Производственные отходы–потенциальный источник вторичного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Производственные отходы - потенциальный источник вторичного сырья

Азиханова Д.К. Сунакбаева Д.К.

В последние годы все острее встает вопрос защиты человека и окружающей среды от вредных воздействий техногенных загрязнений и в связи с этим особое признание для решения ряда задач по охране объектов биосферы завоевывает применение адсорбентов. Проблема отходов неразрывно связана с их рациональным использованием в качестве вторичного сырья. Это решает целый комплекс вопросов по защите окружающей среды, по экономии первичных материалов, электроэнергии, высвобождению трудовых ресурсов.

Объем накопленных промышленных отходов в Казахстане составляет свыше 17 млрд. т [1-2]. Причем в местах организованного складирования накопилось около 2000 млн.т одних только токсичных отходов, относящихся к ? и ?? классам опасности [2]. Это хром-, ртуть- и мышьяксодержащие отходы, отходы производства лакокрасочных материалов, пришедшие в негодность пестициды и другие ядохимикаты, отработанные ртутные и люминисцентные лампы. Ежегодно в народном хозяйстве образуется около 1 миллиарда тонн отходов. Основное количество отходов, около 700-800 млн. тонн, образуется в горнодобывающей, металлургической, химической, нефте- и газодобывающей, деревообрабатывающей, бумажной промышленностях и в производстве стройматериалов, в сельском и коммунальном хозяйствах. Из этих отходов для нужд народного хозяйства используются около 65-70 млн.т. Большинство промотходов представляют значительную ценность при разумном их использовании, что наглядно видно из таблицы 2. Решение проблемы утилизации отходов дает также возможность высвободить немало земель, пригодных для сельского хозяйства [3].

С каждым годом в связи с ростом промышленного производства резко сокращаются мировые запасы сырья. По подсчетам ученых, запасов нефти и газа при современном уровне потребления хватит только на 80-170 лет, запасов цинка, никеля, меди на 100 лет, залежи угля можно будет разрабатывать ещё 1700 лет [4]. Особенно сокращены запасы минерального сырья. Так как запасы природных ресурсов не беспредельны, необходимо делать упор на их комплексное использование, а именно, на создание мало- и безотходных технологий и увеличение сырьевой базы за счет широкого применения отходов в различных отраслях народного хозяйства. Из руд в цветной металлургии в основном извлекаются всего лишь 2-3 % полезных элементов, 97-98 % идет на отвал.

Среди отходов значительный сырьевой потенциал представляют зола и шлаки. В настоящее время перерабатывается лишь не более 20 % этого ценного материала. В основном зола используется в качестве наполнителя для цементов. 1,3 т золы бурого угля, уловленной из дымовых газов, заменяет 1 т цемента. Состав золы бурого угля (5-30% оксида железа, 30 % извести и заметные количества коксованного остаточного угля) показывает возможность её использования в металлургии для получения железного концентрата [5]. утилизация отход металлообработка

Сырьевая база цветной металлургии Казахстана успешно укрепляется за счет широкого использования не только золы, но и накопившихся за многие годы сотни млн. тонн шлаков, в которых содержание ряда металлов значительно выше, чем в добываемой руде. Себестоимость металлов, извлекаемых из шлаков, в несколько раз ниже, чем получаемых из руд, так как не требуется затрат на геологоразведку, транспортировку, строительство рудников и обогатительных фабрик [6].

Отходящие газы многих предприятий цветной и черной металлургии Казахстана служат сырьем для получения серной кислоты. Себестоимость кислоты, полученной утилизацией серосодержащих газов металлургических предприятий, а также удельные капитальные вложения на 1 т продукции в 2 раза ниже, чем при производстве серной кислоты из природного сырья [7].

Отходы металлургических предприятий, получаемые при производстве кислорода, используются для производства азотных удобрений. Серная кислота, получаемая из отходящих газов, образующихся при обжиге сульфидных руд, применяется для получения суперфосфата, сульфата и гидросульфата аммония [8].

Среди отходов промышленности значительный интерес представляет лом металлов. В общем количестве лома на долю отходов металлов в виде кусков, порошков, стружек, листовых образцов, образуемых в ходе производственных процессов, приходится 67%, 31% составляет на амортизационный лом, остальные 2% составляют металлы, извлекаемые из шлаковых отвалов [9].

Источником амортизационного лома являются списанные и изношенные оборудования, инструменты, изделия, инвентарь и т.д. Например, средний срок службы вагонов, рельсов 30 лет, судов 25 лет, мостов 100 лет, линий электропередач 50 лет, автомобилей 10 лет [10-11].

На машиностроительных предприятиях 55 % амортизационного лома образуется при замене технологической оснастки и инструментов. Размеры отходов металла в производстве зависят от количества металлов и сплавов, подлежащих переработке.

Отходы образуются от производства проката, литья и механической обработки. Основным источником образования отходов является металлообработка [12].

За рубежом особое внимание уделяется сбору и переработке использованных алюминиевых и жестяных банок. Первым продуктом, подвергшимся в США широкой переработке, были алюминиевые банки. В 1990 г. было произведено 88 млрд. банок, из них переработано 55 млрд., что составляет 62,5 %. Степень утилизации алюминиевых и жестяных банок в Великобритании составляет не более 5 %, в странах Западной Европы 25 %. В перспективе предполагается увеличение степени утилизации использованных банок, т.к. на получение алюминия из этих отходов требуется лишь 1/10 часть от той энергии, которая тратилась бы на его производство из первоначального сырья, т.е. переработка выгодна в экономическом плане.

В последние 15-20 лет усиленно ведутся научно-исследовательские работы по созданию второго поколения пластмасс, т.е. по замене обычных дешевых пластмасс производимых из нефти на биоразлагаемые в природных условиях под действием микроорганизмов до безвредных для окружающей среды соединений. Эти полимерные материалы получают на основе использования смеси крахмала или целлюлозы, выделенного из сельскохозяйственных культур (кукуруза, картофель, твердые отходы переработки пищи) и полиэтилена. К биоразлагаемым полимерам относятся также синтетические полиэфиры, получаемые химическим синтезом, и биополимеры, биосахариды синтезированные с помощью микроорганизмов. Эти новые материалы полностью подвергаются биохимическому разложению в присутствии влаги и компостированию при разных условиях. На основе биополимеров уже получен ряд продуктов: амортизационная упаковочная стружка, которая раньше изготовлялась из полистирола, мешки упаковочные, разнообразные посуды разового пользования, контейнеры и т.п.

Ценнейшим сырьем являются отходы деревообрабатывающей и бумажной промышленности. Древесные отходы (кора, стружка, опилка и т. п.) используются для получения энергии или тепла. Если сжигать вместе с жидким топливом, они горят как самые лучшие дрова. Опилки используются также и на технологические нужды, при добавке их в кирпич-сырец сокращается сушка [13-15].

Отход сахарного производства служит для производства спирта, различных сорбентов, мелиорантов [16-17]. Например, 2/3 этилового спирта, производимого в Казахстане, получают из отходов Таразского сахаро-рафинадного комбината.

Многие страны мира эффективно решают утилизацию изделий из стекла. Процесс утилизации стеклянной тары в 17 странах Западной Европы контролируется и координируется Европейской федерацией стеклянной тары. Цветные стекла во всех странах полностью подвергаются переработке. Налажена организация сбора стеклянной тары у населения.

Большое народнохозяйственное значение имеет рациональное использование вторичных энергоресурсов, которыми понимается энергетический потенциал продукции, отходов, побочных и промежуточных продуктов, не используемых непосредственно в данном производстве. Вторичные энергоресурсы подразделяют на 3 группы:

1) горючие (Н₂, СН₄, СО, печные газы, масло, смола, целлюлоза и др.);

2) тепло (отходящих газов, продуктов, побочных продуктов, охлаждающей воды, экзотермических реакций);

3) давление газов и жидкостей, покидающих технологические аппараты [18].

Вторичные энергоресурсы используются в азотной, серной, фосфорной, хлорной, содовой и нефтехимической подотраслях химической промышленности. Горючее применяется как котельное топливо. Тепло используется в утилизационных установках, теплообменниках для нагрева каких-либо веществ и этим снижается энергопотребление. Давление реализуется в утилизационных турбинах для работы компрессоров, насосов, воздуходувок, а также для выработки электроэнергии

Утилизация вторичных энергетических ресурсов не только экономит топливо и энергию, но и способствует защите окружающей среды благодаря уменьшению выбросов тепла в атмосферу [19-20].

На вторичных ресурсах работают все котлы заводской ТЭЦ Череповецкого металлургического комбината.

Птичьи перья, образующиеся в виде отходов на птицефабриках, используются как дешевое сырье для получения высококачественного корма для скота - муки с содержанием белка до 85 %. Такое производство налажено в Германии, из 3 т отходов получают 1,2 т муки.

Проблема отходов неразрывно связана с рациональным использованием того, что мы имеем. На первый взгляд кажется мелочью сбор перегоревших лампочек для извлечения из них вольфрама. В 1 перегоревшей лампочке содержится около 10 мг вольфрама, в миллионах - 10 кг. В промышленности для получения 10 кг этого дорогостоящего дефицитного металла требуется переработать не менее 1 тонны вольфрамсодержащих минералов - вольфрамита шеелита, а также затратить значительное количество энергии. Общие геологические запасы его окиси составляют всего лишь около 1 млн. тонн. Мировое производство без участия государств бывшего Союза 25 тыс. тонн в год, в масштабе планеты открытых запасов хватит на 50 лет. Данная информация подчеркивает целесообразность уменьшения выбросов соединений вольфрама.

В городских отходах компоненты распределяются в среднем следующим образом: % по массе - бумага (30 - 40), пищевые отходы (30 - 40), металлы (2 - 4), дерево (1,5 - 3), текстиль (2 - 4), стекло (3-6), камни (1 - 2), кожа, резина (1 - 2), пластмасса (1-1,5). Основным пунктом назначения городского мусора пока является свалка, незначительная часть перерабатывается или сжигается на специально организованных заводах.

Первый мусоросжигающий завод с производительностью 150 тыс. т в год был построен в Москве в 1975г. Образующееся тепло утилизируется, служит для нагрева паровых котлов, металлическая утиль вылавливается из шлаков и направляется на металлургические предприятия, шлаки используются для производства строительных материалов. Помимо основной задачи - ликвидации бытовых отходов, завод производит продукцию - тепло, металл, шлаки, являющиеся сырьем для других производств.

Под Санкт-Петербургом в поселке Горелово с 1972г. действует завод по переработке бытового мусора, главной продукцией которого является компост (удобрение), но при этом 30% сырья - пластмасса, резина, кожа, древесина, металлы не перерабатываются.

В Ташкенте с 1975г. действует завод с производительностью 110 тыс. т в год. Ежегодно извлекаются из бытового мусора до 400 т черных и 5 т цветных металлов, производятся 20 тыс. т компоста [21].

Метод получения компоста подходит не ко всем видам бытовых отходов. Если доля пищевых отходов менее 20% в мусоре, то невозможно приготовление компоста. Дело в том, что компостирование - биохимический процесс, протекающий за счет аэробных микробов. Эти микробы выделяют много тепла, в результате чего мусор разогревается до 70?С. При этом болезнетворные микробы гибнут, сырьё «перегорает», образуется компост. В естественных условиях этот процесс длится месяцами, а в заводских условиях за счет аэрации завершается в течении 2-3 дней. А при снижении концентрации пищевых компонентов в отходах процесс резко замедляется .

