Оценка воздействия отходов ПАЗ и ТЭЦ АО «Алюминий Казахстана» на компоненты окружающей среды

Тема: Оценка воздействия отходов ПАЗ и ТЭЦ АО " Алюминий Казахстана" на компоненты окружающей среды

Введение

Необходимость выполнения работ, подобных настоящей, обусловлена изменением состояния окружающей природной среды в районах размещения промышленных предприятий. Сегодня технологический потенциал может оказывать мощное негативное влияние на окружающую среду, в результате чего саморегулирующие и ее самоочищающие способности находятся на пределе, что предопределяет необходимость ставить вопрос об отнесении того или иного региона к зоне экологически неблагополучного района.

Сказанное в той или иной степени относится и к территории, занимаемой нарушенными землями предприятий АО «Алюминий Казахстана», деятельность которых сопровождается определенным преобразованием природного ландшафта, с возведением на дневной поверхности Земли сравнительно больших (по площади и объемам) накопителей отходов производства.

Цель настоящей работы — изучение технологического процесса в аспекте отходообразования на различных переделах Павлодарского Алюминиевого завода и ТЭЦ, существующей обстановки в районах размещения накопителей отходов основного производства для выявления наиболее опасных для окружающей среды технологических звеньев, выяснения степени их опасности для компонентов окружающей среды и выполнение расчетов по определению лимитов на размещение отходов.

Оценка влияния отходов производства и их накопителей на основные компоненты окружающей среды, выполненной по результатам определения фактического уровня их загрязнения на условных границах санитарно-защитных зон каждого накопителя отходов АО «Алюминий Казахстана». Это: природные отвалы бокситовых рудников, две карты шламонакопителя алюминиевого производства, золоотвал ТЭЦ и ведомственный полигон для складирования твердых хозяйственно-бытовых и строительно-производственных отходов.

Как известно, основными факторами отрицательного влияния промышленных сооружений на окружающую среду являются следующие:

— геоморфологические (преобразование поверхности Земли путем отсыпки или намыва отвалов, рытья карьеров и т. п.);

— гидрогеологические (подтопление и осушение территорий, загрязнение подземных вод, изменение условий питания и разгрузки водоносных горизонтов;

— геохимические (рассеяние химических элементов, веществ и соединений, нарушение водно — солевого баланса, изменение окислительно-восстановительных условий);

— инженерно — геологические (развитие оползневых явлений, карстов, просадок, селей и т. п.);

— минералогические (истощение земных недр);

— геофизические (нарушение структуры и мощности магнитного и электрического полей Земли, появление блуждающих токов, сейсмических и звуковых волн).

Действительно, особенностью технологии переработки полезных ископаемых является необходимость транспортирования и складирования достаточно больших объемов, иногда малосвязных, техногенных грунтов — технологических отходов, в сочетании с весьма значительным механическим воздействием на них для достижения их тонкодисперсности, что может способствовать существенной миграции загрязняющих веществ в компоненты окружающей среды в районе их складирования.

В соответствии с этим главными задачами проведения настоящей работы явились:

* определение степени деградации компонентов окружающей среды под влиянием техногенной нагрузки, обусловленной размещением накопителей отходов основного производства;

* расчет и обоснование лимитов на размещение отходов производства в объемах обеспечивающих такую нагрузку на экосистему, при которой будет обеспечено в течение ближайшего времени сохранение требуемого состояния компонентов окружающей среды.

Поставленные цели предполагается достичь путем:

* определения номенклатуры факторов отрицательного влияния накопителей отходов производства на компоненты окружающей среды с учетом их индивидуальных особенностей;

* изучения процесса воздействия факторов и их интенсивности, а также характера распределения нагрузки от накопителей отходов производства на окружающую среду;

* составления прогноза развития отрицательного влияния отходов на природную среду.

В процессе выполнения настоящих исследований анализ процессов взаимодействия отходов производства с компонентами окружающей среды осуществлялся посредством наблюдений за состоянием и изменением воздушной и водной среды, а также почвенного покрова. При этом проводился контроль:

* за соответствием фактических количественных и качественных характеристик отходов показателям, предусмотренным проектом и разрешением на их складирование;

* за режимами поверхностных, фильтрационных и подземных вод района и переходом загрязняющих веществ из отходов в поверхностные и подземные воды, атмосферу и почву.

Номенклатура отходов различных переделов АО «Алюминий Казахстана» была выявлена в результате проведения инвентаризации отходов, начиная с переделов добычи сырья и заканчивая накопителями отходов производства, организованных на дневной поверхности в виде отвалов с искусственной емкостью для приема отходов.

отходы лимит деградация почвенный

Литературный обзор

Проблема использования золошлаковых отходов ТЭС актуальна и широко известна энергетикам России, Казахстана и зарубежья.

Технология производства электрической и тепловой энергии на ТЭС, сжигающих угольное топливо, сопряжена с образованием минеральных элементов — золы и шлаков. Количество образующихся отходов зависит, прежде всего, от содержания в топливе химических и минеральных компонентов (зольности топлива) и представляет собой в основном оксиды металлов.

До настоящего времени вопросы утилизации и переработки отходов производственной деятельности ТЭС в Казахстане решались недостаточно. Отчасти это было обусловлено направленностью развития производства сырьевой базы. В то же время в связи с возросшими экологическими требованиями, вызванными в том числе и принятыми на себя международными обязательствами государства, и прогнозируемым увеличением доли выработки электроэнергии тепловых электростанций, работающих на угле, появляется острая необходимость в переработке золошлаковых отходов ТЭС.

К примеру, ежегодно от сжигания кузнецких и канско-ачинских углей на ТЭЦ ОАО «Новосибирскэнерго» образуется около 800 тыс. тонн золошлаковых отходов. Размещение отходов осуществляется на специально подготовленных для этого полигонах — золоотвалах, представляющих собой сложное гидротехническое сооружение и расположенных на удалении до 10 км от производственной площадки электростанции. Площадь территорий, занятых под золоотвалы ОАО «Новосибирскэнерго», составляет более 1000 га. В настоящее время на указанных полигонах накоплено 27,6 млн тонн золы и шлаков.

Строительство и эксплуатация технологического хозяйства на ТЭС по сбору, транспортированию и хранению золошлаковых отходов требуют значительных капитальных затрат, а также затрат на его содержание. Образование и хранение золошлаковых отходов негативно отражается на экосистеме прилегающей территории района их размещения:

* отведение и нарушение городских земельных угодий для строительства золоотвалов и их инженерной инфраструктуры (золопроводов, насосных станций и пр.);

* попадание растворов из чаш золоотвалов в поверхностные и грунтовые воды с их последующим насыщением;

* пыления золы с поверхности чаш золоотвалов, особенно при накоплении значительного их количества и завершении исчерпания свободных емкостей на золоотвале.

Научно-исследовательские работы, проведенные в нашей стране в конце прошлого столетия, показали, что зола и шлаки ТЭС являются ценным сырьем для ряда отраслей промышленности:

— стройиндустрии (добавка к цементу, заменитель песка, компонент строительных смесей и растворов, приготовление различных бетонов и кирпича, покрытия для автомобильных дорог, тротуарная плитка и бордюры, изготовление теплоизоляционных материалов и различных заполнителей и пр.);

— химической промышленности (выделение и получение из зол ценных химических элементов);

— сельского хозяйства (производство удобрений и раскислителей почв).

В настоящее время доля использования золошлаковых отходов на ТЭС России не превышает 8−10%. Западные страны, где очень развит промышленный симбиоз, используют около 70% образующихся золошлаковых отходов. В Польше для стимулирования переработки золошлаковых отходов была резко повышена цена на землю под золоотвалы, и поэтому ТЭС доплачивают потребителям золы для снижения затрат на хранение. В Великобритании и Германии действуют специализированные организации по сбыту золы и шлаков.

В середине 90-х годов прошлого столетия вопросы использования золошлаков на ТЭЦ ОАО «Новосибирскэнерго» также активно обсуждались. Был проведен ряд НИОКР по переработке золошлаков углей Назаровского и Ирша-Бородинского разрезов, сжигаемых на Новосибирской ТЭЦ-3. Выполнено строительство установки по отбору и отгрузке потребителям сухой золы производительностью около 110 тыс. тонн в год. Однако в связи с отсутствием реальных потребителей дело до широкомасштабного внедрения технологий по переработке золошлаков так и не дошло. Проект строительства Новосибирской ТЭЦ-6 предусматривал практически полное использование отходов на нужды стройиндустрии. Кроме того, при подготовке площадки строительства Новосибирской ТЭЦ-6 и планировке территории было использовано более 1 млн тонн золошлаков из чаши золоотвала ТЭЦ-3.

В течение ряда последних лет наметившееся социально-экономическое развитие регионов и России в целом «оживило» строительство объектов жилищного и общественного назначения и рынок строительных ресурсов и материалов. Рост цен в Новосибирске на основные строительные материалы (щебень, цемент, песок) за последние три года (2005;2007 гг.) увеличился в 1,5−2,5 раза. Последнее нашло свое отражение в повышении спроса на золу ТЭЦ ОАО «Новосибирскэнерго». В 2006;м и 2007 годах отпуск сухой золы кузнецких углей на Новосибирской ТЭЦ-5 составил около 6 тыс. тонн и 23 тыс. тонн соответственно. Указанная зола используется при производстве товарного бетона, бетонных блоков, тротуарной плитки, при монолитном строительстве и в качестве компонента в сухих строительных смесях. При годовом выходе золошлаков на ТЭЦ-5 в 400 тыс. тонн в год доля их потребления минимальна (около 5%).

Одним из направлений потребления золошлаков ТЭЦ является их использование для осуществления горизонтальной планировки территорий под массовое жилищное строительство, что позволяет использовать под строительство маловостребованные городские земли (овражные и заболоченные территории), уменьшить потребности в строительных материалах (грунт, песок и пр.) и, соответственно, снизить затраты инвесторов на строительство объектов. С 2005 года ОАО «Новосибирскэнерго» осуществляет работы по разгрузке существующих золоотвалов Новосибирских ТЭЦ-2, -3 и инженерной подготовке городской территории под застройку в районе п. Затон. Реализация проекта решает вопросы с обеспечением необходимых емкостей золоотвалов указанных станций путем транспортирования с использованием средств гидромеханизации накопленных золошлаков (более 3 млн тонн) на специально подготовленную площадку под перспективное жилищное строительство. Завершение реализации проекта намечено на 2012 год.

Анализ ситуации показывает наличие положительной тенденции по увеличению объемов переработки и использования золошлаковых отходов ТЭЦ и их широкую востребованность в перспективе как ценного сырья в различных отраслях промышленности. Масштабное использование и переработка золошлаковых отходов требует решения комплекса организационных и технических вопросов:

* отсутствие законодательной базы, стимулирующей как производителей, так и потребителей золы и шлака ТЭС к их технологическому использованию и вовлечению в сырьевой баланс страны;

* отсутствие технологического оборудования на ТЭС, позволяющего обеспечить приемлемые потребительские свойства золошлаковому материалу и его последующее использование;

* отсутствие крупных потребителей, обеспечивающих на регулярной основе отгрузку и потребление золошлаков.

Отходы от сжигания высокозольных бурых углей Канско-Ачинского угольного бассейна, расположенного в Красноярском крае, составляют многие миллионы тонн ежегодно. Зола уноса — улавливаемая в электрофильтрах пыль является одним из самых «популярных» объектов исследования в экологическом направлении, которому посвящены тысячи исследовательских работ в десятках организаций бывшего СССР и России. Связано это с тем, что огромные массы отходов накапливаются непосредственно вблизи мегаполисов, отчуждая дорогую пригородную землю с тенденцией нелинейного роста и существенно снижая рыночную ценность близлежащей земли и строений. Из-за высокого содержания щелочи и водорастворимых сульфатов давление на окружающую среду (водный и воздушный бассейн, окружающий ландшафт) очень велико. Золоотвалы требуют огромных затрат на содержание. Доля затрат на мокрую транспортировку отходов на золоотвал и его обслуживание составляет десятки % в себестоимости собственно конечных продуктов ТЭС — электроэнергии и тепла. Однако полные шкафы «разработок» по утилизации золы уноса не дали и не могли дать никакого положительного эффекта (только отрицательный из-за огромных затрат на исследования). [3]

Этому есть целый ряд причин:

1. В бывшем СССР этой проблемой монопольно занималась строительная «наука», а также энергетики, которые по роду своих занятий не могли решить сложную междисциплинарную проблему;

2. Проблема носит комплексный характер, любые частные решения обречены на неудачу из-за огромных масс отходов и проблем с транспортировкой;

3. Без рыночных отношений и соответствующей инфраструктуры попытки решения проблемы утилизации золы имели чисто волюнтаристский характер;

4. Зола уноса — типичная гетерогенная смесь, все попытки ее использования в производстве строительных материалов как целого обречена на неудачу из-за нестабильного состава и компонентов различного применения;

5. На мировом рынке отсутствует по сей день эффективная техника для сепарации многотоннажных тонких гетерогенных смесей — обычная техника типа центробежных классификаторов требует улавливания тонкой пыли на выходе, а это технически и экономически невозможно при известных принципах;

6. Высокое содержание оксида кальция ограничивает основную область утилизации золы уноса — бетонные и штукатурные растворы, то же время низкая активность гидратации зерен свободного оксида кальция приводит к локальному увеличению объема внутри затвердевшего камня, появлению внутренних напряжений и его разрушению изнутри.

Таким образом, проблема утилизации золы имеет несколько составляющих: А) техническая проблема сепарации гетерогенных смесей; Б) поиск и разработка технологий использования выделенных компонентов золы уноса; В) создание рынка для продуктов из золы — огромные массы новых продуктов не могут быть сразу восприняты на рынке, особенно дешевые из-за ограниченной емкости локального рынка; Г) временная — производство золы осуществляется в основном в отопительный период, а потребление — в летний строительный сезон; Д) организационная — решение проблемы невозможно без согласованной политики региональных властей, строительных организаций, а также подготовленных индивидуальных застройщиков. Самая сложная в СНГ проблема из перечисленных — последняя, но для успешной реализации проекта в целом необходимо гибкое и взаимоувязанное решение всех составляющих.

Утилизация известковых отходов водоподготовки ТЭЦ с получением сухого шлама и извести

Для использования речной воды в цикле ТЭЦ и других предприятий проводится снижение ее жесткости.

В большинстве случаев для этого применяется метод известкования воды, в результате образуется известковый шлам и недопал извести. Традиционным способом обращения с известковым шламом является сброс его в шламонакопители, т. е. складирование. Накопители занимают большие территории, и количество шлама в них постоянно увеличивается. Недопал извести, состоящий из крупных частиц и кусков, после естественной сушки используется как щебень на строительстве дорог.

В Украине ежегодно образуется около 2 млн. т таких отходов после различных производств (электростанций, сахарного, содового, целлюлозного, и др.) и свыше 50 млн. т находится в шламонакопителях. Например, на Ровенской АЭС образуется — 5,0 т/час такого шлама, на Киевской ТЭЦ-5 — 0,7 т/час.

Проблема переработки известкового шлама стала острее с начала 1990;х годов, в связи с тем, что такой шлам был отнесен к 3-ей категории токсичности и ведомства (управления) по охране природы перестали разрешать сбрасывать известковый шлам в земляные накопители, а стали требовать выполнять их бетонными с нанесением герметичной изоляции. Строительство накопителя емкостью 50 тыс. м3 обходится в ~1 млн $, поэтому начался поиск оптимальной технологии по утилизации шлама, чтобы не строить накопители. Известковый шлам представляет собой в основном тонкодисперсный карбонат кальция и является ценным продуктом благодаря высокой дисперсности 0,3−5 мкм.

Проведенные исследования физико-химических свойств сухого шлама определили перспективные области его использования, а именно:

— в агрохимии, для раскисления почвы

— в строительстве: для получения высококачественной извести-пушонки; кирпича силикатного и полусухого прессования; добавки к цементам, строительным и штукатурным растворам;

— кроме этого, при утилизации известкового шлама достигается двойной эффект: использование вторичных ресурсов и охрана природы (ликвидация накопителей известкового шлама как источника загрязнения окружающей среды щелочными стоками).

Имеется опыт использования известкового шлама в этих областях, однако его широкое использование сдерживается большими энергозатратами на обезвоживание, сушку и обжиг, поскольку они хранятся в отстойниках с водой (регламентируется их хранение под слоем воды для предотвращения пыления).

