Получение металлов из отходов

Обновлено: 06.05.2024

Использование вторичных металлов имеет важнейшее значение, поскольку обеспечивает большую экономию общественного труда. Это связано с тем, что затраты на вовлечение металлоотходов в оборот значительно меньше, чем на выплавку первичного металла из руды. Использование 1 т подготовленного лома черных металлов позволяет экономить свыше 1,8 т руды, агломерата и окатышей, 0,5 т кокса, 45 кг флюсов, около 100 м3 газа. При этом экономится более половины энергии, необходимой на выплавку металлов из руды (табл. 7.1).

При использовании металлолома для выплавки металлов значительно снижается нагрузка на окружающую среду (табл. 7.2).

Факторы, влияющие на окружающую среду

Выплавка стали из

Использование первичного сырья, т

Расход воды, м 3

Количество веществ, загрязняющих атмосферу, т

Отходы горнопромышленных разработок, т

Поскольку металлы являются важнейшим конструкционным материалом и применяются во всех отраслях промышленности, строительстве, сельском хозяйстве и на транспорте, то и происхождение их отходов может быть самым различным.

В общем виде металлолом — это металлические изделия, оборудование, машины, здания и сооружения или их металлические части, непригодные для дальнейшей эксплуатации. Металлолом может быть военным, судовым, бытовым и бесхозным.

Военный металлолом состоит из предметов военной техники, военно-технического имущества и боеприпасов.
Судовой металлолом состоит из плавучих средств и их оборудования.
Бытовой металлолом состоит из предметов и деталей бытовой техники и бытовых машин.
Металлическая стружка — отходы, образующиеся при резании металла (кроме кусковых отходов).

Скрап — зашлакованные отходы черных металлов. Скрап может быть стальным и чугунным. Стальной скрап — мелкие стальные частицы, образующиеся при разбрызгивании стали во время ее транспортировки и разливки в изложницы, а также остывшая сталь на стенках и дне разливочного ковша. Максимально возможное использование скрапа при выплавке стали зависит от способа производства стали (табл. 7.3).

Способ производства стали

Объем применения скрапа, %

Основное количество вторичных черных металлов образуется при их производстве, а также при амортизации оборудования (табл. 7.4).

Амортизационный лом образуется от ликвидации основных средств, при капитальном и текущем ремонте оборудования, при ремонте и замене технологической оснастки и инструмента, а также при ремонте и замене малоценного инвентаря.

Количество образующихся в промышленности отходов черных металлов зависит от отрасли промышленности: наибольший объем отходов образуется в транспортном машиностроении, затем в судостроении, станкостроении, приборостроении и других отраслях экономики.

Степень использования металла при изготовлении изделий, возведении сооружений и других объектов называется коэффициентом использования металла (КИМ). КИМ (А) определяют по уравнению:

где Q — количество использованного металла; Q₁ — количество металла, перешедшего в состав нового изделия.

Средний коэффициент использования металла в российской экономике составляет 0,7.

Самый высокий КИМ — в строительстве, что объясняется использованием подавляющей части металла в этой отрасли без обработки (арматура, балки, швеллеры и т.п.). Отходы в строительстве образуются в основном при раскрое металла.

Самый низкий КИМ — в авиации, что связано с малой серийностью производства в этой отрасли.

В отдельных производствах в отходы уходит до 70—80 % металла.

До недавнего времени значения КИМ жестко регламентировались и спускались сверху Госпланом СССР, поскольку от его величины зависели фонды на металл, выделявшиеся той или иной отрасли (предприятию). В настоящее время снабжение предприятий идет по прямым поставкам, величина КИМ никем не устанавливается, хотя само предприятие заинтересовано в его снижении, так как от этого зависит его прибыль.

Особую ценность представляют отходы и лом цветных металлов, к которым относятся все металлы и их сплавы, за исключением железа и его сплавов. Они обладают весьма ценными эксплуатационными свойствами и широко применяются в современной промышленности. В технике принято подразделять цветные металлы на легкие, тяжелые, благородные, тугоплавкие, рассеянные, редкоземельные, радиоактивные. Наиболее значительны объемы образования лома и отходов следующих цветных металлов и сплавов на их основе: алюминия, меди, свинца, цинка, никеля, титана, олова, вольфрама, молибдена, кадмия, кобальта, магния, ртути.

Лом и отходы цветных металлов образуются на многочисленных предприятиях практически всех отраслей народного хозяйства, которые используют первичные цветные металлы и сплавы. Общее число организаций, сдававших лом цветных металлов в СССР, достигало 130 тысяч, а наиболее крупных, поставлявших свыше 200 т отходов и лома цветных металлов в год, — 1500. Наиболее крупные поставщики лома и отходов цветных металлов — предприятия электротехнической, металлургической, автомобильной и судостроительной отраслей промышленности.

Выработка цветных металлов из отходов является важнейшим источником их производства. Однако у нас в стране доля вторичных цветных металлов в общем объеме их производства значительно ниже, чем в технически развитых странах (табл. 7.5). Объясняется это тем, что большое количество отходов цветных металлов, особенно содержащихся в бытовых отходах, теряется на местах их образования, засоряя окружающую среду. Между тем цветные металлы, содержащиеся в бытовых отходах, являются ценнейшим сырьем, и население должно участвовать в его сборе.

Технология извлечения драгоценных металлов из отходов электротехники

В последнее время становится все более экономически выгодно использовать вторичное сырье с целью добычи полезных материалов для их дальнейшего использования. В частности, отходы электротехнической промышленности, радиотехнические и бытовые приборы являются вторичными источниками ценных металлов. Существуют технологии и методики обработки подобных отходов, но из-за ряда проблем широкого распространения они не находят. Для организации производств по обработке и утилизации вторичного сырья необходима муниципальная и государственная поддержка, а так же создание и модернизация технологий по утилизации, с целью увеличения экономической выгоды всего процесса.

