Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы безопасной утилизации отходов и методы её решения 11
1.1. Общее состояние проблемы 11
12. Методика исследований 15
2. Карьерные отходы и способы их переработки 18
2.1. Петрографическая характеристика пород, разрабатываемых для получения щебня 21
2.2. Состав отсева щебня и его эколого-токсикологические свойства. 26
2.3. Технические методы и средства переработки отходов пород и отсева щебня 37
2.4. Технология производства тротуарной плитки 42
2.5. Технология изготовления стеновых блоков 50
2.5.1. Характеристика сырьевых материалов 50
2.5.2. Подбор состава бетонной смеси 56
2.6. Проект производственного участка для организации работ по переработке отходов в условиях Ангасольского щебеночного завода 59
3. Отходы локомотивовагоноремонтного завода и методы их утилизации 64
3.1. Систематизация основных отходов и схема обращения с ними... 64
3.2. Металлосодержащие шлаки 72
3.2.1 Шлаки чугуно- и сталелитейного производства 72
3.2.2 Шлаки производства цветного литья 77
3.3. Технические методы и средства утилизации шлаков 88
3.3.1. Способы утилизации шлаков 88
3.3.2. Технология переработки шлаков 91
4. Экономическая эффективность предлагаемых способов переработки и утилизации отходов 107
4.1. Эффективность изготовления из отсева щебня строительных материалов 107
4.2. Эффективность извлечения меди из металлургических шлаков — 112
Заключение 114
Литература 114
Приложения 129
- Общее состояние проблемы
- Петрографическая характеристика пород, разрабатываемых для получения щебня
- Систематизация основных отходов и схема обращения с ними...
- Эффективность изготовления из отсева щебня строительных материалов
Введение к работе
1. Актуальность проблемы. Вопрос о разумном использовании отходов возникал в России в 60-х годах - одновременно с химизацией народного хозяйства, в 70-х - с созданием теории малоотходного производства, в 80-х - в период борьбы за экономию сырья и энергоресурсов, в середине 90-х - с развитием общественного движения экологов за устойчивое развитие общества.
Но, несмотря на это, ни принятые ранее программы ЦК КПСС И СМ СССР, ни нынешние указы и постановления Правительства Российской Федерации от 13.09.96 № 1098 о федеральной целевой программе «Отходы», где в одном из пунктов записано о необходимости реализации пилотных проектов внедрения технологий и создания производств по обезвреживанию, использованию и экологически безопасному захоронению отходов, не способствовали пониманию этой проблемы и появлению соответствующей потребности общества в её решении [48].
Загрязнение окружающей среды твердыми бытовыми и промышленными отходами и продуктами их разложения являются одной из наиболее острых экологических проблем. В России ежегодно образуются 7 млрд. т отходов, из которых только 2 млрд. т используются [90]. В отвалах и хранилищах накоплено около 80 млрд. т, 1,6 млрд. т содержат канцерогенные вещества, способствующие образованию раковых опухолей, 10 тыс. гектаров территории, не считая свалок, занято под полигоны для размещения отходов.
В настоящее время значительную долю в загрязнение окружающей среды оз. Байкал с запада вносит крупное горнодобывающее предприятие Ангасоль-ский щебеночный завод, с востока - Улан-Удэнский локомотивовагоноремонт-ный завод. Объекты входят в состав Министерства транспорта Российской Федерации. На предприятиях железнодорожной отрасли Министерства в 1999 г. образовалось 537,3 тыс. тонн отходов различных классов опасности. Использовано и обезврежено 130,7 тыс. тонн, а сверхнормативные платежи и штрафы за их размещение составили 16,6 млн. руб. (Указание МПС № М-1096у от
20.04.2000). В 2002 г, образовалось 1697,9 тыс. тонн, использовано и обезврежено 294,6 тыс. тонн [61]. Количество отходов растет, а процент утилизации снижается.
