Серия: Горное дело и материалы • 12 часть из 14
Циркулярная промышленность: отходы = вход
Кампус мы спроектировали как живой организм: тепло — пища, вода — кровь, а "отходы" — сосед по комнате с работой. В этой части мы соединяем петли — металлов, тепла, воды, газов, минералов — чтобы соседи кормили соседей и ничего не рассыпалось.
Задача на сегодня
Картографировать каждый побочный продукт рядом с покупателем.
Опубликовать заранее рассчитанные размеры петель.
Доказать, что кампус может быть тихим, чистым и приносить чистую пользу своему городу.
Почему циркулярная (сначала физика, потом романтика)
Мы ничего "не компенсируем" — мы соединяем друг с другом. Те же электроны (3 часть), которые сопровождают металлы (4–6 части), также вращают насосы, печи (9 часть) и серверные помещения (11 часть). Это позволяет целенаправленно маршрутизировать тепло, воду и побочные потоки: каждый выход — это меню, а весь кампус — голодный.
- Короткие контуры выигрывают: передавать тепло на 80 м дешевле, чем поставлять топливо на 800 км.
- Стандартные порты: MEC‑48/96 обеспечивает быстрые замены (часть 10).
- Перевозим формы, а не отходы: отходы/кирпичи/блоки остаются на месте (части 1, 8, 9).
Материальные контуры (лом, обломки и прочее)
Металлы
- Сталь: EAF плавит лом из наших мельниц и клиентов. Типичный возврат лома в замкнутом цикле: 20–35 % продукции.
- Алюминий: для переплавки требуется <10 % первичной энергии; поддерживайте чистый поток лома для каждого сплава (часть 6).
- Производство меди: отбраковку режем и рафинируем → ER → катод 99,99 %; шлак возвращается в производство анодов.
Стекло и кремний
- Обломки: 20–35 % партии по массе; снижают энергозатраты и износ плавильных печей (часть 9).
- Обрезки PV: возвращаются в партию стекла или алюминиевые направляющие; элементы отправляются специализированным переработчикам; проектируем для разборки (часть 3).
Упаковки и поддоны
Многоразовые стальные/алюминиевые поддоны с прикручиваемыми углами. Возвращаются обратными рейсами, сканируются и снова отправляются. Для картона — одна задача: защитить оптику, затем в бумажный цикл.
Тепловые контуры (без дымовой трубы — только соседи)
Источники (в типичном кампусе)
| Агрегат | Класс | Восстановление | Примечания |
|---|---|---|---|
| Выбросы газа и кожух EAF | Средняя/высокая | ~8–15 MWth | В пар, сушилки |
| Отжиг/закалка стекла | Низкая/средняя | ~6–12 MWth | В сушилки, здания |
| Зал электрорафинирования | Низкая | ~1–3 MWth | Воздушно-водяные теплообменники |
| Вычислительные стойки (часть 11) | Низкая | ~18–20 MWth | Жидкостная петля 45–60 °C |
Потребители (где тепло зарабатывается)
- Производственные сушилки (руда, кирпич, покрытия)
- Горячая вода и вентиляция зданий (ШВОК)
- Низкотемпературные этапы процесса (травление, промывка)
- Централизованный контур для города: бассейны, теплицы, прачечные
Правило из практики: ловите всё выше 30 °C. Если поток сегодня не нужен, накопите или отправьте 80 м туда, где кто-то улыбнётся.
Водяные петли (по умолчанию — закрытые)
«Анатомическая схема» сети
- Зелёный → технологический → окончательная очистка → повторное использование; осадок — в блоки/связующие.
- Дождь с лугов PV дополняет водный баланс; озеро амортизирует сезоны (часть 1).
- Разделяйте чистые/грязные контуры, чтобы чистое оставалось чистым.
Плановые цифры
| Линия | Повторное использование | Пополнение | Примечания |
|---|---|---|---|
| Охлаждение металлов | ~90–98 % | ~2–10 % | Закрытые башни/теплообменники |
| Стекло и линии покрытия | ~85–95 % | ~5–15 % | Фильтры + RO |
| Металлы аккумуляторов | ~80–95 % | ~5–20 % | Зависит от маршрута промывки |
Отстой минерализует блоки (часть 9), а не встречается с рекой.
Газы и реагенты (чтобы химия работала)
Побочный → продукт
| Откуда | Превращается | Использует |
|---|---|---|
| Плавление SO₂ (Cu сульфиды) | H₂SO₄ (серная кислота) | Цеха промывки (металлы аккумуляторов) |
| CO₂ электрического кальцинатора LC³ | Поток CO₂ | Карбонатное твердение блоков |
| Расчетные насосы и приводы | Низкопотенциальное тепло | Сушилки • ŠVOK • теплицы |
| Пыль стеклянных фильтров | Мелкий SiO₂ | Смеси Rišiklių • блоки |
«Здравый смысл» реагентов
- Приоритет сульфатным, аммиачным и карбонатным системам с известными балансами.
- Закройте пути пара; очищайте до продукта (кислоты/щелочи), а не в атмосферу.
- Проектируйте нейтрализацию так, чтобы получались продаваемые твёрдые продукты, а не «загадочная грязь».
Откуда именно берётся CO₂ для отверждения?
Из электрического кальцинатора (часть 9): известняк в составе LC³ выделяет CO₂ при контролируемых температурах. Поскольку печь герметична и электрическая, этот поток собираем и сжимаем для отверждения блоков и плит. Короткая петля, без дымохода.
