Отходы производства (техногенные отходы) — это остатки сырья, материалов и полуфабрикатов, образующиеся в процессе производства продукции, которые частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют стандартам. Эти остатки после предварительной обработки, а иногда и без нее, могут быть использованы в сфере производства или потребления, в частности для производства побочных продуктов.
Побочные продукты образуются при физико-химической переработке сырья наряду с основными продуктами производства, но не являются целью производственного процесса. Они в большинстве случаев бывают товарными, на них имеются ГОСТы, ТУ, их производство планируется предприятием.
Производственные отходы являются следствием несовершенных технологических процессов, в большей части неудовлетворительно организованного производства, а также несовершенного экономического механизма. К ним относят:
§ отходы, образующиеся при механической и физико-химической переработке сырья и материалов;
§ отходы, образующиеся при добыче и обогащении полезных ископаемых;
§ вещества, улавливаемые при очистке отходящих технологических газов и сточных вод.
Отходы потребления (антропогенные отходы) — различные, бывшие в употреблении изделия и вещества, восстановление которых экономически нецелесообразно. Например, изношенные или морально устаревшие машины, изделия производственного назначения (отходы производственного потребления), а также пришедшие в негодность или устаревшие изделия домашнего обихода и личного потребления (отходы бытового потребления).
Совокупность отходов производства (техногенные отходы) и потребления (антропогенные отходы), которые могут быть использованы в качестве сырья для выпуска полезной продукции, называется вторичными материальными ресурсами (ВМР).
Исходя из возможностей использования ВМР, их можно подразделить на реальные и потенциальные ресурсы. К реальным следует отнести ВМР, для использования которых созданы эффективные методы и мощности для переработки, а также обеспечен рынок сбыта; к потенциальным — все виды ВМР, не входящие в группу реальных. К потенциальным ВМР относятся также побочные продукты, которые в настоящее время используются недостаточно полно и представляют собой резерв материальных ресурсов для промышленности.
Ресурсы вторичного сырья — количественное выражение объемов конкретных видов вторичного сырья. В эти объемы не входят те отходы производства, которые используют без доработки источниках их образования и включены во внутрипроизводственный баланс сырья.
Заготовка вторичного сырья — осуществление сбора, закупки, предварительной обработки и концентрации вторичного сырья специализированными заготовительными организациями или по их поручению другими организациями или гражданами.
Обработка вторичного сырья — совокупность технологических операций по подготовке вторичного сырья для его последующего использования.
Сортировка вторичного сырья — разделение вторичного сырья по определенным признакам на классы, группы, виды.
Переработка отходов — осуществление каких-либо технологических операций, которые ведут к изменению физического, химического или биологического характера или состава отходов с целью их использования как материально-сырьевых ресурсов или с целью обезвреживания и безопасного удаления.
Обезвреживание отходов — химическая, физическая или биологическая переработка отходов с целью ликвидации или уменьшения их опасности для людей и окружающей природной среды.
Удаление отходов — осуществление технологических операций, в том числе с изменением состояния, по складированию и хранению отходов с учетом предупредительных мер по ограничению их попадания в окружающую среду.
Большая номенклатура отходов, образующихся на предприятиях различных отраслей экономики, затрудняет их классификацию, учет, сбор и переработку.
Вследствие многих причин в настоящее время и у нас в стране, и за рубежом отсутствует общепринятая научная классификация твердых отходов промышленности, охватывающая все их многообразие. Начавшаяся у нас в стране в середине 80-х годов работа по составлению кадастров отходов по предприятиям, подотраслям, отраслям и министерствам осталась незаконченной. Существующие классификации твердых отходов весьма многообразны и односторонни.
Различные подходы к классификации отходов базируются на следующих классификационных признаках:
§ место образования отходов (отрасль промышленности);
§ стадия производственного цикла; вид отхода;
§ степень ущерба окружающей среде и здоровью человека;
§ направление использования;
§ эффективность использования;
§ величина запаса и объемы образования;
§ степень изученности и разработанности технологий утилизации.
Так, твердые отходы классифицируют по отраслям промышленности (отходы химической, металлургической, электротехнической и других отраслей) и по видам производств (отходы сернокислотного производства, автосборочного производства, подшипникового производства и др.).
Все твердые промышленные отходы можно разделить на два вида: нетоксичные и токсичные. В своей основной массе твердые отходы нетоксичны. Примерами токсичных отходов могут служить шламы гальванических цехов и травильных ванн.
Отходы можно также классифицировать на металлические и неметаллические, а также комбинированные.
Неметаллические отходы подразделяются на химически инертные (отвалы породы, зола и т.д.) и химически активные (резина, пластмассы и т.д.). К числу комбинированных отходов относится всевозможный промышленный и строительный мусор.
Отходы можно разбить на две группы — основные и побочные.
Основными являются отходы твердых материалов, использованных непосредственно для изготовления товарной продукции. Это металлические, металлосодержащие (окалина, шламы, шлаки и пр.) и неметаллические (древесина, пластмассы, резина, текстиль, стекло и др.) отходы.
К побочным относятся отходы технологических материалов и веществ, использованных или образующихся при проведении технологических процессов. Побочные отходы могут быть твердыми (зола, абразивы, огнеупоры), жидкими (смазочно-охлаждающие жидкости, минеральные масла и другие нефтепродукты, отходы гальванопроизводства) и газообразными (отходящие газы).
Широко используется классификация отходов по степени их опасного воздействия на человека и окружающую среду. Так, в странах ЕЭС установлено 14 категорий опасности отходов для здоровья человека и риска для окружающей среды: 1 — взрывоопасные; 2 — оксиданты; ЗА — отходы с высокой степенью воспламеняемости; ЗВ — воспламеняемые; 4 — раздражающие; 5 — вредные; 6 — токсичные; 7 — канцерогенные; 8 — коррозионноактивные; 9 — инфекционные; 10 — тератогенные (повреждающие зародыши — эмбрионотоксичные); 11 — мутагенные (вызывающие наследственные изменения; 12 — выделяющие при контакте с водой токсичные газы; 13 — выделяющие опасные вещества; 14 — экотоксичные.
Согласно отечественному стандарту ГОСТ 12.1.007—76 “Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности", все промышленные отходы делятся на четыре класса опасности: первый — чрезвычайно опасные, второй — высоко опасные, третий — умеренно опасные, четвертый — малоопасные.
Наличие в отходах ртути, хромовокислого калия, треххлористой сурьмы, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ требует отнесения их к первому классу опасности.
Наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, трех- окисной сурьмы, азотнокислого свинца и др. относит их ко второму классу опасности.
Наличие в отходах сернокислой меди, оксида свинца, щавелевокислой меди, четыреххлористого углерода относит их к третьему классу опасности.
Принадлежность к тому или иному классу опасности определяется расчетным путем по методике, ранее утвержденной Минздравом СССР.
По физическому состоянию отходы делятся на твердые, жидкие и газообразные. По источнику возникновения отходы подразделяются на бытовые, промышленные и сельскохозяйственные. По составу можно разделить отходы на органические и неорганические. Особую группу составляют энергетические отходы: тепло, шум, радиация, электромагнитное, ультрафиолетовое излучение и т.п.
Интересная систематическая классификация промышленных <и ходов предложена НИИ Генплана г. Москвы, согласно которой все виды отходов делятся на 13 групп:
§ Гальванические и другие шламы, содержащие отходы реагентов и химреактивов, хром, никель, кобальт, цинк, свинец, кислые и щелочные отходы химических производств, вещества неорганического характера.
§ Канализационные, водопроводные и нефтесодержащие осадки промышленных сточных вод, образующиеся на очистных сооружениях производственных зон.
§ Нефтеотходы, легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ), смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), кубовые остатки, отходы лакокрасочной промышленности.
§ Отходы пластмасс, полимеров, синтетических волокон, нетканых синтетических материалов и композиций на их основе.
§ Отходы резинотехнических изделий, шин и т.п.
§ Древесные отходы.
§ Отходы бумаги.
§ Отходы черных и цветных металлов и легированных сталей.
§ Шлаки, зола, пыль (кроме металлической).
