Л.Б. Павлович, В.П. Долгопов

А. А. Попов, А.В. Калинина

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Сборник докладов. Т.1. - Д., 2005. - №4. - С. 138-140( ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат»)

РЕЦИКЛ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ В КОКСОХИМИЧЕСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕ


       В последние годы в мире многократно выросло промышленное производство и общественное потребление, и в связи с этим резко ухудшилась экологическая обстановка. Несмотря на принятые в ряде стран законы, в том числе разработку стратегии мирового развития, получившую название «концепция устойчивого развития» проблема защиты окружающей среды от загрязнений отходами остается весьма актуальной. Абсолютное количество отходов, в том числе и особо опасных продолжает расти, что создает все большую угрозу не только для здоровья и жизни людей, но и ведет к необратимым процессам в биосфере планеты. В то же время созданные человеком «техногенные месторождения», ставшие основным источником опасности для всего живого на земле, являются надежным в перспективе источником энергии и материалов. Используя отходы, снижая потребление природных ресурсов и вредное влияние хранилищ отходов на окружающую среду, одновременно можно решить большой круг экономических, экологических и социальных проблем.
       Несмотря на острую необходимость, практически даже в высокоразвитых странах промышленность не справляется с задачей сооружения установок или заводов по переработке отходов. Это связано с тем, что множество разработанных способов утилизации накопленных и генерируемых отходов (складирование, сжигание, компостирование, захоронение) не обеспечивают должного уровня экологической и экономической эффективности при необходимой высокой производительности процесса. Кроме того, предлагаемые методы переработки отходов - мероприятия дорогостоящие, что обусловлено высокими капитальными и эксплуатационными затратами при создании и эксплуатации надежного и эффективного специального оборудования.
       В сложившейся ситуации любое современное предприятие немыслимо без природоохранной политики, которая должна основываться на принципах «концепции устойчивого развития», предполагающей ресурсо-экологический подход к развитию экономики. Экологическая политика ОАО «ЗСМК», главным образом, ориентирована на снижение количества образующихся отходов, развитие методов их максимального использования, внедрение идей переработки отходов с наименьшими затратами, с использованием оборудования и технологий действующего металлургического производства.
       Современные металлургические технологии и агрегаты являются универсальными для переработки большей части промышленных и бытовых отходов: они пригодны для работы при низких и высоких температурах, в большом диапазоне давлений, при различном окислительно-восстановительном потенциале газовой среды, при разнообразном гранулометрическом составе перерабатываемого материала. Так коксохимическое производство может осуществить пиролиз отходов - наиболее квалифицированный и перспективный метод переработки, при котором в полной мере решается задача ресурсосбережения: процесс не требует расхода кислорода, позволяет использовать энергохимический потенциал перерабатываемых материалов.
       На ОАО «ЗСМК» разработан один из вариантов отраслевого и межотраслевого рецикла в коксохимическом производстве (КХП). Коксовая батарея рассматривается не только как агрегат для производства кокса, но и как реактор для утилизации различных техногенных углеродсодержащих отходов собственных и других отраслей промышленности и потребления. Комплекс химических цехов КХП рассматривается не только как тракт улавливания и переработки химических продуктов коксования, но и как технологический комплекс улавливания и обезвреживания продуктов, образующихся в процессе пиролиза отходов. Принципиальная схема межотраслевого рецикла отходов в процессе пиролиза каменного угля представлена на рисунке. Собственные побочные продукты коксохимического производства, утратившие свои потребительские свойства, рассматриваются в настоящее время как отходы КХП: жидкие - кислая смолка, кубовые остатки и щелочные воды цеха фталевого ангидрида (ЦФА), некондиционные смолы, полимеры бензольного отделения подаются в шихту на коксование через установку утилизации химических отходов и др.; твердые - осадок пека, донный продукт испарения ЦФА, осадки из аммиачных колон и из абгазов ЦФА, отходы дистилляции фталевого ангидрида подаются в шихту на коксование через вагоноопрокидыватель и углеподготовительный цех. В настоящее время в результате данной работы все жидкие и твердые отходы коксохимического передела на 100% утилизируются в шихте на коксование.
       На ОАО «ЗСМК» проведено исследование возможности утилизации в угольной шихте при производстве металлургического кокса отходов других производств и твердых бытовых отходов (ТБО).
       Испытания этих отходов в угольной шихте проводили в лабораторных и опытно-промышленных условиях. Лабораторные коксования базовых и опытных шихт проводили в лабораторной печи с загрузкой шихты 2 кг согласно ГОСТ 9521-74 «Угли каменные. Метод определения коксуемости», опытно-промышленные - методом ящичных коксований в действующих камерах коксовой батареи коксового цеха N 1 ОАО «ЗСМК» согласно известной методике ящичных коксований [1,2].
       Базовые шихты составляли из компонентов производственной угольной шихты ОАО «ЗСМК». В качестве исследуемых материалов использовались измельченные отработанные автошиныт пластиковые бутылки, осадки смолы (фусы) из смолохранилищ КХП, ТБО, в состав которых входили: текстиль, дерево, бумага, пластик, резина, кожа. Все названные отходы вводились в базовую шихту взамен части угольного компонента в количестве от 1 до 7%.
       Определение качества компонентов шихт, шихт и продуктов коксования производились в соответствии с существующими ГОСТами, реакционной способности - по показателям прочности кокса после взаимодействия с СО 2 (СSR) и реактивности кокса ( СRI).
       Результаты лабораторных исследований, показали, что введение измельченных до 2,5 мм отходов резинотехнических изделий в количестве до 5% от массы шихты увеличивало по сравнению с базовым коксом выход крупных классов, %: +40 мм –на 4,0; +25 мм - на 1.8. Возрастала механическая прочность (показатели П 25, П 10). Структурная прочность (Пс) оставалась на уровне базовой. Увеличивался выход смолы и сырого бензола на 28,6% [3-5] .
       Добавление резиновой крошки, полученной дроблением изношенных автошин, без извлечения металлокорда в шихту до 4% также улучшало прочностные свойства_ получаемого кокса: по сравнению с базовым коксом показатели прочности увеличивались, %: П 25 -на 2,8; П 10 - на 7,8; П с оставалась на уровне базовой. Увеличивался выход классов, %: +40 мм на 30,7 ; +25 мм на 3,0 [6].
       Для утилизации трудно утилизируемых вязко-текучих отходов КХП (фусов из хранилищ смолы) их смешивали с резиновой крошкой. Получали сыпучий материал, который мог дозироваться в угольную шихту через имеющуюся на КХП установку утилизации химических отходов. При введении такой присадки в шихту до 5% качество кокса улучшалось: выход кокса крупностью +40 мм увеличивался на 6,2 %; +25% мм – на 2,8 %; прочность по П 25 возрастала на 2,2%; истираемость (показатель П 10) и структурная прочность (П с) оставались на уровне базового кокса. Повысился выход химических продуктов коксования на 59,6% [7,8] .
       Добавка до 1-2% от массы шихты отходов пластиков или твердых бытовых отходов индивидуально или в смеси с вязко-текучими отходами КХП позволяла сохранить качество кокса на требуемом уровне При этом увеличивались выход химических продуктов коксования на 20% и теплота сгорания коксового газа за счет увеличения выхода метана [9].
       Опытно-промышленные испытания,подтвердили результаты лабораторных коксований угольных шихт с отходами. Введение измельченных до 2,5 мм отходов резинотехнических изделий в количестве до 5% от массы шихты увеличивало по сравнению с базовым коксом выход крупных классов, % : +80 мм на 45,3; +40 мм на 1,4. Возрастала механическая прочность кокса (показатели П 25 , П 10 , М 40 , М 10 ). Структурная прочность (П с ) оставалась на уровне базовой.
       Добавление 1% от массы шихты отходов пластиков или ТБО в смеси с фусами из смолохранилищ КХП также как и при лабораторных коксованиях шихт позволяла сохранить качество кокса на требуемом уровне.
       Таким образом, имеется реальная возможность рецикла органических отходов, промышленных и твердых бытовых, пиролизом с использованием всей структуры коксохимического производства: коксования, улавливания, фракционирования парогазовых продуктов, обезвреживания выбросов.
       Подача измельченных отходов резины и пластиков в шихту для производства металлургического кокса не требует конструктивных изменений в технологии коксохимического производства и может быть осуществлена через действующую утилизационную установку, что позволит без ущерба для производства и значительных капитальных затрат квалифицировано утилизировать отходы. Необходимо организовать сбор вышеуказанных отходов и создать узел подготовки с целью подачи их в шихту на коксование.

