Отходы одна изосновных проблем экологии планеты
Содержание
1. Золошлаковые отходы Молдавской ГРЭС. Токсичность ивозможности комплексной переработки
2. Минеральный и химический состав ЗШО МГРЭС3.ЗШО МГРЭС как месторождение редких металлов4. Токсичность золошлаковых отходов МолдавскойГРЭС
5. Возможность комплекснойпереработки ЗШО
5.1 Уголь
5.2 Глинозем
5.3 Кремнезем
5.4 Железо
5.5 Редкие металлы
Заключение
Список литературы
1. Золошлаковые отходы МолдавскойГРЭС. Токсичность и возможности комплексной переработки
Деятельность человека впоследние 50 лет нанесла непоправимый ущерб нашей планете. К такому выводупришли авторы самого крупномасштабного в истории исследования экосистемы Земли– проект Mellenium Ecosystem Assesment. Сложившееся положение не оставляетнадежд бедным странам на улучшение ситуации и блокирует выполнение целей,намеченных ООН в 2000 г. для развития мира в новом тысячелетии.
Одной из основных проблемэкологии планеты являются отходы. По существу наша цивилизация не создала ниодной технологии, которая бы производила что-либо кроме отходов — непосредственно в процессе производства и отложенных – в процессе потребления. НаселениеЗемли, промышленная продукция, отходы (у) возрастают во времени (t) по закону
у = Aеt
и отличаются толькозначением коэффициента «A». Загрязнение окружающей среды отходамиувеличивается быстрее, чем население Земли.
Для ПМР на каждого жителяприходится более 20 тонн отходов одной Молдавской ГРЭС.
Что представляют этиотходы и как их можно использовать?
Общих норм и стандартовотносительно размещения золошлаковых отходов (ЗШО) угольных электростанций нети в странах ЕС. Решение о выдаче разрешения на размещение ЗШО и требование квосстановительным мерам применяются для каждого конкретного случая, основываясьна местных условиях. Общие правила по переработке, размещению и вторичномуиспользованию отходов электростанций в ЕС в настоящее время находятся на рассмотрении.
2. Минеральный ихимический состав ЗШО МГРЭС
Качественный анализминерального состава ЗШО проведен на дифрактометре ДРОН-2 с использованиемизлучения С1К2, N 1 – фильтра при скорости движения 4о20’ в минуту.
Препаратыдля рентгеновских исследований готовились методом прессования порошка в кюветах.
В составе минеральнойчасти золы, оставшейся после сгорания органической составляющей содержатсяследующие минералы: муллит (5,367; 2,88; 2,20; 2,118 и 1,5411 Ао), в-кварц (4,24; 3,35; 2,453; 2,28; 1,818 Ао), гематит б- Fe2О3 (2,08; 1,597 Ао), глинозем(2,08; 1,597A0). Отмечено наличие рентгеноаморфных образований,выявленных на рентгенограмме диффузионными пиками области 6,4 – 8,5 Аои 3,03 – 4,69 Ао, обусловленных, вероятно, аморфным кремнеземом.
Химический состав ЗШОопределяется месторождением угля, условиями сжигания, и не может бытьпостоянным. По данным МГРЭС ЗШО содержат, масс. %: S1O2 31,3 – 57,6; Аl2О3 15,6 – 25,8; Fe2О3/FeO3,7 – 9,0; СаО 2,7 – 6,6; МgО 1,2– 1,7.
Нами проведеноисследование химического состава ЗШО по 26 компонентам методами пламенной иатомно-эмиссионной фотометрии. Содержание редких металлов использовалось длясравнительной оценки ЗШО МГРЭС с природными разрабатываемыми месторождениями.
3. ЗШО МГРЭС какместорождение редких металлов
Общее содержание редких иредкоземельных металлов в земной коре по сумме кларков превышает сумму кларковцинка, свинца, олова. Однако минералы, содержащие некоторые иттриевые земли,скандий являются редкими, а их выявленные ресурсы в миллионы и десятки миллионовраз меньше, чем промышленные запасы цинка, свинца, олова.
Таблица 1 Содержание TR2O3 в природных месторождениях и ЗШО МГРЭССтрана Месторождение
Содержание TR2О3 0/1
Запасы TR2О3, т Канада Ока/Квебек 0,3
n. 104 С Ш А Флорида 0,03
n. 104 С Ш А Айдахо 0,003 – 0,02
104 Бразилия Прибрежно-морские россыпи 0,4 – 0,9
18. 104 Бразилия Барейро-де Арма 0,3 – 0,6
n. 105 ПМР ЗШО МГРЭС
0,35*
n. 104
*единичное определение.
Можно принять, что приконцентрации оксидов редкоземельных металлов – 0,1% по массе и при их запасах втысячи и десятки тысяч тонн месторождения можно разрабатывать. Помиморедкоземельных и редких металлов ЗШО МГРЭС содержат миллионы тонн алюминия,кремнезёма, железа, несгоревшего угля.
4. Токсичность золошлаковых отходов Молдавской ГРЭС
Использование в настоящее время природного газа вкачестве топлива на МГРЭС не снимает проблемы золошлаковых отходов от сжиганиякаменного угля, их влияния на окружающую среду. Такие отходы уже имеются вколичестве более 13 млн. т. и в дальнейшем, будут накапливаться.Энергостратегия «газовой паузы» близка к своему исчерпанию в силуестественного истощения наиболее рентабельных месторождений газа в России. Пооценкам специалистов РАО «Газпром» она продлится не более 6 – 7 лет.Перспектива перехода электроэнергетики на твердое топливо подтверждаетсядокладом Международного энергетического агентства (1998 г.) «Перспективы развития мировой энергетики до 2020 г.». Утверждается, что до 2020 г. основной рост спроса на уголь произойдет именно в области производстваэлектроэнергии.
Класс токсичности ЗШО определялся по основнымзолообразующим оксидам – оксидам кнешния, алюминия, железа, составляющихсоответственно % масс 50,82; 25,66; 14,37. ЗШО МГРЭС.
Для таких соединений, по действующему в республикеклассификатору токсичности отходов, расчеты можно проводить по летальным дозамЛД50.
Расчет индексов токсичности производится по формуле:
К1 = />,
где S –коэффициент отражающий растворимость вещества в воде,
F – коэффициент летучести; Св – содержание компонента в общеймассе в Т/Т.
При отсутствии предельно допустимых концентраций дляпочвы и ЛД50 классификатором допускается использование условных величин ЛД50ориентировочно определяемым по показателю класса опасности в воздухе рабочейзоны. Оксиды кремния, алюминия и железа относятся к 3 классу опасности длявоздуха рабочей зоны. Значение условной величины ЛД50 для этого класса веществравно 5000.
Для определения класса токсичности отходов выбираетсяне более 3 ведущих по концентрации компонентов и определяется суммарный индекстоксичности:
К = />У Кi
При этом должны соблюдаться условия К1 К2
При расчетах Кi не учитывались показатели летучести и растворимости.
Оксиды S1O2, Al2O3, Fe2O3 нерастворимы в воде. Их летучестью при 20оСи при нормальном атмосферном давлении можно пренебречь.
Значения индексов токсичности равны:
для S1О2 – 7,3,
для Al2O3 – 14,4,
для Fе2О3– 25,7.
Условие 2К1 ≥ Кn обеспечивается для двух групп: S1O2 – Al2O3 и Al2O3– Fe2O3.
Значения суммарных коэффициентов токсичности для этихгрупп равны соответственно 5,4 и 10,0, не выходят из интервала 3,4 – 10соответствующего III классу токсичности(умеренно опасные).
Классификатор токсичности не распространяется нарадиоактивные отходы. По некоторым оценкам суммарный выброс радиоактивныхвеществ в зоне угольных электростанций на порядки превосходит выбросы Чернобыля.Средние значения, характеризующие содержание радионуклидов в Бк/кг для угольнойэнергетики 15 стран ЕС приведены в таблице.
Таблица 2 Содержание радионуклидов для угольнойэнергетики ЕСНуклид У г о л ь З о л а После электрофильтра U- 234 22 120 250 Ка – 226 14 6 170
Рв – 210N 1 17 170 350
Ро – 210N 1 9
260N 4 470
U- 235 N 2 4,3 10 Тh – 232 15 80 110
Ra – 228N 3 13 76 130 Th – 228 14 76 120 К – 40 40 270 270
N1 – в равновесии с — 238; N2 – 0,72% — 238 по массе, 4,6 по активности; N3 – в равновесии с Тh – 232; N4– только 2измерения.
