Отходы одна из основных проблем экологии планеты (стр. 1 из 4)
Отходы одна из основных проблем экологии планеты
Содержание
1. Золошлаковые отходы Молдавской ГРЭС. Токсичность и возможности комплексной переработки
2. Минеральный и химический состав ЗШО МГРЭС
3. ЗШО МГРЭС как месторождение редких металлов
4. Токсичность золошлаковых отходов Молдавской ГРЭС
5. Возможность комплексной переработки ЗШО
5.1 Уголь
5.2 Глинозем
5.3 Кремнезем
5.4 Железо
5.5 Редкие металлы
Заключение
Список литературы
1. Золошлаковые отходы Молдавской ГРЭС. Токсичность и возможности комплексной переработки
Деятельность человека в последние 50 лет нанесла непоправимый ущерб нашей планете. К такому выводу пришли авторы самого крупномасштабного в истории исследования экосистемы Земли – проект MelleniumEcosystemAssesment. Сложившееся положение не оставляет надежд бедным странам на улучшение ситуации и блокирует выполнение целей, намеченных ООН в 2000 г. для развития мира в новом тысячелетии.
Одной из основных проблем экологии планеты являются отходы. По существу наша цивилизация не создала ни одной технологии, которая бы производила что-либо кроме отходов - непосредственно в процессе производства и отложенных – в процессе потребления. Население Земли, промышленная продукция, отходы (у) возрастают во времени (t) по закону
у = Aеt
и отличаются только значением коэффициента "A". Загрязнение окружающей среды отходами увеличивается быстрее, чем население Земли.
Для ПМР на каждого жителя приходится более 20 тонн отходов одной Молдавской ГРЭС.
Что представляют эти отходы и как их можно использовать?
Общих норм и стандартов относительно размещения золошлаковых отходов (ЗШО) угольных электростанций нет и в странах ЕС. Решение о выдаче разрешения на размещение ЗШО и требование к восстановительным мерам применяются для каждого конкретного случая, основываясь на местных условиях. Общие правила по переработке, размещению и вторичному использованию отходов электростанций в ЕС в настоящее время находятся на рассмотрении.
2. Минеральный и химический состав ЗШО МГРЭС
Качественный анализ минерального состава ЗШО проведен на дифрактометре ДРОН-2 с использованием излучения С1К2, N 1 – фильтра при скорости движения 4о20’ в минуту.
Препараты для рентгеновских исследований готовились методом прессования порошка в кюветах.
В составе минеральной части золы, оставшейся после сгорания органической составляющей содержатся следующие минералы: муллит (5,367; 2,88; 2,20; 2,118 и 1,5411 Ао), в- кварц (4,24; 3,35; 2,453; 2,28; 1,818 Ао), гематит б- Fe2О3 (2,08; 1,597 Ао), глинозем (2,08; 1,597A0). Отмечено наличие рентгеноаморфных образований, выявленных на рентгенограмме диффузионными пиками области 6,4 – 8,5 Ао и 3,03 – 4,69 Ао, обусловленных, вероятно, аморфным кремнеземом.
Химический состав ЗШО определяется месторождением угля, условиями сжигания, и не может быть постоянным. По данным МГРЭС ЗШО содержат, масс. %: S1O2 31,3 – 57,6; Аl2О3 15,6 – 25,8; Fe2О3/FeO 3,7 – 9,0; СаО 2,7 – 6,6; МgО 1,2 – 1,7.
Нами проведено исследование химического состава ЗШО по 26 компонентам методами пламенной и атомно-эмиссионной фотометрии. Содержание редких металлов использовалось для сравнительной оценки ЗШО МГРЭС с природными разрабатываемыми месторождениями.
3. ЗШО МГРЭС как месторождение редких металлов
Общее содержание редких и редкоземельных металлов в земной коре по сумме кларков превышает сумму кларков цинка, свинца, олова. Однако минералы, содержащие некоторые иттриевые земли, скандий являются редкими, а их выявленные ресурсы в миллионы и десятки миллионов раз меньше, чем промышленные запасы цинка, свинца, олова.
Таблица 1 Содержание TR2O3 в природных месторождениях и ЗШО МГРЭС
| Страна | Месторождение | Содержание TR2О3 0/1 | Запасы TR2О3,т |
| Канада | Ока/Квебек | 0,3 | n. 104 |
| С Ш А | Флорида | 0,03 | n. 104 |
| С Ш А | Айдахо | 0,003 – 0,02 | 104 |
| Бразилия | Прибрежно-морские россыпи | 0,4 – 0,9 | 18. 104 |
| Бразилия | Барейро-де Арма | 0,3 – 0,6 | n. 105 |
| ПМР | ЗШОМГРЭС | 0,35* | n. 104 |
*единичное определение.
Можно принять, что при концентрации оксидов редкоземельных металлов – 0,1% по массе и при их запасах в тысячи и десятки тысяч тонн месторождения можно разрабатывать. Помимо редкоземельных и редких металлов ЗШО МГРЭС содержат миллионы тонн алюминия, кремнезёма, железа, несгоревшего угля.
4. Токсичность золошлаковых отходов Молдавской ГРЭС
Использование в настоящее время природного газа в качестве топлива на МГРЭС не снимает проблемы золошлаковых отходов от сжигания каменного угля, их влияния на окружающую среду. Такие отходы уже имеются в количестве более 13 млн. т. и в дальнейшем, будут накапливаться. Энергостратегия "газовой паузы" близка к своему исчерпанию в силу естественного истощения наиболее рентабельных месторождений газа в России. По оценкам специалистов РАО "Газпром" она продлится не более 6 – 7 лет. Перспектива перехода электроэнергетики на твердое топливо подтверждается докладом Международного энергетического агентства (1998 г.) "Перспективы развития мировой энергетики до 2020 г.". Утверждается, что до 2020 г. основной рост спроса на уголь произойдет именно в области производства электроэнергии.
Класс токсичности ЗШО определялся по основным золообразующим оксидам – оксидам кнешния, алюминия, железа, составляющих соответственно % масс 50,82; 25,66; 14,37. ЗШО МГРЭС.
Для таких соединений, по действующему в республике классификатору токсичности отходов, расчеты можно проводить по летальным дозам ЛД50.
Расчет индексов токсичности производится по формуле:
К1 =
,где S – коэффициент отражающий растворимость вещества в воде,
F – коэффициент летучести; Св – содержание компонента в общей массе в Т/Т.
При отсутствии предельно допустимых концентраций для почвы и ЛД50 классификатором допускается использование условных величин ЛД50 ориентировочно определяемым по показателю класса опасности в воздухе рабочей зоны. Оксиды кремния, алюминия и железа относятся к 3 классу опасности для воздуха рабочей зоны. Значение условной величины ЛД50 для этого класса веществ равно 5000.
Для определения класса токсичности отходов выбирается не более 3 ведущих по концентрации компонентов и определяется суммарный индекс токсичности:
К =
У КiПри этом должны соблюдаться условия К1 <К2 < К3 и 2К1 ≥ К3.
При расчетах Кiне учитывались показатели летучести и растворимости.
Оксиды S1O2, Al2O3, Fe2O3 нерастворимы в воде. Их летучестью при 20оС и при нормальном атмосферном давлении можно пренебречь.
Значения индексов токсичности равны:
для S1О2 – 7,3,
для Al2O3 – 14,4,
для Fе2О3 – 25,7.
Условие 2К1 ≥ Кn обеспечивается для двух групп: S1O2 – Al2O3 и Al2O3 – Fe2O3.
Значения суммарных коэффициентов токсичности для этих групп равны соответственно 5,4 и 10,0, не выходят из интервала 3,4 – 10 соответствующего III классу токсичности (умеренно опасные).
Классификатор токсичности не распространяется на радиоактивные отходы. По некоторым оценкам суммарный выброс радиоактивных веществ в зоне угольных электростанций на порядки превосходит выбросы Чернобыля. Средние значения, характеризующие содержание радионуклидов в Бк/кг для угольной энергетики 15 стран ЕС приведены в таблице.
Таблица 2 Содержание радионуклидов для угольной энергетики ЕС
| Нуклид | У г о л ь | З о л а | После электрофильтра |
| U- 234 | 22 | 120 | 250 |
| Ка – 226 | 14 | 6 | 170 |
| Рв – 210N 1 | 17 | 170 | 350 |
| Ро – 210N 1 | 9 | 260N 4 | 470 |
| U- 235 N 2 | 4,3 | 10 | |
| Тh – 232 | 15 | 80 | 110 |
| Ra – 228N 3 | 13 | 76 | 130 |
| Th – 228 | 14 | 76 | 120 |
| К – 40 | 40 | 270 | 270 |
N1 – в равновесии с - 238; N2 – 0,72% - 238 по массе, 4,6 по активности; N3 – в равновесии с Тh – 232; N4 – только 2 измерения.
Содержание естественных радионуклидов в зоне Донецкого угля составляет в беккерелях/кг : 226 радий – 185, 228 радий – 222, 232 торий – 85 – 322, 40 калий – 1700 – 3222, 210 полоний – 444. На МГРЭС использовались угли различных месторождений СССР, СНГ.
После сгорания каменного угля большая часть радиоактивных веществ остается в золе. Их концентрация в золе определяется концентрацией радионуклидов в угле, зольностью угля и условиями сжигания.
Международные исследования показали, что радиоактивность летучей золы, произведенной при сжигании каменного угля, находится в промежутке между 60 и 1000 Бк/кг. Средние значения находятся в диапазоне между 90 и 180 Бк/кг с максимумом 1000 Бк/кг для ряда урана и от 70 до 150 Бк/кг с максимумом в 290 Бк/кг для ряда тория.
Основная часть урана в углях связана с органическим веществом. При сгорании угля уран высвобождается, конденсируется в виде U О3 на тонкодисперсных аэрозолях, в значительной степени не улавливается электрофильтрами.
Носителем радия в углях является барий, связанный в углях с органическим углеродом. В летучей золе большая часть радия связана в тонкодисперсных слабо растущих аэрозолях сульфитов бария, в значительной степени проходящих через электрофильтры.