|
 A fémek
A települési
hulladék 2-3 tömegszázalékát alkotják a fémek: az italos aludobozok,
a konzerves dobozok (vas, alumínium), csomagolófóliák, kupakok, elemek,
akkumulátorok, lábosok, háztartási felszerelések stb. Tulajdonképpen
az összes hulladékhoz képest ez a mennyiség elég csekély, mégsem
elhanyagolható. Összetételüket tekintve ezek főleg vasat, alumíniumot,
rezet, ólmot, más nehézfémeket tartalmaznak.
Sokszor a háztartási
hulladékokban a fémek nem tisztán, hanem összeszerelt állapotban, más
anyagokkal együtt vannak jelen (pl.: elektronikai hulladékok, tönkrement
háztartási gépek, számítógépek stb.) Ezeket a készülékeket külön
kell gyűjteni, és bontóüzemekben először szét kell szerelni, majd ki
kell válogatni (ilyen bontóüzem működik például Szegeden). A különböző
fémhulladékokat más-más berendezésben újraolvasztják és új terméket
gyártanak belőlük.
A vas
A vas Földünk egyik legelterjedtebb féme.
A külső földkéreg átlagosan 4,7% vasat tartalmaz. A természetben kémiailag
kötött állapotban fordul elő, különböző összetételű vasvegyületek
formájában (vasoxidok, vashidroxidok, vasszulfidok, vaskarbonátok). Vasgyártáshoz
olyan vasércek (főleg vasoxidok) használhatók, amelyek fémtartalma
40-50% felett van. Miután ma már a Földön ilyen dús érc nem található,
ezért kohósítás előtt dúsítani kell.
A vasgyártás nyersanyagai:
-
vasércek:
ezekből képződik a nyersvas
-
kőszén,
illetve a belőle készülő kohókoksz: fűtőanyag és redukálószer
-
mészkő
vagy dolomit: salakképző anyagok
-
forró
levegő (400-800 oC, esetleg oxigénnel dúsítva): a tüzelőanyagok
részleges elégetéséhez
A nyersanyagokat megfelelő módon elő
kell készíteni:
A kibányászott vasércből a dúsítás
során szétválasztják a kohászat szempontjából hasznos
és nem hasznos ásványokat. Az előkészítés során a kohónál a
vasércet megfelelő méretűvé aprítják és pormentesítik, a nem oxidos
vasérceket vasoxidokká alakítják (pörkölés-oxidáció). A kőszenet (ált.
feketekőszén) kevés levegővel izzítják, így az eredetileg el nem
szenesedett részek elgázosodnak és a maradék részek porózus koksszá
alakulnak (száraz desztilláció). A mészkövet aprítják. A léghevítőkben
a kohó torkából elvezetett forró, éghető torokgázokat hasznosítva állítják
elő a forró levegőt.
A nyersvas előállítása:
A nyersvasat a dúsított
vasércből - hevítéssel végzett redukcióval - állítják elő olvasztókemencében
(a vasoxidból szín fém
keletkezik). A gyártáshoz szükséges hőt a koksz elégetése (részleges
oxidációja) adja, melynek során szénmonoxid keletkezik, ami a szénnel
együtt redukálja a vasoxidokat, egyéb oxidokat és szilikátokat. A
folyamat végterméke a nyersvas, a kohósalak és a torokgáz.
A nyersvas
fizikai tulajdonságai a magas szén- (több mint 2%), mangán-, szilíciumtartalma
miatt nem igazán kedvezőek: rideg, könnyen törik, és hevítéskor
hirtelen olvad meg. Jó hígfolyóssága miatt azonban szürkeöntvények gyártására
jól használható.
