2.2. Исходные данные для проектирования 2.2.1. Происхождение и характеристика материалов для производства Грунта для рекультивации и благоустройства – отходов производства АО «Невинномысский Азот» Технология «Технология Утилизации отходов производства АО «Невинномысский Азот» с внесенными изменениями предполагает использование отходов, образующихся в результате производственных процессов в АО «Невинномысский Азот»:
- катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный (отработанный катализатор алюмосиликатного производства);
- ил стабилизированный биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых и смешанных сточных вод (осадки сточных вод);
- грунт, образовавшийся при проведении землеройных работ, не загрязненный опасными веществами,
После названия отхода в скобках приведено прежнее название отхода, фигурирующее в актах отбора проб и протоколах КХА. Изменение в названии отхода связано с вступлением в действие нового Федерального классификационного каталога отходов (Федеральный классификационный каталог отходов (далее ФККО-2014) утвержден приказом Росприроднадзора от 18.07.2014 № 445 (зарегистрировано в Минюсте России 01.08.2014 № 33393). Разъяснения о конвертации видов отходов, их названии даны в письме «О направлении разъяснений Федеральной службы по надзору в сфере природопользования» от 03.09.2014 № ВК-03-04-36/13543.
Выбор видов отходов для утилизации в технологии на техническом этапе рекультивации нарушенных земель (карьеров), а также при проведении благоустроительных работ обосновывался следующими критериями:
эколого-гигиенический – допустимость утилизации с точки зрения безопасности для людей и окружающей среды;
ресурсный – наличие достаточного количества отхода для заполнения карьерной выемки;
литолого-геологический – сходство отходов с земной корой (природными материалами карьера);
миграционная способность компонентов отходов - отсутствие миграции загрязняющих веществ, опасных для компонентов природной среды.
Выбранные отходы производства АО «Невинномысский Азот» для утилизации по своим свойствам и выбранным соотношениям в качестве грунта для рекультивации нарушенных земель территории карьера, а также производства благоустроительных работ на территории предприятия, соответствуют вышеперечисленным требованиям, что обосновано результатами научных исследований, приведенных в главе 2 настоящих материалов и Томе «Апробация».
2.2.1.1. Катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный Катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный образуется в процессе получения меламина на основе карбамида. Согласно Регламенту при производстве меламина ежегодно в АО «Невинномысский Азот» образуется до 600 т отхода катализатора. В 2012 году производство меламина работало нестабильно, фактически образовывалось и вывезено на полигоны хранения отходов 169,4 тонн катализатора алюмосиликатного производства меламина отработанного. В 2013 году фактически образовалось и выведено на полигоны хранения отходов 420,33 тонн катализатора алюмосиликатного производства меламина отработанного.
Катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный представляет собой твердый сыпучий материал 4-го класса опасности для окружающей среды. Код отхода по федеральному классификационному каталогу (Каталог-2014): 3 10 102 11 29 4.
Документы, подтверждающие отнесение отхода Катализатора алюмосиликатного производства меламина отработанного АО «Невинномысский Азот» к отходу, зарегистрированному в ФККО и внесенному в банк данных от отходам (БДО) с кодом 3 10 102 11 29 4 приведены в Приложении Б к материалам ОВОС.
Рассмотрим некоторые особенности технологического процесса образования этого вида отхода. В мировой практике разработано несколько технологических схем промышленного получения меламина на основе карбамида, каждая из которых обладает своими характерными особенностями. Известны две группы способов производства меламина:
1) процессы, проводимые при высоком давлении (преимущественно 5,0-10,0 МПа) в отсутствие катализаторов;
2) каталитические процессы, осуществляемые при низких давлениях (0,1-1,0 МПа).
Разработки фирм Montedison (Италия), NissanChemical (Япония) основаны на пиролизе карбамида при высоком давлении без катализатора, в то время как технологии ВАSF (ФРГ), Stamicarbon (Нидерланды), Chemilinz (Австрия) используется каталитический пиролиз карбамида при низком давлении в присутствии катализаторов.
