05 августа 2016г.
Весьма значительную массу твердых отходов в процессе неорганического синтеза формирует производство минеральных удобрений и серной кислоты. Особое положение среди этих отходов занимает фосфогипс, который содержит до 90 % гипса, около 0,6 % фосфорной кислоты и до 5– 6 % глины. Фосфогипс хранится в отвалах и его транспортировка и хранение по затратам доходят до 40 % от общего количества расходов на строительство и эксплуатацию основного производства. В Южном федеральном округе весьма значительные запасы фосфогипса накоплены в Невинномысске и Белореченске, исчисляемые десятками миллионов тонн [2, 4, 5].
Фосфогипс используют для получения сульфата аммония (NР4)2SO4, который получают жидкостной технологией по следующей реакции :
CaSO4 + (NH4)2CO3 → (NH4)2SO4 + CaCO3.
Хорошо разработана технология переработки фосфогипса в серную кислоту H2SO4 и известь. Кроме этого фосфогипс используют в качестве мелиоранта для повышения качества солонцовых почв [8, 10, 12].
Фосфогипс получают в процессе производства фосфорных удобрений из апатита – минерала фосфорнокислой соли кальция, содержащего переменные количества хлора и фтора. Различают фторапатит – Са5(PO4)3F с преобладанием фтора и хлорапатит Са5(PO4)3CI. Содержание P2O5 во фторапатите 42,3 %, а в хлорапатите – 41 %. В состав апатита в виде примесей входят стронций, марганец, натрий и редкоземельные элементы.
Кристаллизуется в гексагональной системе, кристаллы в основном удлиненно-призматические, реже таблитчатые; окраска зеленая, сине- зеленая, серая, бурая, удельный вес 3,18–3,21 [15, 16, 20].
Апатиты – обычная составная часть многих изверженных пород. В осадочных породах минералы из группы апатиты встречаются в основном в виде фосфоритов. Апатит применяется для производства фосфорных удобрений (суперфосфат, преципитат и др.), для получения фосфора и его соединений, крупнейшее в мире Хибинское месторождение [25, 27].
Фосфор – светоносец, открыт немецким алхимиком Х. Брандом в 1669 г. Кислородным соединением фосфора является фосфорный ангидрид – P2O5, ангидрид фосфорной кислоты, белый порошок, плотность 2,39 г/см3, сильно
притягивает влагу, отнимает из веществ химически связанную влагу; является осушителем газов и жидкостей. Фосфорный ангидрид получается из фосфорита – Сa3(PO4)2 и апатита – Ca(FCI)2. При получении серной кислоты на одну её тонну получают 0,5 т огарков.
Фосфогипс представляет собой мелко раздробленные частицы коллоидного вещества, распределенные в однородной среде; его коллоиды отличаются малой скоростью диффузии, не проникающие через тонкопористые мембраны и выделяются неравновесной растворимостью. Важнейшим свойством дисперсных систем фосфогипса является молекулярное взаимодействие его частиц, определяющее способность агрегироваться в хлопья и образовывать твердые (студнеобразные) коагуляционные структуры, осуществляющие структурообразование почв [3, 6, 7].
В отвалах и меланохранилищах складируется значительная часть глинисто-солевых шлаков, составляющие миллионы тонн галитовых отходов, получаемых в результате переработки и обогащения сырья для калийной промышленности. Галитовые отходы и глинисто-солевые шлаки используются при производстве калийных удобрений. Значительные по массе образуются также твердые отходы в металлургии и энергетике, включая золу сланцев и торфа, используемые в качестве известкового мелиоранта кислых почв, золу углей, содержащих на 1 т до 2,5 кг различных солей, включая Co, Ni, Zn, Ca и другие элементы; зола бурых углей содержит до 1 кг урана, а также Ca, Cu, Ni, Zn, Pb. Использование золы и шлаков указанных групп переработки осуществляется слабо, особенно накопленных на золоотвалах ТЭЦ [9, 11, 13, 17].
Безусловно, наряду с изучением фосфогипса и галитовых отходов имеет место быть и исследование различных золошлаков на предмет их весьма умеренного использования для почвенных форм, хотя оценка их возможного варианта потребления должна тщательно контролироваться химическими анализами и по количеству, и по времени [14, 18, 21].
