Утилизация отходов в цементной печи — необходимая процедура в крупных городах

Как можно безопасно утилизировать радиоактивные отходы?

В современном мире проблема утилизации радиоактивных отходов стоит на одном уровне с другими экологическими проблемами. С увеличением населения и развитием технического прогресса, количество таких отходов постоянно возрастает. Между тем их правильный сбор, хранение и последующая утилизация – сложный и трудоемкий процесс.

В чем опасность радиоактивных веществ?

Опасность подобных материалов сложно переоценить. Каждая территория обладает своим радиационным фоном, считающимся для нее нормальным. В случае попадания в воздух, землю или воду, такой вид отходов повышает местный радиационный фон. Вредные вещества попадают в организмы животных и людей, провоцируя развитие мутаций и отравлений, повышая уровень смертности среди населения.

Учитывая опасность подобных материалов, сегодня законодатель обязывает предприятия, на которых используются радиоактивное сырье, устанавливать специальные фильтры, уменьшающие загрязнение окружающей среды. Несмотря на это, количество вредных элементов постоянно возрастает. Степень радиационной опасности напрямую зависит от следующих факторов:

• численности населения, проживающего в опасной зоне;
• территории, которая подверглась загрязнению (площадь, характер);
• мощности доз;
• количества отходов, которые содержатся в биосфере.

После попадания в организм человека вредные вещества могут привести к развитию серьезных заболеваний, для которых характерен высокий уровень смертности. Предотвратить перемещение подобных веществ по пищевым цепям – важная задача. В случае неудачи они будут распространяться неконтролируемо.

Источники опасных отходов

Радиоактивные отходы – это вещества, которые представляют опасность окружающей среде и являются бесполезными для дальнейшего производства. Утилизация радиоактивных отходов должна производиться по специальным правилам, отдельно от других видов использованных веществ.

Существует несколько видов классификации подобных отходов. Они могут иметь разную физическую форму и химические характеристики. Отличия также заключаются в концентрации веществ и периодах полураспада их основных элементов. Сегодня радиоактивные отходы возникают вследствие:

• создания топлива, предназначенного для работы ядерных реакторов;
• работы ядерных реакторов;
• обработки топлива излучением;
• переработки сцинтилляционных счетчиков;
• переработки использованного ранее топлива;
• функционирования вентиляционных систем (если на предприятии используются радиоактивные вещества, они будут выбрасываться вентиляционной системой в форме газа).

Классификация

Существует несколько признаков, по которым разделяют радиоактивные вещества. К примеру, в них могут присутствовать или отсутствовать элементы ядерного типа. Выделяют также материалы, которые образовались в результате добычи урановых руд, и вещества, никак не связанные атомной энергетикой.

В зависимости от состояния выделяют три формы опасных материалов:

• твердая. Сюда относится посуда из стекла, которая применяется в больницах и специальных исследовательских лабораториях;
• жидкая. Образовываются вследствие переработки ранее использованного топлива. Активность подобных веществ обычно довольно высока, поэтому они способны нанести значительный вред окружающей среде;
• газообразная. В эту группу веществ входят материалы, высвобождающиеся вентиляционными системами предприятий, занимающихся обработкой радиоактивного сырья.

В зависимости от радиоактивности отходов, их разделяют на:

• высокоактивные;
• среднеактивные;
• низкоактивные.

Наиболее опасной является группа высокоактивных отходов, наименее опасной – низкоактивных. Имеет значение также период полураспада.

Этот показатель отображает время, за которое распадается половина атомов, содержащихся в радиоактивном веществе. Чем выше показатель, тем быстрее распадаются отходы.

Это сокращает время, за которое вещество теряет негативные свойства, однако до того момента выделяется большее количество энергии.

Хранение РАО

Под хранением РАО подразумевается сбор вредных элементов с их последующей передачей в пункты переработки или захоронения. Это временная мера, которая позволяет сконцентрировать РАО в одном месте, доставив их затем в другое. Под захоронением подразумевается размещение радиоактивных отходов на постоянной основе в специальных могильниках, где они не будут наносить вред окружающей среде.

Следует отметить, что на могильники попадают вещества, которые будут представлять угрозу окружающей среде не более пятисот лет. Данное обстоятельство объясняется тем, что хранимый материал должен стать безопасным ранее, чем разрушиться место его хранения. К емкостям, в которых будет храниться материал, также выдвигаются определенные требования. Так:

• хранить таким образом можно только твердые вещества или материалы, которые отвердели в результате переработки;
• контейнер должен быть полностью герметичным. Необходимо исключить возможность наименьшего выхода материала из емкости;
• контейнер должен сохранять свои характеристики при температуре от пятидесяти (минус) до семидесяти (плюс) градусов. Во время слива веществ, обладающих высокой температурой, емкость должна выдерживать разогрев до ста тридцати градусов;
• обязательным условием является прочность. Контейнер должен нормально выдерживать воздействие на него физических сил (к примеру, остаться невредимым после землетрясения).

