Согласно "Региональной стратегии охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов в странах -членах Европейской экономической комиссии ООН на период до 2000 года", принятой ООН в 1988г., накопление отходов, токсичных и опасных химических веществ относится к числу наиболее критических проблем, вызывающих беспокойство. В соответствии с опросом общественного мнения, проведенного в 1989 г. для Национальной Ассоциации управления твердыми отходами США, проблема размещения отходов занимает третье место в списке "экстремально серьезных" проблем - после улучшения общественного образования и обеспечения недорогого жилья.
Проблемы повышения эффективности использования крупнотоннажных вторичных ресурсов, а также предотвращения их образования, все заметнее смещают приоритеты и в национальной экологической и экономической политике Украины. Основным элементом в разрабатываемых стратегиях рационального использования природных ресурсов является минимизация отходов на основе их утилизации и рециркуляции, внедрения энерго- и материалосберегающих промышленных процессов, особенно в отраслях тяжелой промышлености, в частности, черной металлургии.
Черная металлургия относится к числу отраслей крупнотоннажного образования отходов. Например, в Донецкой области, на территории которой имеется семь металлургических комбинатов и заводов, ежегодно при полном освоении мощностей образуется более 14 млн. т шлаков, доменного и сталеплавильного производства - это почти 50% этих отходов, образующихся в Украине. В результате в отвалах заскладировано свыше 30 млн. т металлургических шлаков. Кроме того, в шламонакопителях заскладировано свыше 11 млн. т ценных для металлургии шламов. Всего в Украине на металлургических предприятиях накоплено более 70 млн. т шламов, из которых только 21 млн. т пригодны для использования в металлургическом производстве. Кроме указанных отходов ежегодно образуется более 3 млн. т конвертерных шлаков, из которых утилизируются в качестве оборотного продукта в металлургии всего 440 тыс. т.
В настоящее время общепринятая практика минимизации отходов на основе утилизации уступает место политике предотвращения образования отходов и их рециркуляции. В связи с этим важным направлением рационального ресурсопользования и охраны окружающей среды, а также повышения эффективности производства является создание малоотходных технологий. По сути, степень отходности производства в современных условиях должна стать определяющей при выборе технологий добычи и переработки сырья.
Отходы производства - признак несовершенства технологии и организации производства. Проводимые мероприятия, нацеленные на нейтрализацию последствий образования огромных масс отходов, как правило, ориентированы на экстенсивные методы хозяйствования. Затраты на такие мероприятия зачастую в несколько раз превышают затраты на внедрение прогрессивных малоотходных технологий. На ряде предприятий затраты на удаление и складирование отходов достигают 15 % себестоимости продукции и до 10 % капитальных вложений, предназначенных на развитие производства. Стоимость очистного оборудования в настоящее время составляет в среднем 10-20 % стоимости основных фондов предприятий, а в ряде случаев достигает. 30 %. Неэффективность традиционных природоохранных мероприятий существенно снижает эффективность общих капитальных вложений.
Исходя из этого, должны быть пересмотрены приоритеты региональной и государственной политики в области ресурсосбережения, природопользования и утилизации отходов. Средства должны преимущественно направляться не на борьбу с последствиями загрязнения, а на предотвращение образования отходов.
Важнейшим направлением решения этой задачи является создание и организация малоотходных металлургических производств. В этом направлении Донецким государственным техническим университетом (ДонГТУ; за последние 25 лет выполнен значительный комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Здесь функционировала единственная в бывшем СССР отраслевая научно-исследовательская лаборатория "Подготовка и утилизация железосодержащих отходов металлургического производства", работы которой получили широкую известность.
В числе разработанных ДонГТУ прогрессивных технологий по полному комплексному использованию металлургических отходов и оздоровлению окружающей среды следует назвать:
- утилизация заскладированных шламов с использованиемосвобождающихся шламонакопителей для рационального природопользования;Большой объем исследований выполнен по созданию технологии подготовки и утилизации железосодержащих отходов металлургического производства:
- технология совместной подготовки шламов и других железосодержащих отходов производства на новых объектах:
- технология известкования концентрата на аглофабриках сиспользованием цепных роторных смесителей конструкции ДонГТУ;
- использование физического тепла огненно-жидких сталеплавильных шлаков для окускования отходов производства и возгонки из них цветных металлов;
- технология беспыльной выгрузки и утилизации технологических и аспирационных пылей с использованием виброунлажнителей конструкции ДонГТУ;
- технология производства агломерата с полной утилизацией
текущих отходов и заскладированных шламов;
- разработка и совершенствование оборудования для линий подготовки шихты и отходов к окускованию.
На их основе для металлургических предприятий Украины разработана проектно-сметная документация на строительство объектов совместной подготовки и утилизации железосодержащих отходов производства. Основой принципиально новой технологической схемы подготовки и утилизации отходов является совместное обезвоживание шламов и дальнейшее смешение кека после вакуум-фильтров с сухими отходами. При этом исключается термическая сушка шламов в энергоемких сушильных барабанах. Указанные объекты находятся в стадии проектирования, строительства и освоения.
Например, на металлургическом комбинате им. Дзержинского по этой схеме более 10 лет работает комплекс совместной подготовки конвертерных шламов и известковой пыли для использования шламо-известковой смеси в агломерационном производстве. Заканчивается строительство аналогичных объектов на Макеевском меткомбинате, Краматорском метзаводе, Запорожетали, а на Енакиевском метзаводе начато строительство цеха утилизации железосодержащих отходов.
