Отходы производства для производства цемента

Обновлено: 16.05.2024

Использование отходов с получением добавок для производства цемента

Мировой опыт свидетельствует, что использование отходов в производстве цемента является наиболее экологически безопасным способом их утилизации. Одновременно с решением экологических проблем обеспечивается ресурсосбережение за счет частичной замены дорогостоящих природных ресурсов отходами производства и потребления.

ООО Фирма «ЭКОТРАК» с успехом использует мировой опыт использования отходов в цементной промышленности. Специалистам нашей компании удалось создать экологически безопасную, ресурсосберегающую и полностью безотходную технологию утилизации широкой номенклатуры отходов и неликвидной продукции с получением продукции – добавок для производства цемента, соответствующих ТУ 5743-001-84050842-09.

Добавки используются на цементных заводах для улучшения качества цемента и экономии топливно-сырьевых ресурсов.

Добавки представляют собой конгломерат специально подобранных органических и неорганических компонентов, представляющих собой жидкие, вязкопластичные, порошкообразные и кусковые твердые вещества. Композиция нерастворима в воде. Является трудногорючей. Взрывобезопасна.

Группа 1 - жидкие, вязкопластичные и твердые углеводородные отходы: отработанные масла, нефтешламы, нефтепродукты, негалогенированные органические растворители, отходы ЛКМ и др. Компоненты этой группы обладают высокой теплотворной способностью и в значительной степени определяют теплотворную способность добавок.

Группа 2 – волокнистые и сыпучие вещества (измельченная бумага, картон, древесные отходы, отходы полимерных материалов из размалывающих устройств, органические фильтры, сорбенты и др.). Они обеспечивают абсорбцию компонентов группы 1, чем способствуют формированию структуры добавок, а также обеспечивают определенную часть теплотворной способности добавок.

Группа 3 – компоненты, обеспечивающие генерацию веществ, активизирующих процесс горения (например, свободных электронно-возбужденных атомов водорода и кислорода). К этой группе относятся продукты переработки лекарственных средств, химнеликвидов, товаров бытовой химии и др.

Группа 4 – компоненты повышающие безопасность добавок при хранении и транспортировке. Они обеспечивают требуемую монолитность и прочность добавок, препятствуют выделению летучих компонентов при производстве и хранении.

Специальная компоновка «добавок для производства цемента» делает их малотоксичными и трудногорючими. Они не выделяют вредных веществ при хранении и транспортировке, что подтверждается санитарно-эпидемиологическим заключением № 77.01.03.574.Т.008018.02.10 от 10.02.2010.

Номенклатура утилизируемых отходов:

  • Химические реактивы с истекшим сроком годности (химнеликвиды), лабораторные отходы, остатки химикалиев, отходы солей, сложные химические отходы;
  • Отходы фармацевтической промышленности, в том числе лекарственные препараты с истекшим сроком годности, контрафактные и бракованные;
  • Гальванические отходы (электролиты, осадки очистных сооружений, гальваношламы);
  • Железнодорожные шпалы, пропитанные антисептиками;
  • Нефтешламы, нефтепродукты отработанные;
  • Отработанные минеральные масла;
  • Отработанные растительные масла;
  • Песок, загрязненный маслами или мазутом;
  • Опилки, обтирочный материал, бумага замасленная;
  • СОЖ, эмульсии;
  • Жиры, отходы жироуловителей;
  • Отходы производства пищевых продуктов;
  • Осадки очистных сооружение физико-химической и биологической очистки сточных вод;
  • Отходы производства вкусовых добавок;
  • Осадки очистных сооружений гальванических и травильных производств, гальваношламы;
  • Отходы катализаторов;
  • Отходы ЛКМ, клеев, мастик, незатвердевших смол;
  • Отходы пластмасс и полимерной пленки;
  • Золы, шлаки и пыль от топочных установок и от термической обработки отходов;
  • Отходы пивоваренного, спиртового и ликероводочного производства;
  • Древесные отходы с пропиткой, покрытиями, содержащие полимерные смолы и др.;
  • Разнородные отходы бумаги, списанная документация;
  • Отходы фото- и кинопленки, рентгеновская пленка;
  • Грунт, в том числе загрязненный опасными веществами;
  • Резиновые изделия, потерявшие потребительские свойства;
  • Средства индивидуальной защиты, спецодежда, обувь;
  • Неликвидная продукция;
  • Фильтры от очистки газов, шламы, фильтры автомобильные;
  • Отработанные органические растворители.