Минеральные побочные → продукты (ничего не теряется)
Шлаки EAF и плавки
- Классифицировать и отделять магнитами: крупная фракция → для основания дорог, мелкая → для смеси связующего (с LC³).
- Выдержанные/обработанные паром, чтобы «запереть» свободную известь; сертифицированы как любой материал.
Концентратор и отходы
- Песчаные отходы в прессованные блоки (часть 9), отверждаемые CO₂.
- Глинистые мелкие фракции в кальцинированную глину LC³ (часть 9).
Но это безопасно?
Мы перерабатываем только инертные, исследованные потоки с постоянным QA. То, что «не ведёт себя», превращаем в стабилизированный, установленный монолит — и постоянно уменьшаем объём этой категории.
Учёт петель уголка (предварительно рассчитано)
Уголок «Vieno gigatono» — эталонные соединения (баланс)
Приблизительно: сталь 1 Мт/год • стекло 1 Мт/год • химия аккумуляторов 0,1–0,3 Мт/год • расчет 20 МВт.
| Килпа | Поток | Из | В | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Стальной лом | ~0,25 Мт/год | Цеха прокатки/клиенты | EAF | 25 % возвращается замкнутым циклом |
| Алюминиевый лом | ~0,12 Мт/год | Экструзия | Переплавка | Мало энергии |
| Обломки | ~0,25–0,35 Мт/год | Стекольные линии | Партия плавки | 20–35 % партий |
| H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/год | Плавка Cu | Цеха промывки | SX/EW и полировка |
| CO₂ | ~0,05–0,12 Мт/год | LC³ кальцинатор | Отверждение блоков | Короткая петля отверждения |
| Низкопотенциальное тепло | ~30–40 MWth | Расчет и линии | Сушилки/ШВОК | 45–60 °C контуры |
| Технологическая вода | ~85–95 % повторное использование | Все линии | Водопроводная сеть | Пополнение через дождь и озеро |
| Шлак/песок в блоки | ~0,2–0,6 Mt/год | Мельницы/отвал | Завод блоков | Закалённый CO₂ |
Значения — опорные точки планирования, чтобы проекты оставались конкретными; фактические величины калибруются по местному «рецепту».
Результаты (цели)
- Цикличность материалов: ≥ 90 % внутри по массе (кроме продукции)
- Повторное использование воды: ≥ 90 % в среднем по контурам
- Сбор тепла: ≥ 70 % возврата низко/среднеуровневого
- Отходы на свалку: ≤ 1–3 % от общего массового потока, стабилизированные
Преимущества для соседей
- Централизованная горячая вода по себестоимости (для школ, бассейнов, клиник)
- Блоки и плиты для местного строительства — по честным ценам
- Работа, связанная с обслуживанием и QA — тихая
Предварительно рассчитанные сценарии
Сценарий A — дуэт стали и стекла
Сталь 1 Mt/год + солнечное стекло 1 Mt/год.
| Килпа | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Повторное использование тепла | ~20–30 MWth | EAF и отжиг → сушилки/ШВОК |
| Доля шлаков | ~25–35 % | Снижает кВт·ч/т в печи |
| Выход лома | ~25–30 % | Внутренний и клиентский лом |
| Повторное использование воды | ~90–95 % | Схема с двумя контурами |
Сценарий B — Медь + металлы аккумуляторов
Медный катод 1 Mt/год + сульфаты Ni/Co 100 kt/год.
| Килпа | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| SO₂ → H₂SO₄ | ~0,2–0,5 Mt/год | Питает промывку • без факелов |
| Тепло ER | ~2–4 MWth | Воздух→вода в сушилки |
| Повторное использование воды | ~85–95 % | «Polishing» + RO |
Сценарий C — Город с «якорным» расчетом
Расчет 20 MW + кирпичи/блоки 0,5 Mt/год + нагрузка сообщества.
| Килпа | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Отводимое тепло в город | ~18–20 MWth | Подача 45–60 °C |
| CO₂ газ для твердения | ~0,05–0,12 Мт/год | Из кальцинатора LC³ |
| Повторное использование воды | >90 % | Сушилки с тепловыми насосами |
Зал данных становится коммунальной услугой: тихое тепло зимой, тихое охлаждение летом.
ЧаВо
"Реалистично ли нулевое количество отходов?"
Нулевой sąvartynas — реалистично; нулевая масė — нет. Мы проектируем так, чтобы >90 % массы оставалось в петлях, 7–9 % превращалось в продукцию других производителей, а небольшой, "непослушный" остаток стабилизировался и аккуратно хранился — и эту категорию мы постоянно уменьшаем.
"Что происходит, если петля останавливается?"
У нас есть буферы: теплоаккумуляторы, ёмкости для реагентов и площадки для блоков. Порты MEC (часть 10) позволяют быстро переключаться. Если сосед "засыпает", накопление через мост переносит час/день до его пробуждения.
"Как вы это доказываете соседям?"
Постоянный мониторинг воздуха, воды и шума с публичными сводками. Если линия "спотыкается", сигнал тревоги идёт и нам, и городу. Доверие — проектный параметр, а не пресс-релиз.
Далее — Bendruomenės prie ežerų (13 часть из 14). Мы будем планировать города, растущие вокруг будущих озёр из части 1 — школы, рынки и дома, которые экономят энергию и любят вид.