В процессе хранения отходов должна обеспечиваться их изоляция и облегчение дальнейших процедур, которые будут проводиться в процессе последующих этапов захоронения/переработки. Государство, или юридическое лицо, обеспечивающее хранение, должно наблюдать за емкостями и следить за окружающей средой.

Утилизация отходов

Сегодня существуют разные способы переработки и дальнейшей утилизации РАО. Их применение зависит от конкретного вещества и его активности. В зависимости от нескольких параметров, может быть применено:

• остекловывание. Переработка радиоактивных отходов производится с применением боросиликатного стекла. Оно имеет стабильную форму, благодаря чему радиоактивные элементы в таком материале будут безопасно сохраняться в течение нескольких тысяч лет;
• сжигание. Метод может применяться для ограниченного уменьшения объема излучающих материалов. Поскольку при их сжигании может загрязниться воздух, использовать способ можно для утилизации зараженной макулатуры, дерева, одежды, резины. Специальная конструкция печей позволяет избежать чрезмерного выброса опасных материалов в воздух;
• уплотнение. Используется в случае необходимости утилизации крупных предметов. Прессование позволяет уплотнить материал, уменьшив его окончательный размер;
• цементирование. Отходы помещаются в специальный контейнер, после чего последний заливается большим количеством цемента, созданного с подбором специальных химических веществ.

Несмотря на то, что такие способы сегодня применяются довольно активно, они не решают проблемы полной ликвидации отходов. Опасные материалы все равно имеют возможность влиять на окружающуюся среду. В связи с этим сегодня ведется разработка новых методов утилизации (к примеру, захоронение на Солнце).

Переработка РАО в зависимости от их активности

Описанные выше способы применяются для утилизации разнообразных радиоактивных веществ. Большую роль в выборе конкретного метода играет такой показатель, как активность радиоактивных отходов. Так:

• низкоактивные отходы легче всего поддаются утилизации. Они становятся безопасными в течение всего нескольких лет. Для их хранения достаточно использовать специальные герметичные контейнеры. После того как опасность исчезнет, их можно будет утилизировать обычным способом;
• среднеактивные отходы дезактивируются значительно дольше (в несколько раз). Для их хранения используются специальные бочки, изготовленные из нескольких сплавов. После заполнения, они заливаются цементом и битумом в несколько слоев;
• высокоактивные отходы являются наиболее опасными. Они сохраняют угрозу для окружающей среды на протяжении многих столетий. Поэтому перед утилизацией таких отходов (в большинстве случаев это использованное на АЭС топливо) на заводах производится их рециклинг. Процедура позволяет повторно использоваться большую часть топлива. Бесполезный остаток заливают стеклом (остекловывание) и оставляют на хранение в глубоких колодцах, которые находятся в скальных породах.

Высокоактивные отходы в некоторых случаях могут сохранять свою опасность в течение тысячелетий. И хотя количество резервуаров с ними сравнительно невелико, в будущем они могут стать серьезной проблемой для человечества.

Таким образом, РАО представляют опасность как для окружающей среды, так и для человечества. Поэтому они должны утилизироваться специальным образом. Сегодня РАО классифицируются в зависимости от разных параметров. Наиболее опасными являются высокоактивные вещества.

Их утилизация предусматривает остекловывание с последующим размещением в скальных глубоких колодцах.

Поскольку все существующие на данный момент способы не позволяют полностью избавиться от опасных материалов, сегодня ведутся работы по поиску новых методов утилизации РАО.

Видео по теме:Состояние отраслевой инфраструктуры переработки и хранения радиоактивных отходов

Безотходная переработка отходов

Сейчас в мировой практике применяется больше десятка технологий сжигания бытовых отходов.

По оценке Всероссийского теплотехнического института (ВТИ), вырабатываемая при их реализации тепловая энергия наиболее эффективно используется в трех случаях: при сжигании твердых отходов на колосниковых решетках, в топке с псевдоожиженным (кипящим) слоем и по технологии, называемой «Пиролиз — высокотемпературное сжигание».

Сжигание на колосниках в слоевой топке считается самой распространенной технологией. По этому методу работают большинство зарубежных мусоросжигательных заводов и все, построенные до настоящего времени в России. Сжигание отходов в топках с псевдоожиженным слоем широко распространено в Японии.

В Европе таких заводов только два — в Испании и Германии, строительство еще двух ведется во Франции и в России (Москва). В США работает завод по сжиганию отходов в циркулирующем псевдоожиженном слое.

К сожалению, обе эти технологии не решают проблему утилизации и обезвреживания твердых остатков — шлака и особенно летучей золы, которая улавливается системой газоочистки. Но если шлак можно использовать, например на засыпке оврагов или в строительстве (см. «Наука и жизнь» № 5, 1996 г.), то золу приходится захоранивать на специально оборудованных полигонах, поскольку она адсорбирует тяжелые металлы и другие токсичные вещества. Есть и другие пути переработки твердых остатков, но все они требуют дополнительных материальных затрат.

