Переработка промышленных отходов

Ресурсосберегающие технологические процессы

Несмотря на колоссальные затраты, прогрессивное законода­тельство и большую воспитательную работу среди населения, направленные на защиту окружающей среды от вредных выбросов и отходов производства и потребления, изменить ситуацию в мире, сохраняя прежние принципы хозяйствования и построения технологических процессов, не удается. Среднегодовой ущерб в России от загрязнения окружающей среды оценивается спе­циалистами в сумму 150 трлн. руб. В США он составляет 3—5 % валового национального продукта. Вместе с тем и отечественный, и зарубежный опыт убеждают: своевременные инвестиции в природоохранную деятельность оказываются в несколько раз меньше тех средств, которые тратит общество на восполнение нанесенного ущерба (если он вообще может быть восполнен). Капитальные вложения на эти цели, по некоторым оценкам, окупаются в 1,3 раза быстрее, чем в целом по народному хозяйству. Срок окупаемости малоотходных ресурсосберегающих технологий и США составляет от года до 5 лет.

Народное хозяйство России ежесуточно потребляет мате­риальных ресурсов примерно на 5 трлн. руб. В стоимости валового общественного продукта материальные затраты составляют около 60 %, а в общих затратах промышленности сырье, материалы, топливо и энергия — 75 %.

Исчерпание и истощение прежней ресурсной базы вынуждают увеличивать затраты на добычу первичного сырья. Если в 60-х годах применяли руды с содержанием железа 55—58 %, то в настоящее время используют руды с содержанием железа 30 %. Средняя зольность углей, добывавшихся в 70-х годах, составляла 22 %, а сейчас приближается к 30 %. На Экибастузской ГРЭС используют уголь с зольностью до 55 %. Увеличение объемов добычи полезных ископаемых и смещение сырьевой базы гор­нодобывающих производств в удаленные районы с экстре­мальными климатическими условиями вынуждают осуществлять добычу с больших глубин и из менее богатых месторождений и даже из отвалов прежних лет. Вовлечение в переработку “тощих”

Руд и минералов увеличивает количество образующихся отходов.

Поэтому сокращение расхода ресурсов дает экономический и экологический эффекты. Значительны резервы ресур­сосбережения при комплексной переработке сырья и использо­вании отходов. Энергоемкость производства алюминия из вто­ричного сырья в 20 раз ниже, чем из первичного, а стали — в 10 раз. В нефтепереработке выбросы низкопотенциального тепла составляют до 80 % расходуемой энергии, а в теплоэнергетике — до 50—70 %. Существует тесная взаимосвязь между экономией энергии и загрязнением окружающей среды, поэтому снижение энергоемкости, так же как и материалоемкости продукции, дает ощутимый экологический эффект.

В хозяйственном цикле “добыча—обработка—потребление- утилизация” восполнение потерь из него в основном осуществля­ется за счет взятых у природы первичных материальных ресурсов, т. е. добытых вновь. В настоящее время при производстве стали вторичные материальные ресурсы составляют 30 %, а при производстве бумаги — 25 %, цветных металлов — 20 %. В то же время капитальные вложения, необходимые для переработки вторичного сырья, примерно в 4 раза меньше, чем для получения первичного сырья.

Очевидно, что необходимо вкладывать средства в технологи­ческие процессы, сберегающие сырьевые и энергетические ресурсы и вместе с тем обеспечивающие высокое качество продукции.

Ресурсосберегающая технология — такая организация производ­ства, при которой отходы сведены к минимуму и перерабатываются в реальные вторичные материальные ресурсы. При ресурсосбе­регающей технологии предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутым материальным и энергетичес­ким потоками. Однако еще не для всех производств разработаны промышленные технологии рационального использования ресур­сов, не созданы экономические и юридические предпосылки для этого. Такая задача должна и будет решена тем поколением, которое сегодня вступает в реальную хозяйственную деятель­ность. Альтернативы такому подходу, как мы видели, сегодня уже нет.

Ресурсосберегающие технологии позволяют:

1. Снизить или предотвратить размер ущерба, наносимого окружающей среде выбросом отходов. Например, утилизация жидких и твердых хлорсодержащих отходов металлургической переработки титансодержащих концентратов позволяет на 45 % снизить выброс хлора в окружающую среду.

2. Уменьшить площади земель, занятых отвалами, накопи­телями, свалками отходов.

3. Уменьшить загрязнение окружающей среды от переработки первичного сырья, “компенсирующего” неиспользование вто­ричных материальных ресурсов, содержащихся в отходах, а также тепла, содержащегося во вторичных энергетических ресурсах (ВЭР). Гак, улавливание и утилизация диоксида серы на различных металлургических и химических предприятиях не только уменьшает загрязнение окружающей среды серосодержащими газами, но при >том позволяет сократить добычу серы.

Очень важна максимально полная утилизация полимерных отходов, поскольку она дает возможность не только уменьшить расход нефти и газа на их синтез, но и снижает нагрузку на окружающую среду, так как в атмосферных условиях полимеры разлагаются очень медленно.

4. Снизить термическое загрязнение окружающей среды (в случае использования ВЭР).

