Литификация доменным шлаком фильтрата полигонов ТКО

М. А. Пашкевич; Ю. А. Куликова

Том 267

Страницы:

477-487

Скачать том:

RUS ENG

Научная статья

Геотехнология и инженерная геология

Литификация доменным шлаком фильтрата полигонов ТКО

Авторы:

М. А. Пашкевич¹

Ю. А. Куликова²

Об авторах

1 — д-р техн. наук заведующий кафедрой Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid ▪ Elibrary ▪ Scopus
2 — аспирант Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II ▪ Orcid

Дата отправки:

2024-04-22

Дата принятия:

2024-06-13

Дата публикации:

2024-07-04

Аннотация

В статье представлен альтернативный способ утилизации доменного шлака совместно с фильтратом полигонов твердых коммунальных отходов, образование которого происходит при прохождении атмосферных осадков сквозь толщу депонированных отходов. Способ основан на переводе фильтрата из жидкой фазы в твердое агрегатное состояние методом литификации с применением в качестве вяжущего материала доменного шлака. Проведена оценка гидравлической активности шлака, которая зависит от количества содержащихся в нем оксидов. Исследуемый шлак относится к 3-му сорту, что подтверждает возможность его использования в качестве вяжущего материала. Проведен анализ фильтрата на содержание различных элементов, по каждому из которых наблюдались превышения предельно допустимых концентраций. Определены показатели химического и биологического потреблений кислорода и отмечены критически высокие значения (17200 мгО 2 /л и 4750 мгО 2 /л, соответственно). Процесс литификации разделялся на два этапа, первый этап заключался в снижении в фильтрате органической составляющей с использованием коагулянта – сульфата алюминия, второй этап – гидратация шлака. Установлено оптимальное соотношение компонентов литификата по скорости отвердевания смеси – 1:0,03:1,25 (фильтрат : коагулянт : доменный шлак). Полученный материал проанализирован на растворимость и содержание различных форм металлов. Установлено, что при инфильтрации атмосферных осадков через литификат будет вымываться всего 3 % материала, концентрации валовых и подвижных форм тяжелых металлов не превышают предельно допустимых, за исключением валового содержания мышьяка, подвижных и водорастворимых форм которого обнаружено не было. Значения химического (687 мгО 2 /л) и биологического (173 мгО 2 /л) потреблений кислорода в водной вытяжке из литификата снизились более чем в 25 раз по сравнению с показателями исходного фильтрата. По результатам токсикологических исследований литификату присвоен IV класс опасности отхода, что подтверждает возможность его использования в качестве пересыпного грунта на полигонах ТКО.

Ключевые слова:

металлургические отходы доменный шлак твердые коммунальные отходы фильтрат полигонов ТКО утилизация техногенных отходов литификат пересыпной материал

