Безотходные и мало отходные технологии

3) розроблення і впровадження  принципово нових процесів добування  речовин зі зменшеним обсягом  відходів;

4) створення територіально-виробничих  комплексів (ТВК) із замкненою структурою матеріальних потоків сировини та відходів у середині комплексу, включаючи комплексну переробку сировини [5, 219].

До вищеназваних чотирьох напрямів варто додати п'ятий: раціональне  використання енергоресурсів та енергозбереження.

Розділ 2. Концепція безвідходного виробництва

На жаль, більша частина заготовленої або добутої сировини (92 % і більше) перетворюється на відходи і забруднює  навколишнє природне середовище. Розміщення відходів потребує вилучення значних  площ землі, а транспортування та зберігання їх лягає важким тягарем на економіку підприємств. Токсичні відходи потребують спеціальних заходів щодо їх знешкодження та ізоляції.

З метою зменшення кількості  відходів потрібно використовувати  ресурсозберігаючі безвідходні  та маловідходні технології комплексного перероблення сировини. При цьому доцільно організовувати територіально-виробничі комплекси, де відходи одних виробництв повністю чи частково є сировиною для інших. Одним з ефективних напрямів зменшення відходів є використання їх як вторинних сировинних ресурсів. Якщо врахувати, що Україна не має в достатній кількості руд кольорових металів, то вилучення цих металів з відходів є особливо перспективним. Відходи можуть значною мірою замінити первинні ресурсні джерела і суттєво зменшити споживання первинних ресурсів та утворення неутилізованих відходів.

Перероблення відходів виробництва  слід розглядати з позицій так  званого "промислового метаболізму". Згідно з ним економіка, структура  виробництва й споживання, а також  якість життя становлять єдину систему і є єдиною соціально-економічною проблемою.

З метою ефективного вирішення  проблеми перероблення відходів виробництва  потрібно здійснити їх паспортизацію, створити кадастри, оцінити токсичність  і вивчити наслідки їх впливу на екосистеми. При цьому слід також розробити вимоги щодо їх складування та зберігання за категоріями токсичності, а також технології знешкодження та поховання токсичних відходів, створити регіональні полігони для їх знешкодження.

Виходячи з вишеперелічених  завдань, основними заходами використання великотоннажних видів відходів є [5, 342]:

• збільшення обсягів перероблення шлаків металургійного виробництва – гранульованого шламу, пемзи, шлаковати з вилученням металургійної сировини;
• утилізація залізовмісних відходів (шлами, окалина, колошниковий та агломераційний пил, червоні шлами глиноземного виробництва) на металургійних заводах із використанням залишків у цементній промисловості замість піритних недогарків;
• розширення використання (замість щебеню, піску й цементу) золи та золошлакових відходів ТЕС для виготовлення бетону шляхом будівництва установок роздільного вилучення залишків на теплових електростанціях;
• розширення виробництва будівельних матеріалів з фосфогіпсу, а також організація постачання останнього для меліорації солончакових ґрунтів;
• істотне збільшення (в 2 рази впродовж останніх 5-6 років) виробництва стінової кераміки з відходів вуглезбагачення, а також використання останніх для виробництва цегли;
• збільшення використання вапнякових відходів для виробництва вапнякового борошна й цементу, а також використання вапняково-сульфатних відходів для вапнування кислих ґрунтів у сільському господарстві;
• повне перероблення кускових відходів деревини на щепу для технологічних потреб, а також брикетування стружки й тирси для використання як палива або для виробництва гідролізно-дріжджової продукції;
• регенерація всього обсягу відпрацьованих фермових сумішей ливарного виробництва з метою зменшення споживання фермових пісків, а також використання залишків у виробництві будівельних матеріалів.

2.1. Критерії безвідходності

Відповідно до діючого в Україні  законодавства підприємства, що порушують  санітарні і екологічні норми, не мають права на існування і  повинні бути реконструйовані або  закриті, тобто всі сучасні підприємства повинні бути маловідходними і безвідходними.

Проте виникає  питання, яка допустима частина  сировини і матеріалів при маловідходному виробництві може прямувати на тривале  зберігання або захоронення? В зв'язку з цим у ряді галузей промисловості  вже є кількісні показники оцінки безвідходності. Так, у кольоровій металургії широко використовується коефіцієнт комплексності, визначуваний часткою корисних речовин (у %), що видобуваються з сировини, яка переробляється, по відношенню до всієї його кількості. У ряді випадків він вже перевищує 80%.

У вугільній  промисловості введений коефіцієнт безвідходності виробництва: K_б^в = 0,33 ( К_б^т + К_б^р + К_б^г), де К_б^т, К_б^р, К_б^г – коефіцієнти використання відповідно породи, що утворюється при гірничих роботах, води, що попутно забирається при видобутку вугілля (сланцю) і використання пило-газових відходів [15].

