Зін-өзі тексеру сұрақтары. 1. Қалдықсыз технологияға не жатады?

1. Қалдықсыз технологияға не жатады?

2. Биологиялық технология дегеніміз не?

Дебиеттер тізімі.

1.Қалдықсыз технология –экология қызметіне А. 1991 ж

2.Молдахметов З.М., Газалиев А.М., Фазылов С.Д. «Экология негіздері». Қарағанды, 2002

3.Дарибаева А.О., Оразбаева Р.С. «Экология негіздері». Астана, 2001

4.Ә. Бейсенова , А. Самақова «Экология және табиғатты тиімді пайдалану»Алматы, 2004

5.Оспанова Г.С. Экология А. 2002 ж

Лекция 9Өндірістік қалдықтарды зиянсыздандыру және жою әдістері

Мақсаты:Табиғи және екінші реттік шикізат пен қалдықтарды ұсату, сорттау және жіктеу шараларымен таныстыру.

Алдықсыз өндірістер жасаудың негізгі қағидалары және оларға қойылатын талаптар. Өңделген өнімдер мен металлургиялық шылактар, кенөндіру саласы қалдықтарының физико – химиялық ерекшеліктері

1. Қалдықсыз өндірістердің негізгі қағидалары.

Негізгі жүйелік қағидасы болып табылады. Осыған сәйкес әр жеке үрдіс немесе өндіріс материалды өндіріс пен адамның басқа шаруашылық –экономикалық қызметінен басқа, табиғи ортаны (тірі ағзалар популяциясы, атмосфера, гидросфера, литосфера, биогеоценоздар, ланшафттар) және адам мен оның тіршілік ортасын қосатын, экологты –экономикалық жүйе элементі ретінде көбірек жоғары деңгейде және аймақтағы (ТПК) барлық өнеркәсіптік өндірістің– динамикалық жүйенің элементі ретінде қарастырады. Осылайша, қалдықсыз өндіріс жасаудың негізінде жатқан жүйелік қағидасы өндірістік, әлеуметтік және табиғи үрдістердің өзара байланысын және қазіргі және күшейетін өзарабайланысын ескеруі тиіс.

Қалдықсыз өндіріс жасаудың басқа маңызды қағидасы ресурстарды пайдаланудың кешенділігі. Бұл қағида энергоресурстар потенциалы мен шикізаттың барлық құрлымдарын максималды пайдалануды талап етеді. Белгілі болғандай, шамамен барлық шикізат кешенді болып табылады, оның көлемінің орташа алғанда үштен бірі ғана жолдас элементтер құрады, олар тек кешенді өңдеуінде ғана алынуы мүмкін. Қазіргі таңда шамамен барлық күміс, висмут, платина мен платинандтер, сондай – ақ алтынның 20% көбі кешенді рудаларды өңдеу кезінде жанама алынады.

Қалдықсыз өндіріс жасаудың ортақ қағидасы оны ұйымдастырудың рационалдығы. Халық шаруашылығының аралас салаларын қосқанда, қоршаған ортаға теріс әсерін және оған келер зардапты төменету көп байланысты болатын, жаңа экологиялық негізделген шикізаттың және энергетикалық технологияларды іздестіру және өндірістің энерго-, материл-, және еңбек қиындығын максималді азайту, шикізаттың барлық құрамдарын саналы пайдалану талаптары мұнда анықтаушы болып табылады. Бұл жағдайда соңғы мақсат энерготехнологиялық, экономикалық және экологиялық параметрлер бойынша бір уақытта өндіріс оптимизациясы болып саналады. Бұл мақсатқа жетудің негізгі жолы істегі технологиялық үрдістер мен өндірістерді жетілудің және жаңаларын өңдеу болып табылады. Қалдықсыз өндірісті ұйымдастырудағы сондай қадамдар мысалдарының бірі күкірт қышқылы өндірісінің қалдығы пиритті огарокті утилизациялау болады. Қазіргі уақытта пиритті огаротер толықтай цемент өндірісіне кетеді. Бірақ пиритті огароктердің құнды құрамдары – мыс, күміс, алтын, темір пайдаланылмайды. Сонымен қатар, мысты, асыл металдарды алумен және темірді кезекті пайдаланумен, пиритті ограктарды (мысалы, хлоридті) өңдеудің экономикалық тиімді техникасы ұсынылған.