Изготовление добавок осуществляется в виде прессованных брикетов или при слоевом заполнении транспортного контейнера предварительно подготовленными (отсортированными, измельченными и т.п.) отходами и неликвидной продукцией в соотношениях, удовлетворяющих требованиям ТУ 5743-001-84050842-09. Верхние слои «Добавок для производства цемента» состоят из инертных влажных неорганических материалов (кизельгуровый шлам, осадки очистных сооружение и др.), обеспечивающих надежную изоляцию добавок. Это обеспечивает пожарную безопасность добавок при хранении и транспортировке и предотвращает выделение летучих веществ в атмосферный воздух.

Жидкие отходы вводятся после предварительного поглощения сорбентами (торф, глауконит, древесные опилки и др.) или используются в жидком виде для улучшения условий подачи сырьевой смеси в цементную печь ( тип 1 Д,1Е Технических условий). Подробнее см. страницу «Вывоз и утилизация жидких отходов».

Все проливы из транспортного контейнера, брикетирующего пресса и другого оборудования поглощаются сорбентами (глауконий, торф и др.) и повторно используются для производства цемента. Таким образом, переработка отходов с получением добавок для производства цемента является полностью безотходной.

Отходы производства для производства цемента

ГОСТ Р 56828.26-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НАИЛУЧШИЕ ДОСТУПНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Ресурсосбережение. Аспекты эффективного обращения с отходами в цементной промышленности

Best available techniques. Resource saving. Aspects of good practice for the waste management in the cement industry

Дата введения 2017-12-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации материалов и технологий" (ФГУП "ВНИИ СМТ") совместно с Обществом с ограниченной ответственностью "Инновационный экологический фонд" (OOO "ИНЭКО")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 113 "Наилучшие доступные технологии"

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Июнь 2019 г.

Введение

Положения Федерального закона от 10 января 2002 г. N 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" [1] в части, касающейся НДТ, сформированы с учетом норм европейского права, в частности Директив [2]-[4], которые требует использования НДТ в целях предупреждения и сокращения загрязнений окружающей среды.

При производстве портландцементного клинкера и цемента могут использоваться различные типы отходов как в качестве альтернативного топлива, так и в качестве сырьевых материалов, что способствует, с одной стороны, сохранению природных ресурсов и, с другой стороны, - снижению материальных и энергетических затрат в производстве цемента.

Решение о том, какой тип отходов будет принят к использованию на конкретном заводе, не может быть однотипным, т.к. оно должно учитывать характеристики процесса производства клинкера, режимы обжига, состав сырьевых материалов и топлива, способы подачи отходов в производство, применяемую технологию очистки отходящих газов, данные по проблемам менеджмента отходов.

Для отходов, используемых в качестве топлива и (или) сырьевых материалов для цементной печи, следует учитывать калорийность отходов и количество минеральной части в отходах. Также следует учитывать объемы и категории отходов, а также их физический и химический состав, характеристики и загрязняющие примеси.

Отходы, используемые в качестве сырьевых материалов в цементной промышленности, должны обеспечивать требуемый химический и фазовый состав производимого клинкера. Первичными необходимыми химическими соединениями являются материалы, содержащие известь, кремний, алюминий и железо, а также серу, щелочи и другие элементы, которые должны быть классифицированы по группам в соответствии с их химическим составом. При использовании отходов оксиды, содержащиеся в них, связываются в процессе обжига в клинкер, как и в случае обжига сырьевых материалов.

В качестве сырьевых материалов, частично заменяющих природные сырьевые материалы, могут использоваться такие отходы, как зола электростанций (зола-унос), доменный и другие шлаки, белитовый шлам и другие материалы.

Топливные отходы, используемые в цементной промышленности, обычно предварительно перерабатывают, например, дробят, перемешивают, измельчают, гомогенизируют, создавая материал соответствующего качества. Подготовка отходов обычно выполняется на специальных заводах по предварительной переработке отходов.

Отходы, используемые в качестве сырьевых материалов в цементной промышленности, обычно подаются в печь в том же месте, где производится подача обычных сырьевых материалов, например, по месту подачи сырьевой смеси. Для ввода топлива в цементную печь могут быть использованы различные точки питания, которые также пригодны для подачи топливных отходов. Отходы, содержащие летучие металлы (ртуть, таллий) или летучие органические компоненты, следует подавать в высокотемпературную зону печи, чтобы избежать увеличения выбросов.

До принятия решения об использовании отходов в цементной промышленности следует рассмотреть основные принципы их применения, например необходимость предварительной сортировки и расширенный анализ технологических процессов по их подготовке. Испытания свойств отходов следует выполнять для того, чтобы сохранить стандартное качество клинкера, так как топливная зола полностью захватывается клинкером. Окончательное решение о том, какой тип отходов будет принят к использованию на конкретном цементном заводе, не может быть однотипным и требует обоснованного подхода с учетом конкретных обстоятельств.

