Комплексная переработка твёрдых промышленных отходов

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Современными направлениями в области применения и хранения твердых промышленных отходов…………………………………………5
2. Комплексная переработка твёрдых промышленных отходов…………..8

Заключение……………………………………………………………………….13

Список использованных источников…………………………………………...16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Промышленная переработка  отходов - это удаление бесполезных, либо вредных материалов, образующихся в ходе промышленного производства.

Отходы вырабатываются практически  на каждой стадии промышленного технологического процесса. Степень опасности промышленных отходов изменяется от таких безвредных материалов, как песок, и до диоксинов, являющихся одними из самых токсичных веществ.

Удаление вредных отходов, угрожающих как здоровью человека, так и состоянию окружающей среды, - неотложная задача мирового масштаба. Хотя вредные отходы составляют только примерно 15% всех промышленных отходов, крайняя степень наносимого некоторыми из них вреда требует, чтобы они удалялись правильно и тщательно.

Вредные отходы получаются в  результате таких видов деятельности, как горные работы, металлургическое производство, добыча и переработка  нефти, обычная и ядерная энергетика, а также изготовление бесчисленных материалов и изделий, включая пестициды  и гербициды, химические защитные средства и растворители, краски и красители, взрывчатые вещества, резина и пластмассы, целлюлоза и бумага, аккумуляторы, лекарства, ткани и кожа.

Отходы образуются в виде твердых материалов, жидкостей, газов  и полужидкой массы. Они включают вещества, которые могут быть токсичными, воспламеняемыми, вызывающими коррозию, химически активными, инфекционными  или радиоактивными. Они могут  воспламеняться или взрываться при  нормальных температурах и давлениях  или при контакте с воздухом или  водой. Некоторые из таких отходов  могут зажигаться или детонировать от статического электричества, другие - при падении или сотрясении. Некоторые отходы высокочувствительны  к теплу или трению. Существуют токсичные отходы (свинец, мышьяк, кадмий, ртуть и другие тяжелые металлы), которые не поддаются переработке.

При неправильном или небрежном  захоронении вредные отходы могут  отравить почву и водные источники.

Исходя из вышеперечисленного, можно определить следующие цели данной контрольной работы:

1.  Раскрыть понятия промышленной переработки отходов.

2. Рассмотреть методы комплексной промышленной переработки твёрдых отходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Современными направлениями в области применения и хранения твердых промышленных отходов

 

Промышленные отходы или  отходы производства - это остатки  сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или  выполнении работ и утратившие полностью  или частично исходные потребительские  свойства, а также образующиеся в  процессе производства попутные вещества, не находящие применения.

Современными направлениями  в области применения и хранения твердых промышленных отходов являются:

• использование отходов  для рекультивации ландшафтов, планировки территорий, отсыпки дорог (например, гравий, галечник, песок, доменные шлаки  и др.);

• применение отходов в  качестве сырья при производстве строительных материалов. Промышленность строительных материалов — единственная отрасль в значительной степени  использующая многотоннажные отходы других производств;

• применение отходов в  сельском хозяйстве в качестве удобрений  или средств мелиорации;

• комплексное использование  сырья и отходов в качестве вторичного сырьевою ресурса для производства новых видов продукции. В этом случае реализуется принцип безотходной или малоотходной технологии;

• утилизация промышленных отходов.

Рассмотрим некоторые  из этих направлений более подробно.

Использование отходов для  рекультивации ландшафтов. В горнодобывающей  промышленности при добыче полезных ископаемых образуются значительные количества пустой породы. Так, при добыче 1 т  угля образуется 2-4 т вскрышных пород  и около 0,5 — 0,8 т отходов обогащения. При добыче 1 т руды в отвалах  остается до 200 — 500 т пустой породы.

Отходы горнодобывающей  промышленности являются инертными  материалами и имеют V класс опасности. Их применяют для рекультивации  ландшафтов, планировки территорий, отсыпки  дорог. Для этих целей используется около 10 % от общего объема отходов горнодобывающей  промышленности.

Применение отходов в  промышленности строительных материалов. При производстве строительных материалов могут быть использованы твердые  отходы V и IV класса опасности.

