Проблемы развития безотходных технологий (тема 5)

1.

Тема 5. «ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ БЕЗОТХОДНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ»
5.1. Теоретические основы организации безотходных
технологий
Одним из главных направлений в поиске и разработке новых
технологий является организация технологических циклов с
максимальным извлечением и использованием всех компонентов исходного сырья, а также с минимальным объемом
всех видов образующихся отходов и выбросов. Это ведет к
идее создания малоотходных (а в идеале и безотходных) производств и технологий.
Для каждого конкретного технологического процесса существует расчетный, теоретически достижимый уровень
«малоотходности».
Полная безотходность в промышленном производстве практически невозможна.

2.

Так, например, поток энергии в производственных процессах однонаправлен и все ее количество, в конечном счете, переходит в тепло, отсюда добиться энергетической безотходности
невозможно даже теоретически. Поэтому термин «безотходная
технология» условен (метафоричен) и его следует трактовать
следующим образом:
безотходная технология – комплекс мероприятий, проводимых на всех стадиях от обработки сырья до использования
готовой продукции, в результате которых сокращается до минимума количество вредных выбросов и уменьшается отрицательное воздействие отходов на окружающую среду до приемлемого уровня.
О возможности создания малоотходного или безотходного
производства судят по так называемому материальному индексу производства.

3.

Материальный индекс производства – частное от деления массы расхода сырья и вспомогательных материалов
на массу готовой продукции:
m исходного сырья
МИП = -------------------------
m готовой продукции
Примечание: при полном отсутствии отходов этот индекс равен 1.
Но в большинстве случаев в современном промышленном производстве этот показатель значительно выше. Так, в частности, в химической технологии при производстве красителей он равен 9-17, а при
получении фталевого ангидрида – 35, т. е. в отходы идет примерно
97% сырья.
При получении продукции всего мирового промышленного производства в усредненных показателях этот индекс равен 50, т.е. в отходы идет до 98% исходного сырья.

4.

В производстве строительных материалов, изделий и
конструкций МИП в ряде случаев может приближаться к
малоотходному уровню 1,1-1,3 (см. табл.), т.к. имеются реальные возможности переработки всей массы исходного сырья в
готовые изделия за исключением некоторого количества производственных потерь.
Таблица
Расходы сырья на производство некоторых видов
промышленной продукции
Вид продукта
Расход сырья, т на 1 т продукта
Чугун
Алюминий
Никель
Медь
Цемент
Известь
Гипс
Керамика
1,5-2,0
3-10
5-10
2-4
1,4-1,7
1,5-2,0
1,1-1,2
1,1-1,3

5.

С позиций повышения экономической и экологической эффективности производственных технологий, они должны быть
организованы так, чтобы обеспечивали больший выход продукции при меньших безвозвратных потерях сырья, энергии и времени на единицу общественно полезного продукта. Каждый из
этих показателей имеет свой числовой критерий:
- сырье – тонны, килограммы;
- энергия – (калории), джоули;
- время – минуты, часы.
С учетом этих показателей П.И. Боженовым была предложена экологическая характеристика технологий – ЭХТ:
ЭХТ =
масса продукта
полезный расход энергии
необходимое время
———————– + ————————————–– + ————————
расход сырья
фактический расход энергии
фактическое время

6.

Экологическая характеристика конкретной технологии
складывается из фактических расходов на единицу выпускаемой продукции:
сырья;
энергии;
времени.
ЭХТ учитывает степень использования:
исходного сырья или его производственно-технологические потери;
долю энергетических производственных потерь;
коэффициент использования технологического оборудования по времени.
Каждое из слагаемых ЭХТ имеет свои особенности с позиций управления их количественным значением.

7.