Библиографический список


       • Тайц Е.М., Андреева И.А, Методы анализа и испытания углей // М: Недра. 1983. 272 с.
       • Парфенюк А.С., Антонюк С.И. Получение твердого топлива из смесей углеродистых промышленных и бытовых отходов // Кокс и химия. 2001. N5. С. 44-46.
       • Салтанов А.В., Павлович Л.Б., Пьянков Б.Ф. и др. Переработка отработанных резинотехнических изделий в процессе высокотемпературного пиролиза каменного угля // Химия в интересах устойчивого развития. 2001. N9. С. 79-88.
       • Салтанов А.В., Павлович Л.Б., Пьянков Б.Ф. и др. Производство металлургического кокса с добавлением резиносодержащих отходов // Кокс и химия. 2002. N2. С. 11-14.
       • Пат. N 2202471 (Россия) Способ переработки отработанных резиносодержащих изделий // А.В Салтанов, Л.Б.Павлович, А.В.Калинина, Г.Р.Гайниева/ Опубл. 20.04.2003. Бюл. N11
       • Заявка N 2001127324/ 04 (029037) (Россия) Способ переработки отработанных резинотехнических изделий с металлокордом // А,В. Салтанов, Л.Б.Павлович, А.В .Калинина/от 08.10.2001.
       • Пат. N2178440 (Россия) Способ утилизации отходов коксохимического производства// А.В.Салтанов, Л.Б.Павлович, Б.Пьянкови др. / Опубл. 20.01.2002. Бюл. N2.
       • Пат. N 2186823 (Россия) Способ подготовки угольной шихты к коксованию // А.В.Салтанов, Л.Б.Павлович, Б.Пьянков и др./ Опубл. 10.08.2002. Бюл. N22.
       • Заявка N 2002130180/ 04 (031968) (Россия) Способ утилизации твердых бытовых и промышленных отходов // Л.Б.Павлович, А.Н.Патрушев, А.В.Калинина и др. / от 11.11.2002.