Утилізація відходів металургійного комплексу

Основну масу відходів цього комплексу складають породи добування руд, відходи їх збагачення, металургійні шлаки.

Відходи добування та збагачення залізної руди. У нашій країні найбільш розповсюдженим методом добування залізної руди є відкритий – шляхом утворення кар’єрів глибиною до 300 м і більше. Разом з розробкою залізної руди добувають та складують у відвали великі маси пустої породи. Найбільшу кількість порід, що добувають, становлять кристалічні сланці, кварцити, роговики та інші близькі до них скельні породи.

Скельні породи, попередньо видобуті вибуховим методом, розробляють екскаваторами та видаляють у відвали автомобільним чи залізничним транспортом. Основним напрямом утилізації скельних та нескельних порід є використання їх для влаштування дамб, гребель, основ автодоріг, для проведення планувальних робіт, а також для виробництва будівельних матеріалів. Скельні породи широко використовуються для виробництва щебеню, який застосовують у якості крупного заповнювача у важких бетонах. На багатьох гірничо–збагачувальних комбінатах побудовані комплекси по виробництву щебеню.

В процесі збагачення залізної руди для отримання залізного концентрату методами електромагнітної чи магнітної сепарації утворюються специфічні відходи збагачення залізної руди– «хвости». При скиданні пульпи до хвостосховища на надводних пляжах відбувається розбиття хвостів на фракції по крупності та щільності. В зонах, що наближені до випуску, відкладаються найбільш крупні та важкі часточки. По суті, хвостосховища являють собою техногенні родовища корисних копалин, освоєння яких буде проводитись за допомогою більш прогресивних технологій збагачення. Технологія скиду пульпи повинна формувати зони з підвищеним вмістом заліза.

Хвостосховищазаймають великі площі, підтоплюють прилеглі території, забруднюють підземні води. Поки що основним напрямом утилізації хвостосховищ є використання їх у якості вторинної сировини для виробництва будівельних матеріалів.

Відходи при виплавці металів. В процесі виплавки металів виникають металургійні шлаки, що являють собою продукти високотемпературної взаємодії руди, пустої породи, флюсів, палива. Їх склад залежить від цих компонентів, виду метала, що виплавляється та особливостей металургійного процесу. Металургійні шлаки поділяють на шлаки чорної та кольорової металургії. В залежності від характеру процесу та типу печі, шлаки чорної металургії у свою чергу поділяються на доменні, сталеплавильні, феросплавів та ваграночні.

Найбільш розповсюдженим способом переробки шлаків єгрануляція – різке охолодження водою, парою чи повітрям. Основним споживачем доменних шлаків є цементна промисловість. В цементній промисловості також можливе використання повільно охолоджених шлаків, шлаків феросплавів та шлаків кольорової металургії. Найбільш широке розповсюдження сьогодні отримав шлакопортландцемент – гідравлічна рідина, яка утворюється сумісним тонким помелом доменного гранульованого шлаку з невеликим додаванням гіпсу.

Шлаколужні цементи – це в’язка гідравлічна рідина, що отримується сумісним помелом доменного шлаку та лужних компонентів (кальцинованої чи каустичної соди, рідкого скла).

Замість лужних компонентів використовують відходи їх виробництва. Шлаколужні в’яжучі рідини (компоненти) мають високу щільність, водостійкість, біостійкість, водонепроникність, корозійну стійкість. Бетони з таких цементів стійкі до дії бензинів та інших нафтопродуктів та слабих розчинів органічних кислот.

З металургійних шлаків шляхом подрібнення відвальних металургійних шлаків отримують шлаковий щебінь, або за спеціальною технологією виготовляють литий щебінь. При виготовленні цього матеріалу рідкий шлаковий розплав зливається шарами товщиною 250 – 500 мм на спеціальні майданчики чи траншеї. Через 2 – 3 години він кристалізується на відкритому повітрі, після чого його охолоджують водою, що призводить до утворення тріщин. На нових заводах ці пили та шлами використовують у технологічних процесах шляхом додавання до агломераційної шихти.

