Не отходы, а ресурсы: что делать с миллиардами тонн металлургических шлаков Украины shutterstock

Не отходы, а ресурсы: что делать с миллиардами тонн металлургических шлаков Украины

Екатерина Белоусова

Шлаки во многих развитых странах относятся к вторичному сырью и не имеют статуса отходов

В Украине более 95% отходов, которые образуются и накапливаются по всей стране, это промышленные отходы, а их наибольшую часть составляют отходы металлургии – шлаки.

В чем их опасность и какие методы повторного использования шлаков — читайте дальше в материале ЭкоПолитики.

Металлургические шлаки являются продуктом технологического процесса выплавки металла, которые в большинстве своем не перерабатываются и отправляются на хранение в отвалы. Там, под действием факторов внешней среды, происходят химические реакции с выделением сероводорода в окружающую среду, а осадки смывают опасные вещества в почву и воду.

Объем технологических отходов равняется объему основного производства. Так ежегодно образуется 11-12 млн. тонн металлургических шлаков. И хотя они имеют высокую ресурсную ценность, 54,5% от общего количества этих шлаков размещено в отвалах или временных складах, и только 45,5% – утилизируется.

В Украине металлургических шлаков собралось более 2 млрд. тонн, под складирование которых заняты площади более 16 тыс. га, а наполненность существующих хранилищ обуславливает необходимость постоянного отвода новых территорий.

Отвальные шлаки сконцентрированы в некоторых регионах страны. Поэтому их негативное влияние на окружающую среду и здоровье населения локально и касается прежде всего жителей ячеек металлургической промышленности.

Приблизительно 3 млн человек испытывают негативное влияние со стороны металлургического производства, ведь они  проживают вблизи шлаковых отвалов в радиусе 15 км.

Старопромышленные регионы, такие как Донецкая, Запорожская, Днепропетровская и Луганская области, отягощены дополнительно значительным количеством накопленных техногенных отходов.

Такое расположение приводит к логистическим трудностям при утилизации шлаков. Ведь логистические издержки составляют около 80-90% от цены конечного покупателя, в то время как сам шлак часто может почти ничего не стоить.

В отличие от многих видов отходов объем утилизации шлаков в мировой практике достигает 100%. Во многих развитых странах они даже не имеют статуса отходов, а относятся ко вторичному сырью.

Эффективность переработки отходов металлургического производства связана с наличием государственной политики в данной сфере.

Основным потребителем шлаков является строительная отрасль, где их используют для производства бетона, кирпича, теплоизоляционных смесей, цемента, шлакоблоков, газобетона, абразивов, пенобетонов, рубероида, сухих строительных смесей, тротуарной плитки и шифера. Одним из наиболее перспективных направлений утилизации шлаковых материалов считают строительство дорог. Кроме того, шлаки подходят для гидравлического инжиниринга.

Также украинские шлаки экспортируют в Италию, Израиль и Грузию.

Для металлургических шлаков уже разработаны технологии переработки, соответствующие ГОСТу, экономическая оценка, создана полная номенклатура с конкретными рекомендациями по возможному направлению их использования, разработаны методики оценки эффективных направлений рециклинга.

Материалы подразделяют на шлаки черной и цветной металлургии. Их главными компонентами являются оксиды кремния, кальция, железа, магния, алюминия и цинка.

Утилизация доменных шлаков составляет около 60%, а сталеплавильных – около 30%.

Основной потребитель доменных шлаков – цементная промышленность

В цементной промышленности возможно использование медленно охлажденных сталеплавильных шлаков, ферросплавов и шлаков цветной металлургии.

  • Сульфатно-жужальные вяжущие цементы отличаются химической стойкостью, их используют в агрессивных средах.
  • Известково-жужальные цементы уступают по прочности сульфатным, обладают низкой морозостойкостью, но отличаются высокой стойкостью в агрессивных водах.

Гранулированные доменные шлаки используют в качестве добавок к сырью (до 20 %) при производстве портландцемента вместо глины или в качестве активных добавок к портландцементному клинкеру.

  • Шлакопортландцемент в зависимости от содержания шлака используется как обычный цемент и как устойчивый к воздействию агрессивных вод, его себестоимость снижается на 25-30 % по сравнению с портландцементом.
  • Шлакощелочные цементы обладают высокой прочностью, водостойкостью, водонепроницаемостью, коррозионной стойкостью, био- и термостойкостью. Бетоны из таковых цементов устойчивы к действию бензина и остальных нефтепродуктов и слабых растворов органических кислот. Их используют в строительстве, а также для обезвреживания радиоактивных и токсичных отходов, содержащих тяжелые металлы (шламы гальванического производства, шламы водоочистки, золошлаковые отходы термического обезвреживания).

При производстве ферросплавов образуются шлаки, содержащие до 15-20% металлических включений. Ферросплавные шлаки перерабатывают в щебень, песок, используют при выплавке стали, ферросплавов, в цементной промышленности, производстве шлакового литья, шлакоситалов и других строительных материалов.

Производство жужального щебня

Из металлургических шлаков получают жужальный щебень путем их дробления или по специальной технологии изготовляют литой щебень. Последний характеризуется высокой морозостойкостью, жаростойкостью и сопротивлением к стиранию.

Для производства щебня из металлургических шлаков сырье должно иметь стабильный состав, что характерно для шлаков, пролежавших 3-5 месяцев в отвалах.

Использование шлаков в строительстве

В строительстве используются разные типы бетонов с заполнителями на базе металлургических шлаков.

Для особо тяжелых и тяжелых бетонов в качестве крупных заполнителей используют литой или отвальный щебень, а в качестве мелкого заполнителя – гранулированный доменный шлак. При производстве легких жужжащих бетонов в качестве заполнителей используют щебень на основе жужжащей пемзы.

Такую пемзу получают вспучиванием жужального расплава при быстром охлаждении водой, воздухом, а также при воздействии минеральных газообразователей. Затем путем дробления и просеивания получают фракционный щебень.

А плитами из листового шлакоситала облицовывают цоколи и фасады домов, отделывают внутренние стены и перегородки, выполняют из них ограждения балконов, кровли, лестничные марши, подоконники, полы промышленных домов, производят трубы, высоковольтные изоляторы и другие изделия.

Производство жужной ваты

Ее применяют как изоляционный материал, а с помощью различных органических и неорганических вяжущих, из нее производят разнообразные теплоизоляционные изделия.

Использование в дорожном строительстве и ремонте

Щебеночные материалы из металлургических шлаков могут использоваться как для устройства слоев основания на дорогах всех категорий, так и для устройства покрытия на автомобильных дорогах IV-V категории.

Жужальный щебень применяют для устройства оснований и асфальтобетонных покрытий. Из расплавленных металлургических шлаков отливают камни для мощения дорог и полов промышленных зданий, бордюрный камень, противокоррозионные плитки, трубы и другие изделия. По износостойкости, жаростойкости и ряду других свойств жужжащее литье превосходит железобетон и сталь.

Так, за 2020 год "Укравтодор" использовал 300 тыс. куб. м доменных шлаков (около 1 млн. тонн), а в 2021 году ориентировался на 600-700 тыс. куб. м.

Производство шлакоситаловых изделий

Производство их состоит в варке шлакового стекла, формировании и последующей его кристаллизации. Прочность шлакоситалов близка к крепости чугуна и стали, но эти материалы в три раза легче. Они легко обрабатываются, шлифуются, режутся, сверлятся.

Использование в сельском хозяйстве

Шлак можно использовать в сельском хозяйстве как раскислитель грунтов вместо известняка. Такая практика уже существует в Европейском Союзе.

Создание искусственных островов

В Японии из шлаков создают искусственные острова, чтобы максимально утилизировать отходы и создать дополнительные участки суши.

Шлак цветной металлургии

Выход таковых шлаков на единицу выплавленного сплава существенно больше, к примеру – на 1 т никеля появляется до 150 т шлака. Эти шлаки содержат до 60% окислов железа, кремния, алюминия, кальция, магния, а также значительное количество таких ценных компонентов, как медь, кобальт, цинк, свинец, кадмий, редкие металлы.

Перспективным направлением их использования является комплексная переработка, включающая в себя предварительное извлечение цветных и жидких металлов, железа с последующим использованием силикатного остатка для производства строительных материалов аналогично шлакам черной металлургии.

Читайте также
Бизнес должен возглавить инновации ради защиты окружающей среды, — ДТЭК
Бизнес должен возглавить инновации ради защиты окружающей среды, — ДТЭК

Пока что в Украине отсутствуют стимулы использования золошлаков

Стало известно, сколько будут стоить Луцку мероприятия по охране окружающей среды
Стало известно, сколько будут стоить Луцку мероприятия по охране окружающей среды

Городской фонд охраны окружающей природной среды является составной частью бюджета Луцкой ТГ

Фермер купил 100 оленей для карпатских лесов
Фермер купил 100 оленей для карпатских лесов

Пока олени будут проживать на ранчо, туристы могут их посещать