Основные понятия темы: безотходная технология, отходы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-18-10.1.40
/03-2014
УМКД
Редакция № 1
Учебно-методические
от 11.09.2014 г.
материалы по дисциплине
«Безотходная технология»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Безотходная технология»
для специальности 5В072000 – «Химическая
технология неорганических веществ»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Семей
2014
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
Содержание
1
2
3
4
Глоссарий
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа обучающегося
2
3
4
108
137
из 59
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
1 ГЛОССАРИЙ
Безотходная технология - технология, обеспечивающая получение
продукта при полном использовании исходного сырья и материалов.
Безотходная технология включает: утилизацию выбросов, комплексное
использование сырья, организацию производств с замкнутым циклом.
Безотходная технология - экологическая стратегия любого
производства.
Безотходное производство - производство, в котором полностью
используются не только основные сырьевые и энергетические ресурсы, но и
попутно получаемые отходы производства, в результате чего снижается расход
сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды. Безотходное
производство может использовать отходы собственного производственного
процесса, и отходы других производств.
Малоотходная технология - технология, позволяющая обойтись
минимальными отходами.
Минеральное сырье - природные минеральные образования,
извлеченные из недр земли в процессе эксплуатации месторождения полезных
ископаемых. Минеральное сырье подразделяется:
- по видам промышленности: металлические, горнохимическое,
горноиндустриальное, строительное, энергетическое сырье и т.д.;
- по фазовому составу: твердые, жидкие, газообразные;
- по полезным компонентам: породы, минералы, элементы;
- по юридическим и политико-экономическим требованиям:
общераспространенные
и
необщераспространенные,
находящиеся
в
федеральном и местном управлении, стратегические и пр.
Сырье - предметы труда, подвергшиеся ранее воздействию труда и
предназначенные для дальнейшей переработки. Различают:
- первичное сырье: добытая руда, хлопок-сырец и т.д.;
- вторичное сырье - пришедшие в негодность готовые изделия:
металлолом, макулатура и др.
3
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
2 ЛЕКЦИИ
МИКРОМОДУЛЬ 1 «КОНЦЕПЦИЯ БЕЗОТХОДНЫХ И
МАЛООТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»
1.
Лекция
Тема «Введение»
План
1. Основные цели, задачи и предмет курса.
2. Актуальность и значимость малоотходных и безотходных технологий, их роль и
место в концепции устойчивого развития биосферы.
3. Опасность и экологическая безопасность в системе человек - окружающая среда производство.
1. Краткое содержание дисциплины:
По мере развития современного производства с его масштабностью и
темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и
внедрения мало- и безотходных технологий.
Безотходная и малоотходная технология представляют собой одно из
современных
направлений
развития
промышленного
производства.
Возникновение этого направления обусловлено необходимостью предотвратить
вредное воздействие отходов промышленности на окружающую среду.
Безотходные производства подразумевают разработку таких технологических
процессов, которые обеспечивают максимально возможную комплексную
переработку сырья. Это позволяет, с одной стороны, наиболее эффективно
использовать природные ресурсы, полностью перерабатывать образующиеся
отходы в товарную продукцию, а с другой - снижать количество отходов и тем
самым уменьшать их отрицательное влияние на экологические системы.
Безотходную и малоотходную технологию применяют во всех отраслях
промышленности. Их развитие идет по следующим направлениям: разработка и
внедрение принципиально новых технологических процессов, уменьшающих
количество отходов; разработка и внедрение методов и оборудования для
переработки отходов в товарную продукцию; создание бессточных
водооборотных систем, в которых осуществляется очистка воды;
территориальное связывание предприятия так, чтобы отходы одного
предприятия служили сырьем для другого предприятия.
Цель изучения дисциплины:
- познание общих закономерностей организации безотходного
производства неорганических веществ (неорганических кислот, оснований,
солей, удобрений и др.) с использованием химических, нефтехимических,
горно-добывающих и металлургических отходов.
Основная задача изучения дисциплины:
4
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
изучение принципиально новых технологий с использованием
автогенных процессов переработки минерального и вторичного сырья с
извлечением сопутствующих ценных компонентов.
2 Проблема разработки и внедрения мало- и безотходных технологий в
ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального
использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
«Безотходная технология представляет собой
такой
метод
производства продукции, при котором все сырье и энергия используются
наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы производство - потребление - вторичные ресурсы, и любые воздействия на
окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Эта
формулировка не должна восприниматься абсолютно, т. е. не надо думать,
что производство возможно без отходов. Представить себе абсолютно
безотходное производство просто невозможно, такого и в природе нет.
Однако отходы не должны нарушать нормальное функционирование
природных систем. Другими словами, мы должны выработать критерии
ненарушенного состояния природы. Создание безотходных производств
относится к весьма сложному и длительному процессу, промежуточным
этапом которого является малоотходное производство. Под малоотходным
производством следует понимать такое производство, результаты которого при
воздействии их на окружающую среду не превышают уровня, допустимого
санитарно-гигиеническими нормами, т.е. ПДК. При этом по техническим,
экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и
материалов может переходить в отходы и направляться на длительное
хранение или захоронение.
3 Химически опасные объекты (ХОО) – опасные производственные
объекты (ОПО), на которых используют, производят, перерабатывают, хранят
или транспортируют пожаро- и взрывоопасные и(или) опасные химические
вещества, создающие реальную угрозу возникновения аварии.
В свою очередь крупнотоннажные ХОО (например, производство
азотной кислоты, аммиачных удобрений, нефтепереработка) можно отнести к
критически важным объектам (КВО) инфраструктуры, нарушение (или
прекращение) функционирования которых приводит к потере управления,
разрушению инфраструктуры, необратимому негативному изменению (или
разрушению) экономики страны или ее субъекта.
Источниками техногенной опасности являются (Рис. 1.):

Крупнотоннажные непрерывно действующие установки;

Периодические химико-технологические системы (в том числе
химико-фармацевтические производства);

Технологическое оборудование с сжиженными опасными
химическими
веществами
емкостного
и
трубопроводного
типов,
расположенное на территории предприятий;
5
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Многоассортиментные химико-технологические системы.
Обеспечение безопасности химических производств должно проводиться
с учетом специфики их как источников комбинированных негативных
воздействий и комплексной техногенной опасности (взрыво-, пожаро-,
химической, токсической и экологической), с целью обеспечения следующих
видов безопасности: промышленной, экологической, химической.