Як відомо, видобуток вугілля є одним  із самих матеріаломістких і екологічно складних в народному господарстві процесів. Для цієї галузі встановлено, що виробництво є безвідходним (правильніше – маловідходним), якщо коефіцієнт безвідходності перевищує 75%. У разі використання разом із породою, що щойно утворюється, відвалів минулих років, коефіцієнт безвідходності може бути більше 100%.

Ймовірно, в першому наближенні для практичних цілей значення коефіцієнта безвідходності (або коефіцієнта комплексності), рівне 75% і вище, можна прийняти як кількісний критерій маловідходного, а 95% – безвідходного виробництва і в ряді інших матеріаломістких галузей народного господарства. При цьому, безумовно, повинна враховуватися токсичність відходів.

Безвідходна технологія – це ідеальна модель виробництва, яка в більшості випадків в  даний час реалізується не повною мірою, а лише частково (звідси стає ясним і термін "маловідходна технологія"). Проте вже зараз є приклади повністю безвідходних виробництв. Так, протягом багатьох років Волховський і Пікалевський глиноземні заводи Росії переробляють нефелін на глинозем, соду, поташ і цемент по практично безвідходних технологічних схемах. Причому експлуатаційні витрати на виробництво глинозему, соди, поташу і цементу, що отримується з нефелінової сировини, на 10-15% нижчі витрат при отриманні цих продуктів іншими промисловими способами.

2.2. Принципи безвідходних технологій

При створенні безвідходних виробництв доводиться вирішувати ряд складних організаційних, технічних, технологічних, економічних, психологічних і інших завдань. Для розробки і впровадження безвідходних виробництв можна виділити ряд взаємозв'язаних принципів.

Основним  є принцип системності. Відповідно до нього кожен окремий процес або виробництво розглядається як елемент динамічної системи – всього промислового виробництва в регіоні (ТПК) і на вищому рівні як елемент еколого-економічної системи в цілому, що включає окрім матеріального виробництва та іншої господарсько-економічної діяльності людини, природне середовище (популяції живих організмів, атмосферу, гідросферу, літосферу, біогеоценози, ландшафти), а також людину і середовище, що її оточує. Таким чином, принцип системності, що лежить в основі створення безвідходних виробництв, повинен ураховувати існуючий взаємозв'язок і взаємозалежність виробничих, соціальних і природних процесів.

Іншим найважливішим принципом  створення безвідходного виробництва  є комплексність використання ресурсів. Цей принцип вимагає максимального використання всіх компонентів сировини і потенціалу енергоресурсів. Як відомо, практично вся сировина є комплексною, і в середньому більше третини її кількості складають супутні елементи, які можуть бути витягнуті тільки при комплексній її переробці. Так, вже в даний час майже все срібло, вісмут, платина і платиноїди, а також більше 20% золота отримують попутно при переробці комплексних руд.

Принцип комплексного економного використання сировини зведений у ранг державного завдання і чітко сформульований у ряді постанов уряду. Конкретні форми його реалізації в першу чергу залежатимуть від рівня організації безвідходного виробництва на стадії процесу, окремого виробництва, виробничого комплексу й еколого-економічної системи. Одним із загальних принципів створення безвідходного виробництва є циклічність матеріальних потоків. До простих прикладів циклічних матеріальних потоків можна віднести замкнуті водо- і газооборотні цикли. Зрештою послідовне застосування цього принципу повинно привести до формування спочатку в окремих регіонах, а згодом і у всій техносфері свідомо організованого і регульованого техногенного кругообігу речовини і пов'язаних із ним перетворень енергії. В якості ефективних шляхів формування циклічних матеріальних потоків і раціонального використання енергії можна вказати на комбінування і кооперацію виробництв, створення ТПК, а також розробку і випуск нового вигляду продукції з урахуванням вимог повторного її використання [5].

До не менш важливих принципів створення  безвідходного виробництва необхідно  віднести вимогу обмеження дії виробництва на навколишнє природне і соціальне середовище з урахуванням планомірного і цілеспрямованого зростання його об'ємів і екологічної досконалості. Цей принцип у першу чергу пов'язаний із збереженням таких природних і соціальних ресурсів, як атмосферне повітря, вода, поверхня землі, рекреаційні ресурси, здоров'я населення. Слід підкреслити, що реалізація цього принципу здійсненна лише в поєднанні з ефективним моніторингом, розвиненим екологічним нормуванням і багатоланковим управлінням природокористуванням.

