Варианты технологий по переработки пленочных отходов. Все о переработке твердых бытовых отходов. Переработка ТБО в России

С каждым годом проблема накопления мусора приобретает острый характер. Сегодня она представляет большую угрозу природе и человеку. Связано это с появлением новых промышленных предприятий и с увеличением объемов их продукции. По статистике ежегодно количество твердых отходов потребления и производства увеличивается в среднем на 10–15%.

Еще несколько десятилетий назад мусор просто вывозился на полигоны и оставался лежать нетронутым. Однако ситуация кардинально изменилась в лучшую сторону. Ученые вплотную занялись решением экологических проблем и разработали специальные технологии переработки отходов. Эти инновации позволяют снизить затраты на утилизацию мусора и даже извлекать экономическую выгоду от оставшегося сырья. В итоге переработанные материалы получают новую жизнь. Они могут повторно использоваться в разных сферах человеческой деятельности, например, в строительстве или в сельском хозяйстве.

Целевая установка

Поскольку технологии переработки отходов являются способом сохранения природных ресурсов, во многих странах разрабатываются и субсидируются специальные программы по возвращении отходов в цикл производства.

Для успешной их реализации власти часто привлекают обычных граждан, которые могут помочь в сборе бытового мусора. необходима по нескольким причинам:

• она позволяет сохранить ограниченные природные богатства и дает время и возможность для их восполнения;
• использованные продукты являются сильнейшим источником загрязнения экосистемы;
• вторичные и третичные материалы более дешевые и доступные, по сравнению с природными источниками.

Последующая переработка отходов, или рециклинг, связана с техногенезом. Она идеально подходит для полиграфического, и органического мусора, а также для резины, полимерных изделий, стекла и .

Прибыль и затраты

Каждая технология по переработке отходов рассматривается сквозь призму капитальных вложений.

Такой подход предполагает разделение вторичного сырья на виды:

• Высококачественные продукты, например, металлолом или стекло. Они не содержат примесей, поэтому для их переработки не нужны колоссальные суммы затрат.
• Материалы среднего качества требуют применения специальных технологий и капитала, сопоставимого с прибылью от реализации переработанной продукции. К этой группе относятся текстильные изделия и макулатура.
• Трудно перерабатываемые отходы – полиэтилен, битое стекло и остатки . В процессе их переработки извлекаются ценные вещества, а это требует определенных затрат.
• К опасным вторичным отходам применяются особые способы обезвреживания и технологии. Это дорогостоящий бизнес с экономической точки зрения.

Технология переработки твердых отходов

Разные варианты

Для каждого вида сырья существует своя технология переработки:

• Сортировка отходов на мелкие фракции предшествует утилизации мусора и вторичному использованию. Этот процесс может проводиться вручную или на специальных машинах. Израсходованные материалы уменьшаются в размерах, так как их составляющие компоненты измельчаются и просеиваются.
• Одним из самых распространенных методов является сжигание. Оно позволяет получать дополнительные продукты, необходимые для производства электроэнергии и теплоснабжения. Огневой способ в 10 раз уменьшает количество использованных отходов. Поскольку инновации направлены на возобновление ресурсов, правительство многих цивилизованных стран поощряет их внедрение, отказываясь от обычного сжигания мусора. Ученые признали, что этот способ требует больших затрат и неблагоприятно влияет на здоровье человека. В процессе горения в атмосферу выделяются токсичные вещества, способные спровоцировать сердечно-сосудистые болезни и заболевания дыхательных органов. Поэтому переработка отходов методом сжигания должна проводиться на специальных установках или на мусоросжигающих заводах с учетом всех правил и требований. Мусоросжигательные заводы, в зависимости от типа печей, используют разные технологии по переработке отходов, например, слоевое сжигание, метод кипящего слоя, пиролиз, газификацию.
• Технология компостирования применяется в сельском хозяйстве и в животноводстве. Она основана на естественных реакциях. Микроорганизмы, обитающие в земле и в органических отходах, перерабатывают исходный материал. В результате образуется новый продукт – компост, который можно использовать как удобрение. Компостирование – это полезный способ переработки отходов, так как он удерживает влагу, насыщает почву полезными веществами и улучшает ее состояние. Со временем он усовершенствовался: на практике для ускорения процесса разложения стали использовать подогреваемые герметичные установки.
• Земляная засыпка отходов жизнедеятельности животных предполагает получение для дальнейшего его использования в качестве органического топлива. Этот процесс осуществляется на специальных полигонах. Переработка происходит в толще земли, где создаются идеальные условия для размножения микроскопических бактерий. Туда встраивается промышленная установка с вентиляционными трубами, газовыми коллекторами, котлами и плотно закрывающимися емкостями. Разложение биомассы происходит поэтапно и за определенный период.

В ногу со временем

Не так давно появились новые технологии дальнейшего использования промышленного и бытового мусора. Они позволяют извлекать экономическую выгоду, поэтому привлекают к себе внимание бизнесменов и общественных деятелей.

Термический способ состоит в том, что твердый бытовой мусор сжигается, освобождается от органических соединений и обезвреживается для последующей утилизации и захоронения.

В результате исходный материал значительно уменьшается в объеме, и некоторые виды сырья можно использовать вторично. Термический метод подходит для , так как уничтожает болезнетворные бактерии и микроорганизмы.

– это уникальная и перспективная технология переработки мусора.

Процесс осуществляется при очень высоких температурах плавления, в результате чего получается газ, необходимый для выработки электро- и тепловой энергии. Этот метод экологически чистый. Он позволяет достигнуть хороших результатов.

«3R» технология приобрела право на жизнь в 2000 году. К ее реализации привлекаются специалисты разных областей с использованием новейшего оборудования – пиролизной установки.

Инновационный метод предполагает поэтапное выполнение производственных задач. Сначала отходы, подлежащие рециклингу, анализируются и классифицируются. Затем ведутся расчеты их окупаемости и эффективности использования.

На следующем этапе собранный материал автоматически сортируется, измельчается и очищается. Это сложный технологический процесс, которому можно подвергнуть любой вид мусора.

Ученые доказали, что из 100 кг отходов производится 96 кг готового высококачественного сырья. «3R» технология была опробована немецкими инженерами. Сегодня они готовы делиться наработками со специалистами из других стран.

Взгляд в будущее

Используемые современные технологии утилизации отходов позволяют одновременно решать задачи, направленные на ликвидацию и переработку мусора, сбережение природных ресурсов и получение дополнительных источников энергии.

Наука не стоит на месте. Ученые и экологи сообща решают экологические проблемы мирового уровня. Сегодня во многих лабораториях они исследуют новые методы рециклинга и обезвреживания отходов с использованием усовершенствованного оборудования.

Кто знает, может быть, совсем скоро к традиционному списку добавятся инновации, а человечество получит от этого наибольшую выгоду.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Анализ состояния вторичной переработки полимерных материалов.

1.2. Утилизация отходов полиолефинов.

1.2.1. Структурно-химические особенности вторичного полиэтилена.

1.2.2. Технология переработки вторичного полиолефинового сырья в гранулят.

1.2.3. Способы модификации вторичных полиолефинов.

1.3. Утилизация и вторичная переработка отходов поливинилхлорида, полистирольных пластиков, полиамидов, полиэтилентерефталата.

1.4. Постановка задачи исследования.

2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

2.1.Технологический процесс вторичной переработки отходов полимерных материалов по непрерывной технологии.

2.2. Описание экспериментальной установки.

2.3. Расчет геометрических размеров отборочно-гранулирующего устройства.

2.3.1. Определение давления на входе в отборочно-гранулирующее устройство.