A keletkező
salak – vasban dús –
kisebb részét visszaviszik a gyártásba, döntő többségét un. salakhányón
tárolják. (A közeljövőben megindulhat a korábbi évtizedekben
felhalmozott mennyiségek hasznosítása az útépítéseknél.) A torokgázt
tisztítókba vezetik, ahol portartalmát kiülepítik, szennyező gáztartalmát
elnyelető oldatok segítségével tisztítják meg és végül a kéményen
keresztül a légkörbe engedik.
Az acélgyártás
Az acélgyártás
lényege, hogy a nyersvas széntartalmát 2% alá csökkentsék, és az egyéb
ötvözőit eltávolítsák. Ezt úgy érik el, hogy a széntartalmat
"kiégetik" (oxidációs úton eltávolítják). Majd ezután
annyi szenet és ötvöző elemet (amelyek megváltoztatják a vas fizikai
tulajdonságait és a megmunkálhatóságát) adnak hozzá, hogy a kívánt
tulajdonságú acélötvözetet kapják.
A kialakult eljárások
egyik csoportjánál a szennyezések eltávolítását tiszta oxigénnel
vagy a levegő oxigénjével végzik (oxigén konverteres eljárás, szélfrissítéses
Thomas eljárás, Bessemer eljárás). Az eljárások másik csoportjában
az ócskavas vasoxidja és a levegő oxigénje végzi az oxidációt
(Siemens-Martin-féle acélgyártás). Hulladékhasznosítási szempontból
ez a jobb megoldás, mivel itt az összegyűjtött ócskavasat (vashulladékot)
újra feldogozhatják. Speciális, nagyon jó minőségű (tömör, nagy
szakítószilárdságú) acél előállítására elektromos fűtésű
kemencéket használnak, melyben az előző két eljárás termékeit finomítják.
Mint
ahogy az a leírtakból kitűnik, az acél előállítása rengeteg energiát
igényel és jelentősen megterheli a környezetet.
A vas és acél felhasználása
Nagyon
széleskörűen alkalmazott fém. A mindennapi élet szinte minden területén
találkozhatunk vele: huzalok, csapok, csövek, lemezek, tartályok, edények,
szerszámok, kötőelemek, szerkezeti elemek stb. formájában vagy
technikai eszközök alkatrészeiként. Csomagolóanyagként is használják
(pl. konzervdobozok). Nagyon sok esetben más fémekkel vagy anyagokkal együtt
szerelve találhatók, ami a hulladék hasznosítását megnehezíti.
Az alumínium
Az
oxigén és a szilícium után a földkéreg legelterjedtebb eleme. Nagy
mennyiségben a bauxitból lehet előállítani. A bauxitból először
timföldet, majd elektrolízissel nyers alumíniumot készítenek.
Timföldgyártás: A bauxitban az alumínium vízben oldhatatlan vegyület
formájában van jelen. Feltárással először vízoldható nátrium-aluminittá
alakítják az alumíniumvegyületeket, majd vizes oldatban hidrolizálják
alumínium-hidroxiddá. Közben nagy mennyiségű veszélyes hulladék, az
erősen lúgos vörösiszap keletkezik, melyet hatalmas ülepítő-tárolókban
helyeznek el. (Magyarországon 2000-ben 835 ezer tonna vörösiszap
keletkezett.) Az alumínium-hidoxidot azután hevítéssel alumínium-oxiddá
alakítják. Elektrolízis: Mivel a timföld olvadáspontja igen
magas (2050 oC), ezért a timföldet megolvasztott kriolitban
oldják (így 900-1000 oC-ra mérséklődik a szükséges hőmérséklet).
Kis feszültségű (4-5 V), de nagy áramerősségű (100-200 ezer A) egyenáram
hatására válik ki az alumínium. Mivel az alumínium sűrűsége nagyobb
a krioliténál, így az olvasztókád alján gyűlik össze. A folyamathoz
rengeteg energiára van szükség, ezért nagyon fontos az alumíniumhulladék
hasznosítása (mert ekkor már „csak” az újraolvasztáshoz kell
energia, így a megtakarítás a bauxitból történő előállításhoz képest
kb. 70%). Az elektrolízis során többek között hidrogén-fluorid
keletkezik, amelyet kezelni kell, mert ha bekerül a levegőbe, a növények
levelében sejtelhalást okoz. A folyamat során képződő salak is veszélyes
hulladék, ami külön kezelést igényel. (Egy részét hasznosítani
lehet.)
