Безотходные производства. Безотходное производство: примеры создания

Широкое применение безотходных и малоотходных технологий-важное направление защиты окружающей среды от негативного воздействия промышленных отходов. Использование очистных устройств и сооружений не позволяет полностью лок кализуваты токсичные выбросы, а использование более совершенных систем очистки всегда сопровождается экспоненциальным ростом затрат на процессы очистки даже тогда, когда это технически возможноо.

Согласно решению. ЕЭК. ООН и. Декларации о малоотходных и безотходных технологий, а также об использовании отходов принято формулировка:"Безотходная технология является практическим использованием знаний, методов и средств для того, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую средувище".

Малоотходная технология является промежуточным этапом при создании безотходного производства. При малоотходных производстве вредное воздействие на окружающую среду не превышает допустимые уровни, но из-за технических, экономических и организационные причины часть сырья и материалов превращается в отходы и направляется на длительное хранениея.

Основой безотходных производств является комплексное переработки сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы производства - это неиспользованная часть сырья. Большое значение при этом н приобретает разработка ресурсосберегающих технологиий.

Целесообразность использования отходов доказано практической работой многих предприятий различных отраслей промышленности

К основным задачам малоотходной и безотходной технологий относятся:

Комплексное переработки сырья и материалов с использованием всех их компонентов на базе создания новых безотходных процессов;

Создание и выпуск новых видов продукции с использованием требований повторного использования отходов;

Переработка отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое эффективное их использование без нарушения экологического равновесия;

Использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;

Создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов

В машиностроительной промышленности разработки малоотходных технологических процессов прежде всего связано с необходимостью увеличения коэффициента использования металла (КИМ), в деревообработке - увеличение коэффициентов ициента использования древесины (КИД) тощ.

В литейном производстве используются быстротвердеющие формовочные смеси. Этот процесс, при котором происходит химическое отвердение форм и стержней, прогрессивный не только с технологической, но и с. Санита тарно-гигиенического осмотра благодаря значительному сокращению пылевыделения. Коэффициент использования металла при таком литье увеличился до 95-98 %.

Новая технология изготовления разовых литейных форм предложила английская фирма"Бут", которая вообще отказалась от использования формовочных смесей с органическими связующими веществами. Увлажненный в водой песок формируется, а затем быстро замораживается жидким азотом. Полученные в таких формах отливки из чугуна и цветных сплавов имеют надлежащую структуру и гладкую поверхндку поверхню.

При термическом обработке металлов значительный интерес вызывают новые производственные методы, основанные на проведении процессов в замкнутых объемах с минимальным расходом исходных материалов и без выделения я продуктов химической реакции в окружающую среду распространенным является циркуляционный метод насыщения металлов и сплавов с использованием специальных установок (рис 63), в которых рабочее пространство герметичный поток создается реверсивных вентиляторовром.

Рис 63. Схема циркуляционных установок : а - камерная муфельная;

бы - шахтная муфельная; в - камерная безмуфельных г - шахтная безмуфельных

В отличие от прямотичного газового метода, при котором в атмосферу выбрасываются вредные вещества, циркуляционный метод уменьшает вредность технологического процесса химико-термической обработки металлов

Сейчас широко используют прогрессивный метод ионного азотирования (рис 64), который по сравнению с печным значительно экономичнее, повышает коэффициент использования электроэнергии, нетоксичен и соответствует вы имогам защиты окружающей средыща.

Рис 64. Схема электропечи для ионного азотирования : 1,2 - нагревательные камеры 3 - подвеска детали 4 - термопара б - обрабатываемые детали, 6, 7 - разъединитель, 8 - тристорне источник питания, 9 - блок измерения и регулирования температуры, 10 - газопром риготувальна установка, 11 - вакуумный насо

С целью улучшения экологического состояния в прокатном производстве широко используют новую технологию прокатки стали - винтовое прокатки металла (рис 65) для получения пустотелой спиральной буро овой стали. Такая технология прокатки металла позволила отказаться от дальнейшего металлообработки, не только сэкономить металл на 10-35%, но и улучшить условия труда рабочих и экономическое положение с авдякы снижению запыленности воздуха в шахтах, шума и вибрации на рабочих местацях.