На диаграмме показана энергетическая эффективность одиннадцати применяемых в США технологий переработки бытовых отходов.

Наибольшим энергетическим эффектом обладают комбинированные методы с применением установок по утилизации материалов и сжиганию или непосредственное сжигание неподготовленных отходов с выработкой тепловой и электрической энергии, а наименьшим — компостирование с захоронением неорганических остатков: 1 — утилизация плюс сжигание; 2 — сжигание неподготовленных отходов; 3 — утилизация материалов с раздельным сбором плюс сжигание; 4 -непосредственное сжигание топлива, полученного из отходов; 5 — утилизация материалов с раздельным сбором плюс сжигание топлива, полученного из отходов; 6 — утилизация отходов с раздельным сбором плюс сжигание плюс компостирование; 7 — утилизация материалов с раздельным сбором плюс захоронение; 8 — захоронение со сбором газа; 9 — подготовка топлива, полученного из отходов, плюс компостирование; 10 — утилизация материалов с раздельным сбором плюс захоронение плюс компостирование; 11 — компостирование отходов плюс захоронение. Обезвредить золу и шлак позволяют комбинированные технологии сжигания отходов при высокой температуре. К ним относится, например, практически безвредная комбинированная технология немецкой фирмы «Сименс» под названием «Пиролиз — высокотемпературное сжигание». С ее внедрением переработка ТБО стала почти полностью безотходной. Первый крупномасштабный завод, работающий по данной технологии, построен в городе Вюрте (Германия). Новый метод сочетает в себе низкотемпературный пиролиз (обработку отходов без доступа кислорода) и последующее их сжигание при высокой температуре. Сейчас на заводе идут промышленные испытания. После начала эксплуатации он сможет принимать 100000 тонн бытовых отходов в год. Комбинированная технология фирмы «Сименс» выгодно отличается от прочих тем, что, во-первых, из бытовых отходов получают материалы, пригодные для использования практически без дальнейшей обработки. Во-вторых, выходящие из установки газы по степени очистки отвечают самым строгим требованиям, более того, зачастую содержание в них вредных веществ гораздо ниже установленных пределов. Наконец, метод дает возможность использовать выделяемое при сжигании отходов тепло для производства электроэнергии и централизованного теплоснабжения или направлять его на технологические нужды.

Диоксины и фураны

Сжигание полимерных материалов, содержащих хлор, неизбежно сопровождается появлением в дымовыхгазах хлорсодержащих токсичных компонентов — диоксинов и фуранов. Так называют большую группу веществ, основу молекул которых составляют два шестичленных углеродных кольца. В органической химии известно 210 подобных соединений.

Если в них нет атомов хлора, то эти вещества токсичны не больше, чем, например, бензин, однако при замещении в кольцах атомов водорода на атомы хлора образуются опасные для природы и человека диоксины и фураны — всего около 20 соединений разной степени токсичности.

]

Они привлекают внимание экологов и специалистов на протяжении двух последних десятилетий, особенно после взрыва на химическом предприятии в городе Севезо в Италии. Тогда облако, содержащее в больших концентрациях диоксин, распространилось на территории 16 квадратных километров и вызвало массовое отравление людей и домашних животных.

Источники диоксинов и фуранов — не только аварийные ситуации на предприятиях химической промышленности. Эти ядовитые вещества образуются в обычных условиях при сжигании древесины, отходов, дизельного топлива, при выплавке меди, производстве целлюлозы, в цементных печах и других (особенно химических) производствах.

Все это — контролируемые выбросы диоксинов, но существуют и более мощные неконтролируемые источники, главным образом горящие свалки, костры, в которых сжигают мусор и растительные отходы, в том числе и на садовых участках. Температура их горения относительно низкая — до 600оС.

При таком режиме образуется в десятки раз больше диоксинов и фуранов, чем на мусоросжигательных заводах, где используется высокотемпературный процесс (свыше 1000оС).

Если заводская технология строго соблюдается, концентрация хлорсодержащих токсичных компонентов в дымовых газах опускается до самых низких нормативных значений, принятых в европейских странах, а сейчас и в Москве. Иначе говоря, в отличие от захоронения на свалках при сжигании отходов на заводе можно не только контролировать их количество и воздействие на окружающую среду, но и, что очень важно, управлять этим процессом.

Текущая ситуация в России и Москве

По сравнению с Западной Европой утилизация отходов в России имеет ряд особенностей. Главные из них — суровый климат и сбор всех отходов в общий контейнер без предварительной сортировки. Из-за большой доли несгораемых веществ и высокой влажности бытовых отходов их калорийность невысока — всего 1000-1500 ккал/кг.

Это почти в два раза ниже, чем в большинстве городов Европы, США и Японии. Объемы промышленной переработки и утилизации мусора в стране до сих пор ничтожно малы. Сейчас действуют всего лишь 7 заводов по термической переработке отходов, причем два из них реконструируются, а остальные работают не на полную мощность.