Литература

Алиев А.Т., Желтенков А.В., Балдин К.В. Проблемы и потенциал развития экономики, промышленного производства и инноваций в современной России // Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Экономика. 2023. № 2. С. 48-58. DOI: 1018384/2310-6646-2023-2-48-58
Говорухин В.А., Кучина Е.В. Устойчивое развитие предприятий металлургической промышленности в контексте ESG-трансформации // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Экономика и менеджмент». 2023. Т. 17. № 2. С. 92-100. DOI: 10.14529/em230207
Бежанов И.В. Пути развития металлургической промышленности в России // Прогрессивная экономика. 2023. № 10. С. 111-124. DOI: 10.54861/27131211_2023_10_111
Игнатьева М.Н., Юрак В.В., Душин А.В., Стровский В.Е. Техногенные минеральные образования: проблемы перехода к циркулярной экономике // Горные науки и технологии. 2021. Т. 6. № 2. С. 73-89. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-2-73-89
Катунин В.В., Зиновьева Н.Г., Иванова И.М., Петракова Т.М. Основные показатели работы черной металлургии России в 2019 г. // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2020. Т. 76. № 4. С. 309-334. DOI: 10.32339/0135-5910-2020-4-309-334
Скобелев Д.О., Марьев В.А., Шубов Л.Я. и др. Отходы горно-металлургической отрасли: систематизация технологических решений экологических задач. Часть I // Экологические системы и приборы. 2018. № 12. С. 29-37. DOI: 10.25791/esip.12.2018.305
Riley A.L., MacDonald J.M., Burke I.T. et al. Legacy iron and steel wastes in the UK: Extent, resource potential, and management futures // Journal of Geochemical Exploration. 2020. Vol. 219. № 106630. DOI: 10.1016/j.gexplo.2020.106630
Печенцов И.М. Переработка отходов металлургической промышленности для стабилизации и укрепления проблемных грунтов // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2023. Т. 20. № 4. С. 811-819. DOI: 10.20295/1815-588X-2023-4-811-819
Кочешкова I.М. Зарубiжний досвiд утворення та використання доменних шлакiв // Економiчний вiсник Донбасу. 2020. № 2 (60). С. 181-186. DOI: 10.12958/1817-3772-2020-2(60)-181-186
Харченко А.С., Сибагатуллина М.И., Харченко Е.О. и др. Снижение удельного расхода кокса в доменной печи воздействием на зону замедленного теплообмена // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2023. Т. 66. № 4. С. 394-402. DOI: 10.17073/0368-0797-2023-4-394-402
Рудко В.А., Габдулхаков Р.Р., Пягай И.Н. Научно-техническое обоснование возможности организации производства игольчатого кокса в России// Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 795-809.
Павлов А.В., Спирин Н.А., Бегинюк В.А. и др. Анализ шлакового режима доменной плавки с использованием модельных систем поддержки принятия решений // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2022. Т. 65. № 6. С. 413-420. DOI: 10.17073/0368-0797-2022-6-413-420
Бажин В.Ю., Устинова Я.В., Федоров С.Н., Шалаби М.Э.Х. Повышение энергетической эффективности руднотермических печей при плавке алюмокремниевого сырья // Записки Горного института. 2023. Т. 261. С. 384-391.
Петрова Т.А., Епишина А.Д. Антикоррозионная защита трубопроводного транспорта на горно-перерабатывающих предприятиях // Обогащение руд. 2023. № 6. С. 52-58. DOI: 10.17580/or.2023.06.09
Хоботова Э.Б., Игнатенко М.И., Сторчак О.Г. и др. Минеральный состав отвальных доменных шлаков // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 10. С. 774-781. DOI: 10.17073/0368-0797-2019-10-774-781
Сахапова Т.С., Баранова К.О., Хуснутдинов М.И., Тихонов В.А. Методы обращения с отходами на предприятии: внедрение системы управления по обращению отходами // Горная промышленность. 2021. № 5. С. 94-98. DOI: 10.30686/1609-9192-2021-5-94-98
Чукаева М.А., Матвеева В.А., Сверчков И.П. Комплексная переработка высокоуглеродистых золошлаковых отходов // Записки Горного института. 2022. Т. 253. С. 97-104. DOI: 10.31897/PMI.2022.5
Oge M., Ozkan D., Celik M.B. et al. An Overview of Utilization of Blast Furnace and Steelmaking Slag in Various Applications // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 11. Part 1. P. 516-525. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.01.023
Ahmad J., Kontoleon K.J., Majdi A. et al. A Comprehensive Review on the Ground Granulated Blast Furnace Slag (GGBS) in Concrete Production // Sustainability. 2022. Vol. 14. Iss. 14. № 8783. DOI: 10.3390/su14148783
Еремеева А.М., Ильяшенко И.С., Коршунов Г.И. Возможность применения биодобавок к топливу на горнодобывающих предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 10-1. С. 39-49. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_39
Шаповалов Д.А., Холин Р.Н., Скоробогатова У.Е. Моделирование и оценка загрязнения грунтовых и поверхностных вод фильтратом полигона твердых бытовых отходов // International Agricultural Journal. 2021. Т. 64. № 2. С. 8-19. DOI: 10.24411/2588-0209-2021-10305
Сарапулова Г.И. Геохимический подход в оценке воздействия техногенных объектов на почвы // Записки Горного института. 2020. Т. 243. С. 388-392. DOI: 10.31897/PMI.2020.3.388
Matveeva V.A., Alekseenko V.A., Karthe D., Puzanov A.V. Manganese Pollution in Mining-Influenced Rivers and Lakes: Current State and Forecast under Climate Change in the Russian Arctic // Water. 2022. Vol. 14. Iss. 7. № 1091. DOI: 10.3390/w14071091
Милютина Н.О., Политаева Н.А., Зеленковский П.С. и др. Анализ методов очистки фильтрата полигонов твердых коммунальных отходов // Вестник Евразийской науки. 2020. Т. 12. № 3. 11 с. DOI: 10.15862/03NZVN320
Притужалова О.А., Жованик И.А. Анализ изученности свалочного фильтрата на российских полигонах твердых коммунальных отходов // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2024. Т. 33. № 4. С. 413-426. DOI: 10.35634/2412-9518-2023-33-4-413-426
Hao Zhang, Zehua Ji, Yuxin Zeng, Yuansheng Pei. Solidification/stabilization of landfill leachate concentrate contaminants using solid alkali-activated geopolymers with a high liquid solid ratio and fixing rate // Chemosphere. 2022. Vol. 288. Part 2. № 132495. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.132495
Язев А.В., Милютина Н.О., Аверьянова Н.А. и др. Литификация фильтрата полигонов ТКО как способ его утилизации // Экология и промышленность России. 2020. Т. 24. № 6. С. 36-41. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-6-36-41
Патент № 2807336 РФ. Способ получения инертного грунта / В.А.Матвеева, И.М.Валиулин, М.А.Чукаева, Ю.Д.Смирнов. Опубл. 14.11.2023. Бюл. № 32.
Пономаренко М.Р., Кутепов Ю.И. Использование типизации горнотехнических объектов для обоснования деформационного мониторинга открытых горных разработок // Известия Уральского государственного горного университета. 2020. Т. 4 (60). С. 115-122. DOI: 10.21440/2307-2091-2020-4-115-122
Sverchkov I.P., Gembitskaya I.M., Povarov V.G., Chukaeva M.A. Method of reference samples preparation for X-ray fluorescence analysis // Talanta. 2023. Vol. 252. № 123820. DOI: 10.1016/j.talanta.2022.123820
Панова В.Ф., Панов С.А., Камбалина И.В. Заполнитель и цемент на основе вторичных минеральных ресурсов // Вестник Приамурского государственного университета им. Шолом-Алейхема. 2016. № 1 (22). С. 72-77.
Talapaneni T., Chaturvedi V. Proposing a suitable slag composition by estimating the fusion behavior, viscosity and desulphurization ability for blast furnaces running with high alumina // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 67. Part 4. P. 558-565. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.07.452
Низина Т.А., Балыков А.С., Коровкин Д.И. и др. Оценка физико-химической эффективности минеральных добавок различного состава в цементных системах // Эксперт: теория и практика. 2021. № 5 (14). С. 41-47. DOI: 10.51608/26867818_2021_5_41
Блинов П.А., Шаньшеров А.В., Черемшанцев Д.М. и др. Анализ и выбор тампонажной смеси, устойчивой к динамическим нагрузкам, с целью повышения качества герметичности крепи в затрубном пространстве // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 11. С. 115-123. DOI: 10.18799/24131830/2022/11/3726
Ашихмина Т.В., Каверина Н.В., Куприенко П.С. Анализ негативных экологических последствий эксплуатации полигона твердых коммунальных отходов г. Воронежа на разных этапах его жизненного цикла // Региональные геосистемы. 2020. Т. 44. № 3. С. 343-358. DOI: 10.18413/2712-7443-2020-44-3-343-358
Красавцева Е.А., Жилкин Б.О., Макаров Д.В. и др. Очистка сточных вод ООО «Ловозерский ГОК» от ионов фтора методом химической коагуляции // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2020. № 17. С. 297-301. DOI: 10.31241/FNS.2020.17.056
Петрова Т.А., Рудзиш Э. Рекультивация техногенно-нарушенных земель с применением осадков сточных вод в качестве мелиорантов // Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 767-776. DOI: 10.31897/PMI.2021.5.16
Петров Д.С., Данилов А.С. Гидрохимическая характеристика и экологическое состояние водных экосистем в зоне влияния предприятия по производству минеральных удобрений // Горный журнал. 2023. № 9. С. 83-88. DOI: 10.17580/gzh.2023.09.12
Москояни Т.Д., Власенко В.П. Рекультивация земель, нарушенных бытовыми отходами / Современные проблемы и перспективы развития земельно-имущественных отношений. Сборник статей по материалам V Всероссийской научно-практической конференции, 20 апреля 2023, Краснодар, Россия. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т.Трубилина, 2023. С. 316-322.
Шумилова Л.В., Хатькова А.Н., Размахнин К.К., Номоконова Т.Г. Применение наилучших доступных технологий для повышения экологической безопасности при утилизации золошлаковых отходов // Вестник Забайкальского государственного университета. 2022. Т. 28. № 8. С. 23-34. DOI: 10.21209/2227-9245-2022-28-8-23-34
Пашкевич М.А., Патокин Д.А. Направления использования нитроцеллюлозосодержащих отходов химической промышленности на объектах минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 9-1. С. 215-230. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_91_0_215
Юрак В.В., Усманов А.И. Восстановление нарушенных земель в горных экосистемах // Устойчивое развитие горных территорий. 2023. Т. 15. № 4. С. 901-911. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-4-901-911

Литификация доменным шлаком фильтрата полигонов ТКО

Аннотация

Литература

Похожие статьи