Проблема утилизации и переработки промышленных отходов
Шлаковый щебень в 1.5 – 2 раза дешевле природного, шлаковая пемза – втрое
дешевле керамзита и требует меньше удельных затрат. Использование
гранулированного шлака в цементной промышленности увеличивает выход
цемента, снижает себестоимость и удельные затраты на его производство по
сравнению с естественным сырьем – цементным клинкером. Применение шлаков
при вторичной переработке металлов для раскисления стали, сокращает расход
дефицитного ферросилиция. Допустимо даже применение металлургических шлаков
в качестве абразивного материала для очистки днищ судов. Конвертерные шлаки
могут использоваться в гидротехническом строительстве для обсыпки дамб
вместо грунта. [10]
Для доизвлечения железа из отходов применяется обратная флотация
хвостов, прямая флотация руды, сухая магнитная сепарация, магнитно-
флотационный способ [11].
Использование шламов уменьшает содержание железа в доменной шихте,
снижает производительность доменных печей, увеличивает расход кокса [13].
Истощение богатых месторождений хромовых руд вызвало необходимость
постоянно наращивать мощности по добыче и обогащению бедных руд или руд,
недостаточно эффективно обогащаемых механическими методами. Для этого был
разработан специальный процесс, предусматривающий прокалку на воздухе (630
– 750° С) дробленой руды (частицы менее 15 мм), измельчение пека (до 0.1
мм), приготовления водной суспензии, ее карбонатизация – так можно получить
углеродистый феррохром вместо кондиционной руды и кварцита [13].
Во всех металлургических процессах образуется значительное количество
пыли, которую необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения
содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны
окружающей среды.
Для этого применимы системы сухого и мокрого пылеулавливания. Основная
проблема при улавливании металлургической пыли – повышенное содержание
цинка и свинца, которые нарушают процессы пылеулавливания и собственно
выплавки.
В США Zn и Pb выделяются путем сбора пыли, содержащей кроме них железо,
и последующего дробления так, что более мелкие частицы состоят в основном
из соединений цинка и свинца, а более крупные в основном из Fe2O3, что
основано на различной хрупкости упомянутых соединений. Кроме этого
используется восстановительный обжиг окускованной пыли, возгонка с
улавливанием конденсата, магнитная сепарация и флотация. В Германии для
данных целей используются растворы серной, азотной или уксусной кислот,
которые способны растворить почти весь Zn, но при малых его концентрациях
раствориться может и железо. В Японии разделение Fe- и Zn-содержащих
отходов обычной магнитной сепарацией. В Бельгии и Люксембурге цинк и свинец
из Fe-содержащих отходов выделяются методом флотации и экстракции щелочными
растворами. [11]
Кроме оксидов железа, свинца и цинка пыль и шламы содержат оксиды Mn,
Mg, Ca, Cr, Ni, Cd и других элементов, которые можно использовать.
Пыли и шламы ферросплавного производства, состоящие главным образом из
аморфного диоксида кремния, пригодного для промышленного и жилищного
строительства.
Особое место занимают установки улавливания SOX и NOX, т.к. этот
процесс весьма затруднителен вследствие низких концентраций данных веществ.
В работах [10 и 13] упоминается, что существует опыт использования
шламов сероочистки после мокрой известковой обработки для мелиорации почв,
что увеличивает содержание в почве кальция, магния, кремния и уменьшает
количество алюминия, меди, цинка, мышьяка, марганца. Действие подобного
рода удобрений не ослабевает в течение пяти лет и прибавляет урожай
зерновых и кормовых культур на 25 – 30 % (4 – 5 т шлама на 1 га).
Нефелин – один из компонентов аппатито-нефелиновых руд, являющихся
сырьем для химической промышленности, содержит, помимо фосфора, алюминий,
натрий, калий, титан, железо, стронций, редкие металлы. Нефелин является
альтернативой бокситам, сырью для алюминиевой промышленности и
месторождения которых постоянно истощается. Из попутных продуктов,
получающихся при переработке нефелиновых руд в глинозем, можно производить
и уже производятся содовые продукты и цемент. Существуют два основных
способа переработки нефелиновых руд [11]:
Спекательно-щелочной способ. Сущность метода заключается в
высокотемпературном разложении нефелина в присутствии СаСО3. При этом
содержащиеся в нефелине глинозем щелочи образуют алюминаты Na и K, а
кремнезем – дикальциевый силикат. Путем дальнейшей переработки получаемых
продуктов обеспечивается получение глинозема, содо-поташного раствора,
используемого для производства соды и поташи, и нефелинового шлама – сырья
для производства цемента.