На 01.07.04 на Ангасольском щебеночном заводе скопилось около 500 тыс. тонн отходов (отсева щебня) от дробления гранодиоритов и крупные негабаритные блоки горных пород, включая микрогаббро, которые в отполированном виде хорошо смотрятся. Это привело к ряду серьезных проблем: площадь внешнего отвала согласно «Рабочего проекта» полностью заполнена, площадь внутреннего отвала ограничена с северо-востока разрабатываемым карьером, с северо-запада автомобильной дорогой, идущей в карьер, с южной стороны -подземными коммуникациями и водозабором жилого поселка. Согласно «Разрешению на размещение отходов», предельное накопление отсева временно (в течение одного года) складируемое на территории самого предприятия составляет порядка 130 тыс. тонн. По истечению года все накопления, превышающие данные количества считаются сверхнормативными и предприятие ежегодно должно платить от 290 до 580 тыс. руб. сверхнормативных платежей. Реализация отсева идет крайне медленно. Отсев щебня находится на территории завода в виде отвалов высотой до 12 м и выше. Отвалы расположены около поселка Ан-гасолка, в 2,5-3 км от озера Байкал и занимают площадь до 15 га. Они постоянно пылят и загрязняют приземной слой атмосферы.
В целях снижения загрязнения окружающей среды отходами щебня, количество которых продолжает расти, необходимо иметь экологически чистые и приемлемые для Ангасольского щебеночного завода способы утилизации.
На Улан-Удэнском локомотивовагоноремонтном заводе список образующихся от ряда производств отходов достаточно велик. Из них наибольшую ценность представляют различные шлаки, количество которых ежегодно составляет порядка 2500-3000 тонн. Из них шлаки от чугунного и стального литья, содержащие повышенные концентрации железа и марганца, увозятся в глиняный карьер вблизи р. Уды - притока р. Селенги, впадающей в оз. Байкал и захораниваются. В результате с водами р. Селенги в озеро ежегодно попа- б дает до 4 млн. тонн минеральных веществ; 0,4 органических и 1 млн. тонн взвешенных веществ; 0,2 тыс. тонн нефтепродуктов [60] что создает неблагоприятные условия для экосистемы дельты реки, Селенгинского мелководья и озера Байкал в целом> Чтобы не допускать этого и снижать загрязнение следует разрабатывать эффективные способы по утилизации образующихся отходов.
А шлаки от цветного литья, количество меди в которых достигает 80 %, цинка до 40 %, переработку которых можно организовать непосредственно на заводе, используются не всегда по назначению.
2. Главная цель исследований: Снизить влияние антропогенных факторов на акваторию оз. Байкал за счет разработки экологически чистых способов переработки карьерных отходов и безопасной утилизации метал-лосодержащих шлаков.
Основные задачи:
Провести комплексную оценку образующихся отходов с учётом класса опасности и ареала рассеяния аэрозолей в среде и оценить возможность использования отходов в промышленности и строительстве.
Изучить фазовый состав отходов.
Подобрать экономически эффективные и экологически чистые способы утилизации и переработки отходов (отсева щебня, горных пород и шлаков) с получением вторичной продукции для предприятий региона.
Предложить проект производственного участка для организации и переработки отходов на щебеночных заводах с целью изготовления тротуарной плитки, стеновых пустотелых блоков, обеспечивающих минимизацию антропогенного воздействия отходов на живую природу. Оценить возможность использования горных пород, как облицовочного камня.
Рассчитать экономическую эффективность способов переработки и утилизации отходов рассматриваемых производств.
3. Объемы выполненных исследований. Работа начала выполняться с 1999 г, по договорам с Восточно-Сибирской железной дорогой: х/д 65-99-1 «Систематизация источников и видов загрязнения природной среды ли- нейными предприятиями ВСЖД с целью разработки природоохранных мероприятий для Улан-Удэнского локомотивовагоноремонтного завода», х/д 65-00-5 «Разработка способов утилизации отходов на Улан-Удэнском локомотивова-гоноремонтном заводе». Часть исследований в 2001 г. были сделаны по фундаментальной тематике «Концепция обращения с отходами на предприятиях МПС с целью рационального использования». Основные_изучения в 2002 и 2003 гг. проводились в соответствии с планом НИОКР МПС 14.3.07 по договорам № 528 р/02 и 512р/03 по теме: «Технология утилизации металлургических шлаков, горелой земли, отсева щебня, шлаков котельных с получением продукции».
Внедрения (2000 - 2003 гг.) осуществлялись по договорам НО, НОТ 1.1. (2000 г.), НИ 1. НОТ 1. (2001 г.), НИ 2. НОТ 1.1 (2002 г.) и С-03-П-01-ВС (2003 г.), заключенных между Сибирским государственным университетом путей сообщения и МПС по темам: «Внедрение технологий утилизации и переработки отходов на заводах МПС» (до 20ЙЗ г.) и «Внедрение технологий по утилизации и переработке промышленных отходов на предприятиях железнодорожного транспорта, (2003 г.). Все исследования проводились на протяжении 5 лет по 9 договорам, в которых автор был одним из основных исполнителей.