На всех этих предприятиях, вместе взятых, обезвреживается меньше 1% бытовых отходов. Для строительства новых заводов нужны большие материальные средства, а переработка отходов на тех, что есть, экономически невыгодна из-за устаревшей технологии.

Первое обстоятельство связано с тем, что нет отечественного оборудования, а закупать его за рубежом очень дорого, второе — с неэффективным использованием тепловой энергии и невысокой теплотворной способностью самих отходов, хотя их приравнивают к низкокалорийным топливам, таким, как сланцы или торф.

Проблема избавления от мусора стоит наиболее остро в крупных городах, особенно в Москве. Население столицы приближается к 9 миллионам человек, а вместе с приезжими превышает 10 миллионов. Каждый год Москва выбрасывает около 10 миллионов кубометров мусора (бытовых отходов, осадков водопроводной, канализационной сети и ливневоочистных сооружений).

Большая их часть добавляется к накопившимся за многие годы горам отходов на столичных свалках. Вокруг Москвы их свыше двухсот. Самые большие по площади — Тимохово, Хметьево, Саларьево, Щербинка. Кроме санкционированных часто образуется множество так называемых самовольных свалок. Кучи мусора можно встретить в поймах рек, в лесах и вокруг дачных участков. В Московской области свалки занимают свыше 800 гектаров.

Какая выгода цементникам от мусора?

Интерес к новым технологиям растет во всех сферах. Вот и строительная отрасль не отстает. Западные новаторы давно используют мусор в качестве вторичного сырья. Наверняка, вы слышали раньше слово «Co-incineration». Технология подразумевает сжигание промышленных отходов в нетрадиционном оборудовании, например, в цементных печах.

До 85% цемента в РФ производится мокрым способом, а он очень энергоемкий. Наши затраты на топливно-энергетические ресурсы превышают в 2 раза международные, где основным является сухой способ, и составляют около от 35% до 60% от себестоимости конечного продукта.

Посмотрите на структуру топливно-энергетических ресурсов, используемых при производстве цемента (%).

Таблица показывает, что цементная отрасль опирается практически на одно топливо, на газ, который в большинстве периодах, растет большими темпами, чем конечный продукт.

А технология «Co-incineration» позволяет цементным заводам уменьшать объемы использования ископаемого топлива и сокращать издержки на топливо в 2-3 раза. При этом использование отходов в качестве топлива нарушает экологию меньше, чем при использовании ископаемого топлива.

К таким выводам пришли эксперты Французского Агентства по Управлению Окружающей средой и Энергетическими ресурсами (ADEME).

По качеству цемент, произведенный с применением промышленных отходов, ничем не отличается и отвечает всем нормам и стандартам. Это подтвердили десятилетние исследования в парижской лаборатории ADEME. Так, в ходе тестов не было обнаружено каких-либо дефектов и различий из-за типа применяемого горючего.

Промышленные отходы можно разделить на две большие группы: минеральные (неорганические) и органические. Наибольшее значение для производства строительных материалов имеют минеральные отходы.

Один из принципов классификации промышленных отходов базируется на распределении на 3 группы по сходству материалов в момент выделения их из основного технологического процесса:

Группа А: карьерные остатки и остатки после обогащения на полезное ископаемое. Имеют химико-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород.

Группа Б: искусственные вещества. Они получены как побочные продукты в результате физико-химических процессов, протекающих при обычных или чаще высоких температурах. Диапазон возможного применения этих промышленных отходов шире, чем продуктов класса А.

Группа В: материалы образуются в результате физико-химических процессов, протекающих в отвалах. Такими процессами могут быть самовозгорание, распад шлаков и образование порошка. Типичными представителями отходов этого класса являются горелые породы.

В развитых странах Европы уровень использования промышленных отходов достигает 70%-80%. В США около 75% промышленных отходов используют на цементных заводах (80% занимает сухая технология производства цемента).

Но кроме промышленных отходов в производстве строительных материалов используют еще и бытовой мусор:

— отходы переработки сельскохозяйственной продукции (солома, пустые початки кукурузы, жмых, скорлупа орехов и т.д.);

— отходы переработки нефти и газа (твердые и пастообразные фракции, сопутствующий газ);

— бытовой мусор и осадок из очистных сооружений (либо как твердое топливо, либо в виде биогаза, выделяющегося при их разложении);

— опилки;

— отходы целлюлозно-бумажной промышленности и т.д.

Большинство из них характеризуются достаточно высокой теплотворной способностью.

Ключевое место альтернативного топлива занимают твердые бытовые отходы — ТБО 4-5 класса опасности (ГОСТ 30774-2001, Федеральный классификационный каталог отходов). Это полимеры, бумага, текстиль, древесина, кожа и, конечно же, автопокрышки.

Внимательно рассмотрели вопрос применения отходов таллиннские предприниматели стройиндустрии. Руководители нескольких цементных производств стали использовать топливо из обыкновенного домашнего мусора, купленного в странах Европы (Англия, Голландия, Бельгия). Для переработки мусора был запущен цех по механико-биологической переработке отходов в энергетически ценный материал.