Гидрохимический способ. Данный метод основан на автоклавном разложении
нефелина концентрированным раствором едкой щелочи в присутствии извести. В
результате образующиеся из алюминатов и силикатов щелочные алюмосиликаты
остаются в осадке. Процесс оптимально протекает при 260 – 300° С и 3 МПа.
Однако гидрохимический способ переработки нефелиносодержащего сырья требует
большое количество щелочи, высокий расход тепла и повышенного водного
баланса.
На пути к созданию экологичной и малоотходной металлургии зарубежными
государствами был накоплен немалый опыт. В разных странах мира применяются
различные методы утилизации и переработки отходов металлургии: в
автодорожном и железнодорожном строительстве, в сельском хозяйстве в
качестве удобрений, в строительной промышленности и других отраслях.
Несомненное лидерство в этом принадлежит Японии. При выплавке
марганцевых сплавов образуется большое количество газов (700 м3/г
углеродистого ферромарганца), часть которого (СО2) весьма эффективно (на 84
%) используется в качестве источника тепла сушки сырых материалов, что
позволяет сэкономить до 16 млн. т в год мазута. Доменный газ применяется
для производства метанола, этанола, этиленгликоля, этилена, пропилена,
уксусной кислоты, коксовый газ – в производстве метанола и аммиака.[11]
Ярким примером использования безотходной технологии в нашей стране
может служить Пикалевский глиноземный комбинат [22].
4.2. Топливно-энергетический комплекс
ТЭК – один из крупнейших загрязнителей окружающей среды твердыми,
жидкими и пылевидными отходами, т.к. сам процесс производства тепловой или
электрической энергии подразумевает сжигание органического топлива с
неизбежным образованием токсичных компонентов. Кроме этого с отходами
добычи и обогащения топлива теряется большое его количество.
Существует классификация на основе литологического состава отходов
добычи и обогащения углей [29]:
. Глинистые (> 50 % глин);
. Песчаные (> 40 % песчаника и кварцита);
. Карбонатные (> 20 % карбонатов).
Кроме этого отходы различаются по физико-химическим и теплофизическим
свойствам, по характеристике органического вещества и др.
Породы вскрыши, отличающиеся высоким содержанием минеральных веществ,
могут быть использованы для энергетических целей после предварительного
обогащения с получением кондиционного по зольности продукта. Породы вскрыши
могут применяться как закладочный материал для рекультивации земель, а
шахтные – для закладки шахтного пространства. Возможно применение даже без
селективной обработки слагающих литологических разностей как сырье для
производства пористых заполнителей для легких бетонов, керамических
материалов, при строительстве дамб и других сооружений [29], кислотостойких
мастик, в строительстве домов и дамб, в фильтровых установках [11].
Шахтные породы часто содержат большое число микроэлементов, необходимых
для питания растений, поэтому могут применяться в качестве удобрений почв,
разбалансировка которых происходит в результате интенсификации и химизации
сельского хозяйства [11].
Отходы углеобогащения, содержащие большое количество горючей массы,
могут быть подвергнуты дополнительному обогащению с получением
кондиционного по зольности твердого топлива или непосредственно
использованы для сжигания и газификации. Возможно сжигание высокозольных
отходов углеобогащения в пылеватом состоянии на электростанциях, в том
числе на крупных, при этом уменьшаются выбросы SOX и NOX в окружающую
среду. В некоторых зарубежных странах нашли применение плазменные печи для
переплавки легированных отходов и восстановительной плавки. Для этой цели
разработаны и используются разнообразные генераторы плазмы и дуговые
плазменные горелки разной мощности, где возможно восстановление руд
отходами углеобогащения и выработка некоторого количества электроэнергии за
счет отходящих газов.[29]
В результате гравитационной сепарации некоторых углей можно определить
высокозольные фракции, в которых содержатся ряд микроэлементов (Ag, As, Cd,
Mn, Mo, Ni, Pb и другие) в 1.3 – 1.4 раза выше, чем в исходных углях.
Бульшая часть микроэлементов может быть извлечена из продуктов термической
обработки или обогащения твердого горючего.
С помощью биологических методов можно извлекать из углей и части
угольных отходов пиритную и органическую серу, различные металлы (Mn, Ni,
Co, Zn, Ca, Al, Cd) золу, кислород- и азотсодержащие соединения. Очистка
угля может осуществляться за 6 суток на 93 % при применении термофильных
бактерий и 18 суток мезофильными бактериями.[11]
В связи с г
| |  скачать работу |
Проблема утилизации и переработки промышленных отходов |