Объектом стандартизации являются наилучшие доступные технологии.

Предметом стандартизации является ресурсосбережение.

Аспектами стандартизации являются аспекты эффективного обращения с отходами в цементной промышленности.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает наилучшие доступные технологии (НДТ) использования отходов в качестве сырья и (или) топлива в процессах производства цемента.

Настоящий стандарт распространяется на проектирование новых предприятий по производству цементного клинкера во вращающихся печах с проектной мощностью 500 т/сут и более, на реконструкцию (модернизацию) действующих предприятий и на проведение процедуры оценки воздействия на окружающую среду и государственной экспертизы соответствующей документации.

Настоящий стандарт не распространяется на действующие предприятия по производству цемента и на использование шахтных печей для производства клинкера.

Настоящий стандарт предназначен для добровольного применения во всех видах документации и литературы, относящихся к сферам обеспечения ресурсосбережения, энергоэффективности и экологической безопасности в процессах хозяйственной деятельности при производстве цемента, обеспечивая при этом сохранение и защиту окружающей среды, здоровья и жизни людей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24640 Добавки для цементов. Классификация

ГОСТ 30515 Цементы. Общие технические условия

ГОСТ 31108 Цементы общестроительные. Технические условия

ГОСТ 33570 Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Методология идентификации. Зарубежный опыт

ГОСТ Р 56828.15 Наилучшие доступные технологии. Термины и определения

ГОСТ Р 56828.16 Наилучшие доступные технологии. Энергосбережение. Методология планирования показателей (индикаторов) энергоэффективности

ГОСТ Р 56828.19 Наилучшие доступные технологии. Энергосбережение. Методология идентификации показателей энергоэффективности

ГОСТ Р 56828.24 Наилучшие доступные технологии. Энергосбережение. Руководство по применению наилучших доступных технологий для повышения энергоэффективности

ГОСТ Р 56828.29 Наилучшие доступные технологии. Энергосбережение. Порядок определения показателей (индикаторов) энергоэффективности

ГОСТ Р ИСО 14050 Менеджмент окружающей среды. Словарь

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" на текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте использованы термины и определения по ГОСТ 33570, ГОСТ Р ИСО 14050, и ГОСТ 30515, ГОСТ Р 56828.15, а также следующие термины с соответствующими определениями:

наилучшая доступная технология; НДТ: Технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения.

1 К "наилучшим доступным технологиям" относят: технологические процессы, методы, порядок организации производства продукции и энергии, выполнения работ или оказания услуг, включая системы экологического и энергетического менеджмента, а также проектирования, строительства и эксплуатации сооружений и оборудования, обеспечивающие уменьшение и (или) предотвращение поступления загрязняющих веществ в окружающую среду, образования отходов производства по сравнению с применяемыми и являющиеся наиболее эффективными для обеспечения нормативов качества окружающей среды, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при условии экономической целесообразности и технической возможности их применения.

2 "Наилучшие" означают технологии, наиболее эффективные для производства продукции с обязательным достижением установленных уровней сохранения и защиты окружающей среды, в том числе так называемые "зеленые технологии".

3 "Доступные" означают технологии, которые разработаны настолько, что они могут быть применены в соответствующей отрасли промышленности при условии подтверждения экономической, технической, экологической и социальной целесообразности ее внедрения. Термин "доступные" применительно к НДТ означает, что технология может быть внедрена в экономически и технически реализуемых для предприятия конкретной отрасли промышленности условиях. В отдельных случаях термин "доступная" может быть дополнен термином "существующая".

4 "Технология" означает как используемую технологию, так и способ, метод и прием, которыми производственный объект, включая оборудование, спроектирован, построен, организован, эксплуатируется, выводится из эксплуатации перед его ликвидацией с утилизацией обезвреженных частей и удалением опасных составляющих.

5 К НДТ могут быть отнесены малоотходные и безотходные категории технологического процесса, установленные в ГОСТ 14.322-83.

6 При выборе НДТ особое внимание следует уделять положениям, представляемым в регулярно обновляемых Правительством Российской Федерации "Перечнях критических технологий".

7 НДТ сводятся в информационно-технические справочники, которые, как элемент государственного регулирования, являются инструментами обеспечения экологической безопасности производств и элементами технического регулирования.

энергетическая эффективность; энергоэффективность: Характеристика, отражающая отношение полезного эффекта от использования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) к затратам ТЭР, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю (хозяйствующему субъекту).