Рис. 1. Химическое производство как источник опасности
Химическое производство рассматривается как объект техногенной
опасности для человека и окружающей среды. Задачами обеспечения
безопасности являются: оперативное управление безопасностью по
локализации и ликвидации последствий аварий и оценке ущербов для
населения и окружающей среды, принятие долгосрочных организационноуправляющих, технических и технологических решений, направленных на
повышение безопасности химико-технологических процессов (ХТП) и
производств на стадиях реконструкции и проектирования.
6
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Для
обеспечения
экологической
безопасности
химических,
нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств предложена
структура производство–окружающая среда (Рис. 2).
Рис. 2. Анализ химического производства как источника загрязнения
окружающей среды.
Источниками выбросов химического производства являются постоянно
действующие дымовые трубы, вентиляционные выбросы цехов и установок и
аварийные – емкости, хранилища, трубопроводы, на которых может
производится разгерметизация или полное разрушение с выбросом опасного
химического вещества (ОХВ).
При воздействии химического вещества на окружающую среду
необходимо провести анализ качественных и количественных изменений в ней
с целью выявления «слабых» мест в организации и оснащении химического
производства и системы мониторинга. Например, в результате такого анализа
можно выявить недостаток на предприятии средств индивидуальной защиты
(СИЗ).
По результатам этого анализа на химическом, нефтехимическом и
нефтеперерабатывающем производстве для защиты окружающей среды
проводятся мероприятия представленные на рисунке 2 справа.
Основные понятия темы: безотходная технология, отходы, результаты
безотходной технологии, направления безотходной технологии, химически
опасные объекты, источники техногенной опасности, обеспечение
безопасности, источники выбросов химического производства.
7
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Вопросы для самоконтроля:
1.
Каковы основные цели, задачи и предмет курса «Безотходные
технологии»?
2.
Дайте определение терминам «технология», «технологический
процесс», «технологическая система».
3.
Перечислите основные классы технологий.
4.
Перспективы развития и направления совершенствования
безотходной технологии неорганических веществ.
Литература:
1 Гринин А.С., Новиков В.Н. Промышленные и бытовые отходы:
Хранение, утилизация, переработка. – М.: ФАИР–ПРЕСС, 2002. – 336 с.
2 Калыгин В.Г. Промышленная экология: Учеб. пособие для студ. высш.
учеб. заведений. – М.: ИЦ Академия, 2007. – 432 с.
3 Сутягин В.М., Бондалетов В.Г. Кукурина О.С. Принципы разработки
малоотходных и безотходных технологий/ Учебное пособие. - Томск: Изд.
ТПУ, 2009. – 150 с.
4 Губин В.Е. и др. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии/
Учебное пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2002 – 123 с.
4. Лекция
Тема «Классификация и переработка отходов»
План
1 . Источники, основные характеристики и классификация отходов.
2. Отходы (твердые, жидкие, газообразные) промышленные и бытовые, нетоксичные и
токсичные.
3. Несовершенство современных технологий.
4. Влияние отходов на состояние ОС.
Общая и специальная классификация отходов
Отходы производства и потребления (далее - отходы) - остатки сырья,
материалов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары (продукция), утратившие свои потребительские свойства.
Более логичным являются следующие понятия:
Отходы производства - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов,
образующиеся в процессе производства продукции или выполнения работ и
утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства, а
также сопутствующие вещества, образующиеся в процессе производства и не
находящие применения в этом производстве. В отходы производства
включаются вмещающие и вскрышные породы, побочные и сопутствующие
продукты.
8
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Отходы потребления - изделия и материалы, утратившие свои
потребительские качества вследствие физического либо морального их износа,
в том числе и твердые бытовые отходы, образующиеся в результате
жизнедеятельности людей.
Опасные отходы - отходы, которые содержат вредные вещества,
обладающие опасными свойствами (токсичностью, взрывоопасностью,
пожароопасностью, высокой реакционной способностью) или содержащие
возбудителей инфекционных болезней, либо которые могут представлять
непосредственную или потенциальную опасность для окружающей природной
среды и здоровья человека самостоятельно или при вступлении в контакт с
другими веществами.
Токсичные промышленные отходы - смеси физиологически активных
веществ, образующихся в процессе технологического цикла в производстве и
обладающие токсичным эффектом.
Обращение с отходами - деятельность, в процессе которой образуются
отходы, а также деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию,
транспортированию, размещению отходов;
В зарубежных законодательно-нормативных документах и научнотехнической литературе принят термин «управление отходами» (waste
management (англ.), abfal vetvaltung (нем.) и т.д.).
Размещение отходов - хранение и захоронение отходов;
Хранение отходов - содержание отходов в объектах размещения отходов в целях их последующего захоронения, обезвреживания или использования;
Захоронение отходов - изоляция отходов, не подлежащих дальнейшему использованию, в специальных хранилищах в целях предотвращения
попадания вредных веществ в окружающую природную среду;
Существенным различием понятий и видов деятельности «хранение» и
«захоронение» является то, что первое из них ограничено определенным
сроком, по истечении которого отходы переходят в иную стадию своего цикла
обращения, а второе такого ограничения не имеет. Также следует уточнить, что
под
захоронением
отходов
подразумевается
в
любом
случае
санкционированное, производимое в установленном порядке и с соблюдением
экологических требований их бессрочное размещение (например, на полигоне
бытовых отходов), но ни в коем случае не произвольные действия, например,
закапывание несанкционированных свалок опасных отходов.
Использование отходов - применение отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг или для получения
энергии;
В зарубежной литературе и практике понятие «использование отходов»
дифференцировано на «рециклинг» и «рекуперацию».
9
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Рециклинг - возвращение отхода после обработки в тот же
технологический процесс, в рамках которого произошло образование отхода.
Рекуперация - использование отхода после обработки или без таковой
в других технологических процессах или для получения энергии.
Обезвреживание отходов - обработка отходов, в том числе сжигание и
обезвреживание отходов на специализированных установках, нейтрализация и
т.д., в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье
человека и окружающую природную среду;
Объект размещения отходов - специально оборудованное сооружение,
предназначенное для размещения отходов (полигон, шламохранилище,
хвостохранилище, отвал горных пород и другое);
Трансграничное перемещение отходов - перемещение отходов с территории, находящейся под юрисдикцией одного государства, на территорию
(через территорию), находящуюся под юрисдикцией другого государства, или
в район, не находящийся под юрисдикцией какого-либо государства, при
условии, что такое перемещение отходов затрагивает интересы не менее чем
двух государств.
Лимит на размещение отходов - предельно допустимое количество отходов конкретного вида, которые разрешается размещать определенным
способом на установленный срок в объектах размещения отходов с учетом
экологической обстановки на данной территории;
Норматив образования отходов - установленное количество отходов
конкретного вида при производстве единицы продукции;
Паспорт опасных отходов - документ, удостоверяющий принадлежность отходов к отходам соответствующего вида и класса опасности, содержащий сведения об их составе;
Вид отходов - совокупность отходов, которые имеют общие признаки в
соответствии с системой классификации отходов.
По форме материальной субстанции отходы разделяют на вещественные
и энергетические (механические колебания и волны, электромагнитные поля).
Отходы в вещественной форме различают по:
агрегатному состоянию — газообразные, жидкие, твердые и условно
твердые (пастообразные);
химическому составу — органические и неорганические;
генезису (происхождению) — бытовые и производственные
(промышленные, сельскохозяйственные, промысловые);
возможности применения — вторичные материальные ресурсы
(ВМР), которые используются или пригодны к эффективному употреблению на
данном этапе развития науки и техники и отбросы;
токсическому действию — подразделяется на 5 классов опасности,
представленные в таблице 1.1.
10
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Таблица 1.1 – Классы опасности отходов
Кла
Степень
сс
воздействия
Критерии отнесения отходов к классу
опасности
отходов на
опасности
отхода
ОС
Очень
Экологическая система необратимо
I
высокая
нарушена. Период восстановления отсутствует
Экологическая система сильно нарушена.
II
Высокая Период восстановления – не менее 30 лет после
полного устранения источника воздействия.
Экологическая система нарушена. Период
III
Средняя восстановления – не менее 10 лет после снижения
воздействия источника.
Экологическая система нарушена. Период
IV
Низкая
самовосстановления не менее 3-х лет.
Очень
V
Экологическая система не нарушена.
низкая
по способности к самостоятельному горению — горючие и
негорючие.
по объему образования - на крупнотоннажные и малотоннажные.
В области государственного управления при обращении с отходами для
учета,
контроля
и
нормирования
разработан
Федеральный
классификационный каталог отходов (ФККО).
Для формализации видов отходов, удобства передачи информации, ее
сбора и обработки введена кодовая система Каталога отходов. Последний
содержит перечень их видов, систематизированных по совокупности
приоритетных
признаков:
происхождению,
агрегатному
состоянию,
химическому составу, экологической опасности. Каждому виду присваивается
тринадцатизначный код.
Каталог имеет пять уровней классификации, расположенных по иерархическому принципу (блоки, группы, подгруппы, позиции и субпозиции).
Высшим уровнем классификации являются блоки, сформированные по
признаку происхождения отходов:
органического
природного
происхождения
(животного
и
растительного);
минерального происхождения;
химического происхождения;
коммунальные (включая бытовые).
Каждый блок состоит из групп, которые делятся на подгруппы.
В каждой подгруппе выделяются позиции и соответствующие им субпозиции.
11
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Разделение на группы; подгруппы, позиции и субпозиции основано на
следующих признаках:
1)
происхождение сырья;
2)
принадлежность к определенному производству, технологии;
3)
химический состав;
4)
агрегатное состояние и другие свойства.
Позиция представляет собой полную характеристику вида отхода в
отличие от верхних уровней классификации. Субпозиция заключает в себе
информацию об экологической опасности конкретного вида отхода. Название
виду присваивается с учетом происхождения и химического состава отхода.
Ведение Каталога (формирование и постоянное наполнение его
конкретным содержанием) будет осуществляться на основе исходных данных,
которые представляются по установленной форме производителями отходов.
1.2. Сфера образования отходов производства и потребления
Наибольшую долю среди образующихся отходов в РФ составляют ТБО и
ТПО — свыше 3 млрд т, тогда как образующиеся промышленные и бытовые
стоков — до 700 тыс. м3, газообразных веществ — до 20 млрд. т, на 90%
представленных углекислым газом. В развитых странах на одного жителя
ежегодно образуется 300-750 кг коммунальных и 1,0-2,5 т промышленных
отходов.
Вещественный состав этих двух групп и схемы обращения с ними
существенно различаются. Усредненный состав ТБО на начало 80-х гг.
прошлого века свидетельствует, что состав мусора, образующегося в разных
странах, примерно одинаков, в частности близко соотношение между
органическими и неорганическими веществами.
По сравнению с 50-ми гг. в бытовых отходах уменьшилась доля золы и
шлака, но возросла — бумаги и полимерных материалов. Содержание
органических веществ достигло 80 %. Это привело к увеличению их теплоты
сгорания (в России в 60-х гг. 20 в. с 3000 до 6000-9000 кДж/кг). Элементный
состав ТБО также подтверждает преобладание в них органических материалов.
Основными источниками образования ТБО являются:
1.
Жилые дома (индивидуальные и многоквартирные)
2.
Хозяйственные учреждения (учреждения магазины культурные
заведения предприятия общепита гостиницы бензоколонки, школы, больницы,
тюрьмы,)
3.
Жилищно-коммунальные службы населенных пунктов
4.
Промышленные и сельскохозяйственные предприятия
Основные категории ТБО:
1.
Бумага
2.
Пластик
3.
Металл
12
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
4.
Стекло
5.
Растительные отходы
6.
Деревянные отходы
7.
Покрышки
8.
Другие резиновые отходы
9.
Кожа
10. Пищевые отходы
11. Неорганика (камни, керамика)
12. Мелкие материалы (проходящие через 1,5 см сетку)
13. Текстиль
14. Строительный мусор
15. Опасные бытовые отходы (растворители, ядохимикаты)
16. Бытовые приборы (целиком выброшенный инвентарь)
17. Остаточные материалы (зола, ил)
Основными источниками образования и видами ТПО являются:
1.
Горно-обогатительная промышленность
2.
Черная и цветная металлургия и машиностроение
3.
Топливно-энергетический комплекс (нефтеперерабатывающая,
газовая промышленность)
4.
Строительная промышленность
5.
Химическая промышленность
6.
Лесная,
деревообрабатывающая
и
целлюлозно-бумажная
промышленность
7.
Сельское хозяйство
8.
Транспортный комплекс
Существенная часть фракций ТБО повсеместно представлена различными
органическими материалами. Основными группами среди них являются
пищевые остатки, бумага и пластиковые отходы. Их соотношение меняется
в зависимости от уровня развития страны и ее географического положения и
культурных особенностей. Однако в целом доля органических фракций ТБО
колеблется по миру не столь значительно, от 56% в развитых странах до 62% в развивающихся. ТБО имеют низкую теплотворность. Удельная теплота
сгорания их составляет 1480 ккал/кг, колеблясь по сезонам года от 1224 до 1612
ккал/кг.
По единой методике, принятой Европейскими странами, ТБО по
морфологическому признаку (компонентному признаку) подразделяются
на следующие компоненты, % : металл черный 2.5 - 3.6; металл цветной 0.4 0.6; кости 0.9 - 0.5 текстиль 4.6 - 6.5; камни, керамика 0.7 - 1.0 стекло 2.7 - 4.3
полимерные материалы 4.6 - 6.0; отсев менее 15 мм - 8.8 - 11.2;
Средний состав отечественного мусора, как показал анализ, имеет
некоторое отличие от состава мусора других стран: бумага и картон – 40;
13
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
пищевые отходы – 18; строительный мусор – 10; пластик, полимерная пленка –
7; стекло – 10; металлы – 10; резина и кожа – 3;прочее – 2.
Существенно влияет на состав ТБО организация сбора в городе утильной
бумаги, пищевых отходов, стеклотары. Опыт показывает, что с течением
времени состав ТБО несколько меняется. Увеличивается содержание бумаги,
полимерных материалов. С переходом на централизованное теплоснабжение в
крупных городах резко сократилось (практически до нуля) содержание в ТБО
угля и шлака. Значительно выросло после 1992 года содержание в ТБО
алюминиевых банок из-под пива и воды, пластмассовых
упаковочных
материалов. При этом общее соотношение содержания легкоразлагаемой
органики (пищевых отходов) к общей массе ТБО практически не изменилось.
Среднесуточная норма накопления ТБО в городах РФ за год в
благоустроенных жилых зданиях составляет 0,52 кг/чел или 0,96 м3/чел при
плотности до 0,2 т/м3. Максимальное накопление наблюдается осенью.
На нормы накопления и состав ТБО влияют такие факторы, как степень
благоустройства жилищного фонда (наличие мусоропроводов, газа,
водопровода, канализации, системы отопления), этажность, вид топлива при
местном отоплении, развитие общественного питания, культура торговли,
степень благосостояния населения и др. климатические условия – различная
продолжительность отопительного периода (от 150 дней в южной зоне до 300
дней в северной); потребление населением овощей и фруктов и т. д. Для
крупных городов нормы накопления несколько выше, чем для средних и малых
городов.
Особую роль играют биологические и биохимические твердые
отходы - это в первую очередь отходы медицинских и ветеринарных
учреждений, которые являются потенциальными источниками инфекционных
заболеваний даже в зимний период.
При низких температурах в зимний период вся патогенная флора,
вызывающая инфекционные заболевания, хотя и переходит в неактивную
(споровую) форму, то при плюсовой температуре и благоприятных условиях
она вновь начинает успешно развиваться и размножаться. Такие компоненты
особенно опасны для окружающей среды в любое время года. Поэтому такие
отходы должны подвергаться обязательной стерилизации посредством высокой
термообработки в течение 1-2 часов (например, в электротермическом
реакторе).
В Российской Федерации складировано порядка 86-87 млрд. т
твердых отходов, под размещение которых занято более 300 тыс. га. Их
ежегодное увеличение составляет свыше 2 млрд т.
Из используемой массы отходов:
~ 80 % приходится на долю вскрышных пород и отходов обогащения
(горонообогатительные
предприятия),
направляемых
для
закладки
выработанного пространства шахт и карьеров;
14
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
~ 18 % перерабатывают как вторичное сырье, в том числе 10% - в
стройиндустрии;
~ 2 % применяются в качестве топлива и минеральных удобрений.
Элементный состав ТБО также подтверждает преобладание в них
органических материалов, %:
Таблица 1.2. – Элементарный состав ТБО
Элемент
ТБО, %
С
Европа (ЕС)
2
Россия
6
Н
3
,5
1
9,2
О
2
S
0
1
2
,6
N
,6
1
,5
лага
0
,1
6
5,3
В
ола
2
8-40
0
,2
З
4,7
вещества
2
1
5
1
0,5
Летучие
37-65
65,9
Количественный и качественный спектры промышленных отходов
гораздо обширнее, чем бытовых. На долю производственных приходится
большая часть твердых и, особенно, газообразных отходов, загрязненных
стоков. Необычайная пестрота химического состава и свойств исключает
усреднение данных по этим и другим характеристикам промышленных
отходов, по методам обращения с ними. Из изложенного следует, что
основными продуцентами (источниками) твердых отходов являются объекты
горно-обогатительного комплекса (ГОК) и в целом первого передела. Они же —
основные источники газообразных и жидких отходов, большая часть которых
образуется на относительно небольшом количестве предприятий.
1.3 Классификация основных и специальных способов переработки и
утилизации отходов
Значительная
часть
образующихся
отходов
производства
перерабатывается по схемам и на оборудовании, аналогичных применяемым
для получения товарной продукции из первичного промышленного,
сельскохозяйственного или промыслового сырья. Примерами перечисленного
может служит использование металлолома в сталеплавильных агрегатах,
металлургических шлаков и железосодержащих отходов в производстве
портландцемента, получение серной кислоты из отходящих газов
конвертерного, обжигового и других переделов медеплавильных заводов и т.д.
Все известнее и применяемые в настоящее время способы и технологии
обезвреживания, переработки и утилизации отходов подразделяются на две
группы.
Первая группа – это технологии переработки отходов, аналогичные
применяемым для первичного сырья, которые называются индустриальными.
15
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Вторая группа, включающие способы, получившие распространение
только в процессах переработки вторичного сырья или защиты окружающей
среды (воздушной, водной, почв). называются утилизационными.
Все процессы или методы переработки и обезвреживания отходов, в
соответствии с принятой классификацией технологических процессов можно
разделить:
1.
механические,
2.
физико-химические,
3.
биохимические,
4.
комбинированные.
К механическим методам переработки относятся процессы:

дробление (дробилки);

измельчение (мельницы);

классификация (грохоты);

смешивание (смесители),

компактирование (таблеточное, прессовальное и валковое
оборудование),

гравитационное обогащение (сепараторы, шлюзы, обогатительные
столы).
К физико-химическим методам переработки относятся процессы:

флотация,

магнитная сепарация,

электрическая сепарация,

грануляция.
К биохимическим методам переработки преимущественно относятся
процессы:

сбраживание в метантеках,

отстаивание в иловых площадках,

биоразрушение в биобарабанах.
Механические методы являются первой стадией или предварительным
этапом переработки отходов, заключающее в классификации отходов по
физическим параметрам, уменьшение их объемов
и подготовки для
последующей их переработки и утилизации. Данные методы широко
применяются как для твердых отходов, так и пастообразных, сыпучих и жидких
кубовых остатков с высоким содержанием ценных компонентов и практической
возможностью их извлечения и утилизации во многих отраслях
промышленности и сельского хозяйства.
Химические методы изменяют физические свойства исходного сырья и
его качественный химический состав. Взаимодействие веществ в них
осуществляется
в
стехиометрических
соотношениях,
определяемых
уравнениями протекающих реакций. Важное место среди химических
16
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
процессов занимают термические способы. Для ускорения обезвреживания
загрязнителей или их извлечения во всех типах термических превращений
могут быть использованы катализаторы.
Физико-химические методы – это процессы, в которых в отличие от
химических методов, реакция или процесс перевода одних веществ в другие
вещества протекает нестехиометричны под влиянием внешних условий
(давление, объем, температура и др.), в которых они реализуются. При этом
могут существенно изменяться поверхностные, межфазные свойства,
развиваются другие явления смешанного (физического и химического)
характера.
Физико-химические процессы переработки отходов широко применяются
в индустриальных технологиях металлургии, основных химических
производств, органического синтеза, энергетики и особенно в
природоохранных технологиях (пыле- и газоулавливание, очистка сточных вод
и т.п.).
В утилизационных способах они образуют наиболее представительную
группу методов, используемых в основном не столько для переработки и
утилизации, сколько для обезвреживания промышленных и бытовых отходов. В
этом плане можно назвать методы коагуляции и флокуляции, экстракции,
сорбции, ионного обмена, флотации, ультрафиолетового излучения. Особую
группу физико-химических методов составляют термические методы и методы
комплексособразования.
Термические методы предусматривают тепловое воздействие на отходы,
которое приводит к изменению их первоначального состава. И заключается в
прямом сжигании, газификации, пиролизе, нагревание в воздухе, в вакууме и
т.д. Их используют для удаления и обезвреживания органических веществ и
некоторых цветных металлов, термической стабилизации грунтов, сжигания
отходов и т.п.
Наибольшее распространение получили первые три метода. Их
существенное отличие друг от друга заключается в разной степени
окисленности атмосферы, в которой они реализуются. Так, сжигание горючих
отходов проводят в окислительной атмосфере, газификацию — в частично
окислительной, пиролиз — в неокислительной (без доступа воздуха):
Окислительная, нейтральная, восстановительная атмосфера или ее отсутствие(вакуум) характерны также и для термических способов переработки
негорючих отходов.
Сжигание — весьма распространенный метод термической переработки
отходов. Он реализуется при температурах не ниже 600°С и относится к
окислительным термическим процессам автогенного характера (теплоты,
выделяемой при окислении, достаточно для поддержания горения без
дополнительного топлива).
17
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
При сгорании органической части отходов образуются СО и СО2, пары
воды, NO2 и SO2, аэрозоли. Методы сжигания не нуждаются в организации
шламового хозяйства, имеют компактное, простое в обслуживании
оборудование, низкую стоимость очистки отходящих газов. Однако область их
применения ограничивается свойствами продуктов реакции. Их нельзя
использовать для переработки отходов, если последние содержат Р, S,
галогены. В этом случае могут образовываться продукты реакции, например
диоксины и фураны, по токсичности во много раз превосходящие исходные
газовые выбросы. Твердые продукты сгорания отходов, как правило в виде
золы, накапливаются в нижней части печи и периодически вывозятся на захоронение или используются в производстве вяжущих веществ. Основным
полезным продуктом сжигания отходов является обычно тепло отходящих
газов, используемых как ВЭР для выработки пара, электроэнергии, горячей
воды для производственных и бытовых нужд.
Газификация заключается в обработке углеродсодержащего вещества
(угля) при 600-1100°С водяным паром, О2 (воздухом) или СО2 и как
индустриальная технология применяется для переработки твердых, жидких и
пастообразных отходов (в металлургии для получения горючих газов из бурого
высокозольного угля).
В результате соответственно паровой, кислородной, углекислотой или
комбинированной конверсии угля образуется равновесная смесь вновь
образованных (водород, оксид углерода) и исходных газов. Эта смесь
(генераторный газ, синтез-газ), включающая продукт неполного окисления угля
(оксид углерода), а также водород, обладает восстановительным потенциалом и
используется как газообразное топливо. Синтез-газ может содержать туман
жидких смолистых веществ, однако его восстановительный потенциал
практически исключает наличие в нем оксидов серы и азота.
Пиролиз как способ нагревания органических веществ до относительно
высоких температур без доступа воздуха сопровождается разложением
высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные, жидкую и
газообразную фракции, коксованием и смолообразованием. В индустриальных
технологиях его используют при сухой перегонке дерева, коксовании угля,
крекинге нефти и в других случаях.
В зависимости от температуры реализации различают три вида пиролиза:
1)
низкотемпературный, или полукоксование (не более 450-550°С);
2)
среднетемпературный, или среднетемпературное коксование
(до800°С);
3)
высокотемпературный, или коксование (900-1050°С).
С повышением температуры снижается выход жидких и увеличивается
—газообразных продуктов. Поэтому низкотемпературный пиролиз обычно
проводят для получения первичной смолы — наиболее ценного источника
жидкого топлива и различных химических продуктов. Основная задача высоко18
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
температурного пиролиза — получение высококачественного горючего газа.
Твердый остаток (пиролизный кокс) используют в качестве заменителя
природных и синтетических углеродсодержащих материалов, сорбента при
очистке питьевых и сточных вод и т.д.
Методы осаждения основаны на обменных ионных реакциях с
добавлением химических реагентов к нейтрализируемой массе с образованием
малорастворимых в воде веществ, выпадающих в виде осадков. Они особенно
эффективны при нейтрализации нерадиоактивных тяжелых металлов (Сг, Pb,
Hg, Cd) и радионуклидов в грунте. В почве после ее обработки фиксируется
более 90% указанных элементов. Осаждение также применяют для очистки
грунта от хлорированных и нитрированных углеводородов.
Технологии комплексообраэования используют для связывания
(иммобилизации) тяжелых металлов, полициклических и ароматических
углеводородов,
хлорорганики,
нефтеи
радиоактивных
отходов.
Комплексообразователями служат неорганические вяжущие типа портландцемента, зольных, силикатов калия и натрия (жидкое стекло), извести и др.
Недостаток метода — невысокая стойкость некоторых
комплексобразователей к воздействию атмосферной и грунтовой влаги,
изменению температурного режима, приводящая к разрушению композиционного материала. Эти способы химической переработки твердых отходов нашли
широкое применение при стабилизации, очистке и восстановлении почв.
Применительно к переработке и утилизации отходов невозможны как
понятие биологические процессы. По существу биологический процесс
представляет собой совокупность множества физических, химических, физикохимических и биохимических превращений, одновременно протекающих в
субъекте живой природы, которые в течение определенного времени
обеспечивают жизнедеятельность этого субъекта, включающую и
воспроизводство потомства.
Реальные технологии редко могут быть сведены только к какому-либо
одному виду превращений. Как правило, имеют место комбинированные
процессы, являющиеся сочетанием двух и более типов превращений, один из
которых может быть преобладающим.
Каждый из перечисленных методов имеет преимущества и недостатки,
поэтому выбор конкретного метода переработки отходов следует вести с
учетом многих факторов и показателей, наиболее важными из которых
являются:
- капитальные и эксплуатационные затраты,
- технико-экономические показатели работы оборудования и
неизменность себестоимость производимых работ или продукции с учетом
вносимых изменений в технологию производства,
- экологические показатели конкретного метода переработки,
19
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
- реальная возможность внедрения данного метода в условиях
конкретного производства;
- возможность утилизации образующихся побочных продуктов от
утилизации основного первоначального отхода на самом предприятии без
увеличения негативной техногенной нагрузки на окружающую среду,
- сведение к минимуму практической вероятности аварийного или
опасного состояния работы предприятия.
3. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ
Тема «Введение»
Цель занятия: составить конспект и подготовить устный ответ на
вопросы плана:
1. Основные цели, задачи и предмет курса.
2. Актуальность и значимость малоотходных и безотходных технологий, их
роль и место в концепции устойчивого развития биосферы.
3. Опасность и экологическая безопасность в системе человек - окружающая
среда - производство.
Методические рекомендации по выполнению задания:
В ходе подготовки к практическому занятию изучить основную и
дополнительную литературу, новые публикации в периодических изданиях:
журналах, газетах и т.д. При этом учесть рекомендации преподавателя и
требования учебной программы. Подготовить тезисы ответов по всем учебным
вопросам, выносимым на семинар. Готовясь к занятию обращаться за
методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего
выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи
изучаемой теории с реальной жизнью.
Контрольные вопросы:
1. Введение.
2. Рост производства, потребления сырья и накопления отходов.
Тема «Современные представления о мало- и безотходных
технологиях»
Цель занятия: составить конспект и подготовить устный ответ на
вопросы плана:
1. Методы утилизации шлаков цветной металлургии в технологии силикатных
материалов.
2. Примеры малоотходных и безотходных технологий.
Методические рекомендации по выполнению задания:
В ходе подготовки к практическому занятию изучить основную и
дополнительную литературу, новые публикации в периодических изданиях:
журналах, газетах и т.д. При этом учесть рекомендации преподавателя и
20
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
требования учебной программы. Подготовить тезисы ответов по всем учебным
вопросам, выносимым на семинар. Готовясь к занятию обращаться за
методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего
выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи
изучаемой теории с реальной жизнью.
Общая характеристика отходов
Металлургические шлаки. Основная масса отходов металлургических
процессов образуется в виде шлаков.
Шлаки - это продукты высокотемпературного взаимодействия
