Разработка горной породы вызывает образование шлама — мельчайших пылевых частиц, которые выносятся наружу в виде осадка. Этот побочный продукт требует дальнейшей утилизации, так как наносит непоправимый вред природе, животным и людям.

Состав и виды шлама

Твердый осадок шлама содержит много веществ, в состав которых входят следующие химические элементы:

  • медь;
  • магний;
  • цинк;
  • кальций;
  • алюминий;
  • кремний;
  • фосфор;
  • железо.

СептикШлам состоит из трех зон.

ЗонаНазваниеОписание
ПерваяЯдроКристаллическая решетка, состоящая их частиц, в основном солей магния и кальция.
ВтораяАдсорбционный слойСлой появляется из-за выделения катионов щелочных и щелочно-земельных металлов.
ТретьяДиффузный слойПоддерживает электронейтральность.
По источнику образования производственный шлам бывает:
  • Шлам от емкостной очистки;
  • Шлам от доменов;
  • Отходы сталеплавильный, доменных, мартеновских печей;
  • Отходы подбункерных печей;
  • Пыль от цехов;
  • Пыль предприятий.

Процесс и места его образования

Обработка сырьевых материалов во время технологических процессов приводит к образованию шлама.

Основные места образования при этом — предприятия горно-обогатительного, нефтеперерабатывающего, химического или металлургического типа
. Шлам образуется одним из этих путей:
  1. Порошок оседает в растворе во время электролиза цинка, меди и других металлов средней электрохимической активности;
  2. В паровых котлах остаются отложения, напоминающие ил, они удаляются продувкой;
  3. Обогащение руды, угля, из-за чего образуется ил;
  4. Фильтрация, отстаивание жидкостей вызывает появление отходов в виде мелких частиц;
  5. Производство кварцевого песка оставляет после себя песчаный шлам.

Большая часть отходов в области металлургии появляется от осаждения пылевых выбросов. На нефтеперерабатывающих предприятиях объем пыли обычно не составляет больше одного процента от всего продукта.

Вред для окружающей среды

Резервуар с активным илом

Отходы, образующиеся при буровых работах, добыче и переработке руды, представляют опасность для окружающей среды и человека, так как пыль обладает токсичными свойствами. В таблице представлен вред, который наносят шламы окружающей среде, животным и людям.

Что страдаетНегативное влияние
Организм человекаТоксичное воздействие
Представители фауныГибель, снижение качества и длительности жизни
ЖивотныеВымирание некоторых видов
Рыбы и беспозвоночныеПоявление симптомов, связанных с гистологическими нарушениями
РастенияНакопление опасных веществ в тканях
РыбыСнижение способности к адаптации
Животные, люди, растенияУвеличение частотности появления генетических отклонений от рождения
ВодаВоздействие на химико-физические свойства
ВодоемыЗагрязнение тяжелыми металлами и их катионами
ТемператураПоказатели отклоняются от нормы
Почвенные словиЗначительно изменяется структура
Сельскохозяйственные землиУменьшается урожайность
И хотя вода и почва могут очищаться от пыли, это не помогает с борьбой против нерастворимых в воде частиц. Для восстановления нормального состава потребуется от 30 до 50 лет.
Шлам относят к третьему классу опасности или иначе “умеренно опасные отходы”.

Области применения шламов

Основная область применения этого вида отходов — это производство строительных материалов. Также из них получают профилактические смазки. По больше части области применения зависит от непосредственного состава шлама:

  • шлам добавляют во время производства декоративного стекла;
  • для создания лакокрасочных материалов берут осадок от электролиза средних по электрохимической активности металлов;
  • приготовление керамзита требует шлам, богатый железом;
  • изготовление черепицы сопровождается добавлением осадка, содержащего глинистые компоненты.

Обезвоживание шлама

В силу большого содержания полезных веществ шлам становится ценным сырьем, но для этого его нужно сначала подвергнуть обезвоживанию.
Сам процесс проводится в три этапа.

Сточные воды

На первом этапе нужно сгустить остаток. Это необходимо для увеличения веса частиц и плотности самого шлама, что достигается с помощью сгустителя, работа которого основана гравитационной или центробежной силе. Оставшаяся жидкость иногда применяется повторно в производстве.

На втором этапе занимаются фильтрацией. Концентрат фильтруют, так как в полужидком состоянии шлам не пригоден для эксплуатации. После этого процесса содержание жидкой фазы снижается до восьми-десяти процентов.

На третьем этапе остаток просушивают, после этого его можно применять для вторичного использования.

Методы его обезвреживания и утилизации

В силу значительного вреда окружающей среде шлам необходимо утилизировать. В странах Европы следующие методы все шире внедряются в промышленность и горнодобывающую сферу:

  • Сброс в водоемы или накопители. Техническую воду и жидкую фазу шламов сбрасывают во внешние водоемы, а остатки отправляют для добычи углеводородов из нефтепродуктов. Недостаток этого метода — изменение экосистемы и загрязнение окружающей среды;
  • Термическая обработка. Шламы часто подвергаются термической обработке в печах, амбарах, чтобы обезводить остаток и получить битуминозные остатки;
  • Химический метод. Для устранения негативных эффектов шламов подключают химические методы и процессы. Например, нейтрализация, отвердение органическими добавками, экстрагирование и так далее;
  • Физико-химический метод. Кроме чисто химических методов можно воспользоваться смешанными способами для эффективной утилизации шламов. В зарубежье активно разрабатываются технологические методики на стыке физики и химии. К примеру, изменяют физико-химические свойства шламов в результате реакций или обработки на специальном оборудовании;
  • Микробиологическое и биотермическое разложение. Один из малоизученных и перспективных способов — биотермическое разложение микроорганизмами: бактериями, одноклеточными, грибами. Они могут перерабатывать шламы с выделением метана;
  • Процессы с отделением отдельных элементов. Шлам — это смесь, поэтому перед утилизацией можно собрать из остатков составляющие для различных целей, например, углеводороды выделяют и применяют в качестве топлива. Таким образом можно добывать металлическую пыль.

