CC BY
88
В настоящее время многие специалисты в области природоохраны оценивают сложившуюся под влиянием техногенного фактора экологическую обстановку на Байкале и прилегающей к нему территории, входящей в охранную зону уникального озера, как критическую.
Иркутская область является промышленно развитым районом с высокой плотностью добывающих и энергоемких перерабатывающих предприятий. Крупными пользователями природных ресурсов являются ТЭС - основные источники электроэнергии в Забайкалье и Бурятии, работающие на высокозольных углях. Тепловая энергия также вырабатывается либо на теплоцентралях, либо многочисленных котельных, обслуживающих районы населенных пунктов.
В Иркутской области баланс сложился в пользу гидроэнергетики, и все же доля энергии, вырабатываемой при сжигании углей, остается достаточно высокой, как и в целом по России. По данным статистики, в конце 90-х годов тепловая энергетика производит около 70% всей электроэнергии Российской Федерации, и подавляющее число ТЭС работают на твердом топливе.
Вследствие этого скопилось огромное количество отходов. Объем золошлаковых отходов ТЭС и котельных в целом по России оценивается величиной не менее 80 млн.т. в год. Кроме этого золоотвалы в Российской Федерации по приблизительным подсчетам занимают площадь в 80 тыс. га. На 1 кВт установленной мощности ТЭС ежегодно приходится в среднем 500 кг золошлаковых отходов, а объем использования их составляет менее 20% [1].
В результате работы ТЭС на территории Иркутской области накоплено 73019416 т золошлаковых отходов. За девять месяцев 2001 года эта цифра увеличилась на 1037900 т, утилизировано за этот же период 298097 т. Использованы золошлаки при строительстве дамб золоотвалов, в дорожном строительстве, как присадка к шихте цемента. Это свидетельствует о том, что масштабы утилизации, использования отходов тепловой энергетики остаются неудовлетворительными.
Между тем, факторами, оказывающими существенное влияние на развитие производительных сил субъекта федерации, являются: природноресурсный потенциал,
количество, виды природных и техногенных ресурсов, геологическая характеристика, условия добычи,
комплексное использование и т.д.
Таблица 1
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ (ПО МАКРОКОМПОНЕНТАМ) ШЛАКА И ЗОЛЫ-УНОСА ТЭЦ-11 АОЭИЭ «ИРКУТСКЭНЕРГО»
(Г. УСОЛЬЕ-СИБИРСКОЕ)
Вовлечение в производство ногенного сырья увеличивает ные возможности экономики района, позволяет экономить традиционные виды ресурсов. Проблема вовлечения в сферу производства вторичных минеральных ресурсов (ВМР) на основе комплексной переработки этого рья тесно связана с необходимостью внедрения в практику хозяйствования научно-технических достижений -создание безотходных технологий, модульных установок, техно-ского оборудования. Золы ТЭС могут быть переведены в разряд техногенных месторождений с доизвлечением
ных компонентов и различных фракций для строительного производства, сельскохозяйственных удобрений и т. д. ногенное месторождение должно оцениваться как пер-тивный промышленный объект.
С целью сокращения и ликвидации загрязнения окружающей среды отходами, экономии минеральных ресурсов за счет вовлечения отходов в хозяйственный оборот, в 1996 г. принято постановление о федеральной программе «отходы». Основные задачи программы:
• создание правовых, экономических, нормативных, научно-технических основ системы управления отходами, системы мониторинга отходов;
• совершенствование информационного обеспечения, подготовка кадров;
• реализация пилотных проектов внедрения технологий переработки техногенных отходов [2].
Для разработки технологии необходима оценка запасов на выбранных для эксплуатации площадях, техникоэкономическая целесообразность извлечения компонентов. К сожалению, в настоящее время отсутствует экономический механизм, который бы стимулировал разработку техногенного сырья. Экономический фактор напрямую связан с экологическими, в виде ущерба наносимого природе за счет невыполнения комплексного использования техногенного сырья, а также за счет загрязнения окружающей среды (пыление поверхности золоотвалов, химическое загрязнения грунтовых вод, естественных водоемов сточными водами золоотвалов и т.д.).