компонентов исходных материалов (топлива, руды, плавней и газовой среды).
Их химический состав и структура изменяются в зависимости от состава пустой
породы, вида выплавляемого металла, особенностей металлургического
процесса, условий охлаждения и др. Шлаки могут быть получены в результате
следующих процессов: без появления расплава при сжигании низкокалорийных
видов топлива и при алюминотермических процессах; при частичном
расплавлении исходных компонентов в процессе сжигания топлива; при
полном
расплавлении
исходных
компонентов
(в
большинстве
металлургических процессов). В последнем случае шлаки почти однородны по
составу и содержат стекловидную фазу. Восстановительная среда в
металлургических печах способствует образованию в шлаках закисных
соединений железа, марганца, а также сульфидной серы.
Металлургические шлаки подразделяют на шлаки черной и цветной
металлургии.
В зависимости от характера процесса и типа печей шлаки черной
металлургии делят на следующие виды: доменные; сталеплавильные
(мартеновские,
конвертерные,
бессемеровские
и
томасовские,
электроплавильные); производства ферросплавов; ваграночные. Наибольшим
является выход доменных шлаков, на 1 т чугуна он составляет 0,6-0,7 т. При
выплавке стали выход шлаков на 1 т значительно меньше: при мартеновском
способе - 0,2-0,3 т, бессемеровском и томасовском - 0,1-0,2; при выплавке стали
в электропечах - 0,1- 0,04 т.
Количество шлаков ферросплавного производства и ваграночных шлаков
сравнительно невелико.
Выход шлаков в цветной металлургии зависит от содержания
извлекаемого металла в исходной шихте. При плавке в отражательных печах
медных концентратов с содержанием меди 10-15% выход шлака составляет 1020 т на 1 т металла, при плавке в шахтных печах медных руд с содержанием
меди 1-2% -50-100, при шахтной плавке окисленной никелевой руды – 100-200
т.
21
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Химический состав доменных шлаков представлен в основном четырьмя
оксидами: СаО (29-30%), MgO (0-18%), А1203(5-23%) и Si02 (30-40%). В
небольшом количестве в них содержатся оксиды железа (0,2-0,6%) и марганца
(0,3-1%), а также сера (0,5-3,1%). Сталеплавильные шлаки характеризуются
более высоким содержанием оксидов железа (до 20%) и марганца (до 10%).
Для шлаков цветной металлургии характерны пониженное содержание
СаО + MgO (7-13%) и высокое содержание FeO (21-61%). Кроме основных
компонентов шлаки цветной металлургии могут содержать в небольших
количествах неизвлеченные металлы - медь, цинк, свинец, никель и др.
При оценке шлаков как сырья для строительных материалов важной
характеристикой их химического состава является соотношение в них
основных и кислотных оксидов - модуль основности.
Химический состав значительно влияет на физические свойства
шлаковых расплавов, структуру и свойства затвердевших шлаков. Так,
увеличение содержания оксида кальция в шлаках обусловливает повышение
температуры их плавления и понижение текучести.
При высокой температуре (более 1300 °С) наличие СаО снижает вязкость
расплава, а при низкой - резко повышает. Уменьшают вязкость шлакового
расплава при содержании в определенных пределах MgO, MnO, FeO, S0 3. К
увеличению вязкости расплавов приводят повышение в них содержания
кремнезема выше 40%, а также рост содержания оксида алюминия А12О3.
Понижают вязкость расплава газовые включения.
Оксиды, входящие в шлаки, образуют разнообразные минералы. В
результате анализа диаграмм состояния соответствующих систем окдидов
установлена возможность существования в шлаках до сорока двойных и
тройных соединений, ведущее место среди которых занимают силикаты,
алюмосиликаты, алюминаты и ферриты.
В медленно охлажденных кислых доменных шлаках основными
минералами являются анортит CaOAl203-2Si02> диопсид CaOMgO-2Si02, в
нейтральных и основных — геленит 2CaO-Al203Si02, окерманит 2CaOMgO2Si02, мервинит 3CaOMgO-2Si02, двухкальциевый силикат 2CaOSi02, твердые
растворы окерманита и геленита - мелилиты и др. Фазовый состав
сталеплавильных шлаков более сложен чем доменных. Такие компоненты
шлаков, как оксиды железа и марганца, сера и др. образуют твердые растворы с
основными минералами, а при значительном содержании могут выделяться в
виде самостоятельных фаз - железистых, сульфидных, марганцевых
соединений.
При медленном охлаждении шлаков наряду с образованием минералов
могут происходить и их полиморфные превращения, что приводит к распаду и
самопроизвольному превращению кусков шлака в порошок. Известны
силикатный, железистый и другие виды распада шлаков.
22
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Силикатный распад является следствием полиморфного превращения P2CaOSi02 в Y-2CaOSi02 при температуре ниже 525 °С, сопровождающегося
увеличением объема примерно на 10%. Эта форма распада наблюдается при
содержании оксида кальция в шлаках, превышающем 44-46%. Предотвратить
его можно быстрым охлаждением шлаков и их грануляцией.
Железистый и марганцевый распады вызываются увеличением объема
при взаимодействии сульфидов железа или марганца с водой и образованием
гидроксидов. Так распадаются шлаки, содержащие более 3% FeO и 1%
сульфидной серы.
Рассыпание шлаков возможно в результате гидратации свободных СаО и
MgO (известковый и магнезиальный распады).
Практически во всех металлургических шлаках в том или ином
количестве наряду с продуктами кристаллизации содержится стекловидная
фаза. В отвальных медленно охлажденных основных шлаках количество стекла
незначительно, а в гранулированных доменных достигает 98%. Стекло является
термодинамически неустойчивой фазой, оно в значительной мере определяет
химическую активность шлаков. Установлено, что шлаковые стекла
взаимодействуют с водой значительно интенсивнее, чем кристаллы минералов.
Из всех видов металлургических шлаков в производстве строительных
материалов наиболее широко применяются доменные шлаки, что обусловлено
их ведущим положением в общем балансе шлаков, а также близостью их
состава к цементным смесям, способностью при быстром охлаждении
приобретать гидравлическую активность и др. Основную массу доменных
шлаков получают при выплавке передельных и литейных чугунов.
Доменные шлаки являются продуктами взаимодействия флюсов
(карбонатов кальция и магния) с пустой породой железной руды и золой кокса.
Различия в составах железных руд и кокса в разных регионах страны
обусловливают
соответствующие
различия
в
составе
шлаков.
Металлургические заводы южных и центральных районов производят шлаки с
низким содержанием А1203 (6-10%) и сравнительно высоким содержанием СаО
(до 50%) и сульфидной серы (до 3—4%). В металлургии Урала и Кузнецкого
бассейна, применяющей железные руды, богатые глиноземом, и малосернистый
кокс, выплавляют шлаки с содержанием А1203 до 20% и сульфидной серы - до
1%. Для шлаков первой группы М0 > 1, второй - М0 < 1, что объясняет
существенные различия в их гидравлической активности и других свойствах.
В общем случае основные шлаковые стекла имеют большую
гидравлическую активность, чем кислые.
Наиболее распространенным способом переработки шлаков является
грануляция, сущность которой заключается в резком охлаждении шлаковых
расплавов водой, паром или воздухом и образовании в результате этого
стекловидных зерен размером до 10 мм. Применяют два способа грануляции:
мокрый и полусухой.
23
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Мокрая грануляция заключается в резком охлаждении расплавленного
шлака обычно в железобетонных резервуарах объемом до 800 м3, наполненных
водой, и диспергировании его образующимся паром, а также газами,
выделяющимися из расплава. Установки мокрой грануляции несложны ( 2.1),
имеют высокую производительность, а выполнение технологического процесса
требует небольших затрат труда. Однако шлаки мокрой грануляции имеют
высокую влажность (10-30%), что приводит к смерзанию их в зимнее время,
повышению стоимости транспортирования, вызывает необходимость
значительных затрат тепла на их сушку.
Более
эффективна
полусухая
грануляция,
основанная
на
комбинированном охлаждении шлаков: сначала водой, а затем воздухом.
Конечная влажность гранулированного шлака при этом д-тигает 4-7%.
Из многочисленных установок для полусухой грануляции наиболее
прогрессивны в настоящее время гидрожелобные (2.2), которые можно
сооружать как вне доменного цеха, так и непосредственно у доменной печи. В
таких установках расплав первоначально поступает в приемную ванну, а затем
на наклонный желоб, где охлаждается водой, подаваемой под давлением 0,7—
0,8 МПа. Гранулированный шлак отбрасывается водой на расстояние до 20 м и
выносится в приемник пульпы, а затем по трубопроводам поступает в систему
обезвоживающих бункеров, откуда подается на склад. Гранулировать шлак
полусухим способом можно также на барабанных, гидроударных установках и
в грануляционных мельницах.
Максимальное содержание стеклофазы наблюдается в шлаках мокрой
грануляции, полученных на бассейновых и желобных установках из сильно
перегретых расплавов (температура более 1600 °С). Такие шлаки имеют и
наиболее высокую химическую активность. При полусухой грануляции
шлаковых расплавов происходит замедленное охлаждение расплава с
соответствующим уменьшением количества стекла и химической активности.
Химическую (гидравлическую) активность шлаков характеризуют количеством
СаО в мг, поглощенным 1 г шлака в течение 28 сут. У гранулированных
доменных шлаков она может достигать обычно около 100 мг СаО на 1 г шлака.
Способ переработки и режим охлаждения шлаков влияют на их физикомеханические свойства.
Меньшая механическая прочность гранулированных шлаков по
сравнению с отвальными объясняет их лучшую размалываемость. На тонкое
измельчение гранулированных шлаков требуется в 1,3-1,5 раза меньше энергии,
чем на измельчение отвальных шлаков.
В большинстве стран гранулируют в основном доменные шлаки.
Основная масса гранулированных доменных шлаков поступает в производство
шлакопортландцемента. Их применяют также для получения местных
бесклинкерных вяжущих, шлакощелочных бетонов, минеральной ваты,
24
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
шлакоситалловых изделий, в качестве заполнителя в цементных и асфальтовых
бетонах.
Сталеплавильные шлаки характеризуются высоким модулем основности,
поэтому при их охлаждении они практически полностью кристаллизируются и
почти не содержат стекла. Эти шлаки не гранулируются, а сливаются в отвалы,
где медленно остывают.
Мартеновские шлаки обычно содержат включение металла (1—3%),
поэтому их не гранулируют, а сливают в отвалы. Для мартеновских шлаков
характерна высокая основность, что способствует их полной кристаллизации.
Этот вид шлаков имеет плотную или ноздреватопористую структуру.
Основные шлаки, находясь в отвалах, распадаются на куски вследствие
известкового распада. Прочность мартеновских шлаков 80— 150 МПа, они
выдерживают более 200 циклов испытаний на морозостойкость. Конвертерные
и электроплавильные шлаки обычно содержат продукты распада. Кусковые
шлаки имеют плотную структуру, среднюю плотность 3100—3400 кг/м3.
Прочность при сжатии 60—130 МПа.
При плавке литейного чугуна в вагранках образуются ваграночные
шлаки, модуль основности которых довольно низкий и, как правило, не
превышает 0,8. В этих шлаках, как гранулированных, так и в отвальных,
присутствует стекло. Из шлаков производства ферросплавов наибольший
интерес представляют шлаки от выплавки феррохрома и феррованадия,
имеющие высокий модуль основности (1,6—1,8), а также кислые
ферромолибденовые шлаки. В основных ферросплавных шлаках преобладает
ортосиликат кальция в у-модификации, и они обычно при охлаждении
рассыпаются в шлаковую муку. Шлаки ферросплавов содержат остаточные
количества соответствующих элементов (Сг, V, Мо и т. п.) в виде металлов,
