from lithium dust (Zashchita okruzhayushchei sredy ot pyli soedinenii litiia). Proceedings of the All-Russian Scientific Congress “Fundamental science a resource for preserving the health of healthy people”. Tambov, RAS Publ., 2008; p. 101–103 (in Russ.).Ужов, В.Н. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н. Ужов [и др.]. – М.: Наука. 1981. – С. 423.Uzhov V.N., Waldberg A.Yu., Myagkov B.I., Reshidov I.K. Purification of industrial gases from dust (Ochistka promyshlennykh gazov ot pyli). Moscow: Science, 1981; p. 423 (in Russ.).Коузов, П.А. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности / П.А. Коузов, А.Д. Мальгин, Г.М. Скрябин. – Л.: Химия, 1982. – С. 267.Kouzov P.A., Malgin A.D., Scriabin G.M. Cleaning from dust gases and air in the chemical industry (Ochistka ot pyli gazov i vozduha v himicheskoi promyshlennosti.) Leningrad: Chemistry Publ., 1982; p. 267 (in Russ.).Родионов, А.И. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов / А.И. Родионов [и др.]. – М.: Химия. 1985. 432 с.Rodionov A.I., Kuznetsov Yu.P., Zenkov V.V., Soloviev G.S. Equipment, facilities, fundamentals of designing chemical and technological processes for protecting the biosphere from industrial emissions (Oborudovanie, sooruzheniya, osnovy proektirovaniya himiko – tekhnologicheskikh protsessov zashchity biosfery ot promyshlennykh vybrosov). Moscow: Chemistry Publ., 1985; 432 p. (in Russ.).Израэльсон, З.И. Вопросы гигиены труда и профессиональной патологии при работе с редкими металлами / З.И. Израэльсон, О.Я. Могилевская, С.В. Суворов. – М.: Медицина, 1973. – 303 с.Izraelson Z.I., Mogilevskaya O. Ya., Suvorov S. V. Issues of occupational health and occupational pathology when working with rare metals (Voprosy gigieny truda i professionalnoi patologii pri rabote s redkimi metallami). Moscow: Medicine Publ., 1973; 303 p. (in Russ.).Smith, N.W. Lithium hydroxide / N.W. Smith, W.L. Walkenhorst // Amer. Ind. Hyg. Assoc. J. – 1964. – Vol. 25. – No. 4. – P. 424–426.Smith N.W., Walkenhorst W.L. Lithium hydroxide. Amer. Ind. Hyg. Assoc. J., 1964;25(4):424–426.Williams, R.F. Threshold Limit Values / R.F. Williams // American Conference of Governmental Industrial Hygienists. – 1974. – P. 94–99.Williams R.F. Threshold Limit Values. American Conference of Governmental Industrial Hygienists. N.Y., 1974; pp. 94–99 (in Eng.).Брунере В.Я., Докучаева А.Н. Определение кислорода в перекисных соединениях / В.Я. Брунере, А.Н. Докучаева // Изв. АН Латв. ССР. Сер. хим. – 1990. – № 6. – С. 693.Brunere V.Ya., Dokuchaeva A.N. Determination of oxygen in peroxide compounds (Opredelenie kisloroda v perekisny`kh soedineniiakh). Izv. AN Latv. SSR. Ser. Chemical, 1990, no. 6, p. 693 (in Russ.).Seyb E., Kleinberg J. Determination of superoxid oxygen / E. Seyb, J. Kleinberg // J. Am. Chem. Soc. – 1951. – Vol. 73. – P. 2308.Seyb E., Kleinberg J. Determination of superoxid oxygen. J. Am. Chem. Soc., 1951;73:2308.Алексеевский, Г.В. Количественный анализ / Г.В. Алексеевский, Р.К. Гольц, А.