Переход к малоотходному производству возможен при организации территориальных систем безотходного ресурсопотребления. Приоритетным направлением здесь должно быть создание территориальных организационных структур, нацеленных на комплексное использование сырьевых, энергетических и других ресурсных возможностей региона. Создание таких систем расширяет возможности комплексного использования отходов, создает условия для усиления межотраслевых связей, нацеленных на наиболее полное извлечение сырья из недр, рациональную комплексную переработку минерального сырья, а также на защиту окружающей среды.
Первым шагом к формированию территориальных систем безотходного ресурсопотребления может стать образование промышленных узлов, действующих в рамках многоотраслевого хозяйственного комплекса региона на основе сочетания различных производств, кооперации между предприятиями в использовании сырья, материалов, промышленных и бытовых отходов. Важно подчеркнуть, что во многих странах-членах Европейской экономической комиссии ООН крупные промышленные комплексы создавались по каскадному проекту, в соответствии с которым отходы, образующиеся на одном промышленном предприятии, служат сырьем для другого.
Решение этой проблемы существенно актуализировалось в свете принятого странами Европейского Союза законодательства, согласно которому все виды отходов изъяты из списка "свободно циркулирующих товаров". В рамках единого рынка, который начал действовать с 1993 г., они могут перемещаться к местам переработки, складирования и захоронения только под постоянным административным и экологическим контролем. Их экспорт за пределы Европейского Союза запрещается.
Актуальность формирования региональных комплексов безотходного ресурсопотребления возросла также в условиях экономического и экологического кризисов в связи с ростом затрат на доставку сырья и тенденцией диверсификации производства.
В металлургическом комплексе Донецкого региона формируются центры по переработке железосодержащих отходов. Предприятия, в составе которых отсутствуют аглофабрики, организуют подготовку и отгрузку отходов на аглофабрики других предприятий, от которых получают готовый агломерат.
Весьма эффективным направлением утилизации металлургических отходов является производство строительных материалов с использованием шлаков и шламов. Отдельным переделом утилизации шлаков является выделение из них магнитной фракции металлов, которые возвращаются в металлургический передел, а шлаковая продукция в стройиндустрию. Имеется типовой проект цеха по производству плитки дорожной, тротуарной, шлакоблока, бордюрного камня с производительностью переработки отходов до 150 тыс. куб. м в год.
Шлаки металлургической промышленности применяются в качестве исходных компонентов для получения малоклинкерных и бесклинкерных вяжущих. Имеются типовые проекты цеха и минизавода по производству вяжущих на основе компонентов техногенного происхождения производительностью 20-50 тыс. т в год. Удельные затраты на формование изделий из этих вяжущих в 5 раз ниже, чем при формовании бетонных изделий. При этом возможно изготовление стеновых панелей для малоэтажного строительства, промышленных конструкций и плит дорожного покрытия.
Перспективным направлением формирования малоотходных территориальных комплексов является извлечение цветных металлов из цинксодержащих отходов черной металлургии, в которых содержание цветных металлов постоянно увеличивается за счет повышения их в металлоломе, с дальнейшей их переработкой на заводах цветной металлургии. Например, в мартеновских шламах основных предприятий содержание цинка достигает 6%. Ресурсы цинка в цинксодержащих отходах черной металлургии Украины составляют более 40 тыс. т и они ежегодно увеличиваются, на 10 тыс. т. при полном освоении мощностей.
Вопрос вовлечения в переработку цинксодержащих отходовявляется одним из наиболее сложных в проблеме ресурсосбережения и его решение требует привлечения высококвалифицированных специалистов и проведения комплекса теоретических и экспериментальных исследований с освоением рациональных технологий. В целом исследования свидетельствуют о необходимости изменения системы совместного управления металлургическими и другими предприятиями с целью диверсификации их производства и формирования территориальных промышленных комплексов с полным циклом переработки образующихся отходов.
Достижение эффектов агломерации и комплексного использования сырьевых ресурсов, обусловленных территориальной близостью технологически взаимосвязанных предприятий, возможно за счет совместного использования производственной инфраструктуры, транспорта, энерговодообеспечивающего хозяйства, ремонтных служб, природоохранных сооружений, сокращения затрат на транспортировку, складирование и содержание хранилищ отходов производства, рационального использования трудовых ресурсов и создания дополнительных рабочих мест, значительного снижения экологической нагрузки на регион.
В связи с этим весьма актуально формирование качественно нового организационно-экономического механизма повышения заинтересованности предпринимателей в инвестировании комплексных проектов утилизации отходов как внутри металлургических предприятий, так и в смежных отраслях регионального хозяйственного комплекса. Наряду с формированием организационно-экономических предпосылок повышения "заинтересованности предпринимателей в оздоровлении экологической обстановки, важнейшим направлением решения проблем развития индустрии утилизации вторичных ресурсов является создание информационной системы, содержащей сведения о составе и свойствах существующих техногенных месторождений, разработанных технологических схемах и типовых проектах заводов по переработке отходов, стандартах на продукцию из вторичного сырья.
В связи с этим ДонГТУ и сектор экономических проблем природопользования Института экономики промышленности Национальной Академии наук Украины приступили к выполнению совместных исследовательских программ, целью которых является разработка научно-методических рекомендаций и организационно-технических предложений по стимулированию качества и экологичности продукции металлургических предприятий, оценке эффективности использования попутных продуктов производства, а также реструктуризации социо-природо-хозяйственных комплексов экокризисных промышленных регионов на основе организации территориальных систем безотходного ресурсопотребления.