ПРОБЛЕМЫ РЕЦИКЛИНГА МЕТАЛЛОВ В ПРОМЫШЛЕННО РАЗВИТЫХ СТРАНАХ
НОВОЕ –ХОРОШО ИСПОЛЬЗОВАННОЕ СТАРОЕ
НОВОЕ –ХОРОШО ИСПОЛЬЗОВАННОЕ СТАРОЕ
ПРОБЛЕМЫ РЕЦИКЛИНГА МЕТАЛЛОВ
В ПРОМЫШЛЕННО РАЗВИТЫХ СТРАНАХ
Законодательство и экономика
промышленно развитых стран направлена на
стимулирование как можно более полной
переработки и утилизации отходов металлов и
промышленных материалов. В мире ежегодно
проводится значительное количество
научно-просветительских мероприятий по данной
проблеме.
В 2000 году два наиболее
значительных события такого рода, на которых
удалось побывать автору, проходили в США. Это
ежегодный промышленный семинар по рециклингу
(переработке) металлов из отходов. Он состоялся в
городке Голден, штат Колорадо. Этот семинар был
уже восьмым по счету, и приобретенный опыт его
организации позволяет слушателям за короткий
срок получить исчерпывающую информацию о
состоянии технологий рециклинга в промышленно
развитых странах. Школа-семинар задумывалась как
внутреннее мероприятие для специалистов
американского континента. Однако уже в этом году
участниками его были представители
Великобритании, Швеции, Японии, Тайваня и
Украины. На семинаре было уделено внимание
наиболее проблемным вопросам, касающимся:
возможности использования отходов в цементной
промышленности; законодательства по переработке
отходов тяжелых металлов; рециклинга цинка, меди,
никеля и хрома, солей, радиоактивных металлов,
кобальта и вольфрама, свинца, драгоценных
металлов с акцентом на серебро, оловосодержащих
попутных продуктов; применения физической
сепарации в процессах рециклинга, а также:
извлечения металла из отработанных
катализаторов; практики рециклинга цветных и
драгоценных металлов; производства отливок и
слитков; применения шлаковых технологий для
рециклинга твердых отходов.
Законодательное регулирование
всех вопросов, связанных с отходами в США,
осуществляется согласно Акту по сохранению
ресурсов и извлечению металлов (RCRA). По всем
вопросам, связанным с этим Актом и извлечением
металлов, в США можно обращаться круглосуточно
по горячей телефонной линии без оплаты
телефонных переговоров. Существует также
специальный адрес электронной почты.
Существующее федеральное законодательство по
экологически опасным отходам определяет два
подхода: их ликвидация либо рециклинг. В понятие
ликвидации входит их захоронение либо сжигание.
Что касается рециклинга, то не все операции,
связанные с ним, попадают под регулирование RCRA.
Зачастую отходы подлежат рециклингу по актам,
регулирующим обычные производства. Так,
например, отходы, подлежащие захоронению,
регулируются RCRA. Когда же вторичные материалы
используются в производстве как ингредиенты без
предварительной переработки, а получаемый
продукт имеет потребительскую стоимость и не
захоранивается, то такие отходы вообще не
регулируются RCRA. Такой дифференциальный подход
стимулирует внутреннее использование отходов
даже в том случае, если это является убыточным
мероприятием. Этот подход также уменьшает объем
работы контролирующих служб и позволяет им
сосредоточиться на контроле отходов, которые
действительно могут принести вред окружающей
среде. Каждому используемому в законодательных
актах термину дается трактовка, позволяющая
избегать двусмысленности при их толковании.
Например, это касается таких, казалось бы,
элементарных понятий, как регенерация отходов
или извлечение полезных элементов.