«Значит, вчера вечером это был мусор где-то в доме, сегодня утром машина забрала и вот теперь это уже топливо», — сказал член правления АО «Таллиннская свалка» Аллан Похлак.

Годовая мощность современного завода по переработке отходов около 40 тысяч тонн бытовых отходов, а получается при этом около 20 тысяч тонн материала. Многие заводы по всей Европе используют «мусорное» топливо.

«Отходы — такой же международный товар, как обычное горючее», — говорит исполнительный директор Kunda Nordic Tsement Меэлис Эйнштейн.

Эксперты отмечают, что применение отходов позволяет на 30% снизить совокупные затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья.

В свое время институтами «НИИцемент», СПКБ «Цемент» и Карачаево-Черкесским цементным заводом были разработаны новаторские устройства для сжигать целых неразрезанных автопокрышек во вращающихся печах диаметром 4,5-5 м.

Работа этих устройств на двух печах Карачаево-Черкесского цементного завода в течение трех лет показала высокую эффективность сжигания изношенных автомобильных покрышек во вращающихся печах мокрого способа производства. На 2,5-3,5 тонн в час увеличилась производительность печи, на 33-35 кг уменьшился расход топлива на каждую тонну продукции, долю заменяемого автопокрышками топлива была доведена до 26%.

Использование отходов с получением добавок для производства цемента

 — Новые технологии утилизации отходов — Использование отходов с получением добавок для производства цемента

Мировой опыт свидетельствует, что использование отходов в производстве цемента является наиболее экологически безопасным способом их утилизации. Одновременно с решением экологических проблем обеспечивается ресурсосбережение за счет частичной замены дорогостоящих природных ресурсов отходами производства и потребления.

ООО Фирма «ЭКОТРАК» с успехом использует мировой опыт использования отходов в цементной промышленности. Специалистам нашей компании удалось создать экологически безопасную, ресурсосберегающую и полностью безотходную технологию утилизации широкой номенклатуры отходов и неликвидной продукции с получением продукции – добавок для производства цемента, соответствующих ТУ 5743-001-84050842-09.

Добавки используются на цементных заводах для улучшения качества цемента и экономии топливно-сырьевых ресурсов.

Добавки представляют собой конгломерат специально подобранных органических и неорганических компонентов, представляющих собой жидкие, вязкопластичные, порошкообразные и кусковые твердые вещества. Композиция нерастворима в воде. Является трудногорючей. Взрывобезопасна.

]

Входящих в состав добавок компоненты можно разделить на четыре группы:

Группа 1 — жидкие, вязкопластичные и твердые углеводородные отходы: отработанные масла, нефтешламы, нефтепродукты, негалогенированные органические растворители, отходы ЛКМ и др. Компоненты этой группы обладают высокой теплотворной способностью и в значительной степени определяют теплотворную способность добавок.

Группа 2 – волокнистые и сыпучие вещества (измельченная бумага, картон, древесные отходы, отходы полимерных материалов из размалывающих устройств, органические фильтры, сорбенты и др.). Они обеспечивают абсорбцию компонентов группы 1, чем способствуют формированию структуры добавок, а также обеспечивают определенную часть теплотворной способности добавок.

Группа 3 – компоненты, обеспечивающие генерацию веществ, активизирующих процесс горения (например, свободных электронно-возбужденных атомов водорода и кислорода). К этой группе относятся продукты переработки лекарственных средств, химнеликвидов, товаров бытовой химии и др.

Группа 4 – компоненты повышающие безопасность добавок при хранении и транспортировке. Они обеспечивают требуемую монолитность и прочность добавок, препятствуют выделению летучих компонентов при производстве и хранении.

Специальная компоновка «добавок для производства цемента» делает их малотоксичными и трудногорючими. Они не выделяют вредных веществ при хранении и транспортировке, что подтверждается санитарно-эпидемиологическим заключением № 77.01.03.574.Т.008018.02.10 от 10.02.2010.

Номенклатура утилизируемых отходов:

• Химические реактивы с истекшим сроком годности (химнеликвиды), лабораторные отходы, остатки химикалиев, отходы солей, сложные химические отходы;
• Отходы фармацевтической промышленности, в том числе лекарственные препараты с истекшим сроком годности, контрафактные и бракованные;
• Гальванические отходы (электролиты, осадки очистных сооружений, гальваношламы);
• Железнодорожные шпалы, пропитанные антисептиками;
• Нефтешламы, нефтепродукты отработанные;
• Отработанные минеральные масла;
• Отработанные растительные масла;
• Песок, загрязненный маслами или мазутом;
• Опилки, обтирочный материал, бумага замасленная;
• СОЖ, эмульсии;
• Жиры, отходы жироуловителей;
• Отходы производства пищевых продуктов;
• Осадки очистных сооружение физико-химической и биологической очистки сточных вод;
• Отходы производства вкусовых добавок;
• Осадки очистных сооружений гальванических и травильных производств, гальваношламы;
• Отходы катализаторов;
• Отходы ЛКМ, клеев, мастик, незатвердевших смол;
• Отходы пластмасс и полимерной пленки;
• Золы, шлаки и пыль от топочных установок и от термической обработки отходов;
• Отходы пивоваренного, спиртового и ликероводочного производства;
• Древесные отходы с пропиткой, покрытиями, содержащие полимерные смолы и др.;
• Разнородные отходы бумаги, списанная документация;
• Отходы фото- и кинопленки, рентгеновская пленка;
• Грунт, в том числе загрязненный опасными веществами;
• Резиновые изделия, потерявшие потребительские свойства;
• Средства индивидуальной защиты, спецодежда, обувь;
• Неликвидная продукция;
• Фильтры от очистки газов, шламы, фильтры автомобильные;
• Отработанные органические растворители.

