Топливно-энергетический комплекс (ТЭК)
ТЭК – один из крупнейших загрязнителей окружающей среды твердыми, жидкими и пылевидными отходами, т.к. сам процесс производства тепловой или электрической энергии подразумевает сжигание органического топлива с неизбежным образованием токсичных компонентов. Кроме этого с отходами добычи и обогащения топлива теряется большое его количество.
Существует классификация на основе литологического состава отходов добычи и обогащения углей:
· Глинистые (>50 % глин);
· Песчаные (>40 % песчаника и кварцита);
· Карбонатные (>20 % карбонатов).
Кроме этого отходы различаются по физико-химическим и теплофизическим свойствам, по характеристике органического вещества и др.
Породы вскрыши, отличающиеся высоким содержанием минеральных веществ, могут быть использованы для энергетических целей после предварительного обогащения с получением кондиционного по зольности продукта. Породы вскрыши могут применяться как закладочный материал для рекультивации земель, а шахтные – для закладки шахтного пространства. Возможно применение даже без селективной обработки слагающих литологических разностей как сырья для производства пористых заполнителей, для легких бетонов, керамических материалов, при строительстве дамб и других сооружений, кислотостойких мастик, в строительстве домов и дамб, в фильтровальных установках.
Шахтные породы часто содержат большое число микроэлементов, необходимых для питания растений, поэтому могут применяться в качестве удобрений почв, разбалансировка которых происходит в результате интенсификации и химизации сельского хозяйства.
Отходы углеобогащения, содержащие большое количество горючей массы, могут быть подвергнуты дополнительному обогащению с получением кондиционного по зольности твердого топлива или непосредственно использованы для сжигания и газификации. Возможно сжигание высокозольных отходов углеобогащения в пылеватом состоянии на электростанциях, в том числе на крупных, при этом уменьшаются выбросы SO2 и NO2 в окружающую среду. В некоторых зарубежных странах нашли применение плазменные печи для переплавки легированных отходов и восстановительной плавки. Для этой цели разработаны и используются разнообразные генераторы плазмы и дуговые плазменные горелки разной мощности, где возможно восстановление руд отходами углеобогащения и выработка некоторого количества электроэнергии за счет отходящих газов.
В результате гравитационной сепарации некоторых углей можно определить высокозольные фракции, в которых содержатся ряд микроэлементов (Ag, As, Cd, Mn, Mo, Ni, Pb и другие) в 1.3 – 1.4 раза выше, чем в исходных углях. Большая часть микроэлементов может быть извлечена из продуктов термической обработки или обогащения твердого горючего.
С помощью биологических методов можно извлекать из углей и части угольных отходов пиритную и органическую серу, различные металлы (Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Al, Cd) золу, кислород- и азотсодержащие соединения. Очистка угля может осуществляться за 6 суток и на 93 % при применении термофильных бактерий и за 18 суток при использовании мезофильных бактерий.
В связи с грядущим в ближайшие десятилетия истощением запасов угля, нефти, природного газа возникла потребность поиска менее дорогих источников, но технологически более простых в переработке и использование. Важнейшим, в связи с этим, источником для восполнения энергобаланса, производства чистых энергосистем и многих, остро необходимых стране продуктов становятся горючие сланцы. Из сланцев можно получить: мазут, автомобильный бензин.
Химический комплекс
Из всех видов минерального сырья особое место занимают агрохимические фосфорсодержащие руды, от которых в значительной мере зависит плодородие почв, а с учетом истощения богатого фосфором сырья важнейшей проблемой является эффективное использование полезных компонентов недр и руды.
Значение фосфора в природе крайне важно. Минеральный фосфор входит в состав костной ткани позвоночных и наружных скелетов ракообразных и моллюсков. Фосфор присутствует в мягких тканях растений и животных. Фосфорсодержащие органические соединения обеспечивает превращение химической энергии в механическую энергию мышечных тканей. Этот элемент входит в состав нуклеиновых кислот, регулирующих наследственность и развитие организмов.
Производство фосфорных минеральных удобрений – главная сфера применения фосфатного сырья. Более полная выемка попутных полезных компонентов из фосфоритов и апатитов путем флотации, т.е. использовании различной плотности материалов относительно плотности воды.
Одним из важнейших попутных компонентов апатитовых руд является нефелин
Еще один минерал, имеющий большое значение и содержащийся в апатитовых рудах - сфен. В состав данного соединения входит титан (CaTiSiO4(O,OH,F)), а диоксид титана - важный компонент при производстве лакокрасочных изделий. Перспективность сфена как сырья связана с большими запасами этого минерала в нашей стране (главным образом в Хибинах) и, с учетом комплексной переработки апатитовых руд и низкой себестоимостью содержащегося в них оксида титана (TiO2).
В настоящее время существуют различные технологические системы и способы переработки сфенового концентрата: хлорная; азотнокислая; сернокислая; спекание с поваренной солью, кремнефторидом, сульфатом аммония. Однако наиболее приемлемой является сернокислая технология, когда как другие методы очень сложны и не получили промышленного развития.