Қалдықсыз өндіріске қойылатын талаптар.

Істегілерді жетілдіру жолында және қағидалы жаңа технологиялық үрдістерді өңдеуде жалпы талаптар қатарын сақтау қажет:

· Өндірістік үрдістерді технологиялық сатылаудың (аппараттардың) минималді мүмкін санында жүзеге асыру, өйткені олардың әрқайсында қалдықтар түзіледі және шикізат жайылады;

· Шикізат пен энергияны көбірек тиімді пайдалануға мүмкіндік беретін, үздіксіз үрдістерді қолдану;

· Агрегаттардың бірлікті қуатын ұлғайту (оптимумге дейін);

· Өндірістік үрдістер интенсификациясы, олардың оптимизациясы мен автоматтандырылуы;

· Энерготехнологиялық үрдістер жасау. Технологиямен энергетиканың үйлесімділігі агрегаттар өндірушілігін ұлғайту, энергоресурстарды, шикізаттар мен материалдарды үнемдеуге, химиялық айналулардың энергиясын толығырақ пайдалануға мүмкіндік береді. Ондай өндіріске мысал энерготехнологиялық сызба бойынша аммиактың ірі тонналы өндірісі болып табылады.

2. Өңделгенөнімдер мен металлургиялық шлактар, кенөндіру салалары қалдықтарының физико – химиялық ерекшеліктері.

Қатты өнеркәсіптік қалдықтардың сипаты.

Кен өндіру, металлургиялық, өнеркәсіптің басқа да салалары дамуымен шлак қоймалары, шлактар, шахта кендерінің үйінділері орын ала бастады. Сонымен қатар, өндірістік қалдықтар құрлыс материалдарын шығаруға шамамен дайын, арзан шикізаттың бай көзі болып табылады.

Өнеркәсіптік қалдықтар пайдалы қазбалары алуда, оларды байтуда, шикізаттың концентратты өңдеуге және дайын өнімді пайдалануда түзіледі. Пайдалы қазбаларды алудың қалдықтарына шатырлы, шахталы, сыйымдықты, тау жыныстарының жанама алынуы жатады. Жанама жыныстардың негізгі массасы қара және түсті металдарды алу кезінде түзіледі.

Әртүрлі қалдықтар әдеттегі немесе жоғары температураларда өтетін, физико –химиялық үрдістер нәтижесінде, әр технологиялық операцияларда дайын өнімге шикізатты концентратты өңдеу кезінде түзіледі. Кейбір кәсіпорындарда негізгі және қосымша өндіріс қалдықтарының екі жүзден астам атауы түзіледі, мысалы, домналық, ферробалқымалы және болатбалқытылған шлактар, күлдер, жанармай шлактары, фустер, қышқыл смалка, қышқыл гудрондар, т.б.

Кенөңдеу өнеркәсібінің қалдықтары.

Кенөңдеу өнеркәсібі – қатты, сұйық және шаң тәрізді қалдықтармен қоршаған ортаны ірі ластаушылардың бірі.

Кен өндіру өнеркәсібінің қалдықтары физико – химиялық және жылуфизикалық қасиеттері бойынша, органикалық заттар сипаты бойынша ерекшеленеді.

