Экологические проблемы производства строительных материалов

Хорошие физико-механические и физико-химические свойства шлакоситалла, и в первую очередь его износостойкость и химическая устойчивость, в сочетании с декоративностью делают шлакоситаллы ценнейшим строительным материалом для объектов культурно-бытового и промышленного назначения. Только в Москве шлакоситалл нашёл применение при строительстве таких известных объектов, как павильон «Металлургия» ВВЦ, аэропорт «Шереметьево», универмаг «Москва», центральный городской аэровокзал и т.д.

9.11. Экологические проблемы производства  строительных материалов

Одна из основных экологических  проблем производства строительных материалов связана с громадными объёмами производства, добычей и  переработкой свыше 2 млрд. т природных  материалов. С этим связано широкомасштабное отчуждение, нарушение и загрязнение  сельскохозяйственных угодий, поскольку  сырье для строительных материалов для уменьшения транспортных расходов, как правило, добывается как можно  ближе к району строительства. А  районы интенсивного строительства  – это густонаселенные районы, удобные для выращивания сельскохозяйственных культур. Один из путей решения проблемы заключается в рекультивации нарушенных земель, устройстве прудов на месте карьеров и их использование для культурных целей, рыборазведения и т.д.

Генеральным же направлением является использование в качестве сырья для промышленности строительных материалов отходов горнодобывающих и перерабатывающих отраслей. По ориентировочным подсчётам в стране ежегодно образуется свыше 3 млрд. т горных отвалов, включающих все основные компоненты сырья, используемого в производстве стройматериалов. Находят же применение лишь 6-7%, причём большая часть – для планировки территорий, подсыпки дорог и в значительно меньшем объёме – для производства строительной керамики и других стройматериалов.

Только доменные шлаки  широко использовались в производстве строительных материалов. Из 37 млн. т  реализованных доменных шлаков (14 млн. т  поступали в отвалы) 26 млн. т гранулировались и основная масса использовалась для производства шлакопортландцемента, 6 млн. т перерабатывалось в шлаковую пемзу, шлакоблоки,  минеральную вату, щебень и другие материалы и около 5 млн. т передавалось строительным и другим организациям для непосредственного (без предварительной обработки) использования в качестве добавки к бетону, для теплоизоляционных засыпок,  для устройства основания дорог, производства местного вяжущего и т.д.

По оценке научно-исследовательских  институтов около 67% вскрышных пород  пригодны для производства строительных материалов. Из этого количества отходов для производства щебня пригодно 30%, цемента – 24%, керамических материалов – 16% и силикатных – 10%.

В целом же промышленность строительных материалов, как никакая  другая отрасль, может и должна организовать свою сырьевую базу за счёт отходов  горнодобывающих и перерабатывающих отраслей народного хозяйства. А  пока использование вскрышных пород  КМА не превышает 8% (хотя и в этом случае экономический эффект от их реализации ежегодно увеличивается).

Другой серьёзнейшей экологической  проблемой предприятий строительной индустрии является значительное пылевыделение, особенно на заводах по производству цементов. Около 20% производимого цемента  выбрасывается в трубу, если не работает пылеочистка. Больше всего пыли выделяется с отходящими газами из вращающихся печей. Наряду с этим в больших количествах пыль выделяется при дроблении, сушке и помоле сырья (не только при производстве цемента, но также в производстве керамики, стекла и других строительных материалов), а также при охлаждении клинкера, при упаковке, в процессе погрузочно-разгрузочных работ на складах сырья, угля, клинкера и различных добавок.

Для снижения образования  и выделения пыли, в первую очередь  за счёт уменьшения неорганизованных выбросов, необходимо обеспечить полную герметизацию производственных агрегатов и транспортных средств и создать внутри аппаратов разрежение. Для уменьшения пылеобразования, кроме герметизации заводской аппаратуры, целесообразно уменьшать высоту падения пылящих материалов, увлажнять пересыпаемые и транспортируемые материалы. Все газы, отсасываемые дымососами из вращающихся печей и сушильных барабанов, а также воздух, отбираемый вентиляционными установками, направляются в пылеуловительные устройства. Здесь из них выделяется пыль, которая возвращается в производство, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу и должны соответствовать санитарным нормам. На заводах предусматривается отсос воздуха из всех пылеобразующих агрегатов, в том числе бункеров, течек, дробилок, транспортёров и т.д. В помещениях организуется естественная и принудительная вентиляция.

В качестве пылеулавливающих аппаратов на предприятиях по производству строительных материалов применяются  все основные «сухие» методы очистки  запылённых газов. От их технического состояния и уровня обслуживания в основном и зависит содержание пыли в воздухе производственных помещений и в атмосфере населённых мест.

Определенную сложность  представляет очистка отходящих  газов различных сушильных, обжиговых  и стекловарочных печей от оксидов  серы, азота, соединений фтора и других вредных компонентов.

Широко разрабатываются  и находят применение технологические  процессы с рециркуляцией газов, например в производстве асбеста. В корпусах обогащения асбестовых комбинатов: Киембаевском, Тувинском, Джетыгаринском, Ураласбесте нашла широкое промышленное применение замкнутая безотходная система высокоэффективной очистки и рециркуляции аспирационного воздуха. Система работает следующим образом: аспирационный воздух, собранный от многих точек, проходит глубокую очистку от  асбестовой пыли на рукавных тканевых фильтрах специальной конструкции, разбавляется в случае  необходимости атмосферным воздухом, а затем с помощью нагнетательных вентиляторов вновь распределяется по цеховым помещениям. В процессе многократной циркуляции воздух постепенно нагревается за счёт тепла от работающего оборудования, благодаря чему в зимнее время в рабочих помещениях поддерживается комнатная температура без дополнительных затрат тепла.

 По санитарным нормам  концентрация асбестовой пыли  в рабочей зоне производственных  помещений допускается не более  0,6 мг/м³ воздуха. Это примерно в 30-40 раз ниже, чем достигается при очистке на  обычных промышленных тканевых фильтрах, и в 100-200 раз ниже, чем на электрофильтрах. Для снижения содержания асбестовой пыли в очищенном воздухе в данном случае применяется принцип так называемой «автофильтрации», т.е. использование слоя самого асбестового волокна в качестве дополнительного фильтрующего агента. При этом остаточная запылённость не превышает 0,3-0,4 мг/м³. Всё это позволило резко уменьшить заболеваемость обслуживающего персонала, получить дополнительную продукцию (уловленный асбест) и экономить тепло на обогрев производственных помещений.

На предприятиях строительной индустрии используется значительное количество воды. Она расходуется непосредственно в технологических процессах, на обогащение сырья, гидромеханическую добычу и шлифовку, полировку, промывку изделий, а также на нужды котельных, пылеподавление, уборку помещений и территории и т.д. Из всего объёма воды, потребляемой промышленностью строительных материалов, 28% расходуется на технологические процессы транспортировку сырьевых материалов, охлаждение оборудования, связанные непосредственно с изготовлением продукции, 14% – на охлаждение оборудования, 42% – на промывку оборудования и обогащение сырья и 16% – на прочие нужды. Основными потребителями воды являются цементная промышленность и промышленность нерудных строительных материалов. На их долю приходится соответственно 34 и 29% воды, используемой предприятиями промышленности строительных материалов. Значительное количество воды потребляют стекольная промышленность (8%), предприятия по производству санитарно-технического оборудования и изделий (3%), асбестовых изделий (1,8%) и силикатного кирпича (1,6%). 

Объём сточных вод, поступающих  от предприятий промышленности строительных материалов в городскую канализацию  и водоёмы, составляет около 650 млн. м³/год. В результате в водоёмы ежегодно поступает до 280 тыс. т солей, 28 тыс. т минеральных и 4 тыс. т органических веществ, высокотоксичные соединения шестивалентного хрома, фенолов, щелочей и нефтепродуктов. Такое большое количество загрязнений, сбрасываемых со сточными водами предприятий строительной индустрии, объясняется недостаточно высокой эффективностью применяемых очистных сооружений и нерациональными схемами водного хозяйства. Коэффициент водооборота в целом по отрасли составил 49%; наиболее высокий водооборот – 58% был достигнут в цементной и стекольной промышленности.

Эколого-экономические факторы  привели к необходимости разработки рациональных систем водопользования  на предприятиях промышленности строительных материалов, в том числе к созданию замкнутых систем водного хозяйства. Примером решения проблемы рационального  использования ресурсов является разработанная  НИПИОТСтромом замкнутая система промышленного водоснабжения асбестоцементного производства. Исследование образования сточных вод показало, что источником загрязнения вод этого производства является водорастворимая составляющая цемента, используемого в качестве сырья для изготовления асбестоцемента. В зависимости от состава цемента количество сульфатов и гидрооксидов калия, натрия и кальция в сточных водах колеблется от 5 до 30 кг/м³. Такая загрязнённость сточных вод в случае их повторного применения отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции. Применение методов обессоливания приводит к нерентабельности повторного использования сточных вод. Замкнутая система промышленного водопользования может быть более простой и дешевой, если применять цемент с содержанием натрия и калия не более 0,1 и 0,2% (такой цемент имеется). Тогда вносимые цементом в сточные воды водорастворимые примеси полностью удаляются с товарной продукцией, не ухудшая её технологических свойств.

Препятствием для повторного использования сточных вод является также загрязнение их в значительном количестве грубодиспергированными примесями. Для достижения требуемого содержания взвешенных веществ (100мг/л) разработан метод очистки в напорных гидроциклонах. Применение этих циклонов позволяет кроме воды возвращать в технологический цикл и цемент, что сокращает потери сырья.

Большие количества сточных  вод образуются в промышленности нерудных строительных материалов (например, песка, щебня). Сточные воды после  промывки материалов содержат 50-160 г/л  механических примесей, в том числе 48-84% песка и 16-52% пылевидных и глинистых  частиц. По технологическим нормам содержание взвешенных веществ в  воде, поступающей на промывку, не должно превышать 2 г/л.

Загрязнённый поток сточных  вод после промывки щебня на вибрационных грохотах направляется в гидроциклоны для выделения песка, который  затем обезвоживается в классификаторе и передаётся на склад готовой  продукции. Верхний слив из гидроциклонов  и классификатора обрабатывается коагулянтом  и направляется в гидроциклоны. Осадок от гидроциклонов в количестве 10-20% от расхода очищаемых сточных  вод перекачивается в шламонакопители, а осветлённая вода направляется на повторное использование.

На Овручском щебёночном заводе внедрен эффективный технологический процесс очистки, позволивший уменьшить площади хвостохранилищ в 3 раза, снизить расход свежей воды в 10 раз и сократить расход электроэнергии в 3 раза.

Замкнутые водооборотные  системы разрабатываются и для  других предприятий производства строительных материалов.

В целом же промышленность строительных материалов не имеет принципиальных технических и технологических  препятствий для организации  своей деятельности по безотходной  технологии.