При разработке техногенных месторождений следовало бы пересмотреть кондиции на основные элементы. Так для золоотвалов минимальное промышленное содержание (МПС), в частности на Ее, А1, Ті, Р205, МпО и т.д. должно быть изменено. Следует золоотвалы оценивать не по одно-му-двум компонентам, а в перспективе безотходной технологии при переработке на модульной установке. Необходимо также разработать ГОСТы на продукцию, производимую либо из техногенного сырья, либо с использованием его.
Продукт и место отбора проб Содержание, %
8Ю2 АІ2О3 ТІО2 Рв2Оз СаО МеО ЭОз ^2О+^20 п.п.п.
Шлак (котел ТП-85) 60,62 22,28 0,52 6,86 5,17 1,24 0,12 0,72 2,79
Зола-уноса (пр/отборник эл/фильтра) 50,48 24,07 0,64 10,91 5,66 1,06 2,54 0,83 4,50
Таблица 2
РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛУКОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ПРОБЫ ЗОЛОШЛАКОВОГО МАТЕРИАЛА
Минеральная фаза Кварц a-SiO2 Нефелин NaAlSiO4 Муллит 3AUO32SiO2 Андалузит AlOAl[SiO] Магнетит FeFe2O3 Маггемит Y-Fe2O3
Соотношение 50 9 11 5 11 14
шлак и золы-уноса на предмет совместной и раздельной переработки.
Гранулометрическая характеристика шлака представлена крупностью «-» 40 мм, основная масса (90,52%) - класс «-» 2,5 мм.
Золы-уноса представленої в основном крупностью -0,125+0 мм, содержание которого составляет 85,64%.
Основные составляющие шлака и золы-уноса (по макрокомпонентам)
представлены в табл. 1.
По элементному составу шлаки и золы-уноса резко отличаются. В уносах сосредоточены цинк (180 г/т), никель (950 г/т), свинец (120 г/т), стронций (780 г/т). Такие элементы как иттрий (67 г/т), германий (90 г/т), ниобий (25 г/т) присутствуют только в шлаке.
Рентгенографическое исследование пробы золошлакового материала показало, что преобладающей фазой является кварц (a-SiO2) , результаты представлены в табл. 2.
Технологическая схема переработки шлака (см. рис. 1) предусматривает вывод в голове процесса класса -40+10 мм, который по вещественному составу отвечает требованиям ГОСТ 9757-83 «Заполнители пористые неорганические для легких бетонов». Класс -10+5 мм направляется в состав шихты для изготовления наружных облицовочных панелей, шлам -0,05+0 мм может служить наполнителем для бетонов ГОСТ 25592-91 «Смеси золошлаковые ТЭС для бетонов».
При переработке шлака по представленной схеме получен концентрат железа с содержанием 69,3% при извлечении 39,09 и концентрат Al2O3 с содержанием оксида алюминия 62,43% при извлечении 51,11%.
Проба золы-уноса также была переработана по аналогичной схеме, исключая процессы грохочения и измельчения, т.к. выход самого крупного класса +0,5 мм составляет 3,15%. Получены: концентрат железа с содержанием 61,31% при извлечении 28,07 и концентрат Al2O3 с содержанием оксида алюминия 58,43% при извлечении 47,5%.
Раздельная переработка шлака и золы-уноса экономически не рациональна, т.к. возрастут капитальные и эксплуатационные затраты при равных по качеству конечных продуктах.
В итоге авторами разработан пилотный проект технологии переработки золоотвалов ТЭС АОЭиЭ «Иркутскэнерго» с целью комплексной утилизации.
Проба из золоотвала ТЭЦ-11 АОЭиЭ «Иркутскэнерго», содержащая шлак и золу-уноса, представляла собой материал, состоящий из (%): SiO2 -59,15; Al2O3 - 21,5; TiO2 - 0,63; Fe2O3 - 8,6; CaO - 4,65; MgO - 1,1; SОз - 0,45; Ka2O+ Na20 -1,12; п.п.п. - 2,8.
Гранулометрический состав характеризуется незначительным содержанием крупных фракций (около 5% класса +5 мм).
Технологическая схема включает операции грохочения, измельчения,
обесшламливания, мокрой магнитной сепарации и флотации алюмосиликатов. Технологическая схема переработки золошлакового материала представлена на рис. 2.
Полученный концентрат железа удовлетворяет требованиям ГОСТ 975783 при производстве железобетонов, ТУ 14-52-43-1.97 как наполнитель в тяжелых суспензиях. Концентрат содержит 68,08% железа при извлечении 90,15%.
Алюмосиликатный концентрат, при содержании Al2O3 - 59,2% и извлечении 67,82%, может быть использован как
присадка к шихте при производстве глинозема, удобрений, что контролируется соответствующими ГОСТами.
Хвосты флотации и шламы по своим физикомеханическим свойствам соответствуют требованиям ГОСТа 16656-78 «Активные минеральные порошки» и являются добавкой при производстве асфальтов.
Технологическая схема удачно монтируется на модульной передвижной установке [3].
Экономическая эффективность схемы обусловлена тем, что затраты на транспортировку и хранение золошлаковых отходов полностью относятся на производство тепла и электроэнергии ТЭС. Реализация же полученных продуктов схемы, снижение штрафов за размещение отходов обеспечат получение дополнительной прибыли.
Экологический эффект заключается в последовательной отработке отходов работы ТЭС, что исключит негативное воздействие на окружающую среду.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зимин Д.А., Гайгеров М.С., Суханов М.А. О Федеральной целевой программе «Отходы» и ходе реализации некоторых ее проектов // Межотраслевой выпуск Экспресс информации «Ресурсосберегающие
технологии».- 2000.- № 22. - М. изд. ВИНИТИ.- С. 3-7.
2. Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» // Зеленый мир.- 1996.- № 19.- С. 8-11.
3. Справочник-каталог //Модульные обогатительные установки и комплектные технологические линии для переработки минерального и техногенного сырья.-1994.- Санкт-Петербург. изд. АООТ «Институт «Механобр»».- 93 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Федотов К.В., Никольская Н.И., Власова В.В. - Иркутский государственный технический университет.
© Е.В. Зелинская, 2003
УЛК 541.181; 551.491.43; 553.042
Е.В. Зелинская
ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ РАССОЛОВ
Минеральные ресурсы занимают господствующее положение среди используемых человечеством природных ресурсов Земли, как по объему, так и по разнообразию их применения и в значительной мере определяют экономический потенциал страны. Объемы производства горной промышленности измеряются миллиардами тонн. Все это приводит к ускоренной отработке запасов, добыче и переработке более бедных руд, усложнению горнотехнических условий разработки месторождений, увеличению дальности перевозок. Приходится считаться с не беспредельностью и невозобновимостью минеральных богатств недр Земли, с удорожанием их получения. В этих условиях особую актуальность приобретают рациональное использование минеральных ресурсов, уменьшение потерь при
добыче и переработке полезных ископаемых, комплексное их использование.
Решение проблемы комплексного использования минеральных ресурсов имеет важное социально-
экономическое значение. Выделяющиеся в обогатительном, металлургическом, химическом и других производствах отходы в виде шламов, пылевых выделений, газов, загрязненных стоков не только уносят с собой тысячи тонн ценных полезных ископаемых: марганца, железа, серы, ванадия, меди, цинка, германия и т.д., но и оказывают вредное воздействие на все компоненты природной среды, на производственные фонды и непосредственно на здоровье людей. Таким образом, достигаемое при комплексном использовании ограничение загрязнений одновременно служит це-
лям сохранения чистоты воздуха, поверхностных и подземных вод, почв, всего природного ландшафта.
Проблема комплексного использования минеральных ресурсов относится к числу перманентных. Объем и рамки, которой с течением времени не уменьшаются и не сужаются. Одни задачи со временем последовательно сменяются другими, поэтому, несмотря на возрастающие масштабы их решения, проблемы будет сохранять актуальность и требования поиска и разработки новых методов, путей и форм.
«Комплексная идея есть идея в корне экономическая», - отмечал еще в 1932 г. А.Е. Ферсман на конференции, которую проводил Госплан СССР. «Но это идея не только сегодняшнего дня, - подчеркивал А.Е. Ферсман, - это идея охраны наших природных богатств..., идея использования сырья до конца, идея возможного сохранения наших природных запасов на будущее».
В комплексе проблем поиска источников минерального сырья важное место занимает использование высокоминерализованных подземных вод. Экономическая целесообразность извлечения ценных компонентов из подземных вод подтверждается мно-
