Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Использование ресурсного потенциала отходов производства в строительной деятельности . 19
1.1. Анализ состояния образования и утилизации отходов производств 20
1.2. Характеристика крупнотоннажных отходов производства и технологий их использования в качестве вторичного сырья при производстве строительных конструкций и материалов 23
1.3 Особенности использования ресурсного потенциала отходов производства для получения строительных конструкций и материалов 45
1.4 Системный подход в обеспечении геоэкологической безопасности при использовании ресурсного потенциала отходов в строительной индустрии 51
Выводы по главе 55
Глава 2. Осбенности формирования техногенной нагрузки отходами производства и строительными конструкциями, получеными на их основе 57
2.1. Формирование техногенной нагрузки шлакоотвалами и шламохранилищами черной металлургии 58
2.2. Формирование техногенной нагрузки шламонакопителями содового производства 78
2.3. Формирование техногенной нагрузки отходами угледобычи . 82
2.4. Особенности формирования техногенной нагрузки на объекты окружающей среды строительными конструкциями, полученными на основе отходов производства 85
Выводы по главе 92
Глава 3. Исследование эмиссии загрязняющих веществ из строительных конструкций, полученных на основе отходов производства и разработка методических подходов по ее снижению .
3.1 Характеристика отходов производства и материалов, использованных для получения опытных образцов строительных конструкций 97
3.2. Методы исследования, использованные для изучения эмиссии загрязняющих химических веществ 104
3.3. Исследование эмиссии загрязняющих химических веществ из строительных конструкций, полученных на основе отходов производства 110
3.4. Основные закономерности эмиссии загрязняющих химических веществ из строительных конструкций 132
3.5. Методические подходы к управлению эмиссией загрязняющих веществ из строительных конструкций, полученных на основе отходов производства 137
3.6. Предложения по совершенствованию нормативных документов по санитарно-гигиенической оценке безопасности строительных конструкций, полученных с использованием отходов производства 143
Выводы по главе 145
Глава 4. Математическая модель эмиссии загрязняющих веществ из строительных конструкций, полученных на основе отходов 147
4.1. Теоретические основы для моделирования эмиссионных процессов загрязняющих химических веществ из строительных конструкций 149
4.2. Моделирование эмиссионных процессов загрязняющих химических веществ из строительных конструкций 159
4.3. Физическая модель эмиссии тяжелых металлов из 1 4 строительных конструкций.
4.4. Детерминированная математическая модель эмиссии тяжелых металлов из строительных конструкций 169
Выводы по главе 180
Глава 5. Стратегия обращения с отходами производства как основа обеспечения геоэкологической безопасности использования ресурсного потенциала отходов 182
5.1 Оценка современного состояния и развитие стратегий управления обращением с отходами производства 184
5.2 Основные требования к функционированию систем управления обращением с отходами в целях обеспечения достижения целевых экологических установок и использования ресурсного потенциала отходов в строительстве 197
5.3 Превентивная стратегия управления образованием отходов производства на основе соблюдения иерархических принципов обращения с отходами 201
5.4 Методические подходы по совместному использованию разнородных отходов производства при получении строительных конструкций 210
Выводы по главе 221
Глава 6. Практические результаты по разработке технологий получения биопозитывных строительных кострукций и материалов на основе отходов производства 223
6.1 Технология получения материала для промежуточной изоляции отходов на полигонах захоронения твердых коммунальных отходов из шлака производства феррованадия 224
6.2 Технология получения керамического кирпича с добавлением отходов, образующихся при производстве картона (скопа) в 2 5 качестве выгорающей добавки
6.3 Разработка конструкции противофильтрационного экрана на основе совместного использования разнородных отходов 233
6.4 Технология получения цветного асфальтобетона с использованием вместо товарных пигментов отходов сталеплавильного производства 236
6.5 Технология получения асфальтобетонной смеси на основе совместного использования отходов металлургии и содового производства 241