Шатырлы жыныстар, минералды заттардың жоғары құрамымен ерекшеденіп, күлдігі бойыща кондициялы өнімді алумен, алдын –ала байытудан кейін, энергетикалық мақсаттар үшін қолданылуы мүмкін. Шатырлы жердің рекультивациясы үшін жапсырма ретінде қолданылуы мүмкін, ал шахталық –шахталық кеңістік жапсырмасы үшін. Сүзгішті қондырғыларда, тоғандар мен үйлер құрлысында, тоғандар құрлысында, т.б. қышқылға төзімді мастиктер құрылысында, керамикалық материалдар, жеңіл бетондар үшін бос тесікті толтырғыштар өндірісіне шикізат ретінде біріктіретін литолониялық айырмалардың селективті өңдеуінсіз де қолданылуы мүмкін.

Шахталық жыныстар көбінесе өсімдіктер қорегіне қажетті, микроэлементтердің үлкен санына ие, сондықтан ауыл шаруашылығының қарқындауы мен химизациялануы нәтижесінде тепе –теңденуі жүретін, топырақ тыңайытқыштары ретінде қолданылуы мүмкін.

Көмірбайыту қалдықтар, жанар массасының үлкен көлеміне ие болып газификация мен жағу үшін тікелей қолданылауы немесе күлдігі бойынша кондициялы қатты отынды алумен, қосымша байытуға ұшырауы мүмкін. Көмірбайытудың жоғары күлдікті қалдықтарын шаңтәрізді күйде элекстанцияларда, сонымен бірге ірілерде жандырылуы мүмкін, бұл кезде қоршаған ортаға SOX және NOXқалдықтарының лақтырылуы азаяды. Кейбір көмірлеудің гравитациялы айрылуы нәтижесінде жоғары күлдікті бөліктерді анықтауға болады, онда бастапқы көмірлерге қарағанда 1.3 – 1.4 есе жоғары микроэлементтер қатары (Ag, As, Cd, Mn, Mo, Ni, Pb және т.б.) болады. Микроэлементтердің үлкен бөлігі қатты жанармайды байытудан немесе термиялық өңдеу өнімдерінен алынуы мүмкін.

Биологиялық әдістер көмегімен көмірлерден және көмір қалдықтарының бөлігінен пиритті және органикалық күкіртті, әртүрлі металдарды (Mn, Ni, Co, Zn, Ca, Al, Cd), күлді, оттегі және азотқұрамды қосылыстарды алуға болады. Көмірді тазалау термофилді бактерияларды қолданғанда 93 % ға алты тәулікте жүзеге асады, мезофилді бактериялармен 18 тәулікте.

Металлургия өнеркәсібінің қалдықтары.

Қара және түсті металдар кенін өңдеу, байыту, құю, жаю, металөңдеу – металдарда колоссалді сандарын шығындау көзі.

Металлургияда шикізатты кешенді пайдалану мәселесі – негізгі және жанама элементтерді алудың рационалды толықтығы, алу қалдықтарын жою, қоршаған ортаға зян келтірмей кенді байыту. Сонымен қатар, металлургия тым жер– және сусыйымды сала болып табылады. Темір кенінен бағалы жанама құрамдарды алу технологиясына қарамасатан, көптеген кешенді жер қазбаларында пайдалы материалдар үйінділерге лақтырылады. Қара металдар кенінің құнды құрамдары (Fe, Mn, Cr) арасында сирек металдар да W, Ti, Co, Ni, Zn, Cu,кездеседі[11]. Кендерді өңдеу мен байытуда қалдықтардың үлкен көлемі сәйкесті өңдеуден кейін тауарлық өнімдер болуы мүмкін. Жанама алынатын жыныста (әсіресе алудың ашық әдісінде) көбінесе көптеген рудалық емес пайдалы қазбалар болады, алудың ішінде [10, 11]: бор, бояулар өндірісіндегі толтыраушыға және топырақты әктеуге жарамды, қиыршық тас жасауға арналған сланцтар; саз бен сугілинкілер – фаянсті өнеркәсіп пен техникалық керемика, эмалдар, түсті шыны жасауға арналған шикізат; кварцты құмдар шыны өнеркәсібі үшін; мергель, цемент пен әк жасаудағы шикізат; граниттер мен гнейстер.