Содержание естественных радионуклидов в зоне Донецкогоугля составляет в беккерелях/кг: 226 радий – 185, 228 радий – 222, 232 торий –85 – 322, 40 калий – 1700 – 3222, 210 полоний – 444. На МГРЭС использовалисьугли различных месторождений СССР, СНГ.
После сгорания каменного угля большая частьрадиоактивных веществ остается в золе. Их концентрация в золе определяетсяконцентрацией радионуклидов в угле, зольностью угля и условиями сжигания.
Международные исследования показали, чторадиоактивность летучей золы, произведенной при сжигании каменного угля,находится в промежутке между 60 и 1000 Бк/кг. Средние значения находятся вдиапазоне между 90 и 180 Бк/кг с максимумом 1000 Бк/кг для ряда урана и от 70до 150 Бк/кг с максимумом в 290 Бк/кг для ряда тория.
Основная часть урана в углях связана с органическимвеществом. При сгорании угля уран высвобождается, конденсируется в виде U О3на тонкодисперсных аэрозолях, в значительной степени не улавливаетсяэлектрофильтрами.
Носителем радия в углях является барий, связанный вуглях с органическим углеродом. В летучей золе большая часть радия связана втонкодисперсных слабо растущих аэрозолях сульфитов бария, в значительной степенипроходящих через электрофильтры.
В процессе сгорания угля изотопы тория ирадиоактивного калия плавятся, перемешиваются с алюмосиликатами и входят всостав золы, шлаков.
Специалистами НИИ экологии человека и гигиеныокружающей среды им. А.Н. Сысина установлено, что экстракты всех исследованныхЗШО при длительном воздействии вызывают изменение состава крови, способствуютдестабилизации клеточных мембран, способны вызывать заболевания печени и почек.
Установлено генадотоксичное действие золы. Выявленынегативные действия исследованных зол на клеточный иммунитет и опасностьпопадания токсичных компонентов золы в организм теплокровных животных как сводой, так и с пищей.
Установлено, что ЗШО представляют реальную опасностьдля загрязнения грунтовых вод.
По закону о платежах за загрязнение окружающей среды ипользование природными ресурсами шлаки, зола отнесены к нетоксичным отходам.
Приведенные данные свидетельствуют об их более высокойопасности для окружающей среды, а расчеты дают III класс токсичности.
Решением экологических и некоторых экономическихпроблем ЗШО МГРЭС может быть их утилизация. Например, в Иркутской областипосчитали, что вместо затрат на содержание ЗШО выгоднее организовать ихпереработку. С этой целью ОАО «Иркутскэнерго» и администрация областиподписали программу переработки ЗШО ТЭЦ на 2005 – 1010 гг. Считается, что изЗШО можно получать глинозем, кремнезем, железо, некоторые редкие металлы.
5. Возможность комплексной переработки ЗШО
В практике разработки полезных ископаемых установленанеобходимость выполнения комплекса исследований, мероприятий:
— лабораторные исследования по обогащению сырья извлекаемымикомпонентами;
— крупномасштабные лабораторные исследования по обогащению;
— опытно-промышленные испытания;
— промышленная разработка.
В условиях ресурсной базы научно-исследовательскихучреждений республики обеспечение такого комплекса по переработке ЗШО МГРЭСпроблематично.
Представляется плодотворным исследование вопросовдоведения кондиции ЗШО до кондиции сырья с апробированными в промышленномпроизводстве технологиями переработки.
Коммерческий интерес могут иметь глинозем, кремнезем,железо, уголь, представленные в ЗШО МГРЭС миллионами тонн. Экономически можетбыть оправдано извлечение из ЗШО только редкоземельных и редких металлов, прииспользовании соизмеримых с перерабатываемыми массами количествами химическихреагентов. Для обеспечения экологических условий предпочтительнее комплекснаяпереработка.
Комплексная технологическая схема переработки золы отсжигания каменного угля разработана, в частности, специалистами Гидроцветмета(г. Новосибирск) и Всероссийского алюминиево-магниевого института (ВАМИ, г.Санкт-Петербург). Товарной продукцией переработки золы по этой схеме являютсяглинозем, кремнезем («белая сажа»), концентраты редких металлов срасчетной рентабельностью 68,6%.
Представляется возможным расширить этот комплексизвлечением угля и железа.