По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий.

В радиотехнической и электронной промышленности постоянно образуются отходы изделий из цветных металлов и их сплавов, покрытых золотом, серебром, платиной и палладием. Использование вторичного металлосодержащего сырья в современном мировом производстве металлов быстро и неуклонно растет. В ряде промышленно развитых стран производство вторичных металлов составляет 30-40% от общего объема металлургической промышленности. Отходы, с одной стороны, наносят огромный вред окружающей среде, с другой – представляют собой ценнейшие ресурсы, по содержанию полезных компонентов в сотни и тысячи раз превосходящие природные источники.

Хорошо известно, что если ранее извлечённые ценные материалы, которыми являются драгоценные металлы, вводятся в оборотное использование, то это полностью оправдывает любые затраты, вложенные в утилизацию. Высокие показатели экономической эффективности при выделении драгоценных металлов из отходов определяются увеличением выхода и степени извлечения металлов по сравнению с первичным рудным сырьём. Данные процессы имеют значительно меньшее число стадий, сокращённый расход энергии и требуют небольших производственных площадей.

Несравнимы и уровни содержания драгоценных металлов в первичном или шлиховом сырье и вторичном сырье (лом, различные отходы). Например, содержание платиноидов суммарного количества в 2-3 г на тонну считается весьма рентабельным в переработке. Масса же драгметаллов во «вторичке» исчисляется килограммами и десятками килограмм на тонну, если не принимать во внимание ещё более богатую продукцию металлургического производства — контактные каталитические сетки, термопары, тигли, корпуса стеклоплавильных аппаратов и т.д.

Также, например, в россыпных месторождениях содержание золота составляет до 0,1 – 0,5 г/т руды, в коренных рудах 1 – 5 г/т. Во вторичном сырье содержание золота от 100 г/т до 100 кг/т. Доля благородных металлов, получаемых из вторичного сырья, составляет 20 – 50%.

Методы переработки вторичного сырья выбираются в зависимости от особенности сырья, содержания в них компонентов, подлежащих извлечению, а также наличию сопутствующих веществ.

Крупногабаритные электротехнические отходы (оргтехника, телевизоры, компьютеры) на первоначальном этапе утилизации подвергаются разборке на составляющие компоненты, которые затем самостоятельно перерабатываются по соответствующим технологиям. Квалифицированные специалисты проводят разборку утилизируемой техники с выделением всех опасных материалов (в первую очередь ртутьсодержащих люминесцентных ламп).

Разрушение одного монитора персонального компьютера способно вызвать загрязнение ртутью производственного помещения объемом 50м³ до 60ПДК, а жидкокристаллического телевизора с диагональю 40 дюймов — до 400-500ПДК. Ртутьсодержащие люминесцентные лампы помещаются в специальные герметичные контейнеры и направляются на обезвреживание специализированным предприятиям-переработчикам.

Компоненты, из которых можно извлекать драгметаллы, извлекаются и помещаются в пластиковые контейнеры или полиэтиленовые пакеты. Эти компоненты передаются по договору в специализированные организации, имеющие свидетельства о постановке на учет Инспекцией пробирного надзора Минфина РФ («Промпереработка», «Экоцентр», МГУП «Промотходы» и др.). Затем отделяются детали, пригодные для дальнейшего рециклинга (полимеры, металл и др.). На втором этапе проводится механизированное измельчение отходов в дробилке в соответствии с утвержденным технологическим регламентом процесса переработки неликвидной продукции. Измельченные материалы помещают в герметичные контейнеры. Их могут использовать, например, для получения продукции — добавок для производства цемента.

В мировой практике для извлечения металлов из электронного скрапа используют сжигание и плавление, а также процессы гидрометаллургии (гидрометаллургическая переработка плат заключается в обработке их азотной кислотой или раствором нитрата меди в азотной кислоте, что обуславливает необходимость в организации очистки сточных вод). Эти технологии дороги, приводят к выделению флоксинов и канцерогенов. Они отличаются большой материало- и энергоемкостью, значительная часть отходов электронного скрапа подлежит захоронению. При традиционных способах переработки теряются сопутствующие компоненты – пластики, текстолит, дерево.

Ведущими отечественными организациями в области переработке электронного лома являются Минсвязи РФ, НИИ Гиналмаззолото и некоторые другие.

В Минсвязи разрабатывается технология комплексной переработки лома радиоэлектронной аппаратуры, предусматривающая:

механические методы измельчения лома и сепарации дробленого лома на компоненты;
получение вторичного оловянно-свинцового припоя путем нагрева и последующего центрифугирования лома печатных плат;
получение чистых металлов электролитическими методами;
переработку стекла, полимерных и деревянных материалов и производство из них товаров народного потребления.

Технология, разрабатываемая в НИИ Гиналмаззолото, ориентирована на получение в основном благородных металлов из элементов и узлов электронного лома, их содержащих. Другой особенностью технологии является широкое использование методов сепарации в жидких средах и некоторых других, характерных для обогащения руд цветных металлов.

ВНИИПвторцветмет специализируется на технологиях переработки отдельных типов лома: печатных плат, электронно-вакуумных приборов, блоков ПТК в телевизорах и др.

По плотности материал платы с большой степенью достоверности делится на две фракции: смесь металлов и неметаллов (+1,25 мм) и неметаллы (-1,25 мм). Такое разделение может быть осуществлено на грохоте. В свою очередь из фракции неметаллов при дополнительной сепарации на гравитационном сепараторе может быть выделена металлическая фракция и тем самым достигнута высокая степень концентрации получаемых материалов.