6.6 Технология получения цементобетона при совместном использовании отходов содового производства и отходовметаллургии 244
6.7 Технология получения сырьевой смеси для производства керамического кирпича с использованием золы, получаемой при сжигании кородревестных отходов и скопа 246
6.8 Технология получения керамического кирпича с использованием отходов угледобычи – террикоников 249
6.9 Технология получения материала для технической рекультивации техногенно нарушенных земель из отходов ферросплавного производства 252
Выводы по главе 256
Заключение 258
Список сокращений 262
Список литературы
- Особенности использования ресурсного потенциала отходов производства для получения строительных конструкций и материалов
- Формирование техногенной нагрузки отходами угледобычи
- Основные закономерности эмиссии загрязняющих химических веществ из строительных конструкций
- Моделирование эмиссионных процессов загрязняющих химических веществ из строительных конструкций
Введение к работе
Актуальность работн. Измельчение исходных составлявших является олним из основных процессов в ппоизвопстве строительных материалов. Яля получения порошков поомыпяеииостью освоен выпуск машин и оборудования различного назначения и типоразмера. Актуальность исследований в этой области определяется большим влиянием степени измельчения на технологические свойства попоиков и огромным объемом производства многих из них. В России только цемента производят несколько сот млн. т в год. Причем по мере развития техники требования к дисперсности цемента (как и других вяиувих), определявшей скоростьв его трердения и прочностью в начальный период, ужесточаются.
Необходимость повышения дисперсности строительных и других материалов, как в виде целевой продукции, так и на промежуточных стадиях переработки в изделия потребовала совершенствования и "создания новых типов помольних агрегатов и приборов дисперсионного анализа. Тонкое измежьчение является лорогостояоей операцией. Небольшой приоост удельной поверхности материала приволит к резкому увеличении затрат, а начиная с некоторой предельной для данного материала и способа измельчения, дальнейшее разрушение становиться невозможным. Продолжение измельчения сопровождается существенным расходом энергии при незначительном увеличении удельной поверхности материала.
Паяной проблемой является устранение противоречий между необходимостью увеличения производительности оборудования для тонкого измельчения и требованиями ресуососбеое-еиия и прежде всего энергетических и матеоиавьвых затрат пои производстве строительных материалов.
Снижение энергоемкости, металлоемкости и увеличение произвопителыюсти пооцессов изиельчения требуют совеовенство-вания существующего помольного оборудования и поиска новых технических ревении, направленных на интенсификации пооцесса тонкого измельчения материалов. Представляет интерес использование для этих целей новых конструктивных схем механического воздействия рабочих органов на измельяаемый материал. О частности использование в качестве рабочих органов-систему роторов, имеюсих зубчатое зацепление. Установка лля измельчения, в виде вращапаихся вокруг оси цилиндрических пружин, навитых на лереферив роторов, предложена в ПАДИ. Практическая реализация разработанной схемы обеспечивает получение достаточно однородной спеси с малыми энергетическими затратами. В процессе исследований пеоаметоов указанного оборудования выявлены недостатки и потенциальные возможности более Эффективного его использования. Сложное напряженное состояние рабочего органа в процессе работы приводит к необходимости создания конструкций имеющих более высокую напевность. Важной проблемой является проблема увеличения производительности и тонкости помола.
Анализ механических способов разрушения материала, теоретических зависимостей определяющих взаимосвязь мемду энергозатратами и крупностью материала и необходимостью повышения Эффективности оборудования потребовали дальнейших исследований в области совершенствования роторных мельниц.
Целью настоящих исследований является разработка рекомендаций по повышению эффективввсти роторных мельниц интенсифицирующего действия на основе определения их рациональных параметров и режимов эксплуатации, обеспечивапяих
снижение энергетических и материальных затрат при требуемой тонкости измельчения.
