Наталья Кузнецова - Аналитический обзор по снижению негативного воздействия пылевидных отходов на окружающую среду

© Наталья Кузнецова, 2024

ISBN 978-5-0064-8466-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Значительная часть современных технологических процессов связана с изготовлением, переработкой, транспортированием и применением порошкообразных материалов, и сопровождается образованием большого количества пылевидных отходов. Недостаточное внимание к воздействию на окружающую среду пылевидных отходов, которые к тому же содержат ценные компоненты, несовершенство или высокая стоимость существующих систем разделения пылевидных отходов приводит к тому, что количество последних увеличивается. Неиспользуемые отходы производства в значительных количествах накапливаются в отвалах, что приводит к негативному воздействию на окружающую среду.

На территории России в отвалах накоплено около 80 млрд. т. различных твердых отходов [55, 103, 104, 106, 107, 114]. В связи с недостаточным количеством полигонов для складирования и захоронения промышленных отходов, широкое распространение получила практика размещения отходов в местах неорганизованного складирования (несанкционированные свалки), которые не отвечают действующим нормативам, представляя особую опасность для окружающей среды [30, 91, 108, 109]. Объемы размещения отходов на несанкционированных свалках, площади занятых под них земель постоянно растут, а, следовательно, растет и негативное воздействие на окружающую среду. Например, в Волгоградской области общая площадь только стихийных свалок превышает 400 тыс. кв. метров и складируется там более 100 тыс. т отходов [61]. А площадь санкционированных девяти полигонов промышленных отходов – около 210 га. Хранится на них приблизительно 50 млн. т. отходов и каждый год эта масса увеличивается еще на 2 млн. т. [61].

Положение с отходами производства выросло в огромную экологическую проблему, и необходимость ее решения обусловлена загрязнением окружающей среды и истощением природных ресурсов.

Технологические процессы производства строительных материалов сопровождаются образованием значительного количества пылевидных отходов, содержащих наряду с посторонними включениями, исходное сырье, которое может быть возвращено в производство. Извлечения посторонних включений позволяет, с одной стороны, снизить негативное воздействие отходов на окружающую среду, а с другой стороны обеспечить экономию минеральных природных ресурсов [68].

В Волгоградской области накоплено 1,657 млн. т. и ежегодно образуется 159 тыс. т. отходов производства щебня, содержащих щебень и глинистые частицы [114].

Сырьем для производства щебня (фракционного камня) служит горная масса. Добытый в карьере материал представляет собой смесь кусков различных размеров и формы. В горной массе находятся обычно различные примеси (ил, глина), содержание которых в товарном продукте недопустимо. Для того чтобы горную массу превратить в качественный материал, необходимо выполнить целый ряд технологических операций, основными из которых являются дробление и сортировка. [50].

По химическому составу породы состоят в основном из окиси кальция и окиси магния. Физико-механические свойства карбонатных пород характеризуются значительной неоднородностью. Плотность изменяется от 2,60 до 2,96 г/см^>3, объемная масса от 1,79 до 2,81 г/см^>3, пористость – от 35,5 до 1,1%, водопоглощение от 0,44 до 21,18%, прочность -от 31 до 1503 кгс/см^>2 в насыщенном водой состоянии. Коэффициент морозостойкости изменяется от 0,45 до 0,97. Эти данные [68] приведены для горной массы, добытой в карьере «Перекопский» Клетского района Волгоградской области

Технологический процесс производства щебня состоит в последовательном дроблении и сортировки. Дробильно-сортировочная установка состоит из следующих элементов: – питателя пластинчатого ТК-15А-01; агрегата крупного дробления СМ-16Д; грохота сортировки; агрегата передвижного среднего дробления СМД-131А; агрегата сортировки передвижного СМД —174 [50].

Установка оснащена металлоискателем, семью конвейерами ленточными ТК. Из карьера сырье доставляется автосамосвалами КРАЗ, КАМАЗ и ссыпается в приемный бункер установки, оттуда питателем подается на дробление. Продукт дробления подается на грохот сортировки, где происходит рассев на фракции 0¸10мм, 10¸20 мм; 20¸70мм. Фракции 0¸10мм, 10¸20 транспортируются на склад. Фракция 20¸70 мм поступает на агрегат среднего дробления СМД -131 А. На этом агрегате происходит дробление на фракции 20¸40 мм, 40¸70мм. Раздробленная порода подается на агрегат сортировки СМД-174. После сортировки фракции 20¸40 мм, 40¸70мм подаются на склад [35—37]. Схема производства щебня представлена на рис. 1.1. [35].

Отсевы карбонатной породы, образующиеся после грохочения, отбираются и отдаются в лабораторию на анализ на содержание пылеватых и глинистых частиц. Как правило, содержание пылеватых и глинистых частиц превышает 3% по массе, следовательно, такое сырье не пригодно для производства щебня [119—120] и направляется в отвал. Отсевы щебня складируются в карьерах, засоряя огромные территории, в то время, как отделение щебня от глинистых позволило сократить воздействие пылевидных отходов на окружающую среду, вернув их в производство.

Рис. 1.1. Схема технологического процесса производства щебня [35].

В алюминиевом производстве на участке просева глиноземных сметок ежегодно образуется порядка 3750 т пылевидных отходов, содержащих ценное сырье —глинозем, наряду с посторонними включениями [45, 46]. Наличие посторонних включений препятствует их использованию в производстве, поэтому отходы направляются на полигон, что оказывает негативное воздействие на окружающую среду. Отделение глинозема от посторонних включений позволит сократить количество образующихся отходов за счет их частичного использования и снизить воздействие на окружающую среду, сохранив при этом ценные минеральные ресурсы.

В основе производства алюминия лежит электролиз криолито-глиноземных расплавов [9, 125]. Основным и самым дорогостоящим компонентом сырья является глинозем (Al_>2O_>3), который в России не производится и доставляется с Украины железнодорожным транспортом. Поэтому вопросы его рационального использования и возвращения в производство являются первоочередными.

Загрузка глинозема в электролизёр производится с помощью самоходных машин МРГ, МРС. Этот процесс сопровождается естественными потерями сырья [125]. Полы электролизного цеха снабжены решетками, для того чтобы просыпаемый глинозем собирался в специальном помещении нижнего уровня. Получаемый таким образом продукт, содержащий глинозем и 15% кремнезем с примесями, называют глиноземными сметками. Эта пылеглиноземная смесь собирается в мульды и транспортируется на участок просева глиноземных сметок, засыпается в бункер, оборудованный колосниковой решеткой [9, 1252]. Отделенная более мелкая фракция транспортером направляется на грохот. Просеянный продукт собирается в бункер. Глиноземные сметки, отделенные от крупных примесей, в настоящее время используют только в качестве насыпных подушек электролизеров. Однако, большая их часть сейчас направляется в отвал. Экономически целесообразно было бы часть данного продукта возвращать в электролитическое производство алюминия, однако это не допускается по ГОСТ 6912.1—93 из-за высокого содержания примесей [11]. Таким образом, ежегодно теряется значительное количество основного сырья производства первичного алюминия и возрастает техногенная нагрузка на окружающую среду. В связи с этим очень актуальной является проблема отделения глинозема от примесей.