4. Научная новизна. Впервые установлен фазовый состав отходов (отсе ва щебня, горных пород и шлаков) щебеночного и локомотивовагоноремонтно го заводов. В шлаках выявлены ассоциации техногенных кристаллических фаз, необходимые для выбора соответствующих способов их последующей утили зации и переработки. Усовершенствована методика по определению эколого- токсикологических свойств отходов (включающая геохимические, минералоги ческие, биологические и физико-химические методы), позволившая снизить класс опасности отходов и в большом объеме вовлечь их в производство, чтобы освободить территорию Прибайкальского национального парка от дальнейшего загрязнения. Изучен состав рассеянных аэрозолей в бассейне оз. Байкал.
5. Практическая значимость. На Федеральном уровне исследования бы ли предусмотрены Департаментом безопасности движения и экологии МПС Российской Федерации в Экологической программе железнодорожного транс- порта на 2001-2005 гг. в разделе 14.3.00 «Использование и обезвреживание отходов. Защита почв от загрязнения». Исследования являлись и составной частью Региональной научно-технической программы Сибирского государственного университета путей сообщения, железных дорог и ВУЗов МПС Российской Федерации регионов Сибири и Дальнего Востока «Снижение эксплуатационных расходов за счет оптимизации перевозочного процесса и внедрения новых технологий и технических средств на период 2003-2005 гт. и выполнялись в разделе «Охраны труда и техники безопасности».
На местном локальном уровне, для конкретных предприятий, работы проводились по хоздоговорам с ВСЖД. Часть проведенных исследований внедрены и переданы на производства, о чем свидетельствуют прилагаемые Акты-внедрения.
Для уменьшения негативного влияния на природу предприятиям Байкальского региона (щебеночному и локомотивовагоноремонтному заводам) разработаны экологически чистые технологии и проекты организации производственных участков по переработке промышленных отходов. Они могут быть использованы и на других объектах России, где ежегодно скапливаются большие количества близких по составу отходов. Суммарный экономический эффект от переработки отходов только на данных предприятиях может достигать до 10 млн. руб. в год и выше.
6. Апробация работы. Результаты отдельных исследований на различных этапах освещались на Международном уровне: на экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 2000); на научно-технических конференциях «Новые материалы и технологии на рубеже веков» (Пенза, 2000); «Энергосберегающие технологии и окружающая среда» (Иркутск, 2004); на Всероссийском уровне: на научно- практических конференциях «Безопасность движения поездов» (Москва, 2000); «Экологическая политика и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2002); «Информационные технологии и модели в решении современных проблем экологии» (Тула, 2002); на Совещании руководителей природоохранных подразде- лений железных дорог по обмену опытом обеспечения экологической безопасности в условиях структурной реформы» (Иркутск, 2003): на региональном уровне: на научно-практических конференциях «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока Транссибу» (Новосибирск, 2002); «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2000, 2001, 2002).
Благодарности. Данная работа на протяжении всех лет выполнялась (и, продолжает выполняться в настоящее время) при тесном сотрудничестве с ведущими специалистами промышленных предприятий: на Улан-Удэнском локо-мотивовагоноремонтном заводе - с ответственными за охрану окружающей среды (в разное время) Кликуновым П.П. и Остапчуком Ю.Г.; на Ангасольском щебеночном заводе - с директором Логуновым А.Н. и гл. инженером Макаренко Е.А.; на заводе ЖБК СМТ-14 филиала ОАО «РЖД» - с начальником лаборатории «Стройконтроль»- Козловым Г.А. и инженерами- технологами Ратахи-ной Т.В, и Ерофеевой О.В. При изучении вещественного состава отходов автор пользовался консультациями доктора геол.-мин. наук Роговой В.П. при проведении лабораторных экспериментов по электролизу - профессора Клеца В.Э.
Всем товарищам, которые в разное время оказывали помощь и способствовали выполнению данной работы, автор выражает искреннюю признательность и благодарность.
На защиту выносятся:
Пригодность использования отходов в промышленности и строительстве рекомендуется определять на основании изучения их эколого-токсикологических свойств с применением комплекса методов, включающих геохимические, минералогические, биологические и физико-химические, что позволит разработать соответствующие способы их переработки и утилизации.