Изготовление добавок осуществляется в виде прессованных брикетов или при слоевом заполнении транспортного контейнера предварительно подготовленными (отсортированными, измельченными и т.п.) отходами и неликвидной продукцией в соотношениях, удовлетворяющих требованиям ТУ 5743-001-84050842-09.

Верхние слои «Добавок для производства цемента» состоят из инертных влажных неорганических материалов (кизельгуровый шлам, осадки очистных сооружение и др.), обеспечивающих надежную изоляцию добавок.

Это обеспечивает пожарную безопасность добавок при хранении и транспортировке и предотвращает выделение летучих веществ в атмосферный воздух.

Жидкие отходы вводятся после предварительного поглощения сорбентами (торф, глауконит, древесные опилки и др.) или используются в жидком виде для улучшения условий подачи сырьевой смеси в цементную печь ( тип 1 Д,1Е Технических условий). Подробнее см. страницу «Вывоз и утилизация жидких отходов».

Все проливы из транспортного контейнера, брикетирующего пресса и другого оборудования поглощаются сорбентами (глауконий, торф и др.) и повторно используются для производства цемента. Таким образом, переработка отходов с получением добавок для производства цемента является полностью безотходной.

HeidelbergCement: отходы — это ресурс!

На данном этапе развития нашей цивилизации мы вынуждены признать, что человечество столкнулось с проблемой, которая вышла за рамки какого-то конкретного государства, и которая тесно сопряжена с мировым ростом населения и развитием промышленности, — это проблема утилизации отходов. Если принципы обращения с отходами не изменятся в ближайшем будущем, то мы рискуем столкнуться с экологической катастрофой уже в этом столетии, пишет Бизнес-71.

Государства с развитой экономикой тратят все больше средств на создание инфраструктуры по переработке и утилизации отходов, оставляя все меньшую долю для захоронения.

Однако по-настоящему ускорить этот процесс может помочь промышленный сектор.

Так называемая экономика замкнутого цикла позволяет производствам-источникам отходов и производствам-потребителям выстраивать цепочки взаимоотношений, когда отходы становятся ресурсом.

Цементная промышленность, представленная 5670 заводами в мире, способна выступить активным участником экономики замкнутого цикла и взять на себя определенную долю по утилизации некоторых типов отходов в регионах расположения производств. На сегодняшний день объем отходов, утилизируемых в цементных печах по всему миру, составляет более 100 миллионов тонн, но это лишь 20% от потенциала.

В силу особенностей технологии производства цемента, температура в печи, создаваемая главными горелками, достигает 2000°С, что позволяет экологично утилизировать многие виды отходов, превращая их в топливо для производства.

Если кратко описать процесс, происходящий в печи цементного завода, то получится следующее: некоторое количество сырьевой смеси (около 200 т в час) протекает мимо горелок.

Зола от сгорания альтернативного топлива попадает в раскаленную смесь,  вступает в реакцию с минералами и становится неотъемлемой частью конечного продукта – клинкера. Далее клинкер отправляется на помол, где становится цементом.

Простой расчет топливной смеси для такого производства дает цифру, равную приблизительно 30 тоннам используемого топлива в час (смесь угля и топлива из отходов), что добавляет в процесс около 20% золы, а это означает, что 6 тонн золы поглощаются 200 тоннами сырьевой смеси ежечасно.

Органическая часть выступает в качестве альтернативного топлива, прекрасно замещая невозобновляемые уголь и газ, в то время как минеральная составляющая — кремний, кальций и алюминиевые компоненты — являются ценными составляющими сырьевой смеси для изготовления клинкера, замещая сырьевые материалы. В этом процессе отходов нет.

Использование в производстве золы от сжигания отходов не сказывается на качестве выпускаемой продукции. А выбросы цементных заводов, применяющих альтернативное топливо, имеют те же допустимые значения, что и заводов, работающих на обычном угле. Происходит это благодаря длительности пребывания материала в печи при высокой температуре.

Срок эксплуатации цементных заводов в зависимости от различных факторов составляет от 40 до 80 лет. Первоначальные инвестиции в строительство и получение разрешений на использование полезных ископаемых очень высоки.