При випуску чавуну з домни утворюється графітовий пил, який являє собою графіт, що відокремлюється з розплаву чавуну, переважно в його переливах. Графіт є важливою промисловою сировиною, що використовується у чорній металургії. Потреба у графіті постійно зростає, проте копалини графіту характеризуються порівняно низьким вмістом графіту.

В наш час розроблені два напрями утилізації графітового пилу. Для підприємств, де вміст графіту у пилу високий (60 – 90 %), пропонується отримувати графіт безпосередньо на виробництвах. Цей процес включає такі операції як подрібнення та флотаційне збагачення за стандартними схемами. У подальшому концентрат хімічно обробляється. Отриманий продукт пропонується використовувати на самому підприємстві.

Інший напрямок утилізації складається у збагаченні отриманого концентрату на спеціальних графітових заводах разом з графітовою рудою. Графіт, що виготовлений при сумісній переробці, за якістю не поступається графіту, що отриманий з руди.

У процесі очистки газів агломераційних підприємств від оксидів сірки за допомогою вапняків виникають сірковмісні шлами. Аналогічні шлами виникають при очистці газів від оксидів сірки на ТЕЦ та інших виробництвах. В результаті очистки виникає погано розчинний сульфат кальцію, а також гіпс. Основна частина цих шламів надходять у шламосховища та, нажаль, не використовуються.

В наш час розроблені рекомендації по утилізації шламів сіркоочистки. Для використання у цементній промисловості рекомендується для початку їх обпалити, що дозволить перевести частину сірки з шламу у діоксид сірки, а потім використовувати для виробництва сірчаної кислоти.

Далі сухий шлам можна використовувати, як добавку до шихти при виробництві цементу. Іншим напрямом утилізації шламів є їх застосування у сільському господарстві у якості меліоранту для кислих, опідзолених та солонцюватих ґрунтів.

При очистці стічних вод трубопрокатного виробництва утворюється шлам, що містить окалину та масла. У процесі очищення у первинних відстійниках відділяється крупна окалина, яка періодично видаляється та утилізується у якості добавки до агломераційної шихти. У вторинних відстійниках вловлюється мілка окалина та маслопродукти.

Масло погіршує міцність гранул шихти, посилює газопроникність. Тому шихту попередньо обробляють вапняком чи шламами інших підприємств, а потім використовують у агломераційному чи скляному виробництві. Іншим засобом підготування масляної окалини до утилізації є обробка її рідким шлаком. Збагачений окалиною шлак є цінною металургійною сировиною.

 

 

 

Відходи паливно-енергетичного комплексу

Утилізація відходів паливно-енергетичного комплексу

У цій галузі відходи утворяться при видобутку, збагаченні і спалюванні вугілля.

Відходи видобутку

Відходи видобутку в залежності від розробки називають розкривними чи шахтними і вони складають значні обсяги, а тому і відвали займають великі площі земель, піддаються водній і вітровій корозії, забруднюючи прилеглу територію. Значна втрата приносить природному середовищу загоряння териконів, тому навколо відвалів улаштовують захисні зони, що приводить до збільшення площі відчужених земель.Тверді відходи вуглевидобутку використовують як низькосортне паливо. У світовій практиці відходи вуглевидобутку використовують для закладки вироблених шахтних просторів.

