Переработка и хранение красного шлама: последствия и опасности

Утилизация отходов — одна из основных экологических проблем. Алюминий — дешевое и доступное сырье, широко используемое в химической промышленности. Однако при его переработке происходит выделения твердых отходов, которые называются красными шламами. Они способны стать причиной масштабных техногенных катастроф, поэтому требуют своевременной утилизации.

Что такое красный шлам?

Красным шламом называют отходы, которые выделяются при переработке бокситов методом Байера. Бокситы — алюминиевые руды с примесями железа, титана и кремния. Технология получения оксида алюминия довольно неэффективна. Масса отходов производства может в 2 раза превышать массу полученного алюминия.

Остро стоит вопрос об утилизации и использовании красных шламов. Хранилища, свалки, где складируются отходы, часто закапывают или засыпают песком. Однако экологические проблемы не решаются, если потенциальные загрязнители оказываются под землей. Ведь если жидкий красный шлам попадает в грунтовые воды, происходит загрязнение водных ресурсов тяжелыми металлами, входящими в его состав. Это влечет за собой эпидемии среди людей и животных.

Состав красных шламов

В состав красного шлама входят разнообразные соединения, среди которых:

• Оксид железа (до 60% массы) — причина красной окраски материала.
• Оксид кремния. Пыль диоксида кремния токсична, поражает дыхательные пути.
• Двуокись титана. Международное агентство относит титановые белила к потенциально канцерогенным веществам.
• Щелочи и тяжелые металлы, представляющие опасность для природной среды и здоровья человека.

Определенную долю в составе материала составляют ценные элементы — ниобий, цирконий, иттрий, золото. Из него можно получать железооксидные пигменты. Кроме того, красный шлам — потенциальный источник скандия, ведь месторождения вещества в стране не созданы до сих пор. Скандий широко применяется в металлургии с целью повышения прочности сплавов.

Источники техногенной пыли (бурового шлама)

Утилизация и переработка красного шлама

Складирование отходов промышленности наносит вред окружающей среде. Поэтому металлургические заводы должны позаботиться об их своевременной утилизации. Однако высокая стоимость технологий переработки материала — главное препятствие для налаживания механизма утилизации. Денежные и трудовые затраты обусловлены:

• Физическими свойствами красного шлама.
  На переработку идет только сухой шлам, а высушивание материала требует много энергетических ресурсов.
• Токсичностью отходов.
  Хранение и транспортировка ограничена химическими особенностями материала.
• Для создания шламохранилищ требуются значительные территории.
  Поэтому свалка отходов часто расположена вдали от заводов и мест переработки. Налаживание транспортировки — одна из основных проблем утилизации материала.

Технология промывки красного шлама

Технология промывки и сгущения красного шлама заключается в разделении первичного сырья на твердую и жидкую фазу. Отстаивание происходит под действием силы тяжести. Скорость образования осадка зависит от концентрации раствора, кристаллической структуры и состава.

Красный шлам с большим содержанием оксидов железа легче поддается фильтрации. В результате промывки алюминатный раствор составляет около трети всей массы.

Метод отделения жидкой фазы осуществляется в три этапа:

1. Первичное выделение алюминатного раствора с использованием сгустителей.
2. Снижение концентрации твердых шламовых частиц в полученном растворе.
3. Повторное промывание твердого красного шлама для минимизации потерь раствора оксидов алюминия и натрия.

«Сухое» и «мокрое» складирование шлама

Для складирования материала на шламохранилищах применяются «сухой» и «мокрый» методы.

Первый заключается в обезвоживании поступивших отходов, после чего шлам поступает в оборудованные помещения с системой дренажей и сгустителей.

«Мокрым» же называется красный шлам, разбавленный водой на 80 %. Для хранения также требуется многоуровневое техническое помещение с разветвленной системой дренажных труб и устройств.

Опасность для окружающей среды

Красный шлам представляет угрозу для природных сообществ, здоровья людей так как:

• Утилизация материала — дорогостоящий и сложный процесс. В большинстве хозяйств отходы выкачиваются в водоемы, складируются или закапываются в грунт.
• Попадание в водную среду влечет за собой повышение уровня кислотности. Это приводит к гибели рыб, разрушению внешних покровов моллюсков, ракообразных. Болезни морских организмов могут вызвать эпидемии инфекционных заболеваний среди людей.
• Складирование препятствует строительству, развитию сельского хозяйства. Площади, отведенные для отходов, не могут в дальнейшем использоваться людьми.
• Тактильный контакт с материалом опасен для здоровья. Может вызвать ожоги разной степени, поражает слизистые оболочки, печень, почки. Возможны побочные эффекты в виде головных и мышечных болей, раздражительности, малокровия, снижения памяти.
• Высушивание — один из перспективных способов утилизации. Но использование ископаемого топлива при данном методе делает его крайне не эффективным и экологически небезопасным.
• Пораженная отходами производства вода вызывает засоление почв.
• Аварии на химических заводах и выбросы красного шлама в природную среду являются серьезными техногенными катастрофами.

Чем опасен красный шлам для человека и окружающей среды

Катастрофа в Венгрии

Техногенная катастрофа, произошедшая в октябре 2010 года на западе Венгрии — пример разрушительных последствий неправильной утилизации отходов.

В результате разрушения хранилища, содержащего 700 тысяч кубометров жидкого красного шлама, токсичные отходы попали в окружающую среду и нанесли ей непоправимый ущерб. Катастрофа вызвала поражение почвы и воды двух населенных пунктов. Деревня Колонтар была спешно оставлена людьми и фактически стерта с лица Земли.

Были также повреждены газопровод и железные дороги. Красный шлам при попадании в реки стремительно распространялся. Это вызвало гибель животных, людей в результате отравления и химических ожогов.

Кроме того, масштабы происшествия могли быть разрушительны для всей Европы, если бы отходы попади в крупные реки, такие как Дунай.

Поэтому сейчас особенно актуальной представляется проблема утилизации красного шлама, ведь последствия зачастую непредсказуемы и необратимы.