Отпадъци от националната икономика и собствено производство при топене в доменни пещи
Доменното топене като процес и доменната пещ като единица се формират в края на Средновековието и не са променили същността си през последните 500-600 години, запазвайки следните характеристики: непрекъснат характер на процеса, принцип на проектиране на вала, противотоково движение на заряда и газа (зарядът се движи надолу, а нагрятите газове и продукти на горенето се издигат нагоре), наличието на зони на твърдо, пластично и течно състояние в едно звено, значителна температурен диапазон (от 20 до 3500 ° C).
Температурата в долната зона може да достигне 2400°C. При тази температура всичко органично и химично изгаря с образуването на летливи оксиди и газове. Но доменната пещ е проектирана по такъв начин, че нито едното, нито другото да навлизат в атмосферата. Следователно доменната пещ, каквото и да се изгаря в нея, не замърсява околната среда и изглежда идеален „котел” за изгаряне и пълно унищожаване както на твърди, така и на течни токсични вещества.
Трябва да се каже, че идеята за изгаряне на отровни вещества не е нова. През 90-те години само в България са патентовани десетки различни методи и устройства. Например, беше предложено изгарянето на ОМ в изтощени нефтени и газови кладенци, доставяйки гориво и окислител заедно с отровата, освен това под солидно налягане. Методът е екологичен, но са необходими дълбоки и най-важното - силни кладенци. Освен това е много проблематично да се напълни кладенецът с твърд OM. Така се оказва, че няма нищо по-добро за този бизнес от доменна пещ.
Отпадъци на националната икономика при топене в доменни пещи.
Доскоро една доста млада индустрия за преработка на твърди битови отпадъци и черна металургия, датираща от повече от едно хилядолетие, съществуваха паралелно и не се пресичаха. Бързото развитие на първиядоведе до появата на нови технологии и нови материали от вторични ресурси, често ефективно заместващи традиционните. В момента има много технически възможности за рециклиране на отпадъчна хартия, полимери, каучук и др.
В началото на 1999 г. около 1500 милиона тона токсични отпадъци от производство и потребление са натрупани в предприятия от различни отрасли. Ежегодно българските предприятия генерират около 90 милиона тона токсични промишлени отпадъци (ПО), от които 87 милиона тона са от III и IV клас на опасност. Количеството битови отпадъци, или твърдите битови отпадъци (ТБО), се увеличава годишно в България с 30 милиона тона.
През 1999 г. предприятията използват в собственото си производство около 40 милиона тона (40%) и напълно неутрализират 9 милиона тона (10%) от общото количество генерирани отпадъци през годината. Останалите отпадъци са прехвърлени на депа за депониране.
През последните години в целия свят се наблюдава участието на металургични звена в преработката на различни видове отпадъци. От втората половина на 20-ти век металурзи от различни страни по света предлагат и успешно прилагат идеите за рециклиране на различни горими компоненти на ТБО във високотемпературни металургични агрегати. Това се дължи на факта, че нито един инсинератор не може да се конкурира с такива високотемпературни металургични агрегати като кислороден конвертор или доменна пещ по отношение на обезвреждането на токсични отпадъци, включително температури до 2500–2700 °C, активна окислителна или редуцираща атмосфера, интензивен топло- и масообмен, наличието на високоактивни основни шлаки, които свързват незапалимия остатък от изгарянето на отпадъци и го преобразуват в стъкловидна шлака. При такива условия образуването на диоксини е практически невъзможно.Диоксините са група полихлорирани полициклични съединения, състоящи се от стотици вещества с подобна структура, едни от най-токсичните синтетични съединения. Освен това мощните металургични агрегати са оборудвани с пълен комплект оборудване за улавяне и пречистване на газове, а също така имат затворена система за водоснабдяване.
Най-обещаващо е използването на пластмасови отпадъци (с изключение на PVC) в доменното производство. Отпадъчните пластмаси проявяват редуциращи свойства и не образуват диоксини. Смесените отпадъчни пластмаси се използват в производството на стомана чрез издухване на отпадъци в доменни пещи, т.е. настъпва инжектиране на твърди гранулирани или натрошени пластмасови отпадъци (Япония, Германия). В същото време отпадъците се унищожават и се използва топлината им на изгаряне. По-прост метод е инжектирането на течности през фурми, по-специално електрически (sovol, sovtol), които се основават на полихлорирани бифенили (PCB). В процеса на производството им се появяват микропримеси, а при горенето им се образуват диоксини в изключително опасни количества. Това се потвърждава от последствията от пожари в подстанции. Следователно в момента материалите за ПХБ се извеждат от експлоатация и проблемът с тяхното унищожаване е много остър.
В NLMK успешно се провеждат експерименти за унищожаване на течни PCB отпадъци чрез инжектиране в доменна пещ.
Известно е, че металургичните компании в Германия и Япония преработват пластмасови отпадъци повече от 10 години.
Германската компания Stahlwerke Bremen GmbH обработва над 70 000 тона пластмасови отпадъци годишно в доменни пещи. Редовният мониторинг на атмосферните емисии показва, че количеството емисии на прах, SO2 и NOx от използването на пластмаси е значително под максимално допустимотоемисии. В изхвърлените в атмосферата газове са установени следи от диоксини - под 0,001 ng/m3, което е над 100 пъти по-ниско от ПДК за диоксини в атмосферния въздух, което в Германия е 0,1 ng/m3. Eko-Stahl в Eisenhüttenstadt издухва отпадъчна пластмаса в доменни пещи от 1996 г. насам с постоянна скорост от 30-60 kg/t чугун.
В Япония пластмасовите отпадъци се използват в доменни пещи от 1993 г. Металургичната компания Nippon Kokan в Кейхан издухва пластмасови отпадъци в доменна пещ с обем от 4907 m3 повече от 10 години с консумация до 200 kg / t чугун, през 2004 г. около 20% от битовите отпадъци са изпратени в металургичния завод за преработка. Според ръководителите на компанията металургичните предприятия, разположени в близост до големите градове, са в зоната на генериране на голяма маса отпадъци и техните уникални технологични възможности трябва да се използват за тяхното обезвреждане. В момента системата за рециклиране на пластмаса, разработена от тази компания, се използва широко от други японски металургични предприятия, които се придържат към международния стандарт ISO 14001. Типичните пластмасови отпадъци, изхвърляни в доменни пещи, включват офис оборудване, бутилки и контейнери, филми и т.н. Япония в момента се доближава до нивото от 1 милион тона годишно отпадъчна пластмаса, преработена в доменни пещи, което е 10% от техния годишен процент на генериране.
В България разработките в областта на преработката на отпадъците в черната металургия традиционно се извършват от държавните технически университети – Московския институт за стомана и сплави (МИСИС), Сибирския държавен индустриален университет (СибГИУ) и др. Учените от МИСИС са разработили редица технологии за преработка на използвани отпадъчни пластмасимасла и други видове отпадъци от доменни пещи. Изследванията, проведени с помощта на метода на математическото моделиране с помощта на програмите IVTANThermo, които позволяват изчисляване на равновесното състояние на сложни системи в условията на металургични агрегати, показаха, че в условията на доменна пещ концентрацията на диоксини и фурани е по-малка от 10-30%. Въз основа на получените резултати учените от MISIS заключиха, че появата на суперекотоксиканти (фурани, диоксини, HCN, COS и др.) В отработените газове на доменната пещ при вдухване на пластмаса в пещта е изключена.
В България има една много интересна разработка – „Ванюковата фурна”. Това е съвместна разработка на институтите "Гинцветмет" и MISIS с участието на Академията за комунални услуги. К.Д. Памфилов - предвижда изгаряне на твърди битови отпадъци при условия, характерни за стоманодобивните агрегати: висока температура, наличие на разтопена шлака, използване на кислородна струя, система за мокро очистване на газ и др. Комплексът от промишлени тестове на тази технология в пещта на Ванюков, инсталирана в пилотния металургичен завод в Рязан, показа, че използването на технически кислород при температури от 1400 - 1700 ° C води до пълно де изграждане на всички компоненти на токсични отпадъци. Установено е отсъствието на диоксини на изхода на прахо-газовия поток, в течните продукти на топенето (шлака, металосъдържащ продукт), както и по газопровода, което показва, че вторичното им образуване също не е настъпило. Това се обяснява с факта, че условията на изгаряне на ТБО в пещта на Ванюков водят до такова разрушаване на структурната решетка на диоксините, че тяхното обратимо фрагментиране става практически невъзможно.
По този начин металургичните агрегати осигуряват по-безопасно изгаряне на горивни материали.отпадъчни компоненти, отколкото инсинератори. Идеята за използване на металургията за обезвреждане на най-трудните видове отпадъци, включително особено токсични, принадлежи на самите металурзи. Изгарянето на горими компоненти на отпадъците в металургичните инсталации се използва повече от 10 години в най-индустриализираните страни в света, известни със стриктното си отношение към опазването на околната среда. Вътрешният опит потвърждава възможността и ефективността на използването на високотемпературни металургични агрегати за обезвреждане и обезвреждане на редица отпадъци, което позволява на металургичните предприятия да помогнат за решаването на остри екологични проблеми в регионите, в които се намират. В тази връзка е препоръчително държавните организации за екологичен контрол да започнат да разглеждат металургията като индустрия, която може ефективно и най-безопасно да оползотворява и неутрализира отпадъци като употребявани автомобилни гуми, нерециклируеми горими части след сортиране на твърди отпадъци, отпадъци от лечебни заведения и други, и да насърчава развитието на тази област.