Характеристика опасности твердых промышленных отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Перечень сокращений

Введение

Основная часть

1.Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1 Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1.1Классификация и виды твердых промышленных отходов

1.1.2ТПО металлоперерабатывающих производств

1.1.3ТПО металлургических производств и их переработка

1.1.4ТПО стекольных и керамических производств и их переработка

1.1.5ТПО при производстве полимерных материалов синтетической химии

1.2 Определение класса опасности отходов

1.2.1Расчетный метод определения класса опасности

1.2.2Экспериментальный метод определения класса опасности

1.3 Утилизация промышленных отходов

1.3.1Захоронение

1.3.2Термическая переработка

1.3.3Механическая переработка

1.3.4 Биологическая переработка

2. Определение класса опасности отходов различных производств

2.1 Определение класса опасности отходов расчетным методом

2.1.1Расчет класса опасности составленный на отход- гальванические шламы

2.1.2Расчет класса опасности составленный на отход оксидов, гидроксидов, солей

2.1.3Расчет класса опасности составленный на отход шлама нефти и нефтепродуктов

2.1.4Расчет класса опасности составленный на отход шлама от мойки автотранспорта

2.2Определение класса опасности методом биотестирования

2.2.1 Определение токсичности вод, водных вытяжек из отходов по смертности дафний

2.2.2Определение токсичности вод, водных вытяжек из отходов по изменению численности клеток водорослей

Заключение

Список используемых источников

Приложение

промышленный отходы переработка утилизация

Перечень сокращений

ПДКп (мг/кг)- предельно допустимая концентрация вещества в почве

ОДК- ориентировочно допустимая концентрация

ПДКв (мг/л)- Предельно допустимая концентрация вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования

ОДУ- ориентировочно допустимый уровень

ОБУВ- ориентировочный безопасный уровень воздействия

ПДКр.х.(мг/л)- предельно допустимая концентрация вещества в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения

ПДКс.с. (мг/м3)- предельно допустимая концентрация вещества среднесуточная в атмосферном воздухе населенных мест

ПДКм.р. (мг/м3)- предельно допустимая концентрация вещества максимально разовая в воздухе населенных мест

ПДКр.з. (мг/м3)- предельно-допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны

МДС-максимально допустимое содержание

МДУ - максимально допустимый уровень

S (мг/л)- растворимость компонента отхода вещества в воде при 20оС

Снас (мг/м3)- насыщающая концентрация вещества в воздухе при 20оС и нормальном давлении

Kow - коэффициент распределения в системе октанол/вода при 20оС

LD50 (мг/кг)- средняя смертельная доза компонента в миллиграммах действующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50% подопытных животных при однократном пероральном введении в унифицированных условиях

LDкожн50 (мг/кг)- средняя смертельная доза компонента в миллиграммах действующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50% подопытных животных при однократном нанесении на кожу в унифицированных условиях

LC50 (мг/м3)- средняя смертельная концентрация вещества, вызывающая гибель 50% подопытных животных при ингаляционном поступлении в унифицированных условиях

БД - биологическая диссимиляция

Введение

промышленный отход переработка опасность

ХХ век принес человечеству немало благ, связанных с бурным развитием научно-технического прогресса, и в то же время поставил жизнь на Земле на грань экологической катастрофы. Рост населения приводит к увеличению образования бытовых отходов, интенсификация добычи ископаемых и связанные с этим увеличение примышленных отходов, загрязняющих Землю, приводит к коренным изменениям в природе, и отражаются на самом существовании человека.

В последнее время острейшей проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое развитие, является продолжающиеся загрязнения природной среды твердыми, жидкими и газообразными отходами производства и потребления, вызывающими деградацию окружающей среды

Существует классификация отходов по их химической природе, техническим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования и в нашей стране отходы характеризуются по пяти классам опасности, от чего зависят затраты на их переработку и захоронение. Класс опасности устанавливается с целью определения безопасных способов и условий размещения, перемещения, обезвреживания отходов.

При современном уровне науки и техники невозможно исключить образование не утилизируемых, не подлежащих сжиганию, не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение такого рода отходов в специально создаваемых для этих целей хранилищах, для их использования в будущем.

Ежегодно на территории России образуется около 7 млрд. тонн всех видов отходов, из которых в той или иной мере используются лишь 2 млрд. тонн. На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. тонн отходов, причем токсичных из них более 1,4 млрд. тонн.

Сравнение данных классов опасности отходов установленных расчетным методом и определенных экспериментальным путем методом биотестирования. Наука и техника начала третьего тысячелетия развивается в темпах геометрической прогрессии, не является исключением и промышленность как одна из самых масштабных сфер деятельности человека.

Промышленность России, так или иначе, развивается все более стабильно и целенаправленно. В связи с не безупречностью технологических процессов на данном этапе неизбежно негативное воздействие промышленности на окружающую среду, промышленных отходов как компонента данного воздействия. Ежегодно во всем мире и в нашей стране миллиарды тонн твердых отходов поступает в биосферу, нанося тем самым непоправимый урон как живой, так и неживой природе.[1]

1.Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1 Характеристика твердых промышленных отходов основных производств

1.1.1Классификация и виды твердых промышленных отходов

Промышленные отходы являются неоднородными, сложными поликомпонентными смесями веществ, обладающими различными физико-химическими свойствами, представляют токсическую, химическую, биологическую, коррозионную, огне- и взрывоопасность. Существует классификация отходов по их химической природе, технологическим признакам образования, возможности дальнейшей переработке и использования.[2] В нашей стране вредные вещества характеризуется по четырем классам опасности, от чего зависят затраты на переработку и захоронение: [3]

1. Чрезвычайно опасные. Вещества, содержащие ртуть и ее соединения, в том числе сулему, хромовокислый и цианистый калий, бенз-а-пирен и др. Это особотоксичные сильнодействующие ядовитые соединения.