оксидов или других соединений.
Более 60% сталеплавильных шлаков составляют шлаки мартеновского
производства и более 35% — конвертерного. Перерабатывается около 30%
сталеплавильных шлаков, а также шлакоб ферросплавного производства, из
которых получают в основном щебень, шлаковая мука используется в качестве
минерального удобрения. Из шлаков производства ферросплавов для
производства строительных материалов наибольший интерес представляет
феррохромовый шлак, получаемый при производстве феррохрома,
применяемого для раскисления и легирования стали. Этот шлак представляет
собой порошкообразный материал с высокой дисперсностью, вследствие
распада при полиморфном Р <— у превращении двухкальциевого силиката.
Исследования показали, что использование феррохромового шлака в качестве
алюмосиликатного и окрашивающего компонента сырьевой шихты позволяет
получить портландцементный клинкер зеленого цвета, что существенно
снижает себестоимость цветного цемента.
25
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Из шлаков цветной металлургии наибольшее значение для строительства
имеют медеплавильные и никелевые шлаки. Отвальные медеплавильные шлаки
имеют черный цвет. Они не подвержены распаду. Средняя плотность шлаков
составляет 3300-3800 кг/м3, водопоглощение 0,1-0,6%, предел прочности при
сжатии 120-300 МПа. Никелевые шлаки обладают такими же высокими
показателями физико-механических свойств, как и медные. По химическому
составу они относятся к кислым. Никелевые гранулированные шлаки, несмотря
на стекловатое строение, практически не обладают гидравлической
активностью.
При переплавке алюминиевых сплавов получают алюминиевые
(вторичные) шлаки. Химический состав их следующий: КС1 - 38- 59%, NaCl11,4-34,1, СаС12 - 3,0-4,2, MgO - 6,2-7,2, А1203 -6,5-12,6, Si02 - 1,8-3,5%.
Водорастворимые соединения в шлаке составляют 75-85% массы. При
длительном нахождении шлаков в воде водорастворимые соединения
выщелачиваются. Средняя плотность шлаков 1800-2000 кг/м3. Предел
прочности их 40-45 МПа.
Шлаки цветной металлургии применяют пока в небольшом количестве
при производстве цемента в качестве железистого компонента и активной
минеральной добавки, а также при получении минеральной ваты и литых
изделий. Потенциально шлаки цветной металлургии являются перспективной
базой различных строительных материалов. Их выход в 10-25 раз превышает
выход цветных металлов.
Шламовые побочные продукты. При производстве алюминия и ряда
других металлов в больших количествах образуются отходы в виде водных
суспензий дисперсных частиц — шламы. Для производства строительных
материалов промышленное значение имеют нефелиновые, бокситовые,
сульфатные, белые и монокальциевые шламы. Объем только нефелиновых
шламов, пригодных для использования, составляет ежегодно свыше 7 млн т. По
содержанию оксидов СаО, Si02, А12О3, Fe203 они занимают промежуточное
место между портландцементом, доменным шлаком и глиноземистым
цементом.
Минералогический
состав
шламов,
кроме
монокальциевого,
характеризуется преобладанием двухкальциевого силиката (50-90%), а также
наличием алюминатов и ферритов кальция. Наличие в шламах значительного
количества воды приводит к частичной гидратации минералов и образованию
гидросиликатов, гидроалюминатов и гидроферритов.
Нефелиновый (белитовый) шлам получают при извлечении глинозема из
нефелиновых пород. Минерал нефелин представляет собой алюмосиликат
натрия (KNa3[AlSi04]4). В процессе переработки нефелиновый концентрат
обжигается во вращающихся печах в смеси с известняком при температуре
около 1300 °С. Образующийся спек состоит из Р-двухкальциевого силиката и
щелочных алюминатов, который подвергают измельчению и выщелачиванию.
26
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
При этом отделяют от осадка щелочные алюминаты, которые
перерабатываются в глинозем (полуфабрикат для производства алюминия) и
содопродук-ты. Осадок после промывки представляет собой грубодисперсную
суспензию — нефелиновый шлам, химический состав которого следующий
(%): Si02- 26-30; А1203 - 2,2-6,5; Fe203 - 2,1-5,5; СаО -52-59; MgO - 0,2-1,8; Na20 +
K20 - 1-2,5; потери при прокаливании – 1-5,5. Из минералов нефелиновый шлам
содержит частично гидратированный белит р-2СаО • Si02 (80-85%), в
небольшом количестве двухкальциевый феррит 2СаО • Fe203, трехкальциевый
гидроалюминат, алюмосиликаты кальция и натрия и карбонат кальция. При
извлечении глинозема из нефелиновых пород на каждую тонну готовой
продукции получают 7-8 т нефелинового шлама, являющегося ценным сырьем
для производства портландцемента и бесклинкерного нефелинового цемента, а
также изделий автоклавного твердения.
Бокситовый (красный) шлам получают как отход переработки основного
сырья для производства алюминия-боксита. Рудными минералами боксита
являются гидроксиды алюминия, а основными примесями — кремнезем Si02,
оксиды железа и титана. Глинозем из боксита получают мокрым щелочным
способом или способом спекания. Оба способа заключаются в получении
алюмината натрия Na20 • А1203 который гидролизуется в воде с выделением
кристаллического осадка А1(ОН)3. Последний промывается, сушится и
прокаливается для удаления гидратной влаги и получения чистого глинозема.
Характерная особенность бокситовых шламов - это высокое содержание
оксидов железа и алюминия. Химический состав (%): Si02 - 10-18; А1203 - 10-18;
Fe203 - 24-45; СаО - 15-40; Na20- 4-7. В отличие от нефелиновых бокситовые
шламы содержат значительно меньше белита, но включают большее
количество ферритов и алюмоферритов кальция, алюминатов, алюмосиликатов
и ферритов натрия. В настоящее время основная масса бокситовых шламов
сливается в отвалы. Высокое содержание оксидов железа не позволяет
применять их в качестве основного сырья для производства цемента.
Бокситовые шламы применяют в качестве корректирующей добавки при
производстве портландцементного клинкера, а также как активную
минеральную добавку. Разработаны технологии производства керамического и
силикатного кирпича с использованием бокситовых шламов. Сухой бокситовый
шлам используют как наполнитель красок, мастик, пластмасс.
Сульфатные шламы получают при замене соды на сульфат натрия Na2S04
в производстве глинозема способом спекания. Они характеризуются наличием
соединений, содержащих серу различной степени окисления.
Так же, как и нефелиновые, сульфатные шламы могут применяться в
качестве компонентов портландцементных сырьевых смесей, для изготовления
местных шламовых вяжущих и материалов автоклавного твердения.
При изготовлении глинозема из алюмосиликатных пород методом
спекания высокощелочной шихты в качестве отходов образуется
27
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
монокальциевый шлам. На 1 т глинозема получают около 4 т такого шлама. В
монокальциевых шламах содержание СаО значительно меньше, чем в
белитовкх (35-38%), при этом отношение CaO:Si02 близко к единице. Этот вид
побочных продуктов может рассматриваться как кремнеземистый компонент
сырьевой смеси в производстве портланд-цементного клинкера.
На металлургических заводах образуется значительное количество
различных железосодержащих пылей и шламов. Они с успехом могут
применяться в качестве железистой корректирующей добавки в производстве
портландцементного клинкера. Железосодержащие добавки используются
также при получении керамзита для улучшения вспучивания и спекания
глинистого сырья.
Тонкодисперсные отходы производства ферросилиция более чем на 90%
состоят из частиц аморфного диоксида кремния с диаметром менее 1 мкм. Эта
пыль при введении в бетоны в сочетании с пластифицирующей добавкой
позволяет существенно увеличить прочность или соответственно снизить
расход цемента. Установлена эффективность добавки отходов производства
ферросилиция также при изготовлении силикатного кирпича и ячеистых
бетонов.
Производство строительных материалов из металлургических
шлаков
Производство цемента. Цементная промышленность использует шлак
как активную минеральную добавку при производстве шлакопортландцемента вяжущего вещества, твердеющего в воде и на воздухе. Шлакопортландцемент
получают путем измельчения клинкера (обожженной до спекания смеси
известняка и глины), доменного гранулированного шлака и гипса (CaSC>4 •
2Н2О).
Активные вещества, содержащиеся в шлаке, улучшают технические
свойства цемента, повышают его качество и прочность изготовленных из него
строительных
конструкций.
Это
позволяет
сократить
расход
шлакопортландцемента на 5% по сравнению с портландцементом при
производстве бетона класса В-25, из которого делается до 80% всех сборных
железобетонных конструкций.
Использование доменных шлаков при производстве шлакопортландцемента позволяет заменить глину, снизить в 1,2 - 1,6 раза расход
известняка, увеличить объем производства цемента в 1,5 - 2 раза, снизить
расход энергии на 40%, улучшить экологические характеристики в регионе.
Объемы использования доменных шлаков цементной промышленностью
настолько велики, что их не хватает и проводятся работы по вовлечению в
производство
других
металлургических
шлаков
(конвертерных,
ферросплавных, мартеновских и др.).
28
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
При изготовлении цемента используют шлаки в гранулированном виде. В
настоящее
время
грануляционные
установки
имеются
на
всех
металлургических заводах.
Производство гранулированных шлаков. Грануляция шлаков - процесс
производства стеклообразных гранул из жидкого шлака путем резкого его
охлаждения водой, паром, воздухом или другим газом. Размер получаемых
гранул 1-5 мм.
Для последующего использования важны такие свойства гранулированных шлаков, как гидравлическая активность, способность к
измельчению, влажность, гранулометрический состав.
Грануляция шлака производится либо у плавильного агрегата, либо на
отдельно стоящих установках с транспортировкой к ним шлакового расплава в
ковшах. Основная масса шлаковых расплавов пока перерабатывается во
внепечных гидрожелобах, бассейновых и барабанных установках. Дробление
шлака в этих установках производится водяной или водовоздушной струей.
Установки потребляют большое количество воды, которая после использования
нуждается в очистке.
В технологическом процессе в результате контакта воды с расплавленным шлаком образуется большое количество паро-газовой смеси,
оказывающей неблагоприятное влияние на окружающую среду.
При бассейновом способе гранулирования шлака на качество гранул
влияют режим охлаждения расплава, объем и температура
Рис. 10.2. Схема припечной гранулирующей установки шлака:
29
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
1 - вытяжная труба; 2 - скруббер; 3 - защитный экран; 4 - Скиммерная
доска; 5 - решетка; 6 - гранулятор; 7 - шлаковый желоб; 8 - водовод
подпиточной воды; 9 -мостовой кран; 10 - насос; 11 - камера оборотной воды;
12 - бункер- отстойник; 13 - окно; 14 - эрлифт; 15 - насос подачи воды на
взмучивание; 16 ~ карусельный фильтр; 17 - промежуточный бункер; 18 питатель; 19 - конвейер
Более прогрессивна припечная бесковшовая технология гранулирования
шлака (рис. 10.2). При этом способе жидкий шлак из доменной печи по желобу
7 стекает в гранулятор б, состоящий из короткого лотка и гидронасадки, где
струями воды дробится на частицы. Гранулы поступают в бункер-отстойник 12,
откуда насосами (эрлифтом 14) перекачиваются в обезвоживатели.
Обезвоживание осуществляется в специальных бункерах, оборудованных
фильтрующими решетками 5, или в карусельных фильтрах 16, Снабженных
коробками с перфорированными откидными крышками. При вращении
обезвоживателя каждая коробка проходит стадии заполнения пульпой,
фильтрации воды через отверстия в днище и разгрузки обезвоженного шлака в
бункер 17. Установка герметична, паро-газовая смесь улавливается, очищается
