Минимизация воздействия отработанных химических источников тока на окружающую среду

• Автор: Горбунова, Вера Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.08, 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Проблема отработанных химических источников тока
1.1. Основные типы используемых в быту ХИТ
1.1.1. Классификация и обозначения ХИТ
1.1.2. Первичные ХИТ
1.1.3. Вторичные ХИТ
1.2. Воздействие отработанных ХИТ на окружающую среду
1.2.1. Использование ртути при производстве ХИТ
1.2.2. Захоронение
1.2.3. Термическое обезвреживание
1.3. Законодательство зарубежных стран
1.3.1. Директивы Евросоюза и законодательство Германии
1.3.2. Законодательство США
1.4. Системы сбора и переработки ХИТ в зарубежных странах
1.4.1. Система сбора и переработки в Германии
1.4.2. Система сбора и переработки в США и Канаде
1.5. Технологические схемы и методы сортировки и переработки ХИТ
1.5.1. Методы сортировки
1.5.2. Технологии переработки различных типов ХИТ
1.5.3. Переработка марганцево-цинковых источников тока
1.5.4. Переработка никель-кадмиевых аккумуляторов
1.5.5. Переработка никель-металлгидридных аккумуляторов
1.5.6. Переработка литиевых источников тока
2. Проблема отработанных ХИТ в России и Москве
2.1. Оценка объемов потребления
2.2. Оценка объемов образования отработанных ХИТ
2.3. Обращение с отработанными ХИТ в соответствии с действующим законодательством
2.4. Практический опыт сбора ХИТ
3. Оценка воздействия отработанных ХИТ на окружающую среду
3.1. Процесс выщелачивания отработанных ХИТ при захоронении на полигонах ТБО

3.1.1. Оценка периода вскрытия ХИТ
3.1.2. Выщелачивание в слабокислом растворе
3.1.3. Выщелачивание в фильтрате ТБО
3.1.4. Краткие выводы по результатам исследования
3.2. Прогноз выщелачивания металлов из ХИТ в процессе их разложения на полигоне
3.3. Оценка эколого-экономического ущерба от захоронения ХИТ на полигонах ТБО
3.4. Содержание ртути в марганцево-цинковых ХИТ
4. Система сбора и переработки отработанных ХИТ в России и Москве
4.1. Социологическое исследование проблемы сбора ХИТ в Москве и Краснодарском крае
4.1.1. Организация исследования
4.1.2. Анализ результатов исследования
4.2. Законодательные основы организации сбора и переработки в России и Москве
4.3. Организация сбора, сортировки и переработки ХИТ в Москве
4.3.1. Сбор отработанных ХИТ
4.3.2. Сортировка и переработка ХИТ
4.4. Оценка текущих затрат на осуществление сбора ХИТ и предотвращаемого
ущерба от их захоронения
Выводы
Литература
Приложения:
Приложение 1. Протокол расчета класса опасности отхода
Приложение 2. Сопроводительное письмо Руководителю Департамента
природопользования и охраны окружающей среды города Москвы
Приложение 3. Сопроводительное письмо Председателю Комитета
Государственной Думы по природным ресурсам, природопользованию и
экологии