Предлагаемым способом переработки отходов отсева щебня, чтобы сократить площадь техногенного загрязнения территории, является использование его при изготовлении тротуарной плитки из подвижной бетонной смеси на виброплощадке СМЖ-539 и стеновых пустотелых блоков методом объемного полусухого вибропрессования на высокомеханизированной установке Рифей-5 в соответствии с разработанными технологиями. А отходы карьера - негабаритные блоки пород рекомендуется использовать в качестве облицовочного материала при строительстве и изготовлении различных изделий.
3. Способы утилизации металлосодержащих шлаков (образующихся на ло-комотивовагоноремонтных заводах от чугунного, стального и цветного литья) рекомендуется разрабатывать на основе их фазового состава, характерного для определенных разновидностей. Утилизацию шлаков от бронзового и латунного литья с извлечением из них меди и других металлов необходимо проводить с помощью электролиза, при полученных в процессе эксперимента технологических параметрах (силе тока, напряжении и составе электролита).
Общее состояние проблемы
Важнейшими направлениями развития современных отраслей промышленности является повышение эффективности производства на основе развития ускоренных темпов научно-технического прогресса [51].
Большое значение в этом деле приобретает использование вторичных материальных ресурсов - отходов горного производства (щебеночных заводов) и шлаков других производств. В планах социального развития страны всегда особое место уделяется комплексной переработке сырья, применению ресурсосберегающей техники, малоотходной и безотходной энергосберегающей технологии и утилизации вторичных ресурсов.
В настоящее время ежегодный рост объемов производства и потребления продукции в стране приводит к увеличению образования вторичных материальных ресурсов [19,20]. Повышение уровня использования вторичных материальных ресурсов в современных отраслях промышленности обеспечивает экономию сырья, материалов, топлива и энергии, расширяет сырьевую базу промышленности, уменьшает вредное воздействие отходов на окружающую природную среду и позволяет получить значительный экономический эффект.
Одной из причин, нередко сдерживающих развитие работ по рациональному использованию вторичных ресурсов, является межотраслевой барьер, когда отходы образуются на предприятиях одной отрасли, а переработкой их с получением уже новой продукции должны заниматься предприятия другой отрасли.
В последнее время в России в соответствии с рядом решений и постановлений несколько увеличилось использование отходов в производстве, Работы, проводимые институтами: ВНИИСТРОМ, ДОНПРОМСТРОЙНИИПРОЕКТ, Московским инженерно-строительным институтом, ИрГУПС, а также ГИНЦВЕТМЕТ, Институтом металлургии УО РАН, Уральским политехническим институтом, Московским институтом стали и сплавов, УНИИПРОМЕДЬ, ВНИИЦВЕТМЕТ, ВНИИПВТОРЦВЕТМЕТ, Уральским институтом металлов, и др. показали возможность производства из шлаков определенных строитель- ных материалов (шлакового щебня, литых изделий из силикатной части шлаков, шлаковой пемзы, минеральной ваты, шлакоситаллов, шлаковяжущих материалов и бетонов на их основе). Все эти исследования внедряются в производство с большой экономической эффективностью.
Сегодня на Российских железных дорогах накоплено огромное количество отсева щебня и различных шлаков. Отсев характеризуется значительной изменчивостью минерального и петрографического состава, физико-химических и эколого-токсикологических свойств.
На Восточно-Сибирской железной дороге преобладают отсевы щебня гранодиоритового состава (Ангасольский карьер, Кеменский карьер), реже встречаются отсевы щебня пород основного состава габбро и диабазов (Тулун-ский карьер). Все они характеризуются конкретными эколого-токсикологическими свойствами и относятся к определенному классу опасности, ограничивающему их использование в строительстве и промышленности.
Отсев щебня, образующийся при дроблении пород, имеет и различный гранулометрический состав, измЪняющийся в пределах от 5 до 0,01 мм и менее. Это ограничивает его использование для изготовления строительных материалов.
Поэтому перед тем, как отсев перерабатывать, необходимо тщательно изучить минеральный и химический составы, радиологические и токсикологические свойства, на предмет последующего его использования либо в качестве заполнителя для бетонов, либо при изготовлении определенных строительных материалов для промышленного и гражданского производства.
Специальные исследования, связанные со способами и технологиями переработки отсева щебня на щебеночных заводах железных дорог с получением готовой продукции до настоящего времени не проводились. А так как количество отсева щебня на заводах ежегодно продолжает расти, то его надо как можно скорее утилизировать, предлагая определенную методику.