в скруббере 2 и удаляется в вытяжную трубу 1, а вода возвращается для повторного использования.
Технологические параметры процесса припечной грануляции шлака
приведены ниже:
Температура шлака, °С................... 1480-1620
Расход, т/мин:
TOC o "1-3" h z шлака........................................ 8-13
Воды........................................... 30-60
Давление воды, МПа.......................... 0,3 - 0,4
Влажность гранул, % ........................ 12-17
Насыпная масса гранул, т/м3 . . . 0,9-1,2
Описанные способы грануляции шлака создают
ряд экологических проблем в связи с содержанием в
газовых выбросах токсичных газов и пыли, а в
оборотной воде - извести, тиосульфатов и аммиака.
Гранулированный Сброс такой воды в водоемы недопустим. Поэтому все
шлак « S
установки гранулирования шлаков должны иметь в
Рис. 10.3. Схема
своем составе системы очистки воды и газов, что,
контактной грануляции
естественно, удорожает стоимость готовой продукции.
шлака
В этом смысле более экологически чистой
является контактная технология грануляции шлака (рис. 10.3). По этой
технологии расплавленный шлак из шлакоприемника 1 по летке 2 перетекает в
ванну 3, где налипает на барабан 4, наружная поверхность которого выполнена
из змеевика 5, охлаждаемого водой. В зависимости от скорости вращения
барабана толщина корки налипшего шлака составляет 2-15 мм. Шлак в ванне
30
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
поддерживается в расплавленном состоянии за счет подогрева нагревателем 6, а
налипшая от- вержденная корка срезается шлакоснимателем 7, и полученные
гранулы сбрасываются в бункер. Вода в змеевике превращается в пар, тепло
которого может быть утилизировано.
Одним из способов утилизации шлаков является производство
шлакобетона - легкого бетона, в котором в качестве облегченного заполнителя
использован шлак. Причем вместо песка применяется мелкий гранулированный
шлак, а в качестве крупного заполнителя (щебня) - кусковой топливный шлак.
Шлак для изготовления армированного шлакобетона не должен содержать в
больших количествах соединения серы (не более 3%) и частицы"несгоревшего
угля (не более 3%), так как при более высоком их содержании происходит
коррозия стальной арматуры и снижение прочностных свойств конструкций.
Объемная плотность шлакобетона составляет 1400 - 1600 кг/м, прочность
при сжатии - до 10 МПа. Его используют в строительстве для изготовления
легких перекрытий, строительных блоков и камня, используемых для кладки
стен.
Производство пемзы из доменных шлаков. При производстве легких
бетонов и конструкций, а также теплоизоляционных засыпок используют
термозит (шлаковую пемзу) - искусственный пористый заполнитель,
получаемый вспучиванием расплавов металлургических шлаков при их
быстром охлаждении ограниченным количеством воды с последующей
кристаллизацией и отжимом образующейся пористой массы. Средняя
плотность термозитного песка не превышает 1200 кг/м3. Термозитный щебень
выпускается трех марок - с плотностью 400; 600 и 800 кг/м.
Использование термозита в качестве заполнителя для изготовления
легких бетонов и теплоизоляционных строительных материалов позволяет
снизить массу ограждающих конструкций зданий по сравнению с кирпичными
на 10 - 15% и расход цемента на 15-20%.
Большинство свойств термозита зависит от его структуры. При
содержании в нем 40-60% (масс.) микрокристаллических образований
достигаются максимальные прочностные свойства материала. Чем больше
размер пор, тем ниже прочность термозита и больше расход цемента при
изготовлении бетонов с его применением.
Образование пор в расплавленном шлаке является следствием выделения
газов при взаимодействии с водой сульфидов металлов, находящихся в шлаке.
Химическая реакция протекает в два этапа:
MeS + Н20 = MeО + H2S и 2H2S + 302 = 2Н20 + 2S02, где Me - Са, Mg, Mn,
Fe.
Вода, помимо участия в реакции газообразования, выполняет роль
охлаждающего агента и повышает вязкость шлака и его способность
удерживать газы. Поэтому для правильной организации процесса необходим
хороший контакт воды со шлаком.
31
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Качество получающейся пемзы оценивается ее пористостью, от которой
зависят прочность, морозостойкость, теплопроводность, жаростойкость и
другие свойства. Пористость шлака определяется по формуле:
Рп = (1 - р*/рш)Ш,
Где V„.— пористость шлака, %; рк — плотность пемзы в куске, г/смЗ; рш
- плотность исходного шлака в куске, см3.
Зависимость между плотностью пемзы в куске и насыпной
(
10.2) плотностью выражается уравнением:
Рк = К/Рн,
Где К - коэффициент, обычно составляющий 1,6 - 2,5; рн - насыпная
плотность пемзы.
Существуют различные способы получения пемзы, из которых наиболее
распространенным до недавнего времени был бассейновый, при котором шлак
с температурой 1260 - 1320 °С обрабатывается в ваннах-бассейнах водой под
давлением 0,08 - 0,1 МПа.
Вспучивание поступающего в бассейн шлака происходит в течение 2 — 3
мин за счет воздействия воды, подаваемой в бассейн под давлением через
отверстия в его днище. Кристаллизация и формирование пемзы продолжаются
6-8 мин.
Расход воды составляет 0,2 - 0,4 м /т шлака. После вспучивания
получившуюся массу охлаждают в течение 3 - 5 ч до 100 — 150 °С на
промежуточном складе, затем дробят на валковых дробилках и сортируют на
грохотах.
Более прогрессивным является барабанный припечной способ получения
пемзы (рис. 10.4).
Шлак из ковша У сливается по наклонному желобу 2 в приемную ванну
3, где предварительно вспучивается под действием струй воды, выходящей из
гидронасадки под давлением до 0,8 МПа. Затем вспучившаяся пластичная
масса по направляющему лотку 5 подается на лопастной барабан 6, на
наружной поверхности которого имеются перфорированные полые ребра. Вода,
подаваемая внутрь барабана, за счет его вращения отбрасывается на
цилиндрическую поверхность и через отверстия в ребрах разбивает шлак на
гранулы. Получаемая гранулированная пемза имеет размеры 8 - 16 мм и
насыпную плотность 650 - 850 кг/м.
Несмотря на более высокий расход воды по сравнению с бассейновым
способом, эта технология более экологична и эффективна, так как этот способ
отличается небольшим выделением сернистых газов благодаря сравнительно
короткому контакту горячих шлаков с водой.
Производство щебня из доменного шлака. До 20% образующихся
(
10.1) доменных шлаков перерабатывается в щебень, который используется для
32
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
устройства оснований всех видов дорог. Нулевую фракцию размером до 5 мм,
которую называют шлаковой мелочью, обладающую вяжущими свойствами,
используют при изготовлении монолитных шлакобетонных оснований.
Требования, предъявляемые к щебню, определяются областями его
применения. Одним из важных показателей является морозостойкость щебня,
за которую принимается количество циклов замерзания и оттаивания,
выдерживаемых насыщенным водой щебнем без изменения прочности.
Существующие марки щебня имеют морозостойкость 15, 25, 50, 100, 150, 200 и
300, т. е. выдерживают количество циклов замораживания-размораживания
(М3.р), равное номеру марки. Для производства бетонов используют щебень с
М3.р = 300. Формирование необходимой структуры щебня достигается
регулированием скоростей слива и охлаждения расплавленного шлака.
Получению кристаллической структуры способствует медленное охлаждение
шлака.
Наиболее распространенным является траншейный способ производства
щебня, при котором шлак сливается в траншеи около доменных печей.
Технологическая схема производства щебня из доменного шлака показана на
рис. 10.5.
Оптимальная толщина слоя шлака при сливе его в траншею составляет
100 — 200 мм. Обычно площадь траншей составляет на отечественных
металлургических заводах 3-10 тыс. м.
В траншею сливают 25 40
партий
шлака
с
интервалом 20 - 30 мин.
После этого шлак медленно, в
течение 3-4 сут, охлаждается,
а затем застывший слой
разрабатывается
экскаватором и выВозится на дробление.
Толщина слоя остывшего
шлака составляет 4 - 5 м
(высота реза экскаватора).
Рис.
10.4.
Технологическая
схема
Металл
получения пемзы с применением лопастного
барабана:
1 - ковш со шлаком; 2 - наклонный желоб;
3 - приемная ванна; 4 - экран; 5 - направляющий
лоток; 6 - лопастной барабан; 7 - грейферный
кран
33
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Рис.
10.5.
Технологическая
схема
производства
щебня
из
доменного шлака:
I - самоходный копер; 2
- шлаковозный ковш; 3 грейферный кран; 4 - приемный
бункер;
5
пластинчатый питатель; 6 щековая дробилка; 7 - роторная дробилка; 8 - ленточный
конвейер;
9
электромагнитный шкив; 10 грохот; 11 — промежуточный
склад; 12 - склад готовой
продукции; 13 - погрузочный
бункер; 14 - подвесной
электромагнит
Для дробления шлака используют щековые, конусные, валковые,
роторные и другие дробилки. Наиболее широко применяются щековые
дробилки производительностью 300 - 400 кг/ч. Степень дробления
определяется отношением максимального размера куска до и после дробления,
а эффективность дробления - массой дробленого шлака на единицу мощности
дробилки (кг/кВт).
После дробления измельченный шлак сортируют на грохотах.
Сортированный по фракциям щебень транспортируется с помощью ленточных
конвейеров на склад готовой продукции.
Производство минераловатных изделий. Металлургические шлаки
являются отличным сырьем для производства минеральной ваты. Вата состоит
из минеральных волокон диаметром до 7 мкм и длиной 2-10 мм. Высокая
пористость минеральной ваты, ее химическая природа обеспечивают ценные
эксплуатационные свойства: термо-, водо-, морозостойкость. При объемной
34
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
массе 50 - 300 кг/м коэффициент ее теплопроводности составляет 0,125 - 0,209
кДж/(м-ч-°С).
Основным сырьем для производства минеральной ваты служат кислые
доменные шлаки, богатые кремнеземом и глиноземом, а также ваграночные и
мартеновские шлаки. Принцип производства ваты основан на разбивании струи
расплава на элементарные струйки и последующей их вытяжке.
Наиболее рационально получать минеральную вату из первичного
расплава шлака без его повторного переплава, который требуРасплавленный шлак из ковша 1 по сливному желобу 2 стекает в ваннупечь 3, где подогревается до 1400 - 1450 °С, перетекает в печь-питатель 4 и
через летку 5 подается в центрифугу 6 для распыления и перемешивания со
связующим, поступающим из емкости 12. Далее в камере 7 происходит
образование сырого минера - ловатного ковра, который подается в камеру
полимеризации 8 и далее на охлаждение в камеру 9. Высушенное и
охлажденное полотно нарезается на необходимые габариты с помощью ножей
10. Полученные минераловатные плиты укладываются на поддоны 11.
В зависимости от свойств шлака в печь 3 могут добавляться
подкисляющие добавки для достижения необходимого соотношения
кремнезема и глинозема с оксидами кальция и магния, которое должно
составлять 1,2-1,5 (степень кислотности). В качестве добавок используют бой
стекла, базальт, горелую землю и др.
Образование волокон происходит за счет воздействия центробежных сил
на струю расплава шлака. Наибольшая скорость распыления струи достигается
при одновременном действии центробежных сил и потока перегретого до 400
°С пара при его расходе 1,2 - 1,4 т/т ваты.
В камере волокноосаждения, представляющей собой закрытый
металлический короб, волокна осаждаются на сетчатый транспортер и
уплотняются с помощью прижимного барабана для придания полотну
равномерной толщины и плотности.
Ет дополнительного расхода энергии. Схема
производства минеральной ваты из расплава шлака
показана на рис. 10.6.
35
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
В
качестве
связующего используется
термореактивная фенол формальдегидная смола,
которая полимеризуется
при 160 - 200°С.
Эта смола является
токсичным
продуктом
вследствие содержания в
