 |
Переработка отходов пластмасс
|
|
|
|
Переработка отходов высокомолекулярных соединений
Отходы лакокрасочных материалов
Основу этих материалов составляют лаки - растворы смол или синтетических веществ в органических растворителях, применяемые для получения блестящих прозрачных (декоративных или защитных) покрытий, приготовления эмалевых красок, грунтовок.
Наиболее распространенным способом нанесения покрытий остается ручной, реализуемый в окрасочных камерах. Обезжиренные изделия, подвешенные к конвейеру, медленно движутся через одну или несколько камер, где на их поверхность напыляют краску или эмаль. При этом из камер непрерывно отсасывается воздух, содержащий пары растворителей. Во избежание уноса частиц краски предусматриваются гидрофильтры или завесы из струй воды, орошающие стенки камер и предохраняющие их от зарастания краской.
От 20 до 50 % краски вместе с водой стекает в ванну камеры, откуда периодически вручную собирается в контейнер.
Наиболее перспективным направлением утилизации отходов этих материалов является их регенерация. Отходы в контейнерах доставляют к участку переработки и, при необходимости хранения, заливают водой. Они, как правило, находятся в пастообразном или даже твердом состоянии и нуждаются в растворении или разбавлении. Поэтому их в соответствии с технологической схемой (рис. 13) совместно с растворителем загружают в смеситель, где перемешивают в течение 4-5 ч. Затвердевшая краска набухает и частично растворяется. Полученная смесь пропускается через сетчатый фильтр с размером ячеек 10х10 мм и, очищенная от крупных включений, поступает в диссольвер (высокоскоростной смеситель), где в течение 2-3 ч происходит ее диспергирование.
|
|
|
Образовавшуюся суспензию фильтруют через сетку с отверстиями 1 мм Из диссольвера масса перекачивается в шаровую мельницу, где в течение 4-8 ч проходит дальнейшее диспергирование краски. Если после этого ее частицы имеют необходимую дисперсность (не более 90 мкм), то краска из мельницы поступает в лопастной смеситель, где разбавляется до нужной вязкости растворителем, и затем сливается в приемную емкость для последующей расфасовки и упаковки. Если частицы смеси, вышедшей из шаровой мельницы, имеют размер выше допустимого, диспергирование продолжается в бисерной мельнице, где происходит перетирание суспензии в течение 3-4 ч до получения заданной крупности. Затем производится разбавление, розлив и упаковка краски.
Регенерированные лакокрасочные материалы используются для окраски менее ответственных с точки зрения внешнего вида деталей, а также для нанесения промежуточных слоев многослойной краски. Регенерированные грунтовка и шпатлевка применяются по своему прямому назначению.
Не подлежат регенерации краски с примесью масел (получающийся продукт не обладает нербходимыми для красок свойствами), равно как и смесь красок различных марок и химического состава. Такие отходы подлежат сжиганию или захоронению.
Рис. 13. Схема технологического процесса переработки отходов лакокрасочных материалов:
1 - контейнер; 2 - смеситель; 3 - фильтр грубой очистки; 4 - дозатор; 5 - насосы; 6 - диссольвер; 7 - сетчатый фильтр; 8 - шаровая мельница; 9 - бисерная мельница; 10 - мешалка лопастная; 11 - фильтр тонкой очистки; 12 - емкость
Сжигание необходимо производить в установках с обезвреживанием дымовых газов и не допустимо на открытом воздухе. Наиболее подходящим являются мобильные установки «Вихрь» небольшой мощности (см. ч. II).
Более эффективной представляется технология пиролиза лакокрасочных отходов. По этой технологии шлам, содержащий краску, например автомобильную, сушат при температуре не более 200 оС с целью удаления воды и органических растворителей, сухой шлам подвергают пиролизу в инертной (N2, Ar) атмосфере при 600 оС с образованием газообразных и жидких продуктов, а также сухого остатка.
|
|
|
Переработка отходов пластмасс
Наиболее перспективными способами утилизации пластмассовых отходов в настоящее время считаются:
- рециклинг в рамках отрасли производства синтетических материалов;
- переработка в установках термического фракционирования;
- использование в металлургическом производстве в качестве источника энергии и восстановителей, прежде всего в доменных печах.
Пластмассы - это твердые природные или синтетические высокомолекулярные соединения или их смеси с различными наполнителями, способные при повышенных температуре и давлении размягчаться и формироваться, а после затвердевания устойчиво сохранять приданную им форму.
Ежегодно около 30 % потребляемых пластмасс переходит в отходы, составляющие в развитых странах 10 кг на одного жителя. Доля этих материалов на бытовых свалках достигает 7%. Около 85 % полимерных отходов содержат полиэтилен, пропилен, поливинилхлорид и полистирол. Источники их поступления, %> 65 - домашнее хозяйство, > 15 - торговля и промышленность, по 3-5 - сельское хозяйство, транспорт, строительство, электротехника и электроника.
Основные направления использования отходов пластмасс: а) переработка в изделия; б) термические методы; в) использование в других технологических процессах в качестве готового материала или одного из компонентов. Общая степень их переработки в Западной Европе в 1993 г. составляла немногим более 20% Около 75 % утилизации приходилось на термические методы (энергетический рецикл) и 25 % - на рецикл вещественный.