Что касается, переработки шлаков литейнометаллургического производства, то допускается проведение и раздельного извлечения из них металлов. Эта задача может быть решена при достижении высоких технико-экономических показателей с помощью электролитического рафинирования анодов из вторичных сплавов.
Первые опыты по электролитическому рафинированию таких анодов выполнены советскими исследователями в 50-х годах [1-3, 75, 76].
Опытно промышленные испытания электролиза отходов металлов сталь-медь в аммиачно-сульфатных растворах проведены сотрудниками Уральского политехнического института [113, 114]. Дальнейшие исследования продолжили сотрудники «ВНИИП ВТОРЦВЕТМЕТ» [77,], Им удалось извлечь из отходов медь и цинк.
Извлечение металлов из отходов гальванического производства с помощью пирометаллургического способа производилось сотрудниками Иркутского технического университета [10].
В настоящее время на Нижнетагильском, Северном и Алапаевском металлургических заводах разработана технология переработки шлаков доменного и сталелитейного производства. На Алапаевском заводе из шлаков извлекают железо, ферромарганец, а также получают щебень, песок и др. материалы.
Институтом «ГИНЦВЕТМЕТ» разработана руднотермическая шлаковая электропечь для переработки металлургического техногенного сырья при температурах до 1800 С с отгонкой летучих соединений и компонентов и переводом нелетучих металлов и серы в донную фазу. Печь позволяет переводить медь и благородные металлы в штейн, а затем извлекать их. К тому же, печь является мошной: удельный проплав при переработке твердой шихты в сутки составляет от 3 до 7 т/м3, а стоимость поставки одного агрегата печи заказчику обходится до 8 млн. $ США, в зависимости от количества выполняемых операций и получения соответствующей продукции.
Петрографическая характеристика пород, разрабатываемых для получения щебня
Для получения щебня Ангасольским карьером разрабатываются интрузивные породы гранодиоритового состава, от которых образуются отходы. В гра-нодиоритах отмечаются дайки и небольшие по размерам штоки микрогаббро, жилы пегматоидных пород и пегматитов гранодиоритового состава.
Гранодиориты. Структура породы под микроскопом гипидиоморфнозер-нистая, текстура массивная. Главными минералами являются (%): плагиоклаз-40, кварц-20, амфибол-15, биотит-10, микроклин-10. Акцессорные представлены (%): магнетитом-5, сфеном и апатитом менее 0,01 (рис. 2.4.).
Порода состоит из идиоморфных выделений плагиоклаза (олигоклаза) размером 1,5-2 см. В небольшом количестве отмечаются удлиненные призматические выделения амфибола размером до 0,5 мм. Амфибол, по данным оптико-петрографических исследований, относится к обыкновенной роговой обманке, интенсивно плеохроирует от темно-зеленого цвета по Ng до желтого по Np. В промежутках между выделениями олигоклаза образуются чешуйки биотита размером до 2 мм, биотит плеохроирует от бурого цвета по Ng до желтого по Np.
Порода интенсивно окварцована. Ксеноморфные выделения кварца размером 2-3 мм установлены в промежутках между выделениями плагиоклаза.
Характерной чертой породы является обилие антипертитовых вростков калиевого полевого шпата в олигоклазе. Вростки имеют неправильные очертания размером 0,03-0,04 мм. Во вростках иногда отмечается микроклиновая решетка. По данным ренттеноструктурного анализа калиевый полевой шпат в пробе представлен микроклином. Иногда по микроклину развиты пластинчатые и ленточные выделения альбита размером 0,03-0,05 мм, по олигоклазу - микровключения серицита (рис. 2.5.). Апатит образует призматические выделения размером 0,3 мм. Магнетит встречается в ксеноморфных образованиях размером - 0,2 мм, редко отмечаются сфен и ильменит. Микрогаббро. Для породы характерна габбровая, участками габбро-офитовая структура, массивная текстура.
Главными минералами являются (%): андезин-33, диопсид-27, амфибол-16, биотит-11; второстепенными: магнетит-7, кварц-6, кальцит менее 1. Акцессорные минералы представлены апатитом и редкими зёрнами сфена.
Под микроскопом установлено, что порода состоит из плагиоклаза и пироксена. Плагиоклаз образует идиоморфные таблитчатые, сдвойникованные выделения размером 0,5 мм (рис. 2.6.). По данным рентгеноструктурного анализа он соответствует андезину № 33-34. В небольшом количестве, менее 0,01%, по спайности в плагиоклазе развиваются мелкие-0,03-0,04 мм редкие пластинки карбоната (кальцита).
