3. Розробка принципової технологічної схеми

Схема 1. Механічна активація переробки ЗШВ

Схема 2. Кислотна активація переробки ЗШВ

3. Екологічна експертиза

1. Мета екологічної експертизи

Метою екологічної експертизи є запобігання негативному впливу антропогенної діяльності на стан навколишнього природного середовища та здоров'я людей, а також оцінка ступеня екологічної безпеки господарської діяльності та екологічної ситуації на окремих територіях і об'єктах.

Постановою Верховної Ради України "Про Основні напрями державної політики України у галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки" екологічну ситуацію в державі було охарактеризовано як кризову, зумовлену тривалим нехтуванням об'єктивних законів розвитку і відтворення природно-ресурсного комплексу, структурними деформаціями народного господарства, що стало можливим за відсутності або низької ефективності діючих правових, адміністративних й економічних механізмів природокористування.

Серед європейських держав Україна має найвищий інтегральний показник негативних антропогенних навантажень на довкілля практично на всій своїй території.

Головні причини критичного стану довкілля наступні: застарілі технології виробництва; надто висока енергоємність і матеріаломісткість (насамперед водоємкість валового внутрішнього продукту – ВВП), що у 2...3 рази перевищують відповідні показники розвинутих країн світу; високий рівень концентрації промислових об'єктів; залишковий принцип бюджетного фінансування екологічних потреб; несприятлива структура промислового виробництва з високою концентрацією екологічно небезпечних виробництв; низька ефективність природоохоронних систем і низький рівень експлуатації існуючих природоохоронних об'єктів; відсутність належного правового й економічного механізмів, які стимулювали б розвиток екологічно безпечних технологій і природоохоронних систем, а також ефективних методів управління і контролю за дотриманням екологічного законодавства суб'єктами підприємництва [74].

Нині на території держави налічується 19 агломерацій (сформувались на основі великих адміністративних центрів – Києва, Харкова тощо, а також великих промислових центрів – Донбасу, Придніпров'я Прикарпаття), в яких зосереджено значний виробничий соціальний потенціал.

4.2.Сутність екологічної експертизи

Екологічна експертиза в Україні - вид науково-практичної діяльності спеціально уповноважених державних органів, еколого-експертних формувань та об'єднань громадян, що ґрунтується на міжгалузевому екологічному дослідженні, аналізі та оцінці передпроектних, проектних та інших матеріалів чи об'єктів, реалізація і дія яких може негативно впливати або впливає на стан навколишнього природного середовища та здоров'я людей, і спрямована на підготовку висновків про відповідність запланованої чи здійснюваної діяльності нормам і вимогам законодавства про охорону навколишнього природного середовища, раціональне використання і відтворення природних ресурсів, забезпечення екологічної безпеки.

Широке використання вугілля та інших видів викопного палива з метою одержання електричної енергії має явні переваги, оскільки електричну енергію неважко передавати навіть на значні відстані, машини і механізми можна розташовувати далеко від генераторів. Нині набуває поширення й електричне обігрівання житла - при цьому в будинках не спалюють ніякого палива і там не утворюється ні диму, ні золи [75].

Сьогодні теплоенергетику справедливо називають основою технічного прогресу. Але за використання енергії у вигляді електрики ми несемо і певне покарання. За масштабами впливу на навколишнє середовище ця галузь посідає одне з перших місць. Велика кількість теплоелектростанцій (ТЕС) і теплоелектроцентралей (ТЕЦ) спалюють мільйони тонн органічного палива. На їх частку припадає приблизно четверта частина всіх шкідливих викидів.

Екологічний вплив ТЕС на навколишнє середовище залежить від виду палива. Для спалювання в топках ТЕС використовують три групи органічних ресурсів - тверді (вугілля і горючі сланці), рідкі (мазут, дизельне і газотурбінне паливо) і газоподібні палива (природний газ, біогаз та ін.).

При спалюванні твердого палива на ТЕС в атмосферу викидаються: летка зола з частками палива, що не згоріло, сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди вуглецю і азоту, фтористі сполуки та газоподібні продукти неповного згорання палива. Побічним продуктом, що утворюється при згоранні вугілля, є вугільна зола. Золовідвали займають величезні площі землі, які вилучаються з раціонального господарського використання.