Переработка пластмассовых отходов - наиболее оптимальный метод их использования. Она включает сортировку материалов по внешнему виду, выделение пластмассовых компонентов, измельчение полимерной части, отмывку ее от органических и неорганических загрязнений и сушку, смешивание при необходимости со стабилизаторами, красителями, наполнителями и товарным продуктом, грануляцию. Последняя по применяемому оборудованию мало отличается от используемого для переработки товарного продукта.
|
|
|
Большой опыт, достигнутый некоторыми зарубежными фирмами (Япония), позволяет утилизировать индивидуальные полимерные отходы без смешивания с товарным продуктом (рис. 14). Полученный вторичный продукт в виде гранулята используют для производства тех или иных изделий.
Рис. 14. Схема регенерации пластмассовых отходов:
1 - конвейер для подачи мешков; 2 - дробилки; 3 - воздушный классификатор; 4 - магнитный сепаратор; 5 - промыватель; 6,1 - центробежные сушилки; 8 - мельница; 9 - экструдер; 10 - таблетирующее устройство; 11 - бункер для таблеток
Стабильность качества материалов из отходов позволяет также систематически использовать их для получения определенных пластмассовых изделий.
Так, из отходов полиэтилена высокого давления изготовляют мешки для мусора, трубы для защиты кабеля, хозяйственные ведра, прокладки и угольники, уплотнительные профили, пленки, применяемые в сельском хозяйстве и строительстве. Отходы литьевого полиэтилена низкого давления перерабатывают в элементы строительных опалубочных конструкций, прокладки, ведра, каркасы светильников.
Одной из острых проблем в нашей стране является проблема вторичного использования бывшей в употреблении полиэтиленовой пленки. Эти отходы ежегодно оцениваются десятками тысяч тонн. Сейчас уже разработаны технологические приемы переработки пленки в трубы для сельского хозяйства и изделия менее ответственного назначения, а также во вторичную полиэтиленовую пленку (рис.15) Стоимость получаемой таким способом вторичной пленки ниже стоимости пленки, получаемой из первичного сырья.
Рис.15. Схема производства вторичной полиэтиленовой пленки:
1 - узел сортировки отходов; 2 - дробилка; 3 - моечная машина; 4 - центрифуга; 5 - сушилка; 6 - питатель; 7 - экструзионные прессы; 8 - гранулятор; 9 - смеситель; 10 - пленочный агрегат
Помимо полиэтиленовых, к числу важнейших относятся отходы поливинилхлорида, полистирола, пропилена, полиэтиленфталата. Отметим некоторые особенности их использования.
|
|
|
В применении отходов полихлорвинила (ПХВ) можно выделить три основных направления:
- переработка в линолеум, искусственные кожи и пленочные материалы;
- химическое восстановление с регенерированием, как правило, пластификатов и поливинилхлоридного порошка;
- использование в различных полимерных композициях.
Из отходов полистирола отмечают обычно следующие: технологические, амортизационные и бракованные изделия, отходы пенополистирола и смешанные.
Термические методы находят применение в случаях, когда отходы не могут быть переработаны в изделия, различные композиции или утилизированы в других технологических процессах. В настоящее время основными термическими методами являются сжигание, газификация и пиролиз.
Пластмассовые отходы сжигают в печах различных конструкций (барабанных, многоподовых, кипящего сло я и др.), однако не используют стандартные колосниковые печи. Последнее обусловлено тем, что при нагревании, еще до сжигания, термопласты расплавляются. Это может привести к попаданию расплава в подколосниковое пространство и его затвердеванию, что затруднит эксплуатацию агрегата.
При газификации отходов пластмасс как и при сжигании, применяется различное оборудование: вращающиеся печи, реакторы шахтного типа, устройства с кипящим слоем и др. Наряду с традиционными (синтез-газ), некоторые технологии предусматривают получение и других продуктов газификации. Так, по одной из современных схем, используемой в Японии, получают аммиак.
В Европе, Японии и США все большее распространение получает пиролиз пластмассовых отходо в. В его низкотемпературном варианте (при 400-450 оС) получают топливо, на 95 % состоящее из жидких углеводородов и на 5 % - из горючего газа. Применение таких технологий экономически выгодно.
Жидкая фаза низкотемпературного пиролиза обычно представлена классическими нефтепродуктами (бензин, лигроин, керосин, газойль, тяжелые масла). Их выход достигает 65 % массы исходного сырья. Остаток пиролиза представлен гудроном.
Пиролизу могут быть подвергнуты и хлорсодержащие материалы типа ПХВ, как на заводе фирмы BASF (Германия) производительностью 15 тыс. т/год смеси отходов пластмасс, введенным в эксплуатацию в 1994 г. В этом случае отходы вначале расплавляют и дегалонизируют. Выделенный из поливинилхлорида НСl направляют на другой завод BASF, где его перерабатывают.
На второй стадии пиролиза получают жидкие продукты (керосин, лигроин, олефины, ароматические соединения) - сырье для иных предприятий BASF.
|
|
|
Иногда часть полимерных отходов применяют как вяжущее для остальной их массы. Ее вводят расплавленной до начала прессования отходов. Образующееся камневидное изделие можно использовать как теплоизоляционный или несущий конструкционный материал.
Некондиционные пластмассовые материалы утилизируют также в композициях с традиционными строительными материалами при производстве звукоизоляционных плит и панелей, герметиков.
При использовании пластмассовых отходов в доменных печах в качестве источника энергии и восстановителей полностью исключаются выбросы суперэкотоксикантов и обеспечивается полная утилизация отходов крупных промышленных районов. Комплексная система рециклинга, в которой обеспечиваются все операции от сбора пластмассовых отходов, дробления и спекания до вдувания их в доменную печь, показана на рис. 16. В Японии предполагается утилизировать таким образом более 1 млн. т. пластмасс.
Рис. 16. Система рециклинга пластмассовых отходов, соединенная с доменной печью
|
|
|