§ Пищевые отходы (отходы пищевой, мясо-молочной и других отраслей промышленности).
§ Отходы легкой промышленности.
§ Стеклоотходы.
§ Отходы стройиндустрии.
Создание научных основ оценки вторичных минеральных ресурсов и решение практических задач их использования требует разработки классификации этих ресурсов по наиболее значимым признакам. Авторы, занимающиеся проблемами использования вторичных минеральных ресурсов, предлагают различные подходы к выбору наиболее значимых признаков классификации.
Задача классификации в зависимости от конкретных признаков, применительно к отходам, впервые была решена И.А. Ковельманом[49]. Его классификация охватывает отходы 17 отраслей промышленности с характеристикой свойств и возможной области их применения.
И.П. Жаворонкова выделяет следующие классификационные признаки [40]:
· по технологическим стадиям образования;
· по содержащимся ценным компонентам в отходах;
· по степени ущерба окружающей среде;
· по возможности их вторичного вовлечения в производство;
· по затратам, необходимым для их использования.
По мнению И.П. Жаворонковой, следует различать три группы отходов:
· отходы, получаемые попутно в процессе добычи (извлечения) природных ресурсов и представляющие собой непреобразованные природные вещества, выделенные из исходных природных структур и объектов;
· отходы переработки сырья и материалов в отраслях материального производства;
· отходы потребления.
Следует согласиться с тем, что добычу полезных ископаемых следует рассматривать как первый этап на пути превращения вещества природы в готовый к потреблению продукт. Извлечение первичного сырья из локальных природных структур, ввиду комплексности природных ресурсов или их комбинированности в пределах указанных структур, сопровождается извлечением попутных компонентов, которые и составляют первую группу отходов. Попутно добываемые в горном производстве породы относят к категории вторичных сырьевых ресурсов.
Рассматривая вскрышные породы как источник ресурсов, следует исходить из того, что они уже были охвачены трудовым процессом и, таким образом, в данном случае имеет место промежуточный продукт с точки зрения полезности и удовлетворения потребности, который отождествляется с сырьем.
Специфика этой группы отходов определяется тем, что их выход (количество) однозначно (функционально) не связан с объемом добычи или переработки первичного сырья, а зависит от горно-геологических условий эксплуатации месторождения.
Во второй группе отходов целесообразно выделить два их вида, хотя они не всегда выступают в обособленном виде:
· ресурсы, теряемые в ходе производства, уходящие со стоками, газами или делающиеся не пригодными в результате разубоживания, разбавления, смешивания. В ряде случае наиболее целесообразны их регенерация (восстановление) и повторное использование в рамках исходного производства. Эти отходы принято называть возвратными;
· отходы, образующиеся в результате физико-химической переработки сырьевых и вспомогательных материалов.
В работе [50] отходы разделяют по отраслям на отходы электроэнергии, топливной промышленности, черной и цветной металлургии, химической промышленности, а внутри этих групп – на отходы по наименованию предприятий и установок. При рассмотрении отдельных отраслевых групп отходов их классификация ограничивается технологическими стадиями образования. М.П. Педан классифицирует отходы по отраслям горной промышленности, а внутри них – по технологическим стадиям образования, типам руд, фракциям и т.д. [51].
Анализ публикаций показывает, что основными признаками классификации отходов производства являются отрасль образования, агрегатное состояние, технологические стадии образования. Однако это общие классификационные признаки, применимые к отходам любой отрасли. Внутри самих отраслей необходима более подробная классификация. Например, В.В. Кандауров [52] классифицирует отходы железорудных предприятий КМА по степени их изученности, взяв в качестве прототипа геологическую классификацию запасов полезных ископаемых. В работе [53] разработана классификация техногенных формирований при открытых горных работах, в которой в качестве главного классификационного признака принято назначение техногенных массивов: минерально-сырьевое, ландшафтное и т.д.
ЦНИИцветмет экономики и информации предложил классификацию техногенных ресурсов на основе классификации руд природного месторождения, минерального и химического состава отложений, их текстурно-структурных особенностей [54].
Эта классификация техногенных ресурсов выделяет две группы ресурсов и следующие их характеристики:
· природное минеральное сырье – промышленный тип природного месторождения, промышленные типы и сорта руд, перечень попутных полезных и вредных примесей;
· промышленно-технологические типы техногенных ресурсов – технологический процесс, в ходе которого образовалось техногенное сырье, тип хранилища, степень изученности, инженерно-геологическое состояние фундамента, наименование техногенного сырья (отхода, горной породы забалансовой руды), физико-химический состав, содержание полезных компонентов, степень окисленности минералов руд, направление использования.
Интересен опыт работы по классификации отходов горно-промышленного производства специалистов института «ДжезказганНИИцветмет» [55]. По их мнению, важным классификационным признаком твердых отходов предприятий цветной металлургии Казахстана является направление их использования. В соответствии с предложенной классификацией отходы цветной металлургии подразделяются на восемь групп. Основное достоинство этой классификации заключается в ее практической направленности, а недостаток – в малой детализации по направлениям практического использования вторичных минеральных ресурсов.
М.Э. Кябби [56] для оценки накопления и использования отходов горного производства предлагает их классифицировать по следующим основным признакам;
· по месту образования в отраслях горно-добывающей промышленности;
· по стадиям производственного цикла;
· по времени накопления;
· по степени изученности:
· по направлениям использования;
· по эффективности использования.
Предложенная классификация имеет достаточное количество признаков, но качественная составляющая внутри классификационных блоков недостаточна. Особенно это касается таких классификационных признаков, как направление использования и степень изученности.
Весьма существенным шагом вперед в разработке классификации отходов горно-промышленного производства является классификация В.В. Чайникова и Е.Л. Гольдмана [57]. Авторы, подразделяя отходы по отраслевому признаку, вводят такие важные классификационные критерии, как ресурсная ценность отходов, воздействие на здоровье человека. Некоторым недостатком классификации, на наш взгляд, является не вполне корректное разделение на классы и типы, к которым отнесены те или иные виды отходов в соответствии с группировочными признаками.
В результате анализа существующих классификаций с учетом их преемственности автором разработана классификация отходов на примере отходов добычи и обогащения цветной металлургии как наиболее «отходоемкой» отрасли даже среди отраслей горно-промышленного производства. Среди методов, которые использовались автором, следует выделить метод ограничения отдельных групп и видов отходов и метод выделения одного главного признака классификации с выделением подпризнаков.
Специфика отходов как сырьевого ресурса состоит в разнообразии путей их утилизации. Наиболее типичны следующие:
1. Непосредственная замена первичного сырья отходами (без специальной переработки), определяемая эквивалентностью некоторых их технологических свойств (прежде всего вскрышные и попутно добываемые породы, которые прямо соответствуют природным видам минерального сырья, имеющим свое монопроизводство).
2. Применение отходов вместо исходного сырья при условии их дополнительной (специальной) переработки. Получаемое вторичное сырье используется затем в качестве материальных ресурсов в какой-либо отрасли производства. Этот наиболее распространенный тип утилизации охватывает отходы остаточного типа, регенерация и другая переработка которых также позволяет получить вторичное сырье.
Классификация отходов представлена в виде двух взаимосвязанных таблиц (табл.1 и 2). Как видно из табл.1, отходы горно-обогатительных предприятий цветной металлургии можно классифицировать по семи основным признакам, при этом такой признак как направление использования «превращает» их во вторичные минеральные ресурсы. В табл.1 даны признаки, характеризующие образование отходов, их вид и изученность. Последовательность и набор признаков классификации соответствуют последовательности оценки отходов добычи, обогащения при выборе направлений их использования. Так, например, в процессе добычи руд цветных металлов образуются, кроме товарных руд, забалансовые и труднообогатимые, первоначально рассматриваемые как сырье для получения цветных металлов. Кроме того, попутно извлекаются вскрышные и вмещающие породы. В ряде случаев они также могут рассматриваться как дополнительное металлургическое сырье, а также как сырье для других отраслей промышленности или для потребления в других направлениях. Отходы обогащения подразделяются на хвосты флотации, а также хвосты других методов обогащения, отличающихся дисперсностью, содержанием компонентов и др., и некондиционныеконцент