2. Высоко-опасные. Вещества, содержащие хлористую медь, содержащие сульфат меди, щавелевокислую медь, соединения свинца.

3. Умеренно-опасные. Вещества, содержащие оксиды свинца, хлорид никеля, четыреххлористый углерод.

4. Малоопасные. Вещества, содержащие сульфат магния, фосфаты, соединения цинка, отходы обогащения полезных ископаемых.

Принадлежность к группам определяется по классификатору промышленных отходов, расчетным путем, если известны гигиенические параметры вещества и экспериментальным путем.[4] Отходы всех классов опасности делятся на твердые, пастообразные, жидкие, пылевидные или газообразные:

- твердые отходы: пришедшая в негодность тара из металлов, дерева, картона, пластмасс, обтирочные материалы, отработанные фильтроматериалы, обрезки полимерных труб, кабельной продукции.

- пастообразные: шламы, смолы, осадки с фильтров и отстойников от очистки емкостей теплообменников.

- жидкие: сточные воды, содержащие органические и неорганические вещества, не подлежащие приему на биоочистку ввиду высокой токсичности.

- пылевидные(газообразные): сдувки от дыхательных трубок емкостного оборудования, выбросы из участков обезжиривания, окраски продукции.

По химической устойчивости отходы различаются: взрывоопасные, самовозгорающиеся, разлагающиеся с выделением ядовитых газов, устойчивые. [2] Все промышленные отходы делят на утилизируемые и не утилизируемые. Утилизируемые промышленные отходы не подлежат уничтожению или захоронению, а должны быть использованы в народном хозяйстве как топливо, стройматериалы, удобрения, исходное сырье для повторной переработки или регенерации отходов с целью получения вторичного сырья. Захоронение не утилизируемых отходов определяется их потенциальной опасностью для здоровья населения. В настоящее время не утилизируемые промышленные отходы в стране делятся на пять классов опасности с учетом их токсичности, влияния на окружающую среду и технологии обезвреживания промышленных отходов на полигонах.[3]

К I классу относятся особо токсичные сильнодействующие ядовитые соединения. Их прием и захоронение производят в металлических контейнерах.

К II классу относятся жидкие отходы с минеральными загрязнениями (кислоты, щелочи, соли, гидроокиси тяжелых металлов). Нейтрализуются в котлованах за счет взаимного смешения и добавления реагентов.

К III классу относятся условно-твердые отходы, в том числе пастообразные, которые смешиваются с опилками. Сгущенные таким образом отходы помещают в котлован и изолируют сверху слоем грунта.

К IV классу относятся жидкие отходы, содержащие органические загрязнения с ХПК около 25000 мг/л. Эти отходы частично испаряются в процессе сжигания органических загрязнений.

К V классу относятся не утилизируемые нефте-маслоотходы, которые содержат до 80% воды и до 10% грунта и механических включений. Обезвреживаются эти отходы сжиганием.

Твердые промышленные отходы следует подразделить на следующие основные группы:

- отходы металлоперерабатывающих производственных подразделений;

- отходы металлургических производственных подразделений;

- отходы стекольных и керамических производств;

- отходы при производстве полимерных материалов синтетической химии (в том числе отходов резины резинотехнических изделий);

- отходы из природных полимерных материалов (отходы древесины, картона, целлюлозно-бумажные отходы, отходы фиброина, кератина, казеина, коллагена);

- отходы отопительных систем;

- волокнистые отходы;

- радиоактивные отходы.

1.1.2 ТПО металлоперерабатывающих производств

Металлоперерабатывающие производственные подразделения имеют даже при неполной загрузке большое количество металлической стружки и пыли. Металлическая стружка и металлическая пыль образуется при механической обработке, заготовке, при заточке, шлифовке изделий.

Зачастую на одном и том же оборудовании, на одном и том же станке могут образовываться отходы разных металлов, так как обрабатываются заготовки из разных металлов. Для отделения отходов разных металлов можно использовать магнитные свойства отходов железа. Притягиваясь к магниту стальные опилки отделяются от других металлических отходов и собираются отдельно в соответствующей таре. Далее они направляются на переработку.[5]

В частности из однотипной стружки можно способом горячей штамповки при t=+1000-1200°С получать монолитную деталь не требующую дальнейшей обработки. Преимущество горячей штамповки: работа при более низких температурах (огромная экономия энергетики), отсутствие потерь, 100% использование ТПО. ТПО из нержавеющей стали собираются в отдельную тару и ни в коем случае их нельзя смешивать с другими металлическими отходами. После сбора такие ТПО направляются на переработку.[6]

Во ВНИИ твердых сплавов разработан способ утилизации металлической стружки, который заключается в том, что стружка не перерабатывается в порошковую сталь. Это исключает дорогостоящий процесс литья, который для своего проведения требует значительного количества энергетики. Этот способ может быть использован на любом металлоперерабатывающем производстве. Согласно этого способа, металлическая стружка, отмытая от масел в бензине или керосине, загружается в шаровую или в вибромельницу в среду этанола и размалывается до заданной степени помола. Полученный таким способом порошок замешивается в смесителе на растворе синтетического каучука в бензине и прессуется на 500-тоном прессе. Полученный таким образом полуфабрикат, обладающий значительной пористостью (около 30%), далее спекается в защитной атмосфере или в вакууме. С целью получения заданной формы заготовку подвергают горячей ковке или прокатке. Таким способом получают порошковую сталь с мелкими зернами.[5]

В 80-х годах разработаны технологические приемы переработки ТПО сверхтвердых сталей, которые основаны на вакуумной и электрошлаковой переплавке в специальном пульсирующем магнитном поле.[6] Проведенные в то время специальные исследования показали, что электрошлаковый переплав ТПО сверхтвердых сталей в пульсирующем магнитном поле - эффективный способ восстановления изношенного инструмента для горячей штамповки.

Брак, литники, металлическая стружка после механической обработки являются хорошим материалом для приготовления шихты. В то же время применение для плавки одних отходов не рекомендуется, так как при этом может повыситься газонасыщенность металла и увеличится содержание окислов. При этом количественное содержание отходов, вводимых в плавку не должно превышать 35-40% от общей массы шихты. Если требуется проведение нескольких литейных сплавов, то нужно строго следить, чтобы не производилось смешивание ТПО металла различного состава. Поэтому возврат (ТПО металла) следует хранить строго по сплавам, ни в коем случае не допуская даже ошибочного разового смешения, в четко замаркированной таре и в разных местах для разного сплава так, чтобы случайное смешение свести к минимуму.

Для литейного производства характерно одновременное движение большого количества металла, песка и вспомогательных материалов. Важным этапом литейного производства является регенерация отработанных формовочных смесей.[7] Эта регенерация включает следующие стадии технологического процесса:

- Дробление кусковой использованной формовочной массы.

- Очистка от металлических включений.

- Просев с одновременным продуванием воздухом и отсосом пыли.

- Оттирка зерен песка от связующего.

- Повторное обеспыливание.

Дробление формовочной смеси производится в два этапа:

- Предварительное дробление на валковых дробилках.

- Окончательное дробление на роторных дробилках.

Очистка раздробленной формовочной массы от металла производится с помощью магнитных сепараторов. Наиболее удобным способом конструктивного исполнения такого сепаратора является установка электромагнитной очистки формовочных. Ее конструктивное исполнение позволяет полностью извлекать металлические частицы из отработанной и хорошо раздробленной формовочной смеси.

При дроблении, магнитной сепарации и обеспыливании разрушаются частично глинистые корки и пленки связующих с поверхностью частиц песка. Для окончательной очистки песка производится его пневморегенерация (т.е. регенерация струей воздуха). Весьма часто для очистки песка используется способ «кипящего» слоя. Для этого в движущийся слой песка вводят вращающиеся лопатки. При этом скорость воздуха рассчитывается так, чтобы частицы песка не уносились с воздухом, а находились в потоке во взвешенном состоянии, т.е. как бы кипели. Скорость движения песка регулируется так, чтобы период нахождения частицы песка был вполне достаточным для ее полной очистки.

Сложнее переводится регенерация жидкостекольных самоотверждающихся смесей. Для восстановления таких смесей применяется способ химического восстановления свойств песка, который основывается на селективном растворении в кипящем растворе щелочи.[7] Концентрация щелочи 1-15%; время обработки = 1 час, температура +100°С; степень извлечения жидкого стекла не менее 70%. Эффективность процесса регенерации на основе селективного растворения позволяет его использовать не только с обычными материалами типа кварцит, но и с дефицитными продуктами, такими как например электрокорундом. Способ селективного растворения обеспечивает высокое качество регенерации. Содержание примесей в регенерированном продукте составляет: SiO2-0,6%; FeO3-0,12%; Na2O-0,04%. [6]

Переработка ТПО основных материалов литейного производства не решает всех проблем и в частности использования вспомогательных материалов. К таким материалам следует отнести золу и шлак, которые образуются при сжигании. Шлаки в зависимости от места добычи содержат различные ценные компоненты. Сварочные шлаки из нагревательных печей богаты железом. Поэтому, такие шлаки добавляются в шихту в доменных печах для частичной замены руды с целью ее экономии. Шлаки, содержащие фосфор, могут использоваться в качестве минеральных удобрений.

Однако здесь следует обратить пристальное внимание на то, чтобы в таких продуктах не содержались канцерогенные вещества. Бездумно использовать практически любой продукт, содержащий ценный компонент ни в коем случае нельзя. Особенно это касается сырьевых материалов, где могут участвовать галогены хлор, бром. Опыт подсказывает, что в некоторых случаях шлаки с успехом могут применяться в медицинской практике. Доменные шлаки с учетом вышесказанной оговорки содержат ряд химических соединений серы, кальция, магния, железа. Растворяясь в воде и используя такую воду после проведения тщательного анализа, можно излечивать ряд болезней: невралгические заболевания, различные формы костно-суставных заболеваний. Но разумеемся перед применением для лечения такую воду следует проанализировать на содержание канцерогенов в том числе и на супертоксиканты.[8] Без проведения таких анализов использовать шлаки для приготовления минерализованной лечебной воды нельзя. Кроме данного применения шлаки используются в качестве наполнителя в строительной индустрии для формования из цементной смеси шлакоблоков.

ТПО цветных металлов и полиметаллов

Под понятием полиметалла понимается масса ТПО металла, которые состоят из нескольких сортов различных металлов, нанесенных электрохимическим путем. Часто основой изделия является железо или медь, а в качестве покрытия используются цветные и редкие или даже драгоценные металлы: золото, платина, серебро. Это относится в первую очередь ТПО от радиоэлектронных изделий, некоторых типов контрольно-измерительных приборов, некоторых электротехнических агрегатов.[9]

Собранные в зависимости от вида ТПО таких изделий подвергаются переработке в гальваническом производстве, где производится снятие металлических покрытий послойно электрохимическим способом. Например, олово и его сплавы снимаются в растворе, содержащем 50-100 г/л NaOH при температуре +60-70°С. Серебренное покрытие удаляется смесью концентрированных азотной и серной кислот. Способы переработки солей серебра основаны на получении хлористого серебра AgCl, который при его образовании всегда выпадает в осадок. Металлическое серебро снятое с тонких поверхностей полиметаллов растворяются в азотной кислоте в виде азотнокислого серебра - AgNO3 и также осаждается далее из раствора подачей соляной кислоты и образованием осадка хлористого серебра AgCl. Далее после ряда препараций (промывка водой, подкисление соляной кислотой HCl) осадок кипятят с цинком. После окончания реакции восстановления серебра, его отделяют от цинка и после ряда химических стадий очистки получается чистый готовый продукт.

Снятие золота с поверхности полиметалла производится также определенным химико-технологическим приемом с применением азотной кислоты. Работы выполняются при эффективной работающей тяге с вытяжкой воздуха для того, чтобы свести к минимуму выброс оксидов азота, которые должны улавливаться сорбентом (активированным углем или другим поглотителем).

Другой способ снятия золота заключается в обработке полиметаллических поверхностей раствором щелочи. Для этого поверхность полиметалла несколько раз обливается горячим раствором щелочи. Диффузия раствора щелочи нарушает адгезию (прилипание) с другим основным металлом и золотое покрытие снимается в воде губкой или щеткой. Если материал основной металлической поверхности медь, то вышеописанная обработка оказывается неэффективной. Изделие из полиметалла, где основная поверхность медь с целью отделения золота от меди направляется на соответствующее медеплавильное производство, где металлы разделяются обычным способом.

Следует отметить, что коэффициент использования металла в бывшем Советском Союзе по данным 1990г., составила всего 0,7, то есть 70%. Таким образом ~30% металла шло по данным 1990г. в так называемые отходы.[10] Сейчас, очевидно, этот коэффициент только снизился для всех видов металла. Это конечно не допустимо. Использование вторичного сырья на сегодня приобретает еще большую значимость, так как крайне дорогими оказываются цены на энергетику. Использование ТПО черных и цветных металлов вместо руды дает значительную экономию энергетики в процентах:

алюминия - 95%

меди - 83%

свинца - 64%

цинка - 60%

стали - 74.%

Очень много металла (особенно стали, отходы аккумуляторных батарей в виде сернокислого свинца) идет на создание стихийных несанкционированных свалок ТП.

1.1.3 ТПО металлургических производств и их переработка

ТПО металлургических производств можно несколько условно подразделить на 2 группы:

- ТПО в черной металлургии.

- ТПО в цветной металлургии.

Отходы в черной металлургии образуются уже на стадии добычи руды. При этом следует отметить, что ~ 70% вскрытых пород и отходов обогащения можно использовать для производства строительных материалов. Агломерационные производства также дают большой процент отходов. Так очистка агломерационных газов от пыли, которая содержит железосодержащий компонент осуществляется сухим или мокрым способом. Очистка газа с использованием электрофильтров и способ сухой транспортировки сорбируемой пыли позволяет устранить почти полностью сброс сточных вод.[11]

Важным шагом использования шламов, содержащих железо и улавливания всеми способами пыли является присадка этих шламов к агломерационной шихте. Кроме того, необходимо, чтобы все шлаки и пыль, улавливаемые всевозможными способами полностью утилизировались по прямому назначению. Из мировой практики известно, что в ряде стран Европы пыль из рукавных фильтров ферросплавленных печей используется для выплавки углеродистого ферромарганца.[3]

В черной металлургии применяется большое количество огнеупорных материалов, которые сравнительно быстро изнашиваются. Поэтому для того, чтобы использовать их повторно, предложена технология применения этих изношенных состарившихся огнеупорных материалов в производстве огнеупорного бетона в строительной отрасли производства.

Для этого огнеупорные состарившиеся материалы дробятся, а затем смешиваются с высокими марками цемента и замешивается обычный цементный раствор в 2-х лопастном смесителе Вернера - Пфлейдерера. Раздробленные огнеупорные материалы служат наполнителем в таком строительном растворе. Из полученного раствора формуется огнеупорный бетон или отдельные огнеупорные изделия.

В металлургическом производстве 80% от общего количества ТПО составляют шлаки. Шлаки определяют практически сущность организации безотходного металлургического производств. Доменный шлак широко применяется для массового производства широкого ассортимента строительных деталей (блоков, плит и т.п.). Главными товарными изделиями для реализации из ТПО металлургии являются следующие (в процентах):

- Различные виды гранулированного шлака - 54;

- Щебень - 35;

- Шлаковая пемза - 3,6;

- Обратный продукт для металлургии - 4.

В значительной степени используются и перерабатываются доменные шлаки. Все нормальные серьезные металлургические производства имеют участки по переработке доменных шлаков. Особенно важным товарным продуктом, получаемым на основе доменных шлаков, есть гранулированный шлак. У нас в 90-х годах около 30% цемента производилось на основе шлаков.[] При условии введения в шихту до 30% шлака энергетические затраты на производство особых видов шлакоцемента снижается на 20%.

Широко применяется шлак для получения такого продукта, как шлаковая пемза. Шлаковая пемза используется как пенистый наполнитель ряда конструкционных бетонов. При этом старение таких бетонов в отличие от наполнителей на основе синтетических полимерных материалов не сопровождается выделением каких-либо продуктов синтетической химии.

Тяжелые фракции шлаковой пемзы применяются для получения минеральной ваты. Шлаковый щебень, получаемый медленным охлаждением шлака, способствует образованию кристаллической структуры. Щебень получается из жидких шлаков, из остывших шлаков и из отвалов. Широкое применение шлакового щебня позволяет избежать строительства новых карьеров. В металлургических производствах работают установки по производству минеральной ваты из огненно-жидких шлаков. Использование жидких шлаков позволяет не только экономить сырье, но и снизить энергетические затраты.

Трудоемкость производства минеральной ваты на основе жидких доменных шлаков ниже, чем изделий из щебня. За последние десятки лет возросла переработка шлаков сталеплавильного производства. Конвертерные шлаки, содержащие 40-50% CaO; 25% Fe2O3; 8% MnO2; ~ 8% Fe используются для выплавки чугуна в аглошихте. Это восстанавливает имеющееся в шлаках содержание марганца, а дополнительное металлическое железо позволяет уменьшить потребность во флюсе.

В 90-е годы возросла переработка ферросплавных шлаков. Они перерабатываются на оборотный продукт для металлургии, для производства щебня, гранулированного шлака для стройиндустрии. При переработке шлаков из них извлекаются металлические включения различными способами в том числе магнитными сепараторами.[9]

Ферросплавные шлаки, содержащие значительный процент ценнейших элементов и большой процент железа целесообразно использовать в самой металлургии. Использование при выплавке чугуна, содержащего существенный процент углерода, шлаков ферросицилия, смеси силикатов - 40-60%; корольков - 30-45%; и карбида кремния от 3 до 16% позволяет существенно увеличить производительность доменной печи и снизить расход кокса, при одновременном уменьшении расхода кварцита. Шлаки от производства марганцовых сплавов применяются при их производстве и при плавке чугуна. Это позволяет значительно экономить марганец в металлургическом производстве.

Примером безотходного производства в черной металлургии является бездоменный способ получения железа на Оскольском электрометаллургическом комбинате на основе высокосортных железных руд КМА.[9] Применение бездоменной (бескоксовой) технологии получения стали обеспечивало в течение ряда лет отечественные предприятия высококачественной металлургической продукцией. Одновременно такая технология является более прогрессивной так как наносит меньше вреда окружающей природной среде.

При производстве цветных металлов также имеются ТПО. Так, например, обогащение руд цветных металлов расширяет применение предварительной концентрации в тяжелых средах, и различных видов сепарации. Процесс обогащения в тяжелых средах позволяет комплексно использовать сравнительно бедную руду на обогатительных фабриках, которые перерабатывают никелевые, свинцово-цинковые руды и руды других металлов. Легкая фракция, получаемая при этом, используется в качестве закладочного материала на рудниках и в строительной индустрии. В Европейских странах используются отходы, образующиеся при добыче и обогащении медной руды, для закладки выработанного пространства и опять таки в производстве строительных материалов, в дорожном строительстве.

При условии переработки бедных низкокачественных руд широкое распространение получают гидрометаллургические процессы, которые используют сорбционные, экстракционные и автоклавные аппараты. Для переработки ранее выбрасываемых трудноперерабатываемых пирротиновых концентратов, которые являются сырьем для получения никеля, меди, серы, драгоценных металлов существует безотходная окислительная технология, проводимая в аппарате-автоклаве и представляющая из себя экстракцию всех основных вышеназванных компонентов. Эта технология используется на Норильском горно-обогатительном комбинате. Из отходов заточки твердосплавного инструмента, шлаков при производстве алюминиевых сплавов также извлекаются ценные компоненты. Нефелиновые шламы при производстве цемента также используются и позволяют повысить производительность цементных печей на 30% при снижении расхода топлива. Почти все ТПО цветной металлургии можно использовать для производства строительных материалов. К сожалению, пока еще не все ТПО цветной металлургии используются в строительной индустрии.

В ряде стран восточной Европы внедрена практически безотходная технология переработки бокситов, утилизируется так называемый красный шлам, уменьшены потери при производстве щелочных металлов.[2] По специально разработанному технологическому процессу получают глинозем, оксиды железа, продукты для цементной промышленности. На Челябинском электролитном заводе действует гидрометаллический способ переработки цинкового сырья по практически безотходной технологии. На этом предприятии высоки показатели извлечения металлов, серы. .[2]

Известно, что затраты на минеральное сырье в цветной металлургии составляют более 70% всех затрат на производство продукции. Сложный состав сырья, перерабатываемого на производствах цветной металлургии и низкое содержание полезных компонентов, создают условия для образования самых больших в добывающей отрасли отходов от добычи руды до переработки.

Однако, несмотря на ряд положительных фактов в наше трудное переходное время много действующих предприятий работает по старой традиционной технологии переработки сырья, предусматривающей полезное использование только сравнительно незначительной части сырья. Сейчас это особенно усилилось, так как, во-первых, сократились или полностью приостановлены все исследовательские работы по комплексному использованию сырьевых ресурсов и переработке всех отходов. Во-вторых, значительно снижены требования природоохранных организаций к выполнению ряда работ по разработке безотходных технологий. В-третьих, для полной реализации результатов исследовательских работ из большинства предприятий металлургического производства нет материальных средств, как и во всех других отраслях народного хозяйства.[13]

1.1.4 ТПО стекольных и керамических производств и их переработка

Исходя из технологии получения стекла и стеклоизделий, главными компонентами стекла являются диоксид кремния SiO2, содержание которого в стекле составляет от 40 до 80% (по массе), в кварцевых стеклах от 96 до 100% и ряд других неорганических оксидов.[2]

ТПО стекольных производств включают разнообразные виды твердых отходов. Это отходы, образующиеся при производстве стекла и стеклоизделий, и ТПО от готовой продукции. Итак, твердые промышленные отходы, образующиеся в процессе производства стекла и стеклоизделий включают следующие основные виды:

- Смесь солей Ca и Mg.

- Брак производства, стеклобой.

- Осадок из отстойников, шлам, соли Na, Ca, Si.

- Древесные опилки, срезки и т.п. в качестве побочных сопутствующих вспомогательных отходов.

Кроме того в производстве кварцевого стекла образуются рад ТПО в виде соединений SiCl4, GeCl4, POCl3.

Рассмотрим первый вид ТПО. Смесь солей Ca и Mg, главным компонентом из которой является сульфат кальция, фторид кальция, оксид кальция и магния. Больше всего в этой смеси содержится сульфата кальция - CaSO4. Сульфат кальция в виде кристаллогидрата есть гипс - CaSO4·2H2O. Гипс - это вяжущий строительный материал.

В процессе многих производств образуются оксиды MgO и CaO, которые в качестве утилизации добавляют в почву. Для большинства почв они полезны, т.к. снижают кислотность почв, введением их в почвенный слой достигается известкование почвы и в конечном итоге это способствует формированию комковатости почвенного слоя. Но поскольку сульфат кальция CaSO4 содержится в смеси в больших количествах, то общий эффект воздействия смеси на почву может оказаться отрицательным из-за наличия сульфат-иона.[14]

ТПО второго вида, а именно брак и стеклобой следует использовать на переплавку. Обычно стеклобой идет на переплавку в количестве от 40 до 100% от первичного сырья. Возможно применение стеклобоя в качестве наполнителя в дорожном строительстве. Для этого он предварительно тщательно дробиться, а уже потом идет на приготовление массы для дорожного покрытия. Стеклобой может использоваться также для получения строительной керамики, панелей и т.п. Практическую возможность использования измельченных отходов стекловолокна показал Полоцкий завод стекловолокна, который начал производство кирпича для строительных целей с добавкой таких отходов. Здесь в основную массу для приготовления кирпича вводятся отходы стеклянного волокна. Получаемые кирпичи имеют более высокие физико-механические показатели.[15]

Третий вид сырья, осадок из отстойников, соли Na, Ca, Si. По-видимому, для переработки этого осадка нужно перевести водо-растворимые соли Na в раствор, а затем использовать этот раствор в зависимости от его химической природы. Соли кальция и кремния использовать по назначению также в зависимости от их химической природы. .[15]

В производстве кварцевого стекла образуются также ТПО особого вида, а именно GeCl4, SiCl4 и POCl3.[] Из трех соединений особое внимание заслуживает четыреххлористый германий GeCl4, так как германий принадлежит к рассеянным элементам. Кроме того нельзя забывать, что германий широко используемый полупроводник. Для разделения смеси GeCl4; SiCl4; POCl3 данные компоненты следует подвергнуть разгонке при обычных условиях. [3]

Второй способ получения германия заключается в следующем. Для получения чистого GeCl4 применяют либо ректификацию в кварцевых колоннах с насадкой, либо экстракцию примесей из GeCl4 концентрированной соляной кислотой HCl, либо последовательно ту и другую операцию.

Для получения германия, как дорогого товарного продукта высокой степени чистоты его подвергают зонной плавке. Этот способ очистки связан с необходимостью получения германия особой чистоты для полупроводниковой техники. Способ основан на различной растворимости примесей в твердой и жидкой фазах - в твердой фазе она значительно меньше. [15]

Производство керамических изделий исходя из специфики производства имеет также ряд ТПО, которые после дробления и исходя из конкретных условий нужно использовать в качестве наполнителя. Так для приготовления дорожного покрытия после смешения со связующим в 2-х лопастном смесителе такую массу, содержащую дробленый керамический материал можно использовать по прямому назначению. ТПО, представляющие собой куски и брак из обожженной глины - хороший наполнитель для приготовления строительных блоков с использованием также различных типов связующих веществ.[15]

1.1.5 ТПО при производстве полимерных материалов синтетической химии

Здесь следует подчеркнуть, что вторичной переработке могут быть подвергнуты только ТПО из термопластичных синтетических материалов, т.е. материалов, которые под воздействием температуры приобретают свойство пластичности и могут формоваться в различные изделия..

Способность многих термопластичных материалов в виде ТПО многократно перерабатываться без значительного ухудшения их основных свойств является важным преимуществом этих материалов. По мере возрастания стоимости сырья, связанного с истощением природных ресурсов и в первую очередь запасов нефти проблема использования ТПО пластических масс приобретает наибольшую актуальность.

ТПО из полимерных материалов также как и другие виды ТПО должны собираться в закрытую тару так, чтобы туда не могли попасть металлические отходы, масляные тряпки, грязь, пыль и т.п. Особенно опасны металлические включения, т.к. они моментально выводят из строя все перерабатывающие агрегаты: смесители, экструдеры, литьевые машины. Поэтому для переработки ТПО из пластмасс перед дробилками ТПО должны устанавливаться магнитные ловушки, чтобы удалять металлические включения (из черных металлов) из отходов до их переработки.

При переработке ТПО из пластмасс подвергаются воздействию высоких температур, сдвиговым напряжениям и окислительным процессам. При высоких температурах переработки ТПО термопластов под воздействием термомеханических напряжений в какой-то мере все же подвергаются деструкции. При этом при воздействии механических полей и температуры начинают разрушаться длинные цепи полимера и молекулярная масса такого материала стремится к нижнему пределу. Решающее влияние на структуру полимера оказывают термические и термоокислительные процессы. При этом процесс автоокисления встречается наиболее часто. Он характерен в том числе и для переработки искусственных материалов, получаемых химическим путем из клетчатки и в частности для сложных эфиров целлюлозы (ацетатов целлюлозы).

Для правильного выбора процесса переработки ТПО из термопластов должны приниматься во внимание данные о реологии материала, ориентировочный физико-химический состав термопласта в том числе наличие стабилизаторов молекулярной массы и цветостабилизаторов, данные о термостабильности, сыпучести, насыпной плотности, влажности и т.д. При подготовке ТПО из пластмасс к переработке для каждого определенного типа термопласта и с учетом всех его свойств необходимо вводить определенное количество стабилизаторов (стабилизаторов цвета и стабилизаторов молекулярной массы). Рассмотрим влияние многократной переработки на технологические свойства ряда термопластов, поскольку ТПО термопластов и есть объект для многократной переработки. Для высокомолекулярного полиэтилена преобладает деструкция. Для полипропилена характерна зависимость деструкции от температуры переработки. Свойства полистирола и его сополимеров также значительно зависят от деструктивных процессов. ТПО из термопласта на основе полиметилметаакрилата (ПММА) при термомеханической переработке деструктируются по характеру близкому к автокаталитическому процессу. Примерно также себя ведут при переработке ТПО из ацетатов целлюлозы. Полиамиды при многократной переработке также деструктируются. Для поликарбоната снижение вязкости расплава при переработке ТПО также является существенным. При переработке ТПО из поливинилхлорида снижение молекулярной массы происходит незначительно. Поэтому этот полимер заслуживает особого внимания для повторной и для многократной переработки его в виде ТПО, но с соблюдением особых мер предосторожности.

Каждый тип отходов термопластов перерабатывается при строго определенных параметрах исходя из его химической и физической природы и свойств. Все оборудование для переработки подбирается конкретно исходя из объемов переработки ТПО и вида таких отходов.[16]

1.2 Определение класса опасности отходов

Федеральный классификационный каталог отходов[4] ( далее ФККО) - перечень образующихся в Российской Федерации отходов, систематизированных по совокупности приоритетных признаков: происхождению, агрегатному и физическому состоянию, опасным свойствам, степени вредного воздействия на окружающую природную среду. Тринадцатизначный код определяет вид отхода, характеризующий его классификационные признаки.

Федеральный классификационный каталог отходов состоит из 9 блоков, в каждый из которых внесены отходы, образующиеся от разных производств. Виды отходов, для которых в Федеральный классификационный каталог отходов установлен класс опасности, в его определении расчетным или экспериментальным путем не нуждаются.

Основным документом, определяющим отнесение вредных веществ к классу опасности, является Приказ Министерства природных ресурсов РФ от 15 июня 2001 г №511 «Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды».[17] Данный документ применяются к тем видам отходов, для которых в ФККО класс опасности для окружающей среды не установлен.

Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды (далее - Критерии) предназначены для индивидуальных предпринимателей и юридических лиц, в процессе деятельности которых образуются опасные отходы для окружающей природной среды, и которые обязаны подтвердить отнесение данных отходов к конкретному классу опасности для окружающей природной среды.

Класс опасности отходов устанавливается по степени возможного вредного воздействия на окружающую среду (далее - ОС) при непосредственном или опосредованном воздействии опасного отхода на нее в соответствии с Критериями[17], приведенными в таблице 1.1

Таблица- 1.1 Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности

№ п/п	Степень вредного воздействия опасных отходов на ОС	Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для ОС	Класс опасности отхода для ОС
1.	Очень высокая	Экологическая система необратимо нарушена. Период восстановления отсутствует.	I класс Чрезвычайно опасные
2.	Высокая	Экологическая система сильно нарушена. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия.	II класс Высокоопасные
3.	Средняя	Экологическая система нарушена. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника.	III класс Умеренно опасные
4.	Низкая	Экологическая система нарушена. Период самовосстановления не менее трех лет.	IV класс Малоопасные
5.	Очень низкая	Экологическая система практически не нарушена.	V класс Практически неопасные

Отнесение отходов к классу опасности для ОС может осуществляться расчетным или экспериментальным методами.

1.2.1 Расчетный метод определения класса опасности отходов

Отнесение отходов к классу опасности для ОС расчетным методом осуществляется на основании показателя (К), характеризующего степень опасности отхода при его воздействии на ОС, рассчитанного по сумме показателей опасности веществ, составляющих отход (далее компоненты отхода), для ОС (Кi).

Перечень компонентов отхода и их количественное содержание устанавливаются по составу исходного сырья и технологическим процессам его переработки или по результатам количественного химического анализа.

В основу расчета класса опасности отхода положена математико-статистическая модель, основанная на использовании систематизированного набора первичных показателей опасности компонентов отхода. На основе этой модели определено, что для полного описания любого компонента отхода необходимо и достаточно 12 показателей.

Показатель степени опасности компонента отхода (Кi) рассчитывается как соотношение концентраций компонентов отхода (Сi) с коэффициентом его степени опасности для ОС (Wi); коэффициентом степени опасности компонента отхода для ОС является условный показатель, численно равный количеству компонента отхода, ниже значения которого он не оказывает негативных воздействий на ОС. Размерность коэффициента степени опасности для ОС условно принимается как мг/кг.

Для определения коэффициента степени опасности компонента отхода для ОС по каждому компоненту отхода устанавливаются степень их опасности для ОС для различных природных сред. Значения первичных показателей опасности отдельных компонентов отхода выбираются по справочным данным из научно-технической официально изданной литературы. Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом по показателю степени опасности отхода для ОС осуществляется в соответствии с таблицей 1.2.

Таблица -1.2 Отнесение отходов к классу опасности расчетным методом

Класс опасности отхода	Степень опасности отхода для ОС (К)
I	106 >= K > 104
II	104 >= K > 103
III	103 >= K > 102
IV	102 >= K > 10
V	K =< 10

1.2.2 Экспериментальный метод определения класса опасности отходов

Биотестирование позволяет оценить биологическую полноценность исследуемой воды, её пригодность для жизни гидробионтов, обеспечивающих процессы самоочищения в водоеме и биологическое окисление при очистке сточных вод.[18]

Результаты биотестирования на токсичность оперативно сигнализируют об опасном воздействии химического загрязнения на жизнедеятельность водных организмов, причем не по отдельным компонентам, а по их смесям, часто неизвестной природы и не выявляемых другими методами анализа токсических веществ. Таким образом, они дают нам возможность получения наиболее полной информации при минимальных затратах на выполнение контрольных операций, поскольку определение полного перечня присутствующих веществ в сточных и большинстве природных вод современными аналитическими методами чрезвычайно дорогостоящая процедура.

Токсические эффекты, регистрируемые методами биотестирования, включают комплексный, синергетический, антагонистический и дополнительные воздействия всех химических, физиологических и биологических компонентов, присутствующих в исследуемой воде, неблагоприятно влияющие на физиологические, биохимические и генетические функции тест-организмов.

В результате процедуры лабораторного биотестирования при использовании классических методов устанавливается острая или хроническая токсичность исследуемой воды в экспериментах различной продолжительности.

Острая токсичность выражена в том случае, если интенсивность воздействующего агента велика настолько, что компенсаторная и адаптационная реакции организма не успевают проявляться и он гибнет.

Хроническая токсичность определяется при интенсивном, но более длительном воздействии токсикантов; при этом происходит нарушение равновесия между распадом и синтезом веществ в организме гидробионтов, разрушение генома и прекращение воспроизводства. Результаты хронической токсичности отвечают на вопрос: обеспечит ли сохранность вида изменившаяся под влиянием исследуемых сточных вод плодовитость гидробионтов.

На основании данных проведенных экспериментов устанавливается остро летальная концентрация вещества (или кратность разбавления исследуемой воды), при которой гибель организмов не превышает таковую в контроле. [19]

Термин «безвредное разбавление» отнюдь не означает, что сточную воду с установленной токсичностью следует разбавлять перед сбросом в водоем. Достижение ПДК веществ в производственных, городских и каких-либо других сточных водах путем разбавления их чистыми, нормативно чистыми и другими водами категорически запрещается, поскольку такой прием ликвидации токсичности сточных вод экономически не оправдан и просто не может быть обеспечен водными ресурсами. Безвозвратное разбавление, как показатель токсичности, принят для количественной оценки степени вредности исследуемых вод, поскольку отвечает на вопрос о том, во сколько раз требуется разбавить исследуемую воду удовлетворительного качества (безвредной) для ликвидации в ней токсичности. С помощью этого показателя легко оценить, какая вода предоставляет большую биологическую опасность- требующая разбавления в 2 или 100 раз, а также определить необходимую степень доочистки или удаления токсичных загрязняющих веществ из сточных вод с целью сохранения опасности для принимающего их водоема.

Таким образом, при использовании разных методов биотестирования для оценки токсичности вод, в которых приняты различные тест-реакции, эффекты токсичности и способы оценки результатов (дафний, бактерий, инфузорий) показатель безвредного разбавления чрезвычайно важен, так как позволяет легко сопоставить полученные результаты.[19]

В эксперименте может быть зарегистрирована стимуляция - положительная тест-реакция тест-объектов на воздействие токсикантов. Поэтому , чтобы дать правильную оценку полученным результатам, следует тщательно анализировать химический состав сточных вод.

Биотестирование позволяет:

1) Констатировать факт наличия токсичности воды (т.е. опасность её для жизни водоема);

2) Оценить, до какой степени необходимо снизить содержание загрязняющих веществ, чтобы полностью предотвратить или уменьшить пагубные последствия загрязнения;

3) Оказать помощь в открытии многих веществ в сточных водах, состав которых известен ещё не полностью;

4) Обнаружить возможный источник определенного вещества в сточных водах, подаваемых на очистные сооружения с различных предприятий.

Перечисленные возможности биотестирования позволяют определить следующие области его применения:

- токсикологическая оценка качества природных вод;

- мониторинг питьевой воды, водоемов, почв и донных осадков на содержание токсических веществ;

- плановый контроль выпусков сточных вод, а также оценка их влияния на качество воды в контрольных створах;

- корректировка расчетов ПДС загрязняющих веществ с учетом выявленной токсичности сточных вод, сбрасываемых в водоем;

- оперативный контроль сточный вод, поступающих на биологическую очистку с целью обеспечения нормального функционирования активного ила и своевременного выполнения профилактических мероприятий при аварийных сбросах сточных вод промышленный предприятий;

- контроль сточных вод в точках поступления их в канализацию от предприятий;

- сравнительная оценка токсичности отдельных ингредиентов, входящих в состав сточных вод, с целью выявления максимально опасных токсикантов;

- проведение экологической экспертизы новых технологий и материалов, проектов очистных сооружений, реконструкций и технического перевооружения промышленных предприятий;

- экспресс-контроль за промышленными отходами предрпиятий;

- контроль за использованием токсичных материалов и лекарственных веществ.

Экспериментальный метод отнесения отходов к классу опасности для ОС осуществляется в специализированных аккредитованных для этих целей лабораториях.

Экспериментальный метод используется в следующих случаях:

- для подтверждения отнесения отходов к 5-му классу опасности, установленного расчетным методом;