В процессе исследований решены следуоаие імами: созданы экспериментальные лабораторные полепи роторных мельниц интенсифицирукшего действия с жесткими рабочими органами
роторов; экспериментально установлено влияние на эффективность
и неподвижными измельчения зазоров между подвижнымйУэлепентами а помольной
камере; установлен характер движения потоков материала и его
распределения в помольной камере при работе иепьжжцы; уста
новлено влияние диафрагм и величины их гтоохооных
отверстий, установленных между ступенями измельчения на про
изводительность и тонкость измельчения; разработаны зави
симости определяюиие связь между производительность^ и основ
ными параметрами и режимами работы оборудования; установлены
регрессионные зависимости производительности, тонкости по
мола, мощности привода, энергоемкости и металлмякости процес
са измельчения от частоты вращевия роторов, продолжитель
ности измельчения, степени заполнения помольної камеры мате
риалом, величины межосевого расстояния роторов зазора
между вращающимися и неподвижными элементами покольной ка
меры; разработана методика расчета параметров оежимов
работы роторных мельниц интенсифицируввего действия; опре
делен ожидаемый экономический эффект от внелреакя результатов
исследований в производство.
Научная новизна работы представлена: теоретическими зависимостями производительности при заданной тонкости измельчения от основных конструктивных (диаметр ротора, ширина, угол наклона рабочих элеяягтов) и режимных (скорости рабочих органов, степени запошеиия материалом помольной камеры) паргметров с учетом веяния торцевых
зазоров и диафрагм установленных в помольной камере; регрессионными моделями, определяющими влияние основных факторов (продолжительность измельчения, частота врэвения рабочего органа, степень загрузки натеоиалом, величина перекрытия рабочих, элементов в зоне зацепления, зазор ме«ау подвижными и нелодвикнцми частями помольной камеры), обуславливающих протекание процесса измельчения, на показатели процесса (тонкость помола, пооизволительность, мопность привода, энергоемкость, металлоемкость); сформулированным обобценным показателем Эффективности мельниц; разработанной метоликой расчета основных конструктивных параметров мельницы (величина : зазоров неиау подвиикнми и неполвимныни элементами помольной канерн, диаметр проходных отверстий диафрагм, диаметр оото-ров, число пар роторов) в зависимости от заданной производительности и тонкости измельчения; установленным характером движения и распределения материала в помольной"камере пои работе мельница.
Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по выбооу рациональных конструктивных параметров и режимов работы роторной мельницы интенсифицирующего действия для измельчения дорояно-строительных материалов, обеспечивавших требуемуя тонкость измельчения и суаественную экономию материальных и энергетических затрат в дорожном строительстве.
Реализация работы: Результаты исследований и разработанные рекомендации по выбору рациональных параметров мельницы интенсифицирующего действия внедрены на Подольском заводе геолого-разве'дочного
оборудования, где ведется мелкосерийное производство данного типа мельниц, и на кафедре "Дорожных машин" ПАЛИ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доклалтались на 50-й, 51-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАЛИ в 199г-1993гг.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 3 статьи в журналах и получено 1 повохительнэе решение Госкомизобретений на изобретения.
Обьем работы. Диссертация состоит из введеная, пяти глав и приложения, содержит 156 страниц, в топ числе "118 страниц машинописного текста, 12 таблиц, 59 рисунков, спжсок литературы из 79 наименований.
На заииту выносятся: установленная зависимость производительности от. основных конструктивных параметров с учетом влияния торцевых зазоров и диафрагм установленных в помольной камере; .
регрессионные модели, определяющие влияни? основных факторов (продолжительность измельчения, частота вращения рабочего органа, степень загрузки материалом, величина перекрытия рабочих элементов в зоне зацепления, зазор между подвижными и неподвижными частями помольной камеры), обуславшиваааих протекание процесса измельчения, на показатели процесса (тонкость помола, производительность, нежность привода, энергоемкость, металлоемкость);
обобаенный показатель позволяющий с большей обоснованность!) оценить Эффективность мельниц; . .
методика расчета основных конструктивных параметров мельницы (величина зазоров между подвижными и неподвижными элементами помольной камеры, диаметр проходных отверст»» диа?-
рагн, диаметр роторов, число пар роторов) в зависимости от заданной производительности и тонкости помола; - установлений характер движения и распределения материала в помольной капере при работе мельницы.
