Полигоны по захоронению промышленых отходов

Введение.

1. Пластмассы.

2. Использование отходов  пластмасс путем повторной переработки.

3. Измельчение отходов  пластмасс.

4. Сепарация, отмывка  и разделение отходов.

5. Переработка индивидуальных  отходов.

6. Переработка смесей  отходов без разделения.

7. Многокомпонентное литье.

8. Получение вспененных  изделий.

9. Модификация смесей  отходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Введение.

 

Промышленность пластмасс  развивается сегодня исключительно  высокими темпами. Начиная с 60-х годов, производство полимеров, основную долю которых составляют пластмассы, удваивается  через каждые 5 лет, и эти темпы  роста в соответствии с прогнозом  на период до 1990 г. сохранятся.

Характерным является опережающее  развитие в промышленности пластмасс  термопластичных материалов, составляющих в среднем около 70 % от общего количества производимых пластмасс. Одним из сопутствующих  эффектов бурного роста промышленности пластмасс является одновременное  увеличение количества пластмассовых  отходов. Так, в ФРГ они составили  в 1977 г. 1,2 млн. т, в США общие отходы полимеров в 1980 г. — 6,4 млн. т, а в  Японии по прогнозу к 1985 г. превысят 4,4 млн. т/год. В Англии образуется в  год около 800 тыс. т пластмассовых  отходов, из которых примерно 300 тыс. т составляют промышленные отходы термопластов. В Швеции количество отходов только от переработки пластмасс превышает 11 тыс. т/год. В 1975 г. в ГДР отходы пластмасс  составили 30—40 тыс. т, в Польше —  около 20 тыс. т, а всего в странах-членах СЭВ — 200—250 тыс. т.

Таким образом, отходы пластмасс превратились в серьезный источник загрязнения  окружающей среды и большинство стран резко интенсифицировали работы по созданию эффективных процессов утилизации или обезвреживания этих отходов. Это во многом связано и с тем, что пластмассовые отходы являются все возрастающим по масштабам вторичным сырьем, которое может служить как для получения изделий и композиций, так и в качестве источника топливных ресурсов. В условиях, когда сырьевые нефтехимические проблемы и проблемы энергетики очень остро стоят во многих странах мира, определенный вклад в решение этих вопросов может внести применение рациональных способов утилизации и обработки пластмассовых отходов.

По источникам образования отходы делятся на две большие группы: отходы производства и отходы потребления. Первая группа состоит из отходов, образующихся на стадии синтеза полимеров и  при их переработке. Вторая группа включает в себя отходы технического назначения, источником образования которых являются различные области промышленности, применяющие пластмассы, и бытовые отходы, состоящие и основном из вышедших из употребления изделии (главным образом тара и упаковка).

Основную долю отходов, естественно, составляют термопласты, что соответствует  их высокому удельному весу в общем  выпуске пластмасс.

Задачи, стоящие в связи с  утилизацией и обезвреживанием  отходов пластмасс, существенно  различаются. При разработке способов использования производственных отходов  главные трудности связаны с  их более низким качеством по сравнению  с первичными пластмассами, наличием инородных включений, загрязнений  и, в меньшей степени, с необходимостью разделения отходов на индивидуальные по видам пластмассы. При утилизации отходов второй группы большие сложности  возникают при организации сбора, транспортировки и выделения  пластмасс из общей массы производственно-бытовых  отходов. Поскольку содержание в  них пластмассовых отходов сравнительно невелико (2—12 %), трудоемкость выделения  последних не всегда окупается. Это  в свою очередь наталкивает на новые пути утилизации, связанные  с совместной переработкой пластмассовых  отходов с бытовым мусором. В  случае же, если их удается отделить, дальнейшая обработка ничем не отличается от обработки производственных отходов  пластмасс.

 
1. Пластмассы.

Пластмассы или полимеры и изделия  из них нашли широкое применение во всех областях человеческой деятельности. Производство и использование пластмасс—одно из проявлений научно-технического прогресса, так как оно способствует снижению издержек на производство многих изделий, эксплуатационных расходов, повышению качества и улучшению их внешнего вида. Незначительн

ая масса изделий из пластмасс позволяет снизить транспортные расходы и затраты труда при монтаже крупногабаритных конструкций. Физико-химические и механические свойства, а также экономические преимущества пластмасс обусловливают их важную роль в химизации хозяйства. Полимерные материалы заменяют различные традиционные материалы (металлы, стекло, бумагу, картон, кожу).