АО «Невинномысский Азот» на предприятии реализует каталитический способ пиролиза карбамида (LP technology), запатентованным компанией Lurgi AG. Синтез производиться при атмосферном давлении на алюмосиликатном катализаторе с последующим быстрым выделением мелкодисперсного меламина при охлаждении газов (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1. Схема синтеза меламина с образованием отхода - катализатора алюмосиликатного производства меламина отработанного
Известно, что после выработки ресурса, катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный не подлежит восстановлению (рециклингу) и повторному использованию в каталитической колонке вследствие присутствия азотистых соединений (Мухленова И.П., 1989).
Следует отметить, что проблема утилизации утративших активность абсорбентов и катализаторов характерна не только для производства меламина, но и для нефтегазовой отрасли, в которой используется значительное количество алюмосиликатных катализаторов. Отработанные катализаторы могут служить сырьем для синтеза композиционных материалов; использоваться как кремнесодержащие добавки в керамические материалы (Дворкин, 2007), добавка для повышения прочности на сжатие керамических кирпичей (Патент РФ 2398751 №2009124678/03, опубл. 14.04.2011). Направление утилизации отработанных катализаторов в качестве вторичных ресурсов развито недостаточно, в Российской Федерации преимущественно осуществляется захоронение. Отход - катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный, прошедший технологический цикл, может содержать загрязняющие вещества: непрореагировавший реагенты (аммиак, карбамид), меламин и некоторые другие вещества.
Анализ данных химического состава проб отхода катализатора, проведенный в аккредитованной испытательной лаборатории (Приложение Б), показал, что основными компонентами отхода являются оксид алюминия и оксид кремния. Суммарное содержание других компонентов составляет 29,1%, из них около 9% приходится на элементы питания растений. Так, часть азота представлена аммонийным азотом (1,35 г/кг).
В таблице 2.1 приведены результаты химического анализа катализатора (из протокола испытаний № 002мб от 21.01.2013г, Приложение Б). Таблица 2.1 - Компонентный состав катализатора алюмосиликатного производства меламина отработанного Определяемые показатели, ед. изм.
| Значение показателя
| Методы испытаний
| Вода остаточная, %
| 10,2
| ПНД Ф 16.2.2:2.3:3.27-02
| Аммоний (по NH4+), г/кг
| 1,38
| ПНД Ф 16.2.2:2.3:3.30-02
| Нитраты, мг/кг
| 35,2
| ИХ
| Нитриты, мг/кг
| Менее 0,1
| ИХ
| Сульфиды, мг/кг
| Менее 0,1
| Спектрометрический
| Сульфаты, мг/кг
| 59,4
| ИХ
| Калий, г/кг
| 1,03
| ААС
| Хлориды, мг/кг
| 102,7
| ИХ
| Cостав катализатора (на абсолютно сухое вещество), %:
| Углерод общий
| 0,6
| ПНД Ф 16.1:2.2:3.12-98
ПНД Ф 16.1.42-04
| Азот общий
| 4,3
| Фтор общий
| 0,035
| ПНД Ф 16.1:2.2:3.12-98
ПНД Ф 16.1.42-04
| Na2O
| 0,20
| MgO
| 1,04
| Al2O3
| 9,1
| SiO2
| 61,8
| P общий по P2O5
| 0,28
| S общая
| 3,1
| K2O
| 1,06
| CaO
| 5,4
| TiO2
| 0,29
| V
| 0,0041
| Cr общий
| 0,018
| Mn
| 0,0166
| Fe2O3
| 2,0
| Ni
| 0,0050
| Cu
| 0,0030
| Zn
| 0,11
| Ga
| 0,0011
| As
| 0,0010
| Br
| 0,0010
| Rb
| 0,0046
| Sr
| 0,33
| Y
| 0,0040
| Zr
| 0,018
| Nb
| 0,0017
| Cs
| 0,0011
| Ba
| 0,015
| La
| 0,020
| Ce
| 0,030
| Pr
| 0,0028
| Nd
| 0,018
| Sm
| 0,0019
| Pb
| 0,0006
|
Результаты количественного химического анализа катализатора показывают, что основными компонентами, способными оказать негативное воздействие на компоненты природной среды, являются металлы - стронций, кальций; а также сера, фосфор, азот, образующие высокоподвижные соединения солей.
Проведены исследования по изучению миграционной способности форм тяжелых металлов: определены содержания водорастворимых (наиболее миграционно-активных) и подвижных форм (доступных для ассимиляции растениями) Pb, Cd, Ni, Cr, Mn, Co, Zn, которые позволяют оценить возможную миграцию этих веществ из катализатора в сопредельные среды при попадании в окружающую среду. По мнению ряда авторов (Ильин, Степанова, 1979; Зырин, 1985; и др.), степень загрязнения почв тяжелыми металлами правильнее оценивать по содержанию их наиболее биодоступных мобильных форм.
Аттестованные методики по определению подвижных и водорастворимых форм Pb, Cd, Ni, Cr, Mn, Co, Zn разработаны и утверждены для почв, но отсутствуют для отходов производства. В рамках научного исследования мы сочли возможным провести исследования отхода – отработанного катализатора алюмосиликатного производства меламина на содержание водорастворимых (доступных для ассимиляции растениями) и подвижных форм этих металлов по почвенным методикам. Результаты испытаний приведены в таблице 2.2 из Отчета о проведении испытаний и протокола № 002мб от 21.01.2013г (копии приведены Приложении Б к материалам ОВОС).
Таблица 2.2 – Содержание водорастворимых и подвижных форм тяжелых металлов в катализаторе алюмосиликатном производства меламина отработанном Измеряемый показатель,
| Среднее содержание компонента в пробе, мг/кг
| ПДК/ОДК в почвах, мг/кг
| Водная вытяжка:
| Cr
| 0,04
| -
| Mn
| 2,87
| -
| Co
| 0,04
| -
| Ni
| 0,09
| -
| Cu
| 0,07
| -
| Zn
| 0,36
| -
| Pb
| 0,01
| -
| Подвижные формы:
| Cr
| 5,11
| -
| Mn
| 4,89
| 300-700**
| Co
| 0,27
| 5,0**
| Ni
| 0,48
| 4,0**
| Cu
| 3,19
| 3,0**
| Zn
| 13,41
| 23,0**
| Pb
| 3,37
| 6,0**
| Валовые формы (из протокола испытаний № 002мб от 21.01.2013г)
| Cr
| 180
| -
| Mn
| 166
| 1500**
| Co
| -
| -
| Ni
| 50
| 20-80*
| Cu
| 30
| 2-132*
| Zn
| 110
| 55-220*
| Pb
| 6,0
| 55-130*
| * ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве»
** ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» На сегодняшний день, отсутствуют установленные нормативы допустимого воздействия на компоненты окружающей среды, в том числе на почвы. Не установлены предельно допустимые концентрации различных веществ, в том числе тяжелых металлов, для агрохимикатов, для которых принято проводить нормирование содержания тяжелых металлов по установленным нормам в санитарно-гигиеническом нормировании – ПДК для почв. По аналогии с агрохимикатами считаем правомерным сравнивать определенные в катализаторе содержания тяжелых металлов и их форм с установленными ПДК для почв.
Результаты исследования показывают (таблица 2.2), что уровень содержания подвижных и валовых форм тяжелых металлов в катализаторе алюмосиликатного производства меламина отработанном не превышает установленные ПДК для почв.
Сравнивая различные формы соединений металлов в катализаторе алюмосиликатном производства меламина отработанном можно сделать вывод о том, что доля подвижных форм этих металлов от валового содержания составляет: для хрома 0,55%, для марганца 2,94%, для никеля 0,96%, для меди 10,63%, для цинка 13,41%, по свинцу 56%. Содержание водорастворимых форм тяжелых металлов в отходе составляет незначительные доли % от валового содержания каждого металла.
Будучи сыпучим материалом, катализатор алюмосиликатный производства меламина отработанный с точки зрения физических свойств в чистом виде малопригоден для утилизации на техническом этапе рекультивации нарушенных земельных участков. Вместе с тем при смешивании с другими видами отходов производства возможно получение материала для технического этапа рекультивации нарушенных земельных участков.
|