Основные технические характеристики центра ювао г. Москва

Участок	Произ­водство, т/сут	Потреб­ляемая мощность, кВт	Водопотребление, м3/сут		Природ­ный газ, нм/сут
			оборотн.	техн.
Термической перера­ботки Производства пирозита Производства метал­лической фибры Переработки резино­технических изделий Производства коагу­лянта Производства пиг­мента Итого	82 49 м3 7 10 1,2 0,12 -	650 116 300 200 162 72,5 1500,5	2016 - - 120 120 - 2256	260,5 14,4 8,0 51,6 3,6 - 338,1	1640 2760 - - - - 3800

Технологии всех производственных участков взаимосвязаны. Объединяющим является принцип безотходности производства: продукты переработки отходов на одном производственном учас­тке являются либо товарной продукцией, либо исходным матери­алом для переработки на другом участке. В конечном итоге, из твердых бытовых, медицинских и ряда промышленных отходов производятся: пористый наполнитель (пирозит), красящие пиг­менты и резиновая крошка. Избыток тепла, образующийся в ре­зультате работы установок центра, используется для переработки загрязненного снега и отопления производственных помещений.

Первый из подобных комплексов — Региональный экологи­ческий центр ЮВАО г. Москвы — создан и успешно работает на территории этого административного округа столицы. Произво­дительность центра — 25 тыс. т отходов в год (рис. 8.39).

Относительно низкая себестоимость оборудования, а также воз­можность реализации получаемых в результате переработки отхо­дов материалов определяют срок окупаемости комплекса — 2,1 г.

ОАО «Уральский институт металлов» предложены технологии комплексной технологии переработки железосодержащих отходов предприятий черной металлургии и сухой грануляции шлака с утилизацией его тепла. В основу комплексной технологии заложе­ны отработанные в отечественной и зарубежной металлургии про­цессы. Технологическая схема включает термическое обезмасли-вание мелкой окалины из вторичных отстойников прокатных це­хов, сгущение и частичное обезвоживание шламов, агломерацию и холодное или горячее брикетирование отходов в разных сочета­ниях с добавками с целью получения продуктов, удовлетворяю­щих требованиям доменного и сталеплавильного переделов. При необходимости отходы с повышенным содержанием цинка могут быть металлизованы с попутной отгонкой и улавливанием оксида цинка. Схема имеет блочную структуру и может быть реализована по частям, в том числе и на предприятиях с неполным металлур­гическим циклом. В зависимости от видов, количества, физиче­ских и химических свойств образующихся отходов, задейство­ванного и резервного оборудования в основных и вспомогатель­ных цехах, а также на близрасположенных предприятиях, комп­лексная технологическая схема корректируется с максимальным учетом местных условий для минимизации дополнительных капи­тальных затрат.

Рис. 8.39. Структурная схема регионального экологического центра ЮВАО г. Москвы

Преимущества технологии:

• полное использование текущих железосодержащих отходов;

• возможность утилизации заскладированных отходов из шламо-накопителей;

• снижение потребности в привозном сырье;

• высокое качество получаемых продуктов и их эффективное применение в производстве;

• максимальное использование резервных производственных пло­щадей и оборудования при минимальных дополнительных капи­тальных затратах;

• уменьшение затрат на содержание отвалов и улучшение эколо­гической обстановки;

• высокая экономическая эффективность и быстрая окупаемость затрат.

Предлагается также технология и установка для грануляции жидких шлаков воздухом с утилизацией до 45 — 50 % тепла рас­плава. Производительность установки изменяется в пределах 1,5 — 4,0 т/ч. Конструкция узла распыливания обеспечивает проработку 100 % жидкой части без образования корок и настылей и снижает энергозатраты на дробление шлака до 0,7 — 0,8 кВт • ч/т. Получае­мый гранулят имеет средний фракционный состав: более 5,0 мм — 0,2 - 0,5%; 2,5 - 5,0 мм – 20 - 25%; 1,25 -2,5 мм - 40 — 50%; 0,63— 1,25 мм — 30 — 35 %; менее 0,63 мм — остальное.