Огромное количество промышленных отходов на сегодня накапливается в лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленностях. Отходами здесь ветви и сучья деревьев на лесосеках, куски древесины, кора, опилки, с затвердли остатки синтетических смол, лакокрасочных материалов и т.д.. Широкое внедрение в эти отрасли лесного комплекса безотходной и малоотходной технологии является одним из важнейших задач, стоящих перед предприятиями этой отраслизі.

Рис 65. Способы прокатки пустотелого буровой стали : а - прошивки б - редуцирования; в - формирование

Степень использования древесных отходов при безотходной или малоотходные технологии можно характеризовать коэффициентом ее использования, определяется по формуле

где. Уоем ~ объем основной продукции, изготавливаемой из древесным;. Удод - объем дополнительной продукции, которая производится из отходов основной продукции (горбыль, технологическая щепа, технологическая опилки клееные заготовки, товары народного потребления, топливо и др.), м8;. Ус - объем поступающего сырья в производство, м3.

Примером безотходной технологии в лесозаготовительном производстве может быть полное переработки срезанного дерева на основную продукцию (пиловочник, фанерный кряж, рудничный стояк и др.) и всех отходов от основной продукции (видторцювання, ветви, корневища, листья-шпильки и др.) на производство дополнительной продукции (технологическая щепа, дрова, хвойная мука, пищевые продукты, органические удобрения и др.н.).

Примером безотходной технологии в деревообрабатывающей отрасли можно считать агрегатное лесопиления, когда вместе с пиломатериалами образуется технологическая щепа, что в дальнейшем является сырьем для производства деревьев востружкових, древесноволокнистых плит, целлюлозы тощ.

На рис 66 приведена схема промышленного использования отходов лисопиляльно-деревообрабатывающих производств

Аналогичные примеры безотходных технологий можно привести при производстве шпона, клееной фанеры, тары, паркета, мебельных и столярных изделий и др.

С целью рационального комплексного использования всей древесины в лесопромышленном комплексе важным является выявление всех отходов от основного производства, для чего целесообразно составления баланса древ н.

В табл 64, 65 приведен баланс древесины в лисопиляльному производстве

Одним из важнейших факторов, влияющих на переход к безотходной технологии на лесоперерабатывающих предприятиях, является несовершенная методика определения объема лесоматериалов только по диаметру сортимент ту и его длиной на основе таблиц объемов. Поэтому необходимо на лесоперерабатывающих предприятиях является переход к искусственному определения объемов круглых лесоматериалов, пилопродукции и отходов с помощью с участниками измерительной техники, которая широко используется в странах. Западной. Европы и. Америки. Это позволило бы полнее использовать все древесные отходыди.

Перспективным для охраны окружающей среды является вибрационное резки и голкофрезерування древесины, которые не сопровождаются образованием опилок и пыли

Рис 66. Схема промышленного использования отходов лесопильно-деревообрабатывающих производств

Таблица 64. Баланс древесины в лисопиляльному производстве при комплексном использовании пиловника

Таблица 65. Баланс древесины при раскройке пиломатериалов на заготовки

Рациональное и комплексное использование сырьевых ресурсов имеет решающее значение, так как в настоящее время в конечный продукт включается в среднем лишь около 10% массы используемых природных ресурсов, а остальные 90% теряются. Высшей формой рационального природопользования является такая деятельность человека, которая практически полностью использует природные ресурсы, не порождает загрязнения и отходы и в конечном итоге все снова возвращает природе, не нарушая ее состояния. При безотходном производстве предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. В идеальном случае такое производство не имеет вредных выбросов в атмосферу, сточных вод и твердых отходов.

Термин «безотходная технология» впервые был сформулирован нашими учеными-химиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1956 г. Он получил широкое распространение не только у нас, но и за рубежом. Ниже приведено официальное определение данного термина, закрепленное в 1984 г. в Ташкенте решением Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН).