А. Мусакин. – М.: Госхимиздат, 1955. – 558 с.Alekseevskiy G.V., Golts R.K., Musakin A.A. Quantitative analysis (Kolichestvennyi analiz). Мoscow: Goskhimizdat Publ., 1955; 558 p. (in Russ.).Методические указания на определение вредных веществ в воздухе. – М.: ЦРИА «Морфлот», 1981. – С. 235–239.Guidelines for the determination of harmful sub-stances in the air (Metodicheskie ukazaniya na opredelenie vrednykh veshchestv v vozdukhe). Мoscow: TSRIA “Morflot” Publ., 1981; pp. 235–239 (in Russ.).Ферапонтов, Ю.А. Оценка дисперсного состава перекисных соединений щелочных металлов / Ю.А. Ферапонтов, М.А. Ульянова, Д.В. Жданов // Химическая технология. – 2008. – Т. 9. – № 1. – С. 1–6.Ferapontov Yu.A., Ulyanova M.A., Zhdanov D.V. Evaluation of the dispersed composition of peroxide compounds of alkali metals (Otsenka dispersnogo sostava perekisnykh soedinenii shchelochnykh metallov). Chemical Technology, 2008;9(1):1–6 (in Russ.).Ферапонтов, Ю.А. Получение пероксида лития в поле сверхвысокой частоты / Ю.А. Ферапонтов, М.А. Ульянова, Т.В. Сажнева // Химическая технология. – 2007. – Т. 8. – № 5. – С. 193–196.Ferapontov Yu.A., Ulyanova M.A., Sazhneva T.V. Obtaining lithium peroxide in a field of ultrahigh frequency (Poluchenie peroksida litiya v pole sverkhvysokoi chastoty). Chemical Technology, 2007;8(5):193–196 (in Russ.).Пат. РФ № 2322387. МПК С01В 15/043. Способ получения пероксида лития / Ю.А. Ферапонтов, М.А.Ульянова, Т.В. Сажнева // Опубл. 2008.Ferapontov Yu.A., Ulyanova M.A., Sazhneva T.V. Pat. Of the Russian Federation No. 2322387. IPC S01B 15/043. The method of obtaining lithium peroxide (Sposob polucheniya peroksida litiya. Publ. 2008 (in Russ.).Ферапонтов Ю.А., Ульянова М.А., Сажнева Т.В. Условия кристаллизации Li2O2∙H2O в тройной системе LiOH – H2O2 – H2O / Ю.А. Ферапонтов, М.А. Ульянова, Т.В. Сажнева // ЖНХ. – 2008. – Т. 53. – Вып. 10. – С. 1749–1754.Ferapontov Yu.A., Ulyanova M.A., Sazhneva T.V. Crystallization conditions for Li2O2 ∙ H2O in the ternary system LiOH – H2O2 – H2O (Usloviya kristallizatsii Li2O2∙H2O v troinoi sisteme LiOH – H2O2 – H2O). WNH, 2008;53(10):1749–1754 (in Russ.).Nefedov, R. Kinetics of Lithium Peroxide Mono-hydrate Thermal Decomposition / R. Nefedov, N. Posternak, Yu. Ferapontov // AIP Conference Proceedings, 2017. – Vol. 1899. – Iss. 1. – P. 020013-1–020013-6.Nefedov R., Posternak N., Ferapontov Yu. Kinetics of Lithium Peroxide Monohydrate Thermal Decomposition. AIP Conference Proceedings, 2017;1899(1):020013-1–020013-6 (in Eng.).Nefedov, R. Synthesis of Lithium Peroxide from Hydrogen Peroxide and Lithium Hydroxide in Aqueous-Organic Medium: Wasteless Technology / R. Nefedov, Y. Ferapontov // MATEC Web of Conferences. – 2017. – Vol. 96. – Article no. 00004.Nefedov R., Ferapontov Y. Synthesis of Lithium Peroxide from Hydrogen Peroxide and Lithium Hydroxide in Aqueous-Organic Medium: Wasteless Technology. MATEC Web of Conferences, 2017;96:Article Number 00004 (in Eng.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.