При грануляции самораспадающихся шлаков происходит их стабилизация и исключается образование пыли при охлаждении гранул. Отработанный воздух обеспыливается и передается на ре-генерацию тепла. Вредных газообразных продуктов не выделяется. Весь процесс идет в автоматическом режиме.

Тепло шлака утилизируется в виде горячей воды, пара и горя­чего воздуха. Соотношение между объемами утилизаторов могут меняться в широких пределах.

В зависимости от состава исходного шлака гранулят может быть использован в агломерационном производстве, цементной промышленности, в дорожном строительстве, сельском хозяйстве и т.п. Грануляция способствует повышению гидравлической активности шлаков.

Технология сухой грануляции опробована на Череповецком и Оскольском металлургических комбинатах, Верх-Исетском металлургическом, Серовском и Актюбинском ферросплавных заводах.

В производстве стекла и стеклянного волокна твердые отходы (стеклобой) могут достигать 50 —70 %, а в производстве стеклянного волокна отходы составляют не менее 15 —30 % годной продукции. Задачи промышленной экологии, требования к малоотходным производствам и технологии стекловарения предопределили основные варианты рационального использования получаемых отходов как BMP. Неоднородный состав отходов, их специфические свойства (твердость, абразивность и др.) создают основные трудности повторного использования в процессах стекловарения. Комплекс проведенных исследований в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ) позволил разработать оригинальные методы промышленной рекуперации отходов [12].

Рекуперацию отходов стекловолокна переплавкой (рис. 8.40), включающую кучевую загрузку через окно 1 отходов 12, их варку при (1300 ± 50) °С, гомогенизацию расплава и термическую грануляцию ведут в реакторе с двойным сводом 5 (в нем размещен теплообменник). Реактор снабжен плавильным бассейном стекломассы 11, узлами подачи топлива — форсунками 2, 7 и воздуха 6. Каналы ввода воздуха и топлива снабжены устройствами для изменения угла их наклона, нижняя часть свода 5 в конце плавильного бассейна выполнена с наклоном под углом 25 ± 45 град. Термический гранулятор 10 со штуцерами ввода и вывода охлаждающей воды снабжен форсункой 9 с механизмом регулирования угла наклона относительно вытекающей струи стекломассы. Термическое гранулирование струи стекломассы ведут при вязкости 10⁵ ÷ 10⁹ Пз струей воды под давлением 0,15 — 0,3 МПа при соотношении струи расплава стекломассы и воды 1,4...2 и соударяющихся под углом 45 — 80 град, на высоте, равной 15 — 30 ди­аметров отверстия питателя. Применение в реакторе двойного сво­да 5 с теплообменником и фильтра 3 позволяет эффективно ис­пользовать тепло отходящих газов и, снижая перепад температур между верхней и нижней частями плавильного бассейна, резко уменьшить выбросы в атмосферу из расплава вредных и дефицит­ных компонентов (бора, фтора, мышьяка и др.), значительно улуч­шить структуру получаемых гранул (диаметром 2 — 4 мм). Произ­водительность по гранулам составляет 10 т/сут.

Рис. 8.40. Термический реактор для переплавки стеклобоя и отходов

стекловолокна:

1 — загрузочное окно; 2, 7, 9 — форсунки; 3 — фильтр; 4 — дымовая труба;

5 — двойной свод; 6 — узел подачи воздуха; 8 — питатель; 10 — гранулятор;

11 — стекломасса; 12 — отходы

Оптимальные условия в объеме отходов и получаемом распла­ве, минимальные потери при сгорании топлива и стабилизация химического состава стеклогранул, соответствующего требовани­ям на сырьевые материалы для стекловарения, позволили по срав­нению с имеющимися решениями снизить расход топлива на 40 %, повысить производительность в 2,5 — 3 раза и значительно (с 3,5 — 4 % до 0,2—0,3 %) снизить выбросы в окружающую среду соеди­нений бора. Экономия минерального сырья при подготовке сте­кольной шихты с использованием специально переработанных от­ходов основного производства достигает 30 %.

Рекуперация отходов стекловолокна их самоизмельчением в со­четании с термообработкой при 450 — 830 °С в туннельной или барабанной печи и последующим резким охлаждением заключается в следующем (рис. 8.41). Стеклянные нити (их отходы) в мягкой и твердой фазах, прошедшие операции сбора, транспортировки и сортировки направляют в туннельную печь в виде слоя с определенным соотношением его высоты к ширине, которое может изменяться от 0,025 до 0,35, и термообрабатывании при 450 — 830 °С. Размеры слоя обеспечивают равномерный отжиг отходов и удаление (выжигание) органического или неорганического покрытия их поверхности (а следовательно и стабильность их химических и физико-механических свойств) по всему объему.

Рис. 8.41. Технологическая схема рекуперации твердых отходов стекловолокна и стеклобоя:

1 — бункер накопительный; 2 — бункер расходный; 3 — зона сортировки

аспирации; 4 — зона нагрева; 5 — зона охлаждения; 6 — конвейер;

7 — измельчитель; 8 — пневмосистема

Подготовленные таким образом (термообработанные) отходы подают в камеру охлаждения с целью резкого снижения их температуры. Охлаждение осуществляют за счет термического удара (например, сжатым воздухом) при перепаде в (0,005 — 0,3) Т_сг - температуры сгорания наиболее термостойкого компонента покрытия стеклянных нитей или их отходов, что вызывает спонтанные структурные изменения в объеме переработанного материала, его разупрочнение (растрескивание) и массовое самоизмельчение волокон отходов. Отходы с прочностью на истирание и из лом меньшей, чем до операции резкого охлаждения, направляют на измельчение, например, в молотковой дробилке при соотношении твердой фазы с мягкой большем, чем в три раза по сравнению с их соотношением перед термообработкой. Дополнителено возможен ввод возвратного стеклобоя (например, бракованных стеклошариков) в измельчитель или в печь отжига в количестве 2 —45 % от массы отходов. Возвратный стеклобой вводят в измельчитель с целью интенсификации процесса измельчения отходов: стеклобой выполняет роль дополнительных помольных тел. Одновременно решается вопрос о его вторичном использовании. Стек­лобой вводят в печь отжига при наличии в стекле кусков крупнее 30 — 70 мм. За счет термоудара такие куски разрушаются на фрак­ции 1 — 15 мм, которые затем направляются в измельчитель в ка­честве помольных тел и для дополнительного их измельчения до максимальных размеров 0,8— 1,0 мм.

Технико-экономический эффект от использования этого спо­соба рекуперации выражается в увеличении производительности процесса в 1,4—1,7 раза, снижении энергозатрат на 32 — 43% и уменьшении загрязнения окружающей среды. Использование в стекловарении порошка из отходов целевого продукта путем его добавки в качестве комплексного компонента в традиционную по­рошковую или компактированную шихту позволяет экономить до 45 % дорогостоящего минерального сырья.

На основе разработанных технологий вторичной переработки промышленных и бытовых отходов стекла и стекловолокна полу­чены новые материалы и изделия, отвечающие в полной мере требованиям экологической экспертизы, сертификации и промыш­ленного дизайна: стеклогранулят, стеклопорошки, стеклянные микрошарики и полые микросферы, воднодисперсионные крас­ки, облицовочная стеклоплитка разных фактуры и оттенков и другие материалы.

Создание новых дешевых лакокрасочных композиций повышен­ной прочности, термо- и износостойкости, с малым тепловым расширением становится возможным благодаря разработке соста­вов, в частности наполнителей, с улучшенными свойствами.

Такими уникальными характеристиками обладают мелкодис­персные системы из сферических частиц стекла размерами от 3 до 400 мкм. Гранулометрический и химический составы наполните­лей (микрошарики и микросферы) являются основными крите­риями для выбора конкретной области их использования. Идеаль­ная форма поверхности, отсутствие острых кромок обеспечивают равномерное распределение напряжений вокруг частиц, улучше­ние механических и потребительских характеристик наполненных материалов.

Предложен состав антикоррозионной композиции для обра­ботки и восстановления покрытий днища кузова легковых авто­мобилей, а также для защиты от коррозии химического и нефте­газового оборудования. За счет введения в битумную основу стек­лянных наполнителей увеличивается гидрофобность и адгезион­ная способность, возрастает ударная прочность и термостойкость покрытия, повышается проникающая способность наносимой композиции, рекомендованной также в качестве клея для древеси­ны, пластмасс, резины и других конструкционных материалов.

