Отходы цементного производства

Техногенным сырьем называются отходы различных производств, которые могут использоваться в качестве минерального сырья в строи-тельстве и при производстве строительных материалов. Техногенное сырье образуется в горнодобывающей, металлургической, топливно-энерге-тической и химической промышленности. По способу образования выделяют три типа техногенных месторождений: сухие отвалы; гидроотвалы, хвосто- и шламохранилища; комбинированные отвалы.

Наибольшее количество отходов образуется в горнодобывающей промышленности. В России годовой объем ежегодно изымаемых из недр и вывозимых в отвалы вскрышных и вмещающих пород в месторождениях превышает 3 млрд т, а образование хвостов обогащения составляет около 500−600 млн т в год. Среди отходов металлургической, топливно-энергетической и химической промышленности наибольшее значение имеют металлургические шлаки, золошлаковые отходы ТЭС и др. Годовой выход шлаков черной и цветной металлургии составляет около 55 млн т, золошлаковых отходов – 50 млн т, фосфогипса – 10 млн т.

Техногенное сырье представляет собой колоссальный резерв минерально-сырьевой базы нашей страны. Особую ценность оно представляет как сырье для промышленности строительных материалов и изделий. Кроме того, использование его позволяет существенно улучшить экологическую обстановку в районах его нахождения.

Техногенное сырье условно подразделяется на следующие виды:

− вскрышные и вмещающие породы, отходы сухой переработки и сухого обогащения полезных ископаемых. Это сырье используют практи-чески в тех же направлениях, что и природное. Его качественную оценку производят по методикам и нормативным документам, разработанным для природного сырья. Основной вид продукции – разнообразный щебень, строительные смеси и наполнители;

− отходы мокрых способов обогащения, металлургические шлаки и шламы, золошлаковые отходы ТЭС, некоторые отходы химической промышленности. Особенностями этих отходов является разнообразие их химического и вещественного состава, зависящего как от исходного сырья, так и способов его первичной переработки. Поэтому для такого техногенного сырья нет единых требований и условий, рекомендующих применение его в качестве строительных материалов. Эти требования устанавливаются в каждом конкретном случае. Одной из наиболее перспективных областей исследования данного вида техногенного сырья в строительной индустрии является производство портландцемента и его разновидностей, а также гипсовых и других минеральных ведущих. Причем они могут применяться и как сырье для получения цементного клинкера, например доменные шлаки, золошлаковые отходы, и в качестве минеральных добавок в цемент, например фосфогипс (для установления сроков схватывания вяжущего). Тот же фосфогипс наряду с борогипсом и фторогипсом может применяться и для получения гипсовых растворов.

Для производства строительных растворов, силикатных изделий применимы доменные тонкомолотые шлаки, отходы флотации руд. Широкие возможности использования техногенного сырья имеются в производстве керамических материалов (кирпича, керамзита и др.). Наиболее перспективно использование в этой сфере золы-уноса и золошлаковых смесей ТЭС. Зола-унос снижает пластичность глин, уменьшает их чувствительность к сушке, повышает прочность керамических изделий.

Металлургические шлаки, отходы углеобогащения, золошлаковые отходы, хвосты обогащения могут широко использоваться в дорожном строительстве в качестве шлакового щебня и смесей. Из металлургических шлаковых расплавов (огненно-жидких шлаков) можно получать шлаковую вату и пемзу, а также литые изделия.

Естественно, что перечисленные направления использования техногенного сырья в строительстве далеко не исчерпывающи.

ЭКОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЦЕМЕНТА М.Н. Чомаева, канд. пед. наук, доцент

Карачаево-Черкесский государственный университет имени У.Д. Алиева (Россия, г. Карачаевск)

DOI: 10.24411/2500-1000-2019-10522

Аннотация. Даны общие сведения о негативном воздействии выбросов при промышленном производстве. Экология производства цемента связана с факторами воздействия на окружающую среду. В данной статье рассмотрены основные загрязнители окружающей среды. Меры по охране окружающей среды. Показано, что цементное производство занимает значительное место в загрязнении окружающей природной среды. Дана описательная характеристика производства цемента.

Ключевые слова: пыль, вредные газы, запах, отходы, известковый порошок, шум, газообразные выбросы, дисперсные смеси газа, терморегуляции организма, песок, щебень.

Атмосфера — важный элемент окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Воздух — это та среда, с которой человек сталкивается с первых минут жизни. По отношению к человеку воздух выполняет множество разнообразных функций: содержит необходимый для его жизни кислород; растворяет в себе все газообразные продукты обмена и жизнедеятельности человека, в том числе и в сфере производства; воздействует на процессы терморегуляции организма с внешней средой.

Производство цемента оказывает непосредственное влияние на окружающую среду. Производство цемента является источником 5 % выбросов углекислого газа в мире. Цементная промышленность неизбежно приводит к выбросам СО2, 60 % выбросов происходит вследствие преобразования сырья при высоких температурах, 40 % выбросов являются результатом сжигания топлива при нагреве материала до нужной температуры.

Промышленность строительных материалов включает в себя асфальтобетонные заводы, заводы железобетонных изделий, кирпичные и цементные заводы и др. Сырьем для этих заводов служит песок, щебень, известковый порошок и др. В процессе получения асфальтовой массы щебень и известковый камень дробят, а затем сушат в специальных сушильных барабанах. Этот подготовительный процесс сопровождается большим пылевыде-

лением. Кирпичные заводы и заводы железобетонных изделий также в основном загрязняют атмосферный воздух цементной и кварцсодержащей пылью.

Основными из них являются: выбросы из труб — пыль, вредные газы, шум, запах, отходы и др. Не менее важным фактором является потребление ресурсов, как энергетических, так и сырьевых. Наиболее опасным в этом плане являются выбросы пыли в атмосферу. Источником загрязнений в основном считаются заводы сырья, печи в которых происходит обжиг, клинкерные холодильники, мельницы в которых происходит помол цемента. К образованию пыли или смеси газа с пылью приводит то, что в процессе производства через материал, который измельчен до пылеобразного состояния проходит отработанный горячий газ, или воздух при этом и образовывается дисперсный газ и пыль.

Очень большое загрязнение атмосферы производят цементные заводы. Основные технологические процессы этого производства — измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу. При работе вращающихся печей пыле-унос достигает 825% к весу сухого сырья, запыленность газа — 10-60 г/м3. Таким образом, четверть сырьевой массы, частично уже обожженной, выбрасывается в воздух. Этого нельзя допускать не только по сани-

тарным нормам, но и по экономическим соображениям .

Производства строительных материалов представляют собой сложные технологические процессы, связанные с превращением сырья в разные состояния и с различными физико-механическими свойствами, а также с использованием разнообразной степени сложности технологического оборудования и вспомогательных механизмов. Во многих случаях эти процессы сопровождаются выделением больших количеств полидисперсной пыли, вредных газов и других загрязнений. Главные воздействия на окружающую среду при производстве цемента связанны со следующими факторами:

— пыль (выбросы из дымовых труб и быстроиспаряю щиеся компоненты);

— газообразные выбросы в атмосферу (N02, 802, СО2, др.);

— пыль, выбросы пыли (особенно от печей) как загрязняющий окружающую среду фактор цементного производства.

В основном причиной выбросов пыли являются сырьевые заводы, печи для обжига, клинкерные холодильники, цементные мельницы. Основная особенность этих процессов — это то, что горячий отработанный газ или отработанный воздух проходит через измельченный до состояния пыли материал, что приводит к образованию дисперсионной смеси газа и пыли. Основные свойства частиц зависят от исходного материала, клинкера или цемента.

Пылеобразование из рассредоточенных источников на территории завода может происходить в результате хранения и погрузки, то есть в транспортной системе, складских запасах, во время движения подъемного крана, упаковки в мешки и т.д., и в процессе транспортировки, во время движения транспорта по грунтовым дорогам. Поскольку химический и минералогический состав цементной пыли подобен природному камню, ее воздействие на здоровье человека считается вредным, но не токсичным .

Газообразные выделения от системы печей, выбрасываемые в атмосферу, являются проблемой номер один в борьбе с загрязнением окружающей среды при про-

изводстве цемента сегодня. Основные газы, которые выбрасываются в атмосферу это NO2 и SO2. Другие менее вредные соединения — CO, аммиак, HCl, и тяжелые металлы. Формирование NO2 является неизбежным следствием высокотемпературных процессов горения. Сера, поступающая в печи вместе с сырьем и топливом, в значительной степени поглощается продуктами печи.

Однако, сера, содержавшаяся в сырье как сульфиды (или органические сернистые вещества), — легко улетучивается при низких температурах (то есть 400-600°C), что может привести к значительным испарениям SO2 через дымовые трубы. Другие легко испаряющиеся нежелательные вещества, поступающие в систему печей или, эффективно разрушаются при высокотемпературном горении, или почти полностью поглощаются продуктом. Неотъемлемой частью процесса в печах для обжига цемента есть незначительные выделения газов, таких как HCl, HF, NH3 или тяжелые металлы. Наличие органических компонентов в природном сырье может существенно повысить уровень углеводорода и выбросы СО. Выделение хлорсодержащих углеводородов типа диоксидов и фуранов обычно значительно ниже существующих предельных норм.

Конечно, воздействие промышленности на окружающую среду зависит от характера ее территориальной локализации, объемов потребления сырья, материалов и энергии, от возможности утилизации отходов и степени завершенности энергопроизводственных циклов. Все промышленные узлы, центры и сложные производства отличаются по «букету» загрязняющих веществ. Каждая отрасль и под отрасль по-своему «вламывается» в окружающую среду, имеет свои уровни токсичности и характер воздействия, включая здоровье человека.

В зависимости от технологии производства, все промышленные предприятия выбрасывают в воздух и сбрасывают в виде сточных вод и твердых отходов различные химические вещества, которые присутствуют в воздухе в аэрозольной форме, оседают на поверхности почвы и растениях.

Роль промышленного производства в за- так и газообразных загрязняющих веществ грязнении окружающей среды велика. При отличаются предприятия по производству этом огромными выбросами как твердых, цемента.

Библиографический список

1. Сергеева Н.В. Загрязненность снегового покрова мемориала. — Балашиха: Рос.гос. аг-рар. заоч. ун-т, 2001. — 8 с.

ECOLOGY OF CEMENT PRODUCTION

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.