Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Процессы, аппараты и оборудование для защиты литосферы от промышленных и бытовых отходов. Учебное пособие
.pdf
111
удается отделить, то их переработка аналогична переработке
промышленных отходов.
Захоронение отходов пластмасс на полигонах и свалках пока
широко распространено в нашей стране и рассматривается лишь как
временная мера их утилизации, поскольку пластмассы подвергаются
биологическому разложению очень медленно, к тому же из сферы
возможного полезного использования изымаются тысячи тонн
ценного вторичного сырья.
С каждым годом уделяется все большее внимание разработке
процессов и методов утилизации или обезвреживания пластмассовых
отходов, которые идут по основным направлениям:
-повторная переработка или использование в композициях;
-термическое разложение с получением целевых продуктов;
-термическое обезвреживание с регенерацией выделяемой
теплоты.
Основными направлениями использования полимерных отходов
производства являются повторное их применение в производственном
цикле по прежнему назначению в качестве добавки к основному
сырью (в концентрации примерно 10-12%); переработка во вторичный
гранулят и крошку с последующим изготовлением из них (или с их
добавлением к основному сырью) широкого ассортимента товаров
народного потребления.
Полиэтиленовые отходы производства и потребления можно
перерабатывать во вторичный гранулят для последующего
использования в производстве дренажных труб (в том числе
гофрированных), пленок для сельскохозяйственного применения,
литьевых изделий для сантехники, транспортной тары в виде ящиков
для фруктов и овощей и т.д. Они могут применяться также в качестве
связующего при изготовлении композиционных материалов на основе
древесных, бумажных и текстильных отходов.
Поливинилхлоридные отходы используют в дорожном
строительстве, а также для получения жесткого винипласта,
линолеума и других изделий.
Полистирольные отходы применяют для изготовления
облицовочных листов, товаров народного потребления и других
изделий.
3.2.7 Утилизация металлургических шлаков и
золошлаковых отходов
При выплавке металла из черной и цветной руды образуются
металлургические шлаки. Их выход очень велик и в черной
112
металлургии составляет от 0,4 до 0,65 т на 1 т чугуна, при выплавке
цветного металла эта цифра значительно выше. При получении 1 т
никеля образуется 150 т отходов, на 1 т металлургической меди
приходится от 10 до 31 т шлаков.
Металлургический шлак - это расплав после затвердевания,
представляющий камневидное или стекловидное вещество и
покрывающий при плавильных процессах поверхность жидкого
металла. Он состоит из специально вводимых в печь флюсов,
всплывших продуктов металлургических реакций, а также из
примесей к металлу или золы топлива, подлежащих удалению. Шлак
играет важную роль в металлургических процессах: защищает
покрываемый им металл от вредного воздействия газовой среды печи,
усваивает всплывающие примеси и выполняет другие разнообразные
физико-химические функции.
Состав шлаков черной металлургии очень сложен, он содержит
до 30 различных химических элементов в виде оксида кремния,
кальция, магния, алюминия, серы и др. В меньших количествах
присутствуют оксидные соединения титана, железа, фосфора,
вольфрама, никеля, ванадия, и драгоценных металлов – золота и
серебра.
В зависимости от состава веществ, участвующих в
металлургическом процессе, шлак может быть кислым, щелочным
(основным) и нейтральным.
Отношение содержания оксидов кальция и магния (основные) к
содержанию суммы оксидов кремния и алюминия (кислые) называют
степенью основности (Мо). При Мо< 1 шлаки кислые, а при Мо> 1 основные.
От основности зависят текучесть и температура плавления
шлаков, которые являются важными технологическими
характеристиками при их переработке из расплавов. Шлаки являются
ценным сырьем для изготовления легких железобетонных
конструкций, теплоизоляционных строительных материалов и для
других целей в промышленном, гражданском и дорожном
строительстве.
Шлаки цветной металлургии отличаются большим
разнообразием. Кроме оксидов кремния, алюминия, кальция, магния,
железа и марганца, в шлаках содержится значительное количество
таких ценных компонентов, как медь, кобальт, цинк, свинец, кадмий,
редкие металлы. В настоящее время из шлаков цветной металлургии
принято сначала доизвлекать оставшийся цветной металл, железо и
113
только затем использовать для изготовления строительных
материалов.
В настоящее время шлаки металлургического передела, не
находящие квалифицированного применения, создают серьезные
проблемы и, соответственно, выдвигают задачу разработки способа их
обезвреживания и утилизации.
Отходы литьевого производства образуются в результате
ошлакования оксидов, пустой породы и флюсов и имеют различный,
порой сильно отличающийся для разных проб, состав. В частности,
отходы могут содержать значительное количество магния, который
является легко воспламеняемым и пожароопасным металлом, так как
при окислении воздухом может гореть и выделять большое количество
тепла, а при соприкосновении с водой – большое количество водорода.
Источником экологически вредных отходов – солей тяжелых
металлов являются гальванические цеха и участки предприятий
различных отраслей промышленности (в том числе и
радиотехнической). Гальванические производства занимают одно из
первых мест по степени общетоксического воздействия на биологические объекты. Степень полезного использования тяжелых
металлов (Cr, Cu, Zn, Ni) в гальванических производствах составляет
около 30-40 %. Неиспользуемая часть этих высокотоксичных
соединений, как правило, поступает в СВ, а затем в виде
гальванического шлама (осадка) в шламонакопители. Одним из
наиболее опасных, с точки зрения загрязнения окружающей среды,
является процесс хромирования. Отработанные электролиты
хромирования содержат в больших количествах высокотоксичные
соединения хрома (VI). Кроме того, они загрязнены медью, железом и
другими металлами, переходящими в электролит в процессе
химического травления покрываемых изделий и неизолированных
частей подвесок.
Главные источники поступления хрома в поверхностные воды –
СВ с процесса обработки металлов (нанесение гальванических
покрытий, травление, полировка). В этих производствах возможно
загрязнение сточных вод более токсичной формой хрома Сr+6.
Значительные источники Сr+6 - жидкие стоки кожевенных производств
и красители, содержащие иногда до нескольких граммов хрома на
литр сточной воды. На промышленных предприятиях, производящих
гальваническое покрытие металлических изделий хромом, образуются
СВ больших объемов, которые содержат, как правило, от 10 до 500
мг/л шестивалентного хрома. Предельно допустимая концентрация его
114
соединений в воде водоемов составляет в пересчете на Сr+6 0,1 мг/л.
Сточные воды, поступающие на биологические очистные сооружения,
должны иметь концентрацию по Сr+6 не выше 0,1 мг/л. Все это
вызывает необходимость локальной очистки сточных вод от
шестивалентного хрома.
Наибольшее распространение в практике очистки
промышленных сточных вод от шестивалентного хрома нашел
реагентный метод. Реагентная очистка заключается в том, что сначала
Сr+6 восстанавливают до Сr+3, который затем осаждают в виде Сr(ОН)3.
Возможно также осаждение Сr+3 в виде солей бария, свинца и др. В
качестве реагентов для удаления из сточных вод ионов тяжелых
металлов используют гидроксид кальция и натрия, карбонат натрия,
сульфиды натрия и др.
Метод обеспечивает достижение ПДК по шестивалентному
хрому и высокую скорость процесса, однако при его применении
требуется большой избыток железа двухвалентного, так как оно легко
окисляется до трехвалентного еще при хранении на складе.
В качестве восстановителей используют также сернистый газ,
бисульфит натрия, сульфит натрия, железный купорос. Реакции
восстановления осуществляют в кислой среде (рН=2-4). Осаждение
трехвалентного хрома проводят известковым молоком, щелочью,
углекислым натрием (рН=8-9). Восстановление Сr+6 можно проводить
также посредством других неорганических и органических веществ,
таких как опилки, сахар, патока, бумага и др. Во всех случаях при
осаждении трехвалентного хрома выпадает большое количество
осадков, которые в промышленности называют шламы. Наименьший
объем шлама получают при применении солей бария, наибольший при восстановлении хрома солями железа и осаждении известковым
молоком. Гальванические шламы в настоящее время
перерабатываются на металлургических заводах, например в г.
Воронеже.
Среди эффективных методов переработки гальваношламов
является электрохимический метод.
Золошлаковые отходы складируют в отвалы, что приводит к
отчуждению значительных площадей земель. В результате
пылеобразования и горения отвалов загрязняются прилегающие к ним
местность и воздушный бассейн. Кроме того, при гидравлическом
способе удаления золы и шлаков (а именно этот способ остается пока
доминирующим на современных ТЭС) весьма значителен расход
воды, загрязняемой в процессе удаления золы. Он составляет 30-40
115
м3/т отхода. Вода после контакта с золой имеет рН выше 10, содержит
фтор, мышьяк и ванадий в концентрациях, превышающих предельно
допустимые.
Можно выделить следующие направления использования золошлаковых отходов:
- в производстве бетона для замены части цемента и наполнителя;
- в производстве искусственных наполнителей типа
глинозольного керамзита, зольного гравия, шлакогранулята, азурита,
аглопоритового гравия;
- в производстве кирпича и шлакоблоков;
- в дорожном строительстве при отсыпке дорожного полотна, а
также при обваловывании дамб.
3.2.8 Утилизация ртутьсодержащих отходов
Нередко в мусорных контейнерах, а то и возле них можно
увидеть выброшенные кем-то люминесцентные лампы, зачастую
разбитые. Однако вот так запросто выбрасывать на свалку можно
только обычные лампы накаливания (хотя в некоторых странах и их
собирают как вторсырье), а вот люминесцентные требуют к себе
совсем другого отношения.
Дело в том, что внутри колбы такой лампы содержатся пары
ртути. А значит, если лампа будет разбита, возникнет реальная угроза
попадания ртути - опасного ядовитого металла - в почву, воду и
организм человека.
Проблема утилизации ртутных ламп в мире стоит достаточно
остро, не только в связи с ростом уровня загрязненности планеты
тяжелыми металлами, но и с все большим использованием таких ламп
в современном производстве и быту. Ртутные лампы обладают
многими преимуществами перед обычными, прежде всего,
долговечностью. Их световая отдача более 100 лм/Вт при низкой
рабочей температуре и сроке службы до 40 тысяч часов, что в десятки
раз превышают соответствующие параметры ламп накаливания.
Учитывая постоянный рост стоимости мировых энергоресурсов, легко
понять, что в ближайшее время альтернативы ртутным источникам
света нет.
Вместе с тем, одним из «побочных» эффектов использования
люминесцентных ламп является как раз необходимость их
специальной утилизации. Это определяется вредностью ртутных паров
для живых организмов.
116
По данным различных источников, в Москве, например,
ежегодно выбрасывается 7-8 млн. отработанных источников света, в
Московской области - около 4 млн. штук. Причем около 4 млн. ламп,
несущих в себе 400 кг ртути, ежегодно поступают на полигоны
бытовых отходов и на неорганизованные свалки. Косвенно это
подтверждается данными о том, что в районе полигонов, в том числе и
законсервированных, концентрация ртути в воздухе превышает
допустимый уровень в 2-3 раза. Подобная, если не худшая, ситуация
существует и в других регионах России, где зачастую отсутствуют
условия для утилизации отработанных источников света.
Решение проблемы ртутных источников света видится в
создании надежного, компактного и недорогого оборудования для их
утилизации.
Наиболее распространенный способ переработки отработанных
ртутных ламп - термическая демеркуризация, основанная на
испарении ртути под действием высоких температур и последующей
конденсации ее паров. Метод обеспечивает соблюдение санитарных
норм как на выбросы в атмосферу в процессе переработки ламп, так и
на концентрацию ртути, содержащейся в продуктах их переработки стеклобое и ломе цветных металлов.
Венчурная Фирма «ФИД-Дубна» — разработчик и
производитель в РФ рециклингового демеркуризационного
оборудования
УРЛ-2м, которое может использоваться для переработки (утилизации):
- ртутных электрических ламп всех типов,
- приборов с ртутным наполнением,
- ртутных амальгам,
- загрязненных ртутью почв,
- строительных и других материалов.
Фирма производит малогабаритные, вакуумные,
термодемеркуризационные установки УРЛ-2м, технологический
процесс демеркуризации в которых основан на вакуумной
дистилляции ртути из разрушенных ламп с конденсацией паров на
поверхности криогенной ловушки. Сочетание вакуумного принципа
отгонки с криогенной технологией конденсации паров ртути на
поверхности ловушки позволяет достичь высокой скорости
демеркуризации стеклобоя, низкой остаточной концентрации ртути в
стеклобое при очень низком уровне концентрации паров ртути в
выхлопных газах установки (на уровне ниже ПДК по ртути жилой
зоны).
117
Продуктом процесса демеркуризации является металлическая
ртуть, которая может быть повторно использована в промышленном
производстве.
Основные преимущества выпускаемого фирмой оборудования:
- полный рециклинг технологического процесса демеркуризации,
- малые габариты и вес при возможности использования
оборудования в передвижном варианте,
- высокая степень очистки выхлопных газов от ртутных паров,
- низкая энергоемкость.
Основной недостаток: цикличность технологического процесса,
в определенной мере ограничивающая производительность
оборудования.
Существующие в РФ альтернативные технологии осуществляют
либо концентрацию ртутного отхода, либо используют в процессе
утилизации для улавливания ртутных паров сорбент. В обоих случаях
необходимо осуществлять утилизацию концентрата или насыщенного
ртутью сорбента. Оборудование компании «ФИД-Дубна» может
использоваться, в частности, для решения этой проблемы.
Установка УРЛ-2м (в дальнейшем установка) предназначена для
термической демеркуризации (удаления ртути из) люминесцентных
ламп всех типов, а также горелок ртутных ламп высокого давления
типа ДРЛ. Оставшийся после удаления ртути стекло бой может
использоваться в засыпку при производстве строительных и дорожных
работ или подлежит утилизации на полигоне ТБО или промышленных
отходов.
Конструкция установки позволяет использовать ее в
передвижном (мобильном) варианте на шасси грузового автомобиля.
Питание установки осуществляется от сети переменного тока с
напряжением 380 (+10 % ÷-5%) В с частотой 50 Гц. Максимальная
потребляемая мощность не более 15 кВт.
Для охлаждения рубашки высоковакуумного паромасляного
насоса и узла уплотнения ножа используется техническая вода с
расходом 1л/мин. при давлении от 2-х до 6-ти атм. Вода не
контактирует с внутренним объемом установки и принципиально не
может загрязняться ртутью.
Принцип действия установки основан на сильной зависимости
давления насыщенного пара ртути от температуры.
Обрабатываемые лампы разрушаются в камере установки,
нагреваются до температуры быстрого испарения ртути, а пары ртути
откачиваются вакуумной системой установки через
118
низкотемпературную ловушку (НТЛ), на поверхности которой
происходит конденсация ртути, стекающей в сборник в виде жидкого
металла после размораживания ловушки.
Результаты научных исследований показывают, что для
вакуумной дистилляции (отгонки) паров металла в условиях вакуума
достаточно достичь давления насыщенных паров 1,8 мм.рт.ст. Для
ртути такое давление насыщенных паров достигается при температуре
130 0С.
Скорость испарения металлической ртути при этой температуре
равна 0,04 г/см.2·сек. Это значит, что содержащаяся в одной лампе
ртуть (порядка 60 мг) испаряется при температуре 130 0С за время
менее 1 с. Поскольку обрабатываемые лампы содержат кроме ртути
большое количество органических материалов (мастика, текстолит,
загрязнения), скорость выделения газа из которых за счет их
термодеструкции сильно возрастает с увеличением температуры. При
этом суммарный газовый поток нагружает вакуумную систему
установки и повышает остаточное давление газа в
демеркуризационной камере, что снижает эффективность
демеркуризационного процесса.
Для обеспечения высокой экологической эффективности
процесса демеркуризации нужно вести его при вакууме порядка 0,001
мм.рт.ст. в районе НТЛ.
Остаточное содержание ртути в продуктах переработки после
демеркуризации составляет не более 1 мг/кг. Извлеченная в процессе
демеркуризации ртуть с концентрацией 30-70% должна направляться
затем на дальнейшую переработку.
Существуют и другие способы обезвреживания и переработки
ртутьсодержащих ламп, в частности, технология водной отмывки,
реагентные и другие. Однако пока они не получили широкого
распространения.
3.2.9 Переработка отработанных свинцовых аккумуляторов
В настоящее время в Российской федерации на промплощадках
и полигонах находится около 6000000 тонн отработанных свинцовых
аккумуляторов, и ежегодный их прирост составляет примерно 60000
тонн в год. Приемлемой с точки зрения экологической безопасности
технологии переработки аккумуляторов в настоящее время не
существует.
Современные технологии, по которым аккумулятор
утилизируется почти на 98 %, позволяют получать такие продукты,
119
как металлический свинец, сурьма, пластмассовая (полипропиленовая)
крошка, а также растворы солей свинца и сурьмы.
Металлические продукты – свинец и сурьма предполагается
реализовать как непосредственным производителям аккумуляторов,
так и на международных торговых площадках. Соли свинца являются
дефицитными продуктами для производства стабилизаторов при
производстве полихлорвинила. Спрос на эти соединения достигает
60000 тонн в год. Полипропиленовая крошка являет главной
составляющей при производстве композиционных материалов – труб,
гидроизолирующих материалов, строительных конструкций и
химического оборудования.
В основе процесса положен способ параллельно протекающих
процессов – химического и электрохимического растворения свинца и
его производных в кислых электролитах. Схема переработки
включает: механизированную разделку аккумуляторного лома,
бессодовую плавку, рафинирование чернового свинца, переработку
оборотов.
Современные экологически безопасные технология отличается
от существующих отсутствием высокотемпературных процессов,
пылегазовых выбросов, а также не имеет побочных отходов,
требующих дальнейшей переработки. Достигаемое преимущество
данной технологии заключается в комплексной, свободной от
токсичных выбросов, а также наличия шлаковых остатков,
переработке аккумулятора с получением легко реализуемых товарных
продуктов.
К настоящему времени в г. Лениногорске предприятие ООО
«Шарл» перерабатывает аккумуляторные батарей по технологии
немецкой фирмы «Варта». Установка предназначена для применения
на предприятиях, связанных с переработкой АКБ с целью извлечения
лома вторичного свинца.
Установка может быть адаптирована к любым габаритным
размерам аккумуляторов и дополнительным техническим
требованиям.
3.2.10 Переработка нефтешламов
В настоящее время на предприятиях, связанных с применением
или переработкой нефтепродуктов, уже скопилось и непрерывно
образуется в процессе производства огромное количество ценнейшего
углеводородного сырья в виде всевозможных жидких отходов
нефтепродуктов.
120
К таким отходам относятся нефтепродукты, удалённые из
нефтеловушек, нефтешламы в накопителях, отработанные масла,
масла удаляемые из технологического процесса при обезжиривании
деталей перед покрытием, отходы механического производства,
подтоварные воды с высоким содержанием нефтепродуктов.
Федеральный классификационный каталог отходов Российской
Федерации, утвержденного приказом Министерства природных
ресурсов РФ от 2 декабря 2002 г. № 786, определяет класс опасности
нефтешламов как 3-й. Основным опасным компонентом указанных
отходов являются углеводороды. Испарение углеводородов с зеркала
шламонакопителей и фильтрация углеводородов в почву и грунтовые
воды наносят существенный ущерб экологии региона.
Теряемая нефть – это не только экономические потери, но и
нарушение экологического равновесия, зачастую связанное с угрозой
жизни и здоровью населения. Большую экологическую опасность
представляют открытые шламонакопители нефтедобывающих
предприятий, в которых размещают опасные отходы, образовавшиеся в
результате проведения регламентных работ по устаревшим
технологиям.
Их утилизация имеет сразу несколько задач:
- экологическую - снижение наличия и предотвращение
накопления объемов загрязнения и концентрации вредных веществ в
окружающей среде, а также кризисной экологической ситуации в
регионах Республики, связанной с нефтешламами.
- экономическую - экономия материальных и топливноэнергетических ресурсов, сокращение земельных площадей,
изымаемых из хозяйственного и сельскохозяйственного оборота для
хранения и захоронения нефтеотходов.
- социальную - снижение заболеваемости населения,
оздоровление условий труда и среды обитания человека, повышение
занятости и создание структуры рабочих мест.
Экономический ущерб, наносимый окружающей природной
среде в результате существования открытых технологических амбаров
может быть рассчитан по известным методикам. Учитываются: объем
нефтешлама, масса нефти, загрязнившая землю, водные объекты и
атмосферу; площадь загрязненных нефтью земель (почв) и водных
объектов; ущерб за загрязнение нефтью каждого компонента
окружающей природной среды и общая сумма платы за загрязнение
окружающей природной среды (ОПС). Вся масса происшедших при
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]