Відходи паливно-енергетичного комплексу, методи їх утилізації і знешкодження

           Тверді відходи вуглевидобування можна використовувати:

        • як низькосортне паливо (при певному вмісті горючих складових);

        • як компоненти, що підвищують родючість ґрунтів;

        • як сировину при виробництві будівельних матеріалів. Проте через неоднорідність складу, утилізація їх складна і не завжди економічно виправдана;

       • перспективним напрямом утилізації порід, що містять вуглецеву речовину, є їх газифікація. Газифікації доцільно піддавати свіжу породу, що містить 20% і більше горючих речовин. При цьому додатково отримують енергетичне паливо, а зольний залишок можна використовувати для виробництва будівельних матеріалів;

       • у світовій практиці відходи вуглевидобування використовують для закладання вироблених шахтних забоїв. Розроблені технології закладання без

підйому породи наверх. Особливу групу відходів вуглевидобування складають горілі породи, що обгоріли в надрах землі при природних підземних пожежах у вугільних пластах і аналогічні їм відвальні шахтні породи, які перегоріли. За основними фізико-хімічними властивостями вони близькі до глини, що обпалена при температурі 800-10000 С. Вміст палива в природних горілих породах досягає 2-3%; у відвальних горілих породах його може бути значно більше.

          Горілі породи можна широко використовувати при виробництві будівельних матеріалів. Вони, як й інші обпалені глинисті матеріали, мають гідравлічну активність і можуть використовуватися:

          • для виробництва без клінкерних вапняно-глинітних і сульфатно-глинітних в’яжучих. Вапняно-глинітні в’яжучі отримують спільним тонким помелом горілих порід і вапна з невеликою добавкою гіпсу. Вони містять у своєму складі 10-30% вапна залежно від акти вності горілої породи, до 5% гіпсу, решта — горіла порода. Сульфатно -глинітні в’яжучі отримують спільним помелом двоводного гіпсу (50-65%), горілої породи (15-40%) і портланд цементного клінкеру (10-20%). Такі в’яжучі застосовують для виробництва низько марочних бетонів і розчинів;

         • як гідравлічні добавки в кількості до 20% до портландцементу і 25-40% до пуцоланового цементу;

       • для виробництва щебню, пористих заповнювачів (аглопориту ікерамзиту), для влаштування дорожніх основ під покриття, насипів і т. д.;

         • у бетонах, асфальтобетонах, розчинах як крупні і дрібні заповнювачі та

цемент на основі горілих порід.

          Широке використання горілих порід ускладнюється через їх неоднорідність і вміст незгорілого палива.

         4. Відходи збагачення вугілля.

        Відходи вуглезбагачення утворюються при збагаченні вугілля для коксування, промисловості, енергетичних й інших цілей і є сумішшю осадових порід, частинок вугілля і вугільно-мінеральних зростків. До їх складу входять у різних співвідношеннях (залежно від району видобування): глина, аргіліти, сланці, алевроліти, пісковики, вапняки, кальцити. Вміст вугілля може досягати 15-20%. Крім того, у відходах містяться: сірка, мікроелементи — свинець, цинк, молібден, галій, германій і та ін.

        За зерновим складом відходи збагачення розділяють на породи збагачення розміром частинок від 0,5 до 200 мм, що утворюються при гравітаційному збагаченні вугілля (переважний вміст фракцій 5-40 мм), і хвости флотації розміром частинок <0,5 мм, що утворюються при збагаченні методами флотації. Розміщують відходи в гідро відвали або у хвосто-сховищах. Хвости флотації порівняно з породами вуглевидобування більш однорідні за складом, містять до 20% органічної речовини, мікроелементи.

       Відходи вуглезбагачення можна використовувати:

      • як енергетичну сировину шляхом спалювання або газифікації, при цьому

більш раціональніше відправляти на вторинне збагачення;

     • для виробництва будівельних матеріалів – керамічних виробів (цегли,

плитки, черепиці), де відходи застосовують як пісну і вигоряючу добавки до

сировини або як основна сировина;

       • для виробництва легких пористих заповнювачів – аглопориту і керамзиту

( в основному – аглопориту);

      • для будівництва вторинних дамб на хвосто-сховищах;

      • для вилучення рідкісних розсіяних елементів;

      • як добрива в сільському господарстві при суворому контролі складу.

      Незважаючи на багаторічні дослідження, тривалі експерименти і економічні розрахунки, що підтверджують доцільність утилізації відходів вуглезбагачення, в наший країні їх використовують незначно.

     5. Золо шлакові відходи.

      Золо шлакові відходи утворюються при спалюванні твердого палива в

топках теплових електростанцій при температурі в топковій камері 1200-17000С. Вихід золо шлакових відходів залежить від виду палива і складає: в бурому вугіллі 10-15%, в кам'яному 3-40%, в горючих сланцях 50-80%, в мазуті 0,15-0,20%.

       Паливо спалюють у вигляді дрібних шматків або в пилоподібному стані,

відходи утворюються, відповідно, у вигляді шлаку або золи. Золу уловлюють

за допомогою води в спеціальних бункерах і видаляють у вигляді пульпи гідротранспортом в золо відвали. Шлаки гранулюють шляхом швидкого охолодження водою і видаляють у відвали сухим або гідравлічним способом разом із золою. Зола є тонко дисперсним матеріалом і складається з частинок розміром 0,005-0,1 мм, розмір частинок шлаку – 20-30 мм.

       Хімічний склад золо шлакових відходів залежить від мінеральної складової 28 палива і коливається залежно від родовища вугілля. Для прикладу вміст основних оксидів в золо шлакових відходах: SіO2 37-63%, А12O3 9-37%,

Fe2O3 4-17%, СаО 1-32%, МgО 0,1-5%, SО3 0,05-2,5%. У золі присутнє незгоріле паливо до 6-7% і більш, в шлаках, як правило, воно відсутнє. У золо шлакових відходах також концентруються радіонукліди. При використанні їх для виробництва будівельних матеріалів необхідно здійснювати контроль за їх вмістом.

         При оцінюванні золо шлакових відходів (як сировини для будівельних

матеріалів) важливою характеристикою їх хімічного складу є співвідношення

основних і кислотних оксидів — модуль основності:

         Мо= (САО + МgО) :(SiO2 +Al2O3),

при М0 > 1 шлаки відносяться до основних, при М0 < 1 — до кислих. Більшість золо шлаків ТЕС — кислі.

        Істинна густина золо шлаків (залежно від хімічно-мінералогічного складу) коливається в межах 1800-2400 кг/м. Зола і шлак є великотоннажні відходи. Так, наприклад, теплова електростанція потужністю 1 млн. кВт за добу спалює близько 10000 т вугілля, при цьому утворюється близько 1000 т золи і шлаку. Золо шлакові відвали займають великі площі земель, забруднюють ґрунти, поверхневі та підземні води й особливо – повітряний басейн.

         Золо шлакові відходи є цінною вторинною мінеральною сировиною. Зола і шлак мають гідравлічну активність і можуть використовуватися:

         • для виробництва без клінкерних в’яжучих, з яких найбільш відомий

вапняно-зольний цемент, що отримують спільним помелом золи й вапна.

        Склад вапняно-зольного цементу залежить від вмісту в золі активного оксиду кальцію; оптимальна кількість вапна в цьому цементі складає 10-40%;

        • для виробництва цементу:

 як добавки до сировини  при виробництві портландцементу. Присутність у складі золи незгорілого палива приводить до зниження його витрати,  як активні добавки в готовий портландцемент додають до 15% тонкомеленого золо шлаку, в пуцолановий – до 25-40%. Введення золи в цемент знижує його міцність у початкові терміни твердіння, а при тривалих термінах твердіння міцність цементу із золою стає вищою;

       • для виробництва легких пористих заповнювачів. Паливні шлаки і зола є сировиною для виробництва пористого заповнювача — аглопориту, керамзит отримують спученням і спіканням в печах гранул, що формують із суміші глини, яка спучується і золи;

        • шлаки використовують для виробництва щебню.

        Шлаки повинні бути стійкі проти розпаду. При повільному охолодженні шлаків разом з утворенням мінералів можуть відбуватися поліморфні перетворювання, що призводить до розпаду і мимовільного перетворення шматків шлаку в порошок. Шлаки рекомендують застосовувати після стабілізації зернового складу, тобто після тривалого (3-6 місяців) вилежування у відвалах. Унаслідок цього в них гаситься вільний оксид кальцію, частково вилуговуються солі і окислюються паливні залишки;

        • установлена ефективність введення золи до 20-30% замість цементу при

виготовленні бетонів і розчинів. Особливо доцільно введення золи в бетон

гідротехнічних споруд. Наприклад, зола використовувалася при будівництві

Дністровського гідровузла, Братської ГЕС;

        • для виробництва легких бетонів.

         Дрібний заповнювач у бетонах може бути замінений золою. Як крупний заповнювач також застосовують щебінь з паливних шлаків, аглопорит або керамзит на основі золи;

         • для виробництва силікатної цегли, замість вапна і піску, при цьому витрата вапна знижується на 10-50%, піску на 20-30%. Така цегла має нижчу

густину, ніж звичайна;

        • як пісна і вигоряюча добавки у виробництві керамічних виробів на основі глинистих матеріалів;

        • як основну сировину для виробництва зольної кераміки.

        Так, на звичайному устаткуванні цегляних заводів може бути виготовлена зольна кераміка з маси, що складається із золи, шлаку, натрієвого рідкого скла в кількості 3% за об'ємом. Зольна кераміка характеризується високою кислотостійкістю, низьким стиранням, високою хімічною і термічною стійкістю;

         • для виробництва шлакової пемзи і вати;

         • одним з основних споживачів паливного шлаку є дорожнє будівництво,

де його використовують як засипку при спорудженні основи доріг, для приготування асфальтобетону;

         • золу використовують як наповнювач для виробництва мастик рулонних покрівельних матеріалів;

        • на золо відвалах золо шлакові відходи використовують для спорудження вторинних дамб.

      Не дивлячись на очевидні вигоди і перспективи широкого застосування

золо шлакових відходів, об'єм їх використання у нашій країні не перевищує 10%. Утилізація золи і шлаків вимагає вирішення цілого комплексу питань – від розробки технічних умов на їх застосування, технологічних ліній з їх переробки, транспортних і навантажувально-розвантажувальних засобів – до перебудови психології господарників відносно використання вторинних мінеральних ресурсів.

            6.Закон України про відходи.

             Згідно із Законом України "Про відходи" спеціально уповноваженими органами виконавчої влади у сфері поводження з відходами є Мінекоресурсів та його органи на місцях, державна санітарно-епідеміологічна служба України, інші органи виконавчої влади відповідно до їх компетенції.

           Законодавство про вилучення з обігу, переробки, утилізації, знищення або подальше використання неякісної та небезпечної продукції складається із Законів України "Про якість та безпеку харчових продуктів і продовольчої сировини", Про відходи", "Про охорону навколишнього природного середовища", "Про забезпечення санітарного та епідемічного благополуччя населення", "Про захист прав споживачів", “Про вилучення з обігу, переробку, утилізацію, знищення або подальше використання неякісної та небезпечної продукції” та інших нормативно-правових актів. До повноважень виконавчих органів сільських, селищних, міських рад згідно із Законом України "Про місцеве самоврядування в Україні" належить управлінню об’єктами житлово-комунального господарства, належне їх утримання та ефективна експлуатація, забезпечення необхідного рівня та якості надання послуг населенню; вирішення питань збирання, транспортування, утилізації та знешкодження побутових відходів, знешкодження та захоронення трупів тварин.

            7.Основа для дій.

         Екологічна політика, програми і стратегічні плани дій — усе це атрибутика системного екологічного управління і, зокрема, результати стратегічного екологічного планування як однієї з головних функцій системного екологічного управління. 

               Основа для дій:

1. Згідно з постановою Кабінету Міністрів України від 30 березна 1998 р. № 391 моніторинг за поводженням з відходами проводять:
• Мінекоресурсів – на звалищах промислових і побутових відходів (склад відходів, вміст забруднюючих речовин, у тому числі радіонуклідів);
• МНС (на територіях, підпорядкованих Адміністрації зони відчуження і зони безумовного (обов’язкового) відселення, а також в інших зонах радіоактивного забруднення унаслідок катастрофи на Чорнобильській АЕС) – на об’єктах захоронення радіоактивних відходів (вміст радіонуклідів, радіаційна обстановка).
2. Багаторічна енергетично-сировинна спеціалізація, а також низький технологічний рівень промисловості України зумовили перехід її до переліку країн із значним обсягом утворення і накопичення відходів. У 1998 році негативна тенденція щодо накопичення відходів унаслідок низького рівня їх повного використання зберігалася, хоча і в менших обсягах, ніж у попередні роки. На 1 січня 1999 р. загальна кількість нагромаджених на території України токсичних відходів становила 4,2 млрд. тонн, що приблизно на 52 млн. тонн більше, ніж на такий же період 1998 року.
3. Основними джерелами утворення відходів в Україні залишаються підприємства гірничої, хімічно-металургійної, машинобудівної, паливно-енергетичної, будівельної, целюлозно-паперової галузей та агропромислового комплексу. Площа, яку займають відходи у відвалах і накопичувачах, що перебувають на балансі підприємств, дорівнює 31,5 тис. гектарів. Умови зберігання та видалення відходів в Україні з різних причин часто не відповідають санітарно-гігієнічним вимогам. Крім того токсичні відходи в значних обсягах можуть потрапляти у каналізаційні стоки.
4. Нагромаджено значні обсяги радіоактивних відходів.
5. В Україні немає полігонів для захоронення промислових відходів першого і другого класу небезпеки, які б повністю відповідали технологічним та санітарно-гігієнічним вимогам. Немає також спеціалізованих заводів з переробки токсичних промислових відходів.
6. Складна ситуація виникла у зв’язку з нагромадженням пестицидів. За статистичними даними, близько 13,5 тис. тонн цих препаратів нагромаджено в місцях, не пристосованих для довготривалого зберігання. Процес нагромадження непридатних пестицидів триває.
7. На сьогодні в Україні немає відповідної інфраструктури для забезпечення поводження з токсичними промисловими, радіоактивними відходами та забороненими і непридатними пестицидами.
8. Обсяги утилізації промислових відходів (гірничoдобувних, металургійних, хімічної промисловості тощо) щорічно збільшуються, але загалом утилізується не більше третини їх загальної кількості. При цьому частка вторинної сировини в загальному споживанні ресурсів в Україні не досягає і 20 відсотків.
9. У житловому фонді міст та селищ міського типу країни щорічно нагромаджується близько 40 млн куб.метрів сміття, яке знешкоджується на 700 міських звалищах та 4 сміттєспалювальних заводах. Основним методом видалення твердих побутових відходів залишається складування їх на полігонах та неорганізованих звалищах разом з промисловими відходами ІІІ і ІV класів небезпеки. До 80 відсотків полігонів для твердих побутових відходів не відповідають санітарно-гігієнічним вимогам і експлуатуються без запобіжних заходів щодо забруднення підземних вод та повітряного басейну. Допускаються порушення режимів утилізації та захоронення золи і шлаків на сміттєспалювальних заводах. Усе це призводить до посилення соціального напруження серед місцевого (здебільшого сільського) населення.
10. Звалища побутових відходів є постійними джерелами забруднення довкілля, місцями розмноження комах, гризунів, бродячих тварин, що переносять збудників інфекцій, а також зростання захворюваності на інфекційні хвороби.