Следует обратить внимание на
факт, что в США существует значительное
количество компаний, специализирующихся
исключительно на переработке отходов, богатых
металлами. В частности, на семинаре были
рассмотрены особенности функционирования 26
таких компаний. Для сравнения в Украине до
распада СССР примеры такой специализации носили
единичный характер. Например, в черной
металлургии только Константиновский завод
"Втормет" был специализирован
исключительно на переработке черного лома. Для
других производств – металлургических
комбинатов, Запорожского завода
"Днепроспецсталь", Побужского никелевого
завода – работа с вторичным металлическим
сырьем была побочной. Это отрицательно
сказывалось на уровне технологий по переработке
вторичных металлов. В настоящее время в Украине
образовался ряд мелких компаний, бизнес которых
связан со вторичными металлами. Однако
отсутствие серьезных капиталовложений
ограничивает их возможности, которые сводятся в
основном к сбору вторичного сырья и его
перепродаже.
Приведем пример компании США PM
Recovery Inc., которая решает задачи, схожие с задачами
ряда украинских компаний. Она организована в 1978
году и специализируется на переработке
шлифовальных отходов, стружки и бракованных по
химии слитков из сплавов на никелевой и
кобальтовой основе. Ежегодно более 5000 тонн
такого сырья анализируется, сортируется,
дробится, предварительно шихтуется и пакуется.
Обжиг и плавка шихты производится на других
предприятиях на субконтрактной основе. Это
типичный подход для рыночной экономики.
Украинские же фирмы, кроме ОАО
“Константиновский завод "Втормет", не имеют
в своем распоряжении оборудования для
выполнения ни одного из указанных мероприятий.
В США же выдерживают жесткую
конкуренцию только компании, которые имеют
дорогостоящие и уникальные запатентованные
технологии и парк оборудования по переработке
вторичного сырья. Прослеживается тенденция
превалирования гидрометаллургических методов
переработки над пирометаллургическими. Однако
часть материалов, в частности смеси никеля, меди
и драгоценных металлов, переплавляют.
Хромоникелевые отходы направляют на заводы
специальной металлургии после предварительной
подготовки и в ряде случаев переплава.
Важное значение уделяется
использованию отходов с не удаляемыми на
современном уровне технологий примесями. Такие
отходы используются в шихте путем замешивания их
с чистыми по данным примесям другими отходами.
Это под силу делать только очень крупным фирмам с
большими оборотами металла. В Украине никто
такими работами системно не занимается. При этом,
несмотря на уникальность технологий каждой
компании, подавляющее большинство отходов можно
перерабатывать по разным процессам на ряде
конкурирующих фирм. Например, никель-кадмиевые
отработанные портативные аккумуляторы ранее
можно было перерабатывать только компании INMETCO
по запатентованной технологии. В настоящее же
время компания OMGI организовала другое
альтернативное производство по переработке этих
аккумуляторов.
Компания Agmet Metals Inc. занимается
одновременно брокерскими операциями с отходами
и переработкой части из них. Это частное
предприятие с персоналом, состоящим из 60 человек.
Компания помогает заказчику разобраться в
законодательстве, касающемся их отходов,
проводит комплексный анализ по современным
методикам, определяет ценность, дает
рекомендации по сбору, хранению и
транспортировке. Компания имеет парк
специализированных автомобилей, предоставляет
полный комплект услуг по их перевозке
автомобильным и железнодорожным транспортом.
Значительная часть отходов (отработанные
катализаторы, шлифовальные отходы, осадки,
фильтраты, сами фильтры и растворы) попадает в
производство этой же компании, где проводится их
предварительная подготовка к процессу полного
рециклинга. В специальной печи производят полное
выжигание всех органических соединений и влаги.
Параллельно протекают окислительные процессы. В
результате получается смесь оксидов никеля,
меди, кобальта и цинка – ценное сырье для
дальнейшего металлургического передела. Печь
для обжига оборудована сложной системой
газоочистки, а также дожигания отходящих газов.
На другом производстве компании Agmet Metals Inc.
организовано дробление, грохочение и сепарация
отходов перед отправкой их переработчику или
потребителю.