Среди указанных видов промышленности наиболее основательно изучены проблемы использования отходов при обработке апатитов Кольского полуострова и его природного сырья; на 1 т продукта фосфорных удобрений получается в остатке отходов в форме фосфогипса около 3,3 т. Основные его запасы хранятся в отвалах и их количество оценивается в 30– 40 млн. т. в Белореченских запасниках [22, 23, 26].
Бесспорно, что накопление любых углей для природных ландшафтов и биосферы в целом не останется без внимания для их состояния и потому уже сегодня, а еще жестче будет сказываться в будущем. Нужны вдумчивые решения по их исследованию [28].
Отходы вообще представляют остатки сырья и материалов, некачественных и побочных продуктов, потерявшие качества готовой продукции с возможным последующим использованием или переработкой. Общая масса по оценкам 2015 г. составляет 500 млрд. т в год. Среди всех отходов выделяются пестициды, относящиеся к промышленному производству и включающие остатки сырья и материалов, образовавшиеся при производстве продукции (отходы производства). Твердых отходов в промышленности образуется до 10–12 млрд. т ежегодно, основную часть которых составляют отвалы пустой породы и некондиционных рудных пород. Используется ежегодно 15–20 %. Остальные отходы загрязняют окружающую среду: в атмосфере растет концентрация двуокиси серы и азота, в водной среде и на земле накапливаются твердые отходы (до 55–60 млрд. т) [2, 10, 19].
Большая атомная масса при удельном весе более 8 г/см3 характерна для свинца, меди, цинка, никеля, кадмия, кобальта, сурьмы, висмута, ртути, олова, ванадия, хрома, серебра, золота, платины, железа, марганца и полуметалла мышьяка. Их производство растет и считается опасными загрязнителями среды из-за своей токсичности [13].
Несгораемый остаток органического вещества (вид пыли), при сгорании топлива представляет минеральные примеси к нему. Используется в качестве удобрений, для производства бетона и получения редких металлов. Летучая часть золы уносится в трубу нагретыми газами. Неиспользуемая зола составляет твердые отходы на тепло- и энергостанциях при сжигании угля. Летучая зола адсорбирует многие загрязняющие вещества, включая и тяжелые металлы [1, 24].
В заключение можно отметить, что твердые отходы в различных формах в промышленности могут использоваться в качестве сырьевых источников для подготовки сложных компостов.
Список литературы
1. Антоненко Д. А. Сложный компост и его влияние на свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур: монография / Д. А. Антоненко, И. С. Белюченко, В. Н. Гукалов и др. – Краснодар. – Изд-во КубГАУ, 2015. – 180 с.
2. Белюченко И. С. Введение в общую экологию / И. С. Белюченко. – Краснодар: Изд-во КГАУ, 1997. – 544 с.
3. Белюченко И. С. Рекреационная трансформация лавровишневых сообществ на Кавказе / И. С. Белюченко, Ю. Г. Щербина, В. Г. Щербина // Экологические проблемы Кубани. –1999. – № 4. – С. 22–152.
4. Белюченко И. С. Физико-географическая характеристика Ленинградского района / И. С. Белюченко, Е. А. Перебора, В. Н. Гукалов // Экологические проблемы Кубани. – 2002. – № 16. – С. 186.
5. Белюченко И. С. Влияние фосфогипса на свойства почвы и прорастание семян озимой пшеницы / И. С. Белюченко, Ю. В. Пономарева // Экологические проблемы Кубани. – 2005. – № 27. – С. 184–191.
6. Белюченко И. С. Региональный мониторинг – научная основа сохранения природы / И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2006.– Т. 2. – № 1. – С. 25–40.
7. Белюченко И. С. Динамика органического вещества и проблемы его трансформации в почвах агроландшафта степной зоны края / И. С. Белюченко, В. Н. Гукалов, О. А. Мельник // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2007. – Т. 3. – № 1. –С. 5–17.
8. Белюченко И. С. Влияние фосфогипса на трансформацию азота в черноземе обыкновенном степной зоны Кубани / И. С Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2008. – Т. 4. – № 2. – С. 144–147.
9. Белюченко И. С. Проблемы рекультивации отходов быта и производства (по материалам I Всероссийской научной Конференции по проблемам рекультивации отходов) / И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2009. – Т. 5. – № 3. – С. 72–77.
10. Белюченко И. С. Использование фосфогипса для рекультивации чернозема обыкновенного в степной зоне Кубани / И. С. Белюченко // I Всероссийская Научная конференция. – Краснодар, 2009. – С. 54–59.
11. Белюченко И. С. Экологическое состояние бассейнов степных рек Кубани и перспективы их развития / И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2010. – Т. 6. – № 2. – С. 5–12.
12. Белюченко И. С. Экологические особенности фосфогипса и целесообразность его использования в сельском хозяйстве / И. С. Белюченко, Е.П. Добрыднев, Е.И. Муравьев // II Всероссийская Научная конференция. – Краснодар, 2010. – С. 13–22.
13. Белюченко И. С. Экологические аспекты совершенствования функционирования агроландшафтных систем Краснодарского края / И. С. Белюченко, А. В. Смагин, В. Н. Гукалов, О. А. Мельник и др. // Тр. КубГАУ.– 2010. – Т. 1. – № 26. – С. 33–37.
14. Белюченко И. С. Роль регионального мониторинга в управлении природно-хозяйственными системами края / И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2010. – Т. 6. – № 4. – С. 3–16.
15. Белюченко И. С. К вопросу о формировании и свойствах органоминеральных компостов и реакции растений кукурузы на их внесение/ И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2011. – Т. 7. – № 4. – С.65–74.
16. Белюченко И. С. Введение в экологический мониторинг: учебное пособие / И. С. Белюченко. – Краснодар, 2011. – 297 с.
17. Белюченко И. С. Влияние внесения органоминерального компоста на плотность сложения и порозность чернозема обыкновенного / И.С. Белюченко, Д.А. Славгородская, В. В. Гукалов // Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2011. – № 32. – С. 88–90.
18. Белюченко И. С. Основы экологического мониторинга: практическое пособие / И. С. Белюченко, А. В. Смагин, Г. В. Волошина и др. – Краснодар: КубГАУ, 2012. – 252 с.
19. Белюченко И. С. Влияние осадков сточных вод на плодородие почвы, развитие озимой пшеницы и качество ее зерна / И. С. Белюченко, В.П. Бережная // Тр. КубГАУ. – Краснодар, 2012. – № 34. – С. 148–150.
20. Белюченко И. С. Влияние сложных компостов на свойства почвы и формирование почвенной биоты / И. С. Белюченко, Ю.Ю. Никифоренко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2012. – Т. 8. – № 4. – С. 3–50.
21. Белюченко И. С. К вопросу о механизмах управления развитием сложных компостов / И. С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2012.– Т. 8. – № 3. – С. 88–113.
22. Белюченко И. С. Дисперсные и коллоидные системы отходов и их коагуляционные свойства / И.С. Белюченко // Экол. Вестник Сев. Кавказа. – 2013. – Т. 9. – № 1. – С. 13–38.
23. Белюченко И. С. Применение органических и минеральных отходов при подготовке сложных компостов для повышения плодородия почв / И.С. Белюченко // Тр. III Международной Конференции «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства». – Краснодар, 2013. – С. 26–30.
24. Белюченко И. С. Дисперсность отходов и их свойства [Электронный ресурс] / И. С. Белюченко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – Краснодар: КубГАУ, 2013. – № 92. – С. 221–230.
25. Белюченко И. С. Агрегатный состав сложных компостов [Электронный ресурс] / И. С. Белюченко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета – Краснодар: КубГАУ, 2013. – № 93. – С. 812–830.
26. Белюченко И. С. Коллоидные системы отходов разных производств и их роль в формировании сложного компоста [Электронный ресурс] / И. С. Белюченко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – Краснодар: КубГАУ, 2013. – № 93. – С. 787–811.
27. Белюченко И. С., Федоненко Е. В., Смагин А. В. и др. Биомониторинг состояния окружающей среды: учебное пособие. Под. ред. Белюченко И. С., Федоненко Е. В., Смагина А. В. – Краснодар: КубГАУ, 2014. – 153 с.
28. Глазунова Н. Н. Гомеостатическая устойчивость агроценоза озимой пшеницы к комплексу факторов / Н. Н. Глазунова, И. С. Белюченко //Проблемы экологии и защиты растений в сельском хозяйстве: Матер. научно–практической конференции / СтГАУ. – Ставрополь, 2004. – С. 47–54.