Домналық пеште кокс күлі мен кеннің бос жынысы есебінен шлактар түзіледі, оның құрамына Р қосылыстар, CaO, SiO2, FeO, MgO, Al2O3, CaS, MnS, FeS, TiO2, кіреді, құрамдар қатынасына байланысты шлактар негізгі, байтарап және қышқыл болып бөлінеді. Мартенов әдісінде негізгі шлактар балқыту үрдісінде металдан фосфор мен күкірт қоспасын бөлуге қабілетті.

Шлак – құрылыс және жол – құрылыс саласы үшін құнды шикізат. Табиғиға қарағанда шлакты қиыршық тас 1.5 – 2есе арзан, шлакты пемза – керамзиттен үш есе арзан және аз үлестік шығындарды талап етеді. Цемент өнеркәсібінде түйіршіктелген шлакты пайдалану цемент шығарылымын ұлғайтады, жаратылысты шикізат – цементті клинкерге қарағанда өндірісіне кететін үлестік шығындар мен өздік құнын төмендетеді. Болат қышқылдануы үшін металдарды екіншілей өңдеуде шлакты қолдану жетіспеушілікті ферросилицийдің шығынын азайтады. Тіпті кемелер түбін тазалауға абразивті материал ретінде металлургиялық шлактарды қолдануға болады. Конвертерлі шлактар топырақ орнына тоғандарды үюге гидротехникалық құрылыста қолданылуы мүмкін.[10].

Қалдықтардан темір алар алдында құйрықтардың кері флотациясы, кеннің тура флотациясы, магнитті айыру, магнитті – флтациялық әдіс қолданылады. [11].

Шламдарды қолдану домналық шихтада темір құрамын азайтады, домналық пештердің өндірушілігін төмендетеді, кокс шығынын ұлғайтады.

Хром кендеріне бай жерлердің жұқаруы механикалық әдістермен жеткіліктіз тиімділікте байытылған кендер немесе кедей кендерді байыту және алу бойынша қуаттылықты үнемі өсіру қажетін тудырады. Ол үшін арнайы үрдіс өңделеді, онда ауада шынықтыру (630 – 750° С) ұсақталған кенді (бөлшектері 15 мм – ден кем) пекті ұсақтау (0.1 мм – ге дейін), су суспензиясын даярлау, оның карбонатталуы осылай кварцт пен кондициялы кен орнына көміртекті феррохром алуға болады.

Барлық металлургиялық үрдістерде шаңның мәнді көлемі түзіледі, оны ауалы, оның құрамындағы металдарды алу және қоршаған ортаны қорғаудың қажет деңгейін ұстау мақсатында жою қажет.

Ол үшін құрғақ және дымқыл шаңауалау жүйелері қолданылады. Металлургиялық шаңды ауалау кезіндегі негізгі мәселе – мырыш , қорғасынның жоғары құрамды, булар шаң ауалау үрдісін қалқуды қиындатады.

Қорғасын, мырыш, темір оксидтерінен басқа шаң мен шламдарды Mn, Mg, Ca, Cr, Ni, Cd т.б. элементтердің оксидтері бар, оларды қолдануға болады.

Ферробалқыма өнеркәсібінің шаңдары мен шламдары басты түрде кремнийдің аморфты диоксидінен тұрады, бұл өнеркәсіп және тұрғын үй құрылысына жарайды.

SOX және NOX аулау қондырғылары ерекше орынға ие, өйткені бұл үрдіс осы заттардың төмен концентрациялары салдарынан өте күрделі.

Өңделген қалдықтары көбінесе әртүрлі химия – физикалық қасиеттерге ие заттардың химиялық берікті емес, күрделі полиқұрамды қоспалары болып табылып, улы, химиялық, биологиялық, коррозиялық, өрт –жарылыс қауіпті болады.

