Переработка отходов производства и потребления
..pdfсмесь стекает на разделение в дистилляционную колонну 5, где она разделяется на фракции с различной температурой кипения, которые собираются в конденсатосборник. Нижняя часть дистилляционной колонны обогревается горячей водой, поступающей из хо лодильника в теплообменник 10, Пиролизный газ, выходящий из дистилляционной колонны, с помощью компрессора 11 поступает на сжигание в реактор. Избыточный пиролизный газ подастся внешним потребителям, в частности для сжигания с целью полу чения горячей воды и пара.
Твердая фаза в виде смеси кокса и металлокорда после выгруз ки из реактора поступает в валковую дробилку 12 и разделяется магнитным сепаратором 13, Металлокорд поставляется внешнему потребителю для дальнейшего переплава. Измельченный и про шедший грохочение дисперсный кокс гранулируется с целью по лучения активного угля.
Существующие промышленные установки для утилизации шин методом пиролиза имеют высокую производительность (30 - 50 тыс. т отходов в год). Однако, учитывая возросшие транспорт ные расходы, связанные с доставкой изношенных покрышек к мес ту их централизованной утилизации, необходимы установки не большой мощности, которые могли бы обеспечить рациональное использование таких отходов непосредственно на месте их образо вания, т.е. на крупных автопредприятиях.
Японские специалисты, выполнившие сравнительный экономи ческий анализ различных направлений утилизации изношенных шин, таких, как производство регенерата, резиновой муки, захоро нение, сжигание, использование в дорожном строительстве, пиро лиз, пришли к выводу, что последний способ наиболее эффекти вен.
По-видимому, дальнейшее расширение использования процесса пиролиза при утилизации покрышек зависит от разработки наибо лее рациональных способов применения его продуктов и от соотно шения цен на продукты, получаемые при различных способах ути лизации резины.
Резиновые отходы являются высококалорийным продуктом: теплота сгорания шин не ниже, чем угля. При их сгорании выде ляется меньше золы и диоксида углерода по сравнению с углем, поэтому их утилизация путем сжигания в качестве источника
энергии также весьма эффективна.
Однако дымовые газы, образующиеся при сжигании автопокры шек, содержат много таких токсичных продуктов, как диоксид се ры, оксиды азота, диоксины и др. Вследствие этого установки для сжигания шин должны быть оборудованы современными многосту пенчатыми системами очистки дымовых газов.
В Японии с целью получения тепловой энергии сжигают 200 тыс. т шин ежегодно. В Великобритании для сжигания покры шек используется вертикальная циклонная печь с внутренним диа метром 1,8 м, отличающаяся непрерывной подачей шин в непод вижную топку, высокой температурой сжигания (1900 - 2100 °С), при которой весь металл, присутствующий в шинах, переходит в расплав, а также грануляцией жидкого шлака. Производительность такой печи составляет не менее 1 т/ч, время пребывания шины в печи 2 - 5 мин, номинальная паропроизводительность котла-ути лизатора 13,6 тыс. т/год.
Автопокрышки используются в качестве альтернативного топ лива в цементных печах. Разработаны автоматизированные систе мы загрузки в печь изношенных покрышек без измельчения. Про цесс осуществляется с помощью роликового конвейера с примене нием весового дозатора, определяющего массу каждой покрышки, что необходимо для правильного дозирования кислорода и основно го топлива, которое осуществляется автоматически. Использование автопокрышек в количестве до 25% от массы основного топлива позволяет организовать процесс горения практически без выделе ния угарного газа и обеспечить полное сгорание шин. Содержа щийся в покрышках металлокорд оплавляется, окисляется и пере ходит в виде оксидов в вырабатываемый клинкер (полуфабрикат цемента).
11.9. Другие способы использования изношенных шин
Наряду с рассмотренными способами использования резиновых отходов существуют и другие, менее эффективные направления их утилизации. Они, как правило, не требуют больших капитальных вложений, но приносят определенную пользу.
Так, изношенные покрышки применяются для защиты побе режья водных бассейнов от эрозии, для демпфирования ударов су дов при швартовке, создания искусственных рифов, волнорезов, противоударных барьеров на дорогах, амортизирующих огражде ний и т.п. Вместе с тем такое использование источников ценных вторичных материальных и энергетических ресурсов нерациональ но.
В отдельных случаях из-за насыщенности рынка продуктами утилизации резиновых отходов и вследствие повышения требова ний к этим продуктам переработка и использование изношенных автопокрышек становятся нецелесообразными, и они подлежат за хоронению. В Западной Европе повсеместно вдоль дорог, у бензо заправочных станций накоплены горы изношенных шин. Более ра ционально в этих случаях использовать специально обустроенные захоронения.
