книги / Переработка отходов производства и потребления

смесь 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

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.