Az alumínium felhasználása:
Az alumínium a legnagyobb ipari jelentőségű
könnyűfém. Jó elektromos vezető, és a savakkal szembeni ellenálló képessége
is magas. Felületén oxidréteg képződik, ami megakadályozza a további
korróziót. Az alumíniumot szerkezeti anyagként csak ötvözetek formájában
alkalmazzák. Sokszor használják csomagolóanyagként (fóliák, dobozok,
konzervdoboz, Tetra-Brik doboz stb.).
A réz
Vöröses színű, aránylag puha, igen
szívós és jól nyújtható fém. A réz az egyik legkorábban ismert és
felhasznált fém. Korai felfedezését és használatát az tette lehetővé,
hogy elemi állapotban is előfordul a természetben, és könnyen megmunkálható,
alakítható.
A réz előállítása, rézkohászat
A réz ércei
ritkán alkotnak vastagabb rétegeket, amiből könnyen ki lehetne termelni.
Legtöbbször a meddő és az érc szorosan összenőtt. Ezért ezeket az érceket
kohósítás előtt dúsítani kell. (Ma már – mivel a Föld rézérc
vagyona az elmúlt századokban jelentősen lecsökkent – a néhány %-os
rézércet is ki kell bányászni, aminek következménye, hogy az előkészítés
költségei igen magasak és hatalmas meddőhányók keletkeznek.) Először
aprítják, szitálással osztályozzák, majd különböző eljárásokkal
megpróbálják kiválasztani a réztartalmú részeket a meddő kőzet közül.
Az így előkészített ércet kohósítják, melynek eredménye a feketeréz
vagy a nyersréz.
Mivel a rezet általában
szulfidos érceiből állítják elő, melléktermékként/hulladékként
jelentős mennyiségű kéndioxid, kéntrioxid tartalmú füstgáz
keletkezik. Ezek a környezetre és az emberre veszélyesek, ezért vízben
elnyeletik, így kénsav keletkezik. A rézkohó építésével egyidejűleg
tehát a kénsav felhasználásáról/értékesítéséről is gondoskodni
kell (vagy közömbösítéséről, ha nincs rá kereslet).
A gyártás során
salak is keletkezik (minél szegényebb rézben a beadagolt anyag, annál több),
amelyet hányókon tárolni kell, kis részüket a gyártás során lehet
felhasználni, válogatás után. A füstgáztisztítás során leválasztott
szilárd részek (por) pellettezés után a kohóba adagolható.
Az
ércből gyártott feketeréz réztartalma még nem alkalmasa arra, hogy
finom termékeket (pl. cső, huzal) gyártsanak belőle, ezért ezt a
„finomítást” (99,0-99,99%-osra) egy újabb olvasztással érik el. Ez az elektrolízis, majd ötvözik a kívánt elemekkel.
Ilyen ötvözetek például a sárgarezek (réz-cink ötvözet) és a
bronzok (réz-ón ötvözet). A nagy finomságú réz mellett salak is
keletkezik. Ennek Cu-tartalma olyan magas, hogy ezt a feketeréz-gyártásnál
újraolvasztják vagy a Cu-ötvözet (pl. bronz) gyártásánál használják
fel. Ma hazánkban csak a réz finomítását (újraolvasztását), a begyűjtött
hulladék olvasztását, rézötvözet-gyártást végeznek.