1 Энергоэффективность выражается показателями потребления энергии конкретными объектами, изделиями.

2 Энергоэффективность оценивается:

- значениями коэффициентов полезного действия (КПД) и использования топлива (КИТ) (%);

- использованием меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий.

3 Энергоэффективность характеризуется уменьшением объема используемых топливноэнергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования, в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг.

1 энергетическая эффективность: Характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю [14].

2 Результат целенаправленной деятельности по экономии энергетических ресурсов на стадиях жизненного цикла продукции и (или) при ликвидации отходов на всех этапах их технологического цикла.

4 Отходы, образующиеся при производстве цемента

4.1 Отходы производства при получении цемента преимущественно включают в себя следующие материалы:

- крупные куски сырьевых материалов, появляющиеся в процессе приготовления сырьевой смеси;

- печную пыль из байпасной системы и системы пылеосаждения;

- фильтрат после фильтр-пресса, используемого в полусухом способе, содержащий довольно много щелочей и суспендированное твердое вещество;

- пыль после прохождения газов через пылеочистные установки;

- использованные сорбционные вещества (гранулированный известняк, пыль известняка), используемые в системах очистки газов;

- отходы упаковки (полимеры, древесина, металл, бумага и т.д.), образующиеся в упаковочном отделении.

4.2 Часть образующихся отходов может быть повторно использована на цементном заводе с учетом требований процесса и характеристик конкретной продукции.

4.3 Материалы, которые невозможно вернуть в производственный процесс, направляют с цементного завода для использования в других отраслях промышленности или на переработку отходов за пределами цементного завода (на других установках).

4.4 Печная пыль может быть непосредственно возвращена в процесс производства цемента или использована для других целей.

4.5 Полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД) и дибензофураны (ДБФ) также присутствуют в отходах цементной промышленности. Исследования показали, что их концентрация составляет [9]:

- в печной пыли и пыли, уловленной пылеулавливающим устройством, 6,7 нг l-TEQ/кг (средняя концентрация); 96 нг l-TEQ/кг (максимальная концентрация);

Отходы производства для производства цемента

от 18 сентября 2003 года N НК-5830/4

Об инвестициях в развитие цементной промышленности и об утилизации
при производстве цемента отходов других отраслей экономики,
в том числе бытовых (поручение Правительства Российской Федерации
от 18 августа 2003 года N ВЯ-П10-31пр)

В целях выполнения поручения Правительства Российской Федерации по вопросу привлечения инвестиций на развитие предприятий цементной промышленности ОАО "Цемпроминвестхолдинг" 9 сентября т.г. направило в Сбербанк России инвестиционный проект по завершению строительства ОАО "Махачкалинский цементно-помольный производственный комбинат" с объемом инвестиций 417 млн.рублей, необходимых для ввода в действие мощности по производству 900 тыс.т цемента в год.

По информации ОАО "Цемпроминвестхолдинг", в стадии подготовки находятся инвестиционные проекты по строительству новой линии сухого способа на Красноярском цементном заводе мощностью 1300 тыс.т цемента в год, цементно-помольной установки в г.Орле производительностью 300 тыс.т цемента в год, модернизации и реконструкции Косогорского цементного завода (Тульская область) мощностью 600 тыс.т цемента в год.

По вопросу возможности использования отходов, в том числе бытовых, следует отметить, что в технологии производства цемента отходы различных отраслей промышленности применяются в качестве добавок при помоле клинкера достаточно широко. Так, в 2000 году было использовано 6,2 млн.т доменных шлаков, нефелинового шлама, пиритных огарок, золошлаковых отходов ТЭС и других аналогичных производственных отходов (ввод добавок в цемент составил около 11%).

Одновременно в цементной промышленности проводятся исследования и отработка технологий использования при обжиге цементного клинкера топливосодержащих отходов, в том числе бытовых.

На некоторых цементных предприятиях России - ОАО "Кавказцемент", ОАО "Подольск-Цемент", ОАО "Липецкцемент" имеется опыт по сжиганию изношенных автомобильных шин.

В зарубежной практике уже накоплен опыт сжигания топливосодержащих отходов в цементных печах обжига клинкера. Так, например, в Германии в 2001 году было использовано 1269 тыс.т топливосодержащих отходов. Из них: изношенных шин и резины - 234 тыс.т, отработанных масел - 128 тыс.т, отработанных фракций из промышленных и ремесленных отходов (пластиков, бумаги, текстиля и др.) - 418 тыс.т, переработанных фракций из бытовых отходов - 102 тыс.т, животной муки и жиров - 245 тыс.т, утиля древесины - 72 тыс.т, растворителей - 33 тыс.т, подзолов - 29 тыс.т, прочих отходов - 8 тыс.т.