Исследованием известкового шлама, как источника вторичного сырья, возможностью его переработки и использования в различных областях народного хозяйства на протяжении многих лет занимались ведущие научно-исследовательские организации СССР. [8]

Как практический результат этих работ были построены несколько пилотных установок по переработке известкового шлама: распылительная сушилка НИИСМИ — установлена на Слуцком сахзаводе в Белоруссии и Нижне-Камской ТЭЦ в России; печи конструкции КПИ — испытывались в г. Херсоне на бумажно-картонном комбинате, Белоцерковской ТЭЦ и г. Ново-Московске, Тульской обл. Приведем основные данные по этим установкам:

1. Опытно-промышленная установка на Слуцком сахзаводе и Нижне-Камской ТЭЦ-1 (печь НИИСМИ, г. Минск), (рисунок 1)

Печь представляет собой крупногабаритную установку шахтно-циклонного типа с металлоемкостью 90 т на 1,0 т получаемой извести, а расход топлива составляет 372 кг усл. топлива на 1,0 т извести. В печи происходят потери тепла через большую ограждающую поверхность, потери при грануляции (увлажнение шлама после вакуум-фильтров с 40% до 70% влажности, добавка 10% свежей извести для образования гранул, потери на скоростном промывателе, куда попадает до 20% сухого продукта).

2. Опытно-промышленная установка на Херсонском бумажном комбинате (печь КПИ, г. Киев). Эта печь также шахтно-циклонного типа, но является более экономичной, чем предыдущая. Габариты печи уменьшены в 3 раза, а расход топлива снижен до 270 кг усл. топлива на 1,0 т извести. Этот эффект достигнут за счет замены распылительной сушилки (исключается замачивание шлама и добавление извести) на специальный гранулятор со шнековой подачей влажного шлама после вакуум-фильтров. [17]

Рисунок 1. Опытно-промышленная установка на Нижне-Камской ТЭЦ-1

При проектировании нашей технологической линии нами использован опыт эксплуатации этих установок. Были также проведены более глубокие исследования свойств известкового шлама.

Исследования, проведенные институтом Химии поверхности НАНУ показали, что известковый шлам состоит из сросшихся вторичных агломератов размером 10−20 мкм, в которых первичные частицы имеют размеры от 0,2 мкм до 1 мкм. Удельная поверхность составляет 20 м²/г (в 5 раз выше, чем у цемента). При сушке известкового шлама происходит разрушение вторичных агломератов и в сухом шламе 40−50% составляют субмикронные частицы размером 0,2−1 мкм, а остальные 1−5 мкм. Уловленные сухие частицы имеют объемный вес 500−750 кг/м³.

Высокая дисперсность дает высокий показатель «энергии связи влаги в материале», этот показатель в 2,5 раза выше, чем у глины, что предопределяет увеличение времени на сушку и возможность его сушки только в «кипящем (псевдоожиженном) слое». Высокая дисперсность и малый объемный вес создают трудности в газоочистке: циклоны работают с кпд- 40−50%. Для рукавных фильтров и электрофильтров максимальная входная концентрация такой пыли составляет 5 г/м³, что предопределяет их большие размеры, кроме того, на выходе из электрофильтра нельзя достичь концентрации менее 75 мг/м³, а после рукавных менее 30−40 мг/м³ и требуется мокрая доочистка. Именно для таких тяжелых условий и разрабатывались металлопористые фильтры.

Эти разработки были реализованы на опытно-промышленной установке, состоящей из циклонной печи с камерой кипящего слоя, в которой сушка тонкодисперсного шлама производится уходящими дымовыми газами в кипящем слое, а обжиг сухого шлама в вихревом потоке. На технологической линии можно получать:

а) известь 50−60% активности;

б) карбонатную известь 30−40% активности в) известняковую муку (шлам влажностью 2−4%; шлам влажностью 20−25%).

На Ровенской АЭС существует проблема с очисткой воды из р. Стырь от карбонатных частиц. В отсутствии такой очистки зарастают оросители градирен, и требуется частая очистка конденсаторов турбин. С вводом большой станции очистки воды (СОДВ) будет образовываться до 250 м³/час шламовой пульпы, что соответствует 5,5 т/час по сухому продукту СаСО₃. Это обходится примерно в 1,5 млн $, а для РАЭС в условиях карстовых проявлений эта сумма удваивается, что превышает стоимость технологической линии по переработке шлама.

Ранее для Ровенской АЭС ранее был разработан рабочий проект сушки и обжига шлама при помощи распылительной сушилки конструкции НИИСМИ (г. Минск рисунок 1) со сжиганием мазута. По этому проекту уже частично выполнена строительная часть (~ 20%). Для снижения капитальных и эксплуатационных затрат нами предложено:

— перейти на электрообжиг шлама вместо сжигания мазута, в этом случае не требуется расширение мазутного хозяйства, а также улучшается качество извести из-за отсутствия топочных газов, так как в этом случае не образовывается гипсовый шлам, снижающий активность регенерированной извести;

— вместо одной печи НИИСМ поставить 4 малогабаритных печи «кипящего слоя» конструкции Киевского политехнического института, у которых лучше технико-экономические показатели по расходу топлива и стоимости, и оснастить их газоочисткой на базе металлопористых фильтров. [10]

В технологическую линию по переработке шлама входит установка регенерации шлама, а также кирпичная установка и растворный узел. Продуктами переработки шлама являются: известь, известняковая мука, строительные растворы, кирпич, стеновые блоки.

Использование малогабаритной печи и центрифуги позволило всю установку разместить в одном существующем здании, которое ранее предусматривалось только для обезвоживания.

Предложенная технологическая схема позволяет создать высокорентабельное производство с большим ассортиментом выпускаемой продукции.

На территории Астаны функционирует один накопитель бытовых и производственных отходов, расположенный на восточной окраине столицы. Общая площадь полигона — 65,4 гектара. С 1972 года ведется захоронение отходов в отработанном карьере. По проектным расчетам, эксплуатация полигона возможна до 2010 года. На данный момент накоплено около 14 млн. м³ отходов.

Ежегодно на полигон поступало 450−500 тыс. м³ отходов. С развитием города этот показатель постоянно увеличивается. В данное время ведется строительство завода по производству силикатного кирпича для утилизации золошлаковых отходов. Инвестор — ТОО «Завод эффективных строительных материалов». Эта мера позволит предотвратить дополнительное загрязнение земли отходами, обеспечит повторное использование карт золоотвала ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2.

Кроме того, завершена реализация совместного казахстанско-испанского проекта «Модернизация удаления твердых бытовых отходов и улучшение экологической ситуации города Астана». Новый полигон состоит из двух ячеек, снабженных специальной тканью, не пропускающей влагу. Подобная конструкция предотвращает загрязнение почвы и грунтовых вод продуктами гниения. Также здесь будет применяется технология захоронения мусора методом надвига. Свозимые отходы будут возвышаться и расти вверх до 14 метров, каждый пласт утрамбовывается. Срок эксплуатации нового полигона — 16 лет. Реализация данного мероприятия позволит решить проблему захоронения бытовых отходов с минимальным воздействием на окружающую среду за счет защитного экрана, устилающего дно карты.

Реализация проекта позволит решить следующие экологические проблемы:

— минимизировать негативное воздействие старого полигона на подземные воды;

— складировать и захоранивать отходы с минимальным воздействием на все компоненты окружающей среды;

— оснащение полигона современной инфраструктурой и мойкой для автотранспорта будет гарантировать чистоту транспорта на свалке и в городе;

— организация проведения работ на полигоне, включающая в себя регулярное покрытие слоев отходов землей, уплотнение отходов, технические решения по распределению отходов, позволит максимально использовать территорию полигона;

— оснащение ГКП «Горкоммунхоз» современными мусоровозами и стандартными евроконтейнерами, позволяет гарантировать герметичность сбора, хранения и перевозки отходов по городу.

Накопитель-испаритель сточных вод «Талдыколь» был введен в эксплуатацию в 1970 г. Сейчас накопитель занимает площадь 2021 га, его емкость равна 62,5 млн. м³, объем воды в испарителе составляет 54,0 млн. м³. Ежегодное поступление в накопитель сточных вод и уменьшение площади орошаемых земель стали причиной его переполнения. Рост иловых отложений привел к подъему грунтовых вод на левобережье Астаны, заболачиванию около 7500 га площади, образованию зарослей камыша и болотной растительности, появлению колоний гнуса. Для предотвращения негативного влияния накопителя сточных вод «Талдыколь» на экологию региона, было принято решение о его ликвидации с последующей рекультивацией освобождаемых территорий. В данное время полностью восстановлена система перекачки биологически очищенной воды из накопителя «Талдыколь» в накопитель «Карабидаик». До конца года намечено строительство станции обеззараживания, новой станции перекачки ливневых вод и второй нитки трубопровода по перекачке очищенных стоков. [4]

Исследования отвальных шламов Павлодарского Алюминиевого завода

Научно-исследовательские работы отвальных шламов Павлодарского Алюминиевого завода позволило установить, что шламы состоят из продуктов выщелачивания спеков, красного байерского шлама и известняка, то есть это шламы последовательного способа Байер-Спекания в таблице 1 приведены для сравнения химические составы проб шлама, отобранных из шламоотвалов Павлодарского Алюминиевого завода, и химический состав свежего шлама, поступающего из производственного цикла. [6]

Химический состав шламов Павлодарского алюминиевого завода приведен в таблице 1.

Таблица 1 Химический состав шламов Павлодарского алюминиевого завода

Рассмотрения приведенных данных показывает, что состав ряда проб, отобранных с разных участков шламоотвала, значительно отличается от состава исходного шлама, что связано в основном с естественным фракционированием шлама при формировании шламоотвала, а также с процессами, происходящими непосредственно при хранении шлама на шламовом поле. Могут также происходит реакции между твердой фазой шлама и подшламовой водой, содержащей щелочных ионов до 10г/л. Результаты определения фазового состава проб шлама Павлодарского Алюминиевого завода представлены в таблице 2.

Таблица 2 Фазовый состав шламов Павлодарского алюминиевого завода

Гранулометрический состав шламов определяется особенностями технологии переработки бокситов и, в частности, передела выщелачивания. Для шламов байеровского процесса характерна высокая дисперсность, тогда как шламы от выщелачивания спеков имеют широкий диапазон фракционного состава — от микронных частиц до фракций песка.

Гранулометрический состав спекательного шлама Павлодарского Алюминиевого завода характеризуется большим содержанием крупных фракций — частиц размеров > 58 мкм во всех пробах шлама более 92,5%; диапазоны фракционного состава таковы, %: < 20мкм 2,1−27,7; 20−67 мкм 2,6−19,9; 67−125 мкм 9,3−26,6; 125−400 мкм 11,4−31,4; 400−500 мкм 2,5−7,2; >500 мкм 2,7−8,3.

Плотность такого шлама 3,00−3,16 г/см³.

Удельная поверхность высокодисперсных шламов байеровской ветви технологического процесса переработки бокситов, характеризующихся содержанием частиц < 5 мкм 50−75%, составляет 10−20 м²/г, причем значение удельной поверхности коррелируется с содержанием частиц мелкой фракций. Для спекательных шламов наблюдается иная закономерность — при большом содержании крупных фракций значение удельной поверхности также велико, что объясняется высокой микропористостью шлама, сформировавшегося при выщелачивании спеков. Удельная поверхность отвальных шламов Павлодарского Алюминиевого завода составляет 5,5- 34,0 м²/г.

Переработка и использование бокситовых шламов в разных отраслях народного хозяйства, обуславливается химическим составом, фазовой характеристикой и физико-механическими свойствами шламов.

Поскольку существуют, по крайней мере, две группы бокситовых шламов (байеровские и спекательные), принципиально отличающихся по составам, в большинстве случаев области практического использования этих групп шламов различны. Следует также учитывать, что, как правило, отвальные бокситовые шламы являются смесью обеих групп причем в шламах Павлодарского Алюминиевого завода спекательные шламы.

Характеристика спекательных шламов. Содержание основных окислов,% (по массе): СаО 40−45; SiO₂ 15−20; Fe₂O₃ 20−25. основные фазы: двухкальциевый силикат, магнезит, перовскит. Дисперсность фракции >53 мкм 90%, S= 20−60 м²/г.

Главным в характеристике бокситового спекательного шлама является высокое содержание двухкальциевого силиката и значительное содержание Fe₂O₃ (20−25%). Такие шламы характеризуются кальциево-силикатным составом и значительно большой крупностью частиц, чем байеровские, а также большой удельной поверхностью, сформировавшейся при выщелачивании спеков. Наличие в шламе значительного количества гидравлически активного двухкальциевого силиката предопределяет целесообразность его использования как в качестве самостоятельного вяжущего вещества, так и в качестве компонента строительных вяжущих веществ.

Прежде всего, очевидна возможность использования бокситовых спекательных шламов в качестве гидравлической добавки к портландцементу.

В большинстве случаев эта область использования шлама дает определенный научно-технический эффект, однако экономическую целесообразность такого мероприятия требуется анализировать в каждом конкретном случае, в основном без перевозки.

Гидравлическая активность бокситовых шламов, обусловленная присутствием в них Ca₂SiO₄, значительно усиливается в гидротермальных условиях твердения. Серия работ, проведенных применительно к шламу Павлодарского Алюминиевого завода, показала практическую возможность получения силикатного кирпича при использовании этих шламов в составе формовочных масс.

Бокситовый спекательный шлам Павлодарского Алюминиевого завода в качестве активной минеральной добавки в количестве до 15% при помоле с клинкером дает снижение активности на 10% по сравнению с цементом без добавок шлама. При содержании шлама в цементе 15−60% наблюдается снижение 28 суточной прочности на 10−50% независимо от минералогического состава используемого клинкера.

В ранние сроки твердения минералогический состав клинкера сказывается на активности смешанных цементов: цементы на основе клинкеров с пониженным силикатным модулем (1,8−2,0) независимо от содержания добавки дали более существенное снижение активности. Собственная гидравлическая активность бокситовых шламов Павлодарского Алюминиевого завода при испытании по ГОСТ 310–76 составила за 28 суток при изгибе 4,1−5,0 МПа, при сжатии 7,4−22,0Мпа. Сроки схватывания смешанных цементов сокращаются по сравнению с таковыми для цемента без добавок до 45 минут.

Существенным в производстве таких цементов является снижение в них уровня водорастворимых и общих щелочей.

Анализ целесообразности замены шлака в качестве активной добавки при производстве портландцемента сухим бокситовым шламом на цементных заводах Усть-Каменогорском, Карагандинском, Семипалатинском, Черноречком, т. е. тяготеющих территориально к Павлодарскому Алюминиевому заводу, был выполнен Гидроцементом. Результаты анализа показали, что на всех рассматриваемых заводах стоимость сухого шлама Павлодарского Алюминиевого завода будет выше стоимости гранулированного шлака; кроме того, на цементных заводах произойдет некоторое увеличение эксплуатационных затрат в связи с организацией приема и использования сухого шлама. Таким образом, применение шлама Павлодарского Алюминиевого завода на этих заводах взамен шлака экономически неоправданно. Целесообразно использовать шлам на месте при организации производства цемента на Павлодарском Алюминиевом заводе.

Исследование возможности применения бокситовых шламов в качестве основного компонента вяжущего для приготовления закладочных смесей было выполнено в УНИпромеди. Работа проводилась при использовании байеровских спекательного и гидрохимического шламов. Изучение вяжущих свойств этих шламов показало максимальную активность при использовании в качестве активатора двуводного гипса и портландцемента.

Технико-экономическое обоснование возможности производства специального цемента для закладочных смесей на основе использования бокситового шлама Павлодарского Алюминиевого завода.

Предполагается выпуск закладочного цемента марки 100, состоящего из 20% клинкера, 80% сухого бокситового шлама, 5% гипса, а также марки 200, состоящего из 30% клинкера, 70% добавки сухого бокситового шлама, 5%гипса. Первоначально предполагается использовать привозной портландцементный клинкер, а затем организовать производство портландцементного клинкера при использовании бокситового шлама в качестве одного из сырьевых компонентов. Бокситовый шлам подается в виде пульпы с влажностью 45−48% из глиноземного производства гидротранспортом. Сырьевой шлам нормальной текучести получается при влажности 31%. Размол шлама до 10% остатка на сите 008 осуществляется в трубной мельнице 4*13,5 м при производительности 145 т/ч. обжиг сырьевого шлама осуществляется во вращающейся печи 5×185 м при расчетной производительности 80 т/ч и удельном расходе тепла 5880 кДж на 1 кг клинкера.