Серьезное внимание в США
уделяется переработке отработанных
катализаторов, которые образуются в
нефтеперерабатывающей промышленности – одном
из крупнейших производств в мире. В США
сосредоточено свыше 30% мировых
нефтеперерабатывающих производств. С
ужесточением требований к содержанию серы в
бензине усложняется и процесс переработки нефти,
возрастает количество отработанных
катализаторов. В 1998 году 43% отработанных
катализаторов в мире образовывалось в
нефтеперерабатывающей промышленности. В 2000 году
их количество составляло 165 тыс. тонн. В основном
они состоят из оксидов никеля, кобальта и
молибдена в матрице из окислов алюминия. Самым
совершенным процессом по их переработке на
данный момент следует признать практически
безотходную технологию плазменно-дугового
переплава в 10 МВт-ной печи, применяемую на фирме
GCMC. Конечным продуктом плавки являются лигатуры
различного состава, а также электроплавленный
корунд.
Серьезное внимание на Западе
уделяется механической подготовке отходов для
повышения качества шихт из них. Компания OmniSource,
Inc. специализируется на такой подготовке для
отходов меди и медных сплавов. Отходы
идентифицируются, перерабатываются
механическим образом, пакуются и отправляются
заказчику. Идентификация отходов осуществляется
визуально по цвету металла и его искре при
шлифовке, определяются размеры частиц отходов,
затем проводят магнитные испытания. Они
позволяют отличить немагнитную медь от
магнитных частиц, плакированных медью, которые
невозможно отличить визуально. Такую
идентификацию проводят ручными магнитами или
магнитными шайбами. Далее следует химический
анализ на спектрометре, а также более точный
"мокрым" методом. В операции по механической
обработке отходов входят: пакетирование,
брикетирование, автоматическая сортировка,
порубка, грануляция. Стоит обратить особое
внимание на эффективность автоматической
сортировки, позволяющей отделить стальные
частицы от медных частиц. Наличие
трудноудаляемого железа в медных сплавах
заметно снижает их стоимость. Отечественная же
практика игнорирует данную операцию, и в итоге
получаемые медные паспортные болванки
загрязнены железом.
Весьма полезным для
отечественной металлургической промышленности
является информация об основных областях
применения металлургических шлаков в США.
Особенным спросом пользуются доменные шлаки.
Крупные размеры доменных печей, их непрерывная
работа и применение однотипной технологии в
течение десятилетий обуславливает то, что шлак
имеет однородный состав и стабильные химические
и физические свойства. Доменные шлаки
относительно свободны от тяжелых металлов. Все
это позволяет использовать данный материал как
незаменимый ингредиент дорожных покрытий
скоростных автострад. Хотя его доля в общем
количестве дорожных материалов составляет всего
2%, в 1989 году это составляло 13 миллионов тонн.
Всего же в 2000 году в дорожном строительстве было
использовано 20 миллионов тонн доменных шлаков.
Железистые доменные шлаки нашли широкое
применение также в производстве стекла. В стекле
для бесцветных бутылок его содержится около 3%, в
темных микрокристаллических стеклах – свыше 60%.
В этих же стеклах используют шлаки меди, свинца и
титана для повышения их коррозионной стойкости.
Хромистый шлак вводится для придания цвета.
Шлаки ферросплавного производства используют
также во многих других случаях. Например, шлак
силикомарганца, подвергнутый водяной
грануляции, используется в качестве наполнителя
в блоках для строительной индустрии, шлак
феррохрома, охлажденный на воздухе, используется
компонентом в дорожном строительстве. Тысячи
тонн шлака ферромарганца используется в
качестве компонента удобрения – источника
марганца. Шлаки медной, никелевой и свинцовой
промышленности требуют остеклования путем
закалки, чтобы придать им свойства туфа,
необходимые для многих строительных материалов.
Следует, однако, отметить, что такие шлаки
содержат тяжелые металлы. Для их нейтрализации в
шлак присаживают силикатные добавки.
В нашей стране состояние дел в
вопросе использования шлаков крайне
неудовлетворительно. Бытующее мнение о том, что
это связано исключительно с высокими
железнодорожными тарифами на их
транспортировку, можно признать верным только
отчасти.
В октябре 2000 года в Питтсбурге
проходил Четвертый Международный симпозиум по
рециклингу металлов и промышленных материалов.
