CC BY
223
УДК 66
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Н. Ю. Данилова*, А. В. Алексеев, А. А. Шепель
Сибирский государственный аэрокосмический университет им. академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. Красноярский рабочий, 31
*E-mail: [email protected]
Данная статья посвящена проблемам утилизации отходов на предприятиях цветной металлургии. Рассматриваются источники загрязнения окружающей среды в цветной металлургии и современные способы утилизации отходов на территории РФ и за рубежом.
Ключевые слова: цветная металлургия, отходы цветной металлургии, способы утилизации, источники загрязнения окружающей среды.
THE ORGANIZATION OF THE PROCESS OF WASTE MANAGEMENT ON THE ENTERPRISES OF NONFERROUS METALLURGY
N. Y. Danilova*, A. V. Alekseev, A. A. Shepel
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: [email protected]
This article is devoted to problems of waste disposal at the enterprises of nonferrous metallurgy. Examines the sources of environmental pollution in non-ferrous metallurgy and modern ways of waste disposal on the territory of Russia and abroad.
Keywords: ferrous metallurgy, nonferrous metallurgy waste, methods of disposal, sources of environmental pollution.
Современная цветная металлургия включает добычу, обогащение и металлургический передел руд цветных, благородных и редких металлов, в том числе производство сплавов, прокат цветных металлов и переработку вторичного сырья, а также добычу алмазов. Участвуя в создании конструкционных материалов все более высокого качества, она выполняет существенные функции в условиях современного научно-технического прогресса.
Согласно проведенному анализу инвестиционной компанией «ФИНАМ» современная цветная металлургия является не только одной из ведущих отраслей промышленности мира, но и той отраслью, которая приносит наибольшую прибыль (в число таких отраслей вошли так же металлургия и нефтедобыча). Рентабельность активов в цветной металлургии держится на уровне 18,5%. Цветная металлургия занимает ведущее четвертое место в структуре промышленности России, её доля - 10,1%. Это одна из самых экспортоориентированных отраслей. Она обладает богатейшей сырьевой базой. Только в Норильском месторождении сосредоточено 35,8% мировых запасов никеля, 14,5% кобальта, около 10% меди и 40% запасов металлов платиновой группы.
На сегодняшний день цветная металлургия включает в себя целый ряд специфических подотраслей, группировка которых целесообразна по стадиям технологического процесса: добыча и переработка сырья. Как и в любой отрасли, в ходе переработки сырья возникают отходы, организация процесса утилизации которых представляет собой актуальную проблему, требующую особого внимания, как для российских, так и для зарубежных металлургических компаний.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 3
Предприятия цветной металлургии добывают, обогащают, перерабатывают полиметаллические руды, содержащие цветные металлы: свинец, цинк, медь, мышьяк, теллур, селен, кадмий, вольфрам, молибден, никель, олово и другие. При добыче и обогащении в металлургических и сопутствующих производствах образуется большое количество твердых и жидких отходов, часть из которых утилизируется, а большая часть складируется в отвалах, шламо- и хвостохранили-щах, накопителях.
Источниками загрязнения окружающей среды в цветной металлургииявляются:
- вскрышные породы, которые, как правило, нигде не используются;
- отвальные шлаки металлургических производств после грануляции, вывозимые в отвалы, которые не рекультивируются и нарушают природный ландшафт;
- шламы глиноземного, криолитового производства, суперфосфатного производства по системе гидротранспорта, направляемые для осаждения в шламонакопители;
- пылегазовые выбросы, которые рассеиваются в атмосферном воздухе, оседают на почву, на растения, открытые водоемы и загрязняют природу свинцом, медью, цинком, ртутью, никелем, сурьмой, мышьяком и другими веществами;
- токсичные отходы мышьяка, образующиеся при очистке стоков сернокислотных производств или являющиеся сопутствующими рудными загрязнителями.
Кроме того, в процессах, связанных с металлургической обработкой, образуется значительное количество пыли, которую необходимо улавливать и утилизировать.
За рубежом применяются системы сухого и мокрого пылеулавливания. Так сегодня, в США Zn и Pb выделяются путем сбора пыли. Кроме этого, используется восстановительный обжиг окускованной пыли, возгонка с улавливанием конденсата, магнитная сепарация и флотация. В Германии для данных целей используются растворы серной, азотной или уксусной кислот, которые способны растворить почти весь Zn, но при малых его концентрациях раствориться может и железо. В Японии разделение Fe- и Zn-содержащих отходов осуществляется обычной магнитной сепарацией. В Бельгии и Люксембурге цинк и свинец из Fe-содержащих отходов выделяются методом флотации и экстракции щелочными растворами.
Основными факторами, определяющими возможность проведения утилизации отходов, не предоставляющейэкологической опасности, являются физическое состояние и химический состав. Отходы утилизируют с помощью отработанных технологий на основе трех подходов: непосредственным применением, переработкой при извлечении веществ, приносящих пользу и ликвидацией [1]. Наиболее рациональными являются первые два, однако стоит отметить, что не каждый вид отходов подлежит переработке.
Существует проблема в области разработки технологий утилизации отходов на предприятиях цветной металлургии. Их использование затруднено дисперсностью и присутствием летучих металлов. На сегодняшний день ведутся исследования по извлечению ценных компонентов из хвостов обогащения и шлаков цветной металлургии. Одним из наиболее популярных способов утилизации отходов цветной металлургии в промышленных условиях является объединение флотационным способом отвальных шлаков руднотермических печей на Джезлазганском и кислородно-факельной плавкой на Алмалыкском горно-металлургических комбинатах.
В зарубежных странах заметную роль в производстве меди стала играть новая технология извлечения меди, основанная на экстракции и электролизе (технология SX-EW), позволяющая извлекать медь из бедных и забалансовых руд, труднообогатимых окисленных руд, хвостов обогатительных фабрик и шлаков металлургического производства [2].
Технология переработки шлаков цветной металлургии выбирается в зависимости от их состава и физико-химических свойств (вязкость, плавкость, фазовый состав, структура, энтальпия, электропроводность и др.). В промышленности для переработки шлаков с целью извлечения их ценных компонентов используются способы фъюмингования, вельцевания и электротермической обработки.
Процесс фъюмингования широко используется для переработки цинксодержащих свинцовых шлаков. Суть процесса заключается в том, что через слой расплавленного шлака, находящегося в шахтной печи, продувают под давлением воздух с угольной пылью
Переработка шлаков вельцеванием проводится в горизонтальных наклонных трубчатых вращающихся печах в присутствии восстановителя при температурах 1100-1200 °С. В таких ус-
ловиях при непрерывном перемешивании реакционной массы протекают реакции восстановления цинка, свинца и редких элементов до металлов [3].
При электротермической переработке можно обрабатывать как жидкие (в отличие от вель-цевания), так и твердые (в отличие от фъюмингования) шлаки. При переработке отвальных шлаков плавку ведут в руднотермических печах.
Помимо перечисленных способов переработки шлаков цветной металлургии продолжают разрабатываться другие способы, направленные на комплексное использование металлургического сырья: карбидотермический, цементационный, газоэлектротермический, флотация, магнитная сепарацияи др. [4].
Чрезвычайно острой является проблема вторичной переработки техногенных масс на крупнейших месторождениях ныне дефицитных руд, например, медно-молибденовых. Это обусловлено не только дефицитом меди и молибдена в мире, но также ухудшением качества сырья, вовлекаемого в переработку [5].
В заключении стоит отметить, что в условиях постоянного накопления промышленных отходов проблема комплексной переработки техногенных образований весьма актуальна. Для её полного решения требуется разработка инновационных технологий извлечения тех компонентов, сырьем для производства, которых РФ обладает в ограниченных количествах. Данное решение проблемы будет гуманно не только с экологической стороны, но и главным образом принесет дополнительную прибыль предприятиям цветной металлургии.
Библиографические ссылки
1. Нуякшина Е. В. Методы утилизации отходов в металлургической промышленности/ Прикладная экономика, 2010. - 510 с. [Электронный ресурс]. URL: http://a-economics.ru/news/theme-withouttheme/code-4527/ (дата обращения: 25.03.2017).
2. Утилизация отходов цветной металлургии: экологический портал. - 2017. URL:http://portaleco.ru/ekologija-goroda/utilizacija-othodov-metallurgicheskogo-kompleksa.html
3. DirektEconomic: Значение цветной металлургии в экономике России. - 2017. - URL: http://www.directeconomic.ru/dhoms-194-1.html (дата обращения: 25.03.2017).
4. Леонтьев Л. И., Дюбанов В.Г. Техногенные отходы чёрной и цветной металлургии и проблемы окружающей среды//Экология и промышленность России. - 2011. - № 4. С. 32-35.
5. Азарова С. В., Перегудина Е. В., Третьяков А. Н., Капустина А. А. Ценные и вредные элементы в рудах и отходах месторождений цветной металлургии // Молодой ученый. - 2015. - № 10.- С. 82-85.
© Данилова Н. Ю., Алексеев А. В., Шепель А. А., 2017
