Металлургические отходы

Такая отрасль промышленности, как металлургия, является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Отходы металлургического производства включают в себя все остатки от переработки сырья и нуждаются в качественной утилизации.

Что представляют из себя отходы металлургии

Отходы в первую очередь зависят от типа металлургии, которая бывает черной или цветной. К продуктам, образующимся в результате выплавки железа и некоторых других черных металлов, относят:

1. Шлак – побочные продукты производства металлической продукции, которые отделяются после очищения сырья. Некоторые из них обладают собственной ценностью: титановые, ванадиевые шлаки. Применяется в строительстве в качестве основы для кирпичей, черепицы. Бетон тоже часто изготавливают из шлаков, такая смесь носит название шлакобетон, еще туда включены песок и цемент.
2. Лом и керамические трубы. Для дальнейшей переработки эти отходы очищаются, а потом переплавляются в другие виды продукции.
3. Окалина (сухая и замасленная) состоит из смеси оксидов, которые формируются из-за окисления. Чаще всего этот термин применяется к железным и медных окислам. Окалину перерабатывают на металлургических заводах из-за высокого содержания железа. Часто применяется покрытие тонким слоем стали и чугуна.
4. Шламы — отходы горнодобывающей отрасли, получаемые при промывании рудного сырья. Выглядит как пылевые и мелкие частицы: порошок, илистый осадок, песчаный шлам, стружка металла, твердые осадки.

Особенность таких отходов состоит в том, что они достаточно хорошо подвергаются переработке: из них можно дополнительно извлечь металлические компоненты, а остатки применяются в строительстве.

Отходы цветной металлургии намного более токсичны, поскольку тяжелые металлы представляют большую угрозу для здоровья населения и состояния окружающей среды. Кроме того, цветные металлы способны накапливаться как в природе, так и в организме человека, что рано или поздно приводит к образованию мутаций и развитию тяжелых заболеваний.

Класс опасности по ФККО

Цветные металлы различаются по степени воздействия на живые организмы следующим образом:

• 1 класс. Высокий уровень токсичности, чаще всего ведущий к смерти, даже при отравлении малыми дозами. К ним относятся мышьяк, свинец, цинк, ртуть;
• 2 класс. Средний уровень токсичности, чаще всего характеризуется серьезными отклонениями в нервной, мышечной, кровеносной и пищеварительной системах. Входят хром, никель, молибден, кобальт;
• 3 класс. Невысокий уровень токсичности, в небольших количествах не опасен для организма, при увеличении дозировки приводит к отравлениям. К третьему типу относятся марганец и ванадий.

Отходы черной металлургии также относятся к разным классам опасности в зависимости от своего состава и структуры.

В целом можно сказать, что металлургические отходы являются опасными веществами, которые классифицируются различным образом: существуют как крайне токсичные элементы, так и мало опасные.

Зачем нужно утилизировать

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что отходы металлургии нуждаются в правильной утилизации и переработке. К сожалению, в России перерабатывается не больше 30% всех отходов, а остальное просто закапываются в землю, складируется на внешних и подземных свалках, занимающих огромные территории, которые могли бы применяться для полезного хозяйствования.

Кроме того, такая пассивная утилизация приводит к загрязнению плодородных земель тяжелыми металлами, попаданию их в реки, озера, водоемы и испарению выделяющихся газов в атмосферу.

Из-за того, что токсичные вещества распространяются на большой радиус от зоны захоронения, природа на расстоянии 200 км непригодна для любой деятельности. К примеру, в 70-километровой зоне вокруг Норильского промышленного района погибла вся древесная растительность.

Самые крупные источники образования

Источниками образования отходов выступают промышленные центры, в которых сосредоточено металлургическое производство. Так, на черной металлургии специализируются города Центральной части России и Урала:

• Череповец;
• Тула;
• Липецк;
• Новокузнецк;
• Нижний Тагил;
• Челябинск;
• Новотроицк;
• Ижевск;
• Первоуральск;
• Златоуст;
• Орск;
• Петровск-Забайкальский.

Выплавка и переработка цветных металлов в основном сосредоточена в сибирских городах:

• Норильск;
• Красноярск;
• Абакан;
• Мончегорск;
• Владикавказ;
• Медногорск;
• Черногорск.

Проблема загрязнения водоемов отходами предприятий металлургии и пути ее решения

Черная металлургия является одним из крупнейших потребителей воды. На ее долю приходится от 15 до 20 процентов общего водопотребления всей отечественной промышленности.

Предприятия цветной металлургии также потребляют немало воды, но особенность этого производства в том, что в стоках содержится большое количество тяжелых металлов. Как было сказано выше, эти металлы могут накапливаться в окружающей среде, например, в донных отложениях, и попадать в пищевые цепочки. Тем самым нарушается экологическое состояние водоемов, примыкающих к предприятиям.

Примерно 60-70% сточных вод называются «условно-чистыми», поскольку имеют только повышенную температуру. Остальные стоки (30-40%) обильно загрязнены различными примесями и вредными соединениями. К таким соединениям относится пыль, зола, различные твердые материалы, а также всевозможные масла и эмульсии. Соответственно, на металлургических предприятиях должны иметься качественные системы водоочистки.

Пока не существует какого-либо единого метода очистки грязных сточных вод. В большинстве случаев применяется механический способ (фильтрование) и химическая очистка с помощью реагентов. Кроме того, идет разработка перспективных технологий очистки:

• электрохимическая;
• электроионитовая;
• с применением ионообменных смол;
• озонирование.

Переработка металлургического шлака

Наиболее эффективно происходит переработка шлаков черной металлургии, которые бывают сталеплавильными и доменными. Сталеплавильные шлаки можно использовать следующим образом:

• извлекать остатки металла;
• получать железофлюс для вагранок и аглодоменного производства;
• перерабатывать в щебень, используемый в дорожном и промышленном строительстве;
• дробить в шлаковую муку и применять в качестве известкового удобрения для сельского хозяйства;
• фосфорсодержащие шлаки также перерабатывать в удобрения;
• отправлять на вторичное использование.

В данном видео материале представлен мобильный самоходный дробильно-сортировочный комплекс (МДСК) для переработки металлургических сталеплавильных шлаков.

Из доменных шлаков наиболее часто получают гранулированный шлак, таким образом перерабатывают до половины всего объема образующихся шлаков. Для этого в основном используют следующие способы:

1. Мокрое гранулирование – на текущую струю расплавленного шлака подают струю воды, после чего эти струи падают в бассейн с водой. При попадании в воду расплавленный шлак разбрызгивается, а брызги охлаждаются и затвердевают, образуя мелкие зерна или гранулы.
2. Полусухое гранулирование – расплавленное вещество смешивают со струей воды, а затем подают на вращающийся барабан с лопастями, с которых оно слетает в виде капель. В дальнейшем эти капли остывают и затвердевают, также образуя гранулы.
3. Сухое гранулирование – расплавленное вещество гранулируют, используя сжатый воздух, азот или водяной пар.

Образовавшийся гранулят широко используется в промышленности. Эти гранулы добавляют в состав бетонов и шлакопортландцемента, из них производят шлакоблоки, и других строительных материалов.

Металлургическое производство характеризуется большим объемом промышленных отходов, и лишь малая часть из них подвергается переработке. Основная часть отходов хранится в отвалах и на полигонах, занимая полезную площадь. Для решения этой проблемы необходимо наращивать количество и мощность перерабатывающих комплексов.