Он состоялся в рамках традиционной осенней
встречи специалистов в области общей и
экстракционной металлургии, которая проходила
под девизом "Новые технологии в следующем
тысячелетии". Данный симпозиум, который
проводится раз в четыре года, считается наиболее
представительным форумом
специалистов-практиков в области
металлургического рециклинга. Были рассмотрены
общие вопросы рециклинга, вопросы, касающиеся:
рециклинга алюминия, бытовых батареек, меди,
кобальта и никеля, автомобильных материалов,
драгоценных металлов, отходов электроники и
гальванических отходов, огнеупоров, магния,
отработанных катализаторов, а также: извлечения
алюминиевого попутного продукта, вторичного
цинка и свинца; переработки алюминиевого дроса,
пыли дуговых сталеплавильных печей.
Один из семинаров был посвящен
проблеме переработки гальванических отходов. В
Украине данная нерешенная проблема стоит крайне
остро. Надо перенимать зарубежный опыт в этом
вопросе, который практически решен в промышленно
развитых странах. Там процессы гальванического
производства оптимизированы настолько, что
количество отходов производства минимизировано.
Вместе с тем за границей существуют предприятия,
задачей которых является предварительный обжиг
твердого гальванического осадка для последующей
экстракции полезных компонентов. Особым образом
перерабатывают твердые гальванические отходы,
содержащие никель и хром с ограниченным
количеством меди и цинка. Их восстанавливают в
плавильных печах особой конструкции с целью
получения железо-хромо-никелевых лигатур,
являющихся ценным сырьем при производстве
коррозионно-стойких марок сталей. Твердые
отходы, содержащие незначительные количества
ценных цветных металлов, подлежат захоронению,
несмотря на то, что данная операция стоит в
Западной Европе более 300 USD.
В то же время проблема
оптимальной переработки алюминиевого лома, а
также утилизации пыли дуговых сталеплавильных
печей, продолжает оставаться актуальной как для
Украины, так и для западного мира. В промышленно
развитых странах проблема рециклинга пыли
усугубляется наличием в них цинка. Цинк попадает
в металлический расплав при переплаве из лома
оцинкованных сталей.
Актуальной остается проблема
утилизации бытовых батареек. В частности тех,
которые применяются в мобильных телефонах.
Особенно это касается батареек, содержащих
никель-кадмиевые элементы. Токсичные свойства
кадмия затрудняют переработку отработанных
батареек, в особенности пирометаллургическими
методами. Вдобавок, в большинстве стран не
налажен отдельный сбор этих батареек, и они
путаются с другими, которые содержат элементы
никель-металлогидрид или литиевый ион. Следует
заметить, что сбор таких батареек в Украине
вообще не налажен, несмотря на прогрессирующее
количество мобильных телефонов. Таким образом,
на свалках оказываются токсичные в
порошкообразном виде элементы: никель, кадмий,
литий, кобальт, свинец, натрий. Так как
полноценной замены никель-кадмиевым батареям
пока не найдено, то нам надо безотлагательно
внедрять организационные мероприятия по их
сбору и утилизации.
Таким образом, в мире уделяется
значительное внимание утилизации промышленных
отходов, содержащих металлы. Эти мероприятия
стимулируются и контролируются промышленно
развитыми государствами путем законодательных
актов. Их целью является выработать гибкую
систему налогов и штрафов, заставляющих
производителей промышленных отходов искать пути
их утилизации как на собственном предприятии,
так и у партнеров. Выделяются значительные
средства для финансирования исследовательских
работ, а также просветительских мероприятий,
направленных на рециклинг отходов. В Украине
разработана Программа "Использование отходов
производства и потребление на период до 2005
года", а также несколько раз в год проводятся
научно-практические семинары, организовываются
выставки по проблемам переработки отходов, но
этих мер явно недостаточно в связи с остротой
проблемы и комплексности путей ее решения.
Особенно мало внимания уделяется волнующей
западный мир проблеме утилизации экологически
небезопасных отходов, переработка которых
является убыточным мероприятием.