5.1 Уголь
экология токсичность золошлаковый отходыметалл
Согласно ОСТ Минэнерго СССР № 30-70-542 максимальноеколичество остаточного топлива в золах от сжигания каменного угля можетдостигать 22%. Эти ограничения многие ТЭЦ не выдерживали. Бывший союзныйГосстрой узаконил применение золошлаковых смесей при изготовлении легкихбетонов с содержанием угля до 40%.
Теплотворная способность золы ТЭЦ подчас превышаеттеплотворную способность горючих сланцев и отдельных видов бурого угля, накоторых работают многие российские и зарубежные электростанции.
При использовании новейших технологий сжиганиятеплотворная способность топлива, определенная традиционными способами можетбыть увеличена на 20 – 50%, т.е. при содержании несгоревшего угля в ЗШО около40%, количество тепловой энергии при соответствующей технологии сжигания можетбыть близким к энергии, полученной при сжигании каменного угля на ГРЭС.
Для выделения, утилизации несгоревшего углерода в ЗШОможет быть предложено несколько способов:
1. Сжигание твердого топлива в низкотемпературномкипящем слое. Данным способом можно сжигать угли зольностью до 70%, при этомнедожог топлива составляет в среднем 6%, вместо примерно 40%, при сжигании угляв обычных слоевых топках. КПД таких котлов 82 – 85%. Содержание оксидов азота вдымовых газах 120 – 250 мг/м3, содержание летучей золы 8 – 12 мг/м3.
2. В промышленной энергетике все чаще применяетсятехнология сжигания твердого топлива в высокотемпературном кипящем слое (ВТКС),что позволяет использовать практически любые твердые топлива с теплотворнойспособностью от 3500 до 6000 ккал/кг при зольности до 50%. КПД 85 – 87%.
Технология предусматривает возможность организациимногоступенчатого улавливания и возврат в топку на сжигание мелких частицтоплива и золы. Эффективность выгорания топлива в зависимости от его качества95 – 98%.
3. Технология сжигания в шлаковом расплаве. Проверенана опытной «фьюминг-печи» с целью извлечения германия из Черногорскихуглей (Красноярский край).
При использовании газолифтного способа на 1 тсжигаемого угля можно перерабатывать 2 – 3 т золы старых отвалов. Разработчикикомплекса считают, что при отсутствии старых зольных отвалов, целесообразноперевести ряд существующих региональных котельных на угли, содержащие германийс последующей поставкой золы на газолифтную приставку.
4. Перспективными представляются методы преобразованиянедожога в газ, что позволит расширить территорию использования.
4.1 В институте проблем химической физики РАНразработана технология сверхадиабатического горения. Организовано производствооборудования. Энергетический КПД установки не менее 95%. Этим способом можносжигать угли с содержанием золы до 90 – 95%.
Сверхадиабатический разогрев позволяет преобразовыватьтвердое топливо в энергетический продукт – газ содержащий водород, оксидуглерода и, в ряде случаев, углеводороды и другие органические соединения.
Этот газ сжигается в обычных устройствах (например, впаровых, водогрейных котлах, либо автономных газогенераторных станциях) сполучением тепловой или электрической энергии.
Технология имеет ряд преимуществ по сравнению собычным сжиганием. Высокий КПД, возможность перерабатывать материалы с малымсодержанием горючих составляющих при влажности до 60%, крайне низкий выноспылевых частиц, очистка продукт газа легче, чем дымовых газов. Сжигание в двестадии резко уменьшает образование диоксинов даже при наличии соединений хлора.Двухстадийный процесс сжигания подавляет появление в дымовых газа ароматическихсоединений (предшественников диоксинов) и обеспечивает низкое содержаниепылевых частиц – катализаторов образования диоксинов в дымовых газах. Золапрактически не содержит несгоревшего углерода.
Достаточно поставить с ТЭЦ на угле реактор-газификатори можно без реконструкции, опираясь на модули, переходить на газ, используя вкачестве сырья ЗШО, отходы местной промышленности. Например, для ТЭЦ валтайском городе Рубцово разработана технология сверхадиабатической переработкизолы.
Технология апробированная в течение нескольких лет вФинляндии, не имеет вредных выбросов, не требует газоочистного оборудования.
Северо-западный Центр чистых технологий предлагаетреализацию проектов строительства мини-ТЭЦ на основе переработки золоотваловТЭЦ с содержанием углерода до 10% и влажностью до 60%.