Безотходная технология — это такой метод производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: первичные сырьевые ресурсы-производство-потребление-вторичные ресурсы, и любые воздействия на природную среду не нарушают ее нормального функционирования.

Безотходная технология включает следующие процессы:

комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов и получение продукции с отсутствием или наименьшим количеством отходов;

создание и выпуск новой продукции с учетом ее повторного использования;

переработку выбросов, стоков, отходов производства с получением полезной продукции;

бессточные технологические системы и замкнутые системы газо- и водоснабжения с использованием прогрессивных способов очистки загрязненного воздуха и сточных вод;

создание территориально-промышленных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую технологию материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Малоотходная технология — это промежуточная ступень при создании безотходного производства, когда небольшая часть сырья и материалов переходит в отходы, а вредное воздействие на природу не превышает санитарных норм.

Коэффициент безотходности (или коэффициент комплексности) — это доля полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему их количеству.

Этот коэффициент широко используется в цветной металлургии и предлагается в качестве количественного критерия безотходности: для малоотходной технологии он должен быть не менее 75%, для безотходной технологии — не менее 95%.

В настоящее время имеется некоторый опыт в области создания и внедрения малоотходной и безотходной технологий в ряде отраслей промышленности. Например, Волховский глиноземный завод перерабатывает нефелин на глинозем и попутно получает соду, поташ и цемент по практически безотходной технологической схеме. Затраты на их производство на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.

Однако перевод существующих технологий в малоотходные и безотходные производства требует решения большого комплекса весьма сложных технологических, конструкторских и организационных задач, основанных на использовании новейших научнотехнических достижений. При этом необходимо руководствоваться следующими принципами.

Принцип системности. В соответствии с ним процессы или производства являются элементами системы промышленного производства в регионе (ТПК) и далее — элементами всей экологоэкономической системы, которая включает, кроме материального производства и иной деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы), а также человека и среду его обитания. Поэтому при создании безотходных производств необходимо учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Комплексность использования ресурсов. Этот принцип создания безотходного производства требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является сложным по составу. В среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной переработке сырья. Так, комплексная переработка полиметаллических руд позволяет получать около 40 элементов в виде металлов высокой чистоты и их соединений. Уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиновые металлы, а также более 20% золота получают попутно при комплексной переработке полиметаллических руд.

Конкретные формы реализации этого принципа в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадиях отдельного процесса, производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.

Цикличность материальных потоков. Это общий принцип создания безотходного производства. Примерам цикличных материальных потоков являются замкнутые водо- и газооборотные циклы. Последовательное применение этого принципа должно привести в конечном итоге к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

Ограничение и исключение вредного воздействия производства на биосферу при планомерном и целенаправленном росте объемов безотходного производства. Этот принцип обязан обеспечить сохранение природных и социальных ресурсов, таких как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, здоровье населения. Данный принцип осуществим лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Рациональность организации создания безотходного производства: разумное использование всех компонентов сырья; минимизация энерго-, материало- и трудоемкости производства; поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, исключающих или уменьшающих вредное воздействие на биосферу; кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других; создание безотходных ТПК.

При создании безотходного производства путем совершенствования существующих и разработки новых технологических процессов обычно используются следующие способы и методы:

осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы и теряется сырье;

увеличение единичной мощности агрегатов, применение непрерывных процессов; интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;

создание энерготехнологических процессов, сочетающих энергетику с технологией;

энерготехнологические процессы позволяют полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов.

Для перехода отдельных, особенно новых производств, на безотходную технологию необходима разработка отдельными предприятиями, объединениями, отраслями и в целом правительственными структурами комплексных государственных программ по созданию и внедрению безотходных производств и территориально-промышленных комплексов.

Общие пути решения экологических проблем

вместо деклараций — экологически обоснованные и экономически обеспеченные проекты в мировых рамках;

интеграция интеллектуальных сил, техники и финансов всех стран мира на осуществление этих проектов;

регулирование роста народонаселения и потребностей людей, их экологическое просвещение;

ввод хозяйственной деятельности в пределы емкости экосистем на основе широкого внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий;

переход на безотходные технологии производства; развитие сельского хозяйства на основе экологически прогрессивных технологий, приспособленных к местным условиям.

Россия занимает 106-е место в мире по экологии и 7-е место среди крупнейших источников мусора в мире. В нашей стране перерабатывается лишь 4 % от всего объема мусора, который занимает территорию в 4 миллиона гектара — площадь, сопоставимую с площадью Голландии или Швейцарии, и каждый год она возрастает на 10 %. При этом в России действует около 15 тысяч официальных мусорных свалок, а число нелегальных, по разным данным, колеблется от 200 до 1000, большинство из них находится в Московской, Челябинской, Свердловской и Ленинградской областях.

Одно время данный вопрос решали путем создания мусоросжигательных заводов. Таких заводов в стране всего семь: в Москве, Сочи, Владивостоке, Мурманске и Пятигорске. Но сжигание мусора оказалось опасным с экологической точки зрения. Дым, выделяемый при сжигании, содержит множество канцерогенов, что неблагоприятно сказывается на окружающей среде и здоровье людей.

Лучшее решение проблемы — создание безотходных технологий производства. Безусловно, эта модель идеальна, но она пока не может быть реализована в полной мере. Хотя создание производств, которые будут перерабатывать мусор и использовать его в качестве сырья для новых продуктов, считается перспективным направлением. В последние годы такие перерабатывающие мусорозаводы в России уже появились.

Андрей Николаев

«Значение вторичной переработки огромно. Стоит задуматься, что ресурсы многих материалов на Земле ограничены. Попадая в окружающую среду, многие материалы становятся токсичными, нарушают экологическую систему. Кроме того, вторичное использование материалов часто выгоднее, чем их первичная переработка».

Сортировка мусора — целая наука, в Европе ей посвящены уроки в школе. Учитель приносит в класс много разного мусора, а ученики должны распределить отходы по разным кучкам. Важно и то, что дети на этих уроках обсуждают, как правильно сортировать мусор, как повлияет такой мусор на экологию, если оставить его на свалке, и какую пользу он сможет принести после вторичной переработки. Так что европейцы с детства привыкли сортировать отходы. А за ошибку в выборе контейнера можно даже получить штраф. Сегодня в качестве вторичного сырья может использоваться макулатура, стекло, химикаты, металлолом, древесина, пластмасса и многое другое.

Бумага и пластик

Казалось бы, что проще, чем сбор макулатуры? Ученые определили, что 1 тонна макулатуры спасает 12 взрослых деревьев, бережет 32 литра воды и экономит 4100 кВт⋅ч электроэнергии. В советское время существовала целая система по сбору макулатуры в обмен на книги. Сегодня же на переработку идут в основном отходы полиграфического производства, хотя на роль полезного вторичного сырья годится любая бумага, за редким исключением. При сжигании органика выделяет метан и парниковый газ, поэтому бумагу, газеты и картон лучше не отправлять на свалки.

Безотходные технологии производства в области макулатуры позволяют получить не только белую бумагу, но и новые строительные материалы. В числе основных направлений переработки — производство экологически чистых товаров: ваты, туалетной бумаги, санитарно-гигиенических материалов, теплоизоляционного материала. Мало кто задумывается, что из макулатуры можно сделать эковату, волокнистые плиты для отделки внутренних помещений, использовать ее для производства целого спектра кровельных материалов. Однако чаще переработанная макулатура идет лишь на производство тары и упаковок-подложек для яиц, упаковочных листов, прокладок для упаковки продуктов питания или мебели. Для сравнения: в Европе повторно используют 60 % макулатуры, в России — 12 %.

Не меньше пользы приносит и переработка пластика. Ежегодно человек выбрасывает примерно 300 кг мусора, треть из которого — пластиковые бутылки. В процессе переработки пластика получают флекс, который, в свою очередь, пригоден для изготовления новой тары. Следовательно, переработка пластиковых бутылок тоже один из вариантов безотходного производства. И флексом ее возможности не ограничиваются.

