Тема 7 Ресурсосберегающие технологические процессы

 

Сырье, материалы и энергия являются важными ресурсами любого производства. Поскольку большинство видов сырья и значительная часть энергетических ресурсов являются невозобновляемыми, проблема их экономии является одной из важнейших при организации любого производства.

Проблема экономии ресурсов и энергии имеет также важное природоохранное значение. Так, высокие затраты сырья означают необходимость обеспечения высоких мощностей горнодобывающих, металлургических, нефтеперерабатывающих и других предприятий характеризующихся наиболее высоким уровнем экологической опасности.

С другой стороны, перерасход сырья связан с образованием высокотоксичных и трудно утилизируемых побочных продуктов процессов, а перерасход энергии означает увеличение эмиссии в атмосферу СО₂, а также образование твердых золоотвальных отходов.

Несмотря на колоссальные затраты, прогрессивное законодательство и большую воспитательную работу среди населения, направленные на защиту окружающей среды от вредных выбросов и отходов производства и потребления, изменить ситуацию в мире, сохраняя прежние принципы хозяйствования и построения технологических процессов, не удается.

Среднегодовой ущерб в России от загрязнения окружающей среды оценивается специалистами в сумму 150 трлн. руб.

Вместе с тем и отечественный, и зарубежный опыт убеждают: своевременные инвестиции в природоохранную деятельность оказываются в несколько раз меньше тех средств, которые тратит общество на восполнение нанесенного ущерба (если он вообще может быть восполнен). Капитальные вложения на эти цели, по некоторым оценкам, окупаются в 1,3 раза быстрее, чем в целом по народному хозяйству. Срок окупаемости малоотходных ресурсосберегающих технологий и США составляет от года до 5 лет.

Народное хозяйство России ежесуточно потребляет материальных ресурсов примерно на 5 трлн. руб. В стоимости валового общественного продукта материальные затраты составляют около 60 %, а в общих затратах промышленности сырье, материалы, топливо и энергия — 75 %.

Исчерпание и истощение прежней ресурсной базы вынуждают увеличивать затраты на добычу первичного сырья. Если в 60-х годах применяли руды с содержанием железа 55—58%, то в настоящее время используют руды с содержанием железа 30%. Средняя зольность углей, добывавшихся в 70-х годах, составляла 22 %, а сейчас приближается к 30 %. На Экибастузской ГРЭС используют уголь с зольностью до 55 %. Увеличение объемов добычи полезных ископаемых вынуждают осуществлять добычу с больших глубин и из менее богатых месторождений и даже из отвалов прежних лет или смещать сырьевую базу горнодобывающих производств в удаленные районы с экстремальными климатическими условиями Вовлечение в переработку “тощих” руд и минералов увеличивает количество образующихся отходов.

Поэтому сокращение расхода ресурсов дает экономический и экологический эффекты.

Значительны резервы ресурсосбережения при комплексной переработке сырья и использовании отходов.

Энергоемкость производства алюминия из вторичного сырья в 20 раз ниже, чем из первичного, а стали — в 10 раз.

Существует тесная взаимосвязь между экономией энергии и загрязнением окружающей среды, поэтому снижение энергоемкости, так же как и материалоемкости продукции, дает ощутимый экологический эффект.

В хозяйственном цикле «добыча—обработка—потребление – утилизация» восполнение потерь из него в основном осуществляется за счет добытых первичных материальных ресурсов,. В настоящее время при производстве стали вторичные материальные ресурсы составляют 30 %, а при производстве бумаги — 25 %, цветных металлов — 20 %. В то же время капитальные вложения, необходимые для переработки вторичного сырья, примерно в 4 раза меньше, чем для получения первичного сырья. Очевидно, что необходимо вкладывать средства в ресурсосберегающие технологии, в которых отходы сведены к минимуму и перерабатываются в реальные вторичные материальные ресурсы. При ресурсосберегающей технологии предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутым материальным и энергетическим потоками.

Ресурсосберегающие технологии позволяют:

• Снизить или предотвратить размер ущерба, наносимого окружающей среде выбросом отходов. Например, утилизация жидких и твердых хлорсодержащих отходов металлургической переработки титансодержащих концентратов позволяет на 45 % снизить выброс хлора в окружающую среду.

• Уменьшить площади земель, занятых отвалами, накопителями, свалками отходов.

• Уменьшить загрязнение окружающей среды от переработки первичного сырья, «компенсирующего» неиспользование вторичных материальных ресурсов, содержащихся в отходах, а также тепла, содержащегося во вторичных энергетических ресурсах (ВЭР). Гак, улавливание и утилизация диоксида серы на различных металлургических и химических предприятиях не только уменьшает загрязнение окружающей среды серосодержащими газами, но при этом позволяет сократить добычу серы. Очень важна максимально полная утилизация полимерных отходов, поскольку она дает возможность не только уменьшить расход нефти и газа на их синтез, но и снижает нагрузку на окружающую среду, так как в атмосферных условиях полимеры разлагаются очень медленно.

• Снизить термическое загрязнение окружающей среды (в случае использования вторичных энергетических ресурсов).

• Сократить выбросы в окружающую среду при производстве продукции из вторичных ресурсов по сравнению с первичным сырьем (за счет исключения из технологической цепочки ряда звеньев). При переплаве 1 т металлолома загрязнение атмосферного воздуха уменьшается на 86 %, использование воды — на 76 %, объем твердых отходов сокращается на 57 %; при производстве картона или бумаги из макулатуры загрязнение атмосферы уменьшается на 37 %, воды — на 25—44 %.

• Сократить количество топлива, сжигаемого на электростанциях, в котельных, в промышленных печах, и соответственно уменьшить объемы загрязнений, связанных как с продуктами сгорания сэкономленного эквивалентного количества топлива, так и с его добычей, подготовкой и транспортировкой.

Широкое применение во всех отраслях народного хозяйства ресурсосберегающих технологий должно стать решающим фактором улучшения природоохранной деятельности, обеспечивая максимально возможное предотвращение экологического ущерба. Ресурсосберегающие технологии, окупаясь в короткий срок, обеспечивают наибольший выход конечного продукта в расчете на единицу исходного сырья, а учитывая высокую степень автоматизации таких технологических процессов, — ив расчете на единицу трудозатрат.

Несмотря на то, что наиболее продуктивным способом защиты окружающей среды является создание новых ресурсосберегающих технологий, старые технологии также имеют значительные резервы экономии природных ресурсов, которые заключаются:

• в замене исходного сырья на более совершенное, которое дает меньше отходов, не изменяя качество конечного продукта. Например, применение в окрасочном производстве водоразбавляемых красок взамен красок на основе органических растворителей;

• в изменении технологического процесса изготовления продукта. Так, организация непрерывной работы оборудования взамен периодической резко сокращает отходы и выбросы в атмосферу в процессе перезагрузки оборудования и транспортировки промежуточных продуктов;

• в усовершенствовании оборудования, например применении ЭВМ, позволяющих наиболее рационально раскраивать и вырубать детали из листовых и рулонных материалов.

Во всех случаях такой подход, при котором исключаются или уменьшаются отходы производства, должен быть приоритетным по сравнению с технической политикой, направленной на переработку, обезвреживание или захоронение отходов.

Как известно, важнейшие научно-технические решения находятся на стыке наук. Разработка ресурсосберегающих технологий не является в этом смысле исключением. Положительные результаты (сокращение объемов потребляемого сырья, комплексность его переработки, малоотходность, экологичность) дают разработки новейших технологий для горно-химического производства, основанных на химической и химико-биологической формах движения материи.

Примерами использования химической формы могут служить химические методы добычи медных руд, химические методы обогащения, основанные на синтезе конечного продукта (Россия); метод щелочной обработки торфов и бурых углей с получением гумата натрия — физиологически активного стимулятора роста сельскохозяйственных растений (Россия.

Примерами химико-биологических технологий могут служить:

• бактериальное выщелачивание металлов из руд с получением меди, свинца, цинка; бактериальное извлечение урана, хрома, селена, ванадия, вольфрама, молибдена из сточных вод (США);

• бактериальное выщелачивание органической и неорганической серы из каменного угля;

• биологическое получение гумусосодержащих суспензий из бурого угля путем воздействия поликультурой (ассоциацией микроорганизмов), представляющее собой создание искусственной почвы (Россия);

• методы бактериальной очистки вод и почв от загрязнения нефтепродуктами (Великобритания, Россия).

 

Вопросы и задания для самоконтроля уровня знаний

 

· Раскрыть природоохранную значимость экономии ресурсов и энергии в производстве.

· Какие имеются резервы экономии природных ресурсов при использовании традиционных технологий в промышленности?

· Перечислить преимущества ресурсосберегающих технологий

· Привести примеры новейших технологии для горно-химического производствах

 

 

Использованная и рекомендуемая литература

 

Гирусов, Э.В. Экология и экономика природопользования: учебник/ Э.В Гирусов, В.Н.Лопатин.- М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2002. -519с.

Емельянов, А.Г. Основы природопользования: учебник/ А.Г.Емельянов.

- М.:Академия, 2006.-304с

Марфенин Н.Н. Устойчивое развитие человечества: Учебник. М.: Изд- во МГУ,

2006. - 624 с.

Природно-ресурсный комплекс РФ. Использование и охрана природных ресурсов в России. – М., 2000