Особенности использования ресурсного потенциала отходов производства для получения строительных конструкций и материалов
Согласно нормативным документам [21, 22] к отходам производства относят: остатки материалов, сырья, изделий, полуфабрикатов, и иных продуктов, образовавшихся в процессе производства целевой продукции, получении энергии или выполнения работ и утративших частично или полностью исходные свойства; образующиеся попутные соединения, не являющиеся целью производственного процесса, в том числе побочные и попутные продукты; бракованная продукция.
Согласно Федерального классификационного каталога отходов [23] образующиеся в Российской Федерации отходы систематизированы по приоритетным признакам: опасным свойствам, происхождению, агрегатному и физическому состоянию, степени антропогенного воздействия на окружающую среду.
Отходы производства делятся: в зависимости от объема образования - на крупнотоннажные и малотоннажные; по негативному влиянию на окружающую среду - на опасные и неопасные; по ценности компонентов, входящих в отходы - на дорогостоящие и дешевые; по физико-химическим свойствам - на активные и инертные.
Анализ объемов образования и утилизации отходов производства показал, что основными отраслями промышленности, образующими крупнотоннажные отходы производства, являются: энергетический комплекс (зола и шлаки от сжигания твердого топлива); предприятия черной и цветной металлургии (шлаки, шламы, пыль аспирационных систем); добыча полезных ископаемых (вскрышная и пустая порода, отходы обогащения); химическая промышленность (отходы химического производства в широком ассортименте, в том числе отходы содового производства); целлюлозно-бумажная промышленность (кородревесные отходы, осадки и илы механобиологической очистки сточных вод, скоп, золы после термической утилизации органических отходов, лигносульфонаты).
Отходы, выше указанных производств, характеризуются постоянными объемами их образования, химическим составом и основными физико-химическими свойствами, экономической доступностью для потенциального потребителя (цены на эти отходы ниже рыночных на аналогичные первичные природные материалы) актуальным является проведение исследований по оценке возможности использования их ресурсного потенциала для нужд строительной отрасли. Это позволит не только снизить ТН в результате уменьшения объемов размещения в ОС неутилизируемых остатков этих отходов, но и сократить потребление первичных природных материалов при производстве СКиМ.
С учетом этого целесообразно охарактеризовать отходы энергетического комплекса, предприятий черной металлургии, добычи полезных ископаемых, целлюлозно-бумажной промышленности и отходов химической промышленности как источников формирования экологической техногенной нагрузки и объектов, содержащих ресурсный потенциал, который может быть вовлечен в хозяйственный оборот. Отходы энергетического комплекса.
На тепловых электростанциях (ТЭС, ГРЭС) сжигаются различные виды многозольного топлива - антрацитовые штыбы, смешанные угли, бурые угли, горючие сланцы, торф. В результате сжигания твердого топлива получаются минеральные остатки - золы и шлаки. Их количественный остаток после сжигания зависит от вида топлива, способа сжигания и варьируется в пределах для каменного угля и антрацита 5-30%, для бурого угля 10-35%, для горючих сланцев 50-80%, для дров 0,5-1,5%, мазута 0,15-0,20%. Помимо минеральной части, в золошлаках присутствует около 3-6% несгоревшего топлива [24, 25].
Топливные остатки состоят в основном из окислов кремнезема, глинозема, кальция, магния и несгоревших или ококсованных частиц топлива. В их составе могут быть окиды серы, щелочи и другие вещества в небольших дозах. В образующихся отходах содержание опасных соединений и ТМ (Hg, Cd, Pb, V, Ni, Со, Cr, Mn, Se, S, Be, As, F,) может возрастать в несколько раз по сравнению с их содержанием в исходных углях. Зола может иметь повышенную радиоактивность до 370 Бк/кг (в отдельных пробах до 520 Бк/кг) [26, 27].
Гранулометрический состав и плотность отходов варьируется от вида сжигаемого топлива. Плотность шлака составляет 2,1—2,7, а золы — 2,0—2,5 т/м3. Частицы шлака имеют размеры более 3 мм (более 50 %). Зола содержит до 85% частиц размером от 0,01 до 0,5 мм.
В большей своей массе золо-шлаковые отходы относятся к 4 и 5 классу опасности (по методикам МПР), в отдельных случаях относятся к 3 классу опасности [26].
