12 марта 2016г.
Одной из важнейших задач в области экологического развития РФ является ликвидация накопленного экологического ущерба в результате технологических промышленных процессов в черной и цветной металлургии и горнодобывающих предприятий. Анализ данных показывает, что только на горнорудных предприятиях ежегодно извлекается 1,2 млрд м3 вскрышных пород и складируется в хвостохранилищах, из них 0,3 млрд м3 отходов сухого и мокрого обогащения [1]. Только в Свердловской области в условиях высокой концентрации промышленных производств, использования устаревших технологий и оборудования за 300 лет накопилось более 8,5 млрд тонн отходов горнодобывающего, обогатительного, металлургического, энергетического и др. производств, которые образовали около 200 самостоятельных техногенно-минеральных объектов различных типов с объемом накопленных отходов в каждом из них свыше 2000 тонн, где по самым скромным подсчетам в них содержится: 4814 тысяч тонн меди, 3213 тысяч тонн цинка, 8874 тысячи тонн серы, 1074 тонн золота, 4600 тонн серебра. Значительную часть из общего объема отходов составляют отвалы вскрышных и вмещающих пород – 74%, а отвалы отходов обогащения – 20% [1].
Следует также учитывать тот факт, что процесс стабилизации накопления промышленных отходов и их преобразования с внедрением малоотходных технологий не только значим экологически, но и экономически эффективен, так как отходы в большинстве своем проэкологичны и обладают определенным экономическим потенциалом[6]. Принятая Правительством РФ Федеральная целевая программа «Ликвидация накопленного экологического ущерба» на 2014 –2025 годы» [3] ставит довольно широкие задачи для оценки хода реализации прогнозирования развития секторов «зеленой» экономики [5] от накопленного экологического ущерба. Определенный интерес представляют для нашего исследования разработанные в Программе целевые показатели и индикаторы[6] эко-эффективности потребления природных ресурсов и образования отходов производства и потребления. Наиболее важным показателем прогресса в этой области является доля использования и обезвреживания в общем объеме образования отходов, особенно экологически опасных.
Антропогенная составляющая поступления серы в гидросферу все возрастает и стала соизмеримой с природной (порядка 100 млн т/год). Такое же количество серы выбрасывается в атмосферу различными промышленными предприятиями горно-металлургического производства. Технология промышленных процессов в горной металлургии[7], особенно медно-никелевое производство, характеризуется выбросами больших количеств в атмосферу диоксида серы (SO2) - сернистого газа и частиц тяжелых металлов, образующие в совокупности техногенные серосодержащие отходы (ССО) в процессах добычи и обогащения руд и выплавки из них металлов. Таким образом, есть основания полагать: в ближайшие десятилетия запасы серы возрастут в несколько раз и локализируются в техногенных грунтах. Проблема утилизации ССО и излишков технической серы решается методом использования технической серы в качестве сырья в строительстве для производства изделий и конструкций из серосодержащих строительных материалов (ССМ), гидрофобизирующих составов изделий из материалов на основе минеральных вяжущих, древесины, а также искусственного заполнителя.
Данное исследование направлено на анализ существующих технологий переработки серосодержащих горно-металлургических шлаков с получением безклинкерных вяжущих веществ для изготовления серных бетонов и растворов после дополнительного обогащения серой или отходами с более высоким её содержанием.
Актуальность разработки новых дорожных вяжущих обеспечивается наличием очевидных объективных и субъективных причин. Серное вяжущее может быть использовано в различных технологиях, в частности, как теплоизолятор (пеносера), для изготовления серных гидрофобных растворов, для пропитки древесных и других материалов и так далее. Однако, в основном, серный цемент используется для изготовления серобетона и самым привлекательным для него представляются сегменты фундаментных работ, специальных бетонов, бетонов для транспортного строительства.
Опыт использования серы в строительстве стран Европы и Северной Америки насчитывает около 45 лет. Серобитумное вяжущее применяют как при новом строительстве, так и при реконструкции дорог и ремонте дорожных покрытий. Одним из ведущих в мире разработчиков, поставщиков и пользователей серополимерасфальтов является компания «Shell». Вполне вероятно, что эта величина превысит 500 тыс. т. В 2010 году компания «Shell» была привлечена к строительству дорог в провинции Liaoning и готовиться к работам в провинции Sichuang КНР, а также в некоторых районах Индии[8].
