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