Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)

 

ТЭК – один из крупнейших загрязнителей окружающей среды твердыми, жидкими и пылевидными отходами, т.к. сам процесс производства тепловой или электрической энергии подразумевает сжигание органического топлива с неизбежным образованием токсичных компонентов. Кроме этого с отходами добычи и обогащения топлива теряется большое его количество.

Существует классификация на основе литологического состава отходов добычи и обогащения углей:

· Глинистые (>50 % глин);

· Песчаные (>40 % песчаника и кварцита);

· Карбонатные (>20 % карбонатов).

Кроме этого отходы различаются по физико-химическим и теплофизическим свойствам, по характеристике органического вещества и др.

Породы вскрыши, отличающиеся высоким содержанием минеральных веществ, могут быть использованы для энергетических целей после предварительного обогащения с получением кондиционного по зольности продукта. Породы вскрыши могут применяться как закладочный материал для рекультивации земель, а шахтные – для закладки шахтного пространства. Возможно применение даже без селективной обработки слагающих литологических разностей как сырья для производства пористых заполнителей, для легких бетонов, керамических материалов, при строительстве дамб и других сооружений, кислотостойких мастик, в строительстве домов и дамб, в фильтровальных установках.

Шахтные породы часто содержат большое число микроэлементов, необходимых для питания растений, поэтому могут применяться в качестве удобрений почв, разбалансировка которых происходит в результате интенсификации и химизации сельского хозяйства.

Отходы углеобогащения, содержащие большое количество горючей массы, могут быть подвергнуты дополнительному обогащению с получением кондиционного по зольности твердого топлива или непосредственно использованы для сжигания и газификации. Возможно сжигание высокозольных отходов углеобогащения в пылеватом состоянии на электростанциях, в том числе на крупных, при этом уменьшаются выбросы SO₂ и NO₂ в окружающую среду. В некоторых зарубежных странах нашли применение плазменные печи для переплавки легированных отходов и восстановительной плавки. Для этой цели разработаны и используются разнообразные генераторы плазмы и дуговые плазменные горелки разной мощности, где возможно восстановление руд отходами углеобогащения и выработка некоторого количества электроэнергии за счет отходящих газов.

В результате гравитационной сепарации некоторых углей можно определить высокозольные фракции, в которых содержатся ряд микроэлементов (Ag, As, Cd, Mn, Mo, Ni, Pb и другие) в 1.3 – 1.4 раза выше, чем в исходных углях. Большая часть микроэлементов может быть извлечена из продуктов термической обработки или обогащения твердого горючего.

С помощью биологических методов можно извлекать из углей и части угольных отходов пиритную и органическую серу, различные металлы (Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Al, Cd) золу, кислород- и азотсодержащие соединения. Очистка угля может осуществляться за 6 суток и на 93 % при применении термофильных бактерий и за 18 суток при использовании мезофильных бактерий.

В связи с грядущим в ближайшие десятилетия истощением запасов угля, нефти, природного газа возникла потребность поиска менее дорогих источников, но технологически более простых в переработке и использование. Важнейшим, в связи с этим, источником для восполнения энергобаланса, производства чистых энергосистем и многих, остро необходимых стране продуктов становятся горючие сланцы. Из сланцев можно получить: мазут, автомобильный бензин.

Химический комплекс

 

Из всех видов минерального сырья особое место занимают агрохимические фосфорсодержащие руды, от которых в значительной мере зависит плодородие почв, а с учетом истощения богатого фосфором сырья важнейшей проблемой является эффективное использование полезных компонентов недр и руды.

Значение фосфора в природе крайне важно. Минеральный фосфор входит в состав костной ткани позвоночных и наружных скелетов ракообразных и моллюсков. Фосфор присутствует в мягких тканях растений и животных. Фосфорсодержащие органические соединения обеспечивает превращение химической энергии в механическую энергию мышечных тканей. Этот элемент входит в состав нуклеиновых кислот, регулирующих наследственность и развитие организмов.

Производство фосфорных минеральных удобрений – главная сфера применения фосфатного сырья. Более полная выемка попутных полезных компонентов из фосфоритов и апатитов путем флотации, т.е. использовании различной плотности материалов относительно плотности воды.

Одним из важнейших попутных компонентов апатитовых руд является нефелин

Еще один минерал, имеющий большое значение и содержащийся в апатитовых рудах - сфен. В состав данного соединения входит титан (CaTiSiO₄(O,OH,F)), а диоксид титана - важный компонент при производстве лакокрасочных изделий. Перспективность сфена как сырья связана с большими запасами этого минерала в нашей стране (главным образом в Хибинах) и, с учетом комплексной переработки апатитовых руд и низкой себестоимостью содержащегося в них оксида титана (TiO₂).

В настоящее время существуют различные технологические системы и способы переработки сфенового концентрата: хлорная; азотнокислая; сернокислая; спекание с поваренной солью, кремнефторидом, сульфатом аммония. Однако наиболее приемлемой является сернокислая технология, когда как другие методы очень сложны и не получили промышленного развития.

Оптимально сфеновый концентрат разлагается при использовании 50 – 55 %-ой серной кислоты с расходом 1.5 т на 1 т концентрата и протекании процесса в течение 20 – 30 часов и в температурных условиях 130° С. В результате получается 1 т товарного ТiО₂ на каждые 4 т сфенового концентрата и 6 т серной кислоты.

В нашей стране и за рубежом проводятся работы по получению из горючих сланцев битумов, масляных антисептиков для древесины, ядохимикатов, серы, гипосульфита, бензола, лаков, клеев, дубителей, шлаковой ваты, матов для строительной индустрии, портландцемента и многого другого.

В химической промышленности также используются отходы производства диметилтереоргалата для синтеза алкидных полимеров. Отходы катализаторов производства мономеров используется в строительных лакокрасочных пигментах. Отходы гидроксилсодержащих соединений от производства ксилита идут на изгототовление простых и сложных олигоэфиров – компонентов лакокрасочных материалов, отходы производства меланина – ПАВ-диспергаторов. Катализаторы алкинирования бензола изготавливаются из аллюминесодержащих отходов кабельной промышленности. Отходы производства капролактама - компоненты смазочных материалов или пластифицирующие добавки к бетонным смесям. Из катализаторов нефтепереработки выделяются металлические компоненты: сульфат молибдена (Мо(SО₄)₃), оксида ванадия (VO₅), тригидрит оксида алюминия, никелево-молибденовый концентрат и др. Возможно использование кислых гудронов для выработки из воды аммонийных солей, пригодных для использования, как в пресной воде, так и в морской. Кислые гудроны можно применять совместно с нефтяными шлаками в дорожном и коммунальном строительстве.

 

Вопросы для самоконтроля:

 

1. Изложите критерии классификации вторичных материалов и ресурсов (ВМР)?

2. Приведите условия возможного использования ВМР?

3. Дайте классификацию ВМР по происхождению?

4. Приведите основные положения малоотходных и безотходных технологий (МБТ)?

5. Перечислите основные направления осуществления малоотходных и безотходных технологий?

6. Какие условия необходимо соблюдать по осуществлению МБТ?

7. Дайте характеристику топливно-энергетическому комплексу (ТЭК).

8. Приведите классификацию отходов топлива по составу.

9. Изложите основные различия отходов по физико-химическим свойствам.

10.Дайте общую характеристику химическому комплексу?

11.Охарактеризуйте фосфор как основной химический элемент плодородия.

12.Перечислите технологические системы и способы переработки химического сырья?

 

Тест к главе 6

№	Вопрос	Код	Варианты ответа
1.	Назовите как классифицируется ВМР по происхождению?	1.1.     1.2.     1.3.	Как возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья в технологическом процессе По отраслям промышленности, видам технологических процессов и происхождению отходов Как отходы производства и потребления, используемые в хозяйстве данного предприятия
2.	Укажите наиболее рациональные условия переработки и использования ВМР?	2.1.     2.2.     2.3.	Возможность реального применения ВМР при наличии эффективных условий переработки и использования Применение ВМР в отраслях промышленности с учетом технологического процесса Потенциально возможные условия использования ВМР, но не целесообразные по экономическим и техническим причинам
3.	Укажите, какие ВМР можно классифицировать как отходы сферы потребления?	3.1.     3.2.   3.3.	Материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки погрузки-разгрузки, складирования Остатки сырья полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве вспомогательных материалов или готовой продукции Отходы средств производства, потерявшие пригодность для дальнейшего использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье
4.	На какие отрасли народного хозяйства ориентированы МБТ в первую очередь?	4.1.   4.2.     4.3.	Производство и рациональное использование полезных ископаемых Производство сырья, полуфабрикатов и готовой продукции в отраслях пищевой промышленности Производство древесины и стройматериалов
5.	Назовите основные направления по осуществлению МБТ?	5.1.   5.2.     5.3.	Применение замкнутых систем промышленного водоснабжения с использованием осадков очистных сооружений Возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, не использовавшихся ранее Переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции
6.	Укажите, какие отличительные признаки определяют отходы топливно-энергетического комплекса (ТЭК)?	6.1.     6.2. 6.3.	Физико-химические, теплофизические, по характеристике органического вещества Глинистые, песчаные, карбонатные Жидкие, пылевидные, твердые
7.	Какие факторы влияют на плодородие почв?	7.1. 7.2.   7.3.	Фосфорные минеральные удобрения Агрохимические фосфорсодержащие руды Фосфорсодержащие органические соединения