Изучение возможности получения силикатного кирпича с использованием бокситового шлама Павлодарского Алюминиевого завода было выполнено в г. Алматы в НИИстромпроекте.

В качестве исходных материалов были использованы молотый бокситовый шлам Павлодарского Алюминиевого завода с S=4500−4700 см²/г и молотый кварцевый песок с S=2300−2500 см²/г. изучена возможность получения беспесчанного и малопесчанного силикатного кирпича.

Основными продуктами автоклавной обработки бокситовых шламов, являются гидрогранаты, входящие в состав агрегатов тонкозернистой структуры и кристаллизующиеся по периферии более крупных частиц. Размеры зерен гидрогранатов 0,5−1,0 мкм, n= 1,68, d/n=0,307, 0,274, 0,225 и 0,199 нм.

Прокаливание бокситового шлама влияет на активность и сроки схватывания шлама. С повышением температуры прокаливания бокситового шлама от 100 до 800^оС сроки схватывания сокращаются; их можно сократить также, вводя в шлам хлористый кальций, цемент или известь. Максимум прочности изделий соответствует температурам термообработки шлама 600−800 ^оС. Размол бокситового шлама способствует повышению его активности; оптимальный состав молотой фракции шлама составляет 20−40%. Ввод извести в состав образцов снижает прочность. При вводе кремнеземистого компонента максимум прочности был достигнут при 20−30% песка. В этом случае наряду с гидрогранатами образуются соединения тоберморитовой группы и гидросиликаты. Кальция при совместной известково-кварцевой активации шлама содержание гидрогранатов уменьшается. Известково-гипсовая активация (10−20% извести и 5% гипса) способствует повышению прочности на сжатие при полном связывании извести.

Испытание на морозостойкость автоклавированных составов на основе бокситового шлама показали невысокие результаты (10−20 циклов), поэтому рекомендовано использовать бокситовый шлам только в качестве высокодисперсного вяжущего, а в качестве заполнителя — немолотый кварцевый песок. Образцы, содержащие молотый бокситовый шлам, известь и кварцевый песок, после 25 циклов испытаний имели коэффициент морозостойкости 0,88.

Вяжущим в разработанных составах служит смесь тонкодисперсного бокситового шлама, извести и молотого кварцевого песка. Повышение тонкости помола вяжущего до 4900−500 см²/г повышает прочность образцов от 10,5−11 до 13,0−16,7 МПа.

Определение долговечности силикатного кирпича с использованием в качестве компонента смеси красного шлама позволило установить следующее:

1. Силикатный кирпич с использованием в качестве компонента сырьевой шихты бокситового шлама выдерживает 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Потери прочности при этом находятся в пределах, допустимых ГОСТом.

2. Испытания кирпича на многократное увлажнение и высушивание показали, что все образцы выдержали 50 циклов.

3. определение атмосферостойкости проводили при натуральных испытания в течение 1 года, а также в камере карбонизации. После года хранения образцов на открытой площадке коэффициент стойкости составил 0,97−1,12.

На основании этих расчетов на Павлодарском Алюминиевом заводе силикатного кирпича выпущена опытно-промышленная партия силикатного кирпича с использованием известково-бокситового вяжущего. Основные характеристики кирпича опытной партии: временное сопротивление сжатию 13,7 МПа; морозостойкость 35 циклов; водопоглощение 14%. Внедрение разработанных составов на заводе силикатного кирпича (КЖБИ-4, г. Павлодар), по расчетам дает хороший экономический эффект.

По данным французской фирмы «Алюминиум Пешини», красный шлам используется для производства красок, для десульфуризации газов, как катализатор гидрогенизации углей; при прокладке дорог; в производстве строительных материалов; для восстановления почвы.

Основные составляющие красного шлама устойчивы и идентичны природным соединениям, содержащимся в почве, за исключением алюмосиликатов щелочей, которые медленно гидролизируются с выделением щелочи, затем карбонизируются, что неблагоприятно влияет на развитие растений. Правда, этот процесс чрезвычайно медленный. При смешивании красного шлама с небольшим количеством пахотной земли почва становится пригодной для произрастания растений. Вероятно, пахотная земля, содержащая глину или имеющая кислую природу, поглощает щелочь, выделенную алюмосиликатами в процессе разложения. Проведенные фирмой испытания показали, что на такой почве возможно выращивать помидоры и картофель. Предполагается, что физическая структура красного шлама способствует удержанию в почве влаги и питательных веществ.

Красный шлам используют в дорожном строительстве в качестве наполнителя при изготовлении асфальтобетона. Шлам обрабатывают гашенной известью, затем сушат. С 1963 года фирма Ферейнигте Алюминиумверке в сотрудничестве с промышленностью строительных материалов использует красный шлам для строительства дорог. По данным этой фирмы, «красный наполнитель» по сравнению с известняком обладает существенными преимуществами.

Кроме того, перспективной областью использования бокситовых шламов является производство на их основе коагулянтов для очистки сточных вод от загрязнений. В связи с интенсивным увеличением народонаселения, а также химизацией многих отраслей промышленности и сельского хозяйства потребность в коагулянтах для очистки воды постоянно возрастает. В настоящее время для очистки воды используют соли алюминия и железасульфаты, хлориды, оксихлориды. Действие этих солей основано на их гидролизе в водных растворах с образованием гидроокисей, которые в момент образования взаимодействуют с частицами взвешенных и коллоидных загрязнений, одновременно адсорбируя растворенные в воде органические вещества, а также личные ионы, образующие с коагулянтами нерастворимые соединения.

Бокситовый шлам можно рассматривать в качестве сырьевого источника для производства комплексного железоалюмнийсодержащего коагулянта. Производство такого коагулянта основано на сернокислотном разложении бокситового шлама из расчета образования смеси сульфата железа и сульфата алюминия исследования в этой области проводятся в последние годы как у нас в стране, так и за рубежом. Так, в Германии путем обработки красного шлама серной кислотой производится смешанный коагулянт на основе сульфата трехвалентного железа.

1. Комплексная переработка глиноземсодержащего сырья и пути решения утилизации золошлаковых отходов

1.1 Общая характеристика Павлодарского алюминиевого завода

Павлодарский алюминиевый завод и ТЭЦ находятся в южном промузле г. Павлодара и занимают площадку размером в пределах ограждений 218 га. Основная часть территории застроена производственными корпусами, складскими помещениями и объектами вспомогательного и обслуживающего назначения, включая автомобильные и железные дороги.

Западная граница площадки находится на расстоянии 3,1 км от восточной границы жилой застройки г. Павлодара согласно генплану города, разработанному институтом Ленгипрогор и утверждённому Павлодарским облисполкомом в 1982 г. Ширина санитарно-защитной зоны между городом и заводом, считая от основных источников загрязнения (дымовые трубы цеха спекания), утверждена Минздравом Казахской ССР протоколом от 23 апреля 1979) в размере 3 км.

В восточной части площадки ПАЗ имеются участки площадью до 100 га, незастроенные зданиями и сооружениями, которые ранее предназначались для размещения объектов второго глинозёмного завода.

Завод и ТЭЦ связаны подъездными железнодорожными путями со станцией МПС «Южная». Ближайшая автомобильная дорога, связывающая завод с городом, проходит у южной границы завода. Здесь же проходит трамвайная линия.

Рельеф местности представлен слабоволнистой степной равниной с уклоном в сторону северо-запада к долине реки Иртыш. Абсолютные отметки города колеблются в пределах 110−130 м. В геологическом отношении территория района представлена песчано-глинистыми отложениями четвертичного и третичного возрастов. Наибольшим развитием пользуются пески и супеси. Суглинки и глины встречаются в основном под четвертичными отложениями на значительных глубинах и только на небольших участках выклиниваются на поверхность. Глубина уровня грунтовых вод зависит от рельефа местности и колеблется в пределах 2−10 м. Грунтовые воды вскрыты в районе проектируемой застройки на абсолютной отметке 124,4 м. Амплитуда колебания уровня годичного цикла 0,6−1 м.

По трудности разработки грунты участка согласно СНиП IV-2−82 относятся к группе II — средняя.

Нормативная глубина промерзания — 2,7 м.

Климат района резко континентальный. Зима устойчивая и холодная, сухое и жаркое, весна р короткая ро с интенсивным повышением температуры. Район строительства несейсмичен, и согласно (СниП — П.А.6−72 относится к климатической зоне IB.

Наиболее холодный месяц — январь со средней температурой -17,8°С. Абсолютная амплитуда колебания температуры воздуха 87 °C при максимуме +40°С и минимуме -47°С. Расчётная температура для проектирования сооружений -35°С. Промерзание почвы в отдельных местах достигает 3,1 м. Продолжительность отопительного периода 212 дней.

Основные направления ветра — юго-западное и юго-восточное; средняя скорость ветра — 4,4 м/с, максимальная — 35 м/с. Осадки составляют 260 мм в год, большая часть которых (76%) выпадает с апреля по октябрь.

Существующие системы водопотребления

Источником водоснабжения Павлодарского алюминиевого завода служат сети производственного и хозяйственно-питьевого водопровода г. Павлодара с водозаборами на реке Иртыш.

Производственное водоснабжение ПАЗ осуществляется по бессточной схеме водопользования. Свежая производственная вода используется в количестве, обеспечивающем компенсацию потерь воды в технологическом процессе и в системах водооборота (испарение и брызгоунос).

В 1998 году среднесуточное потребление свежей воды на производственные нужды ПАЗ и ТЭЦ составило 50 тыс. м^З, в том числе водопитьевого качества 40 м^З, на хозяйственно-питьевые нужды 2,2 тыс. м^З. Объём оборотного водоснабжения составил 889 тыс. м^З. Сброс промышленных стоков отсутствует.

На заводе планируются и проводятся мероприятия по экономии свежей и оборотной воды.

Водоснабжение из природного источника

Потребление заводом свежей воды составило в 1998 году 14 тыс. м³/сутки.

Свежая производственная вода поступает на завод от 2-х городских водоводов диаметром 1000 мм по шести вводам. По хозпитьевому водопроводу питьевая вода поступает на завод от городской сети по двум вводам d 400 мм. Установлены два резервуара по 1200 м³ воды и подподкачивающая насосная производительностью до 840 м³/час.

Оборотное водоснабжение

Производственное водоснабжение завода осуществляется по бесточной схеме водопользования от четырёх систем водооборота:

* оборотной системы глинозёмного производства;

* оборотной системы компрессорной станции;

* оборотной системы ХМЦ;

* оборотной системы подшламовой воды глинозёмного производства.

Оборотными системами завода подаётся 167,304 тыс. м в год.

Оборотная система глинозёмного производства (общезаводская) обеспечивает водой производственные нужды основных потребителей завода. Максимальная производительность системы составляет 57 680 м/сут.

Оборотная система компрессорной станции имеет максимальную производительность 67 200 м³/сут.

Оборотная система цеха ХМЦ имеет максимальную производительность 17 750 м^З/сут.

Оборотная система подшламовой воды имеет максимальную производительность 92 000 м^З/сут.

Объемы и виды продукции

Основным видом продукции ПАЗ является металлургический глинозём, служащий сырьём для производства алюминия.

При переработке растворов глинозёмного производства получают металлический галлий.

После включения ТЭЦ в состав АО «Алюминий Казахстана» в перечне продукции появились также электроэнергия и горячая вода, поступающая для нужд г. Павлодара.

В опытном цехе налажено производство сульфата алюминия-реагента, используемого для очистки питьевой воды.

Ниже, в таблице 3.3 показана динамика изменения количества выпускаемой продукции за 1988;1998 г. г. и ожидаемая тенденция.

Таблица 3 Динамика изменения количества выпускаемой продукции

Технологические процессы, обуславливающие выбросы, сбросы и образование отходов:

Объекты сырьевых переделов (приёмное устройство, среднее дробление, шихтовальный и усреднительный склады) предназначены для измельчения, транспортировки и складирования сырья — бокситов, известняка и угля. К этой же группе относятся дробление и транспорт спека. Технологические процессы переработки сухих пылящих материалов сопровождаются выделением пыли в местах переработки и пересыпки. Все места пылевыделения оснащены устройствами аспирации и пылеподавления, сокращающими запылённость воздуха до незначительной.

Объекты гидрохимических переделов байеровской и спекательной ветвей (блок мокрой обработки, отделение декомпозиции с вакуумным охлаждением, блок обработки гидрата, отделение мокрого размола и коррекционных бассейнов, блок выщелачивания и обескремнивания, отделение выпарки) обеспечивают переработку алюминатных растворов и пульп, а также теплотехнические процессы технологического цикла.

Основное оборудование гидрохимических переделов — ёмкостиработает как при атмосферном, так и при повышенном давлении.

Температура рабочей среды в указанных переделах колеблется от 50 °C до 150 °C. Выброс в атмосферу водяных паров, содержащих аэрозоли щёлочи, происходит через вытяжные трубы ёмкостей, работающих под атмосферным давлением. Очистке эти выбросы не подвергаются, распределены они равномерно по территории, занятой гидрохимическими переделами.

Объекты термических переделов (спекание и кальцинация) оснащены печными устройствами. Вращающиеся печи спекания работают на пылеугольном топливе; температура отходящих газов около 300 ^оС. все печи оснащены газоочистными установками (циклонами и электрофильтрами) с эффективностью пылеулавливания около 99,6%. Выброс печных газов производиться через три дымовые трубы высотой 120 м. На них приходится основной объем газообразных выбросов (SO₂, CO, NO₂ и другие) от объектов глиноземного производства.

Вращающиеся печи кальцинации работают на мазуте; температура отходящих газов до 200^оС. Все печи оснащены газоочистными установками (циклонами и электрофильтрами) с эффективностью пылеулавливания около 99,9%. Печи кальцинации являются источником выбросов глиноземной пыли и газов SO₂, NO₂.

В 1998 года началось и продолжается до сих пор внедрение следующих технологических мероприятий, обеспечивающих повышение пропускной способности ряда переделов:

— схема вывода железистых песков в байеровской ветви;

— схема вывода серого шлама в спекательной ветви;

— промышленное испытание аппаратов Реакал с пульсирующим слоем для выщелачивания мелкоизмелченного спека.

— совершенствование схемы получения крупнозернистого глинозема.

В ходе внедрения и освоения указанных мероприятий кроме технологического эффекта получен попутно и экологический эффект — снижение выбросов твердых веществ в атмосферу, связанное с сокращением потоков твердых материалов, проходящих через переделы дробления, спекания и кальцинации.

Соотношение объёмов организованных и неорганизованных выбросов.

Организованные выбросы в атмосферу осуществляются от:

* печей кальцинации (дымовых газов) после двухступенчатой газоочистки;

* печей спекания (дымовых газов) после двухступенчатой газоочистки;

* аспирационной системы тракта дробления спека электростатической газоочистки;

* аспирационных систем сырьевого тракта, складов соды и складов глинозема после скрубберов и рукавных фильтров;

* ёмкостного оборудования (сгустителей, декомпозёров, мешалок и баков), оснащённого вытяжными трубами для выхода воздуха при перекачке горячих растворов и пульп;

Неорганизованные, выбросы в атмосферу осуществляются от:

* градирен систем водооборота;

* открытых штабелей бокситового сырья.

По фактическим данным доля неорганизованных выбросов в атмосферу на ПАЗ не превышает 1% от общего количества выбросов.

Однако перспективы улучшения экологических показателей есть и у действующей технологической схемы. Они связаны с модернизацией отдельных переделов и видов оборудования. В частности, на переделе кальцинации радикального снижения выбросов можно достичь при замене действующих печей на печи «кипящего слоя». Имеется также возможность и оптимизации технологического режима печей спекания, нацеленной на снижение выбросов вредных веществ, в том числе и газообразных.

Общая оценка технологических аспектов природоохранных

мероприятий.

Природоохранные мероприятия, осуществляемые на ПАЗ, помимо оздоровления экологической обстановки на промплощадке завода и окрестной территории содержат также технологически полезную эффективность. Наиболее весомые из мероприятий, проводимых в настоящее время, следующие:

* Реконструкция газоочистных сооружений отделения кальцинации с повышением степени улавливания глинозёма в конечном итоге должна привести к экономии примерно 10 тыс, тонн глинозёма в год.

* Ввод в эксплуатацию 2-й карты шламоотвала, устройство которой ликвидирует фильтрацию подшламовой воды через днище шламохранилища, позволяет экономить 6−7 тыс. тонн содопродуктов в год.

