Развитие технологий мобильной утилизации токсичных отходов: актуальность применения в XXI веке

Бондаренко И.В.

Уровень техногенной нагрузки на территории Украины в течение нескольких последних десятилетий неуклонно возрастал, чему в значительной мере способствовали проблемы в области обращения с токсичными промышленными отходами. Сложная ситуация с образованием, накоплением и хранением опасных отводов I - III класса токсичности основывается на малоэффективной экологической политике, что привело к росту территорий, эксплуатируемых с целью размещения отходов (состоянием на 01.11.2010 г. эта площадь в Украине составила около 160 тыс. га). Нужно отметить, что наибольшую нагрузку в данном аспекте испытывают Днепропетровская, Донецкая, Запорожская, Ивано-Франковская, Луганская и Кировоградская области. Ситуацию может весьма обострить легальный и не легальный ввоз токсичных отходов на территорию Украины, вызванный строительством международного завода по утилизации отработанных веществ для обслуживания стран СНГ. Исходя из этого, в качестве одной из важнейших проблем обращения с опасными отходами следует назвать централизацию предприятий по обработке отходов, что влечет необходимость в технически сложной и высокоопасной процедуре транспортировки токсичным веществ от места, их скопления к пункту утилизации.

Целью данной работы является разработка мобильного технического решения для утилизации и рекуперации опасных отходов на месте их образования и накопления.

Для достижения поставленной технической задачи разработан и запатентован аппарат «Термовакуумная камера для утилизации фосфорного шлама» (патент на изобретение РФ № 2344073). Создание данной технологии вызвано к жизни из-за аварийных ситуаций 2005 года на территории предприятия «Химпром» (на сегодняшний день – банкрота), находящегося в г. Славянске Донецкой области, где хранилось около 500 тонн фосфорных отходов.

Предлагаемая технология основана на применении известной термохимической реакции перехода белой токсичной модификации элементарного фосфора («желтого фосфора» - составляющей промышленного отхода) в менее токсическую аллотропическую красную модификацию этого вещества. Химический процесс (P4-->Pn) при утилизации шлама протекает в условиях специализированного аппарата (см. рисунок), состоящего из внешнего изоляционного корпуса 1, обеспечивающего вакуумные отсеки 5 между ним и рабочей термокамерой 3, образующиеся разделением пространства, окружающее камеру посредством продольных перегородок 4. Также устройство оснащено нагревательными элементами 6 (предложены, как электрические, так и паровые системы обогрева) и мягким газоотводящим патрубком – шлангом 2, работа которого контролирует механический клапан давления 8. При эксплуатации используется помещенный в рабочую термическую камеру поддон 7, защищающий нижнюю часть нагревательных элементов от негативного воздействия агрессивной среды утилизируемых отходов. Установка закреплена на мобильной платформе, что дает возможность ее транспортировки в виде прицепа.

Работа предлагаемого аппарата заключается в следующих технологических процессах. После окончания этапа подготовки термовакуумной камеры, что включает в себя проверку работоспособности всех элементов системы, удаление воздуха из вакуумных отсеков, заполнение энергосистемы водой (при использовании оригинального парогенератора замкнутого цикла), необходимо провести процедуру загрузки утилизируемого отхода.

1 – внешний корпус, 2 – шланг отведения газа, 3 – рабочая термокамера, 4 – перегородка, 5 – вакуумный отсек, 6 – паро-электронагревательные устройства, 7 – поддон, 8 – газоклапан

Рисунок – Схема термовакуумной камеры для утилизации фосфорного шлама (горизонтальное исполнение) в поперечном разрезе.

Данный этап требует соблюдения всех норм безопасности, касающихся обращения с фосфорным шламом. Помещенный через специальный люк установки в рабочую камеру отход, подвергается термической обработке путем постепенного повышения температурного режима внутри установки (рабочий температурный режим технологического процесса равен 260оС). Процесс переработки и работоспособности всей системы постоянно контролируется предусмотренными патентом датчиками химической и физической направленности. В процессе модификации желтого фосфора в красный выделаются газообразные продукты фосфора и пары воды, которые предлагается отводить в кассетный накопитель, где продукт, остывая, преобразуется в неочищенный желтый фосфор или фосфорную кислоту (в зависимости о наличия и процентного содержания водяного пара). В результате проведения утилизации с применением описанного устройства, можно получить пригодный для дальнейшего использования после механической очистки целевой продукт – красный фосфор с пониженным классом опасности, так как последний обладает значительно менее выраженными термодинамическими свойствами и менее токсичен, чем исходный.