Рис. 10.6. Схема производства минеральной ней свободного фенола,
целесообразна
ваты: 1 - шлаковоз; 2 - сливной желоб; 3 - ванна- поэтому
ее
другими
печь; 4 - печь-питатель; 5 - летка; 6 - центрифуга; 7 - замена
камера
волокноосаждения;
8
камера материалами.
Промышленность
полимеризации; 9 - камера охлаждения; 10 - ножи
плиты
с
поперечной и продольной резки; 11 - поддоны для выпускает
упаковки; 12 — емкость для полимерного различными плотностью
волокна
и
связующего; 13 - эксгаустер подачи теплоносителя; укладки
содержанием
14 — вентилятор
фенолформальдегидной
смолы (табл. 10.1).
12
Таблица 10.1 Характеристики минераловатных плит различных типов
Плотность р,
кг/м3
Мягкая
75
Полужесткая125
Жесткая
150
Тип плиты
Расход смолы,
кг/м
7-9
9-11
11-13
Продолжительность полимеризации т,
мин
7-9
9-12
12- 15
Помимо изготовления из шлаков упомянутых материалов их используют
в качестве наполнителя при производстве стеновых панелей для малоэтажного
строительства, промышленных конструкций и плит дорожного покрытия.
Технологическая схема цеха переработки 150 тыс. м /год шлаков, боя кирпича,
других минеральных отходов с получением строительных деталей приведена на
рис. 10.7. Типовой проект, основанный на модульной конструкции размером
30*62*12,5, собираемой в течение 7-10 дней, обеспечивает производство таких
деталей в количестве 50 тыс. т/год. Оборудование, включая классификаторы,
дробилки, мельницы и т. д., монтируется на рамных конструкциях.
Оподи
36
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Рис. 10.7. Технологическая схема производства строительных деталей из
шлаков:
1 - экскаватор; 2 — дробилка молотковая; 3 — мельница с сепаратором; 4
— мельница; 5 - сепаратор магнитный; 6 - весы; 7 - смеситель лопастной; 8 барабан сушильный; 9 - транспортеры; 10 — накопитель; 11- шнековый
питатель; 12 — дозатор весовой; 13 - роторная линия; 14 - установка для
очистки газа; 15 - паровая
Сушилка
Производство
шлакоситаллов.
Превосходными
материалами,
получаемыми из доменных шлаков, являются шлакоситаллы. Они имеют
двухфазную структуру и состоят из мельчайших кристаллов стекла размером не
более 2 мкм и аморфной стекловидной массы, объем которой составляет не
более 40%. Свойства шлакоситаллов зависят от соотношения кристаллической
и аморфной фаз, химического состава шлаков, вида и количества добавок,
параметров технологического процесса.
В состав шлакоситаллов входят оксиды кремния, алюминия, кальция,
магния, марганца, железа, титана, натрия, цинка, а также фтор. Шлакоситаллы в
массе окрашены в белый, серый или черный цвета. Шихта для получения
шлакоситалла состоит из измельченного доменного шлака (< 60%), песка (35 40%) и небольшого количества добавок. Катализаторами кристаллизации
служат сульфиды железа и марганца, содержащиеся в шлаке. Для придания
шлакоситаллу белого цвета в шихту добавляют оксид цинка. Процесс
производства шлакоситалла осуществляется в стекловаренной печи.
Шлакоситаллы обладают высокой прочностью на сжатие и на изгиб: они
прочнее, чем каменное литье, кислотоупорная керамика, фарфор и некоторые
природные камни. Прочность шлакоситаллов на изгиб приближается к
прочности чугуна, но этот материал легче чугуна в три раза. Шлакоситаллы
имеют высокое сопротивление истиранию: в 4 - 8 раз выше, чем у каменного
литья, в 20 - 30 раз - чем у гранита и мрамора, в 35 раз - чем у фарфора.
Шлакоситаллы тепло - и морозостойки, устойчивы к воздействию кислот и
щелочей, имеют низкий коэффициент термического расширения.
Перечисленные свойства шлакоситаллов определяют области их
применения: из них делают листовые панели и трубы для различного
химического оборудования, электроизоляторы, электровакуумные и оптические
приборы, подшипники и фильеры, мелющие тела и т. д.
37
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Особенности переработки сталеплавильных и ферросплавных шлаков.
Переработка сталеплавильных и ферросплавных шлаков имеет некоторые
особенности по сравнению с переработкой доменных шлаков, что связано со
значительным содержанием в них металла как в свободном виде, так и в виде
сплавов.
Основными видами продукции, получаемой из ферросплавных шлаков,
являются щебень, песок, клинкер, гранулированный шлак и металлический
сплав, содержание которого в исходном шлаке достигает 2%.
Использование металла, содержащегося в шлаке, очень эффективно, так
как он на 30 - 40% дешевле металлического лома.
Ежегодно около 2 млн. т металла в виде шлакового скрапа возвращается в
переплав.
Способы извлечения стали из жидких шлаков пока не разработаны из-за
опасности взрыва при контакте жидкого металла, содержащегося в шлаке, с
водой. Поэтому металл извлекается из шлака после его отверждения и
многократного дробления и сепарации. Первичная переработка проводится в
шлаковых отделениях, а вторичная - в дробильно-сортировочных установках.
При первичной переработке из шлака извлекается крупный стальной скрап.
Содержание шлака в нем составляет 5 - 7%, поэтому после разделки на более
мелкие куски он не нуждается в очистке и сразу поступает на переплав. При
первичной обработке с помощью магнитов из шлака извлекается до 65%
содержащегося в нем металла. Остальной металл сильно зашлакован, он может
быть отделен только после дополнительного измельчения шлака и использован
в качестве добавки к шихте.
Дробление шлака осуществляется на щековых дробилках, сортировка - в
грохотах, транспортировка - ленточными конвейерами. Перед каждой стадией
дробления и после нее металл отбирается подвесными магнитными
сепараторами.
Переработка шлаков может осуществляться на дооборудованных
магнитными сепараторами мобильных дробильно-сортировоч - ных установках,
используемых в горных работах.
Особенности утилизации шлаков цветной металлургии. Металлургические шлаки, образующиеся при выплавке цветных металлов,
отличаются по химическому составу и свойствам. Объем их образования в
десятки раз превышает объем образования шлаков при производстве такого же
количества чугуна. Так, если при выплавке 1 т чугуна образуется до 1 т шлака,
то при выплавке 1 т меди и никеля образуется до 30 и до 150 т шлака на 1 т
металла соответственно.
Ежегодно в цветной металлургии образуется до 10 млн. т шлаков,
уровень использования которых не превышает 15%. В значительной мере это
объясняется тем, что в шлаках цветной металлургии содержится ценное
металлургическое сырье и переработка их на строительные материалы менее
38
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
эффективна, чем потенциальное его извлечение. Поскольку рациональная
технология извлечения ценных металлов из этих шлаков пока не создана,
значительная их часть временно сбрасывается в отвал на хранение. Это
относится, в частности, к шлакам свинцового и медного производств, которые
частично используются для изготовления медистого чугуна и медноцинкового
сплава.
В шлаках медной промышленности содержится 0,3 - 1,1% меди, около 5%
цинка, свинец, золото, серебро и другие ценные металлы.
Для переработки шлаков цветной металлургии в строительные материалы
необходимо вначале извлечь из них цветные и редкие металлы, т. е.
переработка шлаков цветной металлургии должна быть комплексной и
производиться в три стадии:
* извлечение цветных металлов;
* извлечение железа;
* использование силикатного остатка для производства строительных
материалов.
Шлаки медной промышленности, содержащие менее 0,3% меди,
считаются отвальными. Все остальные шлаки идут на дополнительную
переработку с целью извлечения меди и других цветных металлов.
Конвертерные шлаки на всех никелевых заводах подлежат дополнительному обеднению, после чего используются для строительных целей.
Значительное обеднение шлаков кислородно-факельной плавки по меди
достигается использованием в качестве восстановителя алюминийсодержащих
отсевов из алюминиевых литейных шлаков и пиритного концентрата.
Переработка шлаков осуществляется в электропечах, в которые заливается
жидкий шлак и загружается углеродистый восстановитель в количестве 6-8% от
массы шлака, кварцевый флюс и медноникелевая руда.
Шлаки свинцовоцинкового производства также дополнительно
перерабатываются.
Восстановление цинксодержащих шлаков позволяет доизвле - кать
тяжелые цветные металлы. В результате вельцевания (окислительновосстановительного процесса) шлаков свинцовой плавки доизвлекают цинк и
свинец. Отвальный клинкер можно использовать как сырье для производства
стройматериалов.
Температура в разгрузочной части вельц-печи поддерживается в
интервале 1150 - 1250°С, на выходе газов из печи 580 - 650°С. При этом
процессе возгоняются в виде оксидов цинк до 95% и свинец до 92%. Клинкер,
составляющий 75-85% от массы шлака, измельчается и подвергается магнитной
сепарации в несколько стадий. Магнитный концентрат используют в свинцовом
производстве, а немагнитную составляющую - для получения строительных
материалов и асфальтобетонов.
39
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Пирометаллургические способы извлечения цветных металлов из шлаков
основаны на восстановлении оксидов углем, коксом, карбидом кальция,
чугуном, природным газом и другими материалами. При этом расходуется
значительное количество энергоресурсов, а аппаратурное оформление процесса
сложно и дорого, в результате чего эти способы не всегда эффективны.
По теплофизическим и прочностным свойствам, износостойкости,
кислотостойкости
шлаки
цветной
металлургии
значительно
превосходят доменные шлаки. Из них получают те же строительные материалы
(песок, щебень, цемент), что и из доменных шлаков.
Контрольные вопросы:
принципы создания безотходных
1.
Основные
производств и
требования к ним.
2.
Физико-химические особенности металлургических шлаков и
промпродуктов.
3.
Переработка и использование шлаков черной, цветной металлургии
для получения силикатных материалов и изделий.
Тема «Безотходные и малоотходные производственные процессы. Расчет
экологической эффективности утилизации отходов в производстве
вяжущих материалов»
Цель занятия: составить конспект и подготовить устный ответ на вопросы
плана:
1 Проблема утилизации отходов в цементной промышленности
2 Критерии эффективности утилизации отходов в производстве вяжущих
материалов
Цементная промышленность однозначно является экологическим
резервом общества за счет эффективности утилизации отходов производства и
жизнедеятельности человека - шлаков металлургического производства,
золошлаковых отходов и зол теплоэлектростанций, кирпичного боя,
энергоресурсных отходов - от переработки нефти, газа и угля, бытового мусора,
сельскохозяйственного производства, биомассы, автомобильных шин и
прочего.
В мире в настоящее время производится более 2 млрд. тонн цемента в год
и такая тенденция сохранится на будущее, поскольку, как считается, бетон
менее энергоемок, чем сталь, в 20 раз, чем стекло - в 13 раз, чем алюминий - в
63 раза. Поэтому возможности утилизации отходов цементниками приобретают
глобальное значение.
Вращающиеся цементные печи являются экологически чистым агрегатом
для утилизации горючих вредных отходов за счет:
40
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
- высокой температуры материала в печи (1450 °С), газового факела и
газового потока (1800 - 2000 °С);
- щелочной среды материала в печи при наличии кислой атмосферы;
- движения газов и материала в противотоке;
- нейтрализацией за счет образования жидкой фазы клинкера даже
вредных веществ и тяжелых металлов;
- высокоэффективной очисткой газовых выбросов в электрофильтрах.
При этом обеспечивается разложение хлорорганических соединений типа
диоксинов и фуранов, отсутствие каких-либо после использования
альтернативного топлива побочных отходов, поскольку зола после сжигания
горючих материалов входит в структуру портландцементного клинкера.
В
зарубежной
цементной
промышленности