У вугіллі містяться вкраплення радіоактивних ізотопів цезію і торію. При спалюванні ці елементи роблять свій внесок в радіоактивне забруднення навколишнього середовища. При спалюванні рідких видів палива (зокрема мазуту) з димовими газами в атмосферу надходять сірчистий і сірчаний ангідриди, оксиди азоту, тверді і газоподібні продукти неповного згорання палива, сполуки ванадію, солей натрію та ін [76].

Особливості ЗШВ (мал.4.2.1.) полягають в тому, що вони розташовані в промислово розвинених районах; находятся на поверхні, породна маса в них дезінтегрірована; в ній присутня велика кількість мініралов - більш 30000 (в звичайних родовищах ~3000).

Мал. 4.2.1. Загальний вигляд золошлаковідвалів

Остання особливість визначає складність захисту НПС, особливо, грунту, від їх шкідливого впливу і технологій їх утилізації, так як через різноманіття складових ЗШВ мінеральних форм, потрібні більш складні технології, засновані на останніх досягненнях науки і техніки, ніж для звичайних руд.

Склад і будова ЗШВ визначаються рядом факторів, найважливішими серед яких є: умови отримання (видобуток і збагачення вугілля, спалювання вугілля і т.д.); склад сировинного родовища; фізико-хімічні процеси кліматичного впливу на відвали.

ЗШВ інтенсивно окислюється, вилуговується і разпорушується, що призводить до зміни мінералогічного і речового складу техногенних відкладень, виносі елементів і утворення ореолів розсіювання навколо відвалів. У приповерхностній зоні техногенних відкладень під впливом кисню, опадів, фільтраційних полів і ін. чинників відбуваються інтенсивне розчинення і міграція іонів техногенних відкладів. При цьому можуть утворюватися збіднені і збагачені металами ділянки з відновленими і окисленими формами їх знаходження.У табл.4.2.1 представлен фазаво мінеральний склад ЗШВ «Тощого» вугілля Донецького басейну, що утворюеться на Криворізькій ТЕС.

Табл.4.2.1 Фазаво-мінеральний склад ЗШВ

Фаза, мінерал	Вміст, %	Розміри, мкм
Полові гранули	3	18-60
Вугільна частина	3	50-120
Плавневий гранулят	15	12-240
Кварц	4	6-30
Кремнієві породи	10	40-60
Плагіоклази	10	30-60
Польовий шпат	8	10-20
Гіпс та полігідрати гіпсу	1,5	15-20
Глинисті мінерали	1	6-30
Карбонати	0,5	60
Рудні мінерали	2	30-80

Основною перешкодою у використанні ЗШВ в сільському господарстві в якості мікродобрива є їх потенційна радіоактивність і високмй вміст забруднюючих домішок [77].

Теплоенергетична зола вугілля Криворізької ТЕС представлена в основному силікатами, алюмосилікатами і феритами кальцію, оксидами кальцію і магнію, ангідридом. Зола гідратаційна активна - вона реагує з водою, змінюючи свій склад і властивості. Середня розчинність первинних золошлакових відходів, що утворюються на Криворізькій ТЕС, дорівнює 2,35%. Склад золи-уносу Криворізької ТЕС представлений в таблиці 4.2.2.

Таблиця 4.2.2.Хімічний компонентний склад золи-уносу ТЕС

№ п/п	Найменування компоненту	Вміст, %	Вміст,г/кг (золошлакових відходів)
1	MgO	2.1	21
2	Al2O3	17.4	174
3	SiO2	42.6	426
4	S	0.27	2,7
5	CaO	2.7	27
6	Fe2O3	29.4	294
7	TiO2	0.35	3,5
8	MnO	0.20	2
9	PbO	0.30	3
10	Rb2O	0.45	4,5
11	SrO	0.70	7

За ступенем впливу всі небезпечні відходи поділяються на класи і підлягають об'єктивному обліку щодо утворення, обсягів накопичення і зберігання та реальної або потенційно можливої утилізації. Клас небезпеки відходів визначається їх виробником на підставі відповідних нормативно-правових документів, які затверджуються уповноваженими органами виконавчої влади. На даний час найчастіше використовується давно розроблена і загальновизнана 4-ступенева класифікація токсичних відходів за класами небезпеки:

• I-й клас – надзвичайно небезпечні;

• II-й клас – високонебезпечні;

• III-й клас – небезпечні;

• IV-й клас – помірно небезпечні токсичні відходи.

