Современные сведения об отходах промышленностей и их классификация

Размещено на http://www.allbest.ru/

Современные сведения об отходах промышленностей и их классификация

1. Общие сведения

Особенностью научно-технического прогресса является увеличение объема общественного производства. В результате развития производства в хозяйственный оборот вовлекается все большее количество природных ресурсов. Однако степень их рационального применения в целом низкая. Ежегодно используется около 10 млрд.т. минеральных и почти столько же органических сырьевых продуктов. Разработка и утилизация большинства важнейших полезных ископаемых в мире происходят быстрее, чем разведка их запасов. Около 70% затрат в промышленности нашей страны приходится на сырье, материалы, топливо и энергию. И в то же время от 10 до 99% исходного сырья превращается в отходы, сбрасываемые в атмосферу и водоемы, загрязняющие землю.

Транспортирование и складирование отходов отвлекает значительные средства от основного производства. Ежегодные расходы на удаление в отвалы отходов лишь угольной и энергетической промышленности составляют около 300 млн. руб. На организацию и эксплуатацию отвалов эти отрасли расходуют средства, составляющие 8… 10% стоимости добываемого угля, производимой энергии и пара.

Источниками загрязнения атмосферы разнообразной пылью являются также предприятия по производству строительных материалов, горно-обогатительные комбинаты и другие предприятия, технологические процессы которых основаны на дроблении, измельчении и обжиге больших количеств минерального сырья. При работе вращающихся печей для обжига цементного клинкера пылевынос составляет 8… 20% сухого сырья. Даже после очистки газовоздушные выбросы технологических агрегатов цементных заводов содержат 100… 150 мг/м³ пыли.

Промышленные отходы, сосредоточенные в отвалах, шлаконакопителях, хвостохранилищах, загрязняют поверхностный сток воды в районах размещения промышленных предприятий. Сброс промышленных отходов приводит в конечном счете к загрязнению вод Мирового океана, которое вызывает резкое снижение его биологической продуктивности и отрицательно влияет на климат планеты.

Рациональное решение проблемы промышленных отходов зависит от ряда факторов: вещественного состава отходов, их агрегатного состояния, количества, технологических особенностей и т. д. Снижение ущерба, обусловленного образованием промышленных отходов достигается совершенствованием производства и соблюдением технологической дисциплины, повышением эффективности шламохвостохранилищ, а также обезвреживанием и рациональным захоронением отходов.

При комплексном использовании сырьевых материалов промышленные отходы или побочные продукты одних производств являются исходными материалами других. Подобное использование сырья логически обусловлено потребностями развития народного хозяйства на современном этапе.

Важность комплексного использования сырьевых материалов можно рассматривать в нескольких аспектах. В о - п е р в ы х, утилизация отходов позволяет решать задачи по охране окружающей среды, освобождать ценные земельные угодья, отчуждаемые под отвалы и шламохранилища, устранять вредные выбросы в окружающую среду. В о - в т о р ы х, побочные продукты промышленности в значительной степени покрывают потребность ряда перерабатывающих отраслей в сырье, причем во многих случаях высококачественном, подвергнутом в процессе производства первичной технологической обработке (измельчению, обжигу и т. д.). В - т р е т ь и х, при комплексном использовании сырья снижаются удельные капитальные затраты на единицу продукции и уменьшается срок их окупаемости; непроизводительные расходы основного производства, связанные со складированием отходов, строительством и эксплуатацией хранилищ для них; уменьшаются затраты, расход теплоты и электроэнергии на новую продукцию за счет технологической подготовленности отходов; увеличивается производительность оборудования.

Из отраслей-потребителей промышленных отходов, являющихся побочными продуктами различных производств, наиболее потребляющей является производство строительных материалов. Учитывая, что затраты на материальные ресурсы в сметной стоимости строительства составляют более 55%, то, очевидно, можно утверждать, что применение побочных промышленных продуктов - это один из путей повышения эффективности производства строительных материалов.

2. Классификация побочных промышленных продуктов

В настоящее время отсутствует всесторонняя классификация побочных промышленных продуктов, что обусловлено их различным химическим составом, свойствами, технологическими особенностями получения и условиями образования.

Все побочные продукты промышленности можно разделить на две группы: м и н е р а л ь н ы е (неорганические) и о р г а н и ч е с к и е. Наибольшее значение для производства строительных материалов имеют минеральные продукты, которые составляют большую часть всех отходов, производимых добывающими и перерабатывающими отраслями промышленности. Эти побочные продукты в большей мере изучены, чем органические.