потребление
альтернативного топлива и топливосодержащих отходов составляет около 50 %
от общего количества потребляемого топлива.
Европейской ассоциацией цемента в качестве альтернативного топлива
(АТ) определены: изношенные автомобильные шины, отработанные масла,
отходы древесины и бумаги, использованные растворители, а также
хлорированные осадки сточных вод, которые, как показывает практика,
успешно обезвоживаются с помощью отечественных фильтровальных
аппаратов.
2 Работа с научными публикациями.
Контрольные вопросы:
1. Использование промышленных отходов в качестве компонентов
сырьевых составов и шихт при производстве цементов, гипсовых вяжущих
материалов.
Литература
1 Таймасов Б.Т., Есимов Б.О., Терехович С.В., Куралова Р.К. Цементы на
основе техногенных отходов и магматических пород. – Шымкент: Изд-во
NORIS, 2002. – 163 с.
2 Таймасов Б.Т. Технология производства портландцемента/Учебное пособие. –
Шымкент: ЮКГУ, 2004. - 293 с.
Тема «Классификация и переработка отходов. Подбор и расчет
технологических схем утилизации зол и шлаков ТЭЦ»
Цель занятия: составить конспект и подготовить устный ответ на
вопросы плана:
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОТХОДЫ
1.1 ОБЩАЯ СХЕМА ЦИКЛА ОБРАЗОВАНИЯ ЗОЛ ТЭС
1.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОТХОДОВ ТЭС
1.3 ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗОЛЫ
41
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
1.4 ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗОЛЫ
1.5 СТРОИТЕЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗОЛЫ
1.6 СТЕПЕНЬ ОПАСНОСТИ И ТОКСИЧНОСТИ ОТХОДОВ
Методические рекомендации по выполнению задания:
В ходе подготовки к практическому занятию изучить основную и
дополнительную литературу, новые публикации в периодических изданиях:
журналах, газетах и т.д. При этом учесть рекомендации преподавателя и
требования учебной программы. Подготовить тезисы ответов по всем учебным
вопросам, выносимым на семинар. Готовясь к занятию обращаться за
методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего
выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи
изучаемой теории с реальной жизнью.
Энергетические отходы
1.1 Общая схема цикла образования зол ТЭС
ГИДРОЗОЛОУДАЛЕНИЕ,
ОТВАЛ
ВОДА
УГОЛЬ
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ,
«угольная пыль»
ЗОЛЫ И
ШЛАКИ
ТЭС
Топка котла
ВОЗДУХ
ПАР
ТУРБИНА
ТЭЦ
генератор
ОТОПЛЕНИЕ
Схема 1. Общая схема образования зол ТЭС
При сжигании твердого топлива в топках при температуре около 17001900 К тепловых электрических станций образуются многотоннажные твердые
минеральные отходы, представленные шлаком и летучей золой (схема 1).
Мелкие и легкие частицы с удельной поверхностью 1500-3000 см2/г,
содержащиеся в количестве около 90%, уносятся из топки газами, а более
крупные оседают на под топки и сплавляются в кусковые шлаки.
На современных ТЭС уголь сжигают в пылевидном состоянии. Шлак
образуется в результате слипания размягченных частиц золы в объеме топки и
накапливается в шлаковом бункере под топкой. Размер зерен шлака 1-50 мм.
42
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Зола уносится из топки с дымовыми газами (зола унос) и улавливается при их
очистке в циклонах и электрофильтрах. Размер частиц золы менее 1 мм.
Большинство зол имеют сферическую форму частиц, гладкую остекловатую
фактуру поверхности. Размер сферических частиц колеблется от нескольких
микрон до 50-60 мкм.
Одна ТЭС средней мощности ежегодно выбрасывает в отвалы до 1 млн. т.
золы и шлака, а ТЭС, сжигающая многозольное топливо, - до 5 млн. т.
Складирование и хранение такой массы материала требует значительных
капиталовложений. Золоотвал, занимает очень большие земельные площади,
является источником неблагоприятной экологической обстановки в районе. [10,
стр.15]
По химическому составу зола состоит на 85-90% из оксидов кремния,
алюминия, железа, кальция и магния. Золы каменных и бурых углей, антрацита
и торфа, как правило, являются кислыми. Исходя из вещественного состава и
физико-механических характеристик минеральной части сгоревшего топлива,
отходы ТЭС можно рассматривать как сложное техногенное сырье, пригодное
для переработки известными методами, с целью получения конечных
продуктов, при производстве практически всех строительных материалов и
изделий. [7, ст.95]
1.2 Классификация отходов ТЭС
В отрасли угольной промышленности, теплоэнергетики образуется
наибольшее количество отходов, этим объясняется преобладание в общем
объеме отходов промышленности твердых минеральных веществ.
Золошлаковые отходы тепловых электростанций при их сухом отборе более
стабильны по зерновому, фазовому и химическому составу и основным
свойствам. К тому же, отбор, погрузка и разгрузку, транспортировку и
складирование сухой золы организовать проще, чем влажной.
Классифицируют отходы и по величине объемов образования,
например, малотоннажные и крупнотоннажные, к которым и можно отнести
золу. [1, стр.35]
Золы теплоэлектростанций имеют различный химический состав в
зависимости от вида сжигаемых углей. Золы, полученные от углей горючих
сланцев, менее кислые, чем золы от сжигания бурого или каменного угля. [4,
стр.25]
При пылевидном сжигании угля образуется зола - унос, улавливаемая при
очистке дымовых газов, с размером частиц от 5 до 100 мкм, более крупные
частицы оседают в топке и сплавляются в кусочки шлака размером от 1 до 50
мкм (схема 2). [2, ст.70]
43
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Схема 2. Классификация зол по месту их осаждения
Существует классификация техногенного сырья по агрегатному
состоянию в момент выделения их из основного технологического процесса (по
П.И. Боженова) (табл.1). [1, стр.64-63].
отход зола тепловая электрическая
Таблица 1
Класс Основные
Попутные
Агрегатное Характеристика
продукты
продукты
Состояние
А
Продукты
не а)
карьерные Твердые
Крупный камень,
утратившие
остатки
при
щебень,
пески,
природных
добыче горных
порошки.
свойств
пород
б)
остатки
Растворы,
после
Жидкие
суспензии, шламы,
обогащения на
грязи.
полезное
Крупные камень,
ископаемое
Твердые
щебень,
пески,
порошки.
Б
а)
Газы
Газы, смесь газов,
Искусственные образовавшиеся
водяной
пар,
продукты,
при обработке
парогазовая смесь.
полученные в ниже
Жидкие
Растворы,
результате
температуры
суспензии, шламы,
глубоких
спекания
грязи.
44
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
физикохимических
процессов.
Твердые
б)
Газы
образовавшиеся
при
температурах,
Жидкие
вызвавших
полное
или
частичное
Твердые
расплавление
в)
Жидкие
образовавшиеся
осаждением из
растворов
Твердые
В
Продукты,
_
образовавшиеся
в
результате
длительного
хранения
в
отвалах
Газы
Жидкие
Твердые
45
Страница
из 59
Крупный камень,
щебень,
пескиостатки
после
выщелачивания,
сепарации
и
отмучивания.
Порошки
осажденная пыль,
продукты
самопроизвольного
рассыпания
крупных кусков
Газы, смесь газов,
водяной
пар,
парогазовая смесь.
Растворы,
смесь
газов, водяной пар,
парогазовая смесь
Крупный камень,
щебень,
пески,
порошки,
измельченная пыль
Растворы, шламы,
грязи, суспензии
Крупный камень,
щебень, порошки,
измельченная
осажденная пыль
Газы, смесь газов,
водяной пар.
Растворы,
эмульсии,
суспензии
Щебень,
порошки
пески,
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Данном случае отходы ТЭС, т.е. зола, относится к твердым отходам, класса Б.
Зола это искусственный продукт, полученный в результате глубоких физикохимических процессов, при высоких температурах с полным расплавлением
масс. Представляет собой порошок или осажденную пыль.
1.3 Химический анализ золы
Химический анализ золошлаков ТЭС приводился в соответствии с
ГОСТами 25818-91; 10538; 11022; 5382-91. Данные исследования приведены в
таблице 2. [10, cт.34] Сравнивая данные химанализа зол ТЭС с требованиями
ГОСТа 25589-91, можно отметить, что данная зола отвечает всем требованиям
для применения в минеральной вате.
Рентгеноструктурный анализ свидетельствует о преобладании в золе
кристаллического кварца, ангидрида, соединений оксида кальция с оксидами
железа и алюминия (двухкальциевый силикат, четырехкальциевый
алюмоферрит, алюминаты кальция, ферриты кальция), затем стеклофаза,
гематит и примеси, а так же CaO и MgO в свободном состоянии. [9, cт.36]
Таблица 2. Химический анализ золошлаков ТЭС
%
Зола
сухого
отбора
SiO2
26,78
Al2O3
7,64
CaOобщ
39,25
CaOсвоб
6,82
Fe2O3+FeO
15,37
MgO
3,04
Na2O+K2O
1,8
MnO
0,44
P2O5
0,23
SO3
4,48
ппп
1,65
1.4 Физические характеристики золы
Зола от сжигания бурых углей ТЭС высококальциевая с содержанием
оксида кальция 25…40%, соответственно в этих золах значительно ниже
содержание кремнезема и алюминия 30 и 15%. Небольшое содержание
несгоревших частиц и щелочных компонентов.
Все это позволяет решить проблему использования золы в качестве сырья
для изготовления минерального волокна. [10, cт.25]
Зола сухого отбора представляет собой в основном частицы правильной
шарообразной формы (рис.1) бурого цвета без посторонних включений. Размер
сферических частиц колеблется от 0,5 до 20 мкм и единичные частицы
достигают в диаметре 30…40 мкм.
Рис.1. Зола.
46
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
Проведенные исследования физических характеристик золы сухого
отбора показали, что зола имеет высокие показатели плотности по сравнению с
кислыми золами от сжигания каменных углей. Так насыпная плотность золы
колеблется в пределах 1200…1500 кг/м3, истинная плотность 2900…2950 кг/м3,
удельная поверхность 3021 см2/г. [9, cт.25]
1.5 Строительно-технологические свойства золы
Оно находится в тонко-дисперсном состоянии обладает значительной
удельной
поверхностью;
является
продуктом
кратковременного
высокотемпературного обжига, имеет в минеральной части обожженные,
остеклованные и частично закристаллизованные частицы, обладающие разной
степенью химической и гидравлической активности; содержит некоторое
количество органических частиц, подвергшихся процессам горения. [3, ст.73]
1.6 Степень опасности и токсичности отходов
А) СТЕПЕНЬ ОПАСНОСТИ.
Согласно отечественному стандарту ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные
вещества". Классификация и общие требования безопасности" Все
промышленные отходы делятся четыре класса опасности: первый чрезвычайно опасные, второй - высокоопасные, третий - умеренно опасные,
четвертый - малоопасные. Продукты сгорания и отходы ТЭС относятся к 3
классу, т.к. могут загрязнять окружающую среду. [5, стр.43]
Б) СТЕПЕНЬ ТОКСИЧНОСТИ.
В
соответствии
с
Временным
классификатором
токсичных
промышленных отходов и методическим рекомендациям по определению
токсичности промышленных отходов (1987г.) отходы также делятся на четыре
класса опасности:
к отходам 1-го класса опасности относятся цианиды, ртуть, оксиды меди,
хрома, кадмия, никеля, других тяжелых металлов, пятисернистый фосфор,
хлорорганические соединения, а так же отходы, содержащие эти компоненты в
значительных концентрациях;
ко 2-му классу опасности относят мышьяк, нефтепродукты, спирты
смолы, серная кислота фенол толуол и отходы, содержащие эти компоненты в
значительных концентрациях;
к 3-му и 4-му классам опасности относятся отходы, содержащие эти же
опасные вещества 1 и 2 - го классов в незначительных концентрациях, а также
шлаки, золы и другие отходы. [3, стр.44]
Зола ТЭС относится к 3 классу опасности.
Контрольные вопросы:
1. Примеры технологий переработки утилизации зол и шлаков ТЭЦ.
47
УМКД 042-18-10.1.40/03-2014
Ред. № 1 от 11.09.2014 г.
Страница
из 59
4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА ОБУЧАЮЩЕГОСЯ
4.1 Систематизация классификаций и характеристик промышленных
отходов.
4.2 Разработка технологии безотходного производства целевых
продуктов с использованием: металлургических шлаков; фосфорных шлаков;
зол, шлаков и золошлаков ТЭЦ и ТЭС; отходов угледобычи и хвостов
обогащения.
48