ИДЗ № 2

ПРОГРЕССИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ

Цель: используя периодические издания, научную (учебную) литературу или сеть Internet, разработать прогрессивную технологию комплексной утилизации заданного вида отходов

Порядок выполнения работы

1. Охарактеризовать процесс образования заданного вида отходов

2. Предложить мероприятия по снижению образования заданного вида отходов

3. Разработать технологию комплексной утилизации заданного вида отходов

4. Описать достоинства и недостатки предложенной технологии

Теоретическое обоснование

Одной из наиболее острых экологических проблем в настоя­щее время является загрязнение окружающей природной сре­ды отходами производства и потребления и в первую очередь опасными отходами. Сконцентрированные в отвалах, хвостохранилищах терриконах, несанкционированных свалках отхо­ды являются источником загрязнения атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, почв и растительности. Все отходы подразделяют на бытовые и промышленные (произ­водственные).

Бытовые отходы могут находиться как в твердом, так и жид­ком и реже — в газообразном состояниях.

Твердые бытовые отходы (ТБО) — совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующих­ся в бытовых условиях

Жидкие бытовые отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения. Газообразные – выбросами различных газов.

Промышленные (производственные) отходы — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшихся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Они бывают твердыми (отходы металлов, пластмасс, дре­весина и т. д.), жидкими (производственные сточные воды, отработанные органические растворители и т, д.) и газообраз­ные (выбросы промышленных печей, автотранспорта и т. д.) промышленные отходы, так же как и бытовые, из-за недостатка полигонов захоронения в основном вывозятся на несанк­ционированные свалки, Обезвреживается и утилизируется только 1/5 часть.

Наибольшее количество промышленных отходов образует угольная промышленность, предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, промышленность строительных материалов.

Экологические кризисные ситуации, периодически возникающие в различных точках планеты, во многих случаях обусловлены негативным воздействием так называемых опасных отходов. Под опасными отходами понимают отходы, содержащие в своем составе вещества, которые обладают одним и опасных свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность пожароопасность и т. д.) и присутствуют в количестве, опасном для здоровья людей и окружающей природной среды.

Радиоактивные отходы (РАО) — твердые, жидкие или газообразные продукты ядерной энергетики, военных произ­водств, других отраслей промышленности и систем здравоохра­нения, содержащие радиоактивные изотопы в концентрации, превышающей утвержденные нормы.

Во многих странах, особенно в тех из них, на территориях которых имеются атомные электростанции (АЭС) и заводы по переработке ядерного топлива, в настоящее время накопились огромные количества РАО. Подавляющее большинство радиоактивных отходов, хранящихся на АЭС, — это низко-и среднеактивные отходы. Жидкие РАО в виде концентрата хранятся в специальных емкостях, твердые — в спецхранилищах.

Огромное количество небольших захоронений радиоактив­ных отходов (иногда забытых) рассеяно по всему миру. Очевидно, что проблема радиоактивных отходов со временем будет еще более острой и актуальной.

Помимо жидких и твердых радиоактивных отходов, на АЭС и объектах Минатома возможны и газообразные выбросы держащие радиоактивные аэрозоли, летучие соединения активных изотопов или сами радиоактивные изотопы.

Диоксинсодержащие отходы образуются при слеш ли промышленного и городского мусора, бензина со свинцами присадками и как побочные продукты в химической, целтюлозно-бумажной и электротехнической промышленности. Установлено, что диоксины образуются также при обезвреживании воды хлорированием, в местах хлорного производства, в особенности при производстве пестицидов.

Диоксины — синтетические органические веществ— самые токсичные из полученных человеком веществ. Они обладают мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим действием; подавляют иммунную систему («диоксиновый СПИД») и в случае получения человеком через продукты питания или в виде аэрозолей достаточно высоких доз вызывают «синдром и изнурения» — постепенное истощение и смерть без явно выраженных патологических симптомов. Биологическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низких дозах.

Серьезную экологическую опасность для человека и биоты представляют также отходы, содержащие пестициды, бенз(а)пирен и другие токсиканты. Кроме того, следует учитывать, что последние десятилетия человек, качественно изменив химическую обстановку на планете, включил в круговорот совершенно новые, весьма токсичные вещества, экологические последствия от использования которых еще не изучены.

Пример выполнения работы

Задание - используя периодические издания, научную (учебную) литературу или сеть Internet, разработать прогрессивную технологию комплексной утилизации отходов доменного производства (доменных шлаков)

Ход работы

1. Процесс образования доменных шлаков

В доменном производстве наряду с чугуном получается технологически сопутствующий плавке продукт - доменный шлак. Доменный шлак выпускается из печи при температуре 1350—1550°С. Шлак должен хорошо отделяться от металла. Но это условие полностью не достигается. При выпуске шлак увлекает с собой некоторое количество металла в виде капель, хотя выпускается через специальную шлаковую лётку. Потери металла со шлаком нежелательны, т.к. примесь металла затрудняет дальнейшую переработку и использование шлаков.

Таким образом, свойства шлака в значительной мере определяют нормальный ход металлургического процесса, а также оказывают влияние на выполнение ряда других функций. В шлаках протекают химические реакции. Взаимодействуя с металлической ванной, шлаки определяют результат рафинирования металлов и сплавов и химический состав, и качество металла. Они защищают металл от окисления и насыщения печными газами.

2. Мероприятия по снижению образования доменных шлаков

Образование и выход доменных шлаков зависит, прежде всего, от состава шихты, подаваемой в доменную печь. Задача металлургов на данный период – снизить удельный выход доменного шлака. Так как с уменьшением количества шлака в печи уменьшаются затраты тепла и кокса на плавление и перегрев шлака. Это приводит к возрастанию интенсивности плавки, что, в свою очередь, улучшает условия восстановления. Но снижение количества доменного шлака возможно лишь до пределов, обеспечивающих получение малосернистого чугуна и необходимого содержания кремния .

Выход доменных шлаков зависит, прежде всего, от состава шихты, а именно – от содержания железа, расхода кокса и известняка.

Для уменьшения выхода шлака предусматривают следующие мероприятия:

• снижение количества серы, вводимой с шихтой (замена части кокса природным газом при использовании обогащенного кислородом дутья; улучшение обогащения углей, идущих на коксование);

• применять более однородную по физическому и химическому составу шихту;

• уменьшить количество пустой породы, вносимой в печь, т.е. повысить содержание железа общего в шихте. Это приведет к уменьшению количества шлака, снизит удельный расход кокса, увеличит производительность печи.

• уменьшить количество вносимых флюсов (извести и известняка).

3. Технология комплексной утилизации доменных шлаков

Доменный шлак, выпускаемый из печи при температуре 1350—1550°С, можно перерабатывать на центральных установках с доставкой к ним шлака в ковшах или не­посредственно у доменных печей.

Доменный шлак перерабатывают либо в жидком состоянии на специальных установках с применением воды, пара или воздуха, либо в твердом.

Переработка доменного шлака производится преимущественно в жидком состоянии. Шлак, выпу­щенный из доменной печи в ковш, отправляют на гра­нуляционную установку, на производство пемзы или щебня. В твердом состоянии перерабатывают только ковшовые остатки и отвальные шлаки

Рассмотрим процесс грануляции шлака, т. е. превраще­ния шлакового расплава в мелкозернистое состояние путем быстрого охлаждения и дробления его водой, струёй пара или воздуха, имеет наибольший удельный вес. Вְкачестве охлаждающего ре­агента наиболее широко применяется вода. Факторы, определяющие преимущественное произ­водство гранулированного шлака в номенклатуре шла­ковых строительных материалов, следующие: грануля­ция — наиболее освоенный вид переработки шлака, обе­спечивающий получение товарной продукции из основных и кислых шлаков; традиционно сложившееся, потребление гранулированного шлака в больших масштабах цементной промышленностью, стройиндустрией и дорожным строительством; быстрая при сравнительно небольших капитальных затратах переработка значительного количества расплава.

Для грануляции доменных шлаков применяются различные по своему устройству установки, в зависимости от влажности получаемого продукта они разделяются на установки для мокрой и полусухой грануляции.

Гранулированный шлак, обладая гидравлической активностью, представляет большую ценность для цементной и других отраслей промышленности. Велись работы по созданию способов грануляции и повышению качества гранулированного шлака. Совершенствовали способ мокрой грануля­ции, создавали желобные установки с применением обезвоживающих бункеров и ковшовых элеваторов. В области полусухой грануляции принимали разные тех­нические решения: сжатый воздух или пар вторичного охлаждения гранулированного шлака, механические устройства для транспортировки после вторичного ох­лаждения и обезвоживания готового продукта; медлен­но вращающийся сетчатый барабан для обезвоживания и транспортирования гранулированного шлака и, нако­нец, грануляционный барабан с лопастями.

Из большого числа способов грануляции практичес­кое применение имеют только: гидрожелобной и барабанный, кото­рые в последние годы подвергались изменениям. Разно­видностью гидрожелобного способа является гидро­ударный, на который возлагали большие надежды, од­нако и он оказался несовершенным.

Все способы можно объединить в три группы: мокрая, полусухая и сухая грануляция. При мокрой грануляции шлак сливают в бассейн с водой или в наклонный желоб, примыкающий к бассей­ну; влажность продукта составляет 25—30%.

Способ полусухой грануляции шлака заключается в воздействии на расплав ограниченного количества во­ды. Гранулированный шлак в процессе вылеживания на складе установки может быть частично обезвожен до содержания влаги в нем 10—15%. от применяемого оборудования на гидрожелобной, ба­рабанный, гидроударный.

При сухой грануляции для охлаждения и дробле­ния расплава подают столько воды, чтобы она полно­стью испарилась. Сухая грануляция возможна и без подачи воды в расплав. Известны несколько способов сухой грануляции: центробежный, валковый, барабанный, вододутьевои.

Из всех способов грануляции доменных шлаков наиболее эффективен гидрожелобной. Жидкий шлак из шлаковозного ковша сливается приемную ванну и направляется в грануляционный желоб, расположенный под углом. Установка снабжена двумя желобами. Вслед за струей щлака по желобам подают воду в количестве 5–7 м³ на 1т шлака под напором 2–3 атм. Вода играет роль не только охлаждающего, но и транспортирующего агента. Смесь воды и шлака из желобов поступает в железобетонные бункера, из которых не впитанная шлаком вода через сетчатые фильтры отводится по желобам в отстойник и снова используется. Граншлак через шиберные затворы высыпается в вагоны.