1.3. Обращение с отходами, техногенные ресурсы и месторождения.

«Обращение с отходами» - термин, охватывающий весь объем операций, связанных с мониторингом, хранением, переработкой отходов и законодательным оформлением этих действий /6…8, 43…48/. При самых совершенных технологиях предотвратить возникновение отходов невозможно. Утилизация основной массы отходов может осуществляться по следующим направлениям:

• уничтожение отходов с переводом их в безопасные продукты;

• консервация отходов в безопасном состоянии для их использования в ближайшем или отдаленном будущем;

• текущее использование «свежих» отходов в производственном цикле («внутренний» или «производственный» рециклинг);

• использование «свежих» отходов на предприятиях других отраслей промышленности («глобальный» рециклинг);

• использование «отложенных» отходов (продукции, потерявшей потребительские свойства) в собственной или других отраслях народного хозяйства («глобальный» рециклинг).

Вопросами методологии и логистики в обращении с отходами и вторичными техногенными материалами занимаются многие специализированные международные организации. Наиболее крупная - Международная ассоциация по переработке твердых отходов (ISWA, International Solid Waste Association) — насчитывает около 1100 членов из 70 стран. ISWA выпускает авторитетный журнал «Waste management world». Методологией рециклинга активно занимается Международное бюро по рециклингу отходов - (Bureau International Recycling). По положению на 2009 г. BIR включало свыше 1000 компаний и федераций из 80 стран мира. Основная специализация участников — переработка черных и цветных металлов, бумаги, текстиля.

Тем не менее, в методологии обращения с отходами до сих пор существуют спорные вопросы. Например, до настоящего времени остается дискуссионным вопрос о разграничении понятий «вторичный сырьевой материал» и «отходы». В частности, он подробно рассматривался на пленарной дискуссии конференции Федерального объединения немецких предприятий по рециклингу лома черных металлов и избавлению от отходов (BDSV е. V.). В Германии отработанную логистику в этом вопросе применительно к бытовым отходам предоставляет система DSD /49/.

До сих пор не разработано универсальное или общепринятое международное определение понятия «отходы» /49…51/. Основное определение отходов в ЕС дается в «Общей директиве ЕС по отходам 75/442/ЕЕС от 15 июля 1975 г.». Ее редакция была изменена специальной Директивой Совета 91/156/ЕЕС от 18 марта 1991 г.

Общая директива ЕС требует полного перечня отходов. Он был впервые опубликован в виде решения Комиссии ЕС 94/3/ЕС от 20 декабря 1993 года – Европейский каталог отходов (EWC). Каталог EWC является справочной номенклатурой, предусматривающей применение общей терминологии в масштабах всего Сообщества с целью улучшения эффективности деятельности по менеджменту отходов /50…52/.

Директива 92/689/ЕС от 12 декабря 1991 г. по «опасным» отходам ссылается на определение отходов в Общей директиве ЕС по отходам и дополнительно определяет «опасный отход как отход, который включен в Перечень опасных отходов (HWL)». Действующая вплоть до настоящего времени (несмотря на введение Директивы REACH) система каталогов EWC - HWL была утверждена решением Комиссии 94/904/ЕС от 22 декабря 1994 г. Оба каталога EWC и HWL регулярно обновляются (через 2 — 3 года) Комитетом по технической адаптации Комиссии ЕС. Классификация металлургических отходов, принятая в каталогах EWC и HWL ЕС приведена в таблице 3 /51/.

Таблица 3. Металлургические отходы в каталогах EWC и HWL ЕС /51/

Код	Отходы
10 02 01	Отходы обработки шлака
10 02 02	Необработанный шлак
10 02 03	Шламы обработки газов конверторов
10 02 04	Шламы обработки газов электродуговых печей
10 02 05	Другие шламы
10 02 06	Отработанные огнеупоры
10 02 07	Твердые отходы обработки газов электродуговых печей содержащие опасные вещества
10 02 08	Твердые отходы обработки газов электродуговых печей, отличные от отходов, указанных под кодом 10 02 07
10 02 09	Твердые отходы обработки газов из других агрегатов для производства чугуна и стали
10 02 10	Окалина, образовавшаяся на прокатных станах
10 02 11	Отходы обработки охлаждающей воды, содержащие нефтепродукты
10 02 12	Другие отходы обработки охлаждающей воды
10 02 13	Шламы обработки газов содержащие опасные вещества
10 02 14	Шламы обработки газов отличные от шламов, указанных под кодом 10 02 13

В отличие от мировой практики российское законодательство дает точное определение понятиям «отходы», «утилизация и переработка отходов» и другим терминам, имеющим отношение к обращению с отходами. Они приведены в ФЗ «Об отходах производства и потребления» и Межгосударственном стандарте ГОСТ 30772-2001, введенном в действие в 2002 году /30/:

• Отходы - остатки продуктов или дополнительный продукт, образующиеся в процессе или по завершении определенной деятельности и не используемые в непосредственной связи с этой деятельностью. Под определенной деятельностью понимается производственная, исследовательская и другая деятельности, в том числе, — потребление продукции. Отечественное законодательство дает определение отходов производства, потребления и бытовых отходов.

• Отходы производства и потребления - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, веществ, предметов, изделий или продуктов, образовавшиеся в процессе производства или потребления продукции, выполнения работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

• Бытовые отходы - отходы потребления, образующиеся в бытовых условиях в результате жизнедеятельности населения.

• Утилизация отходов - деятельность, связанная с использованием отходов на этапах их технологического цикла, и/или обеспечение повторного (вторичного) использования или переработки списанных изделий. В процессах утилизации перерабатывают отслужившие установленный срок и/или отбракованные изделия, материалы, упаковку, другие твердые отходы, а также жидкие сбросы и газообразные выбросы.

• Переработка отходов - деятельность, связанная с выполнением технологических процессов по обращению с отходами для обеспечения повторного использования в народном хозяйстве полученных сырья, энергии, изделий и материалов. Цель реализации технологических операций с отходами — превращение их во вторичное сырье, энергию, продукцию с потребительскими свойствами.

Переработка отходов является основой направления, которое получило название «Recycling» («рециклинг») /5…8, 14/. Официальное определение понятиям «Recycling» - «оборотное использование», «Reuse» - «повторное использование» и «Recovery» - «восстановление» было впервые дано в Постановлении о переработке использованных автомобилей. Оно было принято Евросоюзом в 1997 году. В 2000 г. Европейская Комиссия одобрила проект новой директивы, в которой аспекты авторециклинга проработаны наиболее детально (Директива ЕС по утилизации отслуживших автомобилей (ELV) 2000/53/ЕС). Были поставлены «количественные задания по повторному использованию, рециклингу и утилизации автомобилей и их узлов, чтобы заставить автомобилестроителей изготавливать новые автомобили с учетом лучшей пригодности их для рециклинга» /17, 22, 50…54/.

В официальных документах РФ дается следующее определение /30/: «Рециклинг (рециклизация) - процесс возвращения отходов, сбросов и выбросов в процессы техногенеза». При этом оговариваются два варианта рециклинга отходов:

• повторное использование отходов по тому же назначению, например, стеклянных бутылок после их соответствующей безопасной обработки и маркировки (этикетирования);

• возврат отходов после соответствующей обработки в производственный цикл, например жестяных банок — в производство стали, макулатуры — в производство бумаги и картона.

Кроме того, особыми терминами обозначаются:

• рециклинг «совокупности отходов и сбросов» - рекуперация;

• рециклинг сбросов, порошкообразных и пастообразных отходов – регенерация;

• рециклинг сбросов и выбросов – рециркуляция /30/.

Рециклинг, осуществляемый в рамках собственной отрасли индустрии, наиболее предпочтителен, он эффективен с точки зрения экономики, энергопотребления и защиты окружающей среды. Однако практика показала, что более 70 % всех образующихся техногенных отходов не могут быть переработаны предприятиями, которые их производят. Это относится к энергетике, транспорту, машиностроению и др. /7, 8, 14/

Оригинальная классификация техногенных ресурсов предложена в работе /8/. Они подразделяются на две основные группы (рисунок 1):

• техногенные энергоносители или вторичные энергоресурсы (ВЭР);

• техногенные материалы.

Рис. 1. Техногенные ресурсы и месторождения.

В свою очередь в группе техногенных материалов выделяются следующие виды ресурсов:

• техногенные месторождения различных индустриальных комплексов;

• техногенное сырье (техногенные месторождения, переработка которых технологически обеспечена и экономически приемлема);

• вторичные материалы (в основном - вышедшая из употребления продукция - аналог полуфабрикатов промышленной продукции);

• твердые бытовые отходы (ТБО);

• осадки сточных вод;

• перемещенные грунты;

• вскрышные породы.

В настоящее время основное количество техногенных ресурсов накоплено в виде техногенных месторождений в горных и металлургических регионах мира.

Техногенные месторождения в отличие от природных месторождений возникли как «не планируемая» продукция и их запасы формировались стихийно. Долгое время в индустрии было выгодно использовать первичное сырье, и анализом техногенных месторождений практически никто не занимался. Поэтому выделим основные особенности техногенного сырья, отличающие его от природных ископаемых /55, 56/.

1. Техногенные месторождения - продукт «быстрого созревания», время их жизни - десятки лет вместо миллионов лет, характерных для природных месторождений. При этом запасы многих техногенных месторождений и в настоящее время пополняются за счет «свежих» отходов.

2. Малый срок жизни техногенного месторождения определяет более низкий уровень его однородности, большой разброс свойств по площади и глубине залегания.

3. «Созревание» техногенного месторождения означает изменение свойств техногенного сырья во времени и сильную зависимость свойств и скорости их изменений от параметров окружающей среды.

4. В техногенных отходах могут находиться опасные компоненты, на «дезактивацию» которых природе потребуется миллионы лет.

5. Техногенное сырье имеет, как правило, повышенную концентрацию редких и рассеянных элементов, прежде всего - металлов. С этой точки зрения техногенные материалы представляют собой первичное сырье, прошедшее стадию обогащения.

Из сказанного выше следует, что техногенное сырье принципиально отличается от природного сырья. Поэтому для определения качества и способов переработки техногенного сырья методы и технологии, разработанные для анализа и переработки природного сырья, применимы далеко не всегда. В настоящее время методология оценки качества техногенного сырья активно разрабатывается во всем мире. В частности, она включает создание банка данных по отходам всех видов деятельности человека.

Поскольку лишь некоторые отрасли индустриального общества могут частично или полностью перерабатывать собственные отходы, стратегия переработки техногенных ресурсов в рамках государства или сообществ государств должна строиться исходя из следующих базовых принципов:

• не допустимы потери компонентов, ресурсы которых в природе малы или уже исчезли;

• основными методами утилизации техногенных материалов всех видов должны быть высокотемпературные процессы их переработки, так как они обеспечивают максимально возможную в настоящее время степень извлечения ценных компонентов, в наибольшей мере гарантируют безопасность продуктов переработки и наиболее полное уничтожение экологически опасных отходов;

• функцию отрасли, ответственной за переработку отходов производства и потребления в целом наиболее полно может и должна выполнять металлургия.

Техногенные месторождения на территории металлургических предприятий и регионов имеют особую специфику. Их главными особенностями являются: расположение в промышленно развитых районах; размещение на поверхности; преимущественно мелкодисперсный состав. Техногенные месторождения, формирующиеся в регионах чёрной металлургии, образуются, главным образом, на базе золошламонакопителей, шлаковых отвалов и техногенных грунтов, использованных при перепланировках местности во время расширения и реконструкции производства.

Структура техногенных месторождений отечественных металлургических предприятий зависит от вида и условий складирования отходов. На крупных металлургических комбинатах отвалы формируют по видам производств (доменные и сталеплавильные шлаковые отвалы), а производственный мусор складируют раздельно по видам отходов. На малых заводах, как правило, устраиваются общие отвалы для всех видов техногенных материалов. При хранении техногенных материалов происходят процессы, изменяющие их исходные свойства: химический, минеральный и гранулометрический составы, а также физико-механические характеристики (прочность, плотность и пр.). Поэтому каждое техногенное месторождение является уникальным, также как уникальным является любое комплексное месторождение природных полезных ископаемых.

Возможности переработки ресурсов техногенных месторождений используются в настоящее время весьма ограниченно. Главной задачей разработки техногенных месторождений металлургических регионов, как правило, считается максимально полное извлечение металлических образований с целью использования в качестве оборотного лома. Наряду с включениями металлов практический интерес представляют вторичные огнеупоры и некоторые шлаки.

Опыт разработки шлаковых отвалов и шламонакопителей показывает, что на каждом предприятии сложились технологические приемы, которые учитывают специфику конкретных техногенных месторождений. Однако можно выделить и ряд уже сформировавшихся «типовых» технологических решений. В технологическую схему разработки техногенных месторождений в настоящее время, как правило, включаются следующие виды работ:

• рыхление, усреднение и перемещение техногенных масс на участки временного складирования;

• разрушение, дробление и сортировка прочных техногенных образований;

• извлечение металлических включений, лома огнеупоров и других техногенных материалов.

Процессы разработки техногенных месторождений на всех стадиях связаны с обработкой и перемещением больших объемов металлургических материалов. С точки зрения комплекса операций, входящих в производственный процесс разработки техногенных месторождений, их можно считать аналогичными горным работам открытого типа.

Практически все виды материалов, получаемых при переработке техногенных месторождений, находят применение в различных отраслях производства и успешно конкурируют с природными материалами. Характерными видами техногенных материалов являются щебень, песок и щебеночно-песчаные смеси для дорожного строительства, оборотный и магнитный продукты для доменного, сталеплавильного и литейного производств, удобрения для сельского хозяйства. Из отвальных шлаков производятся абразивные материалы для струйной обработки поверхностей, зернистые материалы для фильтров и защитных покрытий для мягких кровельных материалов, наполнители и пигменты для шпатлевок, красок, мастик и линолеума и т.п.

Возможности использования техногенных ресурсов, т.е. превращение техногенных отходов в техногенное сырье, зависят от их качества и способов его оценки. Важно знать о формах пребывания основных элементов в техногенном сырье. В литосфере минералы являются наиболее распространенной природной формой нахождения химических элементов. Изоморфные смеси в минералах представляют собой закономерные замещения аналогичных элементов друг другом в кристаллических решетках. Из изоморфных смесей добывается основная часть редких и рассеянных элементов. При существующих в настоящее время методах извлечения элементов значительная их часть попадает в атмосферу и промышленные стоки. Освобождаясь из кристаллических решеток, бывшие изоморфные примеси начинают самостоятельную (антропогенную) миграцию в биосфере.

Таким образом, основные сложности переработки отходов связаны с тем, что сложившаяся практика контроля технологий переработки вторичных ресурсов не предусматривает подробного анализа компонентов технологического процесса (сырья и продуктов) на содержание всех возможных элементов /8, 55, 56/.