Предприятия с производственным рециклингом
Глобальный рециклинг
Рис. 5.1. Схемы производственного и глобального рециклингов
Обращение с отходами является типичным примером решения систем ной задачи, когда следует комплексно учесть следующие условия, которые мы по аналогии с математикой назовем граничными:
1. Большинство предприятий народного хозяйства имманентно не могут переработать не только все количество, но даже часть собствен ных отходов. Это относится, например, к транспорту, энергетике, сель скому хозяйству, медицине, угольной промышленности и др., взнос ко торых в общее производство отходов составляет более 70% общего их количества.
2.Общее количество накопленных к настоящему времени отходов и масса образующихся ежегодно на один-два порядка выше общей мощности предприятий народного хозяйства. Иначе говоря, рассматривая гипотетиче ский случай возможного перехода всех предприятий страны на переработку уже накопленных отходов, получим, что на осуществление этого процесса потребовалось бы не менее 50 лет.
3.Капиталовложения на создание отдельной отрасли народного хозяй ства, занятой исключительно переработкой всех образующихся отходов производства и потребления, столь велики, что подобную задачу надо про сто исключить из рассмотрения. Решение в этом направлении может быть связано с отдельными “адресными” ассигнованиями на строительство уста новок по нейтрализации экологически особо опасных отходов.
4.Занимая весьма большие территории, полигоны отходов снижают эф фективность функционирования народного хозяйства пропорционально за нятой площади.
5.Нельзя рассчитывать на то, что в обозримом будущем будут внедре ны эффективные технологии переработки всех производимых в настоящее время отходов. Подобное отставание разработки технологии от выпуска но вых видов продукции, связанной с новыми видами отходов, можно считать на неопределенно долгое время неопровержимой данностью.
Перечисленные “граничные” условия определяют стратегию обраще ния с отходами, которая, на наш взгляд, должна быть основана на следую щих принципах:
1.Экологически опасные отходы должны быть переведены в безопас ное состояние в кратчайшие сроки. При этом от технологии переработки нельзя требовать в обязательном порядке экономической или технологиче ской эффективности. Основной критерий выбора решения - наименее за тратный перевод материалов в безопасное состояние. Примером является решение проблемы отходов, содержащих тяжелые металлы (отходы галь ванопроизводства, некоторые виды отходов энергетики и др.). Получение из этих опасных отходов безопасных полиметаллических лигатур является вполне реальной задачей. При этом надо смириться с тем, что в настоящее время большая часть этого продукта не найдет потребителя, а продукция будет законсервирована до тех пор, пока не будут разработаны эффектив ные технологии извлечения компонентов из этих лигатур.
Другим примером решения подобного рода задач является утилизация
(превращение в безопасные газы и оксидные твердые фазы) отходов хими ческого производства с гарантированным отсутствием вторичных вредных выбросов. Так, ввод в горн доменных печей измельченных отходов потреб ления (например, отходов пластмасс) полностью исключает вторичные вредные выбросы с полной утилизацией этого типа отходов. Процесс нашел реальное воплощение в практике эксплуатации ряда доменных печей на ме
таллургических предприятиях ФРГ.
2. Отраслям народного хозяйства должно быть выгодно максимально использовать собственные отходы. Этому должны способствовать эконо мические и правовые стимулы —крупные штрафы за использование тер риторий для размещения полигонов техногенных отходов и связанное с этим загрязнение воды, почвы и воздуха, льготы при получении кредитов и приоритет в участии в государственных и муниципальных программах
щие признаки, аналогичные свойствам природных комплексных полиметаллических руд. Среди них - присутствие элементов в форме сложных соединений, твердых растворов; малый размер зерен этих соединений при тесном их про растании; невысокое содержание каждого элемента в отдельности и пр.
Металлургия является наиболее универсальной отраслью народного хо зяйства, способной утилизировать подавляющее большинство отходов про изводства и потребления. Современные металлургические технологии и действующие агрегаты пригодны для работы при низких и высоких темпе ратурах, в большом диапазоне давлений, при различном окислительно-вос становительном потенциале газовой среды, при разнообразном грануломет рическом составе перерабатываемого материала. Добавим к этому огром ные мощности металлургического производства. Таким образом, с помо щью процессов, применяемых в металлургии, можно без значительных ка питальных вложений переработать основную массу образующихся отходов производства и потребления.
Особенно пригодны для переработки отходов слоевые процессы и соот ветствующие им металлургические агрегаты - шахтные печи, конвейерные машины и другие подобные устройства. Слоевой процесс обеспечивает пре дельно высокие характеристики тепло- и массообмена между энергоносите лем - печным газом, и потребителем энергии - металлургической шихтой.
Для оценки возможностей использования металлургических технологий для переработки промышленных и бытовых отходов приведем следующие рассуждения. Американские ученые Донелла и Деннис Медоузы и Йорген Рандерс в своем знаменитом труде “За пределами роста”, выполненном по заказу Римского клуба в Массачусетском технологическом институте, вы сказали мнение, что если брать за модель американский образ жизни и чис ленность населения Земли в XXI в. считать равной 12,5 млрд человек, миро вое производство стали должно будет вырасти в 7 раз и составить 4-5 млрд т в год. Однако основная часть прироста будет связана со слаборазвитыми и развивающимися странами. В США среднедушевое потребление стали от носительно стабилизировалось и составляет 400-500 кг/год. Исходя из этих прогнозов и внося некоторые коррективы для условий России, можно пред полагать, что потребление стали в России в XXI в. стабилизируется на уров не 60-70 млн т, а чугуна - на уровне 35-40 млн т в год.
Важнейшая особенность металлургии XXI в. - резкое снижение запасов и доведение до минимальных величин объема добычи железных руд, свободных от примесных металлов. По нашим расчетам не более 25-30% железных руд России, вовлекаемых в производство, будут достаточно чисты по примесным элементам. Это находится в противоречии с ужесточающимися требованиями к составу металлопродукции. Сохраняется тенденция роста доли качествен ных сталей в объеме производства черных металлов. Одновременно в послед ние годы за рубежом возникла острая потребность в особо чистых по приме сям чугунах. Чугун, содержащий менее 0,05% марганца, 0,15-0,20% кремния, 0,01-0,02% серы и фосфора и не содержащий вовсе титана, хрома, ванадия, никеля и др., ценится на мировом рынке в 1,5-2 раза дороже.
Таким образом, перед металлургией возникла принципиально новая про блема —переработка комплексных руд с максимально полным извлечением всех попутных элементов. При этом комплексные руды и техногенные от ходы, как отмечалось выше, объединяет ряд общих признаков. Поэтому ос
воение переработки комплексных руд создает объективные предпосылки для решения той же проблемы с техногенными отходами.
В 1995 г. в России действовала 61 доменная печь общим объемом 8737 м3. В 1994 г. эти печи произвели 36,5 млн т чугуна (против 57,1 млн т в 1998 г. - наивысшего показателя). Уменьшение объема производства под тверждает объективную тенденцию снижения потребления металла в Рос сии до величин, прогнозируемых нами.
Таким образом, впервые в Российской Федерации появился резерв мощ ностей по черным металлам, составляющий около 20 млн т чугуна и 40 млн т стали. Без серьезных капиталовложений значительную часть этих мощно стей можно переориентировать для переработки отходов, хранение кото рых экологически опасно.
Прежде всего - это отходы энергетики, в первую очередь золошлако вые отходы. Предварительное окускование зол в восстановительных усло виях с переводом подавляющего числа элементов в металлическое состоя ние и заключительная плавка в плавильном агрегате с получением полиме таллической лигатуры позволяют снять экологическую напряженность тер ритории и получить вполне безопасный вторичный металлический ресурс либо в режиме хранения, либо в режиме селективного извлечения отдель ных компонентов.
Оценивая общие возможности металлургических методов переработки техногенных отходов, можно считать достаточно вероятной возможность ориентировать свободные мощности металлургической промышленности на переработку отходов следующих отраслей народного хозяйства: энерге тики, машиностроения, топливных отраслей, химической, деревообрабаты вающей и целлюлозно-бумажной.
Отходы этих отраслей вкупе с собственными отходами металлургиче ских предприятий составляют 70% всех промышленных отходов, требую щих первоочередной переработки.
Вполне пригодны металлургические агрегаты для переработки твердых бытовых отходов и осадков сточных вод. Особо важно при этом иметь в ви ду, что при таком методе переработки отходов не образуются вторичные вредные выбросы.
Для переработки отходов можно использовать устаревшие маломощ ные металлургические агрегаты, которых в России много на предприятиях металлургической и машиностроительной отраслей. Такие предприятия за частую сосредоточены в небольших городах и являются основным источни ком рабочих мест для населения этих городов. В основном эти предприятия убыточны, однако их закрытие обостряет социальную проблему в связи с опасностью безработицы. Между тем они позволяют гибко менять номенк латуру перерабатываемых отходов и вид получаемой продукции, что пред ставляет трудности для крупных предприятий.
Утилизация отходов, кроме этого, во многом решает экологические проблемы, так как отходы занимают территорию (только под свалки ТБО отчуждено более 10 тыс. га земель), отравляют почву и воду, развеиваются и переходят в воздушные массы.
Таким образом утилизация отходов в свете решения вопросов сбереже ния материальных ресурсов и стабилизации экологического состояния пла неты превращается в одну из основных проблем XXI в.