Assessment of mercury emissions and load of coal and petroleum coke burning as energy source in cement industry

Abstract AR

تبحث الدراسة تركيزات عنصر الزئبق المنبعث من حرق الفحم كمصدر للطاقة في صناعة الأسمنت بجمهورية مصر العربية.

الفحم هو واحد من مصادر الطاقة في كوكب الأرض حيث يتميز بأنه وقود حفري قابل للاشتعال حوالي 50٪ من كتلة الفحم من مواد كربونية مشتقة من نباتات قديمة تعرضت للضغط و تعديل تركيب المواد العضوية الموجودة حيث يختلف نوع الفحم حسب درجات تحول و تعديل المواد العضوية الموجودة في النباتات بالإضافة إلى وجود مجموعة من الشوائب.

يستخدم الفحم في نطاق واسع اليوم في مصر كمصدر للطاقة بدلا من البترول و الغاز الطبيعية في فرع صناعة الاسمنت.

الزئبق هو واحد من المعادن الثقيلة التي تنتج كبخار أو مركب من مركبات الزئبق عندما يتم حرق الفحم حيث تم وضع اتفاقية ميناماتا و التي وضعت خصيصا للحد من التلوث بمركبات الزئبق أو ببخار الزئبق في أي منظومة بيئية و كذلك قانون البيئة رقم 4/94 و لائحته التنفيذية المعدلة بقرار رئيس مجلس الوزراء رقم 964/2015 و التي حددت الحد الأقصى لانبعاث أبخرة الزئبق التي تنتج من حرق الفحم في صناعة الأسمنت بنسبة 0.05 ملليجرام / م3.

المواد و الطرق المستخدمةيمكن الحصول على الزئبق الذي تحمله جسيمات الأتربة من: المصادر الثابتة: وهي أكوام من عمل مصنع لإنتاج الأسمنت مع الفحم حرق كمصدر للطاقة.

وحدة المصيدة الباردة (Cooled Trap).

جهاز الامتصاص الذري - الجرافيتي.

الطريقة القياسية المعتمدة من وكالة حماية البيئة الأمريكية و الخاصة بسحب عينات الأتربة الكلية من المداخن من خلال جهاز مماثل لحركة الهواء داخل المدخنة (EPA ISO-Kinetic Methods no.5).

الطريقة القياسية المعتمدة من وكالة حماية البيئة الأمريكية و الخاصة بسحب عينات المعادن الثقيلة من المداخن من خلال جهاز مماثل لحركة الهواء داخل المدخنة (EPA ISO-Kinetic Methods no.29).

الطريقة القياسية المعتمدة من وكالة حماية البيئة الأمريكية و الخاصة بسحب عينات الأتربة الكلية من الهواء الخارجي لقياس تركيزات المعادن الثقيلة المدمصة على حبيبات الأتربة (EPA Compendium Methods IO.5).

تم أخذ عينات من الزئبق (الجسيمات أو البخار) باستخدام جهاز أبيكس إيزو-كينيتيك - موديل X5000 - عام 2012 وفقا للطرق القياسية (EPA ISO-Kinetic Methods no.5 and no.

29 - Appendix I ) بمعدل 25 لتر / دقيقة لمدة 120 دقيقة مقسمة إلى مرحلتين: أول 60 دقيقة لأخذ عينات الجسيمات (6 نقاط من منفذين في المدخنة - EPA ISO-Kinetic Methods no.5) و 60 دقيقة ثانية لأخذ عينات بخار الزئبق (6 نقاط من 2 المنافذ في المدخنة - EPA ISO-Kinetic Methods no.29).

تم أخذ العينات على مدار موسمي الصيف و الشتاء.

كما تم سحب العينات حسب خطوط الإنتاج داخل كل شركة حيث تم تحديد خطي إنتاج (الخط 1 و الخط 2) لكل شركة وتم مراعاة أن الشركات الثلاث تستخدم ثلاثة أنواع من الفحم (فحم الكوك و الفحم البترولي و المختلط) وذلك كله يأتي في إطار دراسة تأثير كل منها على انبعاثات الزئبق من المداخن.

تم هضم العينات التي تم جمعها من المداخن أو من الهواء الخارجي أولا ثم حقنها في جهاز الامتصاص الذري حيث تم استخدام جهاز من ماركة شيمادزو مشتملا على وحدة المصيدة الباردة لتحليل تركيزات الزئبق الموجودة في محاليل العينات التي تم جمعها من المداخن سواء كانت عينات فلاتر أتربة أو محاليل مؤكسدة و كذلك العينات التي تم جمعها من الهواء الخارجي في المناطق المحيطة بمصانع الأسمنت الثلاثة طبقا لخطة العمل التي تم اعتمادها في خطة الدراسة.

النتائج و مناقشة النتائج: بعد تحليل العينات و استقراء النتائج التي تم الحصول عليها و تحليلها طبقا للتحليل الإحصائي تبين الأتي: اتضح ان استخدام الفحم كمصدر للطاقة في صورة مختلطة مع مصدر طاقة آخر مثل النفايات البلدية يؤدي إلى تقليل كمية انبعاثات الزئبق التي تنتج من حرق الفحم الحجري النقي.

سرعة الرياح و اتجاهها تؤثر بشكل مباشر على تشتت الملوثات و تحديدا تركيزات الزئبق المنبعثة من حرق الفحم في المصانع الثلاثة محل الدراسة.

من خلال مقارنة تركيزات الزئبق المنبعث من حرق الفحم من مصانع الأسمنت تبين أن بعض النتائج قد تجاوزت الحدود القصوى المسموح بها في اللائحة التنفيذية الخاصة بقانون البيئة رقم 4 لسنة 1994 و التي صدر آخر تعديل لها بقرار من رئيس مجلس الوزراء رقم 964 لسنة 2015 حيث تجاوزت متوسطات تركيزات الزئبق المحمولة على الجسيمات الصلبة الكلية الناتجة من المداخن الرئيسية الحدود القصوى للقانون حيث أن الحدود القصوى للقانون هي 0، 05 ملليجرام/م3 بينما كانت النتيجة التي ظهرت في متوسطات التحليل الإحصائي 0، 0875 ملليجرام/م3 بينما كانت أقصى تركيزات تم الحصول عليها في مصنع أسمنت حلوان حيث بلغت متوسطات تركيزات الزئبق في مداخن شركة أسمنت حلوان 0، 0515 ملليجرام/م3.