Пироксен соответствует диопсиду, угол погасания его 35, он характеризуется относительно высоким двупреломлением.
Диопсид образует гипидиоморфные выделения, что характеризует габбро-вую структуру породы, иногда отмечаются и ксеноморфные агрегаты его в промежутках между табличками плагиоклаза.
Амфибол представлен обыкновенной роговой обманкой, имеет темно-зеленый цвет, интенсивно плеохроирует от темно-зеленого по Ng до желтого по Np. Размер индивидов амфибола до 0,2 мм, они имеют призматический или игольчатый габитус.
Биотит ксеноморфен, развивается в промежутках между выделениями ди-опсида, интенсивно плеохроирует от красновато-бурого по Ng до желтого по Np, что указывает на его повышенную железистость. К скоплениям биотита приурочена вкрапленность магнетита. Магнетит ксеноморфен, размер индивидов от 0,05 до 0,2 мм. Апатит в виде мелких 0,03 мм призматических выделений, ксеноморфные выделения сфена встречаются редко. На контакте биотита с диопсидом, на последний нарастает келифитовая каёмка биотита. В небольшом количестве присутствует кварц, образующий зерна размером до 0,1 мм, развитые в промежутках между пироксеном и плагиоклазом. В ассоциации с кварцем в небольшом количестве присутствуют ксеноморфные выделения кальцита размером 0,1-0,15 мм.
В окварцованном микрогаббро структура габбровая, участками габбро-офитовая, текстура массивная, уменьшается количество амфибола и биотита, увеличивается содержание кварца, незначительно изменяется состав. Главные минералы (%): андезин - 39, диопсид - 25, кварц - 14, амфибол - 11; второстепенные: биотит - 5, магнетит - 6.
Плагиоклаз образует таблитчатые выделения размером от 0,1 до 0,5 мм, имеет четкое двойниковое строение, по данным рентгеноструктурного анализа относится к андезину № 33.
В андезине выделяются идиоморфные пойкилитовые включения калиевого полевого шпата размером 0,02-0,03 мм.
Пироксен, по данным рентгеноструктурного анализа, относится к диопси-ду, он образует призматические выделения размером 0,2-0,6 мм, иногда содержит пойкилитовые вростки плагиоклаза размером до 0,1 мм. Участками диопсид ксеноморфен и выполняет пространство между выделениями андезина.
В промежутках между пироксеном и плагиоклазом развиваются удлиненные призматические индивиды темно-зеленого амфибола, по оптическим данным соответствующего обыкновенного роговой обманке. Амфибол плеохрои-рует от темно-зеленого по Ng до желто-зеленого по Np.
Биотит образует удлиненные (до 1мм) чешуйки, плеохроирует от темно-бурого цвета по Ng до желтого по Np. Кварц ксеноморфный, выполняет пространство между индивидами плагиоклаза.
Систематизация основных отходов и схема обращения с ними...
Для того чтобы определить, какие из образовавшихся отходов на предприятиях Восточно-Сибирской дороги необходимо утилизировать, в первую очередь следует провести их инвентаризацию, взяв за основу один из крупнейших объектов Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод, расположенный в акватории озера Байкал. Только на базе его сегодня можно наглядно показать развернутую схему обращения с отходами в зависимости от установления класса опасности, который они представляют, и наметить поэтапные пути их движения (утилизацию, переработку, захоронение...). Разработать оптимальные и экономически эффективные для предприятия технологии переработки отходов с целью получения вторичного продукта.
Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод - самое сложное и универсальное предприятие в составе Федерального агентства железнодорожного транспорта России, единственное производство такого рода в её азиатской части, которое оказывается одним из крупных загрязнителей окружающей природной среды. Источниками загрязнения являются: локомотивный комбинат, вагоноремонтный корпус, дизельный, механический, электромашинный, сталелитейный, меднолитейный, чугунолитейный, ремонтно-механический, газокислородный и автотранспортный цеха.
В результате работы завода от различных источников образуется более 30 видов отходов производства. На предприятии согласно паспорта предприятия, зафиксировано более 11500 тонн отходов [96]. Количество их с каждым годом увеличивается. Они подразделяются на два типа: промышленные и бытовые (рис. З.1.). Промышленные отходы в зависимости от степени вредного воздействия на окружающую природную среду следует рассматривать в соответствии с классами опасности [79, 86], которые они представляют.