Аркадий Семенов

Инженер-технолог

«Сжигание ПЭТ-тары — способ получения тепловой энергии, используемой для нагревания воды централизованных отопительных систем или для обогрева здания. Также из нее можно получить автомобильное топливо. Правда, получение топлива из пластика несколько труднее и затратнее, чем из резиновых изделий, тем не менее, это один из реальных способов переработки мусора».

В мире около 70 % пластика идет на производство нитей и волокон, из которых получают всем известный полиэстер, 30 % переработанного пластика идет на повторное изготовление бутылок. В России статистика показывает противоположные цифры. В нашей стране переработанный пластик идет в основном на изготовление пластиковых контейнеров.

Получаемый из пластика полиэстер — удобная ткань, которую несложно стирать, она быстро сохнет, не линяет и не меняет свою форму. Материал этот взяли себе на вооружение многие eco-friendly-дизайнеры. Не так давно к их движению присоединился спортивный гигант Nike. Главный бренд-менеджер Nike Чарльз Денсон заявил: «При производстве футбольной формы используется 13 миллионов пластиковых бутылок, которые в противном случае просто лежали бы на свалке веками».

Одежду на основе переработанного пластика представляют такие бренды, как Asies, Levi’s, Topshop, MaxMara, H&M и многие другие. Экодизайнер и музыкант Фаррелл Уильямс представил на Неделе моды в Нью-Йорке еще в 2014 году коллекцию одежды из переработанного пластика. Джинсы, бомберы, тренчи, футболки для мужчин и женщин были изготовлены из бутылок, которые валялись когда-то на дне океана.

Безотходным называется производство, при котором все сырье и даже отходы все равно превращаются в готовую продукцию. В том числе концепция такого процесса предусматривает переработку любой продукции, даже после ее морального или физического износа. Это замкнутый цикл, который можно сравнить только с природными экологическими системами, в основе которых выступают биогеохимические круговороты веществ. Создание безотходного производства представляет постепенный и длительный процесс, для которого требуется решение ряда экономических, технологических, психологических, организационных и других задач.

Налаживание производства

Очень редко можно добиться полностью безотходного производства, но остаточный материал можно минимизировать. В том случае, если ассортимент достаточно большой, то лучше всего использовать универсальное сырье либо полуфабрикаты, а затем заниматься выстраиванием технологического процесса так, чтобы все эти составляющие подходили для изготовления большого количества единиц конечной продукции.

Налаженное безотходное и малоотходное производство упростит логистику и снизит затраты на сырьевые запасы. Это, в частности, будет отражаться на себестоимости и снижении затрат, в итоге вырастет прибыль. Важным считается то, что при таких процессах не залеживается сырье, и оно не приходит в негодность. В том случае, если материалы станут невостребованными для одной продукции, их пустят на изготовление другой.

Принципы

Для того чтобы минимизировать затраты предприятия и наладить его производительность, используются такие принципы безотходного производства:

• системность – это когда каждый из отдельных процессов можно рассмотреть как частицу более сложной технологической цепочки;
• комплексное использование энергетических и сырьевых ресурсов – это дополнительные возможности извлечь сопутствующие компоненты;
• цикличность материальных потоков – замкнутый производственный процесс, который определенным образом сможет повторить природные круговороты;
• рациональная организация – это когда невосполнимые потери ресурсов можно свести к минимуму за счет переработки отходов;
• принцип экологической безопасности.

Безотходная и малоотходная технология обеспечивают:

• полную переработку сырья при использовании компонентов на основе производства новых безотходных процессов;
• выпуск и изготовление новых разновидностей продукции с учетом запроса вторичной переработки;
• использование отходов и их потребление с итоговым получением товарной продукции, либо любого полезного их использования без смещения экологического равновесия;
• применение замкнутых систем водоснабжения в промышленности;
• изготовление безотходных комплексов.