Химиялық табиғаты түзілудің технологиялық белгілері, ары қарай өңдеу және пайдалану мүмкіндігі бойынша қалдықтар жіктеледі. Бірдің елде зиянды заттар өңдеуге және көмуге кететін шығындарына байланысты болатын, кауіптіліктің төрт класы бойынша сипатталады:

1. Тым қауіпті. Сынап және оның қослыстарына, сонымен қатар сулемаға (HgCl2) хромдықышқылды және цианиисті калийге, сурьма қосылыстарына SbCl3– үшхлорлы сурьмаға, бенза пиренге, т.б. ие қалдықтар.

2. Жоғары – қауіпті. Хлорлы мысқа, мыс сульфатына, қымыздықтықышқылды мысқа, үштотықты сурьмаға, қорғасын қосылыстарына ие қалдықтар.

3. Қалыпты – қауіпті. Қорғасын оксидтеріне (PbO, PbO2, Pb3O4), никель хлоридіне, төртхлорлы көміртекке ие қалдықтар.

4. Аз – қауіпті. Мырыш қосылыстарына, фосфаттарға, магний сульфатына ие қалдықтар, аминдер қолданып, флотациялы әдіспен пайдалы қазбаларды байытудың қалдықтары.

Тау – кен өндірісінің қалдықтарын өндеудің қазіргі заманғы қалдықсыз және комплексті әдістері. Қалықтарды рационалды қолдану.

Өндірісте қалдықтарды сақтаудың әдістері.

Жаңа ресурсақтау және экологиялық технологиялық процестерді уйымдастырғанда, технологиялық процесстен шығу кезінде залалсыздандыру керек, бірақта жаңа заманғы технологияларды қолданғанда қалдақтардың зиянды заттарға ыдырауының алдын алуға болады. Ол үшін арнайы өндірістік қалдықтарды көметін жерлерде оларды болашақта қолдану үшін көмеді.

Зиянды өндірістік қалдықтардың термиялық залалсыздандырылуы.

Жаңа заманғы сатыды утилизацияланатын қалдықтардың саның азайтатын көптеген мүмкіндіктері ашылуда, олар күрделі химиялық құрамды, сондай-ақ олардың пайдалы өнімге өнделуі немесе жаңа заманғы сатыда экономикалық мақсатсыз.

Сұйық фазалы тотықсыздандыру.

Сұйық фазалы тотықсыздандыру өндірістің сұйық қалдықтарын және ағынды сулардың тұнбаларын залалсыздандыру үшін қолданылады. Бұл әдістің мәні ағынды сулардағы органикалық заттарды және элементті органикалық қоспаларын 150 – 350° температурада және 2 – 28 МПа қысымда оттегімен тотықсыздандыру.

Гетерогенді катализ

Бұл әдіс газ тәрізді және сұйық қалдықтарды залалсыздандыру үшін қолданылады. Өндірістік қалдықтарды гетерогенді катализдеудің үш түрі болады. Термокаталитикалық тотықсыздандыруды құрамында аз жангыш қоспасы бар газ тәрізді қалдықтарды өндегенде қолдагуға болады. Катализаторлардағы тотықсыздандыру процессі газ ұүрамындағы жанғыш қоспалардың жану температурасынан төмен температурада өтеді. Қоспалардың табиғатына және катализаторда тотығу активтілігіне байланысты 250 - 400° С температурала және әртүрлі өлшемдегі қондырғыларды өтеді. Термокаталитикалық тотықсыздандыру залалсыздандыруды құрамында NOX – нитрозды газдары бар қоспаларды өндеу үшін қолданылады. Профазалық каталитикалық тотықсыздандыруды ағынды сулардың органикалық қоспаларын бугазды қоспаға және ары қарай оттегімен тотықсыздандыруға қолданылады.

Тотықсыздандыру пиролизі.