* Ввод в эксплуатацию установки вывода железистых песков из бокситовой пульпы перед выщелачиванием, что позволило на 6% снизить количество образующегося спека и, соответственно, уменьшить выброс в атмосферу пыли с дымовыми газами на печах спекания.

Мероприятия, планируемые на будущее, также содержат существенную технологическую эффективность. К таковым относятся все мероприятия по экономии вторичных энергоресурсов, а также намечаемая модернизация технологического оборудования.

Очистные сооружения и устройства.

При промышленной переработке бокситов по последовательной схеме Байер-спекание образуются следующие отходы производства:

* выбросы твёрдых и газообразных веществ в атмосферу;

* выбросы жидких веществ в атмосферу;

* сточные воды;

* отвальный шлам;

* твёрдые отходы.

К твёрдым веществам, выбрасываемым в атмосферу, относятся Al₂03, Fe₂0₃, Si0₂, Ма₂0, СаО и др. В газообразном виде в атмосферу выбрасываются S0_2s С0₂, N0₂, ацетон, аммиак, азотная и соляная кислоты. Химической очистке газообразные вещества не подвергаются.

Технологическое оборудование оснащено газоочистными устройствами для очистки газообразных выбросов от твёрдых веществ. Основными источниками выбросов являются ТЭЦ, отделения спекания и кальцинации, сталеплавильные печи литейно-механического цеха, различные аспирационные отсосы.

Для очистки отходящих газов печей спекания №№ 1−5 установлены циклоны ЦН-24 1 600 мм и горизонтальные электрофильтры типа ПГДС 4*50 (на каждой печи), на печах спекания №№ 6—7 — циклоны ЦН-24 и горизонтальные электрофильтры типа УГ 38−15 (на каждой печи), в отделении дробления спёка — электрофильтры типа ЭГЗ.

1.2 Характеристика валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

Основное загрязнение атмосферы связано с выбросами от предприятий цветной металлургии, теплоэнергетики, черной металлургии, нефтегазового от загрязнения атмосферного воздуха сказывается на ухудшении здоровья населения и деградации окружающей среды.

По данным Международного энергетического агентства, Казахстан занимает пятое место в мире по выбросам СО₂ (основной парниковый газ) на единицу валового внутреннего продукта. Это означает, что казахстанская экономика неэффективна с точки зрения ее влияния на окружающую среду и потребления энергии.

Проблема загрязнения атмосферного воздуха были и остаются актуальными. Выбросы в атмосферу вредных веществ от стационарных источников составляют около 2,5 млн тонн/год, транспортные выбросы превышают 1 млн тонн/ год. К наиболее загрязненным отнесены 10 городов, 8 из которых с высоким уровнем загрязнения воздуха. Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдалось в городах: Балхаш (718,7 тыс. тонн), Темиртау (338,9 тыс. тонн), Экибастуз (194,6 тыс. тонн), Аксу (162,3 тыс. тонн), Павлодар (146,9 тыс. тонн), Жезказган (137,9 тыс. тонн), Усть-Каменогорск.

Технологические процессы, обуславливающие выбросы, сбросы, образование отходов:

К технологическим процессам, обуславливающим образование выбросов относятся:

Система топливоподачи и топливоприготовления с образованием угольной пыли.

Процесс сжигания твёрдого и жидкого топлива с образованием твёрдых выбросов золы и шлака, и дымовых газов, содержащих окись углерода, диоксид серы, окислы азота и пятиокись ванадия (газообразные выбросы):

* Твёрдые выбросы золы и шлака улавливаются в холодной воронке и системе золоулавливания и складируются на золоотвале в виде отходов.

* Газообразные выбросы практически на станции не улавливаются, а только ограничиваются режимными мероприятиями и выбрасываются через дымовые трубы с неуловленной золой в атмосферу.

* При охлаждении циркуляционной воды в градирнях происходит тепловое загрязнение атмосферы, сопровождающееся в зимнее время образованием тумана.

* Замазученные и замасленные стоки после предварительной очистки используются в системе гидрозолоудаления.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на ТЭЦ осуществляются через организованные и неорганизованные источники. Через дымовые трубы с газами отводятся вредные вещества, полученные в результате сжигания топлива в котлах.

Зона влияния высоких источников выбросов определяется расстоянием, на котором приземная концентрация вредных веществ и их ситуация составляет 0,05 ПДК.

К организованным источникам выбросов ТЭЦ относятся:

* стационарные — системы вентиляции и аспирации цехов;

* нестационарные — автомашины, бульдозеры, трактора, тепловозы.

К неорганизованным источникам выбросов относятся мазутные баки, топливный склад, топливоподача при сварке и резке металла. С поверхности разогреваемого в ёмкостях мазута выделяются углеводороды. Пыление топливного склада и транспортировка угля сопровождается выделением твёрдых частиц топлива. При сварке и резке металла происходит выделение сварочного аэрозоля, диоксида марганца, фтористого водорода. Воздействие неорганизованных источников выбросов ограничивается границами санитарно — защитной зоны.

В летние дни, в сухую погоду возможно пыление золоотвалов, что недопустимо, так как является сверхлимитным выбросом. Для предотвращения пыления золоотвалов на станции предусматриваются специальные мероприятия: покрытие поверхности золоотвала специальной связующей пленкой, орошение поверхности золоотвала водой.

На ТЭЦ отвод дымовых газов осуществляется через две трубы ст. № 1 — высотой 150 м, диаметром устья 7 м и ст. № 3 — высотой 250 м, диаметром устья 7,8 м. Дымовая труба ст. № 2 высотой 150 м, диаметром устья 7 м законсервирована.

Залповые выбросы пылеугольных котлов являются специфической частью технологического процесса. Они связаны с режимами пуска и остановки котлов, когда сжигается мазут, а также при очистке поверхностей нагрева.

В виду отсутствия потребителей золы и шлака, отбор сухой золы не производится. Из-под электрофильтров зола транспортируется аэрожелобами в бункер сбора, откуда через золосмывной аппарат поступает в канал ГЗУ.

Очистные сооружения и устройства

Все котлоагрегаты оснащены системой золоочистки для улавливания твердых частиц. Котлоагрегаты ст. №№ 1−7 оборудованы одноступенчатыми золоуловителями — трубы Вентури с каплеуловителем, степень золоулавливания составляет по данным станции 96.7%. Котёл БКЗ-420−140 ст. № 8 оборудован двухступенчатой системой золоулавливания, состоящей из скрубберов — увлажнителей и электрофильтров с КПД золоулавливания — 99%. По данным станции в мокрых золоуловителях происходит улавливание диоксида серы с эффективностью 2%, за счёт щелочности орошающей золоуловитель воды.

2. Объекты складирования отходов ПАЗ и ТЭЦ

2.1 Шламохранилище ПАЗ

Шламоудаление и складирование.

При переработке низкокачественных бокситов Казахстана по схеме Байеp-спекание образуются твёрдые отходы производства — отвальные шламы с большим содержанием соединений кальция (СаО 40−45%), железа Fe₂O₃ 21%) и кремнезема (Si0₂ 23%) в виде песчаных и илистых частиц с насыпным весом 1,12−1,4 г/м; количество шлама и состав его приведены в таблице.

Шламовое хозяйство завода включает три системы:

* гидротранспорт шлама;

* складирование шлама;

* возврат подшламовой воды.

Система гидротранспорта шлама производительностью 2800 м^З/час по пульпе включает следующие сооружения:

* центральная шламонасосная станция, расположенная в блоке выщелачивания;

* шламонасосная станция № 2, расположенная в районе шламохранилища.

В каждой насосной станции установлено по 3 насоса ГруТ 2000/63 рабочий, резервный и в ремонте) производительностью 2400−2800 м /час;

* магистральные шламопроводы из трёх ниток стальных труб 0630×10 мм;

* разводящие шламопроводы из стальных труб 0630×10 мм, уложенные на гребне дамб по периметру шламохранилища.

Система складирования шлама включает карту № 1 шламохранилища намывного типа площадью около 170 га.

Пульпа шламов, поступающая в шламонакопитель ПАЗ

Шламонакопитель ПАЗ относятся к сооружениям равнинного типа и расположен в 3 км восточнее территории алюминиевого завода. С южной стороны к шламонакопителю примыкает золоотвал ТЭЦ. Шламонакопитель фактически двумя картами, одна из которых (первая — западная) замывалась в течение 34 лет (с 1964 по 1998 гг.) и в настоящее время намыта до проектной отметки. Это сооружение было построено по проекту института ВАМИ, которым, к сожалению, в основании сооружения не был предусмотрен противофильтрационный экран, препятствующий миграции загрязняющих веществ из техногенного сооружения в естественный грунтовый поток. В 1984 была произведена реконструкция шламонакопителя, при которой по периметру сооружения была организована дренажная система для перехвата фильтрационных вод с откачкой их в прудок шламонакопителя.

Вторая (восточная) карта шламонакопителя алюминиевого завода введена в эксплуатацию в 1998 году. Окончание эксплуатации ее планируется в 2018 году. Для предотвращения фильтрационных потерь по всему периметру второй карты проектом предусмотрено создание противофильтрационной завесы типа «стенка в грунте» .

За все время эксплуатации первой карты шламонакопителя в нее было уложено 53,7 млн. т отходов. В шламонакопитель № 2 в 2009 году планируется складировать 2,35 млн. т отвального шлама глиноземного производства, образующего на заводе по параллельной схеме «Байер — спекание» .

В соответствии с принятой технологией, бокситовая руда, основными поставщиками которой являются Краснооктябрьское и Торгайское бокситовые рудоуправления (Костанайская область), подвергается щелочной обработке при температуре 105−107° с последующей промывкой твердого осадка (байеровского шлама) в сгустителях. На шламовое поле поступает отвальный шлам из ветви спекания, получаемый в результате термической обработки байеровского шлама с известняком и содой, при температуре 1160° последующего выщелачивания в системе сгустителей и гидроциклонов.

Шламонакопитель создан путем первоначальной отсыпки дамбы из местных грунтов. Периметр дамбы первой карты шламонакопителя составляетболее 5 км, площадь его достигает 1,9 км. Площадь второй карты шламонакопителя составляет 100,6 га (из них полезная площадь — 86,4 га). Размер санитарно-защитной зоны шламонакопителя (согласно Паспорта гидротехнического сооружения, имеющегося на предприятии) принят 250−300 м при этом сооружение расположено от населенных пунктов на расстоянии до 10 км, от источников питьевого и хозяйственного назначения — 15 км, от сельскохозяйственных угодий — 2 км, от транзитных дорог и лесопосадок- 3 км. Шламонакопитель является намывным сооружением, в которое ведется складирование пульпы отходов производства глинозема. После заполнения первоначальной емкости, образованной пионерной дамбой, последующий рост сооружения в высоту осуществлялся при помощи ограждающих дамб, возводимых из заскладированных шламов, перемещаемых бульдозером из пригребневой части пляжа намывного сооружения.

Гидротранспорт отходов производства осуществляется путем подачи их пульпы из технологического процесса в зумпф шламонасосной станции. От здания насосной станции и далее по гребню плотины шламонакопителя проложен распределительный шламопровод. Подача пульпы за гребень дамбы сооружения осуществляется зенитным способом.

Осветленная вода прудка из шламонакопителя подается в насосную оборотного водоснабжения завода самотеком через водосливные колодцы и металлические трубопроводы.

По мере растекания шламистой пульпы по пляжу шламонакопителя происходит классификация твердого по грансоставу: вблизи места выпуска пульпы преобладают крупнозернистые шламы, на расстоянии 70−120 м от места выпуска — среднезернистые шламы и на границе уреза воды отстойного прудка — пылеватые шламы. Для крупнозернистых шламов характерно наличие 43% частиц крупнее 1,0 мм, 42% частиц размером 1,0 — 0,1 мм и 15% части размером 0,1−0,01 мм. Частиц физической глины в крупнозернистых шламах содержится не более 1,0%. Для среднезернистых шламов характерно наличие 2% частиц крупнее 1,0 мм; отмечается преимущественное содержание частиц размером 1,0−0,1 мм (71%). У среднезернистых шламов несколько уплачивается содержание частиц физической глины (до 5%). Для пылеватых шламов характерно преимущественное содержание частиц 0,5−0,1 мм (47%). Частиц физической глины в пылеватых шламах обнаруживается около 30%.

Удельный вес заскладированных шламов зависит от размера их частиц и колеблется в пределах от 3,3 г/см³ (у крупнозернистых) до 2,98 г/см³ (у пылеватых). Обратная зависимость наблюдается для объемного веса соответственно от 1,42 до 1,84 г/см³) и влажности (соответственно от 8,0% до 44%). В зависимости от грансостава шламов меняется и их фильтрационная способность: у крупнозернистых шламов коэффициент фильтрации составляет 8,3 м/сутки, у среднезернистых — 3−5 м/сутки и у пылеватых — 0,2−0,9 м/сутки.

По своим физическим характеристикам описываемые шламы не пожаровзрывоопасны, илистая фракция их обладает весьма высокой влагоемкостью (остаточная влажность илов прудковой зоны шламонакопителя № 1 составляет 30−33%). Заскладированные шламы глиноземного производства довольно связны в процессе хранения и отличаются нелетучестью, что обеспечивается формированием на поверхности уложенного материала эрозионноустойчивой корочки, формирующейся в результате взаимодействия кальциевых соединений шлама с углекислым газом воздуха. В минералогический состав шламов входят оксидные формы — гетит, гематит, анатаз и т. д. Химический состав шламов глиноземного производства представлен преимущественно оксидами (в %): кальция (37−42), железа (23,8- 29,8), кремния (8−22), алюминия (3,0−5,5), титана (2,9−3,2) и натрия (1,1−1,9).

Кроме того, анализами установлено наличие в шламах до 0,73% (7,3 г/кг.

шлама) фтора и 0,0017% (17 мг/кг шлама) трехвалентного мышьяка.

Для более подробной характеристики пульпы шламов алюминиевого завода, складируемой в шламонакопитель, в процессе обследования накопителей отходов АО «Алюминий Казахстана» (лето 2006 года) отобраны пробы серых и красных шламов, складируемых в накопитель, и жидкая фаза шламовой пульпы (проба отобрана с прудка шламонакопителя № 2).

2.2 Отходы производства глинозема

Проблемы отходов производства и потребления в настоящее время очень актуальны и говорить причину даже и нет необходимости. Для республики в целом, так и для Павлодарской области, в частности, характерна тенденция роста объемов образования твердых бытовых и промышленных отходов, что во многом обусловлено ростом производства, разработкой новых технологий, неуклонным возрастанием городского населения и улучшением условий жизни. Поскольку большие площади заняты под породные отвалы угледобывающих предприятий и золоотвалы теплоэлектростанций, одной из приоритетных проблем является их рекультивация. Захоронению на полигонах, свалках промышленных отходов должна предшествовать их переработка с целью обеспечения экологической безопасности.

Необходим переход предприятий на безотходные и малоотходные технологии, так как ежегодно используется и передается потребителям лишь порядка 2% переработанных промышленных отходов. Одной из проблем области является отсутствие учета образования опасных отходов, в том числе медицинских. Отсутствие полигона токсичных отходов приводит к тому, что опасные отходы зачастую находятся вместе с твердыми бытовыми отходами, что недопустимо.

Несовершенство существующей системы управления твердыми бытовыми отходами приводит также к образованию на территории города несанкционированных свалок. Причем данная проблема остается нерешенной, несмотря на периодически выполняемую санитарную очистку селитебной зоны.

Как уже указывалось выше, в качестве промпродуктов и отходов, сбрасываемых в накопители отходов алюминиевого производства, отслежены: проба № 589 — шлам (осадок) подпшамовой воды (цех подготовки сырья), проба Ш 586 — шлам (осадок) после насоса 272 (ГМЦ-2), проба № 587 — шлам осадок) после насоса 724 (ГМЦ-2); проба № 588 — отвальный шлам цеха спекания; проба № 583 — серые шламы со шламонакопителя № 2; проба № 585 — красные шламы со шламонакопителя № 2, проба № 590 — подшламовая вода ЦПС-1; проба № 591 — вода с бассейна шламоудаления (ЦС); проба № 592 — прудковая вода со шламонакопителя № 2.

Были выполнены определения содержания в упомянутых пробах различных химических, которые могут являться потенциально опасными для окружающей среды и здоровья человека. Результаты полуколичественного спектрального анализа проб твердых отходов глиноземного производства приведены в таблице 4.

Из таблицы 5 видно, что во всех твердых отходах глиноземного производства, по сравнению с ПДК этих элементов в почвах, обнаружено I существенное количество (примерно на порядок больше) свинца и ванадия; в I серых шламах ГМЦ-2 содержится 2 ПДК меди. Также 2−3 ПДК для почв обнаружен марганец (в серых шламах). В пределах ПДК для почв обнаружен титан. Значительно меньше ПДК для почв (иногда на 1−2 порядка) в твердых отходах глиноземного производства содержатся никель, хром и цинк.

Фтор, как и все галоиды, выполненным спектральным анализом не определяется. Поэтому, ниже, в таблице 6, нами приводятся результаты химического анализа на подвижные формы фтора.

Анализы показали, что в отходах глиноземного производства его содержится относительно высокое его количество: от 4,0 ПДК (при ПДКр равной 2,8 мг/кг) в шламах, отобранных из шламонакопителя, и в отвальных шламах ЦС, до 38 ПДК — в красных с места их образования (в ГМЦ-2).

Таблица 6 Результаты химического анализа отходов глиноземного производства на содержание подвижных форм фтора

Для уточнения количественных показателей химических свойств ученных проб отходов производства в центральной заводской лаборатории был выполнен полный химический анализ твердых отходов алюминиевого производства (таблица 7).

3. Экспериментальная часть — методики определения массовых долей компонента

В Центральной заводской лаборатории я ознакомилась с различными рентгеноспектральными методами определения различных веществ в образцах. Ознакомилась также с фирменными стандартами предприятия на определения различных компонентов в отходах ПАЗ, так как тема моей Дипломной работы напрямую связана с отходами глиноземного производства. Рассмотрим подробнее методы определения различных компонентов в отходах ПАЗ. Методика определения оксида натрия, магния, алюминия (III), кремния (IV), фосфора (V), калия, кальция, титана (VI), железа (III). Рассмотрим методику определения оксида натрия, магния, алюминия (III), кремния (IV), фосфора (V), калия, кальция, титана (VI), железа (III). Номенклатура определяемых компонентов и диапазоны определения их массовых долей представлены в таблице 8.

Таблица 8 Номенклатура определяемых компонентов

Cредства измерения, реактивы материалы:

1) Рентгеновский многоканальный спектрометр типа Simultix — 3550 в комплекте.

2) Сушильный шкаф с терморегулятором, обеспечивающий температуру нагрева (105+5) ^ОС и (300+5)^ОС по действующей нормативной документации.

3) Печь электрическая камерная лабораторная (температура нагрева 1175+20 ^ОС)

4) Весы аналитические АЕ-200, точность + 0,0002 г.

5) Мешалка магнитная ММ-5

6) Стаканчик для взвешивания (бюкс) СН 45/13 (60/14) по ГОСТ 25 336

7) Капельница КН 2−50 ХС по ГОСТ 25 336.

8) Кальций углекислый

9) Кислота борная

10) Литий тетраборнокислый трехводный гидротированный

11) Литий йодистый

12) Спирт ректификованный по ГОСТ 18 300–87

Стандартные образцы состава оксидных материалов утвержденных типов, в которых аттестованные значения массовых долей компонентов близки к значениям массовых долей компонентов, определяемых по данной МВИ.

Метод измерений

Измерения выполняют рентгеноспектральным методом. Методом основан на возбуждении флуоресцентного излучения атомами определяемых компонентов от излучателей проб, сплавленных с литием тетраборнокислым и его регистрации соответствующими спектрометрическими каналами на рентгеновском спектрометре. В основу метода положен способ теоретических поправок с элементами способа внешнего стандарта. Количественный рентгеноспектральный анализ проводят по интенсивностям Кблиний натрия, алюминия, калия, кальция, титана, железа, и рассчитывают массовое концентрации определяемых компонентов с помощью градуировочных характеристик по уравнениям вида (1):

С_i= I_i* (1+I_j a_j)+ b_j I_j+ k_i (1)

Где С_i — концентрация определяемого компонента;

I_j, I_j — интенсивность Кблинии определяемого и учитываемых элементов определения;

a_j, b_j, k_i — коэффициенты регрессивного уравнения, учитывающие присутствие других элементов на флоуресцентное излучение определяемого элемента.

Общие требования к данному методу анализа

Проба, поступающая на анализ, должна иметь крупность не более 0,16 мм.

Во избежание загрязнения излучателя запрещается прикасаться к его рабочей поверхности.

Для одной пробы параллельно подготавливаются два излучателя. При выполнении серийных анализов по постоянному графику отбора допускается выполнение анализа в одном определении.

Одновременно с анализом проб выполняют определение массовых долей компонентов в реперном образце для учета аппаратурного дрейфа.

Контроль градуировочных коэффициентов проводят не реже 1 раза в 6 месяцев посредством анализа не менее 5 градуировочных образцов. Разница между аттестованными значениями для соответствующих образцов и зарегистрированными при контроле С⁰_А-изм не должна превышать 0,5 R_n. Если это условия не выполняется, то выполняют перекалибровку.

Подготовка образцов для измерения

Пробу, поступившую на анализ, высушивают в сушильном шкафу при температуре (105+5) С⁰ не менее 60 минут.

Высушенную пробу извлекают из сушильного шкафа и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе.

Взвешивают навески пробы и флюса. Соотношение массы пробы к массе флюса в сплаве 0,5: 5.000. Навеску порошкового материала перемешивают в бюксе на магнитной мешалке с навеской флюса до однородной по цвету массы. Количество излучателей — два.

Количество капель раствора лития определяется с учетом вида анализируемого материала экспериментально (от 7 до 12 капель 0,2 — 0,3 см³)

Время сплавления — 12 минут. Сплавленные производят с двукратным извлечением из печи (через 4 минуты) и перемешиванием в течение 10−20 секунд кругообразными движениями в горизонтальной плоскости, после чего продолжают сплавление в течение оставшегося времени. После сплавления снова перемешивают расплав и устанавливают тигель на керамическую подставку для охлаждения на 5−8 минут. Остывший расплав извлекают из тигля.

Полученные излучатели помещают в бумажный пакет, содержащий идентификационную запись о пробе:

— наименование материала;

— номер пробы (если есть);

— дата, время.

Контроль аппаратурного дрейфа.

В качестве реперного образца, используемого для контроля аппаратурного дрейфа, применяют излучатель, изготовленный из материала со средним содержанием определяемых компонентов.

Излучатель готовят сплавлением с литием тетраборнокислым.

Измеряют интенсивности определяемых компонентов в реперном образце, по которым рассчитывают, с использованием систем уравнений (1) и (2), содержания определяемых компонентов (характеристики реперного образца) С^Р_А. Характеристики реперного образца фиксируется в таблице, которая находится на рабочем месте.

Выполнение измерений

При выполнении измерений аналитических сигналов для каждого контролируемого компонента анализируемой пробы в условиях, принятых при градуировке методики.

Одновременно с каждой серией проб выполняют анализ реперного образца.

Обработка результатов измерений

Массовые концентрации определяемых компонентов рассчитываются по одному из вариантов.

Вычислительным комплексом спектрометра результат выводится на печать. В результат анализа вносится коррекция на аппаратурный дрейф, определенная по выполненным измерениям реперного образца, путем ввода поправки на разницу между измеренной и установленной.

С^пр_А= С_А^{пр, изм} — (С_А — С_А), (2)

Кажущиеся содержания определяемых компонентов С_А выводятся на печать и с учетом аппаратурного дрейфа вводятся в программный комплекс, осуществляющий расчет по системе уравнений вида (2).

За результат измерения массовой доли компонента Х^А принимают среднее арифметическое значение двух параллельных определений Х₁^А и Х₂^А массовой доли определяемого компонента в образце пробы.

Таблица 9 Значения предела повторяемости и критического диапозона в относительных единицах при доверительной вероятности Р=0,95

Контроль качества результатов измерений при реализации МВИ в лаборатории

Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории предусматривает:

— оперативный контроль процедуры измерения (на основе оценки погрешности отдельной процедуры);

— контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости, погрешноти).

Таблица 10 Результаты измерений оформляются в виде:

Методика определения хлориона и оксида серы (VI):

Рассмотрим методику определения хлориона и оксида серы (VI):

Метод основан на возбуждении флуоресцентного излучения атомов серы, хлора, фосфора и его регистрации соответствующими спектрометрическими каналами на рентгеновском спектрометре, от специально подготовленных излучателей проб.

Количественный анализ проводят по интенсивностям К_а— линий серы, хлора и фосфора. В основу положен способ внутреннего стандарта. Массовые доли оксида серы, иона хлора рассчитывают с помощью градуировочных характеристик по уравнениям вида (3):

С_j= a_j* I_j/I_p +b_j, (3)

где С_j — массовая доля определяемого компонента (SO₃, Cl);

a_j, b_j — коэффициенты линейной регрессии;

I_j — интенсивность излучения определяемого элемента (S, Cl);

I_p — интенсивность фосфора, используемого в качестве внутреннего стандарта (При определении серы и хлора на основе способа внутреннего стандарта, анализируемая проба не должна содержать фосфора).

Рентгеноспектральный анализ технологических продуктов не подверженных колебаниям концентраций основных компонентов допускается проводить по способу внешнего стандарта, с помощью градуировочных характеристик по уравнениям вида (4):

С_i= a_i* I_i+b_i, (4)

С_i— массовая доля определяемого компонента (SO₃, Cl);

a_i, b_i — коэффициенты линейной регрессии, характеризующие связь регистрируемой интенсивности К_а— линии серы с содержанием оксида серы, и К_а— линии хлора с содержанием иона хлора в пробе;

I_i — интенсивность регистрируемого излучения К_а— линий.

Аппаратура, материалы, реактивы, используемые для подготовки проб к анализу.

1) Рентгеновский многоканальный спектрометр типа Simultix — 3550 в комплекте.

2) Механическое усредняющее устройство типа «кофемолка»

3) Печь электрическая камерная лабораторная (температура нагрева 600+20 ^ОС)

4) Калий сернокислый

5) Калий фосфорнокислый

6) Натрий азотнокислый

7) Капельница КН 2−50 ХС по ГОСТ 25 336.

8) Натрий хлористый

9) Тигель высокий форфоровый

10) Литий тетраборнокислый трехводный гидротированный

11) Литий йодистый

12) Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18 300

Подготовка к выполнению анализа

Навеску материала, поступившего на анализ, массой 10,000 г смешивают с 0,25 г калия фосфорнокислого однозамещенного до однородной по цвету массы. Полученную смесь количественно переносят в стакан вибростирателя и истирают в течение 4 минут.

Материалы (в данном случае твердые отходы: шлам, зола угля) содержащие серу в виде сульфидов подвергают предварительному окислению нитратом натрия.

Навеску пробы массой 10,000 г помещают в форфоровый тигель, добавляют 2,000 г нитрата, смесь тщательно перемешивают до однородной по цвету массы и помещают в электрическую печь. Прокаленный материал после охлаждения на воздухе до комнатной температуры, смешивают с 0,250 г однозамещенного фосфата калия.

Подготовка рентгеновского спектрометра

Подготовку рентгеновского спектрометра к выполнению измерений проводят согласно инструкции по эксплуатации. Градуировку спектрометра осуществляют по градуировочным образцам. В качестве градуировочных образцов используют стандартные образцы предприятия, имеющие аттестованные значения содержаний хлор-иона и оксида серы, а также технологические пробы, проанализированные химическими методами.

Для оперативного контроля аппаратурного дрейфа и коррекции градуировочного графика создают реперные образцы, представляющие собой излучатели, в виде литых боратных дисков.

Таблица 11 Состав реперных образцов.

Одновременно с градуировкой спектрометра регистрируют интенсивность К_а — линий серы, хлора и фосфора реперных образцов и рассчитывают соответствующие содержания компонентов по уравнению (3), или по уравнению (4), при выполнении анализа по способу внешнего стандарта. Найденные значения реперным образцам, и фиксируются в таблице.

Выполнение анализа

Излучатель помещают в прободержатель спектрометра, производят анализ, используя соответствующую аналитическую группу. Измеренные значения аналитических сигналов серы, хлора, фосфора автоматически, в соответствие с градуировочными графиком, преобразуется в значения массовых концентраций оксида серы и иона хлора в анализируемой пробе.

Обработка результатов

Массовые концентрации определяемых компонентов рассчитываются вычислительным комплексом спектрометра, результаты выводятся на печать.

Результаты анализа подвергаются коррекции с учетом поправки на аппаратурный дрейф, определенной по результатам анализа реперных образцов. Для содержания оксида серы по 2% и хлор-иона до 0,5 учет аппаратурного дрейфа проводят по образцам.

В процессе инвентаризапии отходов предприятий, расположенных на Павлодарской площадке предприятия (в цехах Алюминиевого завода, в накопителях отходов — шламонакопителе и золоотвале) были отобраны следующие пробы: шлам (осадок) подшламовой воды цеха подготовки сырья

(ЦПС-1), шлам (осадок) после насоса 272 в гидрометаллургическом цехе

(ГМЦ-2), шлам (осадок) после насоса 724 (ГМЦ-2), отвальный шлам цеха спекания (ЦС), серые шламы со шламонакопителя № 2 хвостового хозяйства, красные шламы со шламонакопителя № 2, подшламовая вода цеха подготовки сырья (ЦПС-1), вода с бассейна пшамоудаления цеха спекания (ЦС) и прудковая вода со шламонакопителя № 2.

Были выполнены определения содержания в упомянутых пробах различных химических элементов, которые могут являться потенциально опасными для окружающей среды и здоровья человека. Выполнены работы по рентгеноспектральному анализу проб твердых отходов глиноземного производства, заскладированных отходов, а также почвогрунтов, отобранных из генетических горизонтов в пройденных почвенных шурфах.

Для расчета лимитов размещения отходов производства предприятия в 2007 году был изучен уровень загрязнения основных компонентов окружающей среды на границе санитарно-защитной зоны накопителей (далее СЗЗ) — подземных вод и почвогрунтов. В настоящем отчете приведены результаты этого исследования по 26 пробам почв на Павлодарской площадке, отобранных в 2006 году. Кроме того, подземные воды, обнаруженные в районе СЗЗ накопителей Павлодарской площадки, охарактеризованы по 9 пробам воды, отобранным из наблюдательных скважин в 2006 году, и по 7 пробам воды, отобранным в 2007 году.

АО «Алюминий Казахстана» использует в технологическом процессе, как уже сказано выше, бокситы Тургайского и Краснооктябрьского рудников и, кроме того, на Павлодарской площадке имеет три накопителя отходов производства: шамонакопитель алюминиевого завода (ПАЗ), состоящий из двух карт, золоотвал ТЭЦ и ведомственную свалку твердых хозбытовых и строительно-производственных отходов. Перечисленные накопители отходов Павлодарской площадки расположены компактно восточнее площадок алюминиевого завода и ТЭЦ.

3.1 Золошлаки и золоотвал ТЭЦ

Золоотвал ТЭЦ пущен в эксплуатацию в 1964 году (окончание эксплуатации золоотвала планируется в 2010 году) и расположен восточнее промплощадки ТЭЦ.

Золоотвал ТЭЦ, как гидротехническое сооружение, относится к сооружениям овражного типа с емкостью 33 млн. м³ и распластан с запада на восток примерно на 4,0 км. Севернее золоотвала (в 100−300 м) расположены карты шламонакопителя алюминиевого завода.

Намыв пляжа золоотвала производится при помощи системы распределительных пульпопроводов, уложенных по гребню дамб. Сброс пульпы золошлаков осуществляется через выпуска.

Удаление отходов производства с ТЭЦ осуществляется по шлакопроводам. Осветленная вода с золоотвала подается на ТЭЦ при помощи насосной станции осветленной воды по стальному водоводу.

С начала эксплуатации ТЭЦ в золоотвале накоплено 27,8 млн. т золошлаков. Площадь золоотвала ТЭЦ составляет 796,367 га.

На ТЭЦ предусмотрена оборотная система подачи осветленной воды в технологический процесс: из прудка золоотвала вода через водосбросной колодец поступает в насосную станцию осветленной воды и далее на ТЭЦ.

Размер санитарно-защитной зоны золоотвала на предприятии принят в 1000 м (согласно нормативов, предложенных МЗ РК).

До ближайшего водотока от золоотвала ТЭЦ — реки Иртыш — 9,0−10,0 км, города Павлодар — 5,0-т-5,5 км.

Предприятие планирует утилизацию золошлаков путем использования их для производства стеновых материалов, керамзитового гравия, кирпичей или в дорожном строительстве.

Отходы производства ТЭЦ (золошлаковый материал) образуются в процессе сжигания каменного угля Экибастузского месторождения в котлах.

Дымовые газы очищают от золы в системе мокрого золоулавливания, состоящей из трубы Вентури и полого скруббера. Газ подается сначала в трубу Вентури, которая орошается водой. Уловленные частицы золы осаждаются на днище скруббера, а мелкие частицы вместе с дымовыми газами попадают в скруббер. Скруббер тоже орошается водой, вследствие чего происходит дополнительная (тонкая) очистка дымовых газов от пыли и золы. Пульпа (суспензия золошлакового материала) с днища скруббера поступает в шлаковый канал и дальше стекает в шлакоприемник. Отсюда пульпа баггерными насосами перекачивается в золоотвал. При этом соотношение Г: Ж находится в пределах от 1: 10 до 1: 20.

Золошлаковые отходы (далее ЗШО) представляют собой мелкодисперсный продукт от светло-серого до темно-серого цвета (в зависимости от содержания частиц несгоревшего угля). По форме лежалые золошлаки представлены микросферами (оплавленные под воздействием высоких температур частицы кварца) и частицами неправильной угловатой формы. Основные физико-химические характеристики экибастузского угля приведены в таблице 12.

Таблица 12 Основные характеристики экибастузских углей

Соответствующие анализы показали, что изучаемые золошлаки являются полностью негорючим, взрывобезопасным материалом. По горючести ЗШО, согласно заключению специальной научно-исследовательской лаборатории пожарной безопасности ДГПС КЧС Республики Казахстан, относятся к группе негорючих материалов со следующими показателями (таблица 13).

Таблица 13 Результаты испытаний золошлаковых отходов на горючесть

Анализы, приведенные в фондовых материалах, показывают, что золошлаки от сжигания экибастузских углей содержат 9 элементов I-IV классов опасности в концентрациях, превышающих фоновые значения для почв в 1,1−5,5 раз, но не превышающих ПДК для почв.

Эколого-геохимический ряд золошлаков экибастузских углей по средней величине коэффициента концентрации К_с имеет вид: фосфор — 5,5; серебро — 2,8; селен — 2,3; бериллий 1,5; молибден — 1,5; вольфрам — 1,4; фтор — 1,3; медь — 1,2; стронций — 1,2; свинец — 1,1; марганец — 1,1; цинк — 1,0; бор — 1,0; ванадий — 1,0; висмут — 1,0; ртуть, барий, кобальт, олово, никель, хром, сурьма 0,8+0,2.

Анализируя геохимический ряд, можно прийти к выводу, что можно ожидать загрязнения компонентов среды такими потенциально опасными элементами как Be, Mo, W, F, Cu, Sr, Pb, Mn.

Химический состав золы от сжигания экибастузского угля приведен в таблице 14.

Таблица 14 Результаты химического анализа золы от сжигания экибастузского угля

Показатели, приведенные в таблицах 13 и 14, свидетельствуют о том, что золошлаки по химическому составу представлены преимущественно оксидами кремния, алюминия, железа и кальция, на долю которых приходится до 95% массы материала. Из микрокомпонентов в золе ТЭЦ обнаружены в количестве до 0,005 медь, мышьяк, никель, цинк, до 0,003% - свинец.

Каменный уголь Экибастузского месторождения с минералогической точки зрения характеризуется наличием глинистого материала каолинитовоготипа, магнетита, доломита, кальцита, кварца, сидерита, пирита, а золошлаковый же материал от сжигания этих углей состоит главным образом из алюмосиликатов, где присутствуют муллит, кварц, гематит, магнетит и недожог угля.

Основная масса химических элементов, обнаруженных в золошлаковых отходах, представлена в основном, как это было сказано выше, оксидами, содержащимися в количествах, не превышающих их среднее содержание в почвах, а также цветными, редкими и др. металлами (таблица 15).

Таблица 15 Сравнение спектрального анализа золошлаков с анализом почвы и угля

Из таблицы 15 видно, что микрокомпоненты золошлаков можно систематизировать в четыре группы: элементы, которые практически отсутствуют в исследуемом материале (в нашем случае это большая группа благородных, редких и некоторых цветных металлов, включая сурьму, кобальт, серебро и др.); вторая группа элементов, которые присутствуют в исследуемом материале в количествах значительно меньших фоновых и ПДК для почв (сюда следует отнести церрий, цинк, титан, марганец и др.); третья группа элементов, содержание которых близко к фоновому или ПДК для почв (свинец) и, наконец, четвертая группа элементов, содержание которых превышает ПДК для почв (медь, никель, ванадий, мышьяк).

Анализируя приведенные в таблице 13−15 данные по химическому составу золы, можно сказать, что создание условий для повышения подвижности перечисленных выше элементов позволит (в потенциале) ожидать их миграции из золоотвала и появление их в опасных концентрациях в подземных водах (за счет инфильтрации растворов через ложе и борта сооружения), почвах и атмосферном воздухе при интенсификации золовых (дефляционных) процессов.

Из форм содержания основных потенциально опасных химических элементов в экибастузских углях следует выделить их валовые формы, подвижные формы (в основном экстрагируемые ацетатно-аммонийным буферным раствором) и воднорастворимые формы.

Данные таблицы показывают, что золошлаки содержат определенное количество воднорастворимых форм таких элементов, как As, Сd, Си, Mn, Ni, Pb и Zn. В то же время, сравнивая полученные данные с нормативами на предельно допустимые концентрации подвижных форм указанных металлов в почвах, можно сказать, что только для меди и мышьяка содержание подвижных форм в золошлаках несколько превышает ПДК в почвах. Содержание остальных металлов, в том числе и никеля, в рассматриваемых субстратах намного ниже предельно допустимых концентраций для почвы. То есть, с этой точки зрения, рассматриваемые золошлаковые отходы практически безвредны.

Для химической характеристики золошлаков выполнен их рентгеноспектральный анализ. На анализ была представлена проба золошлаков, с пляжа золоотвала Павлодарской ТЭЦ-1. Как показал спектральный анализ в пляжных золошлаковых отложениях свыше ПДКп содержатся медь и марганец. Мышьяк не обнаружен.

3.2 Твердые хозбытовые и строительно-производственные отходы и их накопитель

Ведомственная свалка ПАЗ расположена в 200 м северо-восточнее первой карты шламонакопителя, эксплуатируется с 1980 года и занимает площадь 24,0 га (размеры площадки под свалку 400×600 м). Проектный срок функционирования этого сооружения определен в 100 лет. В настоящее время складирование отходов на ведомственной свалке ведется на северную карту (ее размеры 400×200 м), а южная карта является резервной. Всего за время эксплуатации ведомственной свалки в нее уложено 185,3 тыс. т отходов.

Описываемое сооружение ограждено специальным рвом и канавой. По периметру сооружения осуществлена посадка густорастущего кустарника.

На ведомственную свалку складируются строительно-производственный мусор, хозяйственно-бытовые отходы предприятия и промасленный утиль текстиля.

Строительно-производственные отходы (строительный бой, просыпи спека и сырья, отработанные формовочные смеси, лом огнеупорного кирпича и изделий из него, отходы уплотнительных материалов и резино-технических изделий, макулатура отходы пластмасс и т. п.) образуются при ремонтных и Строительных работах в зданиях, на различных сооружениях и оборудовании Предприятия, где они предварительно накапливаются на ремонтных площадках, в кюбелях и т. д. с последующим вывозом автотранспортом к месту Хранения на ведомственную свалку. Этот тип отходов отличается пожаровзрывоопасностью, практически не содержат влаги. Годовой объем образования строительно-производственных отходов на предприятии — 10,3 тыс.т.

Хозяйственно-бытовые отходы и прочий мусор образуются при уборке бытовых и административных помещений на промплощадке алюминиевого, завода. Годовой объем образования хозбытовых отходов составляет 400 т. Эти отходы накапливаются в контейнерах и затем вывозятся на свалку, спецавтотранспортом, где они разравниваются, уплотняются и засыпаются слоем нейтрального грунта (преимущественно грунтом, вынутым при строительстве емкости для захоронения этого типа отходов).

Промасленный утиль текстиля представляет собой обтирочные промасленная ветошь) и упаковочные материалы, вышедшую из употребления спецодежду и т. п. Основная масса этого материала (95,4%) сдается во втoppecypcы" и лишь 0,2 т (4,6%) утиля, смешанного с технологическими материалами или загрязненного до степени, исключающей их дальнейшее вторичное использование, накапливается в специально отведенных местах и, по мере накопления оптимальной транспортабельной порции, грузится на автотранспорт и доставляется на ведомственную свалку. Описываемый утиль представляет собой твердую, нерастворимую в воде, сухую, нелетучую, но пожароопасную массу.

Расстояние ведомственной свалки от населенных пунктов составляет 7−8 км, от источников питьевого и хозяйственного назначения — 13,5 км, от сельскохозяйственных угодий — 0,3 км, от транзитных дорог — 2,0 км и от лесопосадок — 0,8 км.

3.3 Оценка влияния накопителей отходов производства на компоненты окружающей среды

Основной задачей настоящих исследований было определение допустимых объемов (лимитов) размещения отходов, поэтому наиболее пристальное внимание в данном разделе будет уделено состоянию компонентов окружающей среды на границе санитарно-защитной зоны накопителей отходов.

Поверхностные и подземные воды

Из четырех отходохранилищ предприятия (первой и второй карт шламонакопителя, ведомственной свалки мусора и золоотвала ТЭЦ) наибольшую опасность в загрязнении подземных вод территорий, прилегающих к указанным отвалам, представляет золоотвал. Другие отвалы либо не обводнены (ведомственная свалка мусора и первая карта шламонакопителя), либо у них предусмотрено создание малофильтруемого ложа в основании сооружения (вторая карта шламонакопителя).

В геологическом строении района Павлодарской площадки промотвалов АО «Алюминий Казахстана», как это было уже сказано выше, принимают участие плотные, вязкие, пластичные глины, которые залегают повсеместно в кровле водоносного горизонта. Наличие такого водоупора обеспечивает разделение режимов водоносных горизонтов, залегающих выше и ниже толщи глин.

Отсутствие в ложе наиболее водообильного сооружения — золоотвалапротивофильтрационного экрана, при легком механическом составе грунтов ложа, способствует установлению тесной гидравлической связи отстойного пруда золоотвала с водоносным горизонтом.

Немалую роль в этом процессе играют значительные размеры отстойного пруда.

Анализ гидрогеологических условий в районе золоотвала свидетельствует о том, что воды отстойного пруда, фильтруясь через толщу намытых золошлаковых отложений и претерпевая некоторые изменения химического состава, попадают в естественные грунты основания сооружения.

Правда, сравнительно небольшие гидравлические уклоны подземного потока и чередование слоев грунтов с легким и тяжелым механическим составом позволяют предположить, что интенсивного перемешивания техногенных фильтрационных вод с грунтовыми не происходит.

Как показывает опыт исследований прошлых лет, имеет место, как правило, загрязнение только верхней части естественного грунтового потока.

Касаясь количественной стороны вопроса возможного загрязнения подземных вод, следует учитывать, что повышенное валовое содержание некоторых загрязняющих веществ в золошлаках еще не указывает на фактическую опасность развития процесса загрязнения подземных вод.

Действительно, из всех опробованных источников технологических вод ТЭЦ (таблица 16) о реальной угрозе загрязнения подземных вод можно говорить лишь о жидкой фазе пульпы гидрозолошлакоудаления и воде отстойного пруда сооружения.

Таблица 16 Содержание химических элементов в технологических водах ТЭЦ

Анализируя данные таблицы 16 можно констатировать, что некоторые выявленных элементов потенциально опасны и могут привноситься в подземные воды из золоотвала с фильтрационными водами. К ним относятся бериллий, содержание которого в жидкой фазе пульпы ГЗУ превышает ПДК его в водоемах санитарно-бытового назначения в 55 раз, а в оборотной воде — в 3,5 раза. К разряду загрязняющих веществ, потенциально опасных для подземных вод можно отнести ванадий (соответственно в 7,0 и 3,5 раза). В жидкой фазе пульпы ГЗУ обнаруживается значительное количество алюминия (в 30 раз больше ПДК) и кремния (в виде свободной кремнекислоты) — в 3 раза выше ПДК, марганца (в 22 раза выше ПДК). Приведенные в таблице 16 цифры говорят о том, что не исключено существование значительного градиента нагрузки со стороны золоотвала в отношении естественно грунтового потока. В то же время, для таких химических элементов, как железо, медь и стронций такие градиенты либо отсутствуют, либо они весьма незначительны (в пределах ПДК). Помимо тяжелых металлов в технологических водах ТЭЦ содержатся мышьяк и фтор, которые обнаружены в подземных водах территорий, прилегающих к золоотвалу, в количестве: фтор — 1,5 4−3,6 мг/дм³ (при содержании его в водах золоотвала 3,8 — 4,0 мг/дм³)мышьяк — 0,005 — 0,05 мг/дм³ (при содержании его в водах золоотвала 0,01 мг/дм). Однако, исследования подземных вод в районе границ санитарно-защитных зон промотвалов предприятия, позволили установить, что в 1000 м от промотвалов практически все потенциально опасные загрязняющие вещества содержатся в количествах, не превышающих ПДК.

Результаты опробования подземных вод прилегающих к накопителям территорий и прудковых вод накопителей отходов Павлодарской площадки, выполненного в 2007 году, приведены в таблице 17. Анализами прудковых вод золоотвала ТЭЦ установлено, что они существенно менее загрязнены: в них несколько повышено содержание алюминия (1,5 ПДК), ванадия и лития (2 ПДК), марганца (4 ПДК). Анализами подземных вод, выполненными предприятием летом 2006 года, установлено, что фтор в них обнаруживается преимущественно на уровне ПДK. Фтор в грунтовых водах вокруг накопителя определен ЦЗЛ-ОТК ПАЗ (VI-VII.99 г.) в количестве, мг/дм³: скв. 1 - 2,4; скв. 7 — 1,1; скв. 3 - 1,0; скв. 4 - 3,4; скв. 31 — 1,3; скв. 1736 — 1,01; скв. 5 - 3,0; скв. 441 — 1,5. При строительстве вертикального дренажа в зоне накопителя ПАЗа (в V-VI.99 г.) фтора в грунтовых водах было обнаружено, мг/дм³: скв. 1 - 2,5; скв. 31- 1,2; скв. 1736- 1,2; скв. 4 — 3,5; скв. 413 — 1,2; скв. 7 — 1,0; скв. 441 —1,6.

При ПДК фтора в воде 1,5 мг/дм³ видно, что лишь в скв. 1, 4, 5, то естьл территориях, прилегающих к комплексу накопителей отходов с севера, фтор содержится в несколько избыточном количестве, а в остальных скважинах его содержание практически не превышает ПДК_f. Учитывая, что общий уклон подземных вод в районе накопителей отходов ПАЗа к юго-западу в сторону р. Иртыш), можно предположить, что обогащенные фтором подземные воды будут подперты потоками, более благополучными по содержанию фтора и не смогут оказать, в целом, существенного влияния на гидрогеологическую обстановку в регионе. Высокая сорбирующая способность грунтов территорий, прилегающих к накопителям отходов Павлодарской площадки, определенная кольматация ложа основания рассматриваемых сооружений тонкими фракциями crладируемого материала (шламов от производства глиноземов и золошлаков ТЭЦ), а также ряд противофильтрационных мероприятий, предпринятых при строительстве накопителей отходов, способствовали тому, что на границе санитарно-защитной зоны подземные воды практически не загрязнены: с севера массива накопителей в подземных водах (скв. 1) практически все потенциально опасные элементы содержатся в пределах нормы (лишь несколько повышено содержания алюминия и железа); с востока массива накопителей (скв. 7 и 412) в подземных водах не обнаружено элементов, содержащихся выше ПДК (лишь несколько повышено содержание марганца); с юга (скв. 413) сверхнормативных содержаний опасных элементов не обнаружено и с запада (скв. 31) отмечена картина, аналогичная южному массиву прилегающих территорий.

Анализ многолетнего опробования подземных вод территорий, прилегающих к массиву накопителей отходов Павлодарской площадки, показывает, в расчетах лимитов размещения отходов на упомянутых пром. отвалах величину понижающего коэффициента К_в, характеризующего состояние подземных вод на границе санитарно-защитной зоны, можно принять, очевидно, Кв = 1.