Порядок утилизации определенных видов шлама

В связи с резко негативным влиянием на окружающую среду необходимо четко отслеживать деятельность производства со шламами. Проблемой становится безопасное хранение этих отходов, а также методы утилизации шламов из глиноземной, нефтяной и химической промышленности. Одним из возможных решений становится организация хранилищ, полигонов для захоронения. В таких местах должны быть противофильтрационные экраны. Другой же вариант — вторичное потребление шлама после переработки и обеззараживания.

Очистка осадка из септических систем

Хранение должно подразумевать отсутствие возможности пропуска опасных веществ в водоемы, особенно грунтовые воды.
Для этого полигоны нужно оснастить специальным полимерным экранами. Важно, чтобы они были полностью герметичны, прочны с механической точки зрения, устойчивы к влиянию агрессивных сред и абразивных веществ, а также морозоустойчивы. К подобному материалу можно отнести геомембрану, она подходит под заявленные требования и обладает способностью создать необходимый барьер для предотвращения проникновения шламов в природу. Помимо этого она не токсична, способна долго сохранять рабочие свойства.

Буровой шлам

Особые требования по утилизацию предъявляются буровым шламам. Процесс утилизации проходит в пять этапов:

  1. первым делом необходимо снять с поверхности нефтяную пленку;
  2. после этого жидкую часть шлама отделяют от нефти и ее производных;
  3. жидкую фазу очищают до конца (то, как это будет реализовано, во многом зависит от дальнейших целей по эксплуатации отходов);
  4. буровой шлам подвергают процессу обезвоживания, в дальнейшем воду либо сбрасывают, либо отправляют на повторную эксплуатацию в производство;
  5. буровой шлам обезвреживают и перерабатывают.

Нефтяной шлам

Нефтяной шлам, соответственно, появляется в процессе хранения, перевоза или иной деятельности с нефтью. В состав отходов могут входить нефть, различные углеводороды (алканы, алкены, циклоалканы, диеновые УВ), кислородсодержащие органические соединения (альдегиды, кетоны, спирты, фенолы), соединения, содержащие серу, азот, а также окислы металлов, глина, песок и так далее.

Компоненты нефтяных шламов не растворяются в воде, не подвержены биоразложению. Это мешает экосистеме самостоятельно очистить себя от мусора.
Более того, перечисленные вещества оказывают негативное влияние на живые организмы, растения и в целом на биосистему.

Были разработаны технологические методы, которые отделяют нефть и ее компоненты от отходов на сооружениях: в дальнейшем эта смесь прокаливается в печах и применяется как добавка в дорожно-строительных материалах. Таким образом сохраняется экологичность, а производство становится дешевле.

Гальванический шлам

Гальванические шламы различаются от обычных тем, что имеют в составе тяжелые металлы в виде катионов. Попадание этих солей приводит к тяжелым заболеваниям. Металлы в шламах присутствуют в виде соединений, поэтому для дальнейшего применения необходимо выделять эти элементы в виде простых веществ. Рециркуляция отнимает много энергоресурсов и финансов, поэтому возможно только для большого содержания цветных металлов. Но обычно в гальванических шламах цветные металлы присутствуют в очень малом количестве. В таких условиях лучше отправлять отходы для строительных и дорожных материалов в качестве добавки.

Система очистки сточных вод

Для подобной эксплуатации шламов нужно предварительно провести санитарно-гигиеническую экспертизу самого шлама, а после и готовой продукции.

Способы извлечения металлов из шлама

Массовое содержание металлических частиц в некоторых случаях может достигать восьмидесяти процентов. Для предприятий по этой причине остается актуальным вопрос о технологии выделения металлов из шламов.

Кислотно-щелочное выделение

Осадок, подвергаемый извлечению, обрабатывают серной кислотой для перевода шлама в жидкий вид. Происходит реакция окисления, катионы металлов связываются с анионами сульфата, образуя соль. После окончания реакции раствор фильтруют, чтобы убрать из сферы реакции песок и глину. Измеряется pH, а после кислотность среды доводят до необходимого значения, вследствие металл начинает оседать. Затем осадок отфильтровывают и обеззараживают.

Экстракция при помощи органических веществ

Экстракция проводится для выделения цветных и благородных металлов, для процесса берут негорючие вещества. Эту реакцию нельзя вызывать летучими растворителями.

Иногда проводят экстракцию расплавом органического вещества. После самого процесса продукт охлаждают в емкости, образуется достаточно густая масса, ее легко отделить от жидкой фазы. Эта масса долго хранится, это удобно для транспортировки.

Варианты получаемого вторсырья

Экономически обоснованный способ применения шламов — производство вторичного сырья, которые эксплуатируются в различных производственных сферах.
В результате утилизации шламов можно получить следующие виды сырья:
  • энергетическое топливо для теплоэнергетических установок;
  • строительные материалы;
  • дорожные материалы;
  • заполнители бетона;
  • оборотная вода, ее можно применять повторно.

Технологии переработки шламов во вторичное сырье еще слабо внедрены в России для повсеместного применения. Иногда шлам утилизируют как компонент шихты.

Понравилась ли Вам статья?

Нажмите на звездочку =)

Средний рейтинг 0 / 5. Голосов: 0

Стань первым! Голосов еще нет.

Нам очень жаль, что статья вам не понравилась!

Помогите нам улучшить контент!

Подскажите, пожалуйста, как мы можем ее улучшить?

0 0 vote
Article Rating