Комплексное использование сырья и безотходные технологии

Швеция собирает 1,1 млн т бумажной макулатуры в год, что позволяет производить 53 % годового объема потребляемой бумаги. Это очень высокий уровень, в Японии он составляет 52%, в Западной Европе (в среднем) — 46 %, в США — 45 %, в среднем по миру — 40%. Шведская система сбора макулатуры действует не только в городах, но и в сельской местности, а также в малонаселенных районах Крайнего Севера. Сбор газетной бумаги составляет 70%, упаковочного картона — 77% годового объема.

Переработка отходов и ресурсосберегающие технологии в японии.В Японии в 1970 г. был принят закон об обработке и очистке отходов. Согласно этому закону промышленные отходы это такие отходы, которые возникают в процессе производственной деятельности. Бытовые отходы — это ненужные или потерявшие свою полезность предметы или вещества. По мнению японских ученых, основную часть бытовых отходов необходимо регенерировать в сырьевые и энергетические ресурсы [14, c. 95].

Бытовые отходы, которые могут служить источником сырья для промышленности, — это всякого рода бытовые электроприборы, элементы питания, консервные банки, части автомобилей и мотоциклов, отслужившие свой срок. Особое значение, придававшееся рециклингу ресурсов, объяснялось тем, что использование отходов в качестве вторичного сырья и замена им первичного в некоторых основных производствах значительно уменьшают загрязнение окружающей среды. Так, по сравнению с выплавкой стали из первичного сырья при выпуске 1 тыс. т стали из железного лома загрязнение воздуха сокращается на 86 %, воды — на 76 %, а количество твердых отходов снижается на 97%. По сравнению с производством бумаги из первичного сырья при выработке ее из макулатуры загрязнение воздуха уменьшается на 73 %, воды — на 25, а количество твердых отходов — на 39 %. Успехи, достигнутые Японией за сравнительно короткий срок (к середине 80-х годов) в области рециклинга ресурсов наряду с другими факторами позволили сократить объем импортных поставок сырья и энергоносителей.

Рециркуляция только в цветной металлургии уменьшила потребность в природных ресурсах на 35%. По данным центра «За чистую Японию», около 197 млн т (примерно 50%) отходов обрабатывающей промышленности могут эффективно применяться в качестве ресурсов. О том, какую экономию сырья дает утилизация отходов, можно судить по следующим данным. Использование каждой тонны вторичного алюминия заменяет более 5 т основного сырья и вспомогательных материалов, которые необходимы для производства 1 т первичного алюминия. Производство 1 т бумаги и картона из макулатуры высвобождает 4,7-5,6 м3 древесины и 165-200 м3 воды. Еще большая экономия сырьевых материалов достигается при использовании лома меди и медных сплавов. К тому же производство, например, алюминия, стали и бумаги из вторичного сырья позволяет экономить соответственно 96, 74 и 70% энергии по сравнению с производством из первичного сырья.

Крупномасштабные технологические исследования и разработки, осуществляемые в Японии, включают следующие направления:

1) переориентацию  на безотходный образ жизни  или на продукцию, дающую минимум отходов (сокращение кухонных отбросов,

2) более широкое распространение готовых к употреблению продуктов, разработка видов сырья, обеспечивающих их оптимальную вторичную переработку);

3) разработку методов сбора и сортировки отходов, обеспечивающих экономическую эффективность их вторичного использования, возможность применения трубопроводов для такого сбора;

4) создание универсальных машин для смешанного и дифференцированного сбора отходов, совмещение перегрузки с разделением по видам;

5) при промежуточной обработке отходов — восстановление каждого вида вещества (железо, цветные металлы, стекло, бумага), метанизацию сельскохозяйственных отходов и получение топлива; получение энергии и широкое использование местных источников энергии (мелких и средних печей);

6) разработку методов сжигания, исключающих загрязнение окружающей среды.

Сегодня рециркуляция отходов — не только обслуживающая сфера деятельности. Она имеет собственное конечное производство или выпускает полуфабрикаты. Таким образом, основные отрасли промышленности становятся заготовительными для сферы рециркуляции. Эта сфера занимается переработкой не только производственных отходов, но и отходов потребления законченной продукции. Поэтому возможность продолжить производственный путь уже отслуживших товаров, их способность к рециркуляции — важное потребительское свойство современных изделий.

Большое значение в стране придается повышению степени комплексного использования отходов металлургических предприятий, поскольку помимо металлов из шлаков можно получить эффективный строительный материал, а также применять их в качестве удобрений (ввиду высокого содержания в них микроэлементов). Кроме того, утилизация шлаков позволяет сократить площади, занятые отвалами. Исследования показали, что практически все шлаки могут быть утилизированы.

Помимо шлаков серьезное внимание в стране уделяется утилизации образующейся в производственном процессе пыли, в том числе в металлургической промышленности (около 50 кг на каждую тонну стали). Методы рециклирования пыли различны. Например, один из них предполагает извлечение из нее цинка, который содержится в сравнительно большом количестве, другой — регенерирование пятиокиси ванадия. В целом на некоторых новейших сталелитейных предприятиях утилизация отходов достигает 98%.

Потребление бумаги в Японии составляет 150 кг в год на человека, используемая макулатура (9 млн т ежегодно) спасает от вырубки 180 млн деревьев, а за счет сэкономленной электроэнергии можно дополнительно выпустить 8-9 млн томов книг [14, c. 96].

В связи с широким распространением бытовой электротехники увеличился объем отслуживших приборов. В 1983 г. в общем объеме отходов было 5 млн цветных телевизоров, а в 1987 г. – уже 6 млн шт. Приблизительно на том же уровне находятся и темпы сменяемости другой электроаппаратуры. Технологический процесс рециркуляции заключается в удалении кинескопа, дроблении и последующей каскадной сепарации (обдувка, просеивание, прочесывание, магнитная и гравитационная сепарация), что позволяет в конечном счете раздельно получить ферриты, медь, алюминий, пластик, резину, медную проволоку, золото, серебро и др. Холодильники разбираются на компрессор, медьсодержащие узлы, алюминиевые детали и после дробления сепарируются с выделением чугуна и стали, цветных металлов и более легких материалов.

Сходным образом рециркулируются и стиральные машины, уровень рециркуляции телевизоров – 6-9%, холодильников – 80-86, стиральных машин – 86-92 %.

В качестве еще одного примера можно привести рециркуляцию сухих элементов питания (батареек). Она опирается на нормативный акт, запрещающий выброс батареек, имеющих в своем составе высокотоксичные вещества. Существует четкая система сбора батареек у населения. В частности, в большинстве магазинов стоят специальные контейнеры для отслуживших батареек. Работают заводы по их переработке. Вся система является социально обоснованной. С одной стороны, у населения и сборщиков мусора существуют внутренние запреты не допускать бесконтрольного складирования батареек, а с другой стороны, гражданское сознание населения и его самодисциплина достаточны для того, чтобы безвозмездно складировать батарейки в специально отведенные контейнеры.

Утилизация энергии из отходов, и прежде всего бытовых, получила в Японии заметное развитие в качестве одного из направлений энергосберегающей политики. Теплотворная способность бытовых отходов (масла, резиновых, пластиковых, древесины, текстильных, макулатуры и т.п.) весьма близка к теплотворной способности каменного угля.

Вследствие высокого удельного веса в отходах поливинилхлорида, при сжигании которого образуется токсичный хлористый водород, во многих городах практикуется отдельный сбор пластмассовых отходов в целях их захоронения совместно с негорючими отходами. В качестве одного из первых практических шагов предлагается полностью отказаться от поливинилхлорида для производства продукции массового спроса, в первую очередь упаковочного материала, и шире применять в бытовых целях другие, менее токсичные (при сжигании) пластмассы.

Широко распространен в стране дифференцированный сбор, осуществляемый с помощью пакетирования: различные виды отходов жители складывают в отдельные полиэтиленовые или бумажные пакеты разного цвета, бесплатно распространяемые среди населения.

По сути дела, вся японская экономика представляет собой четко выраженную производственную систему, направленную на минимизацию отходов и максимизацию их рециркуляционного использования. Фактически каждый житель, каждая отрасль промышленности участвуют в этом процессе.

ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ БЕЗОТХОДНОЙ И МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

2.1. Энергетика

При современном уровне развития науки и техники без потерь практически обойтись невозможно. По мере того как будет совершенствоваться технология селективного разделения и взаимопревращения различных веществ, потери будут постоянно уменьшаться.

Промышленное производство без материальных, бесполезно накапливаемых потерь и отходов уже существует в целых отраслях, однако доля его пока мала. О каких новых технологиях можно вести разговор, если с 1985 г. – начала перестройки и до нынешнего времени экономическое развитие при переходе к рынку идет на ощупь; доля износа основных производственных фондов все больше увеличивается, в отдельных производствах составляет 80-85%. Техническое перевооружение производств приостановилось.

Вместе с тем, мы обязаны заниматься проблемой безотходного и малоотходного производства, ибо при нарастающих темпах накопления отходов население может оказаться завалено свалками промышленных и бытовых отходов и остаться без питьевой воды, достаточно чистого воздуха и плодородных земель. Современная технология достаточно развита, чтобы в целом ряде производств и отраслей промышленности приостановить рост отходов. И в этом процессе государство должно взять на себя роль руководителя и в плановом порядке разработать и реализовать комплексную государственную программу внедрения безотходных производств и переработки скопившихся отходов.

Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.

В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуатации пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

2.2. Горная промышленность и металургия

В горной промышленности необходимо: внедрять разработанные технологии по полной утилизации отходов, как при открытом, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки месторождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлечению на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки природного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

В черной и цветной металлургии при создании новых предприятий и реконструкции действующих производств необходимо внедрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование рудного сырья:

• вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами;
• при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;
• переработка в полном объеме всех доменных и ферросплавных шлаков, а также существенное увеличение масштабов переработки сталеплавильных шлаков и шлаков цветной металлургии;
• резкое сокращение расходов свежей воды и уменьшение сточных вод путем дальнейшего развития и внедрения безводных технологических процессов и бессточных систем водоснабжения;
• повышение эффективности существующих и вновь создаваемых процессов улавливания побочных компонентов из отходящих газов и сточных вод;
• широкое внедрение сухих способов очистки газов от пыли для всех видов металлургических производств и изыскание более совершенных способов очистки отходящих газов;
• утилизация слабых (менее 3,5% серы) серосодержащих газов переменного состава путем внедрения на предприятиях цветной металлургии эффективного способа — окисления сернистого ангидрида в нестационарном режиме двойного контактирования;
• на предприятиях цветной металлургии ускорение внедрения ресурсосберегающих автогенных процессов и в том числе плавки в жидкой ванне, что позволит не только интенсифицировать процесс переработки сырья, уменьшить расход энергоресурсов, но и значительно оздоровить воздушный бассейн в районе действия предприятий за счет резкого сокращения объема отходящих газов и получить высококонцентрированные серосодержащие газы, используемые в производстве серной кислоты и элементарной серы;
• разработка и широкое внедрение на металлургических предприятиях высокоэффективного очистного оборудования, а также аппаратов контроля разных параметров загрязненности окружающей среды;
• быстрейшая разработка и внедрение новых прогрессивных малоотходных и безотходных процессов, имея в виду бездоменный и бескоксовый процессы получения стали, порошковую металлургию, автогенные процессы в цветной металлургии и другие перспективные технологические процессы, направленные на уменьшение выбросов в окружающую среду;
• расширение применения микроэлектроники, АСУ, АСУ ТП в металлургии в целях экономии энергии и материалов, а также контроля образования отходов и их сокращения.