1. Класс чрезвычайно опасные отходы. К ним относятся ртутьсодержа-щие лампы, поступающие со всех цехов завода в количестве до 2 тыс. в год. Высокой токсичностью обладают и шламы от гальванических ванн (вагоноко-лёсный цех). После очистки сточных и промывных вод гальванического производства на гальванокоагуляторах образуется до 3 тонн шлама. В шламе (проба взята из цинкового отстойника) отмечаются: цинк 35 %, железо 30 %, кремний 8 %, фосфор 4 %, олово 1,5 %, алюминий 0,6 %, магний 0,4 %, свинец 0,3 %, никель 0,3 %, кадмий 0,05 %. В настоящее время гальваношлам используется в качестве добавок к шпатлевке в вагоноремонтном цехе.
2. Класс высокоопасные отходы. На долю их приходится около 8 % всех токсичных веществ, к которым относятся отработанные нефтепродукты, горюче смазочные материалы и масла (из автотранспортного, локомотивосбо-рочного, дизельного цехов, нефтебазы и очистных сооружений). Ежегодно образуется около 60 тонн отходов: часть их сдаётся на нефтебазу, а часть повторно используется на заводе. Источником трихлорэтилена в количестве около 3 тонн является корпус быта (отделение химчистки). Прорабатывается вопрос по его утилизации в локомотивном депо.
3 Класс умеренно опасные отходы. В результате обдирки корпусов в ло-комотивосборочном и вагоноремонтном цехах образуется свыше 3 тонн сухих отходов лакокрасочных материалов, которые вывозятся на полигон промотхо-дов в пос. Матросова.
4 Класс малоопасные отходы. На заводе выделяют до 10 разновидностей отходов. Они составляют 82 % и в большом количестве вывозятся на свалку. К ним относятся карбидный ил с ацетиленовой станции (который используется как строительный материал); отходы асбоцементные от локомотиво - и вагоноремонтных цехов; шлак металлургический от стапели і ейного и чугунолитейного цехов; осадок очистных сооружений от цеха водотеплоснабже-ния; резинотехнические отходы вагоноколесного и автотранспортного цехов; древесные отходы модельного, вагоноремонтного и деревообрабатывающих цехов реализуются населению для изготовления брикетов; полимерные отходы вагоно- и локомотиворемонтных производств, отходы электроизоляционных материалов от электрических машин аппаратного, вагоноремонтного, локомо-тивосборочного цехов; охлаждающая фенолсодержащая вода от газогенераторной станции; отходы пылеулавливающих установок.
Все эти отходы в количестве 95-96 % (за исключением карбидного ила и древесных отходов, которые используются повторно) вывозятся на свалку. Фенольная вода, источником которой является газогенераторная станция, направляется в отстойник - накопитель - 90 % и 105 остаётся вместе с золошлаком. Наибольший интерес из отходов представляют шлаки литейнометаллургиче-ского производства. Источниками их являются чугунолитейный, сталелитейный и меднолитейные цеха,
5 Класс практически неопасные отходы. От всего количества отходов они составляют 96 %. В настоящее время на заводе к нетоксичным отходам относятся: осколки стекла от вагоноремонтного и локомотивосборочных цехов, твёрдые отходы оболочковых форм, формовочной смеси и горелой земли ли-тейнометаллургического производства, мусор производственный от всех цехов завода, золошлаки газогенераторной станции, металлолом, который перерабатывается на заводе, бытовые отходы от цеха питания, жилищно-эксплуатаци-онного и административно-хозяйственного цехов.
Наибольший с практической точки зрения интерес среди всех практически неопасных отходов, кроме металлолома, который перерабатывается на заводе, представляет горелая формовочная земля.
Эффективность изготовления из отсева щебня строительных материалов
Оценку ожидаемой экономической эффективности получения изделий рассмотрим на примере изготовления из четвертого состава бетонной смеси тротуарной плитки, в форме шестигранника с размерами 220 мм х 266 мм х 45 мм. Площадь одной плитки составляет: 8 = 0,22x0,266 = 0,06 м2 (4.1.)
