Эффективное использование отходов производства

n="justify">   3.1. Малоотходные  и  безотходные промышленные  технологии.

      При разработке новых ресурсосберегающих и экологичных технологических  процессов, необходимо обезвреживание отходов на стадии вывода из технологического процесса.

      Важность  экономного и рационального использования  природных ресурсов, как и охрана окружающей природной среды, не требует обоснований. В мире непрерывно растёт потребность в сырье, производство которого обходится всё дороже. Значительно целесообразней избегать образования отходов или, по крайней мере, существенно их сокращать уже на стадии первичной обработки природного сырья. Будучи межотраслевой проблемой, разработка малоотходных и безотходных технологий и рациональное использование вторичных ресурсов требует принятия межотраслевых решений.

          По мере развития современного производства с его  масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.

    Создание  безотходных производств относится  к весьма сложному и длительному  процессу, промежуточным этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным производством следует понимать такое производство (процесс, предприятие, объединение, ТПК), результаты которого при воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого санитарно-гигиеническими нормами, т. е. ПДК. При этом по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов может переходить в отходы и направляться на длительное хранение или захоронение.

    Безотходная технология — это идеальная модель производства, которая в большинстве случаев в настоящее время реализуется не в полной, мере, а лишь частично (отсюда становится ясным и термин «малоотходная технология»). Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные заводы перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и цемент по практически безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового сырья, на 10—15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.

    При создании безотходных производств  приходится решать ряд сложнейших организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Вместе с тем для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.

    Основным  является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы — всего промышленного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосфер, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Другим  важнейшим принципом создания безотходного производства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке.

     Одним из общих принципов создания безотходного производства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы. В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

     К не менее важным принципам создания безотходного производства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства.

     Общим принципом создания безотходного производства является также рациональность его организации. Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства. Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам. Основным путем достижения этой цели являются разработка новых и усовершенствование существующих технологических процессов и производств. Одним из примеров такого подхода к организации безотходного производства является утилизация пиритных огарков — отхода производства серной кислоты. В настоящее время пиритные огарки полностью идут на производство цемента.

    При организации безотходных производств  большое значение имеет кооперирование предприятий различных отраслей промышленности, например использование фосфогипса — крупнотоннажного отхода при получении фосфорсодержащих  удобрений — для производства материалов строительной индустрии и в других процессах

     Приведём  основные имеющие направления и  разработки производства по безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.

     В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем  слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в  отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

     В горной промышленности необходимо: внедрить разработанные технологии по полной утилизации отходов как при открытом, так и при подземном способе  добычи полезных ископаемых; шире применять  геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

     В чёрной и цветной металлургии  при создании новых предприятий  и реконструкции действующих  производств необходимо внедрение  безотходных и малоотходных технологических  процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:

     - вовлечение в переработку газообразных, жидких и твёрдых отходов производства, снижение выбросов и сбросов  вредных веществ с отходящими  газами и сточными водами;

     - при добыче и переработке руд  чёрных и цветных металлов  – широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твёрдых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

      - переработка в полном объёме  всех доменных и ферросплавных  шлаков, а также существенное  увеличение масштабов переработки  сталеплавильных шлаков и шлаков  цветной металлургии;

      -резкое  сокращение расходов свежей воды  и уменьшение сточных вод путём дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;

      - повышение эффективности существующих  и вновь создаваемых процессов  улавливания побочных компонентов  из отходящих газов и сточных  вод;

      - широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;

      - утилизация слабых (менее 3,5%) серосодержащих  газов переменного состава внедрения  на предприятиях цветной металлургии эффективного способа – окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;

      - на предприятиях цветной металлургии  ускорение внедрения ресурсосберегающих  автогенных процессов и в том  числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счёт резкого сокращения объёма отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;

      - разработка и широкое внедрение  на металлургических предприятиях  высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля  разных параметров загрязнённости окружающей среды;

      - быстрейшая разработка и внедрение  новых прогрессивных малоотходных  и безотходных процессов, имея  в виду бездоменный и бескоксовый  процессы получения стали, порошковую  металлургию, автогенные процессы  в цветной металлургии и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;

      - расширение применения микроэлектроники , АСУ, АСУ ТП в металлургии  в целях экономии энергии и  материалов, а также контроля  образования отходов и их сокращения.

      В химической и нефтеперерабатывающей  промышленности в более крупных  масштабах необходимо использовать в технологических процессах: окисление  и восстановление с применением  кислорода, азота и воздуха; электрохимические  методы, мембранную технологию разделения газовых и жидкостных смесей; биотехнологию, включая производство биогаза из остатков органических продуктов, а также методы радиационной, ультрафиолетовой, электроимпульсной и плазменной интенсификации химических реакций.

      В машиностроении в области гальванического производства следует направлять научно-исследовательскую деятельность и разработки на водоочистку, переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды и извлечению металлов из сточных вод; в области обработки металлов шире внедрять получение деталей из пресс-порошков.

      В бумажной промышленности необходимо в  первую очередь внедрять  разработки по сокращению на единицу продукции  расхода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максимально использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся  в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершенствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кислорода и озона; улучшить переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечивать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры. 

  3.2 ИММ-технологии против отходов

     Для переработки токсичных отходов  в европейских странах широко используется технология экобетонирования: смешивание отходов (после их нейтрализации) с цементом, известью или диоксидом кремния с последующим отвердеванием смеси. При правильном смешивании отходов с вяжущим агентом ионы тяжелых металлов оказываются связанными твердой фазой и таким образом противостоят выщелачиванию. Происходит своеобразное "капсулирование" токсичных веществ в твердой матрице - цементном камне, не пропускающем экотоксиканты в окружающую среду. Однако такая технология требует предварительной нейтрализации отходов, а для этого необходимо большое количество химических реагентов. Нужны также вяжущие вещества - цемент, известь и т. п. Кроме того, ряд веществ, составляющих отходы (например, серосодержащие), могут вызывать деградацию цементного камня, что приводит к постепенному разрушению твердой матрицы и проникновение загрязнителей в окружающую среду.

     Усовершенствованный метод обезвреживания токсичных  отходов методом экобетонирования отличается тем, что при его реализации используется химическая активность токсичных  веществ. Благодаря этому исключается нерациональная операция по из нейтрализации. Компоненты отходов участвуют в химических процессах формирования новообразований, обладающих вяжущими свойствами, и вследствие этого становятся "элементами" новой структуры благодаря создающейся в процессе переработки отходов минеральной матрице.

     Новый метод экобетонирования получил  название интеграционной минерально-матричной  технологии (ИММ-технологии) обезвреживания различных видов промышленных отходов (жидких, вязкопластичных и твердых). Эта технология названа интеграционной потому, что при рационально подобранных компонентах системы суммируются потенциальные положительные химические свойства составляющих системы и их механические характеристики. Научной основой ИММ-технологии является теория синтеза неорганических вяжущих веществ в дисперсных минеральных средах, основанная на минерально-генетической концепции и теории оптимальных механических смесей (конгломератов), отличающихся повышенной плотностью, пониженной пористостью и, в результате этого, улучшенными прочностными и другими свойствами.