2.3.2. Определение перепада давления на входе в канал круглой формы.

2.3.3. Определение перепада давления в канале круглой формы

2.3.4. Определение перепада давления на входе в канал фильеры.

2.3.5. Определение перепада давления в канале фильеры.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ТЕРМОПЛАСТОВ НА ВАЛЬЦАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ.

3.1. Определение реологических свойств пленочных отходов полиэтилена низкой плотности.

3.2. Определение безразмерных координат сечения входа Хн и выхода Хк.

3.3. Методика проведения эксперимента.

3.4. Получение зависимостей свойств гранулята от технологических и конструктивных параметров переработки при использовании нижнего отборочно-гранулирующего устройства.

3.5. Получение зависимостей свойств гранулята от технологических и конструктивных параметров переработки при использовании бокового отборочно-гранулирующего устройства.

3.6. Сравнение свойств гранулята полученного из первичного ПЭНП и из пленочных отходов ПЭНП при найденных режимах переработки.

3.7. Сравнительная характеристика свойств вторичных полимерных материалов полученных из пленочных отходов по различным технологиям.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СУММАРНОЙ ВЕЛИЧИНЫ СДВИГА НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА.

4.1. Определение суммарной величины сдвига при непрерывном режиме процесса вальцевания термопластов.

4.1.1. Определение величины сдвига вдоль оси X.

4.1.2. Определение суммарной величины сдвига.

4.2. Зависимость физико-механических показателей гранулята от величины сдвига при периодическом и непрерывном режимах работы вальцев.

5. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОЦЕССА ВАЛЬЦЕВАНИЯ

И КОНСТРУКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ.

5.1. Расчет основных параметров процесса и оборудования по первому варианту.

5.2. Расчет основных параметров процесса и оборудования по второму варианту.

Рекомендованный список диссертаций

• Разработка конструкции валково-шнекового агрегата и совмещенного технологического процесса утилизации полимерной тары и упаковки 2008 год, кандидат технических наук Полушкин, Дмитрий Леонидович

• Разработка оборудования и технологии для утилизации отходов термопластов 2012 год, кандидат технических наук Макеев, Павел Владимирович

• Получение композита с заданными показателями качества из вторичного полиэтилена в смесителе периодического действия 2011 год, кандидат технических наук Гуреев, Сергей Сергеевич

• Методология расчета и проектирования оборудования для производства длинномерных профильных резинотехнических заготовок заданного качества 2009 год, доктор технических наук Соколов, Михаил Владимирович

• Разработка конструкции и метода расчета установки для измельчения полимерных отходов 2001 год, кандидат технических наук Белобородова, Татьяна Геннадиевна

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Валковое оборудование и технология процесса непрерывной переработки отходов пленочных термопластов»

1. В настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов имеет актуальное значение. В первую очередь с позиций охраны окружающей среды, но также и с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья, пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энергетическим ресурсом.

Проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов, достаточно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать неразрешимыми. Однако решение невозможно без организации сбора, сортировки и первичной обработки амортизованных материалов и изделий; без разработки системы цен на вторичное сырьё, стимулирующих предприятия к их переработке; без создания эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья, а также методов его модификации с целью повышения качества; без создания специального оборудования для его переработки; без разработки номенклатуры изделий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья.

Отходы пластических масс делятся на: технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке термопластов; отходы производственного потребления - накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства; отходы общественного потребления, которые накапливаются у нас дома, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем попадают на городские свалки; в конечном итоге они переходят в новую категорию отходов - смешанные отходы.

Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов.

Основное количество отходов уничтожают - захоронением в почву или сжиганием. Однако уничтожение отходов экономически невыгодно и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление и сжигание полимерных отходов ведет к загрязнению окружающей среды, к сокращению земельных угодий (организация свалок) и т.д. Автор выражает благодарность за помощь в области математического моделирования и программирования к.т.н., доц. кафедры «ПП и УП» ТГТУ Соколову М.В.

Термические методы, применяемые для разложения отходов пластмасс, и создание биоразрушающихся полимеров требуют значительных финансовых затрат, сложны технологически. Поэтому наиболее приемлемым с точки зрения охраны окружающей среды и финансовых затрат является переработка отходов полимерных материалов механическим рециклингом.

Однако имеющаяся технология переработки отходов полимерных материалов, включающая в себя измельчение, мойку, сушку, переработку в чер-вячно-дисковых экструдерах, требует значительных затрат электроэнергии, трудовых затрат, увеличение производственных площадей, что приводит к увеличению себестоимости продукции. В связи с этим предлагается непрерывная технология переработки отходов пленочных полимерных материалов на вальцах. Применение данной технологии предполагает снижение энергозатрат, трудовых затрат, сокращение производственных площадей, что приведет к уменьшению себестоимости продукции.

Также, до настоящего времени, отсутствует математическая модель процесса переработки полимерного материала в межвалковом зазоре валкового оборудования непрерывного действия и методика инженерного расчета основных технологических параметров непрерывного процесса вальцевания и конструктивных параметров валковых пластикаторов-грануляторов непрерывного действия с учетом заданного качества получаемого гранулята. Поэтому поставленная в настоящей работе задача изучения непрерывного процесса переработки отходов термопластичных пленочных полимерных материалов на валковом оборудовании является весьма актуальной как в научном, так и практическом плане.

Настоящая работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию процесса вторичной переработки отходов пленочных термопластичных полимерных материалов по непрерывной технологии на валковом оборудовании.

2. В данной работе исследовался непрерывный процесс переработки отходов пленочных термопластов на валковой установке с изменением в широком диапазоне технологических и конструктивных параметров.

3. Научная новизна. Разработана математическая модель процесса переработки пленочных термопластичных полимерных материалов на валковых пластикаторах-грануляторах непрерывного действия, позволяющая рассчитывать суммарную величину сдвига, зависящую от различных технологических (частоты вращения валков, величины минимального зазора между валками, величины фрикции, величины "запаса" материала на валках) и конструктивных (конструкции отборочно-гранулирующего устройства, геометрических размеров фильеры) параметров процесса, при которой достигаются заданные физико-механические показатели получаемого гранулята.

Разработан технологический процесс вторичной переработки пленочных отходов термопластов на валковом оборудовании непрерывного действия.

Предложена методика инженерного расчета основных параметров непрерывного процесса вальцевания и конструкции валкового пластикатора-гранулятора непрерывного действия с заданным качеством получаемого гранулята.

4. Практическая ценность. Создана методика инженерного расчета и даны рекомендации по проектированию вновь разрабатываемого и модернизации существующего валкового оборудования непрерывного действия для переработки отходов пленочных термопластов с учетом заданной производительности и качества получаемого гранулята.

Создана экспериментальная установка, позволяющая определять технологические параметры процесса (частоту вращения валков, величину минимального зазора между валками, величину фрикции, величину "запаса" материала на валках) и конструктивные параметры оборудования (конструкцию отборочно-гранулирующего устройства, геометрические размеры фильеры) при которых достигаются максимальные прочностные показатели получаемого гранулята (предел прочности и относительное удлинение при растяжении).

Предложенная в работе математическая модель может быть также использована для расчета суммарной величины сдвига при непрерывной переработке на валковом оборудовании различных полимерных материалов.

Разработанные методика инженерного расчета и программное обеспечение внедрены на ОАО "НИИРТмаш" (г. Тамбов), что позволило сократить затраты времени на проектирование валковых-пластикаторов грануляторов непрерывного действия.