5. Сократить выбросы в окружающую среду при производстве продукции из вторичных ресурсов по сравнению с первичным сырьем (за счет исключения из технологической цепочки ряда теньев). При переплаве 1 т металлолома загрязнение атмосферного иоздуха уменьшается на 86 %, использование воды — на 76 %, объем твердых отходов сокращается на 57 %; при производстве картона или бумаги из макулатуры загрязнение атмосферы уменьшается на 37 %, воды — на 25—44 %.

6. Сократить количество топлива, сжигаемого на электро­станциях, в котельных, в промышленных печах, и соответственно уменьшить объемы загрязнений, связанных как с продуктами сгорания сэкономленного эквивалентного количества топлива, так и с его добычей, подготовкой и транспортировкой.

Широкое применение во всех отраслях народного хозяйства ресурсосберегающих технологий должно стать решающим фак­тором улучшения природоохранной деятельности, обеспечивая максимально возможное предотвращение экологического ущерба. Ресурсосберегающие технологии, окупаясь в короткий срок, обеспечивают наибольший выход конечного продукта в расчете на единицу исходного сырья, а учитывая высокую степень автоматизации таких технологических процессов, — ив расчете на единицу трудозатрат.

Несмотря на то, что наиболее продуктивным способом защиты окружающей среды является создание новых ресурсо­сберегающих технологий, старые технологии также имеют зна­чительные резервы экономии природных ресурсов, которые заключаются:

■ в замене исходного сырья на более совершенное, которое дает меньше отходов, не изменяя качество конечного продукта. Например, применение в окрасочном производстве водоразбав­ляемых красок взамен красок на основе органических раство­рителей;

■ в изменении конечного продукта без ухудшения его потребительских свойств. Например, применение для изготовления липких аппликаций бумажной основы вместо полимерной, со­держащей в своем составе токсичные продукты;

■ в изменении технологического процесса изготовления продукта. Так, организация непрерывной работы оборудования взамен периодической резко сокращает отходы и выбросы в атмосферу в процессе перезагрузки оборудования и транспортировки промежуточных продуктов;

■ в усовершенствовании оборудования, например применении

Более совершенных систем сбора и очистки смазывающе - охлаждающих жидкостей, применении ЭВМ, позволяющих наи­более рационально раскраивать и вырубать детали из листовых и рулонных материалов; '

■ в усовершенствовании эксплуатации и обслуживания обо­рудования, обеспечивающем уменьшение количества отходов, вт. ч. брака, например своевременной заточке инструмента, орга­низации планово-предупредительного ремонта, исключающего поломку оборудования и аварийные выбросы рабочих сред.

Во всех случаях такой подход, при котором исключаются или уменьшаются отходы производства, должен быть при­оритетным по сравнению с технической политикой, направ­ленной на переработку, обезвреживание или захоронение отходов. Говоря о приоритетах в деле охраны окружающей среды от отходов, следует расположить различные способы их ликвидации в следующий ряд:

•> предотвращение или сокращение загрязнений в источнике их образования;

•> использование отходов производства;

-> перевод отходов в безопасное для человека и природы состо­яние;

•> захоронение отходов в полностью безопасных контейнерах. Как известно, важнейшие научно-технические решения находятся на стыке наук. Разработка ресурсосберегающих техно­логий не является в этом смысле исключением. Положительные результаты (сокращение объемов потребляемого сырья, комп­лексность его переработки, малоотходность, экологичность) легко прослеживаются на примере разработки новейших технологий для горно-химического производства, основанных на химической и химико-биологической формах движения материи.

Примерами использования химической формы могут служить методы обогащения угля пиролизом (США), химические методы добычи медных руд, химические методы обогащения, основанные на синтезе конечного продукта (Россия); метод щелочной обра­ботки торфов и бурых углей с получением гумата натрия — физио­логически активного стимулятора роста сельскохозяйственных растений (Россия); методы кислотной экстракции из угля фуль - вокислот (Китай). Эти примеры свидетельствуют о возможности обеспечения новых областей применения горной продукции, что представляет собой одно из эффективных направлений научно­технического прогресса. Химические технологии создают основу для более глубокого преобразования горного производства, что приводит к вовлечению в технологические процессы, основанные па химической форме, все новых, не связанных с ним ранее отраслей. Эта особенность еще ярче проявляется по мере перехода к более сложной химико-биологической форме, являющейся основой еще более высоких технологий. Воздействие при этом осуществляется уже не на молекулярном, как при химических технологиях, а на субатомном уровне. Примерами химико­биологических технологий могут служить: бактериальное выще­лачивание металлов из руд с получением меди, свинца, цинка (США); бактериальное извлечение ценных металлов из сточных под с получением урана, хрома, селена, ванадия, вольфрама, молибдена (США); бактериальное выщелачивание органической и неорганической серы из каменного угля; биологическое по­лучение гумусосодержащих суспензий из бурого угля путем воздействия поликультурой (ассоциацией микроорганизмов), представляющее собой создание искусственной почвы (Россия); методы бактериальной очистки вод и почв от загрязнения нефтепродуктами (Великобритания, Россия).

Последовательное вовлечение новых технологий в горное производство показывает, что переход от одной формы движения материи, лежащей в основе технологии, к другой целесообразен в случае ее усложнения, что указывает на направления поиска при прогнозировании. Интересно также использование ком­бинаций нескольких форм движения материи в одной технологии.