Почвы

В почвенном отношении промотвалпв АО «Алюминий Казахстана» расположена в подзоне сухих степей в Павлодарском подрайоне супесчанных темнокаштановых и луговокаштановых почв. Супесчаные лугово-каштановые почвы сформировались на породах легкого механического состава. Они характеризуются относительно невысоким содержанием органического вещества (гумуса в них содержится 2,8−3,0%), отсутствием засоления и выщелочены от карбонатов. Для представления о морфологии почвенного профиля приведем морфологическое описание одного из шурфов, заложенных на границе санитарно защитной зоны промотвала.

Шурф на массиве лугово-каштановых почв заложен у наблюдательной скважины № 31 шламонаколпителя алюминиевого завода (таблица 18).

Таблица 18 Шурф лугово-каштановых почв

Фильтрация воды из промотвалов и организация водосборных площадей за счет возведения отвалов обеспечили подъем уровня грунтовых вод на почвенных массивах и создали условия для лучшего водообеспечения гумусового горизонта. В конечном итоге, природные почвенные комплексы, сопредельные отвалам, в результате антропогенного генезиса будут трансформироваться в интразональные типы: темно-каштановые могут формироваться по типу лугово-каштановых, а природные лугово-каштановые — лугово-болотных и болотных почв. Вместе с тем, реальна песпективыа перехода природных почвенных комплексов описываемого района из разряда незасоленных в солончаковатые и солончаковые за счет поступления солей из минерализованных фильтрационных вод сооружений (минерализация воды, например, в прудке золоотвала составляет 2,4 г/дм³). Немалую опасность для почв территорий, прилегающих к изучаемым отвалам, представляет дисперсный материал, уложенный в отвалы, который способен дефлировать в результате ветровой эрозии поверхности отвала за его пределы. Этот процесс будет усугубляться в результате нарушения технологии складирования отходов в отвалы с образованием обширных сухих пляжей. Ниже приводится результаты химических анализов образцов, отобранных в 2006 году из различных генетических горизонтов почв территорий, прилегающих к описываемым отвалам.

Результаты спектрального анализа почвенных проб, отобранных на границе санитарно-защитной зоны карт шламонакопителя, приведены в таблице 19

Таблица 19 Результаты спектрального анализа почвенных проб по шурфам на границе санитарно-защитнои зоны карт шламонакопителя ПАЗ

В графе 2 показаны средние содержания элементов в почвах согласно звездочкой отмечены значения предельно допустимых концентраций в почвах химических элементов.

Анализируя показатели, приведенные в таблице 19, видим, что валовое содержание в почве на границе санитарно-защитной зоны шламонакопителя практически всех металлов не превышает ПДК или значительно ниже его.

Вместе с тем, восточнее второй карты шламонакопителя отмечены единичные почвенные пробы с несколько избыточным содержанием меди и никеля превышение ПДК по меди достигает в 2 раза, по никелю — в 1,4 раза). Очевидно, это связано с эоловым выносом с накопителей (преимущественно с золоотвала ТЭЦ) дисперсных частиц заскладированного материала.

С глубиной содержание меди не превышает ПДК, что подтверждает вышесказанное предположение. Содержание других химических элементов (кроме никеля) с глубиной существенно снижается (для хрома, меди, марганца, свинца, цинка, ванадия), или остается таким же, как с поверхности (для церия, галлия и др.). Анализами в почвах территорий, прилегающих к шламонакопителю не обнаружены кобальт, молибден и др.

Практически не обнаружено превышения над ПДК в содержании тяжелых металлов на территориях, прилегающих к золоотвалу (таблица 20).

Таблица 20 Результаты спектрального анализа почвенных проб по шурфам на границе санитарно-защитной зоны золоотвала ТЭЦ

Результаты спектрального анализа почвенных проб на северной границе санитарно-защитной зоны ведомственной свалки приведены в таблице 21

Таблица 21 Результаты спектрального анализа почвенных проб на северной границе санитарно-защитной зоны ведомственной свалки

Примечание: * показаны средние содержания элемента в почвах.

**отмечены значения предельно допустимых концентраций в почвах химических элементов.

Данные таблицы 21 показывают, что на территориях, прилегающих к ведомственной свалке, как и на территориях, прилегающих к другим накопителям отходов АО «Алюминий Казахстана», не наблюдается повышенного содержания потенциально опасных загрязняющих веществ.

Здесь, также как и в вышеописанных почвах, в пределах допустимых концентрации содержатся такие металлы как свинец, ванадий, марганец, никель, цинк, медь, титан. В пределах средних содержаний в почвах обнаружены барий, хром, галлий и др.

Летом 2007 года для расчета лимитов размещения отходов в накопителях, расположенных на Павлодарской площадке, были изучены почвы в районе санитарно-защитнои зоны каждого накопителя (ведомственная свалка, шламовое поле, золоотвал ТЭЦ). Точки отбора проб почвогрунтов размещались по сетке, аналогичной сетке, заложенной в 2006 г.

Почвенные шурфы привязывались к наблюдательным скважинам:

шурф 1 — заложен восточнее пшамонакопителя № 2 (у скв.№ 7);

шурф 2 — заложен севернее ведомственной свалки (у скв.№ 1);

шурф 3 — заложен западнее шламонакопителя № 1 (у скв.№ 31);

шурф 4 — заложен южнее золоотвала ТЭЦ (у скв.№ 412−95);

шурф 5 — заложен восточнее золоотвала ТЭЦ (у скв.№ 413).

Результаты спектрального анализа почвогрунтов, отобранных летом

2007 года, приведены в таблицах 22−24.

Таблица 22 Результаты спектрального анализа почвенных проб по шурфам на границе санитарно-защитнои зоны карт шламонакопителя ПАЗа

Примечание: Не обнаруженные элементы: Ge, Au, W, Sn, La, Li, Ag, Yb, Bi, Cd, Те, Be, As.

В графе 2 показаны средние содержания элемента в почвах.

*Звездочкой отмечены значения ПДК в почвах химических элементов. F** подвижная форма; F*** воднорастворимая форма.

Анализируя показатели, приведенные в таблице 22, видим, что валовые содержания в почве на границе санитарно-защитной зоны шламонакопителя ПАЗ практически всех обнаруженных металлов находятся в пределах ПДК для почв. На территориях, прилегающих к золоотвалу, почвогрунты характеризуются следующим образом (таблица 23).

Таблица 23 Результаты спектрального анализа почвенных проб по шурфам на границе санитарно-защитной зоны золоотвала ТЭЦ

Примечание: * Звездочкой отмечены значения предельно допустимых концентраций в почвах химических элементов.

F** подвижная форма; F *** воднорастворимая форма.

Из таблицы 23 видно, что практически все обнаруженные в почвах химические элементы содержатся в пределах ПДК, за исключением меди в почвах южнее золоотвала — 70 мг/кг (около 3 ПДК). При ландшафтно-геохимических исследованиях здесь также обнаружены повышенные концентрации меди. Результаты спектрального анализа почвенных проб на северной границе санитарно-защитной зоны ведомственной свалки приведены в таблице 24.

Таблица 24 Результаты спектрального анализа почвенных проб на северной границе санитарно-защитной зоны ведомственной свалки

Не обнаруженные элементы: Ge, Au, W, Sn, La, Li, Ag, Yb, Bi, Cd, Те, Be, As. В графе 2 показаны средние содержания элемента в почвах. *Звездочкой отмечены значения предельно допустимых концентраций в почвах химических элементов. ** подвижная форма; *** воднорастворимая форма

Практически все химические элементы, обнаруженные в почвах территорий, прилегающих к ведомственной свалке, содержатся в пределах ПДК, за исключением никеля (на глубине 5−15 см) — порядка 50 мг/кг (1,5 ПДК).

Что касается присутствия фтора в почвах территорий, прилегающих к накопителям отходов ПАЗ, то анализами, выполненными для установления количественного содержания различных форм фтора в почвенных горизонтах установлено, что во всех отобранных почвенных пробах как подвижный, так и воднорастворимый фтор содержится в количествах, не превышающих 0,01 мг/кг.

Таким образом, результаты почвенных исследований по установлений количественного содержания в почвах тяжелых металлов показали, что четкой картины их безусловной миграции из накопителей отходов производства не просматривается (никель и медь, например, обнаружены свыше ПДК лишь в единичных почвенных пробах на территории, прилегающей с востока к шламонакопителю № 2 и севернее ведомственной свалки), что не позволяет принять однозначно их в качестве токсичных примесей в почве, которые вызовут необратимые изменения в компонентах окружающей среды. Тем более, что почвы Казахстана по многочисленным измерениям отличаются довольно высоким фоновым содержанием тяжелых металлов. Обнаруженные несколько повышенные содержания меди и никеля в единичных почвенных пробах территорий, прилегающих к накопителям ПАЗ, находятся на уровне среднего содержания их в земной коре (среднее содержание в земной коре, например, меди, составляет 47 мг/кг, никеля — 58−75 мг/кг).

О сравнительно высоком фоновом содержании в почвах территорий, прилегающих к накопителям отходов ПАЗ и ТЭЦ, косвенно указывает избыточное содержание этих металлов в почвообразующих породах (это хорошо видно по результатам анализов, приведенных в упомянутых табл.).

Таким образом, наличие превышения ПДК рассматриваемых химических элементов в единичных пробах еще не позволяет сделать однозначного вывода об необратимых экологических изменениях в компонентах окружающей среды на территориях, прилегающих к накопителям отходов ПАЗ. Рекомендуется и в последующие годы наладить проведение ежегодного. Мониторинга состояния компонентов окружающей среды на территориях, прилегающих к накопителям отходов ПАЗ.

Учитывая вышесказанное, можно охарактеризовать экологическую обстановку в районе размещения накопителей ПАЗ в худшем случае как напряженную, но концентрации и ореолы распространения мигрантов из накопителей отходов ПАЗа как в подземных водах, так и в почвах, пока не вызывают необратимых изменений характеристик компонентов окружающей cреды, поэтому при расчете лимитов размещения отходов невозможно применить понижающие коэффициенты Кв и Кп менее единицы.

Атмосферный воздух. Как показывает практика, золоотвал любой теплоили электростанции показывает заметное влияние на состояние атмосферного воздуха. Поэтому оценка такого влияния представляется очень важной.

Нужно отметить, что конструкция золоотвала ТЭЦ овражного (наливного) типа, то есть складирование золошлакового материала должно осуществляться под воду для исключения образования пылящих поверхностей.

В то же время обследование золоотвала, выполненное летом 2007 г., показало, что фактически отметки намытого золошлакового материала на весьма значительной площади превышают отметку горизонта воды. Такие отложения составляют чуть менее половины от общей площади золоотвала. Следовательно, учитывая высокую ветроэрозионную опасность золошлаков, эта часть золоотвала является потенциально опасным источником пылеобразования. Объективным подтверждением факта пыления золоотвала является наличие отложений золы на территориях, примыкающих к золоотвалу.

Теоретически области применения золошлаков многочислены:

— кусковой шлак следует использовать как заполнитель бетона в дорожном строительстве и для теплоизоляционных засыпок;

— золу следует применять в качестве гидравлической добавки к цементу, кремнезистого компонента при производстве автоклавного и безавтоклавного газобетона, легких плотных и поризованных керамзитобетонов, силикатного кирпича; компонента при производстве искусственных пористых заполнителей; отощающей и выгорающей добавки при производстве глиняного кирпича.

— золошлаковые смеси следует применять в качестве местного вяжущего типа известково-зольного, цементно-зольного, известково-цементно-зольного.

Наблюдения за воздушным бассейном в районе размещения золоотвала ТЭЦ показывают, что он подвержен воздействию мелкодисперсных частиц золы, поступающих в воздух в результате ветровой эрозии золошлаков заскладированных в накопителе. Особенно это проявляется в летнее время, когда площади обезвоженных пляжей максимальны, а состояние их поверхности в наибольшей степени способствует дефляции. Причем, около половины поступивших в воздушный поток частиц золы способны перемещаться на весьма значительные расстояния (по некоторым данным — на десятки километров).

Следует отметить, что наблюдения за влиянием накопителей промышленных отходов на атмосферный воздух является довольно сложной главное дорогостоящей задачей. За порядком и объемами необходимых природоохранных мероприятий определяется в соответствии с нормативными документами Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Казахстан. Ее решение требует наличия специально оборудованных мобильных групп наблюдателей, ведущих наблюдения в течение продолжительного времени. Применительно к золоотвалу ТЭЦ эта задача многократно осложнена ввиду его весьма значительных размеров и неоднородной, в плане способности к пылению, поверхности.

Поэтому на практике часто принимается решение ограничиться аналитическими способами решение этой задачи. Тем более, что в настоящее время существует уже целый ряд методик расчета пыления накопителей которые дают результаты хорошо согласующиеся с прямыми замерами.

В частности, поля концентраций вредных веществ принято рассчитывать по программе «Эколог», реализующей положения нормативного документа ОНД-86 для площадных источников. Именно эта программа использовалась в процессе проведения работ по теме: «Нормирование объемов образования и размещения золошлаковых отходов ТЭЦ на 2005 год, выполненной в 2004 году ПК «Тест» .

При выполнении расчетов было принято, что площадь, склонная к пылению составляет около 120 га. Как показали расчеты, при полном отсутствии мероприятий по предотвращению пыления сухих пляжей расчетная концентрация золы в атмосферном воздухе на границе санитарно-защитной зоны золоотвала может составлять от 0,2 до 0,9 мг/м, то есть от 0,7 до 3,0 ПДК.

Максимальные концентрации пыли приурочены к территории золоотвала могут превышать нормативы более чем в 200 раз.

Пыление при аварийных ситуациях. За аварийную принимается ситуация, когда поверхность складируемого материала окажется полностью обнаженной вследствие аварийного опорожнения пруда при прорыве плотины, либо в результате прорыва дамбы часть золошлакового материала попадает на окружающую местность. В первом случае трудно предположить, что такая ситуация сохранится на длительное время, поскольку долговременность полного отсутствия воды в отстойном пруду маловероятна. По всей видимости, в кратчайшие сроки будут проведены ремонтные работы, и поверхность отвала будет снова покрыта водой в процессе дальнейшей его эксплуатации.

Во втором случае, учитывая, что большая часть прилегающей к золоотвалу местности носит равнинный характер, количество пыли в воздухе возрастет в прямой пропорции увеличению площади. Такой вывод следует из того, что высота золоотвала невелика и поправка скорости на высоту составляет всего 0,1 м/с, то есть загрязненная местность будет пылить с той же интенсивностью, что и золоотвал.

Таким образом, подводя итоги вышесказанному можно сделать вывод, что влияние золоотвала на загрязнение атмосферы региона в при силе ветра более 15 м/с весьма значительно. Несколько снижает остроту ситуации тот факт, что наибольшие скорости ветра в регионе имеют место в осенне-зимний период, когда склонность золоотвала к пылению минимальна.

При расчете величины понижающего коэффициента для атмосферного воздуха использованы вышеупомянутые расчеты концентраций пыли на различном расстоянии от золоотвала, выполненные по программе «Эколог». За базовый принят вариант отсутствия мероприятий по пылеподавлению, как наиболее отвечающий действительности. Среднегодовую продолжительность периода со скоростью ветра > 5 м/с находим по климатическому справочнику СССР. Вычисляем, что количество дней, когда может иметь место сверхнормативное пыление золоотвала (концентрация пыли равна или выше ПДК на границе санитарно-защитной зоны) составляет около 38% или 139 суток в году. Далее величина понижающего коэффициента К_А рассчитывается следующим образом.

Сначала рассчитываем среднюю по году концентрацию пыли в воздухе: на границе санитарно-защитной зоны золоотвала по формуле 5:

С =1/365 [ПДK_ia (365- t)+Ct], (5)

где ПДК_ia — предельно допустимая концентрация пыли в воздухе (в нашем случае — 0,3 мг/м³);

С — концентрация пыли в экстремальных условиях (0,9 мг/м³);

t — суммарная продолжительность периода максимальной концентрации пыли в году (139 суток).

Подставив значения показателей, получим, что С_ija = 0,528 мг/м³.

Тогда в соответствии с обычной процедурой расчета понижающего коэффициента для воздуха получим, что К_А = 0,753.

3.4 Мониторинг промышленных отвалов АО " Алюминий Казахстана"

Основная цель выполнения экологического мониторинга территорий промышленных отвалов (ПО) — получение достоверной экологической информации по техногенной территории.