П.И. Боженов предложил классифицировать побочные промышленные продукты в момент выделения их из основного технологического процесса на три следующих класса: А - продукты, не утратившие природных свойств; Б - искусственные продукты, полученные в результате глубоких физико-химических процессов; В - продукты, образовавшиеся при длительном хранении в отвалах.

Продукты класса А(карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое)имеют химико-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород. Область их применения обусловлена агрегатным состоянием, фракционным и химическим составом, физико-механическими свойствами. Преимущественно минеральные продукты класса А применяются как заполнители бетонов, а также как исходное глинистое, карбонатное или силикатное сырье для получения разнообразных искусственных строительных материалов (керамики, извести, автоклавных материалов и др.).

Продукты класса Бполучают в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или чаще высоких температурах. Диапазон их возможного применения шире, продуктов класса А. Особенно эффективно использование этих отходов там, где продуктивно реализуются затраты топливно-энергитических ресурсов и рабочей силы на их получение. Применение подобных продуктов рационально прежде всего при производстве цементов, материалов автоклавного твердения, где повышенная реакционная способность исходного сырья дает высокой экономической эффект. Так, при использовании доменного шлака для изготовления шлакопортландцемента почти в два раза снижаются топливно-энергитические затраты на единицу продукции, а себестоимость уменьшается на 25…30%.

Продукты класса образуются в результате физико-химических процессов, протекающих в отвалах (самовозгорание, распад шлаков и образование порошка и др.). Типичными представителями сырьевых материалов этого класса являются горелые породы.

Однако приведенная выше классификация требует обязательного учета х и м и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к п о б о ч н ы х п р о д у к- т о в. В зависимости от преобладающих в их составе химических соединений минеральные продукты можно разделить на следующие группы: силикатные, карбонатные, известковые, гипсовые, железистые. В пределах каждой группы возможно более подробная классификация. Например, силикатные побочные продукты можно разделить на основные и кислые в зависимости от процентного содержания основных и кислых оксидов, карбонатные- на кальциевые и магниевые. В некоторых случаях при химической характеристике ведущее место отводится соединениям, содержащимся в сравнительно небольшом количестве, но имеющим решающее значение при выборе способа утилизации (например, щелоче-, цинко-, алюминий содержащим и др.).

Большая часть природных и искусственных минеральных побочных продуктов промышленности состоит преимущественно из кремнезема, силикатов и алюмосиликатов кальция и магния. Это объясняется тем, что они являются отходами добычи и переработки природных силикатных материалов, на долю которых приходится 86,5% массы земной коры.

Для систематического рассмотрения побочных продуктов удобна их классификация в зависимости от отрасли промышленности, где они в основном образуются. По этому принципу можно выделить следующие группы.

1. Побочные продукты металлургии: доменные, ферросплавные и сталеплавильные шлаки; шлаки, образующиеся при плавке руд цветных металлов; продукты обогащения руд; нефелиновые и другие шламы.

2. Побочные продукты тепловой энергетики и топливной промышленности: зола, топливные шлаки, шахтные породы, отходы углеобогащения, нефтегазовый пек, кислый гудрон.

3. Побочные продукты химической промышленности: железистые и гипсосодержащие отходы; соле- и гидроксидсодержащие шламы и содопродукты; фосфорные шлаки, вторичные полимерные продукты.

4. Побочные продукты горнодобывающей промышленности: вскрышные и попутно добываемые породы.

5. Побочные продукты переработки древесины и другого растительного сырья: кора, обрезки, стружки, опилки, лигнин, гуза-пая, отходы кенафа и др.

6. Побочные продукты производства строительных материалов: отходы цементного, асбестоцементного, стекольного, керамического, полимерного производств, нерудной промышленности, бетона и железобетона.

7. Отходы городского хозяйства: изношенные автопокрышки, тряпье, бумажная макулатура, твердые остатки сточных вод, использованные полимерные материалы.