При захоронении изношенные шины измельчают на куски раз мером 100x100 мм и укладывают под углом слоями высотой 1 - 2 м; каждый такой слой пересыпается землей слоем 20 - 25 см. На всю площадь захоронения накладывают слой' дерна толщиной 30 см. Захоронение такого типа в Германии вмещает 50 млн. изно шенных покрышек.
Таким образом, в промышленности используются различные способы утилизации резиносодержащих отходов, в том числе изно шенных автомобильных покрышек. Выбор того или иного метода утилизации основывается на тщательном технико-экономическом анализе, учитывающем стоимость исходного сырья и готовой про дукции, требования к качеству и наличие спроса на продукты ути лизации, транспортные расходы на доставку отходов, энергетиче ские и трудовые затраты на проведение процесса утилизации.
Необходимо учитывать, что в связи с постоянно растущими требованиями к качеству резинотехнических изделий и шин ис пользование таких продуктов утилизации, как резиновая мука и регенерат, уменьшается. В то же время продукты пиролиза и энер гия, получаемая при сжигании покрышек, имеют неограниченный спрос. Поэтому при разработке производственных процессов ути лизации отходов потребления резиновых материалов, прежде всего изношенных шин, следует исходить из возможностей использова ния продуктов утилизации в данном регионе.
Глава 12. ПЕРЕРАБОТКА ТЕКСТИЛЬНЫХ ОТХОДОВ
К текстильным материалам относятся ткани, трикотаж, ковры, нетканые полотна, сети, нити, верёвки, канаты и другие изделия, изготовленные из волокон и нитей. Их структура зависит от тех нологии производства.
Волокна и нити, используемые при изготовлении текстильных материалов, имеют, как правило, полимерную природу и могут быть натуральными (лен, хлопок и др.), искусственными (вискоза) и синтетическими (полиамид, полиэфир и др.). В последнее время для изготовления новых конструкционных материалов используют текстильные материалы на основе стеклянных, углеродных и ми неральных волокон.
Текстильные материалы с древних времен широко используют ся в быту, а также применяются в различных отраслях промыш ленности как составляющие элементы различных изделий и в ка честве вспомогательных технологических материалов, например для фильтрации, полировки, упаковки, протирки и т.д.
Рациональное и эффективное использование текстильных отхо дов имеет важное хозяйственное значение, поскольку значитель ную часть волокнистого сырья, используемого при изготовлении текстиля, Россия ввозит из-за рубежа.
В то же время многие виды текстильных изделий, в частности разнообразные звуко- и теплоизоляционные материалы для средств транспорта, жилищного и дорожного строительства, гидромелиора тивных работ, различного рода прокладочные материалы, техниче ская вата и т. п., могут изготавливаться из вторичных волокон по технологии производства нетканых материалов.
12.1. Образование и классификация текстильных отходов
При изготовлении текстильных материалов и изделий из них, а также после их использования образуется значительное количество отходов. Среди них межлекальные обрезки и лоскут первичных текстильных материалов, спутанные волокна и пряжа, отработан ная спецодежда, фильтровальные, протирочные, упаковочные тка ни и др. Только в автомобильной промышленности страны ежегод но образуется несколько тысяч тонн текстильных отходов, поэтому задача их утилизации весьма актуальна.
Текстильные отходы можно подразделить на отходы, образую щиеся при производстве и потреблении текстильных материалов.
Классификация производственных текстильных отходов возможна по следующим признакам: химической природе волокна; техноло гии производства и виду текстильных материалов; стадии произ водства текстильных материалов; цвету.
Взависимости от химической природы волокна текстильные отходы могут быть из хлопковых, шерстяных, лубяных, шелко вых, химических волокон и из их смесей.
Взависимости от технологии производства и вида текстильных материалов могут быть отходы тканей, трикотажа, нетканых мате риалов и их комбинаций.
На различных стадиях производства текстильных материалов образуются волокнистые отходы, путанка и концы пряжи, лоскут и обрезки полотен.
По цвету отходы могут быть белыми, светлыми (т. е. окрашен ными в светлые тона, к которым относятся бежевый, светло-жел тый цвета и их комбинации), темными (т.е. окрашенными в крас ный, зеленый, синий, черный цвета и их комбинации) и разно цветными.