4.2 Главными проблемами любого сжигания являетсянеэффективность горения углеводородных топлив. Вклад действующих огневыхтехнологий (теплоэнергетика, тепловые машины, двигатели, автотранспорт,сжигание отходов) в загрязнение атмосферы приближается к 70 – 80%. Современнаястратегия решения экологических проблем направлена на контроль над следствиями,но не на устранение причин загрязнения.
Технология электроогневого сжигания, используя вкачестве катализаторов электростатические и электромагнитные поля, обеспечиваетэкологическую чистоту и высокую экономическую эффективность сжигания любыхуглеводородных топлив. При этом удельная теплоемкость веществ, по-видимому, на20 – 50% выше, чем при обычном способе их сжигания.
Некоторые показатели установок электроогневогосжигания производительностью 50 кг/час приведены в таблице 3.
Таблица 3 Установки электроогневого сжиганияФирма, страна, модель Расход топлива кг/час Потребляемая мощность, кВт Масса, кг Цена, дол/США Vesta, Норвегия, МАХ 1253 25 14 2300 33000 ATLAS, Дания, AS 402 AS 20 20 2900 35000 «Ленинская кузница», Украина, СП-50 10 10 3500 25000 Турмалин, Россия, ИН-50.1 10 1,2 2500 17000 ЗАО «Ницот» Россия, Cleen Nature 3 1 600 5000
С увеличением установленной мощности стоимость электроогневыхустановок ЗАО «Ницот» становится в десятки раз ниже по сравнению саналогичными установками, при более высоком качестве очистки.
При сжигании этим методом из состава отходящих газоввообще устранялись сажа, углеводороды, а объем отходящих газов любых топливныхмашин уменьшался в 10 – 15 раз. «По существу впервые в мире создана мощнаяэффективная технология чистого и одновременно интенсивного сжигания любыхотходов».
4.3 Считаем заслуживающим внимания на первом этапеутилизации недожога золошлаковые отходы подвергать паровоздушной газификации всверхадиабатическом режиме для получения энергетического газа, а при сжиганииполученного газа использовать электроогневую технологию.
5. Возможности извлечения недожога из ЗШО.
Разработана технология, позволяющая из золы тепловыхэлектростанций с содержанием угля до 25 – 30% получать золу с содержанием угля4 – 6%. Выделенный уголь пригоден для сжигания.
5.2 Глинозем
Глиноземявляетсясырьем для производства алюминия. Технология извлечения глинозема из ЗШОразработана, например, Сибирским индустриальным университетом (г. Новокузнецк)с институтом металлургии и обогащения НАН Казахстана (г. Алма-Ата). Извлечениеглинозема из ЗШО предусмотрено в Иркутской области, на Тульской ГРЭС и др.
На крупнейший в Украине глиноземный завод в г.Николаеве глинозем везут из Австралии, Гвинеи.
Для производства 1 т глинозема требуется примернотакое же количество ЗШО и энергоресурсов как и нефелиного концентрата (табл.4).
Таблица 4 Потребности в сырье и энергоресурсах для производства1 т глиноземаСырье Количество сырья, т Количество извести, т Условного топлива, т
Природного газа, м3 Эл. энергии кВт/ч Водяного пара, Гкал Нефелиновый концентрат 4,04 7,6 1,580 – 1020 1,65 З Ш О 3,76 8,0
1,478*
1294* 1000 1,51
*Условное топливо или газ.
В качестве базы сравнения использован нефелиновыйконцентрат. Такой выбор обусловлен не только наименьшей стоимостью получаемогоглинозема, безотходной технологией переработки нефелинов, но и тем, что среднеесодержание основных оксидов – оксидов алюминия, кремния, железа в нефелиновомконцентрате равно соответственно (% масс) 28,5; 44,0; 3,5 (МРТУ – 6 – 12 – 54 –80) и близко к их содержанию в ЗШО.
Структура себестоимости получения глинозема приведенав таблице 5.
Таблица 5 Структура себестоимости глинозема,полученного различными способами (%)Структура затрат Байер — спекание Спекание нефелинового концентрата параллельная схема последовательная схема Сырье и основные материалы 53,7 48,0 49,5 Вспомогательные материалы 22 3,0 3,4 Топливо на технологические нужды 4,6 9,7 66,6 Энергия на технологические нужды 25,8 19,5 36,8 Основная м дополнительная зарплата с начислениями 1,8 1,7 4,5 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 9,1 14,5 36,0 Цеховые расходы 2,9 4,6 8,5 Цеховая стоимость 100,1 100 205,3 Попутная продукция 0,1 – 105,3 Цеховая себестоимость за вычетом попутной продукции 100,0 100,0 100,0
Объемы сырья и энергозатраты на производство глиноземаиз нефелинового концентрата и ЗШО примерно одинаковы (табл. 4). В себестоимостиглинозема, получаемого разными способами значительные расходы относятся насырье (табл. 5).