Мировой выпуск пластмасс с 1960 г. по 1980 г. возрос с 6,9 млн. т до 59,5 млн. т, или  в 8,6 раза. За этот период выпуск пластических масс и синтетических смол в нашей  стране вырос с 312 тыс. т до 3,6 млн. т, т. е. более чем в 11 раз. За годы одиннадцатой пятилетки производство пластмасс увеличилось еще в 1,7 раза и достигло 6,25 млн. т. У нас  в стране потребность в пластмассах  еще превышает возможности их производства, несмотря на высокие  темпы развития. Это объясняется  высоким эффектом их использования. Так, укрупненные расчеты эффективности  производства и применения пластмасс  показали, что выпуск 1 млн. т этих материалов дает экономию 0,6 млрд. долл. за счет снижения себестоимости, 1,0 млрд. долл. — за счет капитальных вложений и 0,5—0,6 млрд. чел.— час, что эквивалентно условному освобождению 300 тыс. работающих.

Одно из важнейших преимуществ пластмасс в сравнении с другими материалами — широкая возможность получения материалов с заданной комбинацией свойств. Пластмассы находят все большее применение в строительстве, машиностроении, электронной промышленности, производстве мебели, тары, упаковки, предметов бытового назначения, а также в сельском хозяйстве, на транспорте, в медицине и т. д.

В последние годы увеличился выпуск таких материалов, как термоэластопласты  и фторуглеродные пластмассы. Термоэластопласты, представляющие собой новый класс  материалов — блок-сополимеров, сочетают в себе свойства вулканизированных  каучуков и термопластов. К ним  относятся бутандиенстирольные, изопренстирольные, полиолефиновые, этиленвинилацетатные сополимеры. Термоэластопласты, подобно обычным пластмассам, могут быть переработаны методами экструзии, каландрирования, термоформования и литья под давлением.

Фторопласты (полимеры на основе политетрафторэтилена, тетрафторэтилена и гексафторпропилена) обладают высокой коррозионной устойчивостью, термостабильностью и другими ценными свойствами, которые способствуют их широкому применению в машиностроении, электротехнике и электронике, химической промышленности, в самолетостроении, космонавтике и приборостроении, а также для бытовых нужд.

В качестве строительных материалов пластмассы применяются уже более 50 лет. Их использование в строительстве  за рубежом достигло значительных размеров. В ФРГ, например, на долю строительства приходится 25%, в США—20%, в Великобритании—20%, во Франции—18%, в Японии—13%, в Италии—10% всего потребления пластмасс.

Пластмассы не только заменяют или  дополняют традиционные материалы, но и способствуют развитию новых, более  производительных способов строительства. Преимущества пластмасс перед традиционными  материалами выражаются в облегчении конструкций, упрощении монтажных  работ, снижении транспортных расходов, расширении возможностей применения типовых  деталей, улучшении тепло- и звукоизоляции  и в конечном итоге—сокращении сроков и удешевлении капитального строительства.

Анализируя темпы роста производства пластических масс у нас в стране и за рубежом, можно предположить, что эта подотрасль химической промышленности остается наиболее быстро растущей на ближайшее десятилетие. Среди синтетических смол и пластмасс первое место по объему выработки во всем мире занимает полиэтилен. По прогнозным данным, до 2000 г. его доминирующее место сохранится.

Достоинством пластмасс является меньший расход энергии на их производство, чем на производство конкурирующих  с ними материалов. Так, на производство 1 кг распространенных видов пластмасс  расходуется около 10 МДж энергии, стали — 20 - 50, алюминия — 60 - 270, стекла бутылочного — 30 - 50 МДж. Доля стоимости  энергии в издержках производства пластмасс составляет в среднем 2%, в производстве стали - 4, стекла бутылочного - 5, цемента - 15 и алюминия первичного - 23%. Энергоемкость изготовления изделий  из пластмасс также значительно  ниже. Например, расход энергии на изготовление стеклянных бутылей в 20—30 раз выше, чем этот показатель при производстве пластмассовых сосудов такой  же емкости.

 

 
2. Использование отходов пластмасс  путем повторной переработки 

 

При всем многообразии способов утилизации промышленных отходов пластмасс  и применяемого при этом оборудования общая схема процесса может быть представлена следующим образом:

Предварительная сортировка и очистка  ® измельчение ® отмывка и  сепарация ® классификация по видам ® сушка ® конфекцирование и грануляция ® переработка в изделия

Первая стадия обычно включает сортировку отходов по внешнему виду, отделение  непластмассовых компонентов. Вторая стадия — одна из наиболее ответственных в процессе. В результате одно- или двухстадийного измельчения материал достигает размеров, достаточных для того, чтобы можно было осуществлять его дальнейшую переработку.

На следующем этапе дробленый  материал подвергают отмывке от загрязнений  различными растворителями, моющими  средствами и водой, а также отделяют от неметаллических примесей.

