Шлам — понятие, виды и применение¶
Шлам — название группы жидких или полужидких отходов, представляющих собой смесь твёрдых частиц с водой, образующуюся в процессах промышленного производства, добычи полезных ископаемых, очистки сточных вод и других технологических операций. Термин широко применяется в горнодобывающей промышленности, металлургии, строительстве, нефтегазовой отрасли и коммунальном хозяйстве. Состав, свойства и область использования шлама существенно различаются в зависимости от происхождения и технологии образования.
¶Этимология
Слово «шлам» происходит от немецкого Schlamm, означающего «ил, грязь, осадок». В русский язык термин вошёл в XIX веке вместе с развитием горного дела и металлургии, когда активно осваивались технологии обогащения руд и выплавки металлов.
¶Виды шлама
По происхождению и области образования выделяют несколько основных разновидностей:
¶Горнопромышленный шлам
Образуется при обогащении полезных ископаемых — дроблении, измельчении, гравитационном и флотационном разделении руды. Содержит мельчайшие частицы горной породы, остатки реагентов, используемых при обогащении, и воду. Накапливается в шламовых водоёмах (хвостохранилищах). Объёмы накопленного горнопромышленного шлама в России исчисляются миллиардами тонн; крупнейшие хвостохранилища занимают площади в сотни гектаров.
¶Буровой шлам
Побочный продукт бурения скважин — нефтегазовых, водозаборных, геологоразведочных. Представляет собой буровой раствор, загрязнённый частицами породы, выбуренной из ствола скважины. Состав бурового шлама включает воду, глинистые компоненты, механические примеси, а также химические добавки (реагенты, утяжелители, ингибиторы). Утилизация бурового шлама регулируется экологическими нормами, поскольку компоненты раствора могут быть токсичны.
¶Сточной (очистной) шлам
Образуется на очистных сооружениях при очистке бытовых и промышленных сточных вод. Состоит из осадка, отделяющегося в отстойниках, иловых масс из аэротенков, фильтровальных загрязнений. Сточной шлам подвергается обезвоживанию, обеззараживанию и захоронению либо переработке. В России ежегодно образуются десятки миллионов кубометров осадка сточных вод.
¶Металлургический шлам
Побочный продукт металлургических производств — шлаковые отходы, окалина, шламы гальванических производств. Может содержать ценные металлы (медь, цинк, свинец, драгоценные металлы), что делает его объектом вторичной переработки. Вместе с тем гальванические шламы нередко содержат токсичные соединения — соединения хрома, никеля, цианиды.
¶Строительный шлам
Образуется при промывке бетоносмесительных установок, промывке инвентаря, очистке стоков с строительных площадок. Содержит цементное молочко, песок, глинистые частицы, химические добавки.
¶Состав и свойства
Состав шлама определяется источником образования. Основные компоненты:
- Твёрдая фаза — минеральные частицы различной дисперсности (от глинистых частиц до песчинок), органические включения.
- Жидкая фаза — вода, содержащая растворённые соли, реагенты, органические вещества.
- Химические добавки — в зависимости от технологии (коагулянты, флокулянты, реагенты обогащения).
Ключевые характеристики, определяющие обращение со шламом: влажность, гранулометрический состав, химический состав, содержание токсичных компонентов, кислотность (pH).
¶Обращение с шламом
¶Накопление
Основной способ обращения с промышленным шламом — накопление в специально оборудованных хранилищах: шламовых водоёмах, отстойниках, иловых картах. Хранилища проектируются с учётом гидрогеологических условий и оснащаются системами сбора фильтрата.
¶Обезвоживание
Для снижения объёма и упрощения транспортировки шлам подвергают обезвоживанию. Используются вакуум-фильтры, центрифуги, прессы, метод естественного испарения на иловых картах.
¶Переработка
Ряд видов шлама является вторичным сырьём:
- Металлургические шламы перерабатывают для извлечения цветных и драгоценных металлов.
- Сточной шлам после обработки используется в сельском хозяйстве как удобрение (при соответствии санитарным нормам) или в производстве строительных материалов.
- Горнопромышленный шлам исследуется как источник редких и рассеянных элементов.
- Строительный шлам применяется при производстве кирпича, блоков, в дорожном строительстве.
¶Захоронение
При отсутствии экономически целесообразных способов переработки шлам захоранивается на полигонах или в хранилищах. В России обращение с промышленными отходами, включая шлам, регулируется Федеральным законом «Об отходах производства и потребления» и Правилами обращения с отходами I–V классов опасности.
¶Экологические аспекты
Шлам относится к числу потенциально опасных отходов. Основные экологические риски:
- Фильтрация загрязнённой воды из шламовых хранилищ в грунтовые воды.
- Выделение токсичных веществ при выветривании и разложении.
- Пылеобразование при пересыхании шламовых карт.
- Риск разрушения дамб шламохранилищ (в России зафиксированы прецеденты прорывов дамб, приводивших к загрязнению рек).
Для минимизации рисков применяются гидроизоляция хранилищ, системы сбора фильтрата, мониторинг состояния дамб, рекультивация отработанных площадок.
¶Применение шлама
Помимо переработки в сырьё, шлам находит применение в качестве:
- Сырья для производства цемента и керамзита.
- Компонента буровых растворов (возвратный шлам).
- Материала для заполнения выработок в карьерах (наполнение пустот).
- Сырья для получения строительных материалов — шламового кирпича, шламоблока.
В России исследования по переработке шлама ведутся в ряде научных центров, в том числе в области металлургии и горного дела.
¶Исторический интерес
В СССР проблема накопления горнопромышленного шлама стала особенно острой в 1960–1980-е годы с расширением добычи и обогащения руд. К началу 1990-х годов в стране накопилось свыше 8 млрд тонн горных отходов, значительную часть которых составлял шлам. В настоящее время в России действуют программы по рекультивации старых шламохранилищ и извлечению из них ценных компонентов.
¶Источники
- Горная энциклопедия в 5 томах
- Справочник по обогащению полезных ископаемых
- Федеральный закон «Об отходах производства и потребления» (№ 89-ФЗ)
- Справочник по очистке сточных вод и обращению с осадком
- Материалы Всероссийских научно-практических конференций по переработке промышленных отходов