2. Відходи вуглезбагачення Відходи вуглезбагачення утворюються при збагаченні вугілля для коксування, енергетичних і інших цілей і являють собою суміш осадових порід, часток вугілля й вугільно-мінеральних зростків.Відходи вуглезбагачення використовують як енергетичну сировину шляхом спалювання чи газифікації, направляють на перезбагачення, одержують сірку, будівельні матеріали, при влаштуванні насипів, закладці підземних виробок, рекультивації земель.Так, щорічний об'єм вiдходiв гірничих підприємств країн СНД стано­вить близько 2,5 млрд. м³. Під час видобутку кам'яного вугілля утворюється значна кiлькiсть велетенських териконів, у яких накопичено понад 3 млрд. м³ пустої породи.Значні обсяги вiдходiв утворюються в результаті промислової діяльності - виробництва кислот, мінеральних добрив, пiгментiв, металів тощо. На кожну тонну калійних добрив утворюється 3-4 т галiтових вiдходiв, у яких переважно міститься хлорид натрію. У місцях видобутку калійних руд їх накопичилося близько 250 млн. т. Великотоннажним відходом виробництва фосфорних добрив є фосфогіпс. На кожну тонну виробле­ної екстракційної фосфатної кислоти утворюється 4,3-5,6 т фосфогіпсу. У виробництві титанового пігменту на кожну тонну вироблюваного про­дукту утворюється понад 12 т сульфатних вiдходiв у вигляді твердого сульфату феруму та відпрацьованих розчинив сульфатної кислоти. Під час збагачення мідних руд у відходи відправляють флотаційний сірчаний колчедан. Його використовують для виробництва сульфатної кислоти. Прожарювання сірчаного колчедану пов'язане з утворенням вiдходiв колчеданного недогарку в кiлькостi 0,75 т на 1 т піриту. Щороку йога накопичується до 5 млн. т. Колчеданні недогарки використовують неповністю, хоча вони містять до 55 % оксиду феруму, а також кольорові та дорогоцiннi метали i за вмістом заліза наближаються до якісних руд. На заводах чорної металургії країн СНД щороку утворюється близько 70 млн. т шлаків. Приблизно стільки само шлаків i попелу утворюється на електростанціях. Для розміщення цієї. маси вiдходiв щороку виділяють 2000 га орних земель. Значна кiлькiсть твердих вiдxодiв утворюється в нафтопереробному виробництві, коксохімії, органічному та нафтоxiмiчному синтезах, у виробництві гумотехнiчних виробів, пластмас та інших полімерних матерiалiв, у нафтопереробній i нафтохiмiчнiй промисловоcтi як відходи утворюють­ся кислі гудрони - смолоподiбнi маси, що містять сульфатну кислоту, воду та рiзнi органiчнi речовини в кiлькоcтi Biд 10 до 93 %. Щороку в країнах СНД їх утворюється помад 300 тис. т, а переробляється не більш як 28 %.На нафтопереробних заводах утворюються нафтові шлами (близько0,007 т на 1 т перероблюваної нафти). Нині таких вiдходiв у країнах СНД накопичилося помад 4 млн. т. У цих шламів міститься 10-56 % нафтопродуктів, 30-85 % води та 1,3-46 % твердих домішок.На металургiйниx заводах країн СНД щороку утворюється помад 70 млн. т металургійних шламів i близько 20 млн. т шламів із вмістом заліза до 50 %. Загалом на металургійних виробництвах на 1 т сталі утворюється 0,4 т відходів. у кольоровій металургії кiлькiсть вiдxoдiв шламів на 1 т металу стано­вить 10-200 т. У відвалах шлаків країн СНД знаходиться помад 27 млн. т заліза, 335 тис. т мiдi й 2 млн. т цинку. Шламові відвали свинцевих заводів містять помад 3 млн. т заліза, помад 900 тис. т цинку, 150 тис. т свинцю i 70 тис. т мiдi. Вміст окремих компонентів у відвальних шлаках вищий, ніж у видобувних рудах, тому такі шлаки доцільно переробляти.У промислових твердих i рідких вiдxoдax трапляються рiзнi токсичні речовини, що несприятливо впливають на здоров'я людей та розвиток рослин i тварин. Так, у вiдxoдax металургійної промисловості наявні солi та оксиди феруму, кольорових i важких металiв. Відходами машинобудування є металобрухт, вагранкові шлаки, травильні розчини та гальванiчнi стоки, в яких містяться цiанiди, хром, нікель, залізо, мідь, цинк, арсен, берилій тощо.

3. Золошлакові відходи Золошлакові відходи утворюються при спалюванні твердого палива в топках теплових електростанцій при температурі 1200 - 1700 С.Одним з найбільш перспективних напрямків утилізації золошлакових відходів є виробництво з них пористих заповнювачів для легких бетонів.В даний час золошлакові відходи широко використовуються в шляховому будівництві, де їх застосовують як засипку при влаштуванні основи для асфальтобетонних покрить. Золу використовують і як наповнювач для виробництва рулонних покрівельних матеріалів.