ПЕТУШКОВ А.И
К.Т.Н,ЗАВ.КАФЕДРОЙ МТД
ЗАКЛАДКА ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА- ОДИН ИЗ ЭФФЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ УТИЛИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Кузбасс занимает первое место в России по количеству образующихся отходов: 1,8млдр.т в год при общем образовании в России 3,9млрд. т.
За последние десять лет наблюдается рост образования отходов. В 2002 году масса образующихся отходов в области превысила 1,0 млрд .т, в 2006 году этот показатель увеличился до 1,7 млрд. т, в 2008 году-более 1,9 млрд. т, в 2009 году масса отходов уменьшилась до 1,76 млрд. т в результате спада промышленности вследствие экономического кризиса. Около 1 млрд. т отходов в год не утилизируется и складируется.
Основной объем отходов обусловлен деятельностью предприятий угольной промышленности (1694,36 млн. т или 98,36%). Значительное количество отходов образуется на предприятиях черной и цветной металлургии (25,16 млн. т или 1,46%). При производстве и распределении электроэнергии, газа и воды (2,71 млн. т или 0,16%) и на предприятиях химической промышленности (0,172 млн. т или 0,01%).
Образующиеся отходы несут в себе опасность для окружающей среды и здоровья человека, нарушая экологическое равновесие. С другой стороны, отходы содержат в себе определенную экономическую ценность. Так, в стоимостном выражении объем рынка, только бытовых отходов в развитых странах, оценивается примерно в 120 млрд. долл. Наибольшее значение имеют рынки США (около 46,5 млрд. долл.), Европы (около 36 млрд. долл.) и Япония (около 30,5 млрд. долл.) Объем мирового рынка неопасных промышленных отходов оценивается примерно в 147 млрд. долл. для следующих стран: Япония, Европа, США, Южная Корея, Австралия, Мексика. Наибольший объем этого рынка-в Японии(67 млрд. долл.).
Большой экономический эффект можно получить, используя вторичные ресурсы вместо природного сырья. К примеру, сжигание 170 млн .т муниципальных отходов дает примерно столько же энергии, сколько 220 млн. баррелей нефти, то есть около 600 тыс. баррелей в день (такая страна, как США, потребляет в сутки около 20 млн. баррелей). В Японии насчитывается 236 мусоросжигательных заводов, которые производят энергии примерно столько же, сколько одна атомная станция.
На мировом рынке поставки вторичного сырья оцениваются примерно в 135 млн. т. Всего в отходоперерабатывающей отрасли занято около 1,5 млн. человек, а мировое производство превосходит 500 млн. т.
Значительная часть отходов представляет собой техногенные или вторичные ресурсы, нередко успешно конкурирующие с природными. Так, при переработке отходов древесины можно получить жидкое биотопливо , топливные брикеты или топливные гранулы-пеллеты, используемые в качестве альтернативного вида топлива, а также такие виды продукции, как ДВП, ДСП. При переработке отходов пластмасс может быть получен вторичный гранулят, используемый для изготовления литьевых и экструзионных изделий: пресс-форм, технической упаковки, пленки, упаковочной ленты, волокна, а также композиционные строительные материалы (черепица, тротуарная плитка, стеновые панели ,кирпич). Используя в качестве вторичного сырья изношенные автопокрышки, можно получить жидкое топливо, резиновую крошку, которая применяется для изготовления дорожных, напольных и спортивных покрытий, в качестве укрывного и отдельного строительного материала. Для пищевых, органических и сельскохозяйственных отходов возможна переработка с получением биогаза, компоста и гумуса, Для отходов стеклобоя возможны следующие пути утилизации: использование отходов стекла в составе вяжущих материалов, бетонов, строительных смесей; производство керамических строительных материалов; производство тепло, звуко и гидроизоляционных материалов; изготовление декоративных, облицовочных, отделочных материалов; производство пеностеклокристаллических материалов.
Для стимулирования природоохранной деятельности необходимо разработать и принять на федеральном (региональном) уровне систему показателей, отражающих эколого-экономическую деятельность предприятий и позволяющих сравнивать предприятия между собой с учетом времени работы.
Подобная система может быть основана на свойствах и классификации отходов. Однако на сегодняшний день единой классификации не существует, поэтому на практике в основном используют ряд приведенных ниже классификаций.
1. По происхождению выделяют следующие отходы производства и отходы потребления:
а) отходы производства - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства продукции, которые частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют стандартам;
б) отходы потребления - изделия и материалы (товары, продукция), утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа.
2. По источникам образования. Система классификации основана на отраслевом принципе: например, в промышленности выделяют отходы, образующиеся в различных отраслях.
3. По фазовому (агрегатному) состоянию отходы делятся на твердые (пыль и остатки), жидкие (водные и неводные растворы и шламы), газообразные (дымы и газы) и пастообразные.
4. По токсичности.
5. По возможности использования отходы делятся:
а) на вторичные ресурсы (ВР), к которым относятся:
• вторичные материальные ресурсы (ВМР) - совокупность отходов производства и потребления, которые могут быть использованы в качестве сырья для выпуска полезной продукции;
♦ вторичные энергетические ресурсы (ВЭР) - совокупность отходов производства и потребления, которые могут быть использованы в качестве сырья для производства тепловой и электрической энергии;
б) на безвозвратные потери - отходы, которые на данном этапе экономического развития перерабатывать нецелесообразно.
6. По классам опасности. Здесь следует отметить, что на данный момент действуют два нормативных документа, устанавливающие классы опасности отходов [3, 4].
Широко используется классификация отходов по степени их опасного воздействия на человека и окружающую среду. Так, в государствах - членах ЕС установлено 14 категорий опасности отходов для здоровья человека и риска для окружающей среды: 1 - взрывоопасные; 2 - оксиданты; ЗА - отходы с высокой степенью воспламеняемости; ЗВ -воспламеняемые; 4 - раздражающие; 5 - вредные; 6 - токсичные; 7 - канцерогенные; 8 - коррозионно-активные; 9 — инфекционные; 10 - тератогенные; 11 - мутагенные; 12 — выделяющие при контакте с водой токсичные газы; 13 - выделяющие опасные вещества; 14 – экотоксичные.
Экономическая эффективность различных технологий переработки ТБО Таблица 1
Показатели |
Технологии |
|||||
|
Сжигание |
Компастирование |
Сортировка+ сжигание |
Сортировка +компастирование |
Комплексная переработка |
Сортировка+комплектирование * |
Удельные капитальные вложения (на 1 тТБО), долл./т |
280 |
90 |
330 |
100 |
240 |
44 |
Удельные эксплуатационные затраты (на 1 тТБО), доллУт |
9,6 |
10 |
12,8 |
8,7 |
13,5 |
3,5 |
Неутилизируемая фракция (подлежит захоронению), % |
30 |
30 |
15 |
55 |
8 |
60 |
Удельные затраты на захоронение неутилизируемой фр.ЖЦИИ, долл./т ** |
9 |
9 |
4,5 |
16,5 |
2,4 |
18 |
Норма амортизационных отчислений, % *** |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Приведенные капитальные затраты, долл./т |
28 |
9 |
33 |
10 |
24 |
4,4 |
Общие удельные затраты, долл./т |
46,6 |
28 |
50,3 |
35,2 |
39,9 |
25,9 |
Суммарная реализация продукции из 1 тТБО, долл./т |
23,7 |
9,2 |
33,9 |
18,7 |
30,2 |
34 |
Экономическая эффективность технологий, долл./т |
-22,9 |
-18,8 |
-16,4 |
-16,5 |
-9,7 |
8,1 |
*Технология «сортировка + компактирование» рассчитана на вовлечение в переработку
только отходов нежилого сектора города и вторсырья, собранного у населения.
**Удельные затраты на захоронение ТБО приняты 30 долл./т.
*** Норма амортизационных отчислений условно принята за 10 % (для всех технологий)
В качестве исходных данных для анализа технологий переработки ТБО принята условная производитель - 240 тыс. т ТБО в год (завод обслуживает около 0,8 млн. жителей)
Сравнительная качественная оценка принципиальных способов переработки ТБО по экономическим критериям (удельные капитальные, эксплуатационные и приведенные затраты, удельные затраты на захоронение неутилизируемой части ТБО, прибыль от реализации продукции из 1 т ТБО) показывает, что строительство заводов по технологии прямого сжигания, а также прямого компостирования ТБО экономически наименее целесообразно (практика СНГ). В экономическом плане для переработки неразделенных потоков ТБО наиболее предпочтительны комбинационные технические решения, в особенности комплексная переработка ТБО (комбинация процессов сортировки, термо- и биообработки). Однако без учета тарифов за прием ТБО все эти технологии являются убыточными. Единственной самоокупаемой является технология раздельного сбора и сортировки отходов нежилого сектора города и вторсырья (первый этап решения проблемы ТБО).
Прокопьевск- третий по численности населения город Кузбасса. Среднегодовая численность населения составляет 210,4 тыс. человек, действует более 6000 субъектов хозяйственной деятельности, в том числе предприятия государственной, муниципальной, частной и прочих форм собственности.
Основным видом экономической деятельности на крупных и средних предприятиях города является добыча полезных ископаемых(59,7% от общего объема отгруженных товаров и 76,8% от объема промышленности). Добыча угля на шахтах города трудоемка, нет возможности применить комплексную механизацию, из-за сложных горногеологических условий (крутое залегание пластов; на отработанных горизонтах большое количество локализованных подземных пожаров; горные работы по добыче угля ведутся на третьих и четвертых горизонтах, на глубине 350-450 м от земной поверхности, что обуславливает повышенное газовыделение, увеличение горного давления, отнесение части пластов к опасным по горным ударам и внезапным выбросам угля и газа).
Разработка месторождений полезных ископаемых подземным способом, требует существенно меньших территорий под горный отвод, не вызывает столь значительных нарушений и изменений ландшафтов и экономической инфраструктуры, как открытые горные работы. Сопутствующие подземным разработкам изменения окружающей среды связаны главным образом со сдвижением массивов залегающих горных пород.
Преимущественная отработка мощных крупных пластов системами разработки с обрушением кровли привела к значительной нарушенности земной поверхности. Из 24 тыс. га земли, отведенных под горные отводы шахт Прокопьевско-Киселевского района, около 9 тыс. га (40%) земной поверхности находится в нарушенном состоянии, при этом провалами, трещинами и прогибами поверхности нарушено около 7 тыс. га, или 80%) всех нарушенных земель.
Если при разработке месторождений подземным способом с управлением кровлей с обрушением окружающей среде наносится большой ущерб, то системы разработки с закладкой выработанного пространства обеспечивают минимальные деформации пород и, следовательно, их влияние на окружающую среду ничтожно. Поэтому совершенно очевидна эффективность применения систем разработки с закладкой выработанного пространства, обеспечивающих наименьшие подвижки подрабатываемого горного массива.
Ранее добыча угля с закладкой на шахтах ПКР велась на пяти шахтах, в настоящее время на одной. До 1989 г. в основном на пластах средней мощности применялись наклонные слои с выемкой слоев полосами по простиранию (НСГЗ) и поперечно-наклонные слои (ПНСГЗ) на мощных крутых пластах.
В применяемых системах разработки выемка угля производится буровзрывным способом, крепление призабойного пространства деревянной стоечной крепью.
Применяемые системы разработки пластов с гидравлической закладкой выработанного пространства (НСГЗ, ПНСГЗ) имеют неудовлетворительные технико-экономические показатели.
В 1989 году с пуском в эксплуатацию на шахте «Коксовая» комплекса упрочненной закладки (КУЗ-120), опытную проверку прошла система отработки мощных крутых пластов горизонтальными слоями с литой твердеющей закладкой. Основой этой технологии является заполнение выработанного пространства твердеющими смесями, применение которых обусловлено технически (увеличением сроков службы горизонтов и шахт за счет сокращения потерь угля и расконсервации запасов угля из охранных целиков), и технологически (обеспечением безопасного труда и ликвидации пожароопасности при ведении горных работ).
Составы литой твердеющей смеси: предусматривают применение следующих компонентов на 1 м3 твердеющей смеси:
а) на цементной основе
заполнитель - гранулированный шлак ЗСМК, кг -1100 кг;
вяжущее - молотый гранулированный шлак ЗСМК -350 кг;
активизатор - портландцемент М 400, кг -50-150 кг;
вода, л - 400-500.
б) на бесцементной основе
заполнитель - гранулированный шлак ЗСМК, кг - 1000-1100;
вяжущее - зола-уноса Красноярской ТЭЦ, кг - 500-600;
ускоритель твердения - хлорид сульфат тиосульфат натрия (ХСТН),
отходы производства ПО «Азот» г. Кемерово, кг - 10-30
в) гранулированный шлак ЗСМК, кг-550
шлак котельных, кг-550
цемент кг-100
вода, л-500
г) шлак котельных, кг-1100
цемент кг-150
вода, л-650
Таким образом, на лицо еще одна положительная составляющая закладки выработанного пространства при разработке угольного месторождения- утилизация промышленных отходов. За 21 год работы КУЗ-120 в шахте утилизировано золы-уноса-27225т, гранулированного шлакаЗСМК и КМК-876613т, шлака котельных города-1370598т, всего-2274436т,или по 100тыс.т в год. А если сюда же приплюсовать горелые породы териконников, которые находились в черте города, и практически все спущены в шахту в качестве гидровлической закладки , а это 3519453т с 1980 года или 117315т в год, то выходит шахта Коксовая последние 30 лет не только добывала высококачественный кокс , но работала как крупный завод по переработке и утилизации отходов( около220тыс.т в год, не затратив ни копейки на свое существование, см. выше).
Для поощрения такой деятельности необходимо выработать механизм стимулирования таких предприятий (например в снижении налоговой нагрузки) на федеральном или региональном уровне, чтобы предприятия не стремились прекращать разработку крутых пластов с закладкой из-за дополнительных затрат, а наоборот, были заинтересованы в совершенствовании технологий отработки крутых пластов с закладкой.
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.