Часть (80,26%) оставшегося материала +1,25 мм может быть подвергнута повторному дроблению до крупности -1,25 мм с последующим выделением из него металлов и неметаллов.

На заводе «ТЭКОН» в Санкт-Петербурге установлен и эксплуатируется производственный комплекс извлечения драгметаллов. Используя принципы ударно-скоростного дробления исходного лома (изделия для микроволновой техники, считывающие устройства, микроэлектронные схемы, печатные схемы, Pd-катализаторы, печатные платы, отходы гальванотехники) на установках (роторно-ножевой измельчитель, высокоскоростной ударно-роторный дезинтегратор, грохот барабанный, сепаратор электростатический, сепаратор магнитный) получают избирательно дезинтегрированный материал, который далее разделяется методами магнитной и электрической сепарации на фракции, представленные неметаллами, черными металлами и цветными металлами, обогащенными платиноидами, золотом и серебром. Далее драгоценные металлы выделяются посредством аффинажа.

Этот метод предназначен для получения полиметаллического концентрата содержащего серебро, золото, платину, палладий, медь, и другие металлы, с содержанием неметаллической фракции не более 10 %. Технологический процесс позволяет обеспечить извлечение металла в зависимости от качества скрапа на 92-98% .

Каждый класс крупности отклассифицированного после дробления материала (-5,0+2,0; -2,0+0,5 и -0,5+0 мм) подвергают электростатической сепарации в поле коронного разряда, в результате чего образуются фракции: проводящая все металлические элементы плат и непроводящая - фракция слоистого пластика соответствующей крупности. Затем из металлической фракции получают припой и шлихи драгметаллов. Непроводящую фракцию после обработки используют либо как наполнитель и пигмент в производстве лаков, красок, эмалей, либо повторно в производстве пластмасс. Таким образом, существенными отличительными признаками являются: разупрочнение электротехнических отходов (плат) перед дроблением в водной среде при температуре 200-210ºС, и классификация по определенным фракциям, каждая из которых затем проходит обработку с дальнейшим использованием в промышленности.

Технология характеризуется высокой эффективностью: проводящая фракция содержит 98,9% металла при его извлечении 95,02%; непроводящая фракция содержит 99,3% модифицированного стеклотекстолита при его извлечении 99,85%.

Известен еще один способ извлечения благородных металлов (патент Российской Федерации RU2276196). Он включает дезинтеграцию радиоэлектронного лома, виброобработку с отделением тяжелой фракции, содержащей благородные металлы, сепарацию и выделение металлов. При этом полученный радиоэлектронный лом сортируют и отделяют металлические детали, оставшуюся часть лома подвергают виброобработке с отделением тяжелой фракции и сепарации. Тяжелую фракцию после сепарации смешивают с предварительно отделенными металлическими деталями и подвергают смесь окислительному плавлению при подаче воздушного дутья в пределах 0,15-0,25 нм3 на 1 кг смеси, после чего проводят электрорафинирование полученного сплава в сульфатном растворе меди и выделяют из образовавшегося шлама благородные металлы. Благодаря способу обеспечивается высокое извлечение благородных металлов, %: золото - 98,2; серебро - 96,9; палладий - 98,2; платина - 98,5.

Непосредственно же программы по системному сбору и утилизации отработавшего электронного и электрического оборудования в России практически отсутствуют.

В 2007 году на территории Москвы и Московской области в соответствии с распоряжением правительства Москвы "О создании городской системы сбора, переработки и утилизации отходов электроники и электротехники" собирались выбрать земельные участки для развития производственных мощностей Экоцентра МГУП "Промотходы" по сбору и промышленной переработке отходов с выделением зон утилизации лома электронной и электротехнической продукции в пределах участков планируемых под объекты санитарной очистки.

По данным на 30.10.2008 проект еще не был воплощен в жизнь, а в целях оптимизации расходов бюджета города Москвы на 2009-2010 годы и плановый период 2011-2012 годов мэр Москвы Юрий Лужков в сложных финансово-экономических условиях распорядился приостановить ранее принятые решения о строительстве и эксплуатации ряда мусороперерабатывающих предприятий и заводов в Москве.

В том числе приостановлены распоряжения:

"О порядке привлечения инвестиций для завершения строительства и эксплуатации мусороперегрузочного комплекса в промзоне Южное Бутово города Москвы";
"Об организационном обеспечении строительства и эксплуатации мусороперерабатывающего завода по адресу: Остаповский проезд, д.6 и д.6а (Юго-Восточный административный округ города Москвы)";
"О внедрении автоматизированной системы контроля оборота отходов производства и потребления в городе Москве";
"О проектировании комплексного предприятия санитарной очистки ГУП "Экотехпром" по адресу: Востряковский проезд, вл.10 (Южный административный округ города Москвы)".

Перенесены на 2011 год сроки реализации распоряжений:

Распоряжение №2553-РП "Об организации строительства производственно-складского технологического комплекса с элементами сортировки и предварительной переработки крупногабаритного мусора в промзоне "Курьяново";
Распоряжение №2693-РП "О создании комплекса по переработке отходов".

Также признано утратившим силу распоряжение «О создании городской системы сбора, переработки и утилизации отходов электроники и электротехники".

Схожая ситуация наблюдается во многих городах Российской Федерации и при этом она усугубляется во время экономического кризиса.

Сейчас в России существует закон, который регулирует обращение с отходами потребления, куда относится и отслужившая бытовая техника, за нарушение которого предусмотрен штраф: для граждан – 4-5 тыс. рублей; для должностных лиц – 30-50 тыс. рублей; для юридических лиц – 300-500 тыс. рублей. Но при этом, выбросить на помойку старый холодильник, радиоприемник или какую-либо часть автомобиля – это по-прежнему наиболее простой способ избавиться от старой техники. Тем более что оштрафовать вас могут только в том случае, если вы решите оставить хлам просто на улице, в непредназначенном для этого месте.

1. Вторичная металлургия серебра. Московский государственный институт стали и сплавов. – Москва. – 2007.
2. Гетманов В.В., Каблуков В.И. Электролитическая переработка отходов
средств вычислительной техники, содержащей драгоценные металлы // МГТУ «Экологические проблемы современности». – 2009.
3. Патент Российской Федерации RU 2014135
4. Патент Российской Федерации RU2276196
5. Комплекс оборудования для переработки и сортировки электроннoго и электротехнического скрапа и кабеля. [Электронный ресурс]
6. Утилизация оргтехники, электроники, бытовой техники. [Электронный ресурс]

Техника и технология извлечения цветных металлов из отходов металлургического производства

Цветная металлургия – отрасль тяжелой индустрии, производящая конструкционные материалы. Она включает в себя добычу, обогащение металлов, передел цветных, производство сплавов, проката, переработку вторичного сырья, а также добычу алмазов.

Производство черных и цветных металлов сопровождается получением большого количества отходов, значительная часть которых до сих пор не используется, складируется в отвалах, хранилищах, отстойниках. К числу таких отходов относятся металлургические шлаки, шламы, пыли, замасленная окалина.

Наличие этих отходов на поверхности земли опасно для природы и населения региона. Однако металлургические отходы содержат большое количество ценных компонентов, извлечение и вторичное использование которых экономически выгодно позволит увеличить сырьевую базу металлургии и уменьшить добычу первичных полезных ископаемых.

В настоящее время возможности вторичного использования ценных компонентов металлургических отходов реализуются незначительно, причем извлечение ценных компонентов таких отходов производится неполно

Радикальное решение вопроса безотходной утилизации побочных продуктов металлургического производства возможно лишь при использовании пирометаллургических процессов (высокотемпературной обработки расплавленных шлаков, шламов и пылей). В таком случае реализуется возможность дополнительного достаточно высокого извлечения из них железа и других металлов путем восстановления оксидов, осаждения из шлакового расплава восстановленного металла и получения шлаковых расплавов, пригодных для производства высококачественных строительных материалов.

Во всех металлургических процессах образуется значительное количество пыли, которую необходимо улавливать и утилизировать с целью извлечения содержащихся в них металлов и поддержания необходимого уровня охраны окружающей среды

Для этого применимы системы сухого и мокрого пылеулавливания. Основная проблема при улавливании металлургической пыли – повышенное содержание цинка и свинца, которые нарушают процессы пылеулавливания и собственно выплавки.

Захоронение металлургических отходов, таких как металлургическая пыль и шлаки, несут за собой большую опасность для окружающей среды по своим свойствам: дисперсность, токсичность. Это стало основной проблемой нынешнего производства, что повлекло за собой поиск оптимального решения утилизации и переработки металлургических отходов.

Утилизация твердых отходов в большинстве случаев требует разделения на компоненты (в процессах очистки, обогащения, извлечения ценных составляющих) с последующей переработкой сепарированных материалов различными методами, либо придания им определенного вида, обеспечивающего саму возможность утилизации.

Дробление и помол.

Интенсивность и эффективность большинства химических и биохимических процессов возрастает с уменьшением размеров кусков (зерен) перерабатываемых материалов. В этой связи технологическим операциям переработки твердых отходов обычно предшествуют операции уменьшения размеров их кусков.

Дробления используют для получения из крупных кусков продуктов крупностью преимущественно около 5 мм. Дробление широко используют при переработке отвальных шлаков металлургических предприятий, вышедших из употребления резиновых технических изделий, отходов древесины, некоторых пластмасс, строительных и других материалов. В качестве основных технологических показателей дробления рассматривают степень и энергоемкость дробления.

Помол используют при необходимости получения из кусковых отходов зерновых и мелкодисперсных фракций крупностью менее 5 мм.

Наиболее распространенными агрегатами измельчения являются стержневые, шаровые и ножевые мельницы. Помол некоторых типов отходных пластмасс и резиновых технических изделий проводят при низких температурах (криогенное измельчение). Мелющими телами в стержневых и шаровых мельницах являются размещаемые в их корпусах стальные стержни и стальные или чугунные шары. В мельницах ножевого типа измельчение идет в узком (0, 1-0, 5 мм) зазоре между закрепленными внутри статора неподвижными ножами и ножами, фиксированными на вращающемся роторе. Барабанные стержневые и шаровые мельницы используют как для сухого, так и для мокрого помола. Тип и размеры характеризуют приемом эвакуации продукта, внутренним диаметром D барабана без футеровки и рабочей длиной L. Различают короткие (L меньше D) мельницы. Стержневые мельницы обычно применяют для грубого измельчения отходов. По сравнению с шаровыми мельницами они обеспечивают более равномерный по крупности продукт и меньшее количество шламов.

Классификация и сортировка

Процессы классификации и сортировки используют для разделения твердых отходов на фракции по крупности. Они включают методы грохочения кусков (зерен) перерабатываемого материала и их разделение под действием гравитационно-инерционных и гравитационно-центробежных сил. Эти методы широко применяют в качестве самостоятельных и вспомогательных при непосредственной утилизации и переработке большинства твердых отходов. В тех случаях, когда классификация имеет самостоятельное значение, т.е. преследует цель получения той или иной фракции материала в качестве готового продукта, ее часто называют сортировкой.

Грохочение представляет собой процесс разделения на классы по крупности различных по размерам кусков (зерен) материала при его перемещении на ячеистых поверхностях. В качестве последних используют колосниковые решетки, штампованные решета, проволочные сетки и щелевидные сита, выполненные из различных металлов, резины, полимерных материалов и характеризующиеся ячейками (отверстиями) различных форм и размеров.

В условиях «Артемовского завода по переработке цветных металлов» для извлечения полезных компонентов из отходов литья применяют шаровые мельницы. После измельчения шлака получают мелкодисперсный порошок, из которого далее методом переплавки получают до 70-80 % чистого материала, что обеспечивает экономичночность и экологичность выплавки цветных металлов, так как в этом случае в полном объеме используется все ресурсы для выплавки.

Анализ путей решения проблемы твердых отходов в Украине

Автор: А.С. Парфенюк, С.П. Веретельник, А.Н. Сова, А.А. Топоров, Г.А. Власов, С.И. Кауфман, Г.Г. Клешня, Н.П. Скрипченко

Проблема твердых бытовых отходов (ТБО) в Украине все более обостряется. Свалки ТБО занимают огромные площади, только в Донецкой области это более 500 кв. км. Отходы разлагаются, выделяя свалочный газ, токсичные фильтраты и другие опасные ядовитые вещества.

Значительным компонентом отходов являются полимеры: упаковочные материалы, корпуса различного оборудования, бытовой техники, трубы, мебель и многое другое. Их доля превысила 12%, а ежегодный прирост составляет 10-12% [1, 2].

Полимеры практически не разлагаются под действием естественных факторов, как это происходит с другими органическими отходами, а те из полимеров, которые медленно, но разрушаются, в процессе разложения выделяют токсичные соединения, загрязняющие окружающую среду. Способ избавления от мусора путем простого сжигания по отношению к полимерным отходам просто недопустим из-за токсичности газовых выделений.

Кратко рассмотрим зарубежный опыт решения проблемы. Сжигать целесообразно только некоторые типы пластмасс, потерявших свои свойства, для получения тепловой энергии. Известна тепловая электростанция в городе Вульвергемптоне (Великобритания) впервые в мире работает на полимерах и старых автомобильных покрышках. Осуществить этот уникальный проект, позволяющий обеспечить электроэнергией 25 тыс. жилых домов, помогло английское Управление по утилизации неископаемых видов топлива. В Германии в сфере утилизации отходов занято более миллиона человек; на экологические программы ежегодно расходуется около 30 млрд евро.

На Тайване правительственным учреждениям, школам, вооруженным силам запрещено пользоваться полиэтиленовыми пакетами и сумками. За нарушение закона накладываются большие штрафы.

В США производится более 1, 5 тысяч наименований изделий из вторичных пластмасс, которые раньше производились только с использованием первичного сырья. Этот опыт расширяется.

В Великобритании и США осуществляют утилизацию свалочного газа (биогаза), заменяющего в качестве топлива каменный уголь и природный газ.

Япония стала инициатором изготовления печей небольшой мощности без дымовых труб и отходящих газов, в которых по технологии пиролиза отходы превращают в углеводородное волокно, карбидокремниевые волокна для различных практических нужд.

В Китае очень развита система заготовки вторичного сырья: макулатура, полимерная и металлическая упаковка (алюминиевые и жестяные банки, пластиковые бутылки, стеклотара). Небольшие передвижные приёмные пункты расположены рядом с жилыми домами.

Существуют также промышленно освоенные технологии пиролиза отходов пластических масс и изношенных автомобильных шин (Великобритания, США, Япония, Италия, Германия). Заводы мощностью 50 - 80 тыс. тонн отходов в год производят газообразное, жидкое топливо, технический углерод. Однако предварительное измельчение отходов и высокие затраты на разделение и очистку продуктов пиролиза в соответствии с экологическими и санитарными нормами, а кроме того высокая цена оборудования требуют государственных дотаций для покрытия издержек производства. Все это приводит к тому, что перерабатывается только незначительное количество отходов, а прочее продолжает накапливаться.

Некоторые разработки в странах СНГ также представляют практический интерес.

Так специалистами ЗАО "Дон-Трэйд" была апробирована уникальная технология переработки. Создан бизнес-проект, позволяющий утилизировать до 10 000 тонн отходов [2]. При этом из опасных ПЭТФ- отходов предлагается получать весьма востребованные пенополиуретаны - эффективные теплоизолирующие материалы, которые отвечают современным требованиям по энергосбережению. Спектр их использования весьма широк. Внедрение этой й технологии требует инвестиций.

Украинским государственным химико-технологическим университетом совместно с ОАО “Авдеевский коксохимический завод” разработана методика высокотемпературного (900 - 1000°С) пиролиза отходов полимеров и шин с последующим разделением и очисткой продуктов пиролиза [3]. Методика подготовки отходов к дозированию в шихту позволяет применять основное оборудование завода без внесения изменений в производственный цикл. Таким образом, продукты пиролиза отходов и угольной шихты химически совместимы и перерабатываются совместно в цехе улавливания. Конечные продукты переработки соответствуют ГОСТам и ТУ, являются ликвидным товаром и реализуются потребителям.

Конечными продуктами пиролиза отходов полимеров являются: кокс, каменноугольная смола, мокрый бензол, газообразные углеводороды, 40 водород. Экономические показатели работы завода при утилизации 5 - 10% отходов в составе шихты улучшаются за счет реализации дополнительной продукции. Завод может переработать в сутки до 700 тонн отходов, или 260 тыс. т в год. Украинская коксохимия может переработать до 3 млн тонн отходов в год, что сравнимо с годовым их накоплением. Одновременно будет сэкономлено 3 млн т коксующихся углей на сумму больше 500 млн грн. [3].

Поскольку со стороны государства не реализуются неоднократно предлагаемые программы, необходимо искать методы, позволяющие бороться с отходами без привлечения дополнительных средств. Это возможно, если в качестве способа утилизации отходов использовать уже существующие технологии. Например, загружать сортированные полимерные отходы в камеру коксования, где они будут разлагаться и в виде газообразных веществ улавливаться и использоваться в качестве топлива котельных и др.

Альтернативным и относительно недорогим методом является метод формования нагреваемых полимерных отходов на существующих в строительной промышленности прессах. Полученные изделия могут быть использованы в качестве строительных материалов, тем самым будут использованы такие их качества: как стойкость к атмосферным воздействиям, высокая прочность, небольшая масса и т.п.

Возможно расширение существующих производств по изготовлению пригодных к использованию изделий из вторичного сырья полимеров. Исследования показали, что использование вторичного сырья позволит экономить до 40% средств, ранее затрачиваемых на закупку первичного сырья.

Следовательно, разработка и внедрение технологий по утилизации и использованию отходов позволит добиться экономии сырья для существующих производств и получения высокого экономического эффекта.

Наиболее перспективным и масштабным, по нашему мнению, является разработанный в ДонНТУ метод ТЭРО (термолизно- энергетической рекуперации отходов)[5, 6]. Он заключается в термическом разложении углеродистого сырья без доступа воздуха. Газообразные продукты, получаемые в результате такого разложения отводятся из термолизной камеры и могу быть использованы в качестве топлива. Еще одним преимуществом этого метода является возможность его применения на базе существующих производств. Это значительно снижает затраты, связанные с организацией процесса и минимизирует подготовительные работы.

Таким образом, для решения проблемы ТБО и полимерных отходов в частности, необходимо создать государственную систему организации сбора, сортировки и первичной обработки и систему цен на вторичное сырье, стимулирующих предприятия к их переработке; разработать эффективные способы переработки вторичного полимерного сырья и его модификации с целью повышения качества; создать специальное 41 оборудование для его переработки и предложить номенклатуру изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья.

Первым серьезным шагом в решении проблемы ТБО в Украине является выбор наиболее эффективного метода их переработки приемлемого для каждого региона, но с использованием зарубежного опыта. Это выведет экологическую безопасность в Украине на должный уровень.

1. Турченко Д.К. Пластиковый Армагеддон: Журнал «Удачный выбор», № 40 от 01.12.2005.

2. Клинков А.С., Беляев П.С., Соколов М.В. Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 80 с.

4. Сборник статей и информационных материалов по технологиям переработки муниципальных отходов [Составители:Т.Филкова, Т. Мусуралиев, М. Рогожин, О. Элеманов, М. Ильязов]. – Бишкек: 2006. 255 с.

5. Парфенюк А.С. Новый агрегат для переработки твердых отходов Кокс и химия. 1999. № 2. С. 35-37

6. Парфенюк А.С., Веретельник С.П., Кутняшенко И.В., Топоров А.А. Проблема создания промышленных агрегатов для утилизации твердых углеродистых отходов. Возможности ее решения Кокс и химия. 1999. № 3. С. 40-44

Отходы металлургического производства

Природно-ресурсный потенциал России огромен, но не бесконечен. Это делает актуальными вопросы использования ресурсов и сопутствующие им экологические проблемы, возникающие по техногенным причинам. Поэтому так важно решение вопроса о рациональном применении твердых промышленных отходов (ТПО), скапливающихся в процессе металлургического производства, то есть о применении малоотходных технологий в металлургии.

Переработка отходов металлургических производств

Работа современных предприятий, занятых в металлургической сфере, направлена не только на производство заготовок и изделий из металла, но и на переработку ТПО: любой серьезный металлургический завод имеет в своем распоряжении производственные ресурсы для их переработки.

Переработка вторичного сырья включает в себя два процесса, в равной степени применимых как к черному, так и к цветному металлу: утилизацию и рециклинг.

Утилизация

Процесс утилизации подразумевает переработку ТПО с целью их повторного использования. Утилизация включает в себя резку, сортировку, очистку и обработку отходов, в результате чего получаются имеющие практическую ценность материалы. Примеры утилизации — шлаковая пемза или минеральная вата: будучи продуктами металлургии, они являются не металлом, а силикатными материалами, полученными из отходов производства.

Утилизацию нередко смешивают с уничтожением, но это два разных понятия. При утилизации получается новый продукт (в том числе тепловая энергия), тогда как уничтожению подвергаются абсолютно непригодные к дальнейшему использованию отходы.

Рециклинг

В отличие от утилизации рециклинг — процесс переработки отходов, ставящий результатом их возвращение в производственный цикл. При этом вторсырье используется в производстве по своему прямому назначению. Основными технологиями рециклинга, применимого к металлическому лому и мусору, являются измельчение и переплавка.

Пример рециклинга — переплавка и повторное использование в металлургическом производстве лома черного или цветного металла. Так, полученная в результате рециклинга сталь по своим характеристикам практически не уступает той, которая выработана непосредственно из железной руды, а добавленные в нее присадки еще и способны выделить и усилить необходимые для дальнейшего ее использования в промышленности характеристики. Рециклингу подвергают и бытовой металлический мусор — жестяные банки из-под напитков, металлические крышки от бутылок.

Использование ТПО

Наибольшие возможности для вторичного использования представляют собой куски лома разных категорий и групп. Габаритные куски лома (например, образовавшиеся в процессе строительства коммуникаций) переплавляют для получения металлопроката.

Однако современные технологии переработки ТПО основаны на рациональном использовании даже тех отходов, которые кажутся бесполезными (металлические стружки, железные опилки) и содержат в себе мало металлов (шлаки, шлам).

Мелкие металлические отходы, скрап и высечка

Мелкие металлические отходы и обрезки подвергают рециклингу — брикетируют или дополнительно измельчают, переплавляют и вновь используют в литейном или химическом производстве.

