Кохтла-Ярве 2015

ТАЛЛИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Вирумааский колледж
RAR0680 Сберегающие технологии
Анна Буракова
124421RDKR72
Обращение с отходом термической
переработки-полукоксом
Доклад
Преподаватель: лектор А.А. Згуро
Кохтла-Ярве 2015
Полукокс- углеродсодержащий продукт пористостью 40-60% по объему. Обладает
высокой реакионной способностью, легко воспламеняется. Элементный состав
органической массы: 84-92% С, 2,5-4,5% Н, 3 5% О, остальное-N и S. Теплота
сгорания 31-34МДж/кг. Содержание летучих веществ 10-15% на горючую массу.
Выход полукокса 500-700 кг (здесь и далее на 1 т сухого топлива). Используют как
энергетичское и бытовое бездымное топливо, а также для газификации с целью
получения синтез-газа.
Минеральная часть горючих сланцев концентрируется в отходах их добычи и
обогащения, а так же в остатках от сжигания и термической переработки. При
существующем уровне добычи и потребления горючих сланцев на предприятиях
Прибалтийского бассейна ежегодно образуется около 25 млн. т твердых отходов. Мы
рассмотрим в моем докладе твердый отход такой как полукокс.
Одними из наиболее широко распространенных способов воздействия на отходы
являются термические, при которых в зависимости от условий проведения процесса
происходят окисление, разложение и восстановление химических соединений,
составляющих отходы. Очень часто все эти процессы при нагревании отходов
происходят одновременно. Главной целью такой обработки является обезвреживание
отходов и уменьшение их объемов, но наряду с этим ряд способов термического
воздействия позволяет получать из отходов ценные товарные продукты.
К термическим методам относят жидкофазное окисление, гетерогенный катализ,
газификацию и пиролиз отходов, плазменный и огневой методы.
В моем докладе мы рассмотрим пиролиз отходов. Пиролиз отходов (или сухая
перегонка) заключается в термическом разложении отходов без доступа воздуха. В
результате пиролиза образуются пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкие
продукты и твердый углеродистый остаток.
При пиролизе органического вещества происходит не только его распад, но и синтез
новых продуктов. Эти стадии процесса взаимосвязаны и протекают одновременно с тем
лишь различием, что каждая из них преобладает в определенном интервале температур.
В основу классификации пиролизных установок положена температура процесса, так
как она определяет количество и качество образующихся продуктов. В зависимости от
температуры различают три вида пиролиза: низкотемпературный пиролиз, или
полукоксование, среднетемпературный пиролиз, или среднетемпературное коксование
2
и
высокотемпературный
пиролиз,
или
коксование.
Нас
интересует
низкотемпературный пиролиз, или полукоксование, так как на этой стадии мы
получаем полукокс и нас интересует как обращаются с этим отходом.
Процесс проводят при 450—550 "С с образованием максимальных количеств жидкого
продукта и твердого остатка (полукокса) и минимальным выходом пиролизного газа.
Газ, образующийся при низкотемпературном пиролизе, обладает максимальной
теплотой сгорания.
Полученный полукокс начали складировать с образованием полукоксовых гор.
Полукоксовые горы в Кохтла-Ярве и Кивиыли, которые долгое время представляли
опасность для окружающей среды Ида-Вирумаа, согласно требованиям теперь закрыты
и больше опасности не несут, было сообщено от BNS пресс-секретарь Министерства
окружающей среды . Закрытие крупных полукоксовых гор в Ида-Вирумаа — это
пример того, насколько много временных и финансовых ресурсов уходит на то, чтобы
исправить последствия решений, при принятии которых в свое время игнорировались
вопросы окружающей среды. Из этих гор в воздух выделялись ядовитые газы, а в
подземные и поверхностные воды — различные загрязняющие вещества.
В ходе работ были переделаны обе системы складирования полукокса: как в Кивиыли,
так и в Кохтла-Ярве, их склоны стали более пологими. Для предотвращения попадания
загрязняющих веществ в подземные и поверхностные воды было необходимо
обеспечить водонепроницаемость полукоксовой горы. Сначала все поверхности были
выложены покрытием из бетонитного песка, затем — дренажным покрытием и,
наконец, поверхностным слоем, который в Кохтла-Ярве состоит из свежего полукокса,
а в Кивиыли — из пустой породы. В довершение склоны были засеяны травой, также
высадили саженцы березы. Кроме того, на обеих свалках полукокса были
ликвидированы озера из жидких отходов, появившиеся в результате производства
масла.
Стоимость проекта по закрытию свалки полукокса в Кивиыли составила 5,58
миллионов евро, работы осуществляло АО «Skanska EMV». Стоимость проекта по
закрытию свалки полукокса в Кохтла-Ярве была свыше 35 миллионов евро, а работы
проводил консорциум, руководящим партнером в котором было АО «Merko Ehitus
Eesti». Оба проекта в стопроцентном объеме финансировались из средств Фонда
регионального единства Европейского союза.