Стоимость ЗШО пренебрежимо мала по сравнению состоимость нефелинов, бокситов.
5.3 Кремнезем
ХХI век– век кремнезема. Уникальный материал, применяемый в различных целях. Помаркетинговым исследованиям потребность в кремнеземе в настоящее время 150000т. Стоимость кремнезема (98%) – 1100 дол/т, кремнезема 99,9% — 45500 дол/т. Имеетсяряд разработок по извлечению кремнезема из ЗШО, получаемая товарная продукция «белаясажа» стоимостью 500 дол/т. При комплексной переработке золы полученоизвлечение 70% кремнезема от содержащегося в золе.
5.4 Железо
В последние годы добыче железной руды стала самымрентабельным сектором в мировой горнодобывающей промышленности. Считается, чтоэта тенденция сохранится надолго. В мировом потреблении конструкционныхматериалов на долю черных металлов приходится 70 – 75%. Черная металлургияостается одним из лидеров мировой экономики.
Перед поставщиками концентратов железа стоят триглавные задачи:
— повышение ценности и качества руды;
— обеспечение прямого доступа к электродуговым печам;
— выполнение требований по экологической безопасности.
Все эти требования реализуются, например, вразработанной недавно Японской корпорацией Кове Heel и его американской дочерней компанией Midrex Technologies Jnc. Её использование дает возможность обращатьнизкосортную руду и пылевой уголь в кусковой концентрат с содержанием железа 96– 98%.
Проблемы извлечения железа из золы каменных углейрешают Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН. ТОО «Алком»(г. Новокузнецк) организовало переработку ЗШО Южно-Кузбасской ГРЭС сизвлечением железного концентрата и др.
5.5 Редкие металлы
По оценкам специалистов Кузбасса, стоимость редкихметаллов в ежегодно добываемых 100 млн. т угля составляет 28,7 млрд. дол.
Объем ЗШО от сжигания этих углей с учетом их зольностиоколо 20 млн. т, т.е. близок к объему ЗШО МГРЭС. Стоимость металлов в ЗШО МГРЭСпо нашим оценкам близка к стоимости редких металлов, содержащихся в ежегоднодобываемого в Кузбассе угля.
К извлекаемым из ЗШО редким металлам обычно относятгаллий, германий, иттрий, скандий и др. В пробах ШЗО МГРЭС, проанализированныхс нашим участием в лабораториях соседских республик, ни галлия, ни германия необнаружено.
Значение редких металлов в современной технике стольвелико, что по утверждению специалистов промышленно-экономический уровеньразвития современных государств определяется масштабами потребления не столькочугуна и стали, сколько потреблением редких металлов.
Оценка состояния скандиевой проблемы показывает, что вСНГ в настоящее время нет реального переработчика бедного скандиевого сырья.
В НИИ химической технологии (г. Москва)продемонстрировало технологию переработки ЗШО по извлечению скандия, иттрия идр. Опытно-промышленная проверка проведена на Рязанской ГРЭС.
Имеется апробированная на опытно-промышленном уровнетехнология извлечения оксидов иттрия и скандия из отходов глиноземногопроизводства. Технология разработана институтом химии твердого тела УРО РАН (г.Екатеринбург) и Уральским филиалом ВАМИ (г. Каменец-Уральский). Цеховаястоимость полученных на опытно-промышленной установке оксидов иттрия и скандия(99,0%) составила 200 дол/кг, а лигатуры 98% Al + 2% Seменьше 24 дол/кг StanfordMatenals Companj предлагает лигатуру 98% Аl + 2% Se по250 – 300 дол/кг (на XII1999). Себестоимость оксида скандия (99,0%) полученного промышленным способомиз отходов глиноземного производства – 169 дол/кг, его цена на мировом рынке1800 дол/кг. Стоимость редкоземельного концентрата (10%) из ЗШО потехнологической схеме Гидроцетмет – ВАМИ – 60000 дол/т.