Твердые отходы энергетического комплекса достаточно полно изучены в плане их негативного экологического воздействия на объекты ОС при размещении их неутилизируемых остатков, а также при реализации различных технологий использования ресурсного потенциала отходов (гидрозолоудаление, золы и шлаки сухого отбора и др.). Использование их материального ресурса для производства СМ дорожного строительства, в производстве бетонов, керамических изделий и др. также может формировать вторичную ТН на ОС [28-32].
Основное количество технических решений утилизации отходов энергетического комплекса направлены на получение зольно-щелочных и зольно-известковых вяжущих. На их основе могут быть получены материалы, сопоставимые по своим прочностным свойствам с цементами М250-350 (до 350 кг/см2) [33, 34]. Ресурсный потенциал золо-шлаковыех отходов используют: для производства керамики, силикатного кирпича; в качестве инертных заполнителей в цементобетонах, пенобетонах, дорожных конструкциях; теплоизолирующей засыпки при сооружении строительных конструкций и других строительных целей. Шлаковые отходы в объеме 15-20% от всего утилизируемого объема отходов применяют для производства цементобетона и железобетона.
Отходы аспирационных систем используются в качестве мелкого заполнителя при производстве тяжелых, легких и ячеистых цементобетонов. Для тяжелых и легких цементобетонов уловленная зола используется взамен части товарного цемента (до 10-30%) или песка (до 150-200 кг/м3). При производстве легких теплоизоляционных бетонов зола аспирационных систем частично или полностью замещает природный песок, обеспечивая снижение удельной плотности на 100-150 кг/м3 и снижение расхода товарного цемента на 20-40 кг/м3. Золы-уноса сухого отбора широко вовлекаются в качестве активной минеральной добавки при изготовлении цементобетонных и растворных смесей без ухудшения их качества. При этом повышается их пластичность и удобоукладываемость, а также и прочность получаемых изделий.
В ряде случаев зола-унос пригодна для использования в качестве сырья для производства СМ без дополнительной подготовки (дробления, грохочения и т. п.). Золы сухого отбора с низким содержанием кальция используются как кремнеземистый компонент в производстве автоклавных материалов (газозолобетона и силикатного кирпича). Возможно использование их для производства асфальтобетонов [35].
Формирование техногенной нагрузки отходами угледобычи
Необходимо отметить, что характер полученных зависимостей изменения концентрации от времени для марганца в нейтральной среде (рисунок 3.8) подобны полученным для железа и ванадия, наиболее значимое изменение концентрации марганца в водном растворе происходит в первые пять суток. Отношение максимального значения (на 3-5 сутки) к минимальному значению (на 30 сутки) составляет до 9 раз, что говорит об активных процессах кальмотации на поверхности образцов и выравнивания концентраций в водной среде в пристеночном слое и поверхностных капиллярах СКиМ и структуре СКиМ. Наибольшим выраженным эффектом снижения эмиссии обладает асфальтобетон, который позволяет снизить пиковую эмиссию марганца в нейтральных средах максимально в 2500 раз, при минимальном значении в 900 раз. Асфальтобетон, обладая гидрофобными свойствами и более плотной структурой, малым количеством капилляров, создающий водонепроницаемую пленку из битума на поверхности шлакового щебня наиболее эффективно снижает эмиссию.
Эмиссия марганца из экспериментальных образцов в дистиллированную воду. 2- цементобетон на шлаковом щебне; 3 – цементобетон на шлаковом щебне с гидрофобизирующей добавкой, 4 – асфальтобетон на шлаковом щебне. Исследования эмиссии марганца в кислых средах показали, что полученные зависимости эмиссии от времени экстракции для шлакового щебня (рисунок 3.9) своей формой подобны установленным для железа и ванадия. Максимальный пик концентрации марганца приходится на седьмой день, далее наблюдается плавное снижение концентрации марганца в растворе. Максимум для бетона приходится на двадцатый день, для асфальтобетона на седьмой. Снижение концентрации на 7 и 10 и 20 сутки (для разных материалов) во времени происходит плавно, что обусловлено большей растворимостью соединений марганца по сравнению с соединениями на основе с железом и ванадием и меньшей способностью образования нерастворимых соединений ванадия, оседающих на поверхности образцов. Образование гидроксида кальция на поверхности образцов также маловероятно (возможно только в межпоровом пространстве при протекании реакций нейтрализации буферного раствора щелочными соединениями шлака), с формированием защитного покрытия и снижением в результате этого скорости поступления водной среды вглубь образца.