Полученный на разработанной установке гранулированный из отходов вторичный полиэтилен низкой плотности используется на HI 111 ООО «Эласт» в производстве полиэтиленовых труб методом экструзии.

Программное обеспечение на ЭВМ для расчета основных параметров непрерывного процесса вальцевания и конструкции применяемого оборудования непрерывного действия используется в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 261201 по дисциплинам "Оборудование для производства тары и упаковки", "Утилизация упаковки" и магистров по программе 150400.26 по дисциплине "Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов".

5. Достоверность полученных результатов и сделанных выводов обеспечивается большим количеством варьируемых параметров при экспериментах по переработке пленочных отходов полиэтилена низкой плотности на разработанной установке по непрерывной технологии, приемлемой воспроизводимостью опытов и сравнением экспериментальных данных с расчётными.

6. Апробация работы и публикации. По теме диссертации сделаны доклады на 4-х международных и 3-х региональных научно-технических конференциях, опубликовано 13 печатных работ.

Коллективу кафедры "Переработка полимеров и упаковочное производство" ТГТУ автор выражает благодарность за помощь в работе.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Похожие диссертационные работы по специальности «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», 05.02.13 шифр ВАК

• Вторичная переработка полимерных оболочек нефтепогружных силовых кабелей 2013 год, кандидат технических наук Лаврентьева, Анна Ивановна

• Вальцы для изготовления полимерных рифленых листов: разработка конструкции и метода расчета 2005 год, кандидат технических наук Абакачева, Елена Мидхатовна

• Изучение технологических особенностей и свойств композитов на основе полиэтилена и дисперсных наполнителей 2013 год, кандидат технических наук Егорова, Олеся Владимировна

• Полимер-древесные материалы на основе отходов древесины и вторичных термопластов 2001 год, кандидат технических наук Шакина, Анна Анатольевна

• Обоснование технологического процесса и параметров экструзионной установки для производства биоразлагаемых упаковочных материалов на основе вторичных ресурсов АПК 2018 год, кандидат технических наук Шабарин, Александр Александрович

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Шашков, Иван Владимирович

Результаты работы приняты ОАО НИИРТМаш к использованию при проектировании промышленных вальцев по переработке отходов пленочных термопластов. Рассчитанный экономический эффект от создания валкового оборудования составляет 225, тыс. руб.

Гранулы, полученные на экспериментальной установке из отходов ПЭНП промышленного и общественного потребления, используются на НЛП ООО «Эласт» в производстве полиэтиленовых труб методом экструзии.

Методика инженерного расчета и программное обеспечение на ЭВМ для проектирования валковых пластикаторов-грануляторов внедрены в учебный процесс при подготовке инженеров по специальности 261201 по дисциплинам "Оборудование для производства тары и упаковки", "Утилизация упаковки" и магистров по программе 150400.26 по дисциплине "Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов".

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шашков, Иван Владимирович, 2005 год

1. Пономарева В.Т., Лихачева Н.Н., Ткачик 3. А. Использование пластмассовых отходов за рубежом. Пластические массы. 2002. №5. С.44-48.

2. Hinterwaldner R. et al. Coating. 1995. B.28, №10. S.364,366-367,370.

3. NiePner N. Kunststoffe. 1998. B.88, №6. S.874-876,878-880.

4. Ckapelle A. Kunststoffe. 1995. B.85, №10. S.1636,1638-1640.

5. Вторичные ресурсы: проблемы, перспективы, технология, экономика. Учеб. Пособие / Лобачев Г.К., Желтобрюхов В.Ф. и др.; Волгоград, 1999, 180с.

6. Пластмассовые отходы, их сбор, сортировка, переработка, оборудование. Пластические массы. 2001. №12. С.3-10.

7. Одесс В.И. Вторичные ресурсы: хозяйственный механизм использования. М., 1988, 15с.

8. Андрейцев Д.Ф., Артемьева Т.Е., Вильниц С.А. Технические и экономические проблемы вторичной переработки и использования полимерных материалов. М., 1972, 83с.

9. Вторичное использование полимерных материалов / Под ред. Лю-бешкиной Е.Г. М., 1985, 192с.

10. Hunkeler D. et al. Polum. News. 1998. V.23, №3. S.93-94.

11. Petrotekku. Petrotech. 1997. V.20, №8. S.651-656.

12. Mod. Plast. Int. 1996. V.26, №3. S.86.

13. Wang Jing. et al. Huanjing kexue. Chin. J Envion. 1998, V.19, №5. S.52-54.

14. Lefevre C. et al. Chim nouv. 1998. V.16, №62. S. 1921-1922.

15. Tailleur J.-P. Usine nouv. 1998. Hors serie no V., S.76-77.

16. Патент Японии 2725870, опубл. 1998.

17. Schlicht R. Kunststoffe. 1998. B.88, №6. S.888-890.

18. Патент США 5443780, опубл. 1995.

19. Bruce G. Chem. Week. V.159, №15. S.32.

20. Мономеры для поликонденсации / Под ред. Стилла Д. М., 1976.253с.

21. Фомин В.А., Гузеев В.В. Биоразлагаемые полимеры, состояние и перспективы использования. Пластические массы. 2001. №2. С.42-47.

22. Васнев В.А. Биоразлагаемые полимеры. Высокомол. соед., сер.Б. 1997. Т39, №12. С. 2073-2086.

23. Rasch R. Chem.-Ing.-Techn. 1976. Jg.48, №1. S.82-84.

24. Аристархов Д.В., Журавский Г.И. и др. Технологии переработки отходов растительной биомассы, технической резины и пластмассы. Инженерно- физический журнал. 2001. №6. С. 152-156.

25. Rasch R. Chem.-Ztg. 1974. В.98, №5. S.253-260

26. Umwelt. 1979. №4. S.278-280.

27. Кастнер X., Камински В. Повторная переработка пластиков в исходное сырье. Нефтегазовые технологии. 1995. №6. С.42-44.

28. Штарке Л. Использование промышленных и бытовых отходов пластмасс: Пер. с нем. / Под ред. Брагинского В.А.; Л., 1987. 176с.

29. Полачек Й., Маховска С., Вельгош 3. Пластические массы. 1998. №5. С.38-43.

30. Бобович Б.Б. Утилизация отходов полимеров: Учеб. пособие. М., 1998. 62с.

31. Миигалеев М.С., Левин B.C., Черников В.В., Ковалева Р.И. В кн.: Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М., 1979. вып.1. С.40-44.

32. Акутин М.С., Забара М.Я., Жукова И.Г., Шишкова М.А. В кн.: Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М., 1977. вып. 6. С.28-34.

33. Забара М.Я. В кн.: Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М., 1978. вып. 10. С.26-31.

34. Забара М.Я., Кондратьева В.В. и др. В кн.: Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М., 1975. вып.1. С.54-58.

35. Улановский М.Л., Левин B.C. и др. В кн.: Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М., 1982. выпЗ. С.7-9.

36. Харечко Т.В. Канд. дис. М., 1981.

37. Шляпинтох В.Я. Фотохимические превращения и стабилизация полимеров. М., 1979. 344с.

38. Рэнгби Б., Рабек Я. Фотодеструкция, фотоокисление и фотостабилизация полимеров. М., 1978. 676с.

39. Эмануэль Н.М. Успехи химии. 1979. Т.48, №12. С.2113-2163.

40. Слободецкая Е.М. Успехи химии. 1980. Т.49, №8. С. 1594-1616.

41. Шляпников Ю.А. Успехи химии. 1981. Т.50, №6. С. 1105-1140.

42. Карпухин О.Н., Слободецкая Е.М., Магомедов Т.В. Высокомол. со-ед., сер. Б. 1980. Т.22, №8. С.595-599.

43. Chew С.Н., Gan М., Scott G. Eur. Polym. Sci. 1978. V.14, S.361-364.

44. Kresta J, Majer J. J. Appl. Polym. Sci. 1969. V.13, S. 1859-1871.

45. Sadramohaghegh G., Scott G. Polym. J. 1980. V.16, №11. S.1037-1042.

46. Pabiot J., Verdu J. Polym. Eng. and Sci. 1981. V.21, №1. S.32-38.

47. Забара М.Я., Чекарева Л.Б. Пластические массы. 1978. №5. С.29-30.

48. Fihamer L.T. Muanyagis gumi. 1977. №12. S.351-354.

49. Дуденков C.B., Калашникова С.А., Генин Н.Н. и др. Повышение эффективности заготовки, обработки, переработки и использования вторичных полимерных материалов. Обзорная информ. М., 1979. вып.9. 52с.

50. Cernansky A., Siroky R. Plasty a kauc. 1976. V.13, №12. S.360-364.

51. Овчинникова Г.П., Артеменко С.Е. Рециклинг вторичных полимеров: Учеб. пособие. Саратов, 2000. 21с.

52. Вильниц С.А., Вапна Ю.М. Пластические массы. 1974. №12. С. 1922.

53. Вильниц С.А., Вапна Ю.М. В кн.: Химия и технология высокомол. соед. М., 1980. Т. 15, С. 127-160.

54. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. М., 1978. 328с.

55. Kunststoffe. 1976. В.66, №6. S.342-351; №8. S.480-487.

56. Mod. Plast. Int. 1975. V.5, №5. S.22-24.

57. Чурсина Т.В., Лебедева Е.Д., Осипчик B.C. Использование технологических отходов полиэтилена для получения концентрата технического углерода. Пластические массы. 1996. №3. С.29-30.

58. Любешкина Е.Г. Успехи химии. 1983. Т.52, №7. С. 1196-1224.

59. Любешкина Е.Г., Фридман М.Л., Березкин В.И., Гуль В.Е. Пластические массы. 1982. №1. С. 19-20.

60. Дмитриева Н.Р., Волков Т.И., Михалева Н.М. и др. Композиционные материалы на основе наполненного вторичного полиэтилена. Пластические массы. 1993. №6. С.36-39.

61. Раскин Е.Б., Владимиров С.В. и др. Технология изготовления торцевого паркета из вторичного термопласта и отходов древесины. Пластические массы. 1998. №2. С.44-46.

62. Лебедева Т.М., Шалацкая С.А. Переработка вторичного поливи-нилхлоридного сырья. Л., 1991. 21с.

63. Гржималовская Л.В., Мурогита Л.И. Переработка отходов при производстве изделий из пластизоля ПВХ. Л., 1988. С.26-29.

64. Wiessenkamper W. Kunststoff Textilabfalle als Sekundarrohstoff. Kunststoffen. 1978. B.68, №5. S.299-302.

65. Вольфсон С.А., Никольский В.Г. Твердофазное деформационное разрушение и измельчение полимерных материалов. Порошковые технологии. Высокомол. соед. сер.Б. 1994. Т.36, №6. С.1040-1056.

66. Ахметханов P.M., Кадыров Р.Г., Минскер К.С. Вторичная переработка отходов поливинилхлорида с использованием метода упруго-деформационного диспергирования. Пластические массы. 2002. №4. С.45-47.

67. Фридман М.Л. Специфика реологических свойств и переработки вторичных полимерных материалов / Тез. докл. I Всесоюзн. конф. Пути повышения эффективности использования вторичных полимерных ресурсов. 1985. 4.1. С.73.

68. Кравченко Б.В., Рувинская И.Н. В кн.: Производство и переработка пластмасс и синтетических смол. М., 1978. вып.4. С.28-31.

69. Артеменко С.Е., Овчинникова Г.П., Кононенко С.Г. и др. Использование технологических отходов АБС-пластика в автомобилестроении. Пластические массы. 1995. №3. С.44-45.

70. Kommunalwirtschaft. 1978. №4. S. 105-106.

71. Маленко С.К., Уманский Н.А., Левин B.C., Коростелев В.И. Пластические массы. 1978. №8. С.60-61.

72. Штурман А.А. Пластические массы. 1991. №3. С.53.

73. Бух Н.Н., Овчинникова Г.П., Артеменко С.Е., Ишанов Б.Р. Увеличение ресурса эксплуатации вторичного ПКА путем его модифицирования. Пластические массы. 1997. №1. С.37-39.

74. Юрханов В.Б., Воробьева Г. С.и др. Конструкционный материал на основе вторичных полиэтилена и полиэтилентерефталата. Пластические массы. 1998. №4. С.40-42.

75. Кузнецов С.В. Вторичные пластики: переработка отходов ПЭТФ бутылок. Пластические массы. 2001. №9. С.3-8.

76. Биндер Роберт Ф. Вторичная переработка ПЭТФ. Пластические массы. 2003. №1. С.3-4.

77. Рябинин Д.Д., Лукач Ю.Е. Червячные машины для переработки пластических масс и резиновых смесей. М.: Машиностроение, 1965. 362 с.

78. Балашов М.М., Левин А.Н. Исследование течения блочного полистирола «Д» и разработка конструкции реометра. Пластические массы. 1961. №1. С. 23-30.

79. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров (механика процессов). -М.: Химия, 1977. 464с.

80. Клинков А.С. Исследование непрерывного процесса вальцевания полимерных материалов. Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.,1972.

81. Проектирование и расчет валковых машин для полимерных материалов: учеб. пособие / А.С. Клинков, В.И. Кочетов, М.В. Соколов, П.С. Беляев, В.Г. Однолько. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 128с.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

Чем опасно пренебрежительное отношение к таре и насколько важна для экологии переработка полиэтилена? В нашей жизни полиэтилен присутствует в качестве упаковочной тары, но распространен он, несмотря на узкую специализацию, повсеместно. Почти в каждом доме есть пакет с пакетами, который мы собираем из принципов экономии. Но вот беда, оказывается, что чем лучше сырье, тем труднее его утилизировать и тем дольше сам срок его разложения.

Актуальность переработки

Переработка сырья полиэтилена – это немаловажная статья расходов для города, так как материал характеризуется невероятной устойчивостью. Ему не страшна вода, щелочь, растворы солей. Полиэтилен не боится даже органических и неорганических кислот. Можно отметить, что это неплохие качества, но ведь они могут обернуться рядом проблем.

В первую очередь вызывает опасения экологическая ситуация — по приблизительным подсчетам на разложение полиэтилена уходит до 300 лет. Если простой полиэтиленовый пакет попадает на свалку в общей массе бытовых отходов, то он сильно затрудняет процесс переработки. Со временем этот пакет подвергается термостарению, постепенно разлагаясь под воздействием солнечных лучей, тепла и кислорода. В ходе разрушений безобидный пакет выделяет вредные химические вещества в почву и воду.

Увы, ограничить производство пластмасс и полиэтилена не представляется возможным, но можно рационально организовать весь рабочий процесс. Отходы полиэтилена, по сути, представляют собой универсальный материал. Вторичную переработку полиэтилена без преувеличения можно назвать новой жизнью сырья. От человека требуется создать и усовершенствовать способы сбора и переработки сырья, чтобы сделать процесс цикличным. Полиэтиленовые отходы вполне могут стать предметами повседневного обихода.

Предприятия по переработке

В последние годы планомерно растет количество организаций, перерабатывающих данное сырье. Причем дело не только в экологических проблемах, но и в перспективности развития такого бизнеса. Полиэтилен может стать отличной базой для создания пластиковых панелей, мусорных контейнеров, всевозможных бытовых емкостей. Открывается определенный простор для фантазии предпринимателей, хотя, естественно, вторичная полиэтиленовая продукция предполагает некоторые ограничения.

Трудностей вторичная переработка пленки и пакетов не вызывает, так как структура используемых материалов по большей мере не меняется, но вот качество переработанного сырья снижается, а соответственно сужается сфера дальнейшего применения.

Особенности рабочего процесса

Существует несколько циклов переработки полиэтиленовых пакетов, пленки. Первый цикл почти не влияет на снижение потребительских характеристик новых изделий. Но вот каждый последующий цикл вносит свою «негативную лепту», делая сырье пригодным лишь для производства особенных материалов.

По существующим технологиям можно выделить шесть этапов переработки отходов полиэтилена:

1. Сначала идет сбор сырья: пленки, бутылок, прочего бытового мусора. Сортировка мусора может производиться посредством ручного или механического труда. Если бытовые отходы во время сбора разделять на макулатуру, стекло, бумагу, ПЭТ, то можно на треть сократить количество мусора, которому требуется утилизация.
2. Собранное сырье направляется в промывочные машины. Этот этап необходим для того, чтобы избавиться от грязи, посторонних предметов и бумаги. Если сырье напрямую сдают в пункты приема, то приемщик может проверять состояние пленки, бутылок, макулатуры, чтобы повысить или понизить цену, предлагаемую за них.
3. Далее происходит измельчение собранного сырья, для чего используются дробильные установки.
4. На случай, если в сырье осталась влага или случайные твердые примеси, осуществляется процесс обработки в центрифуге.
5. Теперь материал отправляется в сушильную камеру, где также идет термическая обработка.
6. Работа завершена и материал готов к вторичному использованию. Из него можно сделать универсальные продукты: полиэтиленовая пленка, пакеты, упаковочная тара, трубы.

Работа в деталях

А теперь попробуем более пристально приглядеться к процессу переработки полиэтилена в гранулы, ведь до этого процесс был рассмотрен лишь схематично. Разумеется, для работы требуется соответствующее оборудование.

Налаженная работа возможна при наличии:

• промывочной машины
• дробильной установки
• центрифуги
• сушильной установки
• агломератора
• гранулятора
• экструдера

На производстве актуальным будет наличие конвейера или пневмотранспортера, что позволит полностью автоматизировать процесс.

В домашних условиях почти невозможно наладить бесперебойный процесс получения вторичного полиэтилена, но можно заложить основу для перспективного бизнеса. В первую очередь можно объявить процесс сбора сырья, так как без него такая работа в принципе невыполнима. Ручная сортировка бытовых отходов обойдется дешевле по сравнению с механическим способом, но придется начинать с малого объема используемого сырья.

Самостоятельная переработка плёнки позволяет получить плотную водонепроницаемую ткань с функцией гидроизоляции. Сам процесс работы прост – кусок пленки нужно уложить между двумя частями ткани и прогладить все электрическим утюгом. На выходе получается трёхслойный композиционный материал, так как пленка плавится и проникает в слои ткани. Собственноручно можно получить композиционный материал на основе пленки, ткани и алюминиевой фольги. Алгоритм работы тот же за исключением того факта, что один слой ткани заменяется фольгой. Материал из пленки, ткани и фольги – отличный теплоизолятор. При помощи сшитого полиэтилена многие люди обустраивают теплый пол в доме.

Для большей выгоды

Агломератор – устройство, способное перерабатывать пленку и бутылки. За счет температурного воздействия получается агломерат – запеченные комочки из бывших бутылок и пленки. Агломерат можно реализовать уже на этом этапе или пойти дальше и переработать его в гранулы.

Гранулятор полиэтилена позволяет увеличить доходы предприятия от сбора и сбыта вторичного сырья. В результате получается продукт, технически выигрывающий у своих «порошкообразных или чешуйчатых собратьев по цеху» за счет малого объема (а соответственно меньших затрат на тару и транспортировку), высокой сыпучести, минимизации потерь и пылеобразования, меньшего риска деструкции и фотостарения.

А зачем же на предприятии нужен экструдер? Как раз с его помощью можно получить уникальный материал – полиэтилен низкого давления. Экструдер вступает в работу после того, как свое слово скажет агломератор и превратит результат сбора и переработки в кашицу. Теперь расплавленная масса пластика идёт через формировочное отверстие, где плавится и создаёт нити, которые охлаждаются под водой и режутся на мелкие кусочки. На выходе готова гранула ПНД.

При низком давлении

Полиэтилен низкого давления широко используется во всём мире. Это органическое соединение, напоминающее белый воск. Вторичный полиэтилен низкого давления получают посредством сбора и переработки бутылок и труб.

Данный материал не боится ни морозов, ни химикатов. Он не чувствует ударов и не является проводником тока. Надо добавить, что этот материал водоустойчив и не вступает в реакцию с щелочами, кислотами и растворами солей. Разлагается ПНД под действием азотной кислоты (50%), хлора и фтора.

Как может пригодиться данный продукт

1. На основе ПНД делают аксессуары для плавательных бассейнов.
2. Он используется в процессе работы 3Д-принтеров.
3. Такой материал актуален для работы в условиях химического и электрического воздействия.
4. ПНД хорош для создания антикоррозийного покрытия, продуктовых контейнеров, бутылок и сбора водопроводных соединений.
5. В спортивных учреждениях ПНД применяют для производства гимнастических обручей.
6. В ресторанах ПНД – это будущий полиэтиленовый пакет, пластиковый гарнитур или тара. Пакет из ПНД шуршит и мнется, так что его используют для так называемых «маек».
7. Изготовители пиротехники используют ПНД для большей зрелищности своей работы.

Итог

Переработка сырья полиэтилена в гранулы дает возможность существенно снизить количество мусора на городских свалках. Помните, что полиэтилен и пластик почти не разлагаются. А меж тем на основе ПЭТ можно делать успешный бизнес. Не выбрасывайте то, что может пригодиться в дальнейшем. Даже простой пакет, бутылка, пленка – могут пригодиться для дела.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

Сегодня переработка отходов является одной из самых острых проблем экологии. С каждым годом человек потребляет все больше продуктов, увеличиваются темпы производства, соответственно, растет общее количество отходов. Согласно статистике последних лет уровень загрязненности современных российских мегаполисов оставляет желать лучшего.

Еще с советских времен мы привыкли к тому, что утилизация реализуется с помощью вывоза на огромные полигоны. На этих территориях он просто залеживался, совершенно естественно, что это привело к забитости свалок. Совсем недавно еще никто не собирался заниматься проблемой утилизации. К счастью, ситуация постепенно меняется.

Проблема отходов

• В России около 94% отходов направляется на утилизацию, а именно на захоронение и лишь 6% перерабатывается в материалы.
• В среднем по Европе: 40% подлежит захоронению, 40% подлежит вторичному использованию для производства новой продукции и 20% перерабатывают в энергию.

Заметно, что переработка в Европе имеет важное стратегическое значение, а именно сохранение ценных ресурсов.

В настоящее время разрабатываются различные технологии переработки отходов в полезное вторсырье. Среди всех технологий переработки мусора можно выделить самые популярные термические:

1. Сжигание на полигонах – данный способ утилизации сокращает объемы заполненных площадей с одной стороны, но наносит колоссальный вред экологии – с другой.
2. Низкотемпературный пиролиз – отсутствие выброса вредных веществ в атмосферу и образование большого количества тепла, которое можно использовать для получения электрической и тепловой энергии.
3. Плазменная переработка - не подразумевает жестких требований к исходному сырью, соответственно утилизировать можно даже неотсортированное сырье. Образуется вторичная продукция применяемая для изготовления строительных материалов и керамической плитки.

Методы переработки

Другие актуальные способы переработки:

1. Довольно перспективным способом утилизации является засыпка полигона – так получается свалочный газ. Отходы засыпаются слоем земли, затем происходит его разложение, сопровождаемое выделением газа — метана. После очистки он преобразуется в обычный природный газ, поэтому представленный метод является достаточно выгодным с экономической точки зрения. Переработка и последующее использование производятся довольно рационально. Однако следует помнить, что для этих целей подойдет лишь специально сконструированный полигон.
2. Актуальный способ переработки – компостирование. Такой способ актуален только для остатков органического происхождения. Сюда относится растительность, бумага, пищевые остатки. Компостирование — метод, позволяющий получить ценное удобрение, которое повсеместно используется в сельском хозяйстве. Использование компоста в промышленности не приемлемо, но отлично подходит для применения в частных владениях.

Переработка мусора - довольно прибыльный и долгосрочный бизнес в России, а сырья на сегодняшний день явный переизбыток. В России чувствуется нехватка предприятий, занимающихся рациональной переработкой материалов, которые могут получить вторую жизнь.

Чтобы начать деятельность по работе с отходами, необходимо получить лицензию в Министерстве экологии. Затем готовится проектная документация, описание технологических процессов, берется разрешение от санэпидемстанции, а также служб, связанных с пожарной безопасностью. Лицензия позволяет заниматься неограниченной переработкой.

Дальше необходимо выбрать место и возвести мусороперерабатывающий завод, который в идеале будет находиться рядом с городской свалкой. Как бизнес данную деятельность можно представить в виде передвижных установок, которые могут менять свое место положение и переезжать с одного места на другое (в России таких мест много).

Выбор сырья

Перерабатывающий завод полного цикла – дело затратное, можно начать свой бизнес с обработки определенного вида отходов.

Бумага

Бизнес на бумажных отходах. Этот вид сырья является самым податливым для переработки благодаря своим свойствам, поэтому в настоящее время около 50% всего бумажного сырья отправляется на переработку. В основном, использование бумажного вторсырья направлено на производство туалетной бумаги или картона.

Полимеры

Бизнес на пластиковых отходах. Самым популярным видом пластика для использования на предприятиях по переработке является ПЭТ — бутылки. Упрощенная схема действий по переработке этого вида отработок это:

• Сортировка.
• Очистка.
• Прессование.
• Дробление.
• Обработка горячим паром.
• Измельчение.

Перерабатывающие предприятия практикуют использование пластиковых бутылок для производства флекс хлопьев, а в последующем изготовление гранулята, для продажи предприятиям изготавливающим готовую продукцию по более выгодной цене.

Стекло

Бизнес по обработке стекла. Вторсырье для переработки можно получать при сортировке отходов потребления или путем целенаправленного сбора стеклобоя. Оно является сырьем для производства новых изделий из стекла, а так же для изготовления строительных материалов.

На линии отходы подвергаются тщательной сортировке, очищаются и измельчаются, а затем подвергаются термической обработке. Полученная расплавленная масса фильтруется.

Строительный мусор

Бизнес по переработке отработанных стройматериалов. Следуя схеме изложенной выше, на предприятиях в первую очередь производится сортировка отходов.

Рассмотрим процесс обработки бетона и кирпичного боя:

• Поступившие на линию бетонные и кирпичные отработки размельчаются.
• Измельченный материал дробится.
• Удаляются всевозможные примеси.
• Разделение получившихся частиц по габаритам.

Конечный результат данного вида это вторичный щебень. Можно заметить использование получившегося материала в целях выравнивания рельефа, в строительных нуждах. Обработка строительных материалов позволяет значительно снизить расход первичных ресурсов, а также оградить природную среду от загрязнения.

Резина

Бизнес на автопокрышках и отходах резины. Процесс обработки резины может сводится к одному этапу — измельчение. После этого этапа распространено использование резиновой крошки как материала для насыпи стадионных дорожек и детских площадок. Если рассматривать дальнейший процесс, то измельченная резина может направляться на сжигание. Несмотря на губительное влияние на окружающую среду, этот способ имеет место.

Также измельченный материал может подвергаться пиролизу. Он используется чтобы добиться распада резины на составные вещества, которые являются популярным видом вторсырья (аналог природного газа, техуглерод, металлокорд, нефть, полученная синтетически). Если сжигать резину в пиролизном котле, то ущерб окружающей среде будет минимален.

Текстиль

Бизнес по обработке обуви и текстиля. Использование обуви и текстиля для производства новой продукции распространено в развитых европейских странах, но не в России. На придомовых территориях располагаются контейнеры для сбора одежды.

После транспортировки на завод по переработке отходов, отработки направляются в цех для сортировки, где непригодная для носки одежда очищается. А годная одежда и обувь направляется на благотворительные нужды. Вторсырье перерабатывается и используется для изготовления новой продукции, к примеру некоторых видов бумаги.

Батарейки

Первая компания, начавшая деятельность по переработке батареек в России – «Мегаполисресурс». Компания открылась в 2004 году и уже много лет успешно работает в этой области. Все начиналось с обработки фото отходов.

В настоящее время она также занимается переработкой батареек, используя собственноручно разработанные современные технологии. В этом компания может конкурировать с ведущими европейскими компаниями. Для сбора вторсырья проводятся промо — акции, привлекающие внимание общественности.

Компания участвовала в престижном международном конкурсе и получила не одну премию. Все это говорит о том, что она движется в верном направлении, работая на благо нашей планеты, разрабатывая новые усовершенствованные технологии по переработке.

Итог

Чтобы открыть предприятие по переработке отходов, необходимо:

• Выбрать помещение
• Получить лицензию
• Купить оборудование
• Согласовать свои действия с соответствующими инстанциями

Не все виды отходов можно подвергнуть переработке, поэтому таким же актуальным вопросом остается их утилизация. Бизнес по утилизации в России не является таким же распространенным как, к примеру, в странах Европы и Азии.

Из сказанного выше можно сделать вывод, что переработка является перспективной нишей для создания бизнеса, не только в финансовом плане, но и моральном. Главное, что это способствует улучшению состояния окружающей среды и здоровья человечества.

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» И.В. ШАШКОВ, А.С. КЛИНКОВ, П.С. БЕЛЯЕВ, М.В. СОКОЛОВ ВАЛКОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПЛЕНОЧНЫХ ТЕРМОПЛАСТОВ Рекомендовано Научно-техническим советом университета в качестве монографии Тамбов Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ» 2012 1 УДК 621.929.3 ББК Л71 В156 Р еце нз е нт ы: Доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой «Природопользование и защита окружающей среды» ФГБОУ ВПО «ТГТУ» Н.С. Попов Кандидат технических наук, старший научный сотрудник главный инженер ОАО «НИИРТМаш» В.В. Бастрыгин В156 Валковое оборудование и технология непрерывной перера- ботки отходов пленочных термопластов: монография / И.В. Шашков, А.С. Клинков, П.С. Беляев, М.В. Соколов. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. – 136 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-1091-9. Рассмотрены основные технологические и конструктивные аспекты проектирования валкового оборудования для непрерывной переработки пленочных отходов термопластов. Особое внимание уделено вопросам исследования влияния суммарной величины сдвига на физико- механические показатели получаемого гранулята. Приведена методика инженерного расчета основных параметров непрерывного процесса вальцевания и конструкции валкового оборудования непрерывного действия с заданным качеством получаемого гранулята. Монография полезна для инженерно-технических работников, за- нимающихся проектированием и эксплуатацией валкового оборудова- ния по переработке полимерных материалов, а также аспирантам, магистрантам и студентам старших курсов, специализирующимся в области переработки пластмасс и эластомеров. УДК 621.929.3 ББК Л71 ISBN 978-5-8265-1091-9 © Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 2012 2 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов актуальна, в первую очередь, с позиций охраны окружаю- щей среды, но также и с тем, что в условиях дефицита полимерного сырья, пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энерге- тическим ресурсом. Проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов, доста- точно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать нераз- решимыми. Однако решение невозможно без организации сбора, сор- тировки и первичной обработки амортизованных материалов и изде- лий; без разработки системы цен на вторичное сырье, стимулирующих предприятия к их переработке; без создания эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья, а также методов его мо- дификации с целью повышения качества; без создания специального оборудования для его переработки; без разработки номенклатуры из- делий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья. Отходы пластических масс делятся на: технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке термо- пластов; отходы производственного потребления – накапливаются в результате выхода из строя изделий из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного хозяйства; отходы об- щественного потребления, которые накапливаются у нас дома, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем попадают на го- родские свалки; в конечном итоге они переходят в новую категорию отходов – смешанные отходы. 3 Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Основное количество отходов уничтожают захоронением в почву или сжиганием. Однако уничтожение отходов экономически невыгод- но и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление и сжи- гание полимерных отходов ведет к загрязнению окружающей среды, к сокращению земельных угодий (организация свалок) и т.д. Термические методы, применяемые для разложения отходов пла- стмасс, и создание биоразрушающихся полимеров требуют значитель- ных финансовых затрат, сложны технологически. Поэтому наиболее приемлемым с точки зрения охраны окружающей среды и финансовых затрат является переработка отходов полимерных материалов механи- ческим рециклингом. Однако имеющаяся технология переработки отходов полимерных материалов, включающая в себя измельчение, мойку, сушку, перера- ботку в червячно-дисковых экструдерах, требует значительных затрат электроэнергии, трудовых затрат, увеличение производственных пло- щадей, что приводит к увеличению себестоимости продукции. В связи с этим предлагается непрерывная технология переработки отходов пленочных полимерных материалов на вальцах. Применение данной технологии предполагает снижение энергозатрат, трудовых затрат, сокращение производственных площадей, что приведет к уменьшению себестоимости продукции. Также до настоящего времени отсутствует математическая мо- дель процесса переработки полимерного материала в межвалковом зазоре валкового оборудования непрерывного действия и методика инженерного расчета основных технологических параметров непре- рывного процесса вальцевания и конструктивных параметров валко- вых пластикаторов-грануляторов непрерывного действия с учетом за- данного качества получаемого гранулята. Поэтому поставленная в на- стоящей работе задача изучения непрерывного процесса переработки отходов термопластичных пленочных полимерных материалов на вал- ковом оборудовании является весьма актуальной как в научном, так и практическом плане. Настоящая работа посвящена теоретическому и эксперименталь- ному исследованию процесса вторичной переработки отходов пленоч- ных термопластичных полимерных материалов по непрерывной тех- нологии на валковом оборудовании. Цель работы – разработка валкового оборудования и технологии процесса непрерывной переработки отходов пленочных термопластов. 4 В данной работе исследовался непрерывный процесс переработки отходов пленочных термопластов на валковой установке с изменением в широком диапазоне технологических и конструктивных параметров, в соответствии с чем решались следующие задачи: – анализ современного состояния утилизации и вторичной пере- работки отходов полимерных материалов; – рассмотрение существующих технологий переработки отходов пленочных термопластов; – разработка технологического процесса и валкового оборудо- вания для вторичной переработки отходов пленочных термопластич- ных полимерных материалов; – создание экспериментальной валковой установки непрерывно- го действия по изучению процесса переработки отходов пленочных термопластичных полимерных материалов с изменением в широком диапазоне технологических и конструктивных параметров; – исследование влияния технологических параметров процесса вальцевания (частоты вращения валков, величины минимального зазо- ра между валками, величины фрикции, величины «запаса» материала на валках) и конструктивных параметров оборудования (конструкции отборочно-гранулирующего устройства, геометрических размеров фильеры) на свойства (показатель текучести расплава, предел прочно- сти и относительное удлинение при разрыве) и производительность получаемого гранулята с целью выбора параметров управления; – разработка математической модели и программного обеспече- ния для расчета суммарной величины сдвига, характеризующей влия- ние различных технологических и конструктивных параметров про- цесса на физико-механические показатели получаемого гранулята; – разработка методики инженерного расчета основных парамет- ров непрерывного процесса вальцевания и конструкции валковых пла- стикаторов-грануляторов непрерывного действия с учетом заданного качества получаемого гранулята. 5 ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Q – производительность; N – мощность; V – объем; ∆P – перепад давления; n, K и m – реологические константы; ё – вязкость; R – радиус; lв – длина рабочей части валка; Xн, Xк – безразмерные координаты сечений входа и выхода; P – удельная мощность, характеризующая интенсивность механического воздействия на обрабатываемый материал; d – диаметр; f – фрикция; I – показатель текучести расплава; σТ – предел текучести при растяжении; σр – предел прочности при разрыве; ε – относительное удлинение при разрыве; h0 – величина минимального зазора; h02 – половина величины минимального зазора; qN – удельная мощность, затрачиваемая на производство 1 кг продукции; u – частота вращения переднего валка; t – время вальцевания; γ – величина сдвига; zj – элементарный участок Индексы ф – фильера; н – начальное; к – конечное; с – суммарная; х – вдоль оси Х Аббревиатуры ПЭ – полиэтилен; ПВХ – пластифицированный поливинилхлорид; ПП – полипропилен; ПС – полистирол; ПЭТФ – полиэтилентерефталат; ПО – полиолефины; ПА – полиамид; ПЭВП и ПЭНП – полиэтилен вы- сокой и низкой плотности; ЭУ – экспериментальная установка 6 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРАЛОВ 1.1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В современном мире существует свыше 400 различных видов пласт- массовых отходов. Мировое производство пластмасс возрастает в среднем на 5…6 % ежегодно и к 2013 году, по прогнозам, достигнет 250 млн. т. Их потребление на душу населения в индустриально развитых странах за последние 20 лет, примерно, удвоилось (достигнув 85…90 кг), а к концу десятилетия, как полагают, повысится на 45…50 % . Одним из быстроразвивающихся направлений использования пластмасс является упаковка. Уже с 1975 года полимеры вышли на третье место после стекла, бумаги и картона по применению для упа- ковки . Из всех выпускаемых пластиков 41 % используется в упаковке, из этого количества 47 % расходуется на упаковку пищевых продуктов . Удобство и безопасность, низкая цена и высокая эстетика являются определяющими условиями ускоренного роста использования пластиче- ских масс при изготовлении упаковки. Упаковка из синтетических поли- меров, составляющая 40 % бытового мусора, практически «вечна» – она не подвергается разложению. Поэтому использование пластмассовой упаковки сопряжено с образованием отходов в размере 40…50 кг/год в расчете на одного человека. В России предположительно к 2013 году полимерные отходы со- ставят больше 1 млн. т, а процент их использования до сих пор мал . Учитывая специфические свойства полимерных материалов, они не подвергаются гниению, коррозии; проблема их утилизации носит, прежде всего, экологический характер. Общий объем захоронения твердых бытовых отходов только в Москве составляет около 4 млн. т в год. От общего уровня отходов перерабатывается только 5…7 % от их массы. По данным на 1998 год в усредненном составе твердых бы- товых отходов, поставляемых на захоронение, 8 % составляет пласт- масса, что составляет 320 тыс. т в год . Однако в настоящее время проблема переработки отходов поли- мерных материалов обретает актуальное значение не только с позиций охраны окружающей среды, но и связана с тем, что в условиях дефи- цита полимерного сырья пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энергетическим ресурсом. Вместе с тем решение вопросов, связанных с охраной окружаю- щей среды, требует значительных капитальных вложений. Стоимость 7 обработки и уничтожения отходов пластмасс, примерно, в 8 раз пре- вышает расходы на обработку большинства промышленных и почти в 3 раза – на уничтожение бытовых отходов. Это связано со специфи- ческими особенностями пластмасс, значительно затрудняющими или делающими непригодными известные методы уничтожения твердых отходов. Использование отходов полимеров позволяет существенно эко- номить первичное сырье (прежде всего нефть) и электроэнергию . Проблем, связанных с утилизацией полимерных отходов, доста- точно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать нераз- решимыми. Однако решение невозможно без организации сбора, сор- тировки и первичной обработки амортизованных материалов и изде- лий; без разработки системы цен на вторичное сырье, стимулирующих предприятия к их переработке; без создания эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья, а также методов его мо- дификации с целью повышения качества; без создания специального оборудования для его переработки; без разработки номенклатуры из- делий, выпускаемых из вторичного полимерного сырья. Отходы пластических масс можно разделить на три группы. 1. Технологические отходы производства, которые возникают при синтезе и переработке термопластов. Они делятся на неустранимые и устранимые технологические отходы. Неустранимые – это кромки, высечки, обрезки, литники, облой, грат и т.д. В отраслях промышлен- ности, занимающихся производством и переработкой пластмасс, таких отходов образуется от 5 до 35 % . Неустранимые отходы, по суще- ству представляющие собой высококачественное сырье, по свойствам не отличаются от исходного первичного полимера. Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии. Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессе синтеза и переработки, т.е. это – технологический брак, который мо- жет быть сведен до минимума или совсем устранен. Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия, исполь- зуются в качестве добавки к исходному сырью и т.д. 2. Отходы производственного потребления накапливаются в ре- зультате выхода из строя изделий из полимерных материалов, исполь- зуемых в различных отраслях народного хозяйства (амортизованные шины, тара и упаковка, детали машин, отходы сельскохозяйственной пленки, мешки из-под удобрений и т.д.). Эти отходы являются наибо- лее однородными, малозагрязненными и поэтому представляют наи- больший интерес с точки зрения их повторной переработки. 3. Отходы общественного потребления, которые накапливаются у нас дома, на предприятиях общественного питания и т.д., а затем 8 попадают на городские свалки; в конечном итоге они переходят в но- вую категорию отходов – смешанные отходы. Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причиной этого является несовместимость термопластов, входящих в состав бытового мусора, что требует их постадийного выделения. Кроме того, сбор изношенных изделий из полимеров у населения – чрезвычайно сложное мероприятие с органи- зационной точки зрения и пока еще у нас в стране не налажен. Основное количество отходов уничтожают захоронением в почву или сжиганием. Однако уничтожение отходов экономически невыгод- но и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление и сжигание полимерных отходов ведет к загрязнению окружающей среды, к сокращению земельных угодий (организация свалок) и т.д. Однако и захоронение, и сжигание продолжают оставаться до- вольно широко распространенными способами уничтожения отходов пластмасс. Чаще всего тепло, выделяющееся при сжигании, использу- ют для получения пара и электроэнергии. Но калорийность сжигаемо- го сырья невелика, поэтому установки для сжигания, как правило, яв- ляются экономически малоэффективными. Кроме того, при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полимерных продуктов, выделение токсичных газов и, следовательно, повторное загрязнение воздушного и водного бассейнов, быстрый износ печей за счет сильной коррозии . В начале 70-х годов прошлого века интенсивно начали развивать- ся работы по созданию био-, фото- и водоразрушаемых полимеров. Получение разлагаемых полимеров вызвало настоящую сенсацию, и этот способ уничтожения вышедших из строя пластмассовых изделий рассматривался как идеальный. Однако последующие работы в этом направлении показали, что трудно сочетать в изделиях высокие физи- ко-механические характеристики, красивый внешний вид, способность к быстрому разрушению и низкую стоимость. Создание фото- и биоразрушаемых пластмасс основано на введе- нии в цепь полимера фото- и биоактивирующих добавок, которые должны содержать функциональные группы, способные разлагаться под действием ультрафиолетовых лучей или анаэробных бактерий. Трудность в том, что добавки вводят в полимер на стадии синтеза или переработки, а разрушение его должно протекать после использо- вания, но не во время переработки. Поэтому проблема заключается в создании активаторов разрушения, обеспечивающих определенный срок службы пластмассовых изделий без ухудшения их качества. Активаторы должны быть также нетоксичными и не повышать стои- мость материала. Оценка сложившейся ситуации по разработке и освоению биоде- градируемых пластмасс показана в работах . 9 В последние годы исследования в области саморазрушающихся полимеров значительно сократились в основном потому, что издержки производства при получении таких полимеров, как правило, значи- тельно выше, чем при получении обычных пластических масс, и этот способ уничтожения является экономически невыгодным. Основной путь использования отходов пластмасс – это их утили- зация, т.е. повторное использование. Показано, что капитальные и экс- плуатационные затраты по основным способам утилизации отходов не превышают, а в ряде случаев даже ниже затрат на их уничтожение. Положительной стороной утилизации является также и то, что получа- ется дополнительное количество полезных продуктов для различных отраслей народного хозяйства и не происходит повторного загрязне- ния окружающей среды. По этим причинам утилизация является не только экономически целесообразным, но и экологически предпочти- тельным решением проблемы использования пластмассовых отходов. Подсчитано, что из ежегодно образующихся полимерных отходов в виде амортизованных изделий утилизации подвергается только незна- чительная часть (всего несколько процентов). Причиной этого являют- ся трудности, связанные с предварительной подготовкой (сбор, сорти- ровка, разделение, очистка и т.д.) отходов, отсутствием специального оборудования для переработки и т.д. К основным способам утилизации отходов пластических масс от- носятся: − термическое разложение путем пиролиза; − разложение с получением исходных низкомолекулярных про- дуктов (мономеров, олигомеров); − вторичная переработка. Пиролиз – это термическое разложение органических продуктов в присутствии кислорода или без него. Пиролиз полимерных отходов позволяет получить высококалорийное топливо, сырье и полуфабрика- ты, используемые в различных технологических процессах, а также мономеры, применяемые для синтеза полимеров. В процессе пиролиза могут образовываться газообразные (пиролиз- ный газ), жидкие (пиролизное масло) или твердые (кокс) продукты . Газообразные продукты термического разложения пластмасс могут использоваться в качестве топлива для получения рабочего водяного пара. Жидкие продукты используются для получения теплоносителей. Спектр применения твердых (воскообразных) продуктов пиролиза отхо- дов пластмасс достаточно широк (компоненты различного рода защит- ных составов, смазок, эмульсий, пропиточных материалов и др.) . Совершенствование установок для сжигания бытового мусора привело к возникновению таких методов пиролиза, которые позволяют получать горючие, безвредные для окружающей среды газы; значи- тельное уменьшение объема выбросов. Однако получаемые при этом 10