Промышленность строительных материалов — крупнейший потребитель  природных ресурсов. Она ежегодно перерабатывает около 3 млрд т сырья — песка, глин, известняка и других осадочных и изверженных пород.

В то же время промышленность строительных материалов в больших  масштабах может использовать отходы других отраслей промышленности, в  настоящее время более 300 млн т различных отходов других отраслей в год.

Отходы горнодобывающей  промышленности применяют в качестве наполнителей для пористых бетонов, в производстве строительного кирпича, щебня и др.

Доменные и сталеплавильные  шлаки, образующиеся в металлургической промышленности, также являются отличным сырьем для строительной индустрии. При выплавке 1 т чугуна образуется 0,4-0,65 т доменных шлаков.

Доменный шлак представляет собой сплав алюмосиликатов, содержит мало железа и повторно в металлургии  не используется.

Сталеплавильные шлаки —  второй по объему отход металлургической промышленности — используют в качестве оборотного продукта в виде флюса  в доменной шихте и вагранках. До 50% сталеплавильных шлаков идет на изготовление щебня и других строительных материалов. Шлаки с высоким содержанием  оксида кальция и фосфатов применяют  в сельском хозяйстве в качестве известковых мелиорантов для кислых почв.

Общее количество металлургических шлаков, перерабатываемых на строительные материалы, составляет около 2,5 млн т в год. Из них изготовляют (% от общего количества): гранулированный шлак — 37 (ГОСТ 18866, ГОСТ 3476), шлаковую пемзу — 37, шлаковый щебень — 28 (ГОСТ 3344), шлаковату — 3. В составе с вязкими битумами металлургические шлаки успешно заменяют асфальтобетонные смеси.

Отходы энергетической промышленности в виде шлаков, выход которых в  России и странах ближнего зарубежья  составляет около 70 млн т в год, близки по составу к металлургическим шлакам и также применяют в строительстве. На основе золы и шлаков ТЭС можно выпускать более 15 видов строительных материалов. Использование твердых отходов энергетической промышленности в разных странах составляет, %: в Германии — 80, во Франции — 65, в Великобритании — 53, в Бельгии — 44, в России — 10.

Асфальтобетонная смесь  для устройства автомобильных дорог  состоит из раздробленного материала (обычно гравия или щебня различных  размеров) и наполнителей. В качестве наполнителей используют металлургические шлаки, отходы пыли, полученные при  добыче руды. Для придания вязкости смеси в нее добавляют 3-12% горячего асфальта, нефтяного битума или гудрона.

Комплексное использование  сырья и отходов производства. Концентрация ценного компонента в  сырье определяет пригодность использования  этого сырья в народном хозяйстве. Для того чтобы извлечь компонент  из сырья, необходимо его обработать, т.е. провести операции дробления, химической обработки, кристаллизации, упаривания и т.д. При этом образуются отходы. Одним из технических направлений  является использование таких отходов (хвостов) для извлечения дополнительных компонентов, направляемых в другие отрасли промышленности.

 

 

2. Комплексная переработка твёрдых промышленных отходов

 

Комплексная переработка  сырья — это наиболее полное, эко-номически оправданное применение полезных компонентов, которые содержатся в сырье. Почти все виды сырья минерального и органического происхождения являются многокомпонентыми. Полнота извлечения из них отдельных соединений и использование их в народном хозяйстве зависит от уровня развития техники и технологии. При производстве продукции целевого назначения образуются отходы. В современных условиях отходы рассматривают как сырье, которое можно применять для получения дополнительной продукции. Один из основателей науки о промышленной экологии акад. Б. Н.Ласкорин предлагал термин «отходы» заменить на термин «продукция незавершенного производства». Комплексное использование сырья является необходимым условием организации безотходного производства. В этом случае осуществляется следующая схема производства: добыча сырья — производство основного продукта — образование отходов, которые используются в качестве вторичного сырья.

В России разработан и применяется  ряд процессов, построенных по малоотходной технологии с внедрением элементов  комплексного использования сырья  и отходов производства.