Четвертая стадия зависит от выбранного способа разделения отходов по видам  пластмасс. В том случае, если отдается предпочтение мокрому способу, сначала  производят разделение, а затем сушку. При использовании сухих способов вначале дробленные отходы сушат, а затем уже классифицируют. Высушенные дробленые отходы смешивают при необходимости со стабилизаторами, красителями, наполнителями и другими ингредиентами и гранулируют.

Заключительной стадией процесса использования отходов является переработка гранулята в изделия.

На установке в г. Фунабаси (рис. 1) пластмассовые отходы, содержащие до 10 % каучука, металла, стекла и других материалов, конвейером / подают на дробилку 2. Измельченные отходы промывают и пневматическим транспортом направляют в воздушный классификатор 3, где отделяется около 3 % тяжелых отходов. Далее отходы дополнительно измельчают в дробилке второй ступени и продувают через магнитный сепаратор 4 для удаления оставшихся металлов. Затем измельченные отходы промывают водой и детергентами и сушат в центробежной сушилке 7. Высушенные отходы перемешивают в турбинной мельнице 8 для предотвращения комкования и подают в экструдер 9, где с помощью таблетирующего устройства 10 материал превращается в таблетки [1,4].

На установках такого типа перерабатывают в основном отходы потребления. Что  же касается производственных отходов, то схема процесса их переработки  нередко упрощается за счет исключения ряда стадий (особенно 3, 4 и 5) и часто  сводится к следующей: 1 ® 2 ® 6 ® 7

Рис. 1. Схема регенерации пластмассовых  отходов: 1 — конвейер для подачи мешков; 2 — дробилки; 3 — воздушный  классификатор; 4 — магнитный сепаратор; 5 — промыватель; 6 — конвейер; 7 — центробежные сушилки; 8 — мельница; 9 — экструдер; 10 — таблетирующее устройство; 11 — бункер для таблеток.

 
3. Измельчение отходов пластмасс

Стадия измельчения отходов  является практически обязательной и ответственной при переработке  отходов. От качества измельчения зависит  возможность дальнейшей переработки  отходов в изделия и области  их применения.

При выборе того или иного типа оборудования необходимо учитывать  ряд факторов, главными из которых  являются: вид и характер пластмассовых  отходов, их размеры и количество, необходимая степень измельчения  и конечный размер дробленого материала  и др. Иногда отходы предварительно режут на более мелкие куски, которые  далее измельчают на стандартном  оборудовании.

Для повышения производительности стадии измельчения часто необходимо проводить предварительное уплотнение отходов, особенно тех, которые обладают низкой насыпной плотностью. Для уплотнения отходов используют дисковые уплотнители, представляющие собой грануляторы с фрикционными дисками, один из которых вращается, а другой неподвижен. Для переработки отходов полиэтиленовой пленки разработана отечественная комплексная линия производительностью 115 кг/ч, в состав которой входят узлы измельчения отходов, их уплотнения и последующей грануляции. Измельчение осуществляется в ножевой роторной дробилке с трехсекционным ротором, после чего измельченные отходы пневмотранспортом через дозирующий питатель подаются в уплотняющий конусно-шнековый экструдер с гранулирующей головкой и далее после охлаждения режутся на гранулы размером 3х4 мм (рис. 2).

Рис. 2. Линия для переработки  отходов полиэтиленовой пленки: 1 —  гранулятор; 2 — ванна охлаждения; 3 — гранулирующая головка; 4 — конусно-шнековый экструдер; 5 — дозирующий питатель; 6 — пневмотранспортер; 7 — измельчитель отходов; 8, 9 — шкафы управления; 10 — пульт управления.

 

Для уплотнения пено-материалов часто используют автоклавный метод, позволяющий из пластмасс с кажущейся плотностью 15—20 кг/м³ получать полимеры нормальной плотности и не содержащие вспенивающего агента путем постепенного повышения температуры и использования вакуума.

Уплотнение также проводят в  экструдерах, имеющих зоны вакуум-отсоса, где из полимерных отходов в расплаве удаляется вспенивающий агент и воздух. Регулируя температуры экструдера по зонам, производительность, вакуум, а также проводя многократную экструзию, можно добиться полного удаления летучих из экструдата, после чего гранулят подвергают измельчению.

Поскольку процесс измельчения  сопровождается большим выделением теплоты, в ряде дробилок предусматривается  водяное охлаждение. Это хотя и  несколько усложняет конструкцию  дробилок, однако способствует увеличению их производительности. Более высокая  дисперсность в процессе измельчения  может быть достигнута при использовании  измельчителей других конструкций, которые основаны на ударном, ударно-режущем или ударно-импульсном действии.