Малоотходные технологии

Сделать производство полностью безотходным невозможно. Ре­шить такую задачу нереально. Ставить такую задачу равносильно на­мерению изобрести вечный двигатель второго рода - без энтропий­ный. Условно безотходными могут быть только отдельные стадии технологического цикла производства.

В 1984 г. в г. Ташкенте состоялся семинар Европейской экономи­ческой комиссии ООН по малоотходной технологии, где дано было определение безотходной технологии:

«Безотходная технология - это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно исполь­зуются сырье г/ энергия и цикле «сырьевые ресурсы - производство •• потребление - вторичные сырьевые ресурсы». При этом воздействия на ОС не нарушают ее нормального функционирования».

Часто употребляется термин «чистое производство», при котором сводится до минимума риск для людей и ОС. Применительно к про­цессам это рациональное использование сырья и энергии, применение нетоксичных материалов, уменьшение степени токсичности выбросов и отходов производства. Применительно к продукции это безопасный для ОС жизненный цикл продукта от добычи до утилизации.

Эти понятия не подразумевают полной безотходности производ­ства.

Требования, предъявляемые к созданию малоотходных ресурсос­берегающих технологий:

- сокращение удельного потребления природных ресурсов и энергии;

- комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов;

- цикличность и замкнутость материальных потоков при ми­нимизации производственных отходов;

- применение непрерывных процессов, сокращение времени технологических циклов, сокращение числа промежуточных операций;

- автоматизация, роботизация производственных процессов,
внедрение наукоемких технологий;

- типизация, унификация, стандартизация изделий;

- максимальная замена первичных ресурсов вторичными;

- внедрение биотехнологий обезвреживания отходов для полу­чения биофильных веществ.

-

Классификация малоотходных технологий

Технологии I рода- это технологии, основанные на сокращении числа технологических переходов, наукоемкие технологии.

В черной металлургии разработана технология восстановления Ре из рудных концентратов водородом. Благодаря новому методу устра­няются стадии доменного передела, производства кокса и агломерата. При производстве стали по этой технологии расход воды уменьшает­ся в 2-3 раза, сокращаются объемы сточных вод, выбросы в атмосфе­ру пыли, 5О_г и др.

Другим примером малоотходного технологического процесса служит порошковая металлургия. Она позволяет создавать материалы с уникальными свойствами. Если при металлообработке литья и про­ката уходит в стружку до 60-70% металла, то при изготовлении дета­лей из пресс-порошков потери материалов не превышают 5-7%, Пре­имущества порошковой металлургии выражаются не только в эконо­мии черных металлов, но и в снижении загрязнения атмосферы и во­ды.

В машиностроении малоотходными технологиями являются процессы обработки металла без снятия стружки. Это литье, методы обработки давлением (прокатка), холодная штамповка. Названные технологии дают не только большие технико-экономические выгоды, но и уменьшают образование отходов, позволяют значительно повы­сить коэффициент использования металла (КИМ) — один из основ­ных критериев совершенства технологий.

Одним из важных направлений машиностроения является замена металлов на полимеры и их композиции. Детали из полимерных ма­териалов в отдельных случаях работают в 5-10 раз дольше, чем ме­таллические.

Технологии первого рода направлены на технологическое пере­вооружение, требуют наибольших вложений и времени.

 

Технологии II рода - это процессы:

- рециркуляции - многократное возвращение веществ в техно­логический процесс;

- регенерации — возвращение исходных качеств отработавшему продукту (регенерация травильных растворов и электролитов гальва­нического производства, с мазо ч но -охлаждающих жидкостей - СОЖ);

- рекуперации- возвращение части материалов или энергии для повторного использования в технологическом процессе (рекуперация минеральных масел, СОЖ);

- утилизации (лат. «ийИз» - полезный) - употребление с пользой (утилизация токсичного ила городских очистных сооружений для нужд сельского хозяйства и строительства, переработка отходов жи­вотноводства для получения биогаза).

Особенность этих технологий состоит в том, что они возвращают в основной процесс необходимые компоненты и в то же время пре­дотвращают загрязнение ОС. Без них основной технологический про­цесс невозможен.

 

Технологии III рода- это процессы, в которых депонированные токсичные отходы производства используются для вторичной перера­ботки и получения новых продуктов с пониженной токсичностью (из­готовление керамзита, шлакоблоков из отходов добывающей про­мышленности и металлургии; производство сантехнических изделий из автопокрышек).

Наиболее актуально внедрение технологий рециркуляции и пере­работки отходов (II и III рода). Одновременно с этим необходимо на­ходить возможности перехода к технологиям I рода.

 

Оценка отходности технологии

В настоящее время нет универсальной методики определения отходности технологий. Но в ряде отраслей промышленности такие оценки применяются.

Коэффициент безотходностипроизводства равен:

 

 

где /- коэффициент пропорциональности;

Км - коэффициент использования материальных ресурсов.

Км та* ⁼ 0,98-0,99 - с такой цикличностью обращаются биогенные элементы в природе;

Кэп - коэффициент использования энергетических ресурсов - это КПД технологических процессов. Прогрессивный К_Эн = 0,8-0,9; передовых решений К_Эн " 0,7-0,8;

Кэк ~ коэффициент соответствия экологическим требованиям.

должен быть близок к 1, поскольку необходимо учитывать токсичность отходов.

О <К$ < 1. Если Кг, и 0,8-0,9, производство относят к категории малоотходных в зависисимости от мощности предприятий; К_к > 0,95--0,98 •• к безотходным.

 

Для энергетики, промышленности и транспорта необходим еще один критерий - коэффициент вредного действия(КВД). КПД все­гда меньше I . КВД может быть больше ! . Это означает, что промыш­ленный объект наносит вред окружающей среды (ОС), КВД можно использовать как критерий природоемкости, а его снижение как кри­терий экологизации производства.

 

Комплексная переработка сырья

Комплексная переработка сырья - это не только бережное расхо­дование природных ресурсов, но и уменьшение поступления отходов в ОС.

Предположим, что добываемая руда содержит несколько полез­ных компонентов. Если добывающее предприятие извлекает только один, интересующий его компонент, то второй компонент попадает в отвалы и станет загрязнителем ОС. Эти отвалы можно либо захоро­нить, либо переработать. В последнем случае второй полезный ком­понент выпадает из основного технологического процесса.

 

Альтернативойтрадиционной технологи служит комплексная переработка сырья с извлечением всех компонентов. Примером мо­жет служить переработка апатитонефелииовой руды Кольского ме­сторождения. Она содержит 13% апатита, 30-^0% нефелина и другие минералы. Добытая руда разделяется метолом флотации на апатито­вые и нефелиновые концентраты. Из апатита получают фосфорную кислоту, фосфорные удобрения и фосфогипс. Из нефелинового кон­центрата и известняка получают глинозем, соду и портландцемент. Данная технология не имеет аналогов в мировой практике. В других странах глинозем для производства алюминия получают только из бокситов.