Отходы, образующиеся при использовании текстильных мате риалов, делятся на отходы бытового и промышленного потребле ния.
Все отходы текстильных материалов в виде лоскута и межле кальных обрезков, не загрязненные посторонними включениями, представляют собой ценное вторичное сырье и могут быть утили зированы без специальной очистки.
Текстильные отходы после промышленного использования, за грязненные отходами других материалов, перед утилизацией долж ны быть тщательно очищены от загрязнений: металлической стружки, масла и других посторонних включений.
Отходы изношенной спецодежды после стирки могут быть ис пользованы в качестве протирочного материала или утилизирова ны после очистки от загрязнений.
Сложнее обстоит дело с сильно загрязненными отходами филь тровальных, шлифовальных, полировальных и т.п. текстильных материалов, использованных для технологических целей. Их реге нерация нецелесообразна, и поэтому они подлежат сжиганию или захоронению.
Любое использование текстильных отходов предусматривает их предварительную подготовку и разрыхление. Объем подготовитель ных работ зависит от вида, состава, места образования и степени загрязнения отходов.
12.2. Первичная обработка и разволокнение текстильных отходов
Первичная обработка и разволокнение текстильных отходов включают ряд стадий, зависящих от происхождения и качества от ходов. Отходы потребления, как бытового, так и промышленного, поступают на переработку в сильно загрязненном виде, и прежде чем они попадут на утилизацию, должны быть дезинфицированы, выстираны, очищены и т.д.
Последовательность операций при первичной обработке тек стильных отходов можно представить в виде схемы (рис. 12:1). В зависимости от вида текстильных отходов некоторые из стадий процесса их первичной обработки могут быть опущены.
Дезинфекция отходов производится для уничтожения бактерий и насекомых. Процесс осуществляется в стационарных запариваю щих камерах (например, АДТ-1 или АДТ-2), работающих при 115 - 116 °С и давлении 0,2 МПа. Норма загрузки камеры состав ляет 80 - 100 кг/м3, расход пара 0,25 - 0,4 кг/м3, продолжитель ность обработки 60 мин. В последние годы разработаны новые, бо
лее совершенные способы дезинфекции: с помощью переменного электрического поля высокой частоты, ультразвука, ультрафио
|
летового и инфракрасного излучений, /-об |
|||||
|
лучения, озона. |
|
с |
целью |
||
|
Обеспыливание применяется |
|||||
|
улучшения условий труда при дальнейшей |
|||||
|
сортировке и для повышения эффективно |
|||||
|
сти химической чистки. Основным рабочим |
|||||
|
органом |
обеспыливающих |
машин |
типа |
||
|
МОВ-1 является барабан с лопастями и ши |
|||||
|
пами. В процессе обеспыливания отделяется |
|||||
|
и задерживается до 30% пыли и мелких |
|||||
|
твердых частиц, которые удаляются с по |
|||||
|
мощью |
вентиляторов. Производительность |
||||
|
таких машин достигает 1400 кг/ч. Более |
|||||
|
прогрессивны |
комбинированные |
машины, в |
|||
|
которых производятся одновременно и обес |
|||||
|
пыливание, |
и разволокнение текстильных |
||||
Рис. 12.1. Схема первич |
отходов. |
|
|
отходов быто |
||
ной обработки текстиль |
Сортировка текстильных |
|||||
ных отходов |
вого потребления производится с целью уда- |
|||||
|
ления застежек, кнопок и |
других |
нетек |
стильных элементов изделий. Сортировка осуществляется вручную с применением малой механизации: сортировочных столиков, оборудованных дисковыми и ленточными ножами. После сортировки отходы прессуют в кипы по 80 кг. Загрязненное вторичное тек стильное сырье подвергается стирке, для чего применяются сти
ральные машины периодического действия СМО-100 и ПК-53А. Более прогрессивны стиральные машины непрерывного действия, работающие по принципу противотока, когда загрязненные отходы подаются в линию с одной стороны, а чистая вода - с противопо ложной. В состав непрерывной моющей установки входят агрегаты мойки, отжима и сушки. Поточные линии КП-704, КП-708 отече ственного производства, работающие в автоматическом режиме, состоят из загрузочного устройства, моечной машины тоннельного типа, системы трубопроводов, отжимного устройства, сушильнорастрясочной машины. Однако с помощью стирки не удается уда лить масло, краску и другие органические вещества, нераствори мые в воде. Поэтому технологический процесс подготовки тек стильных отходов к разволокнению включает химическую чистку.
Химическая чистка сильно загрязненных и засаленных тек стильных материалов производится органическими растворителями на машинах КХ-007, КХ-012. Применение химической чистки вместо стирки уменьшает снижение прочности волокон, сокращает продолжительность и стоимость обработки, повышает производи тельность труда.
Предварительно отходы обрабатывают высококонцентрирован ным раствором щелочи, а затем после отжима - органическим рас творителем. Для удаления масла с текстильных отходов использу ют эмульсию перхлорэтилена (или трихлорэтилена) в воде, нагре тую до 40 - 50 °С .
Резка очищенных отходов производится на специальных маши нах, которые состоят из питающего и транспортирующего уст ройств и режущего механизма гильотинного или роторного типа. С помощью гильотинных режущих машин перерабатываются силь но спрессованные кипы отходов, которые разрезаются на полоски определенной ширины с помощью падающего вниз ножа. Машины гильотинного типа имеют ряд недостатков, главным из которых яв ляется необходимость частой остановки для заточки режущей кромки ножа, а также для регулировки зазора. Поэтому более ши рокое применение нашли роторные машины.
Эти машины оборудованы ротором, на котором закреплены но жи или диски, нарезающие материал на пласты определенной ши рины. Ширина резки регулируется путем изменения скорости дви жения транспортера, подающего кипу отходов.
При выборе типа резальных машин необходимо учитывать вид и химическую природу текстильных отходов. В частности, ротор ные высокопроизводительные машины не всегда пригодны для пе реработки текстильных отходов из синтетических волокон, так как при большой скорости резки ножи ротора разогреваются до темпе ратуры, при которой возможно оплавление термопластичного пол
имера, из которого изготовлены волокна.
Замасливание текстильных отходов производится с целью об легчения важнейшей операции —разволокнения. В зависимости от
состава и вида отходов применяют различные замасливатели, ко личество которых достигает 10% от массы отходов. Синтетические отходы могут поступать на разволокнение без замасливания, но увлажненными.
В качестве замасливателей используются поверхностно-актив ные вещества. Наиболее распространены оксиэтилированные син тетические кислоты (лауриновая, стеариновая и олеиновая), а так же некоторые оксиэтилированные жирные спирты.
Кроме того, применяются сульфоэфиры высших жирных спир тов и ненасыщенных кислот. Применение минеральных масел для замасливания волокна нежелательно, так как они содержат неомы ляемые компоненты, которые отрицательно влияют на процесс по следующей отделки текстильных материалов.
Разволокнение замасленных отходов осуществляется на щи пальных машинах, где и происходит превращение отходов во вто ричное волокно, которое затем используется при выработке всевоз можных текстильных материалов: тканей, трикотажа, ковров, не тканых материалов и др.
Принцип действия большинства используемых щипальных ма шин основан на разрушении текстильных отходов с помощью щи пальных барабанов, на поверхности которых расположена гарниту ра - разрыхляющие сегменты с зубчатой поверхностью.
На рис. 12.2 показана линия фирмы ”Лярош” (Франция) про изводительностью 1500 кг/ч для подготовки и разволокнения отхо дов текстильных материалов. Кипы отходов освобождают от обру чей и упаковки непосредственно на ленточном конвейере и поме щают в бункер гидравлической резальной машины. Затем с по мощью специального устройства кипы подают на гильотинный ре жущий механизм 7, который отрезает от них пласты. Толщина на резаемых пластов предварительно устанавливается с помощью спе циального счетчика и может регулироваться в пределах 10 - 220 мм с интервалом 10 мм.
Отрезанные пласты подаются на наклонный ленточный конвей ер 2, с помощью которого они перемещаются на ротационную ре зальную машину 3. Питающий конвейер резальной машины снаб жен электромагнитным сепаратором для отделения металлических включений.
Нарезанные отходы с помощью конвейера, вентилятора 4 и конденсера 5 подаются в бункер 6, оборудованный регулятором уровня заполнения. С помощью валиков материал поступает к вентилятору 7 и второму конденсеру S, который заполняет регули рующую трубу 9, также имеющую регулятор уровня. Благодаря этому на щипальную машину 10 поступает равномерный по тол щине пласт материала. Щипальная машина является самой важ ной частью технологической линии. Основное назначение щипаль ной машины - разволокнение нарезанных отходов.
Рис. 12.2. Линия фирмы "Лярош" (Франция) для подготовки и разволокнения лоскута
Рис. 12.3. Агрегат для разволокнения отходов из синтетических волокон
отходов текстильных Переработка .12 Глава
ы
VO