Последовательность переработки ЗШО На первом этапе переработки ЗШО МГРЭСцелесообразно утилизировать (выделить) несгоревший углерод Его содержание понашим данным может достигать 30 – 35%. Способы утилизации, извлечения «недожога»приведены ранее.
Другим компонентом ЗШО, имеющим концентрацию висходном сырье близкую к концентрации несгоревшего углерода является кремнезем.В результате у извлечения углерода и кремнезема концентрация железа, алюминия,редких металлов увеличится примерно в 2 раза.
Извлечение железа из ЗШО возможно, например, методомэлектростатической сепарации. Выполненные нами исследования показаливозможность извлечения не менее 70% железа от содержащегося в ЗШО МГРЭС свыходом не более 30%.
На предпоследнем этапе комплексного передела ЗШОвыполнить извлечение глинозема по апробированным в производстве технологиям.
Оставшиеся после удаления углерода, кремнезема,железа, глинозема шламы могут содержать редкие металлы с высокой концентрацией.Технология получения концентратов скандия, иттрия из отходов глиноземногопроизводства разработана и апробирована в Уральском отделении РАН, технологияполучения таких концентратов из ЗШО разработана в Сибирском отделении РАН, вОмском Государственном университете, Гидроцветметом и ВАМИ.
Заключение
1. ЗШО МГРЭСотносятся к 3 классу токсичности.
2. Содержащиеся вЗШО МГРЭС компоненты представляют коммерческий интерес. Их стоимостьоценивается миллиардами долларов.
3. Предложенапоследовательность переработки ЗШО, обеспечивающая повышение концентрацийизвлекаемых компонентов до уровня, соответствующего уровню принятому дляпереработки апробированными технологиями.
4. Имеютсяапробированные способы извлечения из ЗШО всех предлагаемых нами для утилизациикомпонентов – угля, кремнезема, железа, глинозема, редких металлов.
5. Приведенныематериалы по структуре затрат, по расходам сырья и энергоресурсов,технико-экономическому обоснованию переработки золы свидетельствуют о высокойрентабельности комплексной переработки ЗШО.
6. Вопросыутилизации, извлечения несгоревшего угля в ЗШО после незначительных доработокмогут получить наиболее быстрое практическое применение.
Список литературы
1. Технологии переработки различныхвидов отходов
2. Отходы
3. Справочник по наиболее доступнымтехническим решениям в производстве энергии при сжигании топлива
4. Отчет по теме 2.3.3.Республиканский НИИ экологии и природных ресурсов, г. Бендеры. 2002
5. Коган Б.И. Экологические очерки поредким землям. М.: Изд-во АН СССР, 1961
6. Сковитин А.И., Смирнов А.И.Месторождение металлов Приднестровской Молдавской республики. ГУ РАИС. Рег. №030043 от 23.03.2003.
7. Субботин В.И. Энергоисточники в ХХвеке. Вестник Российской Академии наук. Т. 71, № 12, 2001, с. 1059 – 1068
8. Зыков В.М. Уголь эффективный инадежный энергоноситель. Ж. «Энергия», № 4, 2003, с. 17 – 23
9. Вяхирев Р.И. Экологические аспектыустойчивого развития теплоэнергетики России. Г. 1. М.; Ноосфера, 2001
10. Милентьев В.А. Состав и свойствазолы и шлака ТЭЦ. Справочное пособие. Л. Энергоатомиздат, 1985
11. Временный классификатор токсичныхпромышленных отходов и методические рекомендации по определению классатоксичности промышленных отходов. М., 1987
12. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А.Справочник. Предельно допустимые концентрации зимических веществ в окружающейсреде. Л., Химия, 1985
13. Справочник химика. Т. 2. Л – М: Химия, 1964
14. Димитрук М. Когда б ты докторлегкие моей страны послушать мог. Рабочая трибуна, 26.09.1991.
15. Рабинович В.А. Всеобщийэквивалент: Энергоинформационная система. Сайт журнала «Наука ипромышленность России», 2001
16. Александров А.П. (ред.) Ядернаяэнергетика, человек и окружающая среда. М.:; Энергоиздат, 1984
17. Отчет. Подготовка и обработкаданных по химическим и радиануклидным воздействиям на растительный и животныймир. Российская академия сельскохозяйственных наук. Всероссийский НИИсельскохозяйственной радиологии и агроэкологии. Обнинск. 2001
18. Журков В.С. Сертификациясанитарно-гигиенических свойств золошлаковых отходов тепловых электростанцийпри их переработке или размещении в золохранилищах. Материалы Международнойконференции «Экология энергетика», 18 – 20, 09.2000 г.; г. Москва.