Из одного квадратного метра получается 17 плиток. На 1 мэ бетонной смеси расходуется 543 кг цемента марки М 500, химической добавки С-3 -10,9 кг (2 % от веса цемента), пигмента (2 % от веса цемента) 10,9 кг. Один килограмм цемента марки М 500 в среднем стоит 1,3 руб., 1 кг добавки С-3 - 9 руб., 1 кг пигмента - 4,5 руб. (для расчетов взяты средние рыночные цены в г. Иркутске)
Таким образом, себестоимость 1 м3 бетонной смеси составляет: (1,3 х 543) + (9 х 10.9) + (4,5 х 10.9) = 853 руб. (4.2.) Объем одной плитки равен: V= а х b х с = 0,22 0.266 0.045= 0,003 м3 (4.3.) Из одного м3 бетонной смеси получается 333 плитки, что по площади со- ответствует 19 м . Прямые затраты на производство 1 м плитки составляют 45 рублей.
Рыночная цена одного квадратного метра тротуарной плитки в г. Иркут-ске от 190 до 330 рублей. Стоимость 19 м готовой плитки за день составит от 3610 до 6270 рублей.
В смену на одной виброплощадке можно производить в среднем до 20 м тротуарной плитки. Таким образом, экономическая эффективность с учетом всех затрат составляет за день работы 2757-5417 руб.; за месяц (26 раб. дней) 108
71682-140482 руб.; за один сезон работ (4 месяца) - 286728- 563368 рублей. Расчет ожидаемой экономической эффективности от переработки отходов отсева щебня на Ангасольском щебеночном заводе с применением разработанной выше технологии по изготовлению стеновых блоков следует начинать с расчета планируемых денежных потоков (табл. 4.1.).
К положительным денежным потокам относят: планируемый объем реализации изготовляемой продукции (стеновых блоков), рыночную цену за единицу изделия (стоимость одного стенового пустотелого блока на строительных рынках г. Иркутска составляет 16-20 руб.), планируемый доход, получаемый в результате реализации продукции.
Технология изготовления стеновых блоков с применением отсева щебня Ангасольского карьера разработана для высокомеханизированной линии, следовательно, приобретение, доставка и монтаж оборудования Рифей-5 будут относиться к отрицательным денежным потокам. Стоимость механизированной линии Рифей-составляет 400 тыс. рублей, кроме того, необходимо учесть все сопутствующие производству комплектующие. Для полноценной работы помимо установки понадобятся поддоны из расчета средней производительности рабочей бригады и вибропресса в количестве 250 штук и 40 стеллажей (требуется в 6 раз меньше поддонов).
Стоимость одного поддона на заводе-поставщике линии Рифей - 5 составляет 700 рублей, одного стеллажа 3000 рублей. Для приобретения их на заводе потребуется 295 тыс. рублей, поэтому, целесообразно изготовить их в условиях Ангасольского щебеночного завода. В среднем затраты на это могут составить до 140 тыс. рублей. Помимо поддонов и стеллажей потребуется пуансон-матрица для изготовления блоков, стоимость, которой составляет 30 тыс. рублей.
С учетом доставки оборудования железнодорожным транспортом 24-тонным контейнером (30 тыс. руб.) общие затраты на приобретение линии Рифей-5 составят 600 тыс. рублей.
Фонд оплаты труда с учетом единого социального налога рассчитан для 7 рабочих, при условии, что средняя заработная плата составляет 10 тыс. рублей.
Затраты на оплату счетов за потребляемую электроэнергию, воду, отопление помещения рассчитаны исходя из расценок АЩЗ и составляют в среднем 2 тыс. рублей.
Расходы на приобретение цемента Ангарского цементного завода марки 500 выполнены с учетом транспортировки, средней производительности рабочей бригады в месяц, а также согласно разработанной технологии (на 1 м3 бетона необходимо 345 кг цемента, в смену вырабатывают 10,5 м3 бетона).
При надлежащем ежедневном техническом обслуживании линии срок службы может составить неограниченное время. В проекте заложен срок служ бы 5 лет, таким образом, амортизационные отчисления составляют 20 % в год, т.е. 1,67% в месяц.
Также, в отрицательных денежных потоках учтен налог на прибыль, который составляет 24 %. Согласно выполненным расчетам срок окупаемости проекта составляет 6 месяцев, рентабельность после первого года работ 1,48.
Варьируя такими статьями расходов как фонд оплаты труда (сокращение или увеличение численности рабочих), затраты на приобретение сырья и амортизационные отчисления можно изменять срок окупаемости проекта и его рентабельность.
Для того чтобы оценить экономическую эффективность разработанной технологии, проведем сравнение с уже существующей и отработанной техноло-/ гией изготовления стеновых блоков, которую предлагает завод «Стройтехни-ка» г. Златоуст. Все статьи расходов и доходов оставим неизменными за исключением расходов на приобретение сырья цемента и песка (табл. 4.2).