На современном этапе проводимые в России работы по производству и применению ССМ можно охарактеризовать как тестовые и опытно-промышленные. В связи с этим считаем актуальным изучение технологий и технических возможностей использования термопластического серного вяжущего вещества для производства серобетона и сероасфальтобетона (САБ), которое является технологически инновационным продуктом для нейтрализации (стабилизации и капсулирования) вредных и опасных отходов[9]. В основу исследования заложено изучение методов модификации технической серы при применения в производстве строительных материалов и изделий, в том числе высоко- и нанодисперсные порошковые серные наполнители для гидроизолирующих материалов[10] и изготавливается из технической серы или серосодержащего отхода, как модификатора и минерального мелкодисперсного наполнителя. Это касается использования серобетона как основного материала для хранилищ отходов, коллекторов сточных вод, очистительных установок, труб, канализационных лотков, различных сборных конструкций, словом, подземных инженерных коммуникаций, а также морских сооружений и плотин.
Анализ научно-технической, патентной и другой информации позволяет сделать заключение о перспективности и актуальности, потенциально высокой экономической, социальной и экологической эффективности и народно-хозяйственной значимости применения ССМ. Серные композиции нашли широкое применение за рубежом, прежде всего в тех странах, где производство технической серы значительно опережает спрос и наблюдается стабильная тенденция к ее перепроизводству.
Поэтому вопросы комплексного крупномасштабного освоения технологий по переработке техногенных отходов и получению долговечных, химически стойких ССМ будут все более востребованными в ближайшей и долгосрочной перспективе при решении как экономических, так и технических и экологических задач.
Список литературы
1. Borisovich V.T. Geologo-jekonomicheskaja ocenka tehnogennyh mestorozhdenij / V.T. Borisovich, V.V. Chajnikov // Itogi nauki i tehniki. Ser. «Tehnika geologo-razvedochnyh rabot» / VINITI. M., 2001. T.15.
2. Gosudarstvennyj doklad o sostojanii i ob ohrane okruzhajushhej sredy v Rossii v 2012 godu. http://www.mnr.gov.ru/regulatory/detail.php?ID=132221
3. Ivashov I. V., Pan L. N. Znachenie utilizacii othodov promyshlennogo proizvodstva v optimizacii jekologicheskogo sostojanija okruzhajushhej sredy // Geografija i prirodnye resursy.1992. № 4. S. 42-49.
4. Lipina S.A. Recenzija na monografiju «Geojekonomicheskie aspekty ispol'zovanija potenciala regionov Krajnego Severa (na primere Arkticheskoj Zony Rossii)» Mikrojekonomika. 2015. № 4. S. 96-99.
5. Lipina S.A. «Zelenyj» jekonomicheskij rost - innovacionnyj vektor razvitija Gosudarstva». Sovremennye proizvoditel'nye sily. 2015. № 2. S. 138-144.
6. Lipina S.A. Zeljonaja jekonomika i zeljonye tehnologii v Rossii: vozmozhnosti i perspektivy» V sbornike: Aktual'nye problemy jekologii i prirodopol'zovanija Sbornik nauchnyh trudov. 2014. S. 516-519.
7. Lipina S.A. Green economy and green technologies in Russia: opportunities and prospects: social medicine in the regions that have experienced poor socio-political situation and ways to resolve some of these difficulties. Vestnik Rossijskogo universiteta druzhby narodov. Serija: Jekologija i bezopasnost' zhiznedejatel'nosti. 2014. № 3. S. 46- 55.
8. Popov V.M., Burochkin K.V., «Ochistka metallurgicheskih gazov ot dioksida sery aljumo-sul'fatnym sposobom», http://a-kranm.com/perspektivjy-jekologicheskoy-bezopasnosti-v-metallurgicheskoy-otrasli.html
9. Popova I. A. Betony s povyshennymi fiziko-tehnicheskimi svojstvami na osnove serosoderzhashhih vtorichnyh othodov.: Dis. ... kand. tehn. nauk : 05.23.05 Moskva, 2004 180 s. RGB OD, 61:05-5/2789 http://www.dslib.net/stroj-materialy/betony-s-povyshennymi-fiziko-tehnicheskimi-svojstvami-na-osnove- serosoderzhawih.html
10. Volgushev A.N. Monolitnye konstrukcii iz betonov na osnove termoplastichnogo sernogo vjazhushhego// Stroitel'naja orbita. 2008, № 9, s. 50-52.
