57. Сформулируйте определение понятия «утилизация отходов производства». Укажите, на чем основаны методы утилизации твердых отходов металлургических производств и в чем они заключаются.

Утилизация промышленных отходов - их использование в качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и для других целей

К числу основных технологических направлений утилизации твердых отходов относятся:

1. использование в собственном производстве;

2. использование в смежных отраслях промышленности (в качестве технологического сырья, добавок, материалов, энергоносителей и т.п.);

3. обезвреживание на действующих или создаваемых в регионе природоохранных установках различных предприятий;

4. обезвреживание на действующих или создаваемых установках на предприятиях-генераторах отходов.

Возможность использования твердых отходов пригодных для переработки в товарную продукцию в собственном производстве обосновывается как требованиями, предьявляемыми к традиционному сырью, так и затратами на подготовку BMP (гранулирование, подсушивание, сепарацию и т.д.).

В смежных отраслях промышленности прямое использование отходов на практике часто определяется не только физико-химическими свойствами этих материалов и необходимостью предварительной подготовки, но и такими факторами как требование потребителей отгружать отходы крупными партиями (иногда по несколько тысяч тонн).

Установки обезвреживания отходов (сжиганием, механическим обезвоживанием, окислением-восстановлением и др.) требуют значительных капиталовложений. Во многих случаях создавать на предприятиях локальные установки обезвреживания нецелесообразно по причинам или относительно малого количества отходов или отсутствия приемлемой для этого технологии.

Первые два из перечисленных направлений утилизации твердых отходов являются наиболее желательными, так как их реализация не требует значительных капиталовложений и дает экологический и экономический эффект.

Организационно-технологический принцип такого выбора направления утилизации твердых отходов, предусматривающий их токсикологическую оценку, определение физико-химических свойств и возможных объектов утилизации, технико-экономические показатели производства, представлен по данным [7] на рис.9.

Критерием оценки выбранного направления использования BMP является максимальная экономия приведенных-затрат на получение готовой продукции по сравнению с базовым способом ее производства. Дальнейшая подготовка к утилизации включает в себя определение технологических требований к техногенному продукту и нормативно-техническое обеспечение его внедрения в производство.

Процессы подготовки к использованию и переработки отходов представляют собой как бы продолжение основного производственного цикла, а сами процессы подготовки и переработки отходов интегрируются в особую специфическую часть всего производственного комплекса. В этом случае основным производственным операциям сопутствуют операции извлечения отходов и их переработки в продукцию или полуфабрикаты.

Процесс извлечения ценных веществ, участвующих в технологическом процессе и обычно попадающих в отходы, и возвращения их в исходном химико-минералогическом составе для повторного использования называется рекуперацией отходов [43].

Методы рекуперации отходов разделяют на две группы:

• методы, основанные на выделении примеси;

• методы, основанные на превращении примесей.

Применение методов первой группы приводит к выделению примесей без изменения их химических свойств. Это возможно как в случае, когда основная реакционная масса и примесь находятся в разных фазовых состояниях, так и в случае, если они образуют одну фазу. В связи с этим методы, основанные на выделении примесей, в свою очередь, делят на две подгруппы:

• непосредственное выделение примесей из реакционной массы;

• изменение фазового состояния примеси с последующим отделением ее от реакционной массы.

К первой подгруппе относятся следующие методы : механическое удаление крупных примесей (на решетках, сетках), микропроцеживание, отстаивание и осветление, применение гидроциклонов, центрифугирование, фильтрование, флотация, электрофорез, мембранные методы (электродиализ, обратный осмос, ультрафильтрация).

Ко второй подгруппе, исходя из характера фаз, которые образует примесь, относятся методы: дегазация, отгонка, выпаривание, экстракция, кристаллизация, сорбция, коагуляция.

Методы превращения примесей с изменением их химического состава разделяются по характеру происходящих процессов на следующие подгруппы:

• образование малорастворимых электролитов;

• образование малодиссоциированных соединений;

• образование комплексных соединений;

• синтез и разложение;

• окислительно-восстановительные процессы, в том числе

электрохимические; термолиз.

Типовыми процессами технологии рекуперации отходов являются:

•гидродинамические (получение и разделение неоднородных систем);

•очистка под действием силы тяжести (гравитационное отстаивание, очистка флотацией);

•очистка под действием центробежных сил (центрифугирование, сепарация в гидроциклонах);

•очистка фильтрацией;

•тепловые (выпаривание, процессы испарения и конденсации);

•массопередача или диффузионные процессы (перенос массы вещества при сушке, кристаллизации, адсорбции и т.п.);

•химические (химическое превращение в реакторах и рециклы);

•механические (извлечение твердых веществ и их транспортирование).

Выбор методов обезвреживания твердых отходов зависит от их химического состава. Одним из наиболее распространенных методов обезвреживания органических отходов является их сжигание, позволяющее:

•из всех существующих методов наиболее полно обезвредить отходы, превратив их в сухой остаток (шлак);

•значительно сократить массу (в 3-6 раз) и объем (в 10-15 раз) остатка по сравнению с исходным материалом

•использовать отходы как источник энергии.

В настоящее время существует несколько типов установок для утилизации твердых промышленных отходов сжиганием. Параметры процессов сжигания отходов в установках различного типа по данным [57] приведены в табл.2.

По данным [40] сжигание предусматривается, как правило, в барабанных вращающихся печах. Многолетний опыт эксплуатации этих аппаратов в различных отраслях промышленности свидетельствует об их высокой надежности. В барабанных печах можно одновременно сжигать отходы различного физического состояния: жидкие, пастообразные, твердые, а также отходы, упакованные в тару (мешки, бочки, ящики и т.п.).

Температуру в печи поддерживают на уровне 1000-1200°С. Шлак может выпускаться как в расплавленном, так и в твердом виде. Газы из барабанной печи с целью окончательной деструкции могущих присутствовать остатков неразложившихся веществ, поступают в камеру дожигания, где за счет ввода топлива температуру повышают до 1200-1450°С в зависимости от вида сжигаемых отходов. После камеры дожигания устанавливается котел-утилизатор для использования тепла газов. Вырабатываемый пар может использоваться для нужд предприятия, отпускаться на сторону или идти на выработку электроэнергии.

Охлажденные в котле газы поступают на многоступенчатую очистку от золы, пыли, кислых компонентов и других примесей.

Установка термического обезвреживания (сжигания) с большой барабанной печью диаметром 5 м и длиной 15 м имеет производительность по отходам около 35000 т/год, что ориентировочно соответствует количеству промышленных отходов, образующихся в промышленно развитом регионе с населением порядка 1 млн. человек.

Неорганические твердые промышленные отходы обезвреживаются физико-химическими методами, предусматривающими следующие технологические процессы:

•измельчение, суспендирование;

•нейтрализацию, перевод токсичных, веществ в нерастворимое состояние;

•восстановление шестивалентного хрома;

•окисление цианидов;

•механическое обезвоживание.

Продукты обезвреживания захораниваются.

Оборудование, необходимое для комплектации установок обезвреживания, является нормализованным, используемым в химической, металлургической промышленности, в производстве строительных материалов, других отраслях народного хозяйства.

Для обезвреживания некоторых видов «типовых» отходов, образование которых характерно для многих предприятий различного профиля, целесообразным является создание не локальных, а узкоспециализированных по видам отходов установок, обслуживающих на тех или иных условиях предприятия города (региона). При этом капиталовложения на создание городских специализированных установок могут быть сведены к минимуму, если для их строительства использовать имеющиеся на многих заводах неэксплуатируемые здания, сооружения, оборудование.

На специализированных городских установках целесообразно, например, обезвреживать ртутьсодержащие лампы, перерабатывать на целевые продукты отходы пластмасс, отработанные аккумуляторы, автопокрышки, отдельные виды гальваноотходов.