Полученные результаты экспериментальных исследований позволили установить закономерности изменения эмиссионной активности ТМ в зависимости от изменения гидрофобности и плотности и времени контакта образцов с водными растворами. Установленные зависимости позволили сформулировать методические подходы управления эмиссией ТМ из СКиМ, снижение которой возможно достичь за счет: создания гидрофобной и (или) плотной структуры СКиМ; за счет ограничения области использования (использование без нарушения сплошности, ограничение контакта поверхности СКиМ с водной средой, обеспечение постоянства рН среды размещения СКиМ).
Изменение эмиссионной активности ванадия в присутствии кальцийсодержащих отходов. Для снижения концентрации ТМ в растворах до приемлемого уровня известны методы перевода подвижных соединений ТМ в нерастворимые при введении в раствор реагентов, содержащих щелочные гидроксиды кальция и натрия, активно изменяющих рН среды. Осаждение ТМ происходит в виде малорастворимых комплексных гидроксидов этих металлов [166, 167].
Для установления влияния рН среды на изменения эмиссионной активности ТМ от щелочности раствора на примере эмиссии ванадия были проведены экспериментальные исследования с использованием отвального шлака производства феррованадия. Для исследования были взяты 5 образцов шлака массой 10 г. Образцы обрабатывали 100 мл дистиллированной воды в течение 2 часов при перемешивании. Спустя 2 часа первую пробу с раствором отфильтровали на воронке с бумажным складчатым фильтром, после чего определяли в фильтрате щелочность и жесткость.
Данный эксперимент был проведен для пяти временных промежутков – 1, 2, 3, 4 и 6 сутки. Определение щелочности заключалось в титровании пробы стандартным раствором соляной кислоты в присутствии индикаторов фенолфталеина, а для определения жесткости проводили титрование пробы трилоном Б в присутствии индикатора – эриохрома черного, после чего рассчитывалось содержание ионов кальция в фильтрате. Зависимость щелочности и количества ионов кальция от времени представлена на рисунок 3.10.
Полученные зависимости показывают, что в первоначальный период экстракции (1 сутки) происходит пиковое повышение концентрации ионов кальция и, как следствие этого, повышение щелочности раствора. В последующие сутки свободные ионы кальция образуют с ионами ТМ, которые также в первые сутки характеризуются активной эмиссией, малорастворимые соединения (в частности с ванадием – ванадат кальция Ca(VO3)2). В результате этого концентрация ТМ и Са в растворе падает.
Зависимость количества ионов кальция и изменение щелочности от времени в водном растворе. Зависимость количества ванадия и кальция в водном растворе от времени представлена на рисунке 3.11.
Зависимость количества ванадия и ионов кальция от времени в водном растворе. Анализ зависимости количества ванадия и ионов кальция от времени позволяет сделать вывод о непосредственном влиянии свободного кальция на снижение содержания ионов ТМ, в частности ванадия, в водных растворах. Наиболее активно концентрация ванадия и кальция изменяется в первые трое суток.
Присутствие в растворе свободного кальция не влияет на скорость эмиссии ТМ из строительного материала в первые сутки, что подтверждается резким возрастанием концентрации ванадия в растворе в первые сутки. Свою регулирующую роль в изменении скорости поступления ТМ из СКиМ кальций проявляет в последующие дни экстракции шлака, образуя малорастворимые ванадаты кальция и магния, которые, оседая на поверхности образца СКиМ, уменьшают или заращивают капилляры и поры в структуре СКиМ гидроксидом кальция. Это снижает транспортную способность воды по выносу ТМ из структуры СКиМ и препятствует проникновению воды в глубь СКиМ.