Высечка — отход прессовального производства, представляющий собой перфорированную металлическую ленту или лист, — часто используется и без вторичной переработки. Материал применяется в строительстве как армирующее средство для усиления кирпичной кладки, при закладке фундамента, возведении стен.

Благодаря своим прочностным и эстетическим свойствам высечка разных видов активно используется и как материал заграждений: она заменяет собой сетку-рабицу или применяется как верхняя часть глухих (например, бетонных) заграждений для обеспечения вентиляции огороженной территории.

Шлак в строительстве и металлургии

Шлаками называют побочные продукты или отходы от производства металла. До 80% всех ТПО на металлургическом производстве составляют именно они. По своей структуре шлаки — силикаты с различным процентом содержания железа или другого металла.

В основном шлаки утилизируются. В результате их переработки получается экономичная продукция, востребованная в строительстве:

гранулированные шлаки — используются при изготовлении портландцемента и шлакоблоков, для заполнения пустот в бетоне;
щебень — применяется для изготовления бетона, укрепления фундамента и дорожных покрытий;
шлаковая пемза — служит компонентом в изготовлении шлакобетона для ограждений и несущих конструкций;
минеральная вата — действует как тепло- и звукоизоляционный материал стен, перекрытий, дверей и т.п.

Доменные шлаки используют и в шлаковом литье. Например, произведенные этим способом металлошлаковые трубы существенно экономят металл, который уходит на строительство трубопровода.

Частично шлак перерабатывается и с целью получения обратного продукта металлургии. Так, из ферросплавных шлаков, благодаря высокому содержанию в них железа, добывают частицы металла с использованием технологий дробления, магнитной сепарации.

Обратный продукт получают и из шлаков цветных металлов, но технология добычи из них частиц металлов пока недостаточно совершенна и потому не получила распространения.

Шлам: возможности переработки

Шламом называют отходы разработки горной породы или производственного процесса в виде пыли, грязи, мелкого порошка, осадка. В металлургии шлам образуется в результате газоочистки доменных и мартеновский печей, конвертеров, задействованных в производстве стали и чугуна.

В процессе плавки на каждую тонну стали приходится примерно 12-24 кг шлама, который может использоваться в металлургии. Малоотходные технологии подразумевают извлечение из него металлических частиц и их «спекание», то есть получение агломерата, который может затем применяться в агломерационной шихте при выплавке чугуна.

В промышленности находит применение и использование шлама некоторых цветных металлов. Так красный бокситный шлам, отход производства алюминия, используют в производстве цементов, шлакового щебня, дорожных покрытий.

Проблема малоотходных технологий пока стоит остро. Крупное металлургическое предприятие в среднем перерабатывает за год 1 млн тонн сырья. Это означает, что каждые сутки к отходам металлургического производства прибавляется 500 тонн одних только шлаков, не говоря о шламе, золе, вредных веществах типа диоксида серы, оксида азота. Сбрасывание отходов в отвалы и шламохранилища экономически невыгодно, чревато истощением природных ресурсов и загрязнением окружающей среды. Поэтому все большее распространение получают крупные производственные базы по получению и переработке металлов, а также освоению скапливающихся ТПО.

Свой вклад в экономику и экологию вносят и небольшие базы приема металлолома, которые занимаются сортировкой и утилизацией лома черных и цветных металлов разных категорий, включая мелкий лом — металлические отходы, пригодные для брикетирования. Отходы сортируют, очищают, при необходимости измельчают и сдают на металлургические предприятия или цементные заводы, а вредные отходы транспортируют на специальные полигоны, где уничтожают.

Переработка металлолома: особенности и способы его утилизации

Необходимость в утилизации металлолома несомненна: природные ресурсы не бесконечны при постоянной востребованности металлических изделий человеком. Добыча руды и ее дальнейшая переработка вредна с позиции экологии, так как сопровождается вредными выбросами в атмосферу. Утилизация же пришедших в негодность металлических вещей сокращает расходы по производству металла и изделий из них и не так вредна для экосистемы.

Полученный из переработанного лома металл почти не уступает добытому из руды. Поэтому ограничений на использование вторсырья из лома в производстве практически не имеется.

Способы утилизации

Утилизация — не просто передача металлолома на предприятие, занимающееся переработкой вторсырья. Переплавке или прессовке, которой завершается утилизация, предшествуют стадии, необходимость которых прописана ГОСТами. Способы переработки металлолома применяются с учетом его:

вида (черный, цветной, драгоценный);
габаритов;
категории (присваивающейся по качеству лома);
процента загрязненности.

Переплавленный металл на заводе превращается в прокат (арматуру, листы и т.п.) или в слитки, удобные для перевозки, из которых покупатель (промышленное предприятие) изготавливает металлические изделия, ориентируясь на спрос. Однако прежде, чем это случится, лом должен быть подготовлен оптимальными для него способами.

Виды металлолома и способы его переработки

Лом делится на черный (железо, сталь, чугун), цветной (медь, латунь, алюминий, свинец и т.п.), и драгоценный (серебро, золото, платина). Способы переработки для каждого вида лома специфичны.

Процесс утилизации лома цветных и драгоценных металлов, или рециклинг, более сложен, чем черного, так как применительно к каждому металлу действуют специфические технологии. Лом цветного металла получают из крупной бытовой или автомобильной техники, причем пункты приема устанавливают минимальную партию любого лома (обычно от 100 кг).

Значительно чаще и более крупными партиями перерабатывается лом черных металлов. Виды лома черных металлов прописаны в ГОСТ 2787-75, где указано, что металлолом делится на классы, виды, категории по:

проценту содержащегося в нем углерода;
наличию легирующих примесей;
качеству.