Значение первого фактора ЭХТ – материалоемкость,
определяется качественными характеристиками исходного
сырья и зависит главным образом, от содержания в нем
H2O, CO2, SO3 и других газов, удаляемых в процессе производства, а также механическими потерями сырья и готового продукта (пыль, брак, отходы формовки и др.).
Механические потери характеризуют уровень организации
производства и, в известной степени, управляемы.
Удаление газовой составляющей для конкретного сырья величина постоянная, ее качественные и количественные характеристики существенно влияют на загрязнение атмосферного
воздуха.
Поэтому при выборе исходного сырья предпочтение
следует отдавать сырью неразлагающемуся, не содержащему летучих компонентов. Этому требованию удовлетворяют различные виды техногенного сырья: шлаки, золы, шламы, хвосты обогащения изверженных горных пород.

8.

Числитель второго слагаемого ЭХТ – энергоемкость – величина постоянная и соответствует необходимым теоретическим энергетическим затратам (тепло, электроэнергия, механическая работа), а знаменатель может характеризовать уровень организации энергетического хозяйства
конкретного предприятия. Если это касается конкретного агрегата или оборудования, то очевидно второе слагаемое можно
приравнять к значению КПД этой установки – энергетическому
показателю, определяющему экономичность ее работы.
Третье слагаемое – полезное время – характеризует общий уровень технической культуры производства, определяет производительность технологической линии и имеет
также экономическое значение, поскольку сокращение времени способствует оборачиваемости денежных средств и, как
следствие, уменьшению накладных расходов.

9.

Выводы:
1. Наиболее перспективной будет комплексная технология получения строительных материалов с использованием
техногенного сырья и утилизацией отходящего тепла, которая обеспечит повышение экологических и технико-экономических показателей производства, увеличит выход продукта, снизит затраты топлива, электроэнергии и технологического времени.
2. Безотходное производство – цепь технологических процессов, где отходы одной технологии становятся сырьем
для другой и предполагается использование этого сырья без
остатка. Такая реутилизационная технология может приблизить человечество к теоретическому минимуму глобальных антропогенных отходов, равному количеству отходов в
биосферных циклах.

10.

5.2. Роль промышленности строительных материалов в
развитии безотходной технологии
Промышленность строительных материалов способна широко и эффективно использовать многочисленные и многотоннажные отходы и побочные продукты целого ряда других
отраслей промышленного производства и теплоэнергетики.
Это определено следующими факторами:
1) промышленные отходы многих видов по качеству (химическому составу и свойствам) весьма близки к традиционному природному сырью и поэтому могут служить полноценным и экономичным его заменителем в технологии различных строительных материалов, изделий и конструкций;
2) производство строительных материалов является
чрезвычайно материалоемким, исходное сырье почти без потерь превращается в готовую продукцию и поэтому существует реальная возможность переработать огромные коли-

11.

чества образующихся и накопленных промышленных отходов;
3) строительные технологии размещены практически
повсеместно и отличаются огромными масштабами объемов материального производства;
4) конечная строительная продукцию прослужит в зданиях и сооружениях многие десятки, а иногда и сотни лет,
а это значительно удлиняет период обмена веществ в антропогенных циклах.
Установлено, что использование промышленных отходов
покрывает в среднем до 40% потребности строительства в
сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10-30% снизить затраты на изготовление строительных материалов, по сравнению с производством их из традиционного природного сырья.

12.

Потенциальными видами техногенного сырья для стройиндустрии являются:
шлаки черной и цветной металлургии;
золы и шлаки тепловых электростанций;
пустые отвальные горные породы;
отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности;
побочные продукты химической промышленности;
продукты переработки нефти;
отходы резино-технической и целлюлозно-бумажной
промышленности;
бой стекла, бетона, кирпича и других материалов;
бумажная и картонная макулатура;
отходы текстильной промышленности и многие другие
виды вторичных материальных ресурсов.

13.

Строительство и его материальная база – промышленность строительных материалов – должны сыграть решающую роль в создании территориальных комплексов безотходных производственных циклов.
Результаты обстоятельных научных исследований в области
комплексного использования минерального сырья и практика
промышленного производства строительных материалов позволяют утверждать, что в ближайшие 10-20 лет мы будем свидетелями постепенного вытеснения техногенным сырьем природного, появления новых ресурсосберегающих технологий и
увеличения номенклатуры строительных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками.