1653

требуют обезвреживания или уничтожения. Оба эти термина обозначают переработку отходов, приводящую к уменьшению опасного действия содержащихся в них вредных и представляющих опасность компонентов.

С учетом вышеизложенного все утилизируемые отходы АТП мож8 но классифицировать, как показано на рис. 3.

Отходы, подлежащие утилизации

Рис. 3. Классификация утилизируемых отходов АТП

3.3.Утилизация старых автомобилей

3.3.1.Условия организации утилизации старых автомобилей

Объемы образования этого вида отходов можно ориентировочно рассчитать исходя из среднего амортизационного срока службы авто8 мобиля – 15 лет. Следовательно, ежегодно необходимо утилизировать примерно 1/15 часть автомобилей, стоящих на учете. Согласно зару8 бежному опыту для сформировавшихся автомобильных парков объемы ежегодного вывода из эксплуатации составляют для легковых автомобилей 6–7 %, а для грузовых средней и большой грузоподъем8 ности 7–10 %.

Таким образом, в результате разборки автомобиля от 75 до 85 % его веса посредством рециклинга возвращается в хозяйственный оборот и только 15–25 % требуют уничтожения или размещения на полигонах для промышленных отходов. По мнению специалистов, учитывая со8 временное техническое состояние и нормативные сроки амортизации,

21

объёмы изношенных автотранспортных средств, нуждающихся в утилизации, будут возрастать.

Утилизация транспортных средств представляет наибольшую сложность в организационном, правовом, технологическом и экономи8 ческом плане. Она требует централизованного управления на уровне региональных администраций. В решении этой проблемы достигнут значительный прогресс.

Со своей стороны администрации содействуют в заключении договоров с предприятиями на сдачу лома металлов, осуществляют контроль и пресекают образование несанкционированных свалок на территориях административных округов, принимают соответствующие меры по устранению нарушений порядка по сдаче и складированию лома металлов на предприятиях и организациях.

Учитывая изложенное, под условиями утилизации старых авто8 мобилей следует понимать:

–решение организационных вопросов;

–создание нормативно8правовой базы авторециклинга и системы финансирования;

–организацию площадок разборки автомобилей, перерабаты8 вающих предприятий и их лицензирование;

–создание учетно8информационной компьютерной системы.

В комплекс перерабатывающих предприятий должны входить самостоятельные предприятия:

–по переработке автомобильного и крупногабаритного бытового металлолома;

–по хранению и первичной разборке автотранспортных средств, подлежащих утилизации;

–по утилизации изношенных автопокрышек;

–по утилизации аккумуляторов;

–по утилизации масляных фильтров;

–по утилизации отработанных масел и уничтожению технических жидкостей.

3.3.2. Структура процесса утилизации старых автомобилей

Экологическая опасность этой группы отходов заключается в том, что они, в частности выбывшие из использования автотранспортные средства, содержат в себе все ранее упомянутые виды отходов, а также детали из металла, стекла, пластмасс и текстиля. Поэтому решение проблемы этого вида отходов становится возможным и экологически приемлемым только при условии решения проблем, касающихся ранее упомянутых отходов. Кроме того, очевидна необходимость разборки

22

транспортных средств на компоненты, пригодные для последующей переработки в товарную продукцию или для компактного размещения на полигонах промышленных отходов. Обязательными являются:

–удаление аккумулятора;

–слив отработанных моторного и трансмиссионного масел;

–слив охлаждающей и тормозной жидкостей;

–удаление шин.

Разборку кузова и салона, демонтаж двигателя, коробки передач и осей, демонтаж оставшихся частей, разборку агрегатов, электрообору8 дования и приборов целесообразно проводить только для извлечения деталей с целью их повторного использования.

Один из возможных организационных вариантов решения задачи утилизации старых автомобилей представлен на рис. 4. В табл. 4 приводятся примерные соотношения по видам отходов, получаемых с одного вышедшего из эксплуатации автомобиля.

Рис. 4. Последовательность утилизации старых автомобилей

23

Т а б л и ц а 4 Весовые доли отходов от вышедшего из эксплуатации автомобиля

3.4. Утилизация агрегатов и узлов, снимаемых с автомобилей

3.4.1. Утилизация аккумуляторов

Свинцовые аккумуляторы являются вторичным химическим источ8 ником тока, которые могут использоваться многократно. Активные материалы, израсходованные в процессе разряда, восстанавливаются при последующем заряде.

Химический источник тока представляет собой совокупность реа8 гентов (окислителя и восстановителя) и электролита. Восстановитель (отрицательный электрод) электрохимической системы в процессе токообразующей реакции отдает электроны и окисляется, а окислитель (положительный электрод) восстанавливается Электролитом, как правило, является жидкое химическое соединение, обладающее хоро8 шей ионной и малой электронной проводимостью.

В свинцовом аккумуляторе в токообразующих процессах участвуют двуокись свинца (диоксид свинца) PbO2 (окислитель) положительного электрода, губчатый свинец Pb (восстановитель) отрицательного электрода и электролит (водный раствор серной кислоты H2SO4). Активные вещества электродов представляет собой относительно жесткую пористую электронопроводящую массу с диаметром пор 1,5 мкм у PbO2 и 5–10 мкм у губчатого свинца. Объемная пористость активных веществ в заряженном состоянии – около 50 %.

24

Часть серной кислоты в электролите диссоциирована на положи8 тельные ионы водорода Н+ и отрицательные ионы кислотного остатка SO428. Губчатый свинец при разряде аккумулятора выделяет в электро8 лит положительные ионы двухвалентного свинца Pb2+. Избыточные электроны отрицательного электрода по внешнему участку замкнутой электрической цепи перемещаются к положительному электроду, где восстанавливают четырехвалентные ионы свинца Pb4+ до двухвалент8 ного свинца Pb2+. Положительные ионы свинца Pb2+ соединяются с отрицательными ионами кислотного остатка SO428, образуя на обоих электродах сернокислый свинец PbSO4 (сульфат свинца).

При подключении аккумулятора к зарядному устройству электро8 ны движутся к отрицательному электроду, нейтрализуя двухвалентные ионы свинца Pb2+. На электроде выделяется губчатый свинец Pb. Отдавая под влиянием напряжения внешнего источника тока по два электрона, двухвалентные ионы свинца Pb2+ у положительного элек8 трода окисляются в четырехвалентные ионы Pb4+. Через промежу8 точные реакции ионы Pb4+ соединяются с двумя ионами кислорода и образуют двуокись свинца PbO2

Содержание в электролите серной кислоты и плотность элек8 тролита уменьшаются при разряде и увеличиваются при заряде. По плотности электролита судят о степени разряженности свинцового аккумулятора.

Расход кислоты у положительных электродов больше, чем у отри8 цательных. Если учитывать количество воды, образующейся у поло8 жительных электродов, то количество кислоты, необходимое для них в течение разряда в 1,6 раза больше, чем для отрицательных. При разряде происходит незначительное увеличение объема электролита, а при заряде – уменьшение (около 1 см3 на 1 А ч). На 1 А ч электрической емкости расходуется: при разряде – свинца 3,86 г, диоксида свинца 4,44 г, серной кислоты 3,67 г, а при заряде – воды 0,672 г, сульфата свинца 11,6 г.

Решетки электродов изготавливают из сплава свинца и сурьмы с содержанием сурьмы от 4 до 5 % и добавлением мышьяка (0,1–0,2 %). Решетки необслуживаемых аккумуляторных батарей изготавливают из свинцово8кальциево8оловянистых (содержание кальция 0,05–0,09 %, олова – 0,5–1 %, кадмия – 1,5 %) или малосурьмистых (до 2,5 % сурь8 мы) сплавов. Масса решетки составляет до 50 % массы электрода.

В основном применяют сепараторы из мипора, мипласта, порови8 нила, пластипора и винипора. Мипор относится к термореактивным пластмассам, мипласт или микропористый полихлорвинил – к термо8 пластичным. Моноблоки стартерных аккумуляторных батарей изгота8

25

вливают из эбонита или другой пластмассы. Тяжелые и хрупкие моно8 блоки из эбонита в настоящее время заменяются моноблоками из тер8 мопласта (наполненного полиэтилена), полипропилена и полистирола.

Экологическую опасность в отработанных аккумуляторах пред8 ставляют свинец (55–68 % от веса аккумулятора), сурьма (1–3 %), серная кислота (10–15 %), эбонит, насыщенный свинцом, и поли8 хлорвинил (15–20 %).

Половина потребляемого в стране свинца используется на произ8 водство аккумуляторов. По оценке экспертов, на территории России в настоящее время находится до 1 млн тонн свинца, содержащегося в отработанных аккумуляторах. При существующем положении с их переработкой эта величина возрастает на 50–60 тыс. тонн ежегодно.

Сбор аккумуляторного лома на территории России в в среднем за год составляет более 100 тыс. тонн (примерно 40 % от использован8 ных). По официальной статистике, страны ЕС довели уровень сбора отработанных аккумуляторов в среднем до 88 %, а США – до 96 %.

Замена аккумулятора на автомобиле в среднем производится раз в три года, следовательно, ежегодное образование отработанных аккуму8 ляторов в каждом регионе примерно в три раза меньше числа зареги8 стрированных автомобилей. Следует отметить, что реализация меро8 приятий, повышающих ресурс аккумуляторов (совершенствование конструкции, качественное технического обслуживание и ремонт), позволяет почти в полтора раза снизить объемы образования этого вида отходов при том же автомобильном парке.

Быстрый рост автомобильного парка и снижение объемов сбора и переработки аккумуляторов существенно усугубляют загрязнение окружающей природной среды свинцом. Так, в Москве содержание свинца в почве колеблется от 8 до 2000 мг/кг. Учитывая, что допусти8 мая концентрация свинца в почве составляет от 32 до 130 мг/кг (в зависимости от типа почвы), около 8 % территории Москвы загрязнено свинцом в концентрациях, превышающих допустимые.

Попадание свинца, сурьмы и серной кислоты в почву даже по от8 дельности нарушает биологические, физические и химические про8 цессы, что приводит к разрушению структуры почвы и, в итоге, к долговременному прекращению развития флоры и биологических видов на загрязненных участках.

Для предотвращения столь опасного загрязнения окружающей природной среды необходимы система сбора и переработки отрабо8 танных аккумуляторов. На сегодняшний день известны два основных варианта переработки отработанных аккумуляторов: прямое сжигание

26

и утилизация с предварительной разборкой. Оба варианта реализованы в промышленных масштабах.

По первому варианту аккумулятор, освобожденный от серной кис8 лоты, просто сжигается в плавильной печи. В результате получаются черновой свинцово8сурьмяный сплав и газообразные продукты. При очевидной технологической простоте такой вариант требует приме8 нения высокоэффективного газоочистного оборудования, поскольку образующиеся при этом дымовые газы содержат свободный хлор, диоксины, пары свинца и сурьмы, окислы серы, а также значительное количество сажи.

По второму варианту из отработанных аккумуляторов производит8 ся слив электролита и его нейтрализация. Затем производится дроб8 ление осушенного аккумулятора до частиц размером не более 150 мм с последующим измельчением до размера частиц не более 30 мм. Далее производится сепарация полученного продукта на фракции:

–металлическую (свинцово8сурьмяный сплав);

–оксидно8сульфатную (окислы и сульфат свинца);

–органическую (эбонит, полипропилен, полихлорвинил). Органическая фракция отмывается от свинца и разделяется для

повторного использования или для захоронения.

Оксидно8сульфатная фракция вместе с раствором от промывки органической фракции подвергается выщелачиванию. Полученная твердая фаза посредством восстановительной плавки превращается в черновой свинец, а жидкая посредством выпаривания и очистки превращается в товарный сульфат натрия.

Из металлической фракции посредством низкотемпературной плавки получают свинцово8сурьмяный сплав.

Этот вариант переработки отработанных аккумуляторов обеспечи8 вает возврат более 99 % свинца и сурьмы, минимальные выбросы этих металлов в атмосферу, нейтрализацию серной кислоты и обезврежи8 вание органических пластмасс, используемых в аккумуляторах. Такая технология сложнее, но экологически более приемлема и позволяет выделить из аккумулятора все его компоненты в виде, пригодном для дальнейшей утилизации.

Свинец является токсичным металлом; попадая в организм, он накапливается в костях, вызывая их разрушение. При переработке ак8 кумуляторов сначала нейтрализуется кислота, затем корпус отделяется от свинцовых пластин и это все используется в переработке, в том числе и для производства новых аккумуляторных батарей.

Отработанные аккумуляторные батареи всех видов являются опасными отходами в соответствии с Федеральным Классификацион8

27

ным Каталогом Отходов (ФККО), утвержденным Приказом МПФ РФ от 30.07.2003 №663, и подлежат утилизации лицензированными организациями (ФЗ «Об отходах производства и потребления»).

Согласно ФККО:

–аккумуляторные батареи свинцовые отработанные неповреж8 денные, с неслитым электролитом – класс опасности

–аккумуляторные батареи свинцовые отработанные неповрежден8 ные, со слитым электролитом – класс опасности

–свинцовые пластины отработанных аккумуляторных батарей –

класс опасности.

3.4.2. Утилизация шин

Изношенные шины сами по себе достаточно инертны и не наносят прямого ущерба окружающей среде. Сроки их биологического разложения исчисляются десятилетиями, а по некоторым источникам вулканизированная резина вообще не поддается биологическому раз8 ложению. Помимо проблемы захламленности автомобильных дорог и городских территорий, этот вид отходов, учитывая его пожароопас8 ность, может создать серьезные проблемы с его складированием, по8 скольку расход покрышек при эксплуатации автотранспорта состав8 ляет а среднем 1,5–2 шт. в год на каждый зарегистрированный автомобиль.

Существует несколько вариантов утилизации изношенных шин. Наиболее простой и распространенный – это их сжигание. Этот ва8 риант при всей его простоте далеко не рационален по двум причинам:

–сжигание изношенных покрышек сопровождается выделением в атмосферу диоксина, окислов серы и азота, тяжелых металлов и сажи;

–энергия, получаемая при сжигании изношенных покрышек, меньше энергии, затраченной на их производство.

Таким образом, контролируемое сжигание изношенных покрышек можно рассматривать лишь как временную меру их утилизации. Наиболее рациональным вариантом является механическое дробление шин и повторное использование полученной крошки для изготовления резиновых половых плит для производственных и животноводческих комплексов, кровельных листов, уплотнителей, подрельсовых прокла8 док и т.д.

Технология получения резиновой крошки из изношенных шин, как правило, двух8 или трехстадийная и предусматривает предварительную резку шин (отделение протектора), измельчение в крошку и сепарацию крошки, отделение металлического и текстильного корда (рис. 5). В результате такой переработки изношенных шин получается резиновая

28

ивремени на процесс дробления. Расход озона составляет примерно 1 г на килограмм резины. Озонная деформационная технология позволяет при комнатной температуре получать резиновую крошку с частицами 2–10 мм. Этот процесс экологически чистый и безотходный. Недостат8 ком этой технологии является ядовитость озона, предельно допустимая концентрация которого в воздухе составляет 10 %.

Высокотемпературная сдвиговая технология тонкого измельчения основана на том, что при температурах 80–140 С происходит разру8 шение структуры резины по слабым молекулярным связям. В соче8 тании со сдвиговыми напряжениями это приводит к объемному разру8 шению резины на частицы размером 0,25–0,5 мм с развитой поверх8 ностью и минимальным изменением физических свойств резины.

Врезультате применения описанных технологий из исходных по8 крышек получается 60–77 % резиновой крошки, 11–22 % металлокорда

и1,2–15 % отходов текстиля и других включений.

Протектор изготовлен из синтетического и природного каучука. Он обеспечивает надёжное сцепление шины с дорожным полотном.

Каркас (бандаж) состоит из покрытого каучуком нейлона и улуч8 шает способность шины выдерживать высокие скорости, а также способствует точности изготовления шины.

Брекер (слои стального корда) изготовлен из высокопрочной стали. Предназначен для улучшения сохранения формы шины, а также для повышения устойчивости автомобиля.

Прокладки из текстильного корда изготовлены из полиэстера и оказывают сопротивление избыточному давлению в шине.

Внутренний слой изготовлен из бутилкаучука. Служит препят8 ствием для выхода воздуха из внутреннего пространства шины.

Бортовые полосы изготовлены из природного каучука и предна8 значены для защиты шины от боковых повреждений и внешних воздействий.

Крыльевая лента изготовлена из синтетического каучука. Повы8 шает комфорт езды, улучшает точность управления автомобилем.

Кольцевой стержень изготовлен из стальной проволоки, покрытой каучуком. Служит для надёжного закрепления шины на колёсном диске.

Бортовая защитная лента изготовлена из нейлона. Улучшает стабильность и точность управления.

Шины характеризуются по назначению, способу герметизации, типу, конструкции и рисунку протектора. Как было сказано ранее, в зависимости от назначения различают шины для легковых и грузовых автомобилей. Шины легковых автомобилей применяют на легковых

30