Загальним принципом створення  безвідходного виробництва є  також раціональність його організації. Визначальною тут є вимога розумного використання всіх компонентів сировини, максимального зменшення енерго-, матеріало- і трудомісткості виробництва і пошук нових екологічно обґрунтованих сировинних і енергетичних технологій, із чим багато в чому пов'язане зниження негативної дії на навколишнє середовище і нанесення їй збитку, включаючи суміжні галузі народного господарства. Кінцевою метою в даному випадку слід вважати оптимізацію виробництва одночасно по енерго-технологічних, економічних і екологічних параметрах. Основним шляхом досягнення цієї мети є розробка нових і вдосконалення існуючих технологічних процесів і виробництв. Одним із прикладів такого підходу до організації безвідходного виробництва є утилізація піритових огарків – відходу виробництва сірчаної кислоти. В даний час піритові огарки повністю йдуть на виробництво цементу. Проте цінні компоненти піритових огарків – мідь, срібло, золото, не говорячи вже про залізо, не використовуються. В той же час вже запропонована економічно вигідна технологія переробки піритових огарків (наприклад, хлоридна) з отриманням міді, благородних металів і подальшим використанням заліза.

У всій сукупності робіт, пов'язаних з охороною навколишнього середовища і раціональним освоєнням природних ресурсів, необхідно виділити головні напрямки створення мало- і безвідходних виробництв. До них відносяться комплексне використання сировинних і енергетичних ресурсів; удосконалення існуючих і розробки принципово нових технологічних процесів і виробництв і відповідного устаткування; впровадження водо- і газооборотних циклів (на базі ефективних газо- і водоочисних методів); кооперація виробництва з використанням відходів одних виробництв в якості сировини для інших і створення безвідходних ТПК.

2.3. Вимоги до безвідходного виробництва

На шляху вдосконалення існуючих і розробки принципово нових технологічних  процесів необхідне дотримання ряду загальних вимог:

• здійснення виробничих процесів при мінімально можливому числі технологічних стадій (апаратів), оскільки на кожній з них утворюються відходи, і втрачається сировина;
• застосування безперервних процесів, що дозволяють найефективніше використовувати сировину і енергію;
• збільшення (до оптимуму) одиничної потужності агрегатів;
• інтенсифікація виробничих процесів, їх оптимізація і автоматизація;
• створення енерготехнологічних процесів. Поєднання енергетики з технологією дозволяє повніше використовувати енергію хімічних перетворень, економити енергоресурси, сировину і матеріали і збільшувати продуктивність агрегатів. Прикладом такого виробництва служить великотоннажне виробництво аміаку за енерготехнологічною схемою.

розділ 3. Основні напрями безвідходної і маловідходної технології

При сучасному рівні розвитку науки і техніки без втрат практично обійтися неможливо. По мірі того, як удосконалюватиметься технологія селективного розділення і взаємоперетворення різних речовин, втрати постійно зменшуватимуться.

Промислове виробництво без  матеріальних, марно накопичуваних втрат і відходів вже існує в цілих галузях, проте частка його поки мала. Про які нові технології можна вести розмову, якщо з 1985 р. – початку перебудови і до сьогодення економічний розвиток при переході до ринку йде напомацки; частка зносу основних виробничих фондів все більше збільшується, в окремих виробництвах складає 80-85%. Технічне переозброєння виробництв припинилося [19].

Разом із тим, ми зобов'язані займатися  проблемою безвідходного і маловідходного виробництва, бо при наростаючих темпах накопичення відходів населення може опинитися заваленим звалищами промислових і побутових відходів і залишитися без питної води, достатньо чистого повітря і родючих земель.

Все-таки сучасна технологія достатньо  розвинена, щоб у цілому ряді виробництв і галузей промисловості припинити зростання відходів. І в цьому процесі держава повинна взяти на себе роль керівника і в плановому порядку розробити і реалізувати комплексну державну програму впровадження безвідходних виробництв і переробки відходів, що скопилися.

Назвемо основні наявні напрямки і  розробки безвідходної і маловідходної  технології в окремих галузях  промисловості.

3.1. Енергетика

В енергетиці необхідно ширше використовувати  нові способи спалювання палива, наприклад, такі, як спалювання в киплячому шарі, яке сприяє зниженню вмісту забруднюючих речовин у газах, що відходять, впровадження розробок по очищенню від оксидів сірки і азоту газових викидів; добиватися експлуатації пилоочисного устаткування з максимально можливим ККД, золу, що при цьому утворюється, ефективно використовувати як сировину при виробництві будівельних матеріалів і в інших виробництвах.

3.2. Гірська промисловість

У гірській промисловості необхідно: впроваджувати розроблені технології по повній утилізації відходів, як при відкритому, так і при підземному способі видобутку корисних копалин; ширше застосовувати геотехнологічні методи розробки родовищ корисних копалини, прагнучи при цьому до видобування на земну поверхню тільки цільових компонентів; використовувати безвідходні методи збагачення і переробки природної сировини на місці його видобутку; ширше застосовувати гідрометалургійні методи переробки руд.

3.3. Металургія

В чорній і кольоровій металургії при створенні нових підприємств і реконструкції діючих виробництв необхідне впровадження безвідходних і маловідходних технологічних процесів, що забезпечують економне, раціональне використання рудної сировини: