Безотходное производство

Одно из основных мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнения — создание безотходных промышленных предприятий. Сохранение чистоты воздуха — большая социальная проблема, связанная с оздоровлением условий жизни людей. В то же время она сочетается с важной экономической задачей — утилизацией и возвращением в производство значительных количеств ценных продуктов, сырья и "материалов. Следовательно, необходимо разработать такие процессы и технологические схемы, которые исключили бы загрязнение атмосферного воздуха.

Создание безотходных технологических процессов предполагает как разработку рациональных способов и приемов выделения примесей из газов, так и принципиальное изменение технологического процесса или отдельных его стадий. Изменение технологии должно идти по пути уменьшения количества выбросов и сокращения затрат на очистку газов, циркулирующих в системе.

Отказ в перспективе от получения адипиновой кислоты путем окисления циклогексанола азотной кислотой даст возможность не только использовать более доступный окислитель — кислород воздуха, но и одновременно исключить выбросы оксидов азота.

Часть отходящих газов, содержащих триоксид серы SO₃, ранее выбрасывали в атмосферу без очистки; в настоящее время их используют в цветной металлургии для производства серной кислоты (около 30% от общей выработки серной кислоты в России). Стоимость этой кислоты на 30% дешевле получаемой в химической промышленности.

Одним из примеров новых технологических безотходных процессов в черной металлургии является бескоксовый, бездоменный метод получения железа непосредственным восстановлением железорудных концентратов водородом или конвертированным природным газом, при котором из технологической цепи полностью устраняются стадии, в наибольшей степени ответственные за загрязнение окружающей среды: доменный передел, производство кокса и агломерата. Это позволяет по меньшей мере втрое уменьшить потребность в воде и количество образующихся сточных вод, а также практически полностью исключить вредные выбросы в атмосферу.

В новой безотходной технологической схеме мелко раздробленный железный концентрат, смешанный предварительно с водой, в виде пульпы перекачивают по трубам с помощью насосов с месторождения на металлургический завод. Вода после отделения в специальных отстойниках возвращается в оборот.

В огромных вращающихся барабанах руду смешивают со склеивающими, связующими веществами и получают гранулированный продукт — так называемые окатыши. В окатыши при грануляции включают необходимое (очень небольшое) количество извести. Готовые окатыши поступают в шахтную печь, где происходит восстановление оксидов железа водородом или конвертированным природным газом. Процесс осуществляют при 1000-1100°С. В результате получают губчатое железо, в котором содержится 95% основного компонента. Каждый агрегат, в котором ведут восстановление окатышей, способен выдавать 1000-1500 т/сут железа. Полученный полуфабрикат направляют на электродуговую переплавку для производства высококачественной стали.

Новая технология получения стали обеспечивает резкое снижение выбросов в атмосферу оксида серы, пыли и других вредных веществ и позволяет утилизировать практически полностью все отходы производства. Шлаков и других твердых отходов при таком процессе почти не образуется.

На Иртышском полиметаллическом комбинате действует агрегат КИВЦЭТ. За этим названием принципиально новый процесс получения цветных металлов — кислородно-взвешенная циклонно-электротермическая плавка. Цель процесса — объединить в одном агрегате все операции, начиная от подготовки руды и кончая выходом готового металла. В качестве топлива используется сера, которая раньше выбрасывалась в атмосферу.

Главные компоненты нового процесса — кислород и электричество. Соответственно и сам агрегат состоит из двух зон. В первой идет подготовка руды и плавка; топливом вместо кокса служит сера, содержащаяся в самой руде. Она полностью сгорает в кислороде, выделяя большое количество теплоты. Расплав поступает во вторую зону и течет между электродами, распадаясь на составные части. Некоторые металлы (например, цинк) испаряются и конденсируются в чистом виде, другие выпускают сразу в ковш. КИВЦЭТ позволяет извлекать из руды буквально все, что в ней есть. Из сырья на заводе получают не только “традиционные” металлы (медь, свинец, цинк), но и кадмий, редкие металлы.

С помощью КИВЦЭТа пока получают медь такую же, как и в шахтных печах. КИВЦЭТ запатентован в 18 странах, в том числе в США, ФРГ, Франции. Металлургов привлекает в нем не только простота в обращении и обслуживании, возможность автоматизировать сложный и трудоемкий процесс выплавки металла, отсутствие вредных выбросов, но и (в первую очередь) его неприхотливость: он способен перерабатывать сырье, которое раньше считалось бросовым — с содержанием металла в 6-7 раз ниже нормы. Более того, и отходов металла в шлаке у него гораздо меньше, чем при обычном процессе.

На крупнейшем в Эстонии заводе азотно-туковых удобрений в Кохтла-Ярве достигнуто самое полное использование сырья среди предприятий отрасли. Эту важную проблему удалось решить путем возврата в технологическую цепочку промышленных выбросов, которые ранее загрязняли атмосферный воздух. Рекомендации ученых внедряются и на других предприятиях Кохтла-Ярве. В результате атмосфера над городом стала значительно чище.

Исчез дымный султан над крупнейшим химическим предприятием Азербайджана — Сумгаитским заводом синтетического каучука. Демонтированы обе 80-метровые дымные трубы, в течение двух десятилетий возвышавшиеся над предприятием. Отходы, выбрасывавшиеся раньше в атмосферу, теперь служат сырьем для получения серной кислоты, спирта и стирола. Химики построили специальные установки для улавливания газов, повторной очистки полупродуктов от вредных примесей, герметизировали часть технологических колонн. На всех химических и металлургических предприятиях Сумгаита внедрены так называемые закрытые технологические процессы, обеспечивающие повторное использование отходов производства, устанавливаются дымоулавливающие агрегаты.

На медных заводах Норильского и Балхашского горно-металлургических комбинатов, Среднеуральском медеплавильном заводе, Алмалыкском горно-металлургическом и Иртышском полиметаллическом комбинатах и многих других предприятиях отрасли проведен комплекс мероприятий по внедрению современных технологических процессов, которые обеспечили более полное использование исходного сырья и значительное уменьшение вредных выбросов в атмосферу.

Большие промышленные выбросы в атмосферный воздух — это точный индикатор несовершенства технологии. Корень проблемы загрязнения окружающей среды, в том числе и атмосферного воздуха, лежит в технологии, ее несовершенстве. Самое радикальное средство исключения выбросов — создание таких процессов, которые либо совершенно не дают отходов, либо работают по так называемому замкнутому циклу, при котором все образующиеся отходы полностью перерабатываются или используются на последующих стадиях производства.

Предприятия будущего должны быть предприятиями комплексного использования сырья, которые не знают отходов. На них все сырье должно превращаться в ту или иную продукцию без какого-либо ущерба для окружающей среды. Для создания безотходного промышленного производства необходимы научно-технические основы планирования и проектирования региональных территориально-промышленных комплексов, в которых отходы одних предприятий могли бы служить сырьем для других. Со временем все окупится, поскольку промышленность получит огромный приток ранее не использованного сырья и материалов, а окружающая среда станет чище и безвреднее.