Материалы, которые принимают на полигонах:

• Бытовые отходы жилых домов, учреждений, предприятий, занимающихся торговлей пром- и продтоваров.
• Отходы строительных организаций, которые могут быть приравнены к твердым бытовым отходам.
• Могут приниматься промышленные отходы 4 класса опасности, если их количество не превышает третьей части принимаемого мусора.

Отходы, ввоз которых запрещен на полигон:

• Строительный мусор 4 класса опасности, который содержит асбест, золу, шлаки.
• Промышленный мусор 1, 2, 3 класса опасности.
• Радиоактивные отходы.
• Полигоны устраиваются согласно строгим санитарным нормам и только на тех участках, где риск заражения человека бактериями через воздушное или водное пространство сводится к минимуму. Занимаемая площадь рассчитана примерно на 20 лет.

Компостирование

Этот метод переработки знаком огородникам, которые для удобрения растений применяют перегнившие органические материалы. Компостирование отходов - метод утилизации, основанный на естественном разложении органических материалов.

Сегодня известен способ компостирования даже неотсортированного потока бытовых отходов.

Из мусора вполне реально получить компост, который впоследствии мог бы использоваться в сельском хозяйстве. В СССР было построено множество заводов, но прекратили они функционировать из-за большого количества тяжелых металлов в мусоре.

Сегодня технологии компостирования в России сводятся к сбраживанию неотсортированного мусора в биореакторах.

Полученный продукт нельзя использовать в сельском хозяйстве, поэтому он находит применение тут же, на свалках - им покрывают отходы.

Этот метод утилизации считается эффективным при условии, что завод оснащен высокотехнологичным оборудованием. Из отходов вначале удаляют металлы, аккумуляторы, а также пластик.

Преимущества мусоросжигания:

• меньше неприятных запахов;
• уменьшается количество вредных бактерий, выбросов;
• полученная масса не привлекает грызунов и птиц;
• есть возможность при сжигании получать энергию (тепловую и электрическую).

Недостатки:

• дорогостоящее строительство и эксплуатация мусоросжигательных заводов;
• строительство занимает не менее 5 лет;
• при сжигании отходов в атмосферу попадают вредные вещества;
• зола от мусоросжигания токсична и не может храниться на обычных свалках. Для этого нужны специальные хранилища.

По причине нехватки городских бюджетов, несогласованности с мусороперерабатывающими компаниями и по другим причинам в России пока не налажено производство мусоросжигающих заводов.

Пиролиз, его виды и преимущества

Пиролизом называют сжигание мусора в специальных камерах, препятствующих доступу кислорода . Есть два вида :

• Высокотемпературный - температура сжигания в печи свыше 900°С.
• Низкотемпературный - от 450 до 900°С.

При сравнении обычного сжигания как метода утилизации мусора и низкотемпературного пиролиза можно выделить следующие преимущества второго способа:

• получение пиролизных масел, которые впоследствии используют при производстве пластмасс;
• выделение пиролизного газа, который получают в достаточном количестве для обеспечения производства энергоносителей;
• выделяется минимальное количество вредных веществ;
• установки для пиролиза перерабатывают почти все виды бытовых отходов, но мусор предварительно должен быть отсортирован.

Высокотемпературный пиролиз в свою очередь имеет достоинства перед низкотемпературным:

• не требуется сортировать отходы;
• масса зольного остатка значительно меньше, и его можно использовать в промышленных и строительных целях;
• при температуре горения свыше 900°С разлагаются опасные вещества, не попадая в окружающую среду;
• полученные пиролизные масла не требуют очистки, так как они имеют достаточную степень чистоты.

Преимущества есть у каждого из методов переработки мусора, но все упирается в стоимость установок: чем эффективнее и выгоднее метод утилизации, тем дороже его установка и длиннее срок окупаемости. Несмотря на эти недостатки, государство стремится реализовать проекты по эффективной и безопасной переработке мусора, понимая: за этими технологиями будущее.

Аскарова Екатерина

Реферат с презентацией

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №6»

РЕФЕРАТ ПО ТЕХНОЛОГИИ на тему

«Новые технологии переработки бытовых

И отходов производства в современном мире »

(школьная научно-практическая конференция «_Живи Земля»)

Ученицы 10 класса

Аскаровой Екатерины Сергеевны

Руководитель Е.В. Широкова

Пелагиада

2013 г

Р Е Ц Е Н З И Я

на реферат ученицы 10 класса Аскаровой Екатерины по теме «Новые технологии переработки бытовых и отходов производства в современном мире».
Рецензент учитель технологии Широкова Е.В.

Представленный для составления отзыва и рецензирования реферат соответствует уровню учебно-исследовательской работы обучающегося по предметной области технология. Тема реферата является актуальной и посвящена одной из важных исследовательских проблем – созданию безопасных безотходных технологий в современном мире.

На основе изучения достаточно большого объема научно-исследовательской литературы в реферате обобщены результаты исследования экологических проблем техногенной деятельности человека. Рассмотрены пути решения экологических проблем загрязнения окружающей среды отходами производства в России и в мире.

Несомненным достоинством реферата является изучение перспективных технологий вторичного производства. Поскольку интенсивный путь решения глобальной экологической проблемы – это снижение ресурсоемкого производства и переход к малоотходным технологиям.

В целом работа соответствует, предъявленным требованиям по оформлению ученического реферата.

1.Введение. Экологические проблемы современной цивилизации ………. 3

2. Не превратить планету в свалку…………………………………………..

3. Утилизации отходов медицинских учреждений …………...

4. Современные технологии по переработке твердых бытовых отходов …

5. Создание и развитие безотходного производства в России……………..

6.Перспективные технологии вторичных пластмасс……………………….

7. Мировой опыт вторичных ресурсов производства……………………….

8.Заключение…………………………………………………………………...

9. Список литературы…………………………………………………………

Введение

Экологические проблемы современной цивилизации

В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения атмосферы и окружающей среды. В природную среду в больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадают, в конце концов, в организм человека. На земном шаре невозможно найти место, где не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. Даже во льдах Антарктиды, где нет никаких промышленных производств, а люди живут только на небольших станциях, ученые обнаружили токсичные вещества промышленного происхождения. Их заносят сюда потоки атмосферного воздуха. Даже кратковременное воздействие некоторых из них на организм человека может вызвать головокружение, кашель, першение в горле, тошноту, рвоту. Попадание в организм человека токсичных веществ в больших концентрациях может привести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия могут служить смоги, образующиеся в крупных городах или аварийные выбросы токсических веществ промышленными предприятиями в атмосферу.

Используемые человечеством технологии ориентированы в первую очередь на использование невозобновляемых природных ресурсов. Это нефть, уголь, руды и т.п. При этом их использование технологически влечёт за собой нарушения в окружающем мире: уменьшается плодородие почв и количество пресной воды, загрязняется атмосфера.

За год в атмосферу только одного углекислого газа выбрасывается 5 млрд. тонн. В результате истончается озоновый слой, появляются озоновые дыры. В эти дыры устремляются ультрафиолетовые лучи, от которых у людей возникают раковые заболевания. Кислорода на Земле становится все меньше и меньше. А выхлопных газов заводов черной и химической промышленности, котельных, транспорта все больше и больше.

Ученые подсчитали, что каждый год во всем мире в водоемы попадает столько вредных веществ, что ими можно было бы заполнить 10 тыс. товарных поездов. Даже в водах Арктики нашли стиральный порошок.

Почва образуется медленно: для этого нужны сотни и даже тысячи лет. А вот разрушить ее можно очень быстро. За последