Промышленные отходы

Производственные отходы существенно превосходят сельскохозяйственные и бытовые как по масштабам их скапливания, так и по разнообразию состава и свойств. Практически все они содержат ценные вещества, и их рациональная утилизация создает дополнительные сырьевые ресурсы, охраняя в то же время биосферу от загрязнения. На рисунке 5.4 показаны примерный состав и номенклатура твердых отходов на предприятиях машиностроительного комплекса:

Рисунок 5.4 - Твердые производственные отходы [41]

Производственные отходы могут содержать ртуть, мышьяк и другие токсичные вещества. Наиболее токсичными являются шламы гальванических производств, содержащие ядовитые соединения свинца, хрома, кадмия, меди, цинка, а также цианиды, хлориды и др.

В зависимости от веществ- компонентов промышленных отходов, последние подразделяются по ГОСТ 12.1.007- 76 ССБТ. «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.» на 4 класса опасности: 1 класс- чрезвычайно опасные (например, сулема, хром (VI), бенз-а-пирен); 2 класс- высоко опасные (свинец азотнокислый, медь хлористая); 3 класс- умеренно опасные (оксид свинца, никель сернокислый); 4 класс- мало опасные (диоксид марганца, хлористый кальций). В Алтайском крае в 1999 году объем образования токсичных промышленных отходов составил 744,9 тыс. т (1 – 2 кл. опасности - 104 тыс. т.) [46]. К сожалению, из перечисленных отходов утилизируются главным образом металлы, частично окалина, бумага и картон. Большая часть остальных отходов (97%) вывозится на свалки, около 2% сжигается и только около 1% перерабатывается с получением полезных продуктов. В крае общая площадь земель, занятая свалками составляет примерно 2200 га, в т. ч. полигонами токсических отходов 2, 6 га. Действующие свалки, в большинстве своем, не отвечают существующим правилам эксплуатации, вследствие чего происходит загрязнение окружающей среды. Выходом из этой ситуации может служить более комплексное использование отходов производства.

Рассмотрим вторичное использование некоторых видов промышленных отходов:

Зола и золошлаковые отходы (ЗШО) тепловых электростанций (ТЭС), работающих на твердом топливе. Ежегодно на ТЭС образуются такие отходы в количестве 100 млн. т. Ежегодные затраты на устройство и содержание отвалов этих отходов составляют значительные суммы, а площадь земель для хранения отходов только одной ТЭС достигает 1- 3 тыс. га. Пока используется лишь 12 - 14 % годового образования отходов. ЗШО эффективно используются в промышленности стройматериалов (34 %), в строительстве (43 %), сельском хозяйстве (23 %). В строительстве их применяют для теплоизоляции, стабилизации грунтов в насыпях; при производстве строительных конструкций ЗШО применяются в качестве заполнителя для цемента, бетона и железобетона; высокое содержание CaO в золе сланцев и торфа позволяет использовать ее для улучшения кислых почв.

Доменные, сталеплавильные и ферросплавные шлаки. Ежегодно их производство достигает сотен миллионов тонн, а перерабатывается только 20 %. Из шлаков получают цементный клинкер, гранулированный шлак, литой щебень, шлаковую пемзу, керамзит, шлаковату, минеральную вату, литые плиты и брусчатку.

Ферросплавные шлаки, содержащие хром, оксиды марганца, карбид кремния, используют в черной металлургии и в производстве удобрений. Из сталеплавильных шлаков необходимо извлекать металлы, содержание которых составляет до 20 %, их можно использовать в качестве оборотного продукта (в виде флюса в доменной шихте и вагранках).

Наиболее эффективна комплексная переработка шлаков, заключающаяся в извлечении ценных составляющих и последующем изготовлении строительных материалов и изделий. Из гранулированного шлака получают шлакощелочное высокопрочное вяжущее.

Вскрышные породы и хвосты обогащения. Образуются при добыче и обогащении железной руды в количестве сотни миллионов кубических метров ежегодно, при этом в строительстве используется только 8- 9 % этого объема [72].Из вскрышных скальных пород и хвостов обогащения в настоящее время производят щебень, песок, песчано- гравийную смесь, получая ежегодный эффект в миллионы рублей. В перспективе эти отходы можно полностью утилизировать при приготовлении цемента, известняковой муки, извести, силикатного и глиняного кирпича, керамических труб и других материалов и изделий.