Розрахуємо клас небезпеки данного складу золи-уносу ТЕС, яка досліджувалась.Розрахунок класу небезпеки проводять за методикою ДСанПиН 2.27.029-99. /5/.

Перший спосіб розрахунку небезпеки використовують для відходів, для яких розроблені технології утилізації, знешкодження або обробки, що призводить до попередження або зменшення негативного впливу на об'єкти навколишнього середовища. На основі LD₅₀ визначають індекс токсичності (Кi) кожного хімічного інгредієнта, що входить до складу відходу за залежністю:

К_і= (4.2.1)

де lg(LD₅₀)i – логарифм середньої смертельної дози хімічного інгредієнта при введенні в шлунок тварин (LD₅₀ визначають за довідниками) /6 – 8/.

S- коефіцієнт, що відображає розчинність хімічного інгредієнта у воді (визначають за довідником /5/ у грамах на 100 г води при температурі не вище 250 С, цю величину ділять на 100 й отримують безрозмірний коефіцієнт S, що в більшості випадків знаходиться в інтервалі від 0 до 1);

F – коефіцієнт легкості хімічного інгредієнта, що визначають наступним способом: за довідниками /6, 7/ визначають тиск насиченої пари інгредієнтів відходу в мм рт. ст., що має температуру кипіння при тиску 760 мм ртутного стовпа не вище 800С, одержану величину ділять на 760 й отримують безрозмірну величину коефіцієнта F, що знаходиться в інтервалі від 0 до 1; Св – кількість даного інгредієнта в загальній масі відходу в г/кг;

і – порядковий номер конкретного інгредієнта. Величину Кі округляють до першого знака після коми. Після розрахунку Кi для окремих інгредієнтів відходу, далі розташовують цей ряд по збільшенню значень коефіцієнтів Кі і вводять нову нумерацію: К1<К2<К4<К2. Потім вибирають 3 компонента, що мають мінімальне значення Кі, причому повинна виконуватись умова К1<К2<К3, К1+К2>К3.

Потім визначають суммарний індекс за залежністю[78] :

ƩК= (4.2.1)

Дані розрахунків наведені в таблиці 4.2.3.

Табл.4.2.3. Індекси токсичності хімічних елементів золи-уносу ТЕС

№ п/п	Найменування компоненту	Індекс	Вміст,г/кг (золошлакових відходів)
1	MgO	21,35	21
2	Al2O3	174,35	174
3	SiO2	426,35	426
4	S	3,05	2,7
5	CaO	27,35	27
6	Fe2O3	294,35	294
7	TiO2	3,85	3,5
8	MnO	2,35	2
9	PbO	3,35	3
10	Rb2O	4,85	4,5
11	SrO	7,35	7

Сумарний індекс токсичності данного матеріалу, який було дослідженно становить 1,28. На основі сумарного індексу небезпеки визначимо клас небезпеки й ступінь токсичності відходу за допомогою табл. 4.2.4.

Таблиця 4.2.1. – Класифікація небезпеки відходів на основі LD₅₀

Величина К∑, , що отримана на основі LD50	Клас небезпеки	Ступінь токсичності
Менше 1,3	І	Надзвичайно небезпечні
Від 1,3 до 3,3	ІІ	Високо небезпечні
Від 3,4 до 10	ІІІ	Помірно небезпечні
Від 10 і більше	ІV	Мало небезпечні

Отже, за ступенем впливу зола-уносу ТЕС за розрахунками відноситься до І-го класу , надзвичайно небезпечні. Тому важливими є питання переробки та утилізаціїї золовідвалів.