3
Начиная с 1938 года на свалке полукокса в Кохтла-Ярве было складировано порядка 73
миллионов тонн полукокса и около 100 000 тонн жидких отходов. До закрытия самая
высокая точка терриконника в Кохтла-Ярве находилась на отметке в 170 метров над
уровнем моря, а его площадь составляла порядка 214 гектаров. На свалке полукокса в
Кивиыли было складировано более 15 миллионов тонн отходов, а территория составила
почти 47 гектаров.
Изобрели способ нейтрализации и утилизации сланцевого полукокса для улучшения
почвы.
Изобретение относится к способам утилизации отходов и может быть
использовано для рекультивации или улучшения низкокачественных или испорченных
почв. Способ включает расстилание сланцевого полукокса на улучшаемую почву
равномерным слоем осенью, смешивание с ней путем вспашки и последующую
микробиологическую
оксидацию.
До
расстилания
на
улучшаемую
почву
нейтрализуемый и утилизируемый полукокс смешивают с торфом, опилками, жидким
навозом, пометом или другими азотсодержащими веществами и электохимически
активированным водным раствором. Средний слой нейтрализуемого и утилизируемого
сланцевого полукокса на улучшаемой почве составляет до 30% глубины последующей
вспашки. Предложенный способ позволяет нейтрализовать и утилизировать сланцевый
полукокс в больших количествах с преобразованием содержащихся в нем соединений в
питательные продукты для растений и компоненты гумуса.
При производстве сланцевого масла в эстонской сланцевой промышленности в год
появляется более миллиона тонн токсичного полукокса, который складывается в горы
стометровой высоты на площадях сотен гектар, сложенный полукокс не нейтрализован,
является очень щелочным (рН более 12,8), и содержит сульфиды в количестве выше
допустимых норм. При нарушении технологий производства масла в полукоксе могут
находиться в недопустимых количествах фенолы, ароматические углеводороды, фусси
и другие загрязняющие окружающую среду вещества.
Штрафы за складирование полукокса увеличиваются очень быстро - более 20% в год,
что приводит к нерентабельности производства масла и ставит в опасность сохранение
сотен рабочих мест. В Эстонии, в районе Вирумаа, качество почв низкое, составляет в
среднем ниже 37 баллов, во многих волостях даже ниже 35 баллов. Содержание гумуса
в почвах ниже 2,5%, что практически не позволяет осуществлять рентабельную
сельскохозяйственную деятельность, на десятках тысяч гектарах нанесен ущерб почвам
подземной и открытой добычей сланца, в результате чего почва погружена
4
неравномерно и стала разреженной, минеральные удобрения с таких почв легко
смываются. На территориях открытых рудников проводилась рекультивация почвы, но
часто осуществляли лишь техническое рекультивирование, то есть бульдозерами
приблизительно выровняли большие камни и щебень, и были посажены неприхотливые
сосны, что нельзя считать рекультивацией, так как в верхних слоях почвы не
содержатся абсорбирующие компоненты и не обнаруживаются свойства связывания
веществ, туда попадающих, а также отсутствуют буферные свойства между
окружающей средой и более глубокими слоями почвы. Кроме того, зола крупных
электростанций складирована на тысячах гектар, на которых создалась инертная почва,
где, естественно, самопроизвольное очищение не происходит. В результате сжигания
фоссильных горючих, в регион выбрасывается в очень больших количествах
углекислый газ, соединения серы, что, в свою очередь, приводит к дефициту кислорода.
В результате в районе Ида-Вирумаа страдают почвы, вода, воздух, и, следовательно,
население.
Под
обрабатываемых
большой
земель
экологической
уменьшается,
из
нагрузкой
оборота
загрязнений
вышло
более
площадь
40000
га
обрабатываемых земель, которые заросли сорняками и часто являются инертными.
На основании известного способа смешивают сланцевый полукокс или сланец с
целлюлозосодержащими материалами, причем смесь содержит по весу примерно 1080% сланцевого полукокса или сланца и примерно 90-20% целлюлозосодержащих
материалов,
смесь
смачивают
жидкостью,
которая
заранее
обогащена
микробиопотическим катализатором-активатором.
Указанный способ содержит дополнительно операции, в которых ил перерабатывают в
удобрительную
почву
с
уменьшением
загрязняющих
компонентов,
способ
дополнительно содержит следующие операции:
А) смешивание остаточного ила с полукоксом сланца, причем смесь содержит
примерно 10-90% (по весу) ила очистительных сооружений и примерно 80-20%
полукокса сланца,
Б) затем добавляют влажную смесь микробиологического катализатора-активатора. В
известном способе преимущественно в качестве целлюлозосодержащего материала
используют торф, а в качестве ила - свиной навоз или куриный помет.
Известный способ применяется на практике при утилизации десятков тысяч тонн
полукокса, способ эффективен, но, при очень больших количествах сланцевого
5
полукокса и сланца, оказывается дорогим за счет расходов на торф, многократного
смешивания и транспортных расходов.
Целью данного изобретения является нейтрализация сланцевого полукокса или сланца
и утилизация в очень больших количествах при преобразовании содержащиеся в них
соединений в питательные продукты для растений, в компоненты гумуса.
Кроме того, целями данного изобретения являются:
- придание почвам низкого качества (ущербным) свойств продуктивных почв;
- увеличение содержания Са, Mg, К, S, Si, Fe и микроэлементов, особенно Zn, В, в том
числе в подвижном виде, в почвах низкого качества или в почвах с ранее причиненным
ущербом;
- значительное увеличение годового прироста деревьев, посаженных на улучшенных
согласно способу по данному изобретению землях;
- значительное ускорение укрепления корневой системы деревьев, посаженных
согласно способу по данному изобретению;
- значительное увеличение поглощения из атмосферы СО2 деревьями, посаженными на
улучшенной земле;
- значительное ускорение увеличения гумуса и необходимых минералов в почве;
- образование на инертных почвах слоя земли.
В Эстонии температура почвы опускается зимой ниже - 1°С в среднем на 3-7 дней,
несмотря на низкую температуру почвы зимой, к весне смешанные с почвой сланец или
полукокс разложены микроорганизмами до такой степени, что они теряют свою
токсичность и загрязняющее воздействие.
При падении температуры ниже оптимальной с допустимостью действует закон
физической химии, открытый Вант Хоффом, согласно которому каждое снижение
температуры на 10°С замедляет размножение микроорганизмов в два раза. Согласно
изобретению, необходимо, чтобы после смешивания с почвой среднее содержание
токсичных компонентов не превысило бы допустимое, чтобы в результате дальнейшего
разложения их концентрация к весне упала значительно ниже допустимого значения.
Внесение сланца или полукокса в почву поздней осенью вместе с электрохимическим
активированным кислотным водным раствором и жидким навозом или другим
6
азотосодержащим веществом имеет еще одно преимущество: хотя зимой влажность
почвы самая высокая, и поэтому количество микроорганизмов будет наивысшим, но
опасность вымывания внесенных в почву компонентов осадками будет наименьшей,
так как, несмотря на высокую влажность почвы, передвижение воды в почве будет
незначительным.
После проведения вышеперечисленных работ можно сразу или несколько позже
приступить к посадке деревьев, посадить саженцы гибридной или триплоидной осины,
одни или вместе с саженцами гибридной или серой ольхи, предпочтительно 800-1000
саженцев обеих пород на один гектар. Естественно, могут быть посажены и другие
виды деревьев, при посадке на каждое дерево желательно добавить 5-10 литров
компоста VIRU RAMM (ВИРУ РАММ), изготовленного с использованием сланца или
полукокса. Саженцы перед посадкой необходимо смочить смесью электрохимического
активированного водного раствора и стимулятора роста. Благодаря добавке компоста
ВИРУ РАММ саженцам ольхи и осины не требуется годовой промежуток для
приживания и окоренения (некоторые виды, такие как эбацуга, приживаются 3-6 лет),
они сразу начинают расти, в теплые дни прирост составляет до 2 см в день, с такой же
скоростью развиваются корни деревьев.
Выполненные опыты позволяют ставить цель увеличения годового прироста деревьев в
два, два с половиной раза по сравнению с обычным среднегодовым приростом.
Таблица №1 Годовой прирост деревьев
Вид дерева
Годовой
прирост
на Годовой
прирост
на
улучшенной почве, м3 на контрольной почве, м3 на
одном гектаре.
одном гектаре.
Тополь
30-50
12-20
Гибридная осина
25-40
10-15
Береза
20-30
8-12
Гибридная ольха
20-30
8-12
Ебацуга
15-25
6-10
Лиственница
12-20
6-10
Красный дуб
10-15
4-6
http://www.twirpx.com/file/850012/
7
Список используемых источников:
1. Способ нейтрализации и утилизации сланцевого полукокса для улучшения
почвы [WWW] http://www.findpatent.ru/patent/232/2326519.html (18.10.2015)
2. Статья «Свалка полукокса в Кохтла-Ярве и Кивиыли закрыта» [WWW]
http://rus.postimees.ee/3064249/svalka-polukoksa-v-kohtla-jarve-i-kiviyli-zakryta
(18.10.2015)
3. Справочник сланцепереработчика, Рудин М.Г., Серебрянников Н.Д. [WWW]
http://www.twirpx.com/file/850012/ (18.10.2015)
8