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