При переработке черного лома особое значение придается его габаритам: в большей степени удобен для утилизации металлолом, имеющий оптимальные для помещения в плавильную печь размеры. Требования к габаритам черного лома каждого класса и группы также прописаны в регламентирующих документах. Способы переработки черного лома напрямую зависят от его вида, качества и размеров.

Переработка черного металлолома

Процесс утилизации черного лома включает в себя сортировку, измельчение, очистку с последующим прессованием или литьем. Все эти стадии обязательны: пропуск хотя бы одной из них ведет к ухудшению свойств конечного продукта.

Сортировка

Сортировка требуется для отделения черного лома от цветного, а также распределения его по группам в соответствии с качеством металла, габаритами и процентом примесей согласно ГОСТам. Предварительная сортировка производится вручную лицами, которые сдают металлолом в пункты приема и сотрудниками этих пунктов. Но для исключения человеческого фактора и получения качественного металла из вторичного сырья сегодня все чаще используют спецоборудование для автоматической сортировки черного лома. И только с помощью специальной техники проводится сортировка черного лома по химическому составу на предмет процента содержащегося в нем углерода и примесей.

Современные сталелитейные заводы все чаще сами занимаются сортировкой лома на спецоборудовании. Но вариант с проведением сортировки непосредственно в пункте его приема остается по-прежнему востребованным в силу экономичности.

Измельчение

Черный лом измельчают с учетом его габаритов. Разделение лома на фракции осуществляется:

резкой на куски требуемых размеров — газовым, плазменным оборудованием или ножницами (портальными, аллигаторными);
пакетированием — с помощью прессовального оборудования лом превращают в удобные для транспортировки брикеты;
взрывным способом — дробление металла (или демонтаж металлической конструкции) осуществляют под действием взрывной волны на специально подготовленной территории;
механическим дроблением — посредством шредеров и специализированных мельниц (валковых, молотковых и др.).

Процесс измельчения лома влияет не только на удобство его переплавки, но и на вывоз металлических отходов с объекта к предприятию: габаритные куски лома, а также вторсырье, спрессованное в бруски или брикеты, занимает меньше места в транспорте, чем неизмельченный лом нестандартных размеров, и, следовательно, за один раз перевозится в большем количестве.

Очистка

Сданный в пункт приема металлолом обычно покрыт пылью, грязью, носит на себе следы краски, масла, лака, смешан с мусором. Для получения качественного металла загрязнения устраняют. На мелких пунктах приема ограничиваются оценкой качества лома и ручной очисткой. Но в более крупных компаниях, занимающихся заготовкой чермета, применяют профессиональные способы очистки, базирующиеся на сепарации, то есть отделении металлических фракций от неметаллических. Сепарацию производят воздушным потоком, который выметает неметаллические частицы, оставляя лом, или магнитным сепаратором (плоским, барабанным), притягивающим к себе железо и сталь, но никак не воздействующим на неметаллические включения.

Компании по заготовке металлолома осуществляют свою деятельность по лицензии. Это означает, что они ответственны за качество лома, поставляющегося ими на металлургические предприятия. Поэтому ни один пункт приема не возьмет лом, загрязнение которого опасно для дальнейшей его переработки. Запрещено принимать:

металлические емкости под давлением;
емкости из металла, заполненные краской, клеем, маслом;
лом, покрытый слоем масла (лом с отдельными масляными пятнами может быть принят);
элементы и узлы агрегатов, в которых содержится машинное масло;
емкости со взрывчатыми веществами;
радиоактивный лом.

Любой поступающий в компанию-заготовитель металлолом обязательно проходит радиоактивный контроль с помощью специального оборудования (дозиметров, поисковых приборов), который повторяется перед его транспортировкой на металлургическое предприятие.

Не станут принимать на очистку и последующую переработку и лом, подвергшийся коррозии. Отдельные пятна ржавчины на нем вполне допустимы, но если при ударе по нему молотком отделяется ржавчина, такой лом признают негодным для переработки.

Переплавка

Эту стадию лом проходит непосредственно на предприятии или мини-заводе. Он подвергается температурному воздействию в электрической или плазменной печи. Одновременно с переплавкой лома при необходимости изменяют свойства металла. Так, для повышения его качества используют специальные присадки, снижающие содержание в нем фосфора и серы: последние значительно ухудшают качество получаемой стали, делая ее ломкой. Добавляя легирующие элементы (хром, никель, ванадий), специалисты плавильных комбинатов добиваются получения стали с заданными характеристиками — механическими, физическими, химическими.

Помимо собственно переплавки на предприятиях занимаются и прокатом металла, в результате чего получаются готовые металлические листы, полосы, арматура, слитки.

Стоимость утилизации металлолома

Цена металлолома на утилизацию зависит от величины сданной партии. Чем больше сданная партия, тем дороже каждый входящий в нее 1 кг лома. На стоимость вторсырья влияет его качество, очищенность от примесей и проведенная сортировка: лом черного и цветного металла, взятый по отдельности, будет стоить дороже, чем тот же самый лом, но сданный в виде неразобранных автомобильных аккумуляторов или бытовой техники.

При назначении цены на лом важны также общая ситуация на рынке, курс цен, транспортные расходы, аренда складского помещения. Однако востребованность металлолома в промышленности делает бизнес, связанный с его сдачей и заготовкой, выгодным.

В среднем на сегодня цена 1 тонны стального лома варьируется в пределах 13000-14000 р. Стоимость тонны чугунного лома составляет примерно 13200-13600 р. Стоимость металлических изделий, сданных на лом, зависит от категории изделия и степени его повреждения. Так, б/у автомобиль в нормальном состоянии оценивается дороже, чем сгоревший или покрытый ржавчиной (разница в их стоимости за 1 тонну составляет примерно 500-1000 р.

Читайте также: