Решение задач защиты окружающей среды связано с научными, экономическими, социальными и политическими вопросами. Правильное решение этих задач требует от общества понимания изменений на Земле в прошлом и предстоящих изменений в будущем.
Решение задач защиты окружающей среды связано с научными, экономическими, социальными и политическими вопросами. Правильное решение этих задач требует от общества понимания изменений на Земле в прошлом и предстоящих изменений в будущем.
Атмосфера — газовая оболочка, окружающая Землю и состоящая в основном из азота и кислорода. Она простирается на большую высоту с постепенным падением давления — на высоте 100 км давление равно одной миллионной доли от давления атмосферы у поверхности Земли. Масса атмосферы составляет около 5-1018т, 50% всей атмосферы сосредоточено в слое до высоты 5,5 км и 99% в слое до высоты 40 км.
При оценке запыленности атмосферы следует помнить, что пыль появляется в результате природных явлений и деятельности человека. Основными источниками природных твердых аэрозолей являются вулканические пеплы, пыль лесных и степных пожаров, морская пыль, образующаяся в результате выпадения из облаков солей, космическая пыль, растительные аэрозоли (пыльца растений) и пыль, образующаяся от истирания песка в пустынях, а также в результате разрушения горных пород. Общее количество пыли, выбрасываемой в атмосферу, повышается за счет эрозии почвы, в той или иной степени связанной с деятельностью человека.
Рекуперационные установки предназначены для улавливания и возврата в процесс растворителей из производственных или вентиляционных газов.Улавливание растворителей не только приносит большой технико-экономический эффект, но и имеет огромное социальное значение, оздоровляя условия жизни человека и обеспечивая охрану окружающей среды. Несмотря на меры, предпринимаемые в Советском Союзе, потери растворителей и их выбросы в атмосферу в настоящее время оцениваются в 1 млн. т в год. Наиболее остро стоит проблема улавливания ацетона, бензина, бензола, толуола, ксилола, метилэтилкетона, простейших спиртов, нормального гептана, сероуглерода, диэтилового и изопропилового эфиров, хлор-производных углеводородов (хлороформа, дихлорэтана, хлорбензола, метиленхлорида).
Влага снижает теплотворную способность газов, образует ледяные пробки, закупоривающие газопроводы и нарушающие режим технологических установок. Особое затруднение вызывают кристаллогидраты углеводородов — снегообразные твердые соединения, образующиеся в условиях повышенных давлений при положительных температурах, т. е. раньше, чем образуется лед. Огромные трудности возникают в зимнее время при использовании влажного воздуха в контрольно-измерительных приборах. Большинство промышленных газов подвергают осушке. В ряде случаев осушка является обязательной первой ступенью, предшествующей очистке газов от балластных или вредных компонентов.
Абсорбция водой является одним из распространенных методов улавливания диоксида углерода из газов. Основными преимуществами воды как абсорбента для удаления примесей из газа является ее доступность и дешевизна. Применение любого абсорбента, кроме воды, связано с необходимостью создания герметической системы и рекуперации, так как в процессе очистки он «летит» и отходящие газы загрязняют атмосферу. Воду можно применять в простых скрубберах с меньшей опасностью утечки газа. Часто, чтобы увеличить растворимость примеси (например, СО2) в воде, процесс проводят при повышенном давлении. Принципиальная схема процесса приведена на рис. 1-33.
Промышленное применение галогенов и их соединений возрастает очень быстрыми темпами. В связи с этим увеличивается и их выброс в окружающую среду.
Основными источниками загрязнения атмосферы соединениями фтора являются крупные ¡производства фосфорных удобрений, безводного фтористого водорода, плавиковой ¡кислоты и фтористых солей, фторорганических соединений и металлического алюм иния, керамических изделий, а также теплоэлектростанции, работающие на буром и каменном углях. Около 90% эмиссии соединений фтора в атмосферу приходится на дымовые газы.
Образование промышленных отходящих газов и вентиляционных выбросов, содержащих хлор, хлористый водород и хлорорга-нические производные, характерно для многих видов производств: промышленного получения хлора и щелочей методом электролиза поваренной соли, получения металлического магния методом электролиза хлорида, переработки руд титана, ниобия, тантала и некоторых других цветных металлов методом хлорирующего обжига, получения синтетической соляной кислоты и большой гаммы неорганических и органических хлорпроизводных. В последнее время источниками выделения НС1 стали печи сжигания хлорсодержащих промышленных отходов и бытового мусора с отходами полимерных материалов.
В башне выше места отвода очищаемых газов установлена колосниковая решетка — деревянная или керамическая. На решетке уложена железная стружка слоем высотой до 4 м. Башня закрыта плотной деревянной крышкой с люком для загрузки стружки. Подводящий газоход расположен в верхней части башни. Железные стружки орошают водой или разбавленным раствором бромистого железа.
Пары иода раздражают слизистые оболочки, поэтому их содержание в воздухе рабочих помещений не должно превышать 1 мг/мэ.Температура плавления иода равна 113,6 °С, давление паров над кристаллическим иодом равно при 25°С — 41,2 Па (0,31 мм рт. ст.), при 113,6°С — 11,9 кПа (90,5 мм рт. ст.). Растворимость иода в воде при 20 °С равна 0,028 г в 100 г воды.
Ртуть — уникальный металл; это самая тяжелая жидкость; при обычных температурах она отличается очень высокой токсичностью.Ртуть отличается высокой геохимической подвижностью, вследствие значительной летучести в атомарном состоянии, способности наиболее распространенных природных соединений к сублимации при обычной температуре и хорошей растворимости сульфидов ртути в гидротермальных растворах. Поэтому ртуть в земной коре находится в рассеянном виде. Как правило, месторождение ртути располагаются на поверхности и поэтому нельзя рассчитывать на открытие новых залежей на большой глубине. Начало добычи ртути из руд относится к 400 г. до нашей эры. Способы извлечения ртути, применяемые первобытными металлургами, сводились к обжигу киновари (сульфидов ртути) в кучах с последующей конденсацией паров на холодных предметах: листьях деревьев, камнях и т. д.
Огромный вред приносят газообразные компоненты, выделяющиеся н атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Приблизительно 60% загрязнения атмосферы приходится на автотранспорт.В настоящий момент характерным является широкая специализация грузового транспорта. Автомобиль становится обязательным звеном между заводом-изготовителем того пли иного продукта и местом его потребления. Такой массовый продукт как минеральные удобрения требует быстрой доставки в сельские районы.
Гидросфера, являясь важнейшим элементом биосферы, играет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе, и в обеспечении жизни человека. Вода широко используется человеком для его практической деятельности в промышленности, сельском и городском хозяйстве. Она применяется как сырье и хладо-агент, как источник энергии, для орошения полей, садов и огородов, для создания комфорта в городах и поселках, а водные ма-шстрали — для транспорта грузов и людей.
Промышленные и бытовые сточные воды содержат растворимые и нерастворимые вещества (взвешенные частицы). Взвешенные примеси подразделяются на твердые и жидкие; они образуют с юдой дисперсные системы, которые можно классифицировать на грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); коллоидные системы с частицами размером 0,1 мм— 1 нм; истинные растворы с частицами, соизмеримыми с «пдельным« молекулами или ионами.
Процеживание. Сточные воды процеживают через решетки и сита с целью извлечения из них крупных примесей во избежание засорения труб и каналов. Решетки могут быть неподвижные я подвижные. Решетки, совмещенные с дробилками, называются кашгинуторами. Наибольшее распространение имеют неподвижные решетки.
Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонко-диспергированных твердых или жидких ¡веществ, удаление которых отстаиванием затруднено. Разделение фаз ведут при помощи пористых перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих диспергированную фазу, под действием гидростатического давления столба жидкости, повышенного давления до перегородки и вакуума после перегородки. Выбор перегородок зависит от свойств сточной воды, температуры, давления фильтрования и конструкции фильтра.
Осаждение взвешенных частиц под действием центробежной силы проводится в гидроциклонах и центрифугах. Для очистки сточных вод, как правило, используют напорные и открытые (низ-коналорные) гидроциклоны. Напорные гидроциклоны применяют для осаждения твердых примесей, а открытые — для удаления осаждающих и всплывающих примесей. Гидроциклоны просты по устройству, компактны, легко обслуживаются, имеют высокую производительность и небольшую стоимость.
Флотацию применяют для удаления из сточных вод нерастворимых диспергированных примесей, которые самопроизвольно плохо отстаиваются. В некоторых случаях флотацию используют и для удаления растворенных веществ, например ПАВ. Такой процесс называют «пенной сепарацией» или «пенным концентрированием». Флотацию применяют для очистки сточных вод многих производств: нефтеперерабатывающих, искусственного волокна, целлю-лозно- бумажных, кожевенных, машиностроительных, пищевых, химических. Она используется также для выделения активного мл а после биохимической очистки.
Сущность ионного обмена. Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу, носят название ноинтов. Они практически не растворимы в воде. Те из них, что способны поглощать из растворов электролитов положительные ноны, называются катионитами, отрицательные ионы — анионитами. Первые обладают кислотными свойствами, вторые — основными. Если -иониты обменивают и катиомы, и анионы, нх называют амфотерными. Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную объемную, статическую и динамическую емкости. Полная емкость — это количество поглощаемого вещества при полном насыщении единицы объема или массы ионита. Статическая емкость — это объемная емкость ионита при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая обменная емкость обычно меньше полной. Динамическая обменная емкость— это емкость ионита до «проскока» ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической.
При небольших количествах отделяемого вещества и небольшой его стоимости, а также при условии трудного извлечения его из газовой фазы проводят каталитическое окисление. В этом случае воздух с парами извлекаемого вещества после колонны ¡при. температуре 280—350°С пропускают через слой катализатора (пиролюзит, окись хрома и др.). Большинство органических соединений в этом случае окисляется до С02 и Н20.
Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в .водоемы или перед использованием в технологических процессах подвергаются нейтрализации. Практически нейтральными считаются воды, имеющие pH 6,5—8,5. Для нейтрализации кислых вод используют щелочи, а щелочных — кислоты.
В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости.Совместное употребление этих солей дает возможность повысить эффект осветления, увеличить плотность и скорость осаждения хлопьев, расширить оптимальную область pH среды.
Для очистки сточных вод используют следующие окислители: газообразный и сжиженный хлор, диоксид хлора, хлорную известь, гипохлориты кальция и натрия, перманганат калия, бихро- мат калия, перекись водорода, кислород воздуха, пероксосерные кислоты, озон, пиролюзит и др.
Для очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей применяют процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлотации и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Электрохимические методы позволяют извлекать из сточных вод ценные продукты при относительно простой автоматизированной технологической схеме очистки, без использования химических реагентов. Основным недостатком этих методов является большой расход электроэнергии. Очистку сточных вод электрохимическими методами можно проводить периодически или непрерывно.
Биохимический метод применяется для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от многих растворенных органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитритов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в ходе своей жизнедеятельности — органические вещества для микроорганизмов являются источником углерода.
Скорость окисления зависит от концентрации органических веществ, равномерности поступления сточной воды на очистку и от содержания в ней примесей. При заданной степени очистки основными факторами, влияющими на скорость биохимических реакций, являются концентрация потока, содержание кислорода в сточной воде, температура и pH среды, содержание биогенных элементов, а также тяжелых металлов и минеральных солей.
Аэробные процессы биохимической очистки могут протекать в естественных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Вь1бор типа сооружений производится с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большей скоростью, чем в естественных условиях.
Анаэробные, методы обезвреживания используются для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первая ступень очистки очень концентрированных промышленных сточных вод (БПКн>4— 5 г/л), содержащих органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в процессах брожения. В зависимости от конечного вида продукта различают различные виды брожения: спиртовое, пропионовокислое, молочнокислое, метановое и др. Конечными продуктами брожения являются: спирты, кислоты, ацетон, газы брожения (С02, Н2, СН4).
Процесс очистки протекает более устойчиво и полно, когда ведут совместную очистку производственных и бытовых сточных вед. Бытовые воды содержат биогенные элементы, а также разбавляют производственные сточные воды (рис. П-70).
В процессе биохимической очистки в первичных и вторичных отстойниках образуются осадки, которые следует утилизировать или обрабатывать с целью уменьшения загрязнения биосферы. Обработка и утилизация этих осадков весьма затруднена из-за большого их количества, разного состава и высокой влажности.
Получение очищенной (пресной) воды из минерализованных сточных вод возможно вести в испарительных (выпарных или адиабатных), вымораживающих (вакуумных или с холодильным агентом) и криеталлогидратных установках непрерывного или периодического действия. Эти процессы широко используются для опреснения соленых вод. В последнее время их начинают применять и для очистки различных по составу минерализованных сточных вод.
Многокорпусные выпарные установки. На практике используют однокорпусные и многокорпусные выпарные установки, включающие аппараты с естественной и принудительной циркуляцией. Наибольшее распространение имеют 4—5-корпусные установки с -расходом тепла по пару 600 кДж на 1 кг влаги.
По теплотворной способности химические промышленные стоки делятся: на сточные воды, способные гореть самостоятельно, и на воды, для термоокислительного обезвреживания к которым необходимо добавлять топливо. Последние имеют энтальпию ниже 8400 кДж/кг (2000 ккал/кг).
Основным сырьем для получения азотоводородной смеси является природный газ, который подвергается конверсии. После конверсии он содержит примеси С02 и СО. В зависимости от способа конверсии распространены две схемы: с каталитической конверсией при атмосферном давлении и с каталитической конверсией под давлением.
Химическая промышленность производит простой и гранулированный суперфосфат, а также двойной гранулированный суперфосфат на основе экстракционной фосфорной кислоты. Сырьем для получения этих удобрений являются фосфориты и апатиты.
Кальцинированная сода Ыа2С03 широко применяется в различных отраслях народного хозяйства. Сырьем для ее производства ЯЕ;ляется поваренная соль в виде насыщенного водного раствора, известняк или мел и аммиак.
Нефть является сырьем для получения моторных топлив и масел, а также для синтеза большого числа химических продуктов— полимерных материалов, пластических масс, синтетических волокон, спиртов и др. Переработка нефти состоит из проведения разных технологических процессов-: обессоливание нефти на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ), первичная перегонка, термический и каталитический крекинг и др. Переработка сернистых нефтей связана с предварительной очисткой нефти от сернистых соединений.
Промышленность основного органического синтеза выпускает большое число разнообразных мономеров, на основе которых получают синтетические смолы, волокна, каучуки, пластмассы, красители, ПАВ и другие продукты. В каждом производстве образуются сточные воды различного состава, для которых применяются разные методы очистки.
Фенолы являются очень токсичными соединениями. Максимально допустимая концентрация фенолов в воде, при которой их можно направлять на биохимическую очистку, равна 0,3 мг/л.На коксохимических заводах применяется следующая схема очистки надсмольных вод: сначала воды подаются в кварцевые фильтры на обессмоливание, затем в аммиачную колонну для удаления аммиака и наконец в скруббер на обесфеноливание. После обесфеноливания воды охлаждают и в усреднителе смешивают с другими водами.
Сточные воды образуются в процессе фильтрования и промывки промежуточных продуктов и красителей водой. Воды загрязняются ароматическими и гетероциклическими соединениями жирного ряда, а также разнообразными минеральными веществами, среди которых значительное место занимают сульфосоединения. Удельный расход воды зависит от вида продукции и колеблется от 3 до 700 м3 на 1 т готового продукта. Состав общего стока заводов органических красителей и промежуточных продуктов приведен в табл. 11.5.
Химические волокна подразделяют на искусственные, изготовляемые из природного органического сырья, и на синтетические, получаемые в результате синтеза из химических соединений.При производстве вискозных волокон (шелк, штапель, корд, целлофан) образуется до 10 видов сточных вод, отвод и очистка которых производятся в раздельных системах. Например, вискозные сточные воды, загрязненные целлюлозой, сероуглеродом, едким натром; концентрированные щелочные шламовые стоки, загрязненные гемицеллюлозами и продуктами ее деструкции, а также механическими примесями; кислые цинкосодержащие стоки, загрязненные серной кислотой, сульфатами цинка и натрия, сероуглеродом, сероводородом, детергентами и красителями. Баланс загрязнений, поступающих в стоки предприятий вискозных волокон, дан в табл. П.6.
Синтетический каучук производится миллионами тонн. По назначению каучуки делятся на две группы: общего назначения и специального.В состав заводов синтетического каучука входят производства мономеров и вспомогательных продуктов. На этих заводах образуется большой объем стоков, загрязненных различными веществами, которые представляют собой неиспользованное сырье и промежуточные продукты, имеющие большую ценность. Возврат их в производство является экономически необходимым. Исходя из этого, перед биологической очисткой из сточных вод рекупируются ценные вещества. Например, в производстве изопрена из изобутана из сточных вод извлекают диметилдиоксан, формальдегид; в производстве дивинилстирольного каучука выделяются и вновь используются стирол или метилстирол; в производстве полиизопрено-вого каучука утилизируется этиловый спирт и т. д.
При фильтрации сточных вод широко используются дисковые вакуум-фильтры, производительность которых колеблется от 0,96 до 18 м3/(м2-ч).Корусодержащие сточные воды образуются при мокрой окорке древесины. Они загрязнены корой, из которой в воду переходит большое количество смолы и растворимых органических веществ. Воды обладают древесно-скипидарным запахом, окрашены пектиновыми, дубильными веществами и имеют БП1<5 (Ю0—200 мг 02/л).
Литосфера — верхний покров Земли имеет среднюю толщину 30—40 км. В районе Памира и Гималаев толщина литосферы достигает 75 км. Верхнюю часть литосферы составляет почва. Она образовалась, как показал В. В. Докучаев, в результате воздействия живых и мертвых организмов на поверхностные горизонты Земли в различных условиях климата, рельефа местности и других факторов. В почве протекают многочисленные физические, химические и биологические процессы. Она является составной частью биосферы.
В основной химической промышленности — промышленности тяжелого неорганического синтеза наибольшее количество твердых отходов дают производства минеральных удобрений и серной кислоты.В 1975 г. в СССР было выпущено 90,2 млн. т минеральных удобрений и 18,6 млн. т серной кислоты (в расчете на моногидрат), объем производства этих продуктов постоянно увеличивается. Пропорционально росту выпуска основной продукции этих производств возрастает количество твердых отходов, масштабы образования которых измеряются десятками миллионов тонн в год. Ниже рассмотрены основные виды таких отходов и наметившиеся в настоящее время пути их использования.
Силикатные примеси (нефелин, глауконит и др.), находящиеся в концентратах фосфорного сырья, под воздействием кислот образуют кремневую кислоту Н25Ю3, которая с выделяющимся фтористым водородом в свою очередь дает четырехфтористый кремний Б¡Р4. Часть последнего выделяется в виде газа, а другая часть взаимодействует с НР, образуя кнемнефтористоводородную кислоту, остающуюся в растворе и загрязняющую получаемую фосфорную кислоту.
Термическую фосфорную кислоту можно получать двумя способами: одно- и двухступенчатым. При одноступенчатом (непрерывном) способе печные газы сжигают, затем охлаждают, гидратируют и пропускают через электрофильтры для улавливания тумана образовавшейся фосфорной кислоты. Более совершенным является применяемый в настоящее время двухступенчатый способ, по которому фосфор сначала конденсируют из газов, а затем сжигают с последующей гидратацией образовавшегося Р2О5 до фосфорной кислоты.
Отфильтрованный и промытый шлам, полученный при каустификации, направляют на спекание. Содержащиеся в карбонатных щелоках соли выделяют затем методом политермического разделения, основанным на их различной растворимости при разных температурах (рисЛН-7).
Более 90% калийных солей, добываемых из недр и вырабатываемых заводскими методами, используется в качестве минеральных удобрений. В 1975 г. выпуск калийных удобрений в нашей стране в пересчете па К2О составил 8,56 млн. т и продолжает непрерывно наращиваться.
Для получения H2SO4 в промышленности используются два способа: контактный и нитрозный (башенный). В обоих случаях сначала из сырья получают сернистый ангидрид SO2, который затем перерабатывают в H2SO4.
В настоящее время основным сырьем для производства органических продуктов служат различные виды ископаемого топлива и древесины.
В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности одним из основных твердофазных отходов являются кислые гудроны, образующиеся в процессах сернокислотной очистки ряда нефтепродуктов (масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций и др.) и при производстве сульфонатных присадок, синтетических моющих средств, флотореагентов. Кислые гудроны представляют собой смолообразные высоковязкие массы различной степени подвижности, содержащие в основном серную кислоту, воду и разнообразные органические вещества. Содержание органических веществ находится в пределах от 10 до 93% по весу.
Большие массы твердых отходов образуются в коксохимической, сланце- и торфоперерабатывающей промышленности, а также в ряде производств химической промышленности, связанных с газификацией топлива. Так, при термической переработке сланцев в камерных печах образуется около 1,7 млн. т в год коксозольного остатка. Из них о,коло 15% используется в качестве добавки при производстве цемента, а остальная масса вывозится в отвалы. В отвалы складируется также зола газогенератора и установок с твердым теплоносителем.
Использование нефтяных шламов возможно по ряду направлений. В частности, при обезвоживании и сушке этих отходов возможен их возврат в производство с целью последующей переработки по существующим схемам в целевые продукты. Возможно также использование их как топлива, однако это связано с большими материальными затратами.
Наиболее ценными их компонентами являются каучуки и ткани, по содержанию и качеству которых различные виды отходов неравнозначны (содержание, каучука в отдельных видах отходов достигает 50% и более). Основная масса отходов производства резиновых технических изделий вывозится на свалки или сжигается. Примерно 20—30% текущего выхода отходов (60% для не-вулканизированных) используется, в основном на самих предприятиях— для изготовления изделий широкого потребления (резиновых ковров и трубок различного назначения, шифера, рукавиц, фартуков и др.) и резиновой крошки.
Аналогично резиновым твердые отходы пластических масс обычно разделяют на отходы производства и отходы потребления.При переработке по первому направлению отходы обычно используют непосредственно после их получения на отдельных установках. В ряде случаев их собирают автоматически и подают в устройства для измельчения, после чего смешивают с основным ■сырьем н направляют в приемные устройства экструдеров и различных формовочных установок. Содержание отходов в сырье обычно составляет 5—10%, но может достигать 20% и более. Второе направление переработки различного вида технологических отходов заключается в их сортировке (отделение посторонних примесей и разбраковка), измельчении и гранулировании с последующим изготовлением на их основе изделий широкого потребления тары, подстилок, сувениров, игрушек и т. п.). В целом переработка технологических отходов производства пластмассовых изделий облегчена концентрированием их в рамках отдельных производств и возможностью предохранения от загрязнений.
Ежегодный объем переработки горной массы при добыче полезных ископаемых в СССР составляет около 13 млрд. т. Однако существующая технология добычи и обогащения полезных ископаемых приводит к тому, что собственно на полезные ископаемые приходится лишь небольшая часть этого объема. Ежегодно только пород вскрыши укладывается в отвалы более 800 млн. м3. В угольной промышленности, например, из более чем 2 млрд. т добываемой горной массы собственно на уголь приходится лишь около 20%, остальное поступает в отвалы. Подобные отвалы занимают многие десятки тысяч гектаров земель и неблагоприятно влияют на окружающую среду.
Свыше 1 млн. т отходов углеобогащения используется в настоящее время в нашей стране в качестве топливной и отощаю-щей. добавки в количестве 10—15% в шихту для производства кирпича из глины. Перспективно их использование и в качестве основного сырья для формирования изделий эффективной (пустотелой) строительной керамики. При этом за счет экономии технологического топлива, заключенного в отходах, и исключения затрат на добычу глинистого сырья значительно снижается себестоимость продукции.
Вскрышные и иоиутно извлекаемые породы при добыче полезных ископаемых содержат разнообразные компоненты, являющиеся денным сырьем для промышленности строительных материалов. Так, мел может быть использован для производства белого цемента и воздушной строительной извести, а также в производстве минеральной ваты, стекла и резиновых изделий. Глинистые сланцы являются хорошим сырьем для производства портландцемента. На основе песчаных пород можно производить тарное стекло, а песчано-глинистые породы можно использовать в производстве кирпича. На основе таких отходов можно получать заполнители для бетонов, штукатурные и кладочные растворы. Основой для производства почти всех известных видов строительных материалов могут служить горелые породы — пустые породы, сопровождающие залежи каменных углей, обожженные при подземных пожарах (они получаются и при самовозгорании террикоников). Ряд горнорудных отходов можно использовать в качестве удобрений в сельском хозяйстве.
На металлургических предприятиях и тепловых электростанциях образуются твердые отходы, во многом схожие по природе, характеристикам и способам утилизации.
В нашей стране работа предприятий черной металлургии ежегодно сопровождается образованием более 70 млн. т металлургических шлаков, из которых используется только около 53%, остальное поступает в отвалы. Кроме того, различные виды металлургического производства (агломерационное, доменное, ста.-леплавильное, горячего проката, а также травление металловi дают большие массы разнообразных по составу шламов и пылей, используемых лишь частично или вообще не используемых. Только общее накопление шламов с содержанием железа около 50% составляет на заводах черной металлургии около 20 млн. т/год. Утилизация и возвращение в производство этих отходов позволит заменить около 10% добываемой товарной железной руды. В целом по металлургическому производству из каждых 4,7 т твердых веществ, необходимых для производства 1 т стали, отходы составляют примерно 0,4 т.
В зависимости от вида перерабатываемого сырья выход шлаков в цветной металлургии составляет 10—200 т на 1 т получаемого металла. В связи с этим объем образования шлаков в цветной металлургии, несмотря на гораздо меньшие масштабы производства Цветных металлов, сопоставим с выходом шлаков в черной металлургии. .
Основная масса используемой части шлаков и зол служит сырьем для производства строительных материалов. Так, золу ТЭС используют для производства искусственных пористых заполнителей — зольного и аглопоритового гравия. При этом для получения аглопоритового гравия используют золу, содержащую не больше 5—10% горючих, а для производства зольного гравия содержание в золе горючих не должно превышать 3%. Обжиг сырцовых гранул при производстве аглопоритового гравия ведут на решетках агломерационных машин, а при получении зольного гравия — во вращающихся печах. Возможно использование зол ТЭС и для производства керамзитового гравия.
Как видно из этих данных, время, необходимое для удвоения численности населения, резко сокращается. Соответственно повышается потребность в продуктах сельского хозяйства. В большинстве стран увеличение их производства-достигается за счет химизации сельского хозяйства, в частности использования удобрений и пестицидов, обеспечивающих в настоящее время более 50% всего-урожая. В СССР придается большое значение проблеме создания рациональных форм удобрений и пестицидов, а также расширению их применения в сельском хозяйстве.
Характер распределения пестицидов в окружающей среде во многом определяется методом их применения. Наиболее широкое применение в сельском хозяйстве находят методы опыления, опрыскивания, внесения гранул препаратов в почву. Порошки пестицидов могут распыляться при помощи машин и с самолетов, путем ленточного (рядкового) внесения при помощи инъекции тракторными фумигаторами, полива в виде суспензии, механического смешения с почвой и т. д. Рассмотрим распространение пестицидов в различных сферах.
Атмосфера загрязняется пестицидами как при их применении путем опрыскивания и опыления наземными или авиационными средствами, так. и в результате испарения препаратов с поверхности почвы и растений или с поверхности воды. При использовании пылевидных препаратов некоторое их количество может попадать в атмосферу в виде тонкодисперсной взвеси или аэрозолей, которые могут разноситься на весьма значительные расстояния, например из США в Антарктику [считают, что в Антарктике накопилось 2500 т ДДТ — препарата на основе 1,1-бис-(4-хлорфе-нол)-2,2,2 трихлорэтана].
В водоемы пестициды могут попадать в результате сноса потока аэрозоля при распылении пестицидов с самолетов. Часть пестицидов попадает в подземные воды в результате постепенного вымывания с поверхности в более глубокие слои. Подвижность пестицидов в почве невелика.
В почве сосредоточено огромное количество самых разных живых организмов, продуктов их метаболизма и отмирания.В природе они выполняют роль универсального биологического адсорбента и нейтрализатора различных органических соединений, в результате чего происходит разложение большинства отбросов хозяйственной деятельности человека. Органические химические вещества, попадающие в почву, служат источником углерода или других элементов, необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий, грибов, актиномицетов).