Утилизация отходов и использование ценных компонентов в качестве вторичного сырья

Объемы образующихся на производстве токсичных отходов в настоящее время настолько велики, что экономически нецелесообразно проводить утилизацию этих отходов на территориях самих предприятий, которые, кроме того, не могут обеспечить экологическую безопасность их переработки в силу специфики физических и химических свойств. По этой же причине такие отходы не могут быть утилизированы совместно с бытовыми отходами путем сжигания или складирования на полигонах. Таким образом, очевидна необходимость создания специальных региональных полигонов, обеспечивающих безопасное обезвреживание, утилизацию и захоронение неутилизируемой токсичной части промышленных отходов.

Утилизация промышленных отходов — это переработка ценных компонентов во вторичное сырье и энергию. Например, энергия, получаемая в результате сжигания горючих отходов, может быть использована для получения тепла и электроэнергии и, таким образом, представляет собой рыночный продукт (см. рис. 4.2). Комплексная переработка аккумуляторного лома не только является для России единственным источником сырого свинца, так как на ее территории нет собственных месторождений этого металла, но и позволяет получать серную кислоту, используемую во многих видах производства. Наиболее широкое распространение сегодня получила утилизационная переработка лома черных и цветных металлов вследствие высокой эффективности и совершенства технологий электромагнитной сепарации. Широкие экономические и экологические возможности предоставляют технологии пиролиза автомобильных шин и отходов нефтепереработки.

В настоящее время разработано и запатентовано достаточно много способов утилизации промышленных отходов, с помощью которых теоретически можно обезвреживать и утилизировать многие вредные компоненты. Внедрение этих разработок на современных предприятиях и полигонах позволило бы практически полностью решить проблему отходов. Однако в действительности многие проекты так и остаются невостребованными в России из-за необходимости первоначальных крупных капиталовложений. Часто отечественные разработки перекупаются иностранными инвесторами, а затем предлагаются на российском рынке в качестве реализованных технологий и промышленного оборудования. Так, например, произошло с уникальной технологией переработки автомобильных шин, разработанной новосибирскими учеными, позволяющей получать бензин, горюче-смазочные вещества и гудрон за счет использования органических растворителей с последующей перегонкой. Данная технология и оборудование продаются сегодня на промышленном рынке иностранной компанией. Тем не менее некоторые химические предприятия успешно перерабатывают часть своих вредных отходов. К широко используемым технологиям утилизации относятся:

• • получение комплексного удобрения;
• • утилизация гальванического шлама;
• • переработка нефтяных шламов;
• • утилизация отходов листопрокатного производства;
• • утилизация промышленного электрооборудования с ПХБ-наполнением;
• • обезвреживание отработанных сернокислотных электролитов.

Рассмотрим более подробно некоторые технологии.

Получение комплексного минерального удобрения. Комплексное минеральное удобрение, содержащее азот и минеральные элементы (Си, Zn, Мп и др.), получают из отходов металлургии, производства минеральных удобрений и каучука. Основными исходными компонентами для получения удобрения являются доменный шлак, измельченный до размера 2-^5 мм, и отработанный водный раствор производства синтетического каучука, содержащий соединения меди, аммиак, ацетаты.

Утилизация гальванического шлама. Продуктом переработки является хромовый катализатор, используемый при производстве аммиака. Гальванический шлам, получаемый в качестве влажного остатка после водоочистки, содержит многие соединения цветных и тяжелых металлов, таких как Cr⁶⁺, Сг³⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ и др. Количественный и качественный состав остатка зависит от типа применяемых производственных процессов — хромирование, цинкование, кадмирование или др. Процесс получения катализатора включает в основном механическую переработку — высушивание, измельчение частиц до 0,5—5 мкм, приготовление формовочной пасты влажностью 26—28%, формовку, окончательную термическую обработку. Активацию катализатора проводят при температуре 12(Н550°С. В формовочную пасту добавляют распущенную природную глину.

Переработка нефтяных шламов. Нефтяной шлам образуется в больших количествах в накопителях после механической очистки стоков нефтеперерабатывающего производства и после очистки нефтяных резервуаров на нефтебазах. Кроме того, таким образом можно утилизировать нефть, собранную при разливах. Цель переработки — отделение воды и разгон шлама на фракции. Сначала шлам разбавляют нефтью до содержания не менее 20 мас.%, потом подогревают и добиваются гомогенности шлама путем принудительной циркуляции. Затем подготовленный шлам разделяют методом декантации в зависимости от плотности на нефтяную, водную и твердую фазу. Нефтяная фаза возвращается в резервуары предприятия, твердая фаза может использоваться при производстве асфальта. Воду после механической и биологической очистки сбрасывают в водоем или канализацию.

Утилизация отходов листопрокатного производства. К одному из отходов листопрокатного производства относится смесь замасленной окалины с иодой. Цели переработки — удаление масла и получение твердого агломерированного остатка, содержащего гидрат окиси железа. Для этого на первой стадии смесь выдерживают при температуре около 80 °C в течение более 24 ч, затем отстой отделяют, проводят химическую обработку оксидом кальция в соотношении 1:1,4 и агломерацию.

Переработка отработанного электролита. Допустимое содержание тяжелых металлов (мг/л) в разведенной кислоте для заливки в аккумуляторы, рассчитанное в соответствии с требованиями ГОСТ 667–73 по норме ОКИ 21 2111.0730—09 для кислоты серной 1-го сорта, представлено в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Нормативы содержания тяжелых металлов в аккумуляторном сернокислотном электролите.

Основным компонентом, содержащимся в отработанном электролите, является малорастворимый в воде, но достаточно хорошо растворимый в серной кислоте сульфат свинца. Одним из способов регенерации сернокислотного электролита является химическое соосаждение с осадком сульфата бария, а соединений меди — соосаждением с гидроксидом меди. Принципиальная технологическая схема приведена на рис. 4.11.

Другой способ утилизации отработанного электролита и загрязненной в процессе производства аккумуляторов серной кислоты — термическое разложение кислоты на диоксид серы и воду, с дальнейшим окислением до серного ангидрида и поглощением концентрированной серной кислотой.