Примером комплексного использования  сырья служит переработка апатито-нефелиновой руды. Эту руду флотацией разделяют на апатит и нефелин. При производстве 1 т апатитового концентрата одновременно получают 0,6 — 0,7 т нефелинового концентрата. Апатит применяют для получения фосфорной кислоты, удобрений и соединений фтора.

Нефелиновый концентрат используют в качестве сырья для получения  глинозема, соды, поташа и портландцемента.

Другим примером комплексного использования сырья является переработка  сульфидных руд.

Основная задача сводится к извлечению из руды комплекса отдельных  цветных металлов. Получаемые в качестве отходов сульфидные соединения железа в качестве сырья идут на производство серной кислоты.

Разрабатываются технологии по комплексной переработке шлаков цветной металлургии с одновременным  извлечением концентратов цветных  металлов и строительного песка.

Приводятся сообщения  о разработке технологий по извлечению цветных металлов из продуктов горения  топлива. В ряде случаев концентрации металлов-примесей в золе таковы, что  становится экономически выгодным их извлечение. Так, зола бурых углей  некоторых месторождений содержит до 1 кг/т урана. Зола торфа содержит значительные количества ванадия, меди, никеля, цинка и свинца. В золе от сжигания нефти некоторых месторождений  содержание V205 достигает 65%. Однако до последнего времени утилизация огромных масс золы и шлаков осуществляется недостаточно.

Рассмотрим более подробно примеры комплексной переработки  алюминиевых шламов. Ежегодно на российских заводах, производящих алюминий, образуется более 1 млн т отходов, которые носят название «красные шламы».

Одной из современных разработок является способ блочной комплексной  переработки отходов алюминиевого производства, который состоит из нескольких отдельных технологий, объединенных общим сырьевым ресурсом. Разработаны  и предложены для производства технология безотходной переработки алюминиевых  шламов, технологии по извлечению ванадия  и редкоземельных элементов —  галлия, скандия и иттрия.

Технология мокрой магнитной  сепарации и гидроциклонной сепарации  шламов алюминиевого производства, в  которых содержится около 13,5 % А1203, позволяет  выделить из шлама и вернуть в  основное производство соединения алюминия. При этом экономят 3,5 — 5,0% основного  сырья. Попутно получают магнитный редкоземельный концентрат, в котором концентрация скандия в 3 — 3,5 раз выше, чем в исходных шламах, и железосодержащий концентрат, включающий более 60 % Fe203. Редкоземельный концентрат используют для извлечения скандия, железный концентрат передают металлургам. Остаток от переработки шламов применяют для получения цемента. Технология переработки шламов является безотходной.

Разработан метод извлечения ванадия. В бокситах, которые ис-пользуют для производства алюминия, содержится ванадий в количествах от 0,04 до 0,09 %. При проведении основного производства концентрация ванадия в технологических растворах возрастает. Технология извлечения из них ванадия состоит из двухступенчатого процесса кристаллизации. Первая ступень — охлаждение раствора от температуры 98-100°С до 50-55 °С. Образуется содовый кек, который отделяют от раствора и передают в основное производство. Очищенный раствор направляют на вторую ступень кристаллизации, которая заключается в дальнейшем охлаждении раствора до температуры 25 °С и выдержки его в течение 5 ч. Выпадает осадок, в который переходит около 80% ванадия, содержащегося в растворе. Оставшийся после центрифугирования раствор направляют на электродиализную установку для полного извлечения ванадия.

Разработана технология извлечения галлия из оборотных щелоков алюминиевого производства. Галлий — рассеянный элемент, соединения которого широко используются в новейших областях техники. Высокий  спрос имеют арсениды и нитриды  галлия, идущие на изготовление полупроводников  для современных электронных  приборов. Технология основана на электролитическом  выделении галлия из растворов совместно  с цинком на твердых охлаждаемых  электродах. Полученный катодный осадок, содержащий цинк и галлий, растворяют в щелочном растворе. Затем из раствора реагентным или электролитическим способом удаляют цинк. В растворе остается галлий, который извлекают методом цементации или электролиза. Себестоимость металла, полученного из шламов, составляет 120-140 долл. за 1 т. Способ внедрен на предприятиях России и КНР.