Эколого-экономическое обоснование использования отходов в промышленности строительных материалов

Эколого-экономическое обоснование использования отходов в промышленности строительных материалов.

Накануне XXI века человечество все больше осознает, что современные масштабы и темпы развития различных производств требуют радикальной их реорганизации на основе гармоничной и сбалансированной эколого-экономической деятельности по отношению к окружающей природной среде (ОПрСр).Не является исключением строительство и одна из его главных отраслей - промышленность строительных материалов (ПСМ), от научного потенциала и технического уровня которой зависит развитие строительного комплекса в целом. Сложные экологические и новые экономические условия в стране предопределяют и новый подход к созданию, производству и применению строительных материалов различного функционального назначения. При этом особое внимание следует обращать на ресурсосбережение, максимальное использование местного сырья и отходов различных производств, повышение конкурентоспособности строительной продукции, использование эффективных наукоемких технологий и материалов, а также на социальную и эколого-экономическую переориентацию производителей продукции на потребность рынка. Важно также сохранить и умело использовать созданный научно-технический потенциал ПСМ, признанные научные школы и направления.

    Экологические аспекты использования  отходов камнедробления горнорудной промышленности. Сегодня для удовлетворения своих нужд человек извлекает из недр 20 т. природного сырья, из которого 90–95% поступает в отходы. Разрушающая деятельность человека уже сейчас превышает возможности биосферы компенсировать ущерб от техногенной деятельности естественным путем. Емкость природной среды почти исчерпана. Она практически не в состоянии переработать все отходы человеческой деятельности, накопление которых создает угрозу глобального загрязнения окружающей среды и деградации естественных экосистем. В России для складирования отходов добывающих, обогатительных и перерабатывающих комплексов отторгается более 2 тыс. га земель, в том числе пахотных. Рекультивация и возвращение земель в хозяйственное пользование значительно отстают от темпов их отчуждения. Масштабы вовлечения отходов, образующихся при обогащении и переработке полезных ископаемых, в производство товарной продукции пока невелики. Только 20% используется как вторичное сырье, в том числе около 10% – для получения строительных материалов. Общая масса строительных материалов, выпускаемых в мире, составляет 11 млрд. т в год, что существенно ниже объемов образующихся отходов. Многие специалисты полагают, что большая часть твердых отходов промышленности (до 60–90%) может быть использована для изготовления строительных материалов [18].

Неиссякаемыми источниками сырьевой базы строительных материалов являются отходы горнопромышленного комплекса, включающего отходы предприятий нерудных строительных материалов, отходы камнедробления предприятий по изготовлению облицовочного и декоративного камня, элементов декора и др. Из всего добываемого в мире минерального сырья (100 млрд. т в год) в качестве полезного продукта используется  всего лишь 2%, остальные 98% в химически мало измененном состоянии выбрасываются в виде отходов. Превращение отходов камнедробления путем помола с последующим выделением тонких фракций в реакционно-активный компонент и замена части клинкерной составляющей цемента является чрезвычайно важным направлением в цементной промышленности. При этом не только уменьшается содержание клинкерной составляющей цемента, но и снижается количество выбросов углекислого газа в атмосферу. На производство  цемента расходуется свыше 50% энергии, затрачиваемой в мировом производстве. При этом изготовление 1 т портландцемента сопряжено с выделением в атмосферу примерно 439 кг углекислого газа, как продукта декарбонизации известняка в печи при обжиге клинкера от сжигания топлива (CaCO₃=CaO+CO₂). Таким образом, существующий в настоящее время над планетой «парниковый эффект» ежегодно усиливается углекислотными выбросами от производства самых распространенных вяжущих, остающихся основными в строительстве в ХХI веке. Исходя из этических принципов глобальности экологии и ее управляющей функции над всеми видами производств необходимо сокращать объемы углекислотных и тепловых выбросов, а также наиболее рационально использовать вяжущие материалы. Решение этой проблемы, базирующееся на разработке смешанных вяжущих веществ, получаемых путем замены части портландцементного клинкера на высокодисперсные реакционно-активные наполнители в количестве 30%, позволяет уменьшить выбросы углекислого газа в атмосферу до 307 кг.