Оптимально сфеновый концентрат разлагается при использовании 50 – 55 %-ой серной кислоты с расходом 1.5 т на 1 т концентрата и протекании процесса в течение 20 – 30 часов и в температурных условиях 130° С. В результате получается 1 т товарного ТiО2 на каждые 4 т сфенового концентрата и 6 т серной кислоты.
В нашей стране и за рубежом проводятся работы по получению из горючих сланцев битумов, масляных антисептиков для древесины, ядохимикатов, серы, гипосульфита, бензола, лаков, клеев, дубителей, шлаковой ваты, матов для строительной индустрии, портландцемента и многого другого.
В химической промышленности также используются отходы производства диметилтереоргалата для синтеза алкидных полимеров. Отходы катализаторов производства мономеров используется в строительных лакокрасочных пигментах. Отходы гидроксилсодержащих соединений от производства ксилита идут на изгототовление простых и сложных олигоэфиров – компонентов лакокрасочных материалов, отходы производства меланина – ПАВ-диспергаторов. Катализаторы алкинирования бензола изготавливаются из аллюминесодержащих отходов кабельной промышленности. Отходы производства капролактама - компоненты смазочных материалов или пластифицирующие добавки к бетонным смесям. Из катализаторов нефтепереработки выделяются металлические компоненты: сульфат молибдена (Мо(SО4)3), оксида ванадия (VO5), тригидрит оксида алюминия, никелево-молибденовый концентрат и др. Возможно использование кислых гудронов для выработки из воды аммонийных солей, пригодных для использования, как в пресной воде, так и в морской. Кислые гудроны можно применять совместно с нефтяными шлаками в дорожном и коммунальном строительстве.
Вопросы для самоконтроля:
1. Изложите критерии классификации вторичных материалов и ресурсов (ВМР)?
2. Приведите условия возможного использования ВМР?
3. Дайте классификацию ВМР по происхождению?
4. Приведите основные положения малоотходных и безотходных технологий (МБТ)?
5. Перечислите основные направления осуществления малоотходных и безотходных технологий?
6. Какие условия необходимо соблюдать по осуществлению МБТ?
7. Дайте характеристику топливно-энергетическому комплексу (ТЭК).
8. Приведите классификацию отходов топлива по составу.
9. Изложите основные различия отходов по физико-химическим свойствам.
10.Дайте общую характеристику химическому комплексу?
11.Охарактеризуйте фосфор как основной химический элемент плодородия.
12.Перечислите технологические системы и способы переработки химического сырья?
Тест к главе 6
| № | Вопрос | Код | Варианты ответа |
| 1. | Назовите как классифицируется ВМР по происхождению? | 1.1. 1.2. 1.3. | Как возвратные отходы производства, используемые повторно в качестве сырья в технологическом процессе По отраслям промышленности, видам технологических процессов и происхождению отходов Как отходы производства и потребления, используемые в хозяйстве данного предприятия |
| 2. | Укажите наиболее рациональные условия переработки и использования ВМР? | 2.1. 2.2. 2.3. | Возможность реального применения ВМР при наличии эффективных условий переработки и использования Применение ВМР в отраслях промышленности с учетом технологического процесса Потенциально возможные условия использования ВМР, но не целесообразные по экономическим и техническим причинам |
| 3. | Укажите, какие ВМР можно классифицировать как отходы сферы потребления? | 3.1. 3.2. 3.3. | Материалы, пришедшие в негодность из-за неосторожной транспортировки погрузки-разгрузки, складирования Остатки сырья полуфабрикатов, пригодные к использованию в качестве вспомогательных материалов или готовой продукции Отходы средств производства, потерявшие пригодность для дальнейшего использования по назначению, но потенциально годные как вторичное сырье |
| 4. | На какие отрасли народного хозяйства ориентированы МБТ в первую очередь? | 4.1. 4.2. 4.3. | Производство и рациональное использование полезных ископаемых Производство сырья, полуфабрикатов и готовой продукции в отраслях пищевой промышленности Производство древесины и стройматериалов |
| 5. | Назовите основные направления по осуществлению МБТ? | 5.1. 5.2. 5.3. | Применение замкнутых систем промышленного водоснабжения с использованием осадков очистных сооружений Возможность вовлечения в хозяйственный оборот ресурсов, не использовавшихся ранее Переработка всех видов отходов производства и потребления с получением товарной продукции |
| 6. | Укажите, какие отличительные признаки определяют отходы топливно-энергетического комплекса (ТЭК)? | 6.1. 6.2. 6.3. | Физико-химические, теплофизические, по характеристике органического вещества Глинистые, песчаные, карбонатные Жидкие, пылевидные, твердые |
| 7. | Какие факторы влияют на плодородие почв? | 7.1. 7.2. 7.3. | Фосфорные минеральные удобрения Агрохимические фосфорсодержащие руды Фосфорсодержащие органические соединения |