19. Закон ПМР о платежах зазагрязнение окружающей среды и пользоване природными ресурсами. Принят 20.09.2000.
20. Соколова Е. «Иркутскэнерго»вырост деньги из земли, начав переработку золошлаков. «Коммерсант –Восточная Сибирь». Titoff.№ 24. 09.12.2004
21. Переработка зол.
22. Воробьев Х. Топливосодержащиевторичные продукты и отходы – строительство и производство стройматериалов
23. Дудашев В.Д. Новая электроогневаятехнология экологически чистого сжигания любых веществ и отходов.
25. Cмирнов А.В. Технология сжигания низкосортных твердых топлив в«кипящем слое». Перспективное направление модернизации и техническогоперевооружения угольных котельных в муниципаьных образованиях регионов РФ.Стройпрофиль, № 4. 2003
26. О переводе слоевых котлов насжигание дешевых местных топлив в ВТКС
27. Создание комплекса по переработкегерманий содержащих углей Черногорского угольного месторождения.
28. Глуховский М. Чудодейственныйогонь полностью «пожирает» отходы производства, ЖКХ и увеличивает энергетическийпотенциал. Строительная газета, № 37, 17 авг. 2001г
29. Переработка промышленных ибытовых отходов методом фильтрационного горения со сверхадиабатическимразогревом. Научно-промышленный журнал. Передовые технологии России.
30. Сравнительныетехнико-экономические показатели огневых установок для утилизации отходов.
31. Безотходная технологияфракционирования зоны тепловых электростанций.
32. Черепков А. Тихоокеанская звезда.Восток — Медиа. 18.03.2000
33. Павленко С.И., Ни Л.П.,Лактионова В.И., Селезнева М.А. Технология извлечения оксида алюминия из зонКузбасса. Изв. Вузов Цветная металлургия, № 6, 2000
34. Крапчин И.П., Кудинов Ю.С. Угольсегодня, завтра. Технологии, экология, экономика. М., Новый век, 2001
35. Троицкий И.А., Железняков В.А.Металлургия алюминия.
36. Ассрциация. Промышленныеминералы. Программа «Кремнезем». www w3 orq/TR/REC – htmeno.
37. Пасечник Л.А., Саюирзянов Н.А.,Диев В.Н., Яценко С.П., Анашкин В.С. Переработка отходов глиноземногопроизводства (технологические и экологические аспекты. Урало-Сибирскаянаучно-практическая конференция. 27.10.2003. Материалы докладов. УРО РАН
38. Климанчук В. Революция качестваили черная металлургия отвечает на вызов времени. Газета «Донецкий кряж»№ 688, 31.10.2003
39. Металлы мира. № 10, 2002
40. Кухлевский О.П., Зеер Э.П.,Петровский Э.А. (институт физики СОРАН). Изучение методами радиоспектроскопиивысокопористых стекол с внедренными в решетку ядрами фтора
41. Нифантов Б. Угледобычу – нанаучный уровень. Газета «Кузбасс» № 094, 27.05.1998
42. Качественные характеристикидобываемых в России углей. Электронный журнал исследований в России, 2004/131
43. Солодов И.А. Концепцияэкстренного обеспечения России редкими металлами. Минеральные ресурсы России.Экономика и управление. № 4, 1992
44. Солодов И.А. Редкие металлы –будущее новой техники. Сайт. Наука с переднего края. 2003
45. Красные шламы: отстойник иликлондайк. Электронная версия журнала «Уральский рынок металлов», №3(27), 2000
46. Еженедельная газета. РАО ЕЭСРоссия. Энерго-пресс. № 28(397), 12.07.2002
47. Стовбчатый М.И., Сковитин А.И.,Смирнов А.И. Золошлаковые отходы Молдавской ГРЭС – источник получения металлов.Экономика Приднестровья, № 5 – 6, 2003
48. Пашков Г.Л. Золы природных углей– нетрадиционный источник редких металлов. Соровский образовательный журнал. Т.7, № 11, 2001
49. Барбот В.Ф. Сернокислоеизвлечение редкоземельных металлов из золы экибастузских углей. Химия ихимическая технология. Т. 45, вып. 2, 2002