Глава I. Сбор, утилизация, обезвреживание, захоронение промышленных отходов.

Если проанализировать итоги развития российской экономики  в последние годы, то становится очевидным, что механизм нерационального  ресурсопотребления не только не остановлен, но и увеличил обороты, поскольку спад в выпуске продукции опережает сокращение потребления сырья и материалов. Вместе с тем прогресс науки и техники позволяет все более рационально использовать материальные ресурсы. Одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности является эффективное использование отходов производства. Среди различных факторов, определяющих их рациональное применение, важную роль играют организационные, в том числе система управления ресурсопотреблением, которой, к сожалению, лишь на немногих заводах уделяется внимание.

На основе обобщения  отечественных и зарубежных достижений может быть принята следующая  комплексная система управления рациональным использованием материальных ресурсов (КС УРИР). Ее цель - постоянное развитие ресурсосберегающих методов  хозяйствования. Составная часть КС УРИР 
- комплексная система управления рациональным использованием вторичного сырья.

Система предусматривает  проведение следующих мероприятий: научно-технического характера (использование  передовой техники и технологии по сбору и переработке вторичного сырья); экономического (внутрихозяйственное планирование образования, сбора, использования и реализации отходов, установление цен на эти ресурсы и продукты их переработки, материальное стимулирование их рационального применения, комплексный учет и анализ результатов работы с вторичным сырьем); правового (использование директивных указаний и инструкций в работе с вторичным сырьем, подбор и расстановка кадров, расширение и упорядочение договорных отношений между поставщиками и потребителями; экологического (использование вторичного сырья с учетом аспектов защиты окружающей среды).

Система носит  многоуровневый характер и охватывает все стадии жизненного цикла вторичных  материальных ресурсов: выявление ресурсов; планирование их сбора и использования, сбор и подготовку к потреблению или реализации; собственно полезное применение; реализацию на сторону; профилактику частичного уничтожения.

Организационно-методической, нормативно-технической и правовой ее основой являются стандарты и  сертификация вторичных ресурсов. Регламентируя прогрессивные нормы, правила и методы, а также этапы и содержание процессов, стандарты вносят ясность в работу исполнителей, четко разграничивая их права и обязанности, а также устанавливая формы материального и морального стимулирования.

Основные функции  стандартов в области управления рациональным использованием вторичных  ресурсов:

• упорядочение внутренних и внешних связей производственных систем для вовлечения в производство отходов, а также повышения эффективности их использования;

• нормирование требований к экономному, рациональному  применению вторичного сырья и элементам  производства, обеспечивающим выполнение этих требований;

• внедрение  в производство достижений научно-технического прогресса и передового опыта (образцов вторичных ресурсов и технологии их полезного использования);

• организация  трудовых процессов на основе прогрессивной  технологии и совершенствования  производственных отношений;

• обеспечение  контроля за рациональным использованием отходов на стадиях их жизненного цикла;

• управление рациональным использованием дополнительных источников снабжения.

КС УРИР регламентируется нормативно-технической документацией, определяющей нормирование, оценку и  контроль показателей рационального  использования вторичных ресурсов, функции управления и организацию трудовых процессов), а также их взаимосвязи. Особо следует отметить систему документов, регламентирующих специализированные функции управления рациональным применением вторичных ресурсов.

Проблема утилизации строительных отходов остро стоит во всем цивилизованном мире. По данным международной организации RILEM в странах 
ЕС, США и Японии к 2000 г. ежегодный объем только бетонного лома должен составить более 360 млн. т. Начиная с 70-х годов во многих странах ведутся широкомасштабные исследования в области переработки бетонных и железобетонных отходов, изучения технико-экономических, социальных и экологических аспектов использования получаемых вторичных продуктов. По сведениям из иностранных источников энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при получении щебня из бетона, а себестоимость бетона, приготавливаемого на вторичном щебне, снижается на 25 %.

Экономия  цемента при производстве бетона

Цемент - один из наиболее широко применяемых, важных и дефицитных строительных материалов, и хотя в нашей стране ежегодно выпускается достаточное количество цемента, его нехватка постоянно ощущается. Причина не только в том, что масштабы строительства огромны - в большей степени дефицит цемента зависит от его излишнего расхода при приготовление бетонов и растворов, от сверхнормативных его потерь при транспортировке и хранении.

Одна из главных  причин перерасхода цемента - необеспеченность высококачественными заполнителями  и потеря им активности при неудовлетворительном хранении. Высокоактивные цементы при хранении в открытом виде (не в герметичной таре) быстро вступают в реакцию с содержащейся в воздухе влагой, в результате чего их марка снижается..

Неудовлетворенно  обстоит дело и с транспортированием цемента. Перевозка цемента в крытых вагонах, навалом приводит при его разгрузке и перегрузке к значительным потерям. К тому времени, когда цемент дойдет до смесителя, потери его превышают нормативные (равные 1%)в несколько раз.

Специалисты считают, что можно сократить расход цемента (и при этом повысить качество и долговечность конструкций), если приготовлять бетон из чистых фракционированных заполнителей. Организация производства таких заполнителей потребует значительных капиталовложений, но для народного хозяйства это значительно выгоднее по сравнению с затратами на ремонты и замену железобетонных конструкций, часто выходящих из строя значительно раньше сроков, на которые рассчитана их эксплуатация. В зарубежной строительной практике ни одна фирма не производит бетон на заполнителях одной фракции 5-20 мм. Например, в Финляндии он готовится на четырех фракциях чистого крупного заполнителя и двух фракциях мелкого. При этом однородность выпускаемого бетона настолько высока, что его прочность определяется по испытанию одного образца: фирма, производящая бетон, гарантирует его марочную прочность.

Мощным средством  экономии цемента являются химические добавки, и в первую очередь пластификаторы. До недавнего времени в нашей  стране в качестве пластифицирующих добавок применялись разного рода отходя промышленности. Как правило, эффект от действия таких добавок был невысок, их химический состав часто не стабилен. Отечественная промышленность специально для бетонов начала выпускать эффективную пластифицирующую добавку - суперпластификатор С-3,котороая по своему действию не уступает лучшим зарубежным образцам аналогичного класса, а по стоимости в 5-6 раз дешевле. При введении в бетон этой добавки можно сэкономить до 20% цемента (при неизменной пластичности бетонной смеси). Не снижая расход цемента и не увеличивая пластичности бетонной смеси, но, снизив ее водоцементное соотношение, можно повысить прочность бетона на 20-25%.

Эффективность цемента можно повысить (а, следовательно, снизить его расход), увеличив тонкость его помола. На предприятиях сборного железобетона для того, чтобы бетон как можно скорее достиг распалубочной прочности, часто идут на завышение марки бетона путем увеличения расхода цемента. Можно избежать этого, если использовать вяжущее более тонкого помола: на таком вяжущем твердение бетона в раннем возрасте производит быстрее. Можно сэкономить цемент и другим путем: ввести в цемент песок, известняк или какой-либо другой наполнитель и с ним осуществить помол цемента. Однако, как показывают исследования, при этом марка вяжущего снижается, хотя и не совсем в прямой пропорции от количества введенного заполнителя. Для получения бетона марок до 200 и даже выше такое вяжущее вполне приемлемо. В зависимости от количества введенного заполнителя (30-50%)можно сэкономить до 50% цемента. Эффект может еще большим если применить суперпластификаторы.