Направление развития

Используя малоотходные и безотходные технологии производства можно сформулировать четыре основных направления их развития:

1. Появление бессточных технологических систем самого разнообразного назначения, на основе имеющихся и перспективных способов очистки и повторного использования нормативно очистных стоков.
2. Разработка и применение систем по переработке бытовых и промышленных отходов, которые можно рассматривать как вторичные материальные ресурсы.
3. Внедрение технологических процессов изготовления традиционных видов продукции исключительно новыми способами, при которых можно выработать максимально возможный перенос энергии и вещества на готовый продукт;
4. Разработка и применение териториально-промышленных комплексов, с более замкнутой структурой материальных отходов.

Требования к безотходному производству

Для того чтобы двигаться по пути совершенствования существующих и заниматься разработкой принципиально новых технологических процессов, нужно соблюдать определенные требования:

• уменьшение производственных процессов до минимального количества стадий, так как на каждой из них получаются отходы и попросту теряется сырье;
• использование непрерывных процессов, которые позволяют эффективно применять энергию и сырье;
• увеличение единичной мощности техники;
• регулярность производственных процессов, их автоматизация и оптимизация.

Правильное совмещение технологий и энергетики позволяет наладить качественное безотходное производство, которое можно отыскать в сфере химических превращений, экономии энергоресурсов, а также материалов и сырья.

Агропромышленный комплекс

На сегодняшний день, современные многофункциональные агропромышленные предприятия располагают значительной базой для того, чтобы обеспечить безотходное и малоотходное производство, благодаря которому усовершенствуется использование сырьевых вторичных ресурсов.

Самым актуальным примером в сельском хозяйстве может послужить продуманная переработка навоза. Исходный материал используется для удобрения кормовых культур, которые затем и скармливаются имеющемуся поголовью.

Использование дерева

Безотходное производство в России славится переработкой древесины, на сегодняшний день ее уровень составляет более чем 80%. Практически все отходы перерабатываются в полезные продукты, а именно – топливные брикеты и гранулы. Щепки и опилки прекрасно подойдут для отопления, так как такое сырье считается достаточно дешевым и имеет хорошую теплоотдачу. Безотходное производство древесины называют самым качественным и замкнутым процессом, так как отходы от него минимизированы, и можно сказать, практически отсутствуют. Помимо традиционных пиломатериалов также можно производить высококачественные мебельные щиты и мебель.

Бумажная промышленность

Для того чтобы наладить безотходное производство в бумажной промышленности, в первую очередь необходимо внедрить разработки по экономии на одну единицу продукции количества используемой воды. Также отдать предпочтение созданию бессточных и замкнутых систем промышленного водоснабжения. Немаловажным считается применение экстрагирующих соединений, которые содержатся в сырье из древесины, для того чтобы в итоге получить необходимый продукт. Обязательно нужно заниматься совершенствованием процессов отбеливания целлюлозы с использованием озона и кислорода. Также улучшается переработка отходов лесозаготовок с внедрением биотехнологических методов в целевых продуктах, и обеспечивается применение мощностей для переработки бумажных отходов, в том числе и макулатуры.

Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность

В таких отраслях очень важно наладить безотходное производство, примеры которого можно найти в применении таких технологических процессов, как:

• восстановление и окисление с использованием кислорода, воздуха и азота;
• внедрение мембранной технологии разделения жидкостных и газовых смесей;
• использование биотехнологии, включающей производство биогаза из отходов органических продуктов;
• методы ультрафиолетовой, плазменной, а также электроимпульсной интенсивности химических реакций.

Машиностроение

В этой сфере для того чтобы наладить безотходное производство, необходимо направлять научные разработки на водоочистку, благодаря чему переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды, а также получению металлов из сточных вод. Немаловажным считается получение металлов из пресс-порошков.

Энергетика

В энергетике нужно широко использовать безотходные технологии производства, которые необходимо направить на разработку новых способов сжигания топлива. Для примера можно привести горение в кипящем слое, которое понижает содержание загрязняющих веществ в газовых отходах. Важно внедрять в эксплуатацию пылеочистительное оборудование, при котором будет образовываться зола, и после она может стать пригодной для использования как строительный материал.

Горная промышленность

В этой отрасли немаловажным считается налаженное безотходное производство, примеры которого заключаются в:

• полной переработке отходов, как при подземном, так и при открытом способе добычи полезных ископаемых;
• широком использовании геотехнологических методов разработки новых залежей, при этом стараясь извлечь на землю только целевые компоненты;
• применении безотходных методов переработки и обогащении природного сырья непосредственно на месте его добычи;
• более активном использовании гидрометаллургических методов переработки руд.

Металлургия

В цветной и черной металлургии при формировании новых предприятий и обновлении уже имеющихся необходимо внедрять безотходное производство, которое поможет обеспечить экономию и полное использование рудного сырья. Это:

• переработка и вовлечение жидких, газообразных и твердых отходов, уменьшение сбросов и выбросов вредных веществ со сточными водами и отходящими газами;
• в качестве строительных материалов для дорог, стенных блоков и шахт можно использовать многотоннажные отвальные твердые отходы обогатительного и горного производства;
• увеличение эффективности вновь созданных и уже существующих процессов по улавливанию побочных компонентов, которые выделяются из сточных вод и отходящих газов;
• применение в полном объеме всех ферросплавных и доменных шлаков, а также налаживание переработки сталеплавильных отходов;
• обширное внедрение сухих способов по очистке газов от пылевого мусора для всего металлургического производства;
• стремительное сокращение потребления свежей воды, а также уменьшение сточных вод путем последующего развития и введения безводных процессов и бессточных систем по водоснабжению;
• внедрение на предприятие очистного оборудования, а также аппаратов по контролю различных факторов загрязнения окружающей среды;
• расширенное применение микроэлектроники, для возможности экономии энергии и материалов, а также контроля выхода отходов и их активного сокращения.

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и предприятие «Вторалюминпродукт» ввели в эксплуатацию в городе Мценск уникальную пилотную установку производства чугуна и концентрата цветных металлов из техногенных отходов.

Эта разработка вызвала интерес отечественных энергетиков и производителей черных металлов. Дело в том, что более 95% выпускаемого в мире чугуна до настоящего времени производится в доменных печах. Это мощные агрегаты, выдающие в сутки тысячи тонн металла. Но обычные доменные печи требуют подготовленного высококачественного сырья, перерабатывать отходы в них технологически и экономически нецелесообразно или даже невозможно. А ведь только на российских предприятиях ежегодно образуется более 5 миллионов (!) тонн вторичного сырья.

Инновационная печь построена на барботажном принципе, в основе которого лежит подъем пузырей газа в расплаве. Конечной целью процесса является восстановление расплава со смешанным составом до чистого чугуна. Сначала в печи при температуре 1400-1500°С железорудный концентрат превращается в расплав, который затем продувают газообразным монооксидом углерода с примесями диоксида углерода и азота. Образующиеся при этом пузырьки значительно ускоряют химические процессы в ванне и интенсивно перемешивают железистый расплав и шлак (отходы от производства металлов).

Как сообщают разработчики, они усовершенствовали технологию «Ромелт», созданную в СССР на базе МИСиС еще в 1980-е годы, разделили реактор на две зоны: плавильную и восстановительную. На поверхность ванны расплава подаются железосодержащие материалы, энергетический уголь, флюсующие добавки. Уголь при этом вовлекается шлаковыми потоками в нижние зоны ванны, где за счет кислородного потока происходит его горение с выделением углекислого газа и паров воды. Далее расплав перетекает в восстановительную зону, где происходит его окончательное восстановление до чугуна.

По требованию заказчика состав шлака может быть подобран для последующей переработки в шлакокаменные изделия, теплоизоляционную шлаковату, выпуска промежуточных продуктов при производстве цемента. Еще одним преимуществом новой установки является сниженный удельный расход энергии. За счет уникальной конструкции агрегата расходы энергоносителей могут быть доведены до 500 килограммов угля и 500 нм³ кислорода на одну тонну получаемого чугуна. В результате перерабатываются бросовые техногенные отходы, а получают чугун, товарный шлак и концентрат цветных металлов. Отходов в новой российской технологии нет. Пилотный образец предназначен также для отработки технологии безотходной газификации многочисленных углеродсодержащих отходов, включая твердые бытовые отходы.