Тотықсыздандыру пиролизі – өндірістік қалдықтардың біразінің немесе жанармайлық заттармен термиялық ыдырау процесі.Данный метод применим для обезвреживания многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями землю, сильно пылящих отходов. Бұл әдіс көптеген қалдықтарды залалсыздандыруда қолданылады. Мысалы: жағуға немесе газификациялауға "ыңғайсыз" қалдықтар:созылмалы тұнбалар, , пластмасса, құрамында көміртегі көп шалмдар және т.б.

Құрғақ пиролиз

Бұл термиялық өндеу әдісі қалдықтардың жоғары эффективті залалсыздандырады және оларды жанармай және химиялық шикізат ретінде қолдануға мүмкіндік береді. Ол аз қалдықты және қалдықсыз технологиялардың пайда болуына және табиғи ресурстарды рационалды қолдануға мүмкіндік береді. Құрғақ пиролиз – оттегінсіз термиядық ыдырау процесі. Процесс нәтижесінде жоғарғы жану жылу бар, сұйық өнім пиролизді газ және қатты көміртекті қалдық түзіледі.

Жалындық қайта өндеу.

Жалындық қайта өндеу әдісінің негізінде жоғары температуралы ыдырау және зиянды заттардың тотықсыздану жатыр. Процесс нәтижесінде зиянды емес немес аз зиянды түтін газ және күл түзіледі. Айтылға әдіс бойынша құнды өнімдер алуға болады: жер ағартқыш, белсендірілген көмір, әктас, сода және т.б. Химиялық құрамына байланысты түтін газдары құрамында SO_Х, N₂, H₂SO_4, P, HCl, сілтілі және сәлтілі жер элементтердің тұздары, инертті газдар болады.

Плазма көмегімен қалдықтарды қайта өндеу және залалсыздандыру.

Ыдыраудың жоғары дәрежесін алу үшін пештердің құрылымы бірқалыпты теиператураны ұзақ ұстап және белгілі температурада бастапқы заттарды оттегімен жақсы араластырып тұру керек. Галогендердің түзілуіне бөгет болу үшін және олардың галогенсутектерге айналуына жол бермеу үшін суды артық мөлшері және оттег аз мөлшерде болу керек, сонғысы күлдің түзілуіне себеп. Хлорорганикалық өнімдерді ыдыратқанда температураның төмендеуі жогары токсинді және тұрақты заттардың – токсиндердің түзілуіне әкеледі.

Төменгі теппературалы плазманы қолдану зиянды қалдықтарды жоюдағы перспективті бағыттардың бірі. Қалдықтарды залалсыздандыру үшін плазмалы әдіс екі жолмен қолданылады:

- Жоғары токсинді өте қауіпті қалдықтардың плазмохимиялық өндеуі;

- Тауарлық өнім алу үшін қалдықтарды плазмохимиялық өндеу.

Өндірістік қалдықтарды қолдана отырып аз қалдықты және қалдықсыз технологияларды және комплексті әдістерді ойлап табу.

Табиғи ресурстарды экономикалық және рационалды қолдануға негіз қажет емес. Әлемде шикізатқа деген сұраныс күннен күнге артуда, ал оларлы алу қымбатқа түсуде.

Екіншілік материалдар және ресурстар (ЕМР) – өндірістің және қолданудың қалдықтары, оларды ғылымның жіне техниканың қазіргі даму сатысында халық шаруашылығынла қолданылуы мүмкін. ЕМР өндірістін қайтымды қалдықтары жатпайды.

Оларды іске асырудың бірнеше әдісі бар:

1) Қалдықтарды түзбестен шикізатты комплексті қайта өндеу процестерді құру және ендіру;

2) Қалдықтырдың барлық түрлерін қайта өндеу және қолдау, тауарлық өнім алу;

3) Жаңа өнім түрлерін олардың қайта қолдану мүмкіндігін ескере отырып шығару ;

4) Өндірісті сумен қамтамасыз етудін жабык түрлерін тазалау қондырғыларының көмегімен қолану;

5) Қалдықсыз территориялы өндірістік комплекстерді және экономикалық аймақтарды ұйымдастыру.