Разработано аппаратурно-технологическое оформление линии для производства воднодисперсионной краски разного назначе ния (рис. 8.42). В качестве наполнителя 2 латексной основы используются микрошарики, микросферы, а также порошки из промышленного и бытового стеклобоя. В смесителе 1 происходит пе­ремешивание всех компонентов 3 (собираются в бункере-накопителе 4), необходимых для получения воднодисперсионной композиции. После прохождения камер дозировки 5 и расфасовки 6 продукцию направляют на склад.

Воднодисперсионная композиция наносится на бетонную, от­штукатуренную, кирпичную, деревянную и другие поверхности без предварительной их подготовки. Срок службы покрытия по сравнению с аналогом возрос в 3 — 7 раз.

Предлагаются к реализации также составы рефлектирующих эмалей и мастик, в которых светоотражающую функцию выпол­няют стеклянные микроизделия (разработчик — МГУИЭ).

В НПО «Радон» перерабатываются твердые и жидкие радио­активные отходы (ТРАО и ЖРАО) средней и низкой активности (твердые — 10^-3 Ки/кг, жидкие — до 10^-4 Ки/л).

Рис. 8.42. Принципиальная схема получения высоконаполненной водно-дисперсионной композиции:

1 — смеситель; 2 — наполнитель (микроизделия); 3 — компоненты; 4 — бункер-накопитель; 5 — камера дозировки; 6 — камера расфасовки

В целях экономии объема хранилищ и обеспечения безопасности при длительном хранении ТРАО перед захоронением перерабатывают — сжигают и прессуют. Сжигают горючие отходы (за исклкючением галогенсодержащих): древесину, бумагу, ветошь, спецодежду, биологические отходы и т.п. Коэффициент сокращения объема: 60 — 80. Образующуюся золу отверждают цементированием, превращая в монолитные блоки. Высокоэффективная система газоочистки обеспечивает надежную защиту атмосферного воздуха.

Прессованию подвергаются негорючие отходы или те, сжигание которых нецелесообразно ввиду содержания опасных веществ: металлоизделия, резина, пластмассы, лабораторное оборудова­ние. Коэффициент сокращения объема: 4—8.

Крупногабаритные и сверхпрочные конструкции поступают на захоронение в индивидуальных контейнерах без переработки. Пу­стоты, образующиеся в хранилище между упаковками с РАО, за­полняют цементным раствором.

Рис. 8.43. Технологическая схема установки сжигания РАО на базе шахтной печи:

1 — узел загрузки; 2 — шахтная печь; 3 — плазменный генератор; 4 — узел ввода углеводородов; 5 — узел шлакоудаления; 6 — камера дожигания; 7 — газовая горелка; 8 — распылительное устройство; 9 — испарительный теплообменник; 10 — металлорукавный фильтр; 11 — теплообменник; 12 — сборник конденсата; 13 — подогреватель отходящих газов; 14 — фильтр тонкой очистки; 15 — венти­лятор; 16 — дымовая труба; 17 — рециркуляционный насос

ЖРАО подвергаются разным методам очистки и обезврежива­ния, позволяющим сконцентрировать радиоактивные вещества в малом объеме. На конечной стадии их переводят в твердые фор­мы, безопасные при длительном хранении.

Особенности переработки РАО по данной технологии (рис. 8.43):

- способность перерабатывать отходы сложного морфологического состава с содержанием негорючих компонентов до 40 % (в том числе металлов);

- относительно малые объемы отходящих газов и малые уносы радиоактивности из печи;

- высокая степень сокращения первоначального объема отхо­дов;

- получение конечного продукта в виде плавленого химически стойкого материала.

Техническая характеристика установки:

Производительность по горючим отходам, кг/ч:

твердым 200

жидким 40

Максимальная температура в зоне плавления, °С 1650

Диаметр подовой части, м 1,1

Высота шахты, м 5,0

Объем отходящих газов печи, м³ 1500

Расход охлаждающей воды, м³ 35

Коэффициент сокращения объема 10—100

Эффективность системы газоочистки:

по аэрозолям 99,5

радионуклидам 99,5