Введение
В целях устойчивого развития человеческого общества важнейшей задачей является исследование влияния продукции различных отраслей промышленности на окружающую среду для установления пределов устойчивости компонентов биосферы к техногенному воздействию и минимизации оказываемого воздействия.
Жизнь современного человека невозможна без использования большого количества разнообразных устройств, нуждающихся в автономных источниках энергии, которые представлены химическими источниками тока (ХИТ) - устройствами, преобразующими химическую энергию протекающих в них окислительно-восстановительных реакций в электрическую. В связи с этим ХИТ производятся, и будут производиться в больших количествах. Содержание в ХИТ в качестве основных компонентов цветных металлов, являющихся высокотоксичными для человека и окружающей среды, в совокупности с масштабами потребления, обуславливают потенциальную опасность отработанных ХИТ.
Большинство исследований показали, что захоронение и сжигание отработанных ХИТ совместно с твердыми бытовыми отходами (ТБО) весьма опасно для окружающей среды. В связи с этим в развитых странах созданы системы сбора отработанных ХИТ, все или отдельные типы которых, согласно законодательству этих стран, подлежат сбору. Опыт зарубежных стран показывает, что спорным вопросом является опасность захоронения марганцево-цинковых ХИТ, являющихся наиболее распространенными в настоящее время. Данный вопрос, а также неясность поведения ХИТ на разных стадиях разложения ТБО при захоронении делают актуальной экспериментальную оценку воздействия отработанных химических источников тока на окружающую среду.
Минимизация воздействия, оказываемого отслужившей свой срок продукцией, в том числе отработанными ХИТ, на окружающую среду, является одним из механизмов, обеспечивающих устойчивое развитие человеческого общества при сохранении биоразнообразия и стабильного состояния природной среды, а также средством, обеспечивающим снижение промышленной опасности технологических процессов обращения с ТБО и предупреждения аварийных ситуаций.
Помимо проблемы воздействия отработанных ХИТ на окружающую среду, важной является и ресурсная задача, поскольку ХИТ, в связи с высоким содержанием цветных металлов, могут рассматриваться как их высококонцентрированный источник. Поскольку сбор отработанных источников тока в нашей стране практически не осуществляется, они, являясь частью бытовых отходов, отправляются вместе с ними на полигоны (свалки) ТБО и

разработанная в Германии [44]. Она позволяет перерабатывать смесь различных типов ХИТ, не содержащих ртуть. Поскольку содержание ртути в источниках тока, производимых и используемых в Германии, регулируется законодательством, основньми ртутьсодержащими ХИТ являются кнопочные элементы, которые могут быть отсеяны из смеси перерабатываемых источников тока. Технология является комбинацией различных гидрометаллургических процессов и включает в себя электрохимические и мембранные методы.
1.5.3. Переработка марганцево-цинковых источников тока
Основной проблемой при переработке марганцево-цинковых ХИТ является содержание в них ртути. Поскольку в настоящее время европейские производители отказались от использования ртути в производстве МЦ-ХИТ, переработка ХИТ в европейских странах стала более экономичной и безопасной. Поток отработанных источников тока почти не содержит ртути, а ртутьсодержащие ХИТ благодаря специальной маркировке или особенной конструкции могут быть отсортированы и переработаны отдельно на предназначенных для этого предприятиях.
Примерами пирометаллургической переработки марганцево-цинковых ХИТ (в том числе и ртутьсодержащих) являются процессы Recytec и Batrec (Швейцария).
Процесс переработки Recytec [45] позволяет получать очищенные от ртути полупродукты: цинково-марганцевый порошок, железный скрап, скрап цветных металлов, масло и ртуть. Металлический скрап направляется на производство стали и латуни, цинковомарганцевый концентрат с содержанием ртути менее 0,001% - на производство цинка в вельц-печи, а очищенное от ртути масло сжигается с утилизацией тепла. Ртуть может быть продана без какой-либо очистки (в зависимости от качества) (рис. 2).
Технология переработки отработанных ХИТ, реализованная на заводе Batrec, была разработана японской фирмой Sumitomo Heavy Industries Ltd (SHI) [46]. Конечными продуктами процесса являются цинк, ферромарганец и металлическая ртуть. Ферромарганец, содержащий 25-40% марганца, является основным продуктом процесса и продается швейцарским производителям стали. Чистота получаемого цинка зависит от наличия в исходной смеси ХИТ никель-кадмиевых аккумуляторов, т. к. кадмий испаряется и конденсируется вместе с цинком, загрязняя его. Отходом процесса является шлак из шахтной печи, который должен быть размещен на полигоне или же использован, например, в строительстве дорог. Все шламы газоочистки перерабатываются в самом процессе. Изнашивающаяся керамика плавильной печи, содержащая оксид магния, используется в качестве шлакообразующей добавки при восстановлении и плавлении металлов в плавильной