Для переработки бытового мусора находит применение метод магнитной сепарации. Сверхпроводящие магниты позволяют проводить разделение всех парамагнитных веществ, а парамагнитными являются почти все неорганические вещества. Кроме того мощные магнитные поля уничтожают многие виды бактерий .

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Акбасова.А.Д., Саинова Г.А. Почвеведение: уч.пос. -Алматы: Бастау, 2006. -170с.

2 Акбасова А.Д., Дуамбеков М.С., Саинова Г.А. Охрана почв: уч.пособие. - Астана: Фолиант, 2008. - 230с.

3 Акбасова А.Д., Саинова Г.А., Крамбаева А.А., Иканова М.С. Почведение тяжелых металлов в почвенной системе //Промышленный транспорт Казахстана. - 2005. -№ 1. - С.15-18.

4 Экологическое состояние окружающей природной среды Республики Казахстан и меры по ее улучшению: гос.докл., 1995-2000гг. Алматы, 2000.

5 Алдангаров Ж.А., Жалгасулы Н.И и др. Комплексное использование отходов различных отраслей промышленности Казахстана //Сб.докл. семинара «Отходы:

пути минимизации и предотвращения». - Алматы, 2002. - С.44-46.

6 Панин М.С. Химическая экология: учебник для вузов под ред.

Кудайбергенова С.Е. - Семипалатинск, 2002. - 852с.

7 Методика определения и оценки коррозионной активности моющих и дезинфицирующих препаратов. -М.: Главное управление ветеринарии МСХ ССР, 1974.

8 Экологический энциклопедический словарь - М.: Издательский дом «Ноосфера», 1999. - 930с.

9 Панин М.С. Химическая экология: учебник для вузов под ред.

Кудайбергенова С.Б. -Семипалатинский государственный университет им.

Шакарима. - Семей, 2002. - 542с.

10 Маслов Н.Н., Коробов Ю.И. Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1996. - 238с.

11 Омаров А.Д., Целиков В.В., Зальцман М.Д., Каспакпаев К.С., Кажигулов А.К., Цыганков С.Г. Экологическая безопасность на транспорте: учебник для вузов.

-Алматы, 1999. - 352с.

12 Отходы: Пути минимизации и предотвращения: сб.докл. под ред. члена корр.НАН РК А.А.Жарменова. - Алматы, 2002. - 132с.

13 Беляев Е.Ю., Беляева Л.Е. Использование растительного сырья в решении проблем окружающей среды //Химия в интересах устойчивого развития.- 2000. №8. - С.755-761.

14 Саинова Г.А., Кожамбердиев К.О., Акбасова А.Ж., Шанлаяков А.С. Применение отходов сахарных заводов для очистки сточных вод предприятий железнодорожной сети //Вестник КазГАСА. - Алматы, 2007. -№1 (23). -С.156-160.

15 Саинова Г.А. Применение смеси бентонитовых глин и отходов сахарных производств для детоксикации почв вдоль автомагистралей // Транспорт Евразии ХХІ века: тр.межд.научно-практ.конференции-Алматы: КазАТК, 2008. -Т.2 -С.59-63.

16 Нетрадиционная энергетика //Экология и жизнь. - 2001. -№6. - С.24-27.

17 Рубашкин Б.Я. Энергетические ориентиры страны //Экология и жизнь.

18 Семененко К.Н. Водород - основа химической технологии и энергетики будущего. - М., 1979. - 64с.

19 Сенин В.Н. Производство энергии и окружающая среда. - М., 1987. - 40с.

20 Субботин В.И. Энергоисточники в ХХІ веке //Вестн. РАН. - 2001. -№12. - С.1059-1068.

21 Щербо А.П. Гигиенические проблемы комплексного биологического и термического обезвреживания бытовых отходов городов: автореф.дис.док. -С-Пб. - 1993. - 24с.

21 Jorden Haukohl, Torben Kristinsen. Сжигание отходов. Всемирная Организация Здравоохранения. Европейское Региональное Бюро. - 1995. - 24с.

Размещено на Allbest.ru