Полученные результаты экспериментальных исследований позволили разработать метод управления эмиссией загрязняющих веществ из СКиМ за счет снижения подвижности ионов ТМ путем использования щелочного резерва самих СКиМ. При недостаточности щелочного резерва в структуре СКиМ целесообразно увеличить его путем введения щелочных материалов в количестве не ухудшающем целевые свойства и физико-механические характеристики СКиМ. В качестве таких щелочных материалов могут быть использованы отходы содового и других производств, обладающих большой щелочностью.
Основные закономерности эмиссии загрязняющих химических веществ из строительных конструкций
В блоке 3.1 проводится сравнительный эколого-экономический анализ различных стратегий управления обращением накопленными отходами (вовлечение в ресурсный цикл задолженного в отходах потенциала, консервация и проведение санитарно-технических мероприятий по сохранению не востребованного в настоящее время ресурсного потенциала отходов и снижение формируемой ими экологической нагрузки до приемлемого уровня, санация и рекультивация территорий освобождаемых от ранее размещенных на них отходов для их хозяйственного использования) в целях максимального вовлечения в ресурсный цикл задолженного в отходах потенциала и снижения экологической техногенной нагрузки до приемлемого уровня.
В связи с тем, что анализируемые в блоке 3.1 стратегии могут существенно различаться по своим основным характеристикам (социально-экономическим, техническим и технологическим, экологическим и иным) при выборе из них наиболее полно обеспечивающих достижение заданных целевых показателей целесообразно использовать наряду с экспертными оценками общепринятые для решения подобного класса задач методы системного анализа, иерархические принципы управления обращением с отходами, фундаментальные принципы НДТ, затратно-прибыльный анализ, методы оценки жизненного цикла отходов и материалов, получаемых на их основе, метод Парето и Ишикавы. Как показали проведенные нами исследования, целесообразно при выборе стратегии использовать комплексный критерий, учитывающий их социальные, экологические и технико-технологические аспекты. В блоке 3.2 оценивается возможность интеграции разработанной по выбранной стратегии системы управления обращением с отходами в общую стратегию социально-экономического развития территории. При этом оценивается возможность использования промышленной и логистической инфраструктуры территории для решения задачи использования ресурсного потенциала отходов, их вовлечение в ресурсный цикл территории, возможного влияния на изменение структуры и мощностей промышленного производства, влияние на общую экологическую техногенную нагрузку, формируемую на территории. Такой комплексный подход к выбору стратегии управления обращением с отходами, образующимися вновь (свежий выход) и ранее накопленными, размещенными в ОС, позволяет выбрать стратегию, обеспечивающую при ее реализации достижение заданных целевых показателей ресурсосбережения и экологической нагрузки.
Внедрение превентивной стратегии управления образованием отходами производств позволяет вовлекать в технологические циклы производства СМ одновременно несколько разнородных отходов.
В настоящее время достаточно полно разработаны методические подходы по использованию ресурсного потенциала однородных отходов, которые близки по своим физико-механическим и иным свойствам к замещаемым природным материалам. Выбор и разработка технологии использования задолженного в однородных отходах отдельных производств ресурсного потенциала основаны на конкретных эмпирических исследованиях или анализе и обобщении результатов практического обращения с подобными отходами, достаточных для решения практических задач. Вместе с тем, до настоящего времени отсутствуют методические подходы по выбору и разработке технологий совместного использования разнородных отходов в целях извлечения задолженного в них ресурсного потенциала. Из смежных областей науки и техники известно, что при совместном использовании таких отходов возможно получение целевых продуктов с заданными потребительскими свойствами менее затратным путем без использования или при минимальном использовании первичных материалов. Это становится возможным в результате возникающих при этом таких явлений как: взаимная нейтрализация опасных в экологическом отношении компонентов и снижение неблагоприятных свойств отходов, влияющих на потребительские свойства целевых продуктов; улучшение имеющихся или получение новых положительных свойств целевых продуктов; интенсификация и повышение результативности применяемых технологических переделов в результате проявления эффектов суммации, потенцирования, синергии и эмерджентности при взаимодействии двух и более разнородных отходов. Это определяет актуальность разработки методических подходов по совместному использованию разнородных отходов при получении СМ при обеспечении геоэкологической безопасности геосфер Земли.