Таким образом, компания, решившаяся на строительство цементного завода, вернет вложенные инвестиции только через несколько десятилетий после запуска завода.

Соответственно, цементники ориентированы на долгосрочные отношения с ключевыми поставщиками, в том числе топлива и сырьевых материалов, что делает их надежными партнерами на многие годы.

В таких странах, как Япония, Канада, страны Западной Европы, где тарифы на захоронение отходов высоки, экономически привлекательными становятся предприятия по переработке отходов в энергию.

В этих странах цементные заводы работают в системе обращения с отходами наряду с предприятиями по переработке.

Но там, где тарифы на захоронение не могут быть значительно увеличены, только цементные заводы могут предложить экономически выгодный сценарий.

Примером подобной ситуации может послужить Польша, которая достигла значительных успехов в вопросе уменьшения количества свалок, используя возможности цементных производств (80% ТБО утилизируется в цементных печах).

Польша начала реализовывать проекты строительства предприятий для выработки энергии из отходов, одновременно увеличивая долю топлива из отходов для цементного производства.

В 2011 году Министерство экологии Польши поставило целью перерабатывать 50% от направляемых на полигоны бытовых отходов к 2013 году и к 2020 году снизить объемы захоронений до 35% от общего объема.

В Индонезии власти негативно относятся к захоронению отходов, особенно вокруг столицы – Джакарты. Из-за особенностей этого региона ТБО содержит значительное количество органического материала.

Поэтому теплотворная способность отходов мала, и они не представляют особого интереса для предприятий по выработке энергии, требующих в этом случае дотаций от государства.

]

Цементные же производства смогли предложить решение по утилизации ТБО и промышленных отходов по тем же тарифам, что и захоронение.

Власти КНР чрезвычайно активны в вопросах обращения с отходами. За последние годы были введены в эксплуатацию новые системы водоочистки, что привело к увеличению количества перерабатываемого илового осадка с очистных станций.

Ученые признают, что развитие систем водоочистки происходит стремительными темпами благодаря цементной отрасли, поскольку она предоставляет возможность утилизации осадка.

Представители Инициативы устойчивости цементной промышленности (CSI)от Всемирного совета по устойчивому развитию (WBCSD) отметили предприятие HeidelbergCement на юге Китая как яркий пример для всей цементной промышленности.

Отходящие от цементной печи газы используются для подсушивания илового остатка БОС до влажности 40%, чтобы затем использовать как топливо. В настоящее время проект уже обслуживает 3 миллиона жителей.

Страны Бенилюкс имеют огромные нефтяные и химические производства. Эти сектора промышленности неизбежно являются производителями широкого спектра опасных отходов, которые необходимо утилизировать особенно тщательно. Около 25 лет назад частные инвесторы решили начать производство топлива, подходящего для цементной промышленности, из твердых опасных отходов.

На сегодняшний день в Бельгии существуют две развитые платформы по обращению с опасными отходами – одна в Сенеффе (эксплуатируется компанией Geocycleот Holcim), другая – Recyfuel в Лиге (совместное предприятие компаний Sita и HeidelbergCement), которые перерабатывают 50% объема опасных отходов Бельгии, а также принимают специфические отходы соседних стран.

Утилизация некоторых типов отходов в цементных печах —это эффективное и экологичное решение. Кроме того, это также способ сокращения использования невозобновляемых природных ресурсов, снижения воздействия на окружающую среду, стимулирования экономики и решения ряда локальных и мировых проблем с отходами.

Многие европейские цементные заводы HeidelbergCement уже вышли на уровень, когда более половины топлива, используемого на заводе, приходится на альтернативное.

Все процессы, связанные с использованием альтернативного топлива на заводах, контролируются с особой тщательностью – от входного лабораторного контроля до замеров выбросов из заводской трубы.

Имея огромный опыт использования альтернативного топлива по всему миру, компания намерена применить его и на заводах в России.

Переработка мусора в энергию

Каждый из нас ежедневно сталкивается с банальной ситуацией, — выносом (вывозом) мусора из квартиры или дома.

Выбросив сверток в мусорный бак, мы не утруждаем себя более заботами о дальнейшем пути его следования, хотя видим, как специальная мусоросборочная машина забирает мусор из баков и вывозит его на свалку.

Мы не задумываемся, что же происходит дальше, и уж тем более не ставим вопрос: «Можно ли мусор утилизировать, перерабатывать и при этом получать энергию?

Утилизация твердых бытовых отходов (ТБО) в нашей стране из острого вопроса превратилась в национальную проблему.

Методы утилизации, которые используются в настоящее время, имеют существенные недостатки: перегрузка полигонов, которая не соответствуют требованиям зкологической безопасности; протесты населения на землеотвод под полигоны для захоронения мусора; появление вокруг мусоросжигающих заводов отравленных зон, размер которых постоянно увеличиваются.

Одна из действующих технологий по переработки ТБО, это мусоросжигающие заводы. По данным экологов, современный мусоросжигающий завод в Германии при стоимости 220 млн.€ из перерабатываемых 226 тысяч тонн мусора в год производит 20 тысяч тонн ядовитых продуктов сгорания и 60 тысяч тонн шлака, которые требуют захоронения или дополнительной переработки.

Отмечу важную деталь, — с 2020 года вступает в силу запрет захоронения мусора на полигонах Украины.

Просматривая базу данных украинских патентов на изобретения по переработке ТБО и консультируясь со специалистами данных технологий, узнаю, что существует множество технических решений по их утилизации, переработке и получению ценных отходов с попутным образованием энергии в виде синтез-газа или жидкого топлива.

Из обилия технических решений, я остановился на одном из них, как мне кажется, отвечающим современным требованиям по экологии и с достаточным количеством получения объема альтернативной энергии и хочу более подробно с ним ознакомить.

Специалисты из Швейцарии предлагают уникальную технологию переработки мусора, которая имеет преимущества по сравнению с другими известными технологиями.

— безотходное производство не требует полигонов для захоронения отходов; — практическое отсутствие выбросов в окружающую среду вредных веществ; — возможность одновременной переработки любых видов отходов (бытовых, промышленных, ядовитых) без предварительной обработки и сортировки; — возможность переработки как твердых, так и жидких отходов; — нет ограничений ни по форме, ни по материалам (фрагменты до 700мм); — возможность вторичного использования продуктов переработки отходов (минеральный стеклогранулят, железо-медный сплав, сера, цинковый концентрат);

— получение в результате переработки отходов синтез-газа (1000м3 из одной тонны мусора), который может быть использован не только как энергоноситель, но и, при более глубокой переработке, как сырье для производства пропана, бутана, бензина (120 литров Евро-4/Евро-5 из одной тонны мусора), азотосодержащих удобрений, метанола.

Технология «Термоселект»

В основе технологии лежит пиролиз с последующей газификацией при высокой температуре, позволяющей без загрязнения окружающей среды превращать отходы в сырье, которой можно использовать в промышленности.

Мусор предварительно сжимается и уплотняется в прессе, затем подвергается сушке и стабилизации по форме, а затем превращается в синтез-газ.

Путем газификации органической составляющей мусора с использованием кислорода в высокотемпературном реакторе достигается температура до 2000 град.С, при котором все неорганические составляющие мусора (стекло, керамика, металл) расплавляются и термически обрабатываются в гомогенизаторе.

Результатом этого процесса является смешанный гранулянт, минеральная часть которого может быть использована как добавка к бетону в строительной индустрии в пескоструйной очистке или как сырье для производства цемента. Металлический гранулянт может найти применение в металлургии, поскольку состоит из чистого железа.

Путем дегазации с применением чистого кислорода и при достаточно длительном нахождении газа в высокотемпературном реакторе (свыше 1200 град.С) получается синтез-газ, который состоит примерно на треть из Н2, СО и СО2. Количество и точное соотношение компонентов синтез-газа зависят от калорийности и компонентов использования мусора.

В дальнейшем синтез-газ резкому (шоковому) охлаждению до температуры 70 град.С. и многоступенчатому процессу очистки. Полученный в результате очистки синте-газ можно использовать в качестве топлива для производства тепловой или электрической энергии, а так же в качестве промышленного сырья.

Данная технология впервые была использована в 1990 г в г. Чиба (Япония), причем, в начале, смонтированное оборудование работало на переработке бытового мусора, а начиная с 2000 г и на промышленных отходах.

]

Сравнение традиционного мусоросжигания с технологией Термоселект

Исходные данные

Вид отходов – бытовой мусор Теплотворная способность – 10 МДж/кг Производительность в час – 13,3 т Время работы – 7500 ч в год (85%) Общая производительность – 100 000 т

Термическая мощность – 37 МВт

При сжигании мусора (обжиговая печь и котел-утилизатор) производится 29,6 МВт пара, при этом вырабатывается электроэнергии – 7,7 МВт. КПД установки до 30%. Из всего объема полученной электроэнергии почти половину – 3,3 МВт идет на собственные нужды мусоросжигающей установки. В ходе сжигания мусора с указанной производительностью выбрасывается в атмосферу 1,9 т пыли в год.

При тех же равных условиях технология Термоселект предусматривает производство синтез-газа – 13300 нм.куб/ч Теплотворная способность синтез-газа – 2,5 кВт. ч/нм. куб Производство пара – 30,6 МВт Выработка электроэнергии – 8 МВт КПД установки до 50%

Концентрация пыли на выходе составляет – 203 кг в год.

Явным преимуществом последней технологии является чистота и однородность полученного синтез-газа с высокой калорийностью, который можно сжигать не только в котлах с производством пара и высоким кпд, но и сжигание его в газовых двигателях, при этом объем производства электрической энергии может составить до 12 МВт в час.

Действительно, переработка мусора в энергию при определенном вложении инвестиций можно организовать экологически чистый, прибыльный бизнес.