نهج مبتكر لاختيار التكنولوجيا اللازمة للتخلص من النفايات الناتجة عن إنتاج فحم الكوك والمواد الكيميائية

المشكلة

تُنقل النفايات القطرانية لصناعة فحم الكوك في المجمعات المعدنية طوال فترة نشاطها (أكثر من 60 عامًا) إلى مكبات النفايات الكيميائية، التي تمثل "بحيرات قطران"، تقع في وديان طبيعية. تصل أحيانًا أبعاد المكبات إلى مساحات كبيرة بعمق يصل إلى 30-35 مترًا. وفقًا للتقديرات التقريبية، قد يحتوي على 400-450 ألف طن من النفايات، يتكون تركيبها بشكل رئيسي من الشوائب، والبوليمرات، والقطران الحمضي.

يمكن تقسيمها بشكل تقريبي إلى ثلاث مناطق واضحة، مؤكدة بتجارب أخذ العينات، للنفايات حسب الوضع الرأسي:

• الطبقة الأولى، العلوية، تتكون بشكل أساسي من النفثالين وبوليمرات تنظيف غاز فحم الكوك. قد يصل عمقها إلى متر واحد.
• الطبقة الثانية تتكون من قطران إنتاج فحم الكوك مختلطة مع نفايات أخرى من الإنتاج المعدني، بما في ذلك – الزيوت المستهلكة، والمذيبات، والدهانات، إلخ. تقع الطبقة على عمق ثلاثة إلى سبعة أمتار من القشرة العلوية للنفثالين.
• الطبقة السفلية تحتوي على رواسب مكربنة بنسبة 40-60٪ – شوائب فحم الكوك، وجسيمات الفحم المنقولة من بطاريات فحم الكوك، وكسور ثقيلة من قطران فحم الكوك.

المهام الهندسية

الهدف الرئيسي من البحث - تحديد مستوى تقليل التأثير السلبي للنفايات بعد تطبيق التكنولوجيا، وتحديد تركيب وخصائص وفئة خطورة المخلفات الرمادية.
يصنف القطران الحمضي الناتج عن التنظيف بحمض الكبريتيك لغاز فحم الكوك من الأمونيا كنفايات من الفئة الثانية والثالثة من الخطورة.

• تحديد إمكانية تخفيض فئة الخطورة إلى الفئة الثالثة، الرابعة، الخامسة بناءً على نتائج الحرق.
• إجراء تحليل لعينات الرماد من حرق القطران الحمضي، وكذلك الجسيمات المعلقة في مياه الصرف التي مرت عبر نظام تنظيف غاز المحرقة.
• تحديد فترات التحلل الحراري للعينات المدروسة من عينات الرماد بناءً على بيانات الاختبارات الحرارية.
• إجراء حساب حراري هندسي لتبرير الحل التصميمي والتكنولوجي للمعالجة الحرارية والتخلص من نفايات القطران الحمضي، وتبرير الأثر البيئي والاقتصادي لتنفيذ التكنولوجيا.

نتائج العمل على المنتج

تصف العلوم مفاهيم مختلفة لتطوير تقنيات التخلص من النفايات العضوية التكنولوجية لصناعة فحم الكوك وغيرها من الصناعات عن طريق الانحلال الحراري في أفران فحم الكوك وتعديلها لمواد خام صناعات أخرى؛ وتقنيات تعتمد على إزالة الحموضة وتحليل النفثالين بمواد مضافة خاصة تعتمد على العوامل الخافضة للتوتر السطحي. ومع ذلك، لم يجد أي من هذه المشاريع تطبيقًا عمليًا بسبب أوجه القصور في الاختبارات الصناعية، والتأثير البيئي الحرج، وعدم وجود مجالات لاستخدام المنتجات الثانوية الناتجة.

• تم تحقيق الهدف الرئيسي للبحث - تحديد مستوى تقليل التأثير السلبي للنفايات بعد تطبيق تقنية معالجة النفايات بنسب متساوية تقريبًا، تتضمن تركيبات المناطق الثلاث لبحيرة القطران، وتحديد تركيب وخصائص وفئة خطورة المخلفات الرمادية: بناءً على نتائج حرق النفايات، تم تقليل فئة خطورة القطران الحمضي الناتج عن التنظيف بحمض الكبريتيك لغاز فحم الكوك من الأمونيا من الفئة الثانية والثالثة من الخطورة إلى الفئة الثالثة، الرابعة، الخامسة.
• تم تحديد تقنية المعالجة، واختيار المعدات (أفران دوارة وإعصارية)، وتطوير وحدة تسخين وتحضير النفايات قبل إدخالها إلى المفاعل، وتنفيذ اختيار نظام تنظيف الغاز، إلخ.
• تم استخدام المخلفات الرمادية لإنتاج سلع لتحسين المدينة: بلاط، مقاعد، أغطية مجاري، أحواض زرع، إلخ.