Стеклобой. Образуется на предприятиях стекольной промышленности, пищевых предприятиях и в строительстве. Его используют как добавление в стекломассу при варке стекла, изготовлении различных облицовочных плиток, пористых и теплоизоляционных материалов. Все шире предлагается ввод молотого стеклобоя в разнообразные композиции для получения облицовочных материалов с заполнителями из естественного камня.

Фосфогипс. В большом количестве образуется при производстве фосфорных удобрений, Около 20 % этих отходов используется при производстве гипсового вяжущего, цемента, а также для известкования кислых почв. Ведутся исследования по применению фосфогипса при изготовлении различных строительных элементов, деталей, штукатурных растворов, шпаклевок.

Древесные отходы с предприятий лесозаготовительной, лесоперерабатывающей, деревоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности. Идут на изготовление щепы, применяемой при производстве древесноволокнистых (ДВП) и древесно-стружечных плит (ДСП). Однако используется лишь около 60%отходов, а многие виды отходов (кора, опилки, зеленая масса) не используется. В то же время в наиболее развитых странах перерабатываются все виды отходов - пни, сучья, опилки, причем переработки возрастает. Весьма эффективным направлением является применение размельченных отходов и опилок при изготовлении стеновых блоков для индивидуального строительства (опилкобетон). Эффективность использования древесных отходов очень велика: 1 тыс. м3 отходов при производстве ДСП экономит 3,4 тыс. м³ пилочного сырья.

Макулатура и вторичные текстильные материалы. Перерабатывают для производства бумаги, картона, технического и кровельного картона, войлочных изделий, из них производят основу для утепленного линолеума, строительный войлок. В последние годы это сырье стали использовать для производства нетканных материалов для дорожного строительства, крепления грунта (армирования грунта), гидромелиоративных работ. Во многих странах активно принимают меры по замене первичных ресурсов на вторичные из текстиля, например, доля макулатуры в производстве картона и бумаги возросла до 47- в Италии и до 63%- в Дании.

Вторичные полимерные материалы. Их использование позволяет не только существенно экономить нефть и электроэнергию (на 80 %), но и не загрязнять окружающую среду. Из вторичных полимерных материалов после их сортировки можно производить многочисленные строительные изделия- трубы, поручни, плинтусы, дверные и оконные рамы, пленку и др.

Изношенные шины. Из них получают регенерат, используемый взамен синтетического каучука, резиновую крошку, применяемую в производстве строительных материалов и автодорожном строительстве. Из металлокорда можно получать металл. Во многих странах ведутся работы по полному использованию изношенных шин. Так, в Японии, где ежегодно скапливается более 50 млн. шт. шин, разработана технология получения вторичного сырья из шин при производстве цемента [72]. Шины сжигают в цементных печах при 1500^oС, при этом органика и углерод выгорают, а остальное является добавкой к цементу. В Англии из шин получают регенерат резины и топливо.

Алюминийсодержащие отходы. Образуются в процессе производства удобрений и в химических процессах в количестве сотен тысяч тонн в год. Их используют для исготовления особо чистого высокоглинеземистого цемента, который применяется для выпуска огнеупоров.

Отходы и лом бетонных и железобетонных изделий. Образуются в количестве свыше 1 млн. м3 в год на заводах стройиндустрии, а также в связи с реконструкцией. Из этих отходов выпускают щебень, песок, а также извлекают металлолом или арматуру, пригодную для употребления.

Отходы агропромышленного комплекса, химии, микробиологии и др. также могут быть эффективно использованы при производстве строительных материалов как добавки, заполнители. Так, в микробиологическом производстве образуется большое количество сухого лигнина, являющегося сырьем для производства строительных материалов. Некоторые отходы агропромышленного комплекса и химической промышленности применяют как добавки к бетонной смеси, повышающие ее пластичность, ускоряющие твердение бетона.

В результате применения вторичных материалов достигается не только существенный экономический эффект, но уменьшается загрязнение окружающей среды:

Таблица 5.2- Преимущество использования вторичного сырья в производстве материалов из расчета на 1000 т готовой продукции (в %) [72].