A réz felhasználása:
Jó elektromos vezetőképessége és
forraszthatósága miatt elektronikai alkatrészekben gyakran alkalmazzák
(huzalok, nyáklapok, kapcsolók, érintkezők stb.). Felületén zöldes színű
patina (réz-oxid) keletkezik, ami megvédi az alatta levő rétegeket a további
korróziótól, ezért csövek és lemezek készítésére is kiváló. Hazánk
rézérc készlete nagyon kevés, illetőleg ami van annak kitermelése nem
gazdaságos, ezért különösen fontos a rézhulladékok begyűjtése és
hasznosítása.
Az ólom
Az ólom a
leggyakrabban használt nem-vas fém. Sötétszürke színű, friss felülete
élénk fémfényű, igen puha, késsel vágható, könnyen hengerelhető és
préselhető fém. A felületén képződő oxidréteg miatt igen jó korrózióálló
nehézfém. Leggyakrabban az akkumulátorgyártásban használják. Miután
a korróziónak ellenáll, speciális rendeltetésű tartályok készítésére
is felhasználják. A fém felhasználása jelentős még a hadiipar, a kábelgyártás
és a csőgyártás területén is. Használják festék-pigment, kerámiák,
katalizátorok, baktériumölő, fakonzerváló szerek gyártásánál.
Előállítása
során leggyakoribb ólomércét, a galenitet (PbS) pörkölik, majd a
keletkező ólomoxidot szénnel redukálják.
Különleges
figyelmet kell fordítani az ólomtartalmú hulladékokra, mert ezek veszélyes
tulajdonságúak. (Míg a fém ólom az emberi szervezetre és a környezetre
veszélytelen – ezért használták régebben például vízvezeték-csőnek
-, addig vegyületei egészségkárosodát okoznak. Legnagyobb mennyiségben
az akkumulátorokban találhatók, ezek feldolgozása speciális üzemekben
történik. A hazai begyűjtés megoldott (90-95%-os), a feldolgozást külföldön
végzik, nincs hazai hasznosító üzem. A mi feladatunk az, hogy az akkumulátorokat
nem dobjuk a többi szemét közé, hanem adjuk le a benzinkutaknál, a
hulladékudvarokban, ahonnan a csomagolást követően külföldre szállítják.
A fémek szelektív gyűjtése,
hasznosítása
 Az
egyes érclelőhelyek kimerülése, a kitermelés költségei és az energiaárak
emelkedése egyre inkább indokolják a fémes anyagoknak másodnyersanyagként
való hasznosítását. Bár az egyes fémeknek a települési hulladéktól
történő elkülönítésére léteznek technológiák (pl.: a vasat mágnessel
lehet kiválogatni), mégis fontos, hogy már a hulladék keletkezésének
helyén külön gyűjtsük azokat a leírt
gyártási technológiák miatt. Erre a hulladékfajtára is igaz, hogy csak
tiszta állapotban tegyük a fémgyűjtőkbe.
A fémhulladékok begyűjtését a közszolgáltatás
keretében szervezett szelektív gyűjtési rendszereken kívül, az egykori
MÉH helyét átvevő kisebb vállalkozások is végzik. A viszonylag magas
átvételi ár ösztönzőleg hat a gyűjtésre.
Egyes országokban az alumíniumdobozoknak
külön begyűjtő hálózata van. (Sok helyen a betétdíjas rendszert
alkalmazzák.) Az előállítás után az aludobozok hasznosítása is környezetszennyezéssel
jár. A dobozokon lévő festéket először le kell égetni (mérgező gázok
és füst keletkezik) és csak ezután lehet másodnyersanyagként
beolvasztani. Ezért inkább kerüljük ezt a fajta csomagolást, vásároljunk
betétdíjas üveges termékeket.
Jelentős környezetvédelmi problémát
jelentenek a különböző helyeken elhagyott, otthagyott autóroncsok. A
sokféle fém mellett műanyagokat, üveget, veszélyes anyagokat is
tartalmaznak. Hasznosításuk megfelelő szétszerelés, szétválogatás után
lehetséges.
|