Моделирование эмиссионных процессов загрязняющих химических веществ из строительных конструкций
Определение класса опасности рекультивационного материала по методикам Роспотребнадзора показало, что он соответствует 4 классу опасности (мало опасный отход) по показателю фитотоксичности.
Проведенные исследования санитарно-гигиенические и определение класса опасности для ОС по методикам Министерства природных ресурсов и Роспотребнадзора подтвердили возможность его использования для технической рекультивации техногенно нарушенных земель.
Проведенные исследования физико-химических свойств и химического состава рекультивационного материала позволили разработать рекомендации по его использованию. Полученный рекультивационный материал может быть использован при осуществлении технического этапа рекультивации карьеров, ландшафтного дизайна техногенно нарушенных территорий с последующим проведением дополнительных агротехнических мероприятий.
Дополнительно рекультивационный материал может быть использован для проведения технического этапа рекультивации полигонов захоронения ТКО. Анализ водной вытяжки из рекультивационного материала (1 л воды на 1 кг отходов) показал, что содержание токсичных веществ в ней значительно ниже их концентраций в фильтрационных водах полигона ТКО по интегральным показателям - БПК20 и ХПК - не выше 300 мг/л. Содержание в материале оксидов кальция, кремния и магния обеспечивает создание щелочной среды, что также благоприятно влияет на консервацию ТКО и подавление патогенной микрофлоры полигона.
Для АО «Чусовской металлургический завод» разработаны и внедрены ТУ 5717-001-00186341-2015 «Материал для рекультивации техногенно нарушенных земель» (приложение 24) и технологический регламент на его получение.
В связи с тем, что материал обладает щелочными свойствами, он может быть использован для технической рекультивации шламонакопителей жидких и твердых отходов, содержащих кислоты или соединения, образующие кислоты при взаимодействии с водой, например, соли сильных кислот (сульфаты, нитраты и др.). Проведенные предварительные исследования показали, что полученный материал может быть использован для нейтрализации кислых шахтных вод Кизеловского угольного бассейна и террикоников пустой породы добычи каменного угля. Для АО «Чусовской металлургический завод» разработаны ТУ 079865-002-00186341-2015 «Материал для нейтрализации кислых шахтных вод» представленные в приложении 25.
Инертные свойства шлака возможно использовать для создания противопожарных лесных разрывов и минерализованных полос. Для АО «Чусовской металлургический завод» разработаны ТУ 079865-003-00186341-2015 «Материал для противопожарных разрывов и минерализованных полос» представленных в приложении 26.
Разработанные методические подходы по управлению эмиссией загрязняющих веществ из СКиМ, полученных на основе отходов, основанные на создание более плотных и гидрофобных структур СКиМ, позволили разработать и внедрить технологии получения биопозитивных СКиМ на основе крупнотоннажных отходов (черной металлургии, содового производства) отвечающих требованиям НДТ. Реализация методического подхода по созданию щелочного резерва в СКиМ позволила разработать технологию утилизации отходов черной 257 металлургии, содержащих водорастворимые соединения ТМ и получить биопозитивные СКиМ, которые можно использовать в условиях контакта с агрессивными кислыми водами. Разработанные методические подходы по использованию совместно отходов разнородных производств позволили разработать технологии утилизации крупнотоннажных отходов с получением СКиМ востребованных на рынке и обладающих новыми эмерджентными свойствами, которые дают дополнительные преимущества и расширяют условия их использования.
Разработанная стратегия по обращению с отходами производства, основанная на превентивном управлении отходами и позволяющая формировать спрос на СКиМ, получаемые на основе отходов, позволила внедрить в производство новые технологии утилизации крупнотоннажных отходов с получением товарных цементобетонов, асфальтобетонов, материалов для изоляции ТКО на полигонах и рекультивации техногенно нарушенных земель и керамического кирпича.