3. Выбор направления утилизации промышленных отходов

Одним из основных критериев при выборе направления использования побочных промышленных продуктов является достигаемый экономический эффект. В производстве строительных материалов экономический эффект утилизации 1 т твердых отходов Э_уд определяют как разность суммарных удельных приведенных затрат на изготовление аналогичных материалов из традиционного сырья, эксплуатацию отвалов и затрат на производство аналогичных материалов из побочных продуктов:

Э_уд = (n₁/а) (С₁ + n₂С₂ - С₃) + Е_н (К₁ + n₂К₂ - К₃),

где С₁ и С₃ - себестоимости строительных материалов соответственно из традиционного и утилизируемого сырья; С₂ - ежегодные затраты содержание отвалов и транспортировку побочных продуктов; n₂ - коэффициент, учитывающий частичную или полную ликвидацию отвалов, n₂ = 0,3…1; К₁ и К₃ - удельные капитальные вложения на производство соответственно строительных материалов из традиционного и утилизируемого сырья; К₂ - капитальные вложения на сооружения отвалов; Е_н - нормативный коэффициент окупаемости капитальных вложений, Е_н =0,15; а - удельный расход утилизируемого сырья на единицу продукции; n₁ - коэффициент, учитывающий долю затрат на данный вид материала в общих затратах на сырье и материалы в себестоимости смонтированной конструкции.

В качестве примера (табл.1.) приведены данные по удельному экономическому эффекту использования золошлаковых отходов ТЭС в зависимости от области их применения.

Полный расчет экономического эффекта утилизации побочных продуктов возможен при учете дополнительного эффекта от снижения ущерба, причиненного ими в биосфере, ДУ, так как отпадает необходимость в площадях для складирования отходов ДУ_в, а также сокращаются выбросы в воздушный и водный бассейны ДУ_б.

ДУ = ДУ_в + ДУ_б.

Площадь складирования отходов, га, определяется по формуле

ДУ_в = ЦS_в/Т_в,

где Ц - цена 1 га земли, руб; S_в - территория, высвобождаемая из-под отходов, га; Т_в - время, в течение которого разрабатываются отвалы, лет.

Второе слагаемое ДУ_б определяет снижение ущерба сельскому, лесному, водному и другим хозяйствам.

Таблица 1

П р и м е ч а н и е. Под степенью утилизации золы и шлаков ТЭС понимается возможное целесообразное количество отходов, которые могут быть использованы в процентном отношении их общего объема.

Определяя направление утилизации продуктов промышленности, наряду с достигаемым экономическим эффектом, необходимо учитывать и ряд других факторов: сумму капитальных вложений в утилизационные установки и механизмы по переработке сырья и их эффективность; потребительскую стоимость изготавливаемой продукции; производственную структуру данного региона и др.

Важнейшими свойствами сырьевых материалов, определяющими методы переработки, являются их химический состав, физико-механические, токсикологические, пожаро-и взрывоопасные характеристики.

В ряде случаев побочные продукты, являющиеся промышленными отходами, характеризуются неоднородностью состава и свойств. Например, химический состав золы может значительно отличаться даже при сжигании одного и того же топлива на одной электростанции. Колебания состава должны учитываться при выборе направления переработки сырья. Так, большая часть побочных продуктов, образующихся при обогащении и сжигании углей основных месторождений нашей страны, по химическому составу соответствует требованиям технологии аглопоритового щебня. Для производства аглопоритового гравия диапазон допустимых колебаний содержания отдельных оксидов в исходном сырье сужается, в частности ограничивается количество легкоплавких компонентов. При колебаниях химического состава существенно изменяется гидравлическая активность зол. Так, кислые золы как активная минеральная добавка могут применяется при содержании SiO₂ не менее 40% и SO₃ не более 2%.

Для стабилизации состава и свойств побочных промышленных продуктов применяют ряд технологических приемов. В частности, золы со стабильными свойствами получают при отборе определенных фракций, для чего на тепловых электростанциях устанавливают системы золоулавливания.

При транспортировке побочных продуктов на другие предприятия целесообразна их предварительная обработка. Производят гранулирование шлаков, при котором приобретается не только товарная форма, но и значительно улучшаются технические свойства продукта. Для пастообразного сырья (фосфогипс) необходимым условием применения являются предварительное высушивание и гранулирование.

Литература

1. Глуховский В.Д., Кривенко П.В., Старчук В.Н. и др. «Шлакощелочные бетоны на мелкозернистых заполнителях». Киев, «Выша школа», 1991.

2. Питулк С.М, Салимов А.Н. и др. «Стеновые панели из керамзитополистиролбетона». Журнал «Строительные материалы и конструкции», №1, 1990.

3. Дворкин Л.И., Пашков И.А. «Строительные материалы из отходов промышленностей». Киев, «Выша школа», 1989.

4. Газиев У.А. Оптимизация составов шлакощелочного пенополистиролбетона. Журнал «Поиск-3», Алма-Ата, 1998.

5. Газиев У.А., Махмудова Н.А. Богловчи материалларнинг истикболли турлари ва улар асосида бетон ишлаб чикариш. Укувкулланма, Тошкент, 2002.

Размещено на Allbest.ru