Применение топливосодержащих отходов наряду с их утилизацией позволяет сократить расход технологического топлива. Одновременно с этим за счет высоких температур обжига (до 1700°С) обеспечивается снижение до минимума содержания вредных веществ в отходящих газах и химическое связывание в основных клинкерных минералах части вредных веществ, содержащихся в отходах.

Однако широкое применение топливосодержащих отходов, в том числе бытовых, сдерживается рядом технических и правовых проблем.

Основной причиной сокращения объемов переработки в отечественной цементной промышленности большинства отходов является отсутствие эффективного механизма экономического стимулирования их утилизации как отходообразующими, так и отходоперерабатывающими предприятиями.

Действующий Федеральный закон "Об отходах производства и потребления" от 24 июня 1998 года N 89-ФЗ не позволяет в достаточной мере реализовать возможности уменьшения добычи и переработки природных ресурсов за счет использования отходов других производств.

Рост тарифов на перевозку грузов также негативно влияет на вовлечение в технологический цикл различных отходов.

По расчетам ГУП "Экотехпром" и ГУП "Промотходы", организация подготовки топливосодержащих бытовых отходов к сжиганию (установки по сортировке и брикетированию на местах хранения отходов) требует удельных затрат около 20 долларов США на 1 т отходов. На создание оборудования по приему, складированию, подаче и сжиганию отходов в цементных печах предприятий (промплощадка цементного завода) необходимо израсходовать около 10-15 долларов США на 1 т топливосодержащих отходов.

При этом следует отметить, что создание мусоросжигательных заводов для утилизации твердых бытовых отходов требует удельных капитальных затрат в размере около 100 долларов США за 1 т.

В настоящее время ОАО "НИИцемент", ГУП "Промотходы" и ГУП "Экотехпром" ведут переговоры о проведении лабораторных, полупромышленных и промышленных испытаний по использованию топливосодержащей части бытовых отходов во вращающихся клинкерообжигательных печах цементных предприятий Подмосковья. В I квартале 2004 года намечается проведение таких испытаний, а также разработка технических требований по форме, весу и химическому составу топливосодержащих отходов.

По результатам этой работы Госстрой России считает целесообразным рассмотреть вопрос о совершенствовании нормативно-правовой базы и создании финансово-экономического механизма максимального вовлечения технологических отходов в производство цемента, в том числе за счет государственной поддержки из средств федерального бюджета.

СОЮЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ЦЕМЕНТА
"СОЮЗЦЕМЕНТ"

от 5 сентября 2003 года N ВБ-30

По вопросу утилизации отходов
(поручение Правительства Российской Федерации
Протокол от 18.08.2003 N ВЯ-П10-31пр)

В соответствии с Вашим поручением докладываем о современном состоянии и возможности утилизации при производстве цемента отходов, в том числе бытовых.

Оборудование цементных предприятий, в котором технологические процессы проходят при температуре до 1700°С, обеспечивает снижение до минимума содержание вредных веществ в отходящих газах, а также химическое связывание в клинкерных минералах токсичных материалов, выделяющихся из отходов в процессе их переработки за счет более высоких температур, чем, например, в топках мусороперерабатывающих заводов или в агрегатах других промышленных производств.

Кроме того, сжигание в цементных печах топливосодержащих отходов позволяет существенно уменьшить потребление дорогостоящего топлива (газ, мазут, уголь) и снизить затраты на производство цемента.

Имеется мировой опыт обеспечения альтернативным топливом цементного завода мощностью 1,6 млн.т цемента в год с помощью мусороперерабатывающей установки стоимостью 2,5-3 млн.долларов США, окупаемость которой составляет 1,5-3 года.

Цементная промышленность Японии, используя отходы других отраслей промышленности, золу и мусор в качестве сырьевых компонентов, достигла уровня 355 кг на тонну произведенного цемента, что почти в 2 раза выше отечественного уровня.

В цементной промышленности России работает 50 крупных и средних предприятий, размещенных во всех 11 экономических районах страны, мощности которых экономически выгодно и с экологической точки зрения целесообразно использовать для утилизации отходов.

Как показывает мировая практика, переработка отходов является проблемой не технической (технологии уже разработаны), а законодательной. Система утилизации отходов работает только при условии, когда расходы на нее оплачиваются тем, кто производит отходы. Крайне необходима разработка федеральных и региональных программ сбора, сортировки и переработки отходов на основе современной законодательной базы и комплексного подхода в решении проблемы.

Накопленный мировой опыт показывает, что наиболее выгодное и безопасное решение вопросов утилизации отходов осуществляется при встраивании в технологический процесс производства цемента.

Генеральный директор
В.В.Болтенко

Современное состояние и возможности увеличения использования
отходов различных отраслей при производстве цемента

Общая характеристика современной экологической ситуации

Предотвращение загрязнения окружающей среды - почвы, воздуха и воды - одна из важнейших проблем современности не только в нашей стране, но и во всем мире. Все более расширяющаяся человеческая цивилизация приводит к существенному ухудшению экологического климата во многих странах. Все более увеличивающееся количество бытовых отходов, золошлаковые отходы, образующиеся при сжигании твердого топлива в топках тепловых и электрических станций, золоотвалы, занимающие тысячи гектар ценных земель рядом с предприятиями черной и цветной металлургии при производстве чугуна, стали, меди, никеля, других металлов, отходы химических производств, миллионы штук отработавших автомобильных покрышек и пр. все в большей мере влияют отрицательным образом на экологию окружающей среды.

Свыше 20 млн.чел., проживающих в районах России с чрезвычайной экологической ситуацией, жители 100 крупнейших городов страны постоянно находятся в окружающей среде, концентрация вредных веществ в которой превышает в десятки раз предельно допустимые нормы.

Проблема экологии окружающей среды особенно остро стоит в регионах с высокой концентрацией сырьевых ресурсоперерабатывающих производств, являющихся основными источниками отходов. На территории России уже накоплено более 80 млрд.т твердых отходов. Из хозяйственного оборота изъяты сотни тысяч гектаров земель. Отходы, сконцентрированные в отвалах, шламохранилищах и свалках, являются источником загрязнения поверхностных подземных вод, атмосферы, почвы и растений.

В условиях бурного роста научно-технического прогресса при непрерывном увеличении масштабов промышленного производства вопросы эффективной утилизации отходов и попутных продуктов имеют чрезвычайно важное значение. С точки зрения требований экологии наиболее целесообразным является создание безотходных производств. Практика показывает, что наиболее широко и эффективно попутные продукты и отходы промышленности могут быть использованы в производстве строительных материалов и, в частности, в цементной промышленности. Использование отходов другими производствами-потребителями для получения конечных продуктов позволит исключить затраты на организацию отвалов и хранение отходов, а также предотвратить загрязнение окружающей среды, воздушного и водного бассейнов, снизить потери ценных сельскохозяйственных земель, занятых золоотвалами, и пр.

Сжигание экологически вредных отходов в цементнообжигательных печах может быть одним из методов устранения отходов наряду с другими технологиями, например захоронением, с одной стороны, и сжиганием в различных типах установок, с другой. Использование технологии сжигания отходов в цементнообжигательных печах имеет ряд преимуществ не только с чисто технической и природоохранной точек зрения, но и в других отношениях, связанных с конкретной ситуацией в некоторых странах, в т.ч. и в нашей стране.

Очень важным фактором охраны окружающей среды является наличие определенной законодательной базы (налоги, штрафные санкции, льготы и др.), побуждающей производителей отходов искать потребителей их побочной продукции, а не сбрасывать их в отвалы, и стимулирующей потенциальных потребителей использовать эти отходы. Вопросы эти должны решаться на взаимовыгодной основе, имея в виду конечную цель - охрану окружающей среды. Отсутствие в настоящее время законодательной базы, стимулирующей использование отходов в цементной промышленности России, привело к снижению объемов потребления отходов других производств при выпуске цемента. Вызвано это, в частности, как увеличением отпускной цены на сами отходы предприятиями - производителями отходов, так и существенным удорожанием железнодорожных тарифов на их перевозку. Учитывая, что цементная промышленность является крупнотоннажным производством, рост цен и тарифов привел к экономической нецелесообразности использования отходов в производстве цемента на многих предприятиях.

Состояние загрязнения окружающей среды различными отходами,
в том числе бытовыми

Бурное развитие всех отраслей промышленности, особенно добывающих и перерабатывающих, вызывает образование и дальнейшее накопление огромных количеств различных отходов, которые создают серьезные проблемы в области защиты окружающей среды и сохранения природных ресурсов. В настоящее время не перерабатывается, а сбрасывается в отвалы наибольшая часть общего годового объема получаемых золошлаковых и гипсосодержащих отходов, сталеплавильных и ферросплавных шлаков, около половины колчеданных огарков. Рационально не используется около четверти доменных шлаков. Объем бытовых отходов ежегодно составляет около 140 млн.куб.м. По данным Академии коммунального хозяйства, сейчас в России под действующими свалками занято более 15 тыс.га, а под закрытыми более 40 тыс.га земли.

Наличие в отвалах и пополнение наиболее крупнотоннажных отходов представлено ниже.

а) Шлаки черной и цветной металлургии. По данным Уральского политехнического института, в отвалах металлургических предприятий накоплено более 300 млн.т шлаков. Учитывая, что данных о выходе шлаков за последние годы не имеется, их объем можно определить оценочно. При выплавке чугуна в качестве побочного продукта (отходов) образуется примерно 400-450 кг шлака на 1 тонну чугуна. Производство чугуна с 1990 по 2000 год составляло ежегодно в среднем около 48 млн.т. Поэтому выход шлаков в эти годы можно оценить на уровне 19-21 млн.т в год.

Ежегодное образование на предприятиях черной металлургии сталеплавильных шлаков - более 25 млн.т.

б) золошлаковые отходы. Значительные объемы золы и шлака образуются при сжигании угля на тепловых электростанциях. По имеющейся оценке, в отвалах ТЭЦ и ТЭС находится более 1 млрд.т этих отходов, а количество золошлаковых отходов удваивается в среднем каждые 10 лет. Ежегодный выход золошлаковых отходов достигает, примерно, 70 млн.тонн. В среднем площадь земель, занятых золоотвалами современной тепловой электростанции, составляет от 500 до 1000 гектар.

в) фосфогипс и др. гипсосодержащие отходы. Ежегодное количество сбрасываемого в отвал фосфогипса в пересчете на сухой дигидрат в России составляло в начале восьмидесятых годов более 10 млн.т;

г) отработавшие автопокрышки. Производство автомобильных покрышек в РФ в последние двадцать лет составляло: 1980 год - 44,3 млн.шт.; 1985 год - 45,7 млн.шт.; 1990 год - 47,7 млн.шт.; 1995 год - 18,8 млн.шт.; 2000 год - 29,9 млн.шт.. Повторное использование материалов из отработавших покрышек незначительно. В связи с этим можно предположить, что оценочно ежегодно выбрасывается и не утилизируется несколько десятков миллионов штук отработавших автопокрышек.

Краткая характеристика отходов, используемых при производстве цемента

В цементной промышленности России и большинства зарубежных стран наиболее изученными и потребляемыми отходами других производств являются доменные гранулированные шлаки, золы и золошлаковые отходы от сжигания угля на ТЭЦ, нефелиновые шламы, колчеданные огарки и некоторые другие, краткая характеристика которых приводится ниже.

Доменные гранулированные шлаки

Доменные шлаки являются побочным продуктом при производстве чугуна. Качественные показатели доменных гранулированных шлаков, которые могут использоваться в производстве цемента, определены ГОСТ 3476-74 "Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов". В зависимости от коэффициента качества и химического состава доменные шлаки подразделяются на три сорта.

Грануляция их производится, в основном, на установках полусухой и мокрой грануляции. Влажность шлаков, поступающих на цементные заводы, в зависимости от способа грануляции их на металлургических предприятиях, колеблется от 5 до 25%.

Химический состав доменных гранулированных шлаков на заводах страны колеблется в достаточно широком диапазоне (в %): SiO 34,0-40,0; АlО 6,0-17,0; СаО 29,0-49,0; MgO 2,0-19,0; FeO 0,2-1,0; MnO 0,1-1,3; S 0,2-1,3; Мосн 0,74-1,2; Макт 0,16-0,42.

Доменные гранулированные шлаки металлургической промышленности нашей страны изучены достаточно полно. Используются они, в первую очередь, в качестве активной минеральной добавки при помоле цемента.

Для вовлечения в оборот магнезиальных (с содержанием до 15% окиси магния) доменных шлаков они в достаточной степени были изучены НИИцементом и другими научно-исследовательскими организациями. Результаты исследований полностью доказали возможность их использования для производства шлакопортландцемента. Такой цемент был применен при строительстве мощных гидроэлектростанций Сибири. Исследованиями установлено, что шлакопортландцементы для строительства гидротехнических сооружений с добавкой до 50% магнезиального доменного гранулированного шлака по своим строительно-техническим свойствам равноценны, а по некоторым показателям - тепловыделение при гидратации, кинетика нарастания прочности после 28 суток твердения - даже превосходят аналогичные цементы с добавкой обычного шлака. В связи с совершенствованием технологии производства чугуна возможно некоторое изменение их состава: снижение процентного содержания наиболее благоприятных для производства цемента компонентов - окиси кальция и глинозема, увеличение содержания закиси марганца (до 1,5-3,8%) и других менее ценных компонентов. Это может приводить к ухудшению гидравлической активности шлаков.

Золошлаковые отходы ТЭЦ и электростанций

Золошлаковые отходы, получаемые при сжигании на ТЭЦ и ТЭС твердого топлива, представляют собой в зависимости от способа золоулавливания сухой дисперсный порошок - золу-унос, пульпу - золу-шлам, влажную полидисперсную массу - золошлаковые отходы из отвалов и хранилищ, гранулированный продукт - топливные шлаки (при наличии на ТЭЦ грануляционной установки). На большинстве тепловых электростанций мокрое золоудаление.

По химическому составу золошлаковые отходы делятся на кислые, с общим содержанием не более 10-12% СаО и в большем или меньшем количестве несвязанную известь и основные. Кислые золы и шлаки получаются при сжигании углей большинства месторождений страны. К основным относятся также золы, образующиеся при сжигании горючих сланцев.

В общей своей массе в золошлаковых отходах 80-95% тонкодисперсных зол и 20-5% топливного шлака. Химический состав их колеблется в зависимости от химического состава сжигаемых углей в следующих пределах (в %): SiO 30,0-65,0; АlО 15,0-35,0; FeO 5,0-20,0; СаО 1,0-40,0; MgO 1,0-3,0; SO 0,2-2,0; RO 1,0-3,0; ППП 0,6-7,0.

Золошлаковые отходы могут использоваться в качестве компонента сырьевой смеси и добавки в цемент в качестве активной минеральной добавки.

Количество вводимой золы в цемент зависит от ее качества. Добавление в цемент более 15% кислых зол снижает прочность цемента в начальные сроки твердения. Основные же золы можно вводить в шлакопортландцемент вместо доменных гранулированных шлаков в количестве 20-25%. Большие добавки зол (до 30-40%) используются при производстве низкотермичных гидротехнических цементов, предназначенных для массивного бетонирования. При производстве кладочных цементов количество добавки зол может быть и выше.

Положительными свойствами золосодержащих цементов является повышенная сульфатостойкость, пониженное тепловыделение, незначительные деформации усадки и набухания, способность к длительному росту прочности.

Использование отходов в производстве цемента-универсальный способ утилизации опасных отходов

При производстве цемента могут использоваться различные виды отходов как в качестве альтернативного топлива,так и в качестве сырьевых материалов. Это способствует снижению материальных и сырьевых затрат в производстве цемента.

Особенности технологии производства цемента,способствующие экологически безопасной утилизации отходов:

* Время пребывания горячих газов при температуре более 1200 град.С во вращающихся печах превышает 8 секунд.

  • Температура материала в зоне спекания цементного клинкера около 1450 град.С.
  • Обеспечивается полное разложение органических веществ под действием высокой температуры и длительного времени пребывания.
  • Происходит надежное химико-минералогическое связывание тяжелых металлов в силикатном расплаве цементного клинкера.
  • Введенные отходы полностью связываются в минералы цементного клинкера,обеспечивая полную безотходность процесса переработки.

Благодаря этим особенностям использование отходов является наилучшей доступной технологией в производстве цемента. Это подтверждают ИТС 6-2015 Производство цемента и ГОСТ Р 56828.26-2017 Аспекты эффективного обращения с отходами в цементной промышленности.

Если в России утилизация отходов в производстве цемента только признается наиболее перспективным направлением,то в Западной Европе, США, Японии это повсеместно реализуется. В этих странах доля утилизируемых отходов в производстве цемента доходит до 60-85%.

Почему же в России наблюдается значительное отставание от мирового уровня :

  • Для цементных заводов утилизация отходов является непрофильным бизнесом. Большинство заводов не готово оформлять разрешительную документацию на работу с отходами. ВЫХОД : поставка отходов в виде продукции. Для этого необходима разработка и регистрация технических условий и сертификация продукции.
  • Многие цементные заводы не имеют механизированных узлов для подачи отходов в цементную печь.
  • Некоторые отходы образуются в слишком малых количествах, чтобы быть интересными для цементных заводов.

ВЫХОД : требуется объединение различных отходов в виде однородной композиции с воспроизводимыми характеристиками. Нужна площадка для накопления продукции из отходов в нужных объемах для регулярных поставок на цементные заводы.

Требуется также тщательный анализ отходов совместно с технологами цементного завода для оценки целесообразности их использования. Зато решив эти проблемы можно создать рентабельное производство по утилизации широкой номенклатуры отходов с экологически безопасным их использованием в производстве цемента.

Читайте также: