Золото у нас под ногами

Промышленные отходы черной и цветной металлургии наносят серьезный вред окружающей среде и здоровью человека, занимают огромные площади, загрязняют токсичными соединениями почву, водный и воздушный бассейны, повышают себестоимость готовой продукции предприятий из-за значительных затрат на их транспортировку, размещение и хранение. В то же время, такие отходы, представляющие собой техногенные месторождения ценного вторичного сырья, могут обеспечить потребности промышленного производства в дорогостоящей и дефицитной для Украины продукции.

Мусорный потенциал страны

По приблизительным оценкам ученых, в Украине в настоящее время накоплены миллионы тонн металлосодержащих отходов черной и цветной металлургии, а также химической промышленности, горнодобывающего и энергетического комплексов. При этом, их объемы продолжают расти.

Ежегодно в Украине образуется более миллиарда тонн отходов производства и потребления, из которых лишь 10-15% используются в качестве вторичных материальных ресурсов. Под складирование отходов сегодня отведено 160 тыс. га, а их общий объем превышает 25 млрд. т. Расходы на их складирование иногда превышают 20% себестоимости продукции. Темпы накопления вредных загрязнителей и уровень их влияния на здоровье людей и состояние окружающей среды в Украине в десятки раз превышают те, которые существуют в развитых странах.

Для улучшения сложившейся ситуации научные сотрудники Национальной металлургической академии Украины, Украинского государственного научно-технического центра «Энергосталь», Института газа НАН Украины, Физико-технического института металлов и сплавов НАН Украины и ОАО НВП «Промтех» выполнили комплексные исследования и разработки на всех уровнях: от теоретических предпосылок и лабораторных исследований до внедренческих мероприятий. Было осуществлено получение новых высококачественных продуктов из промышленных, в ряде случаев токсичных, отходов предприятий черной и цветной металлургии, химической промышленности, тепловых электростанций регионов Донбасса и АР Крым, городов Кривого Рога, Запорожья, Днепропетровска, Сум, Ровно и др. Данные разработки были объединены в научно-исследовательскую работу под названием: «Комплекс инновационных ресурсосберегающих технологий и оборудования для рециклинга и экологически безопасной утилизации отходов металлургии и смежных отраслей», представленную Национальной металлургической академией Украины на соискание Государственной премии Украины в области науки и техники 2010 года.

Комплекс представленных материалов был выполнен в рамках Государственной научно-технической программы «Развитие горно-металлургического комплекса Украины до 2010 года», научно-технических программ по приоритетным направлениям развития науки и техники на 1997-1999 годы, что подчеркивает его общегосударственную значимость.

В работе собраны самые прогрессивные технологии отечественного происхождения, использование которых позволяет не только увеличить степень рециклинга отходов, избавиться от опасных отходов, но и производить из отходов доступные и качественные новые продукты.

Ценность данной работы подтверждена на практике. Более 70% разработанных технологических решений и оборудования уже внедрены, причем, не только на украинских предприятиях, но и за рубежом. Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных технологий на предприятиях Украины на сегодняшний день, согласно подсчетам научных работников, составляет 49,8 млн. грн./год, на предприятиях России и Молдовы — 9,9 млн. грн./год (в пересчете). При среднем использовании разработок за последние 10 лет экономический эффект работы составляет 597 млн. грн. Решены проблемы снижения нагрузки на окружающую среду в районах размещения предприятий.

Основные разработки

В основе разработанных авторами методов снижения объема образования отходов и создания экологически безопасного производства лежат мероприятия по комплексной переработке сырья; кооперированию ряда производств, использованию отходов одной отрасли в качестве сырья для других; сокращение объемов образования токсичных отходов и степени их воздействия на окружающую среду.

В их число входят оригинальные разработки для металлургической промышленности. В частности, ученые создали новую высокоэффективную малоотходную технологию переработки шламов и пыли газоочисток доменного и сталеплавильных производств с получением двух товарных продуктов: высокосортного цинкового концентрата — полупродукта для получения металлического цинка, который превосходит лучшие отечественные и мировые аналоги, и обесцинкованных металлизированных железорудных окатышей, пригодных для возврата в основное металлургическое производство. В Украине данная технология уже внедрена на ММК им. Ильича и «Арселор Миттал Кривой Рог» с суммарным годовым экономическим эффектом 4,8 млн. грн. в год. Кроме них преимущества технологии оценили в России («Уралсталь», «Северсталь», «ЗапСиб» и Новолипецкий меткомбинат) и Молдове (Молдавский металлургический завод).

Разработана технология подготовки к использованию переувлажненных шламов и замасленной прокатной окалины в качестве компонента агломерационной шихты, при коксовании с добавлением торфа в качестве влагоемкой добавки. Технология не требует крупных капитальных вложений, экономически, экологически эффективна, обеспечивает увеличение объема утилизации шламов и экономию материальных ресурсов, сокращает земельные площади под шламонакопители, сокращает загрязнение окружающей среды.

Осуществлены разработка теории и промышленное внедрение технологии жидкофазного восстановления металлов из промышленных отходов, основанной на высокой интенсивности процессов тепло- и массообмена в условиях жидкофазного восстановления железа, а также рассмотрены возможности использования твердого топлива. Технология позволяет эффективно восстанавливать железо из рудных компонентов и извлекать ценные элементы (Cr, Ni и V) из отходов производства — металлургических шламов, шлаков, отработанных катализаторов. Степень возобновления элементов из отходов составляет: хрома — 94-96%; никеля — 98-100%; ванадия — 84,6-97,8%; железа — 93-97%, что превышает показатели других методов утилизации.

Особый интерес представляют разработки, посвященные созданию нового плавильного агрегата — барботажных печей нового типа, в которых в условиях горения топлива в погруженной струе реализуются технологические процессы термической переработки шлаковых отходов металлургического производства. С помощью таких печей реализуется новая технология изготовления теплоизоляционной строительной шлаковаты и ситала (прочного стеклокристаллического материала, который по своим свойствам превосходит гранит).

В частности, новая технология была внедрена в Киеве еще в 1991 на ОАО «Комбинат стройиндустрии», где в минераловатном производстве коксовые вагранки заменили конвертерами. В 2005 году производство закрыли. За 14 лет существования этого производства было выпущено около 500 тыс. м³ прошивных строительных матов. Учитывая, что при работе вагранок выбрасывается около 15% окиси углерода (32,5 кг/м³), не допущенный экономический убыток от загрязнения атмосферы (за период работы производства) составил около 2 млн. грн. Сегодня такие печи успешно используют для переработки отходов в Беларуси и Иране, планируют в России. Кроме того, на лицензионной основе технология погруженного сжигания газа, который используется в данных печах, передана Gas Technology Institute (Чикаго, США) с правом использования и сублицензирования.

В работе широко освещены вопросы ресурсосбережения в металлургии путем сокращения коррозионных потерь. Большой интерес представляют исследования процессов коррозии, комплексная система диагностики состояния и восстановления защитных покрытий на внутрицеховых металлоконструкциях металлургических и др. промышленных предприятий. Авторами разработаны и внедрены инновационные материалы и системы антикоррозионной защиты.

Большой интерес представляют разработки авторов для цветной металлургии Украины. Созданы научные основы и внедрены инновационные технологии извлечения ценных соединений ванадия из зольных остатков сжигания высокосернистых мазутов на ТЭС в виде товарной продукции для металлургии и параллельного использования остатков шлака в производстве глиноземного цемента. На основании проведенных исследований процессов выщелачивания и высокотемпературного гидролиза разработана аппаратурно-технологическая схема нового способа получения товарного технического пентаоксида ванадия, качество которого не уступает товарной продукции развитых европейских стран и заводов Российской Федерации.

В целом, по оценке главного научного сотрудника УкрГНТЦ «Энергосталь» Александра Касимова, принимавшего непосредственное участие в разработке многих методов утилизации отходов металлургии, «по актуальности, полученным научным и практическим результатам, масштабности работа имеет неоспоримое научно-техническое и эколого-экономическое значение для Украины. Так как все разработки, включенные в рассматриваемую работу, защищены патентами, они выполнены на международном уровне интеллектуальной собственности и по многим показателям опережают зарубежный опыт. В каждом из 41 патента (только от авторов из УкрГНТЦ «Энергосталь») имеются свои зарубежные аналоги, сравнение с которыми позволило эти патенты получить. Всего интеллектуальная собственность, созданная в ходе выполнения работы, защищена 112 патентами и авторскими свидетельствами».

К сожалению, количество утилизируемых с помощью описанных технологий отходов сегодня пока не достаточно, они даже не успевают перекрывать новые поступления. Необходимо более интенсивно внедрять новые технологии в промышленности, в частности — в металлургии, тем более что все предпосылки (огромная теоретическая база и накопленный практический опыт) у нас для этого есть.

Редакция благодарит www.Rusmet.ru
и Ольгу Фомину за предоставленные материалы