В качестве исходных данных будут приняты действующие в настоящее время документы в области образования и размещения отходов предприятий, экологической оценки природных ресурсов, подвергающихся воздействию токсичных техногенных продуктов промышленных предприятий, а также материалы государственных систем экологического мониторинга стран содружества государств и другие источники, касающиеся состояния экосистем различных природно-климатических зон Казахстана.

При выполнении работ по экологическому мониторингу должны последовательно решаться следующие задачи:

— разработка программы наблюдения за экологическим состоянием в регионах и контроль выполнения природоохранных мероприятий;

— разработка порядка организации и выполнения наблюдения за состоянием основных компонентов окружающей среды;

— разработка порядка обеспечения достоверности, полноты и сопоставимости измерений и оценок показателей экологической обстановки;

— разработка порядка управления данными измерений — сбор, обработка, передача, хранение информации;

— разработка порядка прогнозирования экологической обстановки в результате аварий, а также оценка нанесенного ущерба окружающей природной среде;

— разработка порядка информационного обеспечения органов государственного управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью.

В соответствии с поставленными задачами при работе по рассматриваемой теме последовательность выполнения работ будет включать:

— организацию наблюдений за источниками антропогенного воздействия на окружающую среду;

— организацию наблюдений за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;

— выполнение работ по оценке фактического состояния природной среды;

— выполнение прогноза изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценки прогнозируемого состояния природной среды;

Основной объем экологической информации будет получен и обработан на региональных уровнях экологического мониторинга.

Оценка влияния промышленных отвалов на природную среду должна производиться на принципах:

— минимизации ущерба, наносимого окружающей среде, в сочетании с одновременным обеспечением бесперебойного функционирования предприятия — владельца промышленных отвалов;

— выполнения работы по взаимосвязанным стадиям, каждая из которых углубляет степень изученности и контроля за состоянием компонентов окружающей среды, достигнутую на предыдущей стадии;

— рассмотрения всех аспектов возможного влияния отвала на окружающей среды во взаимодействии;

— максимального учета последствий тех или иных технических и технологических решений по строительству и эксплуатации промышленных отвалов на все компоненты окружающей среды; * использования работ по мониторингу ПО в качестве инструмента формирования у владельца отвала бережного отношения к ОС.

Как правило, анализ процессов взаимодействия ПО с компонентами ОС должен осуществляться посредством наблюдений за состоянием и изменением, всех без исключения компонентов ОС. При этом, в обязательном порядке проводится контроль:

* за переходом загрязняющих веществ из отходов в поверхностные и подземные воды района;

* за выносом загрязняющих веществ за пределы территории ПО и их переходом в почву с последующим биологическим поглощением растениями;

* за переходом загрязняющих веществ в атмосферу;

* за осадками поверхности земли и деформациями сооружения и основания;

* плотностью и влажностью грунтов;

* температурным режимом грунтов и подземных вод;

* поровым давлением в грунтах основания;

* режимами поверхностных, фильтрационных и подземных вод;

* режимами движения воздушных потоков;

* состоянием растительного покрова и животного мира.

В качестве основных критериев экологического мониторинга используются:

а) для поверхностных и подземных вод:

* изменение гидравлического режима вод (расходы, величина и характер распределения поверхностного стока, области питания и разгрузки, поле скоростей, уклоны подземного потока);

* качественные и количественные показатели загрязненности.

Превышение содержания химических элементов и их соединений над соответствующими ПДК;

* изменение степени и характера минерализации по сравнению с фоновыми (региональными) показателями;

* суммарный показатель уровня загрязнения вод d_B;

б) для почв:

* перекрытость поверхности почвы абиотическими техногенными наносами;

* увеличение плотности почвы по сравнению с фоновой (равновесной);

* снижение уровня активности микробной массы;

* увеличение содержания воднорастворимых солей;

* превышение содержания химических элементов и соединений над ПДК;

* суммарный показатель уровня загрязнения почв d_n;

в) для воздушного бассейна:

* превышение содержания химических элементов и их соединений над соответствующими ПДК;

* содержание в воздухе твердых частиц;

* суммарный показатель уровня загрязнения воздуха d_a.

3.5 Расчет лимитов на размещение отходов

Ранее нами уже была подробно показана процедура расчета лимитов на размещение отходов. Поскольку к настоящему времени нормативные документы по этим вопросам не претерпели никаких изменений, в данном документе будут приведены только исходные данные, принятые в расчетах, и конечный результат расчетов.

Результаты работ по оценке влияния накопителей отходов производства АО «Алюминий Казахстана» на компоненты окружающей среды на границе санитарно-защитной зоны для каждого из накопителей изложены в предшествующих разделах отчета. Согласно полученным результатам в дальнейших расчетах использованы следующие показатели (таблица 25)

Таблица 25 Величины понижающих коэффициентов

Расчет лимитов на размещение золошлаковых отходов

Для расчета объемов образования и размещения отходов гидрозолоудаления при сжигании на теплоэлектростанции каменного угля в общем случае используются следующие исходные данные:

— проектная производительность предприятия по конечному продукту (П_пр);

— фактическая производительность (П_ф);

— проектный годовой расход топлива (В" ^р_тл);

— фактический годовой расход топлива (В^ф_тл);

— зольность угля (А^р_п);

— доля золы топлива в уносе (а_зл);

— содержание горючих веществ в уносе золы (T_M);

— доля твердых частиц (ту), улавливаемых в золоуловителях;

— масса используемых золошлаков (М_исп);

— полный объем золошлаков, накопленный в золоотвале (М_нак);

— год нормирования объема отходов (Т_к);

— год начала складирования золошлаков в золоотвал (Т_п);

— коэффициент рекультивации (К_р).

В соответствии с РНД 03.1.0.01−96 количество золошлакового материала, образующегося в процессе производственной деятельности ТЭЦ, складывается из массы шлака, образовавшегося при сжигании твердого топлива, и летучей золы, уловленной из отходящих газов.

М^зл_обр = М_шл+ М_зл, (6)

где, М^зл_обр — годовой объем золошлакоудаления, т;

М_шл — годовой выход шлаков, т;

М_зл — годовой улов золы в золоулавливающих установках, т.

Годовой выход шлаков определяется из годового расхода топлива с учетом его зольности, отнесенного к содержанию в нем (в шлаке) несгоревших веществ по формуле:

где В_тл — годовой расход топлива, т; А^р_п — зольность топлива на рабочую массу, %; Г_шл — содержание горючих веществ в шлаке, %; а_шл — доля золы топлива в шлаке, %.

Годовой улов золы зависит от степени улавливания твердых частиц золоулавливающих агрегатов и составляет:

М_зл = М^зл_общ -тм, (8)

где М^зл_о6ш — общий годовой выход золы, т;

м — доля твердых частиц, улавливаемых в золоуловителях.

Общий годовой выход золы определяется по формуле:

где Г_зл— содержание горючих веществ в уносе, %

а_зл — доля золы топлива в уносе, %.

Исходные данные, принятые в расчетах лимитов на размещение золошлаковых отходов ТЭЦ АО «Алюминий Казахстана», приведены в таблице 26.

Поскольку фактическая производительность ТЭЦ АО «Алюминий Казахстана» совпадает с проектной, необходимость корректировки годовой массы образования отходов отпадает, то есть М_обр = М_пр. В соответствии с заявкой на складирование коэффициент рекультивации (К_р) принят равным единице.

Таблица 26 Исходные данные, принятые в расчетах лимитов на размещение золошлаковых отходов ТЭЦ

Результаты расчета лимитов на размещение золошлаковых отходов ТЭЦ АО «Алюминий Казахстана» приведены в таблице 27

Таблица 27 Результаты расчетов лимитов на складирование отходов производства (золошлакового материала)

Таким образом, допускаемое к размещению в золоотвале в течение 2007 года количество золошлаковых отходов ТЭЦ АО «Алюминий Казахстана» составило 1192,97 тыс, т.

При этом сверхнормативное количество золошлакового материала будет равно 113,67 тыс. т. Наличие сверхнормативного количества золошлаков объясняется наличием загрязнения воздушного бассейна. Кроме того, на предприятии слабо организовано вторичное использование отходов производства — золошлаков.

Расчет лимитов на размещение отвального шлама (М^Ш) рассчитывается по формуле:

М^ш_обр= n ЧРЧ _q, (10)

Где n — норма выхода отхода при производстве одной тонны готового продукта, т/т;

Р — годовой объем (масса) выхода готового продукта, т.

В случаях, если рассчитать количество образования отхода не представляется возможным (не регламентируется данным документом), то в качестве исходной величины принимается количество отходов производства, предусмотренное проектной документацией для конкретного предприятия.

Исходные данные, принятые в расчетах лимитов на размещение отвального шлама АО «Алюминий Казахстана» приведены в таблице 28.

Таблица 28 данные расчета лимитов на размещение отвального шлама глиноземного производства

В соответствии с заявкой на складирование коэффициент рекультивации (К_р) принят равным единице.

Результаты расчета лимитов на размещение отходов глиноземного производства АО «Алюминий Казахстана» приведены в таблице 29.

Таблица 29 Результаты расчетов лимитов на складирование отходов глиноземного производства

Таким образом, допускаемое к размещению в шламонакопителе (карта № 2) в течение 2008 года количество отходов глиноземного производства АО «Алюминий Казахстана» составило 2370,0 тыс. тонн, то есть сверхнормативное количество шламов отсутствует.

Расчет лимитов на размещение производственных хозяйственно-бытовых отходов на ведомственной свалке (таблица 30).

Таблица 30 Расчет лимитов на размещение производственных и хозяйственно-бытовых отходов

Результаты расчета лимитов на размещение производственных и хозяйственно-бытовых отходов АО «Алюминий Казахстана» приведены в таблице 31.

Таблица 31 Результаты расчетов лимитов на складирование производственных и хозяйственно-бытовых отходов

Таким образом, допускаемое к размещению на полигоне промышленных отходов в течении 2008 года количество производственных и хозяйственных и хозяйственно-бытовых отходов АО «Алюминий Казахстана» составит 10,7 тыс.т.

Сверхнормативное количество производственных и хозяйственно-бытовых отходов отсутствует.

Заключение

1 Инвентаризация отходов производства глинозема на Павлодарском алюминиевом заводе показала, что основными отходообразующими переделами завода являются цех подготовки сырья (шлам подшламовой воды), гидрометаллургический цех (красный и серый шламы) и цех спекания (отвальный шлам). Практически все перечисленные виды отходов повторно используются в технологическом процессе, за исключением складируемой в шламонакопитель пульпы твердых отходов после цеха спекания.

2 Анализы, проведенные в фондовых материалах, показали, что золошлаки ТЭЦ-1 от сжигания экибастузских углей содержат 9 элементов I-Ivклассов опасности в концентрациях, превышающих фоновые значения почв в 1,1−1,5 раза, но не превышающих ПДК для почв.

Анализируя геохимический ряд можно ожидать загрязнения компонентов среды такими потенциально опасными элементами как Be, Mo, F, Cu, Sr, Pb, Mn.

3 Исследования подземных вод в районе границ санитарно-защитных зон промотвалов предприятия, позволил установить, что в 1000 м от промотвалов практически все потенциально опасные загрязняющие вещества содержатся в количествах, не превышающих ПДК.

4 Анализами прудковых вод золоотвала ТЭЦ установлено, что они существенно менее загрязнены в них несколько повышенно содержание алюминия (1,5 ПДК), ванадия и лития (2 ПДК), марганца (4 ПДК).

5 Установлено, что практически все обнаруженнные в почвах химические элементы содержатся в пределах ПДК, за исключением меди в почвах южнее золоотвала -70 мг/кг (около 3 ПДК). При ландшафтно-геохимическом исследовании здесь также обнаружены повышенные концентрации меди.

6 В целом можно утвердить, что влияние золоотвала на загрязнение атмосферы региона при силе ветра более 15 м/с весьма значительно. Несколько снижает остроту ситуации тот факт, что наибольшие скорости ветра в регионе имеют место в осенне-зимний период, когда склонность золоотвала к пылению минимальна.

1 Бандман А. Л., Гудзовский Г. А., Дубейковская Л. С. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп и V-VIII групп. Справочное издание/.-Санкт-Петербург: Химия, 1990. С. 388−393.

2 Бекишева С. Д. Экологическое право РК. — Караганда: Бiлiм, 2001.

3 Белый А. В. районирование территории по условиям самоочищения атмосферы.- Алматы: Гидрометеорология и экология, 1999.-С. 70−73.

4 Болбас М. М. Основы промышленной экологии. — М.: Высшая школа, 1998. — С. 55−58.

5 Бобров А. А., Макаров В. Н., Крашенников О. Н., Пак А. А. Физико-химические аспекты комплексного использования золошлаковых смесей тепловых электростанций. — Апатиты: Восток, 1991. С. 115.

6 Багров Б. О. Производство теплоизоляционного материала из отходов цветной металлургии.- М.: Металлургия, 1995. — С. 55−57.

7 Громов Б. В., Цыганков А. П., В. Н. Сенин. Проблемы развития безотходных производств.- М., Стройиздат, 1989 .- С. 140−143.

8 Джанпеисов Р. Р., Соколов К. Ш. Почвы Казахской СССР, выпуск 3.-Алматы, АН КазССР 1960. С.79−81.

9 Дуамбеков М. С. Информационные технологии решения задач экологической безопасности регионов. Тараз: Эком, 2006. — С. 8−11.

10 Иванов Б. А. Инженерная экология .Л.: Изд. ЛГУ, 1998. С.44−48.

11 Инюшин В. М. Судьба Иртыша. Сборник статей. Алматы: HAS. 2006. — С. 34−38.

12 Кобзарь А. П., Гаврин Л. И. Комплексная оценка состояния загрязнения окружающей среды. Алматы: КазНИИНТИ, 1998. — С. 199−201.

13 Красилов В. А. охрана природы: принципы, проблемы, приоритеты. М.: Институт охраны природы и заповедного дела, 1996. — С. 25.

14 Корнеев В. И., Шморгуненко Н. С. Комплексная переработка и использование отвальных шламов глиноземного производства.- М.: Металлургия 1989. С. 23−42.

15 Князева В. П. Экологическая оценка материалов // Отраслевые ведомости, информационный бюллетень /Строительство: технологии, материалы, оборудование/ 2003. — № 8, С. 2−5.

16 Методические рекомендации по определению лимитов размещения промышленных отходов природной среде. Утв. Минэкобиоресурсов РК 25.05.1999. Алматы, 1999.

17 Мамыров Н. К. Экологическое состояние города Алматы. Алматы: HAS, 2006. — С. 133−135.

18 Назарбаев Н. А. Казахстан — 2030. Процветание, безопасность и улучшение благосостояния казахстанцев. Послание Президента народу Казахстана. Алматы // Казахстанская правда. — 2003. — 5 апр.

19 Официальный сайт Министерства охраны окружающей среды Республики Казахстан. http://www.nature.kz/ekolog/eko_kadastr.php.

20 Официальный сайт Агентства Республики Казахстан по управлению земельными ресурсами. http://www.auzr.kz.

21 Официальный сайт РГП «Информационно-аналитический центр охраны окружающей среды РК» http://www.iacoos.kz/cadastr.php.

22 Официальный сайт РГП «ГосНПЦзем» http://www.kazlands.kz/ GZKRK.shtm.

23 Официальный сайт Научной библиотеки КазНУ им. Аль-Фараби. http://lib.kaznu.kz.

24 Руководящий нормативный документ РНД 03.3.04.01−95 Методические указания по оценке влияния на окружаюшую среду размещенных в накопителях производственных отходов, а также складируемых под открытым небом продуктов и материалов.- Алматы, 1995.

25 Руководящий нормативный документ РНД 03.1.0.3.01−96. Порядок нормирования объемов образования и размещения отходов производства. Утв. Минэкобиоресурсов Республики Казахстан 29.08.97. — Алматы, 1997.

26 Уразалинов Ш. Казахстанские недра. Алматы //Страна и мир — 2004. С. 3−4.

27 Хван Т. А. Промышленная экология. — Ростов-на-Дону.: Просвещение, 2003. С. 55−59.

28 Шулаков М. Экология жизни / М. Шулаков // Регион.кz.- 2008. № 42. С.23−27.

29 Шаманова А. А., Алишева К. А. Экология.- Алматы: НАS, 2006. — С. 144−151.

30 Экологический кодекс РК, 9 января 2007 г № 212-III.

31 Экологический бюллетень. Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды РК. Алматы, 2000.

32 Электронный журнал «Экология и жизнь» .: http://www. ecolife.ru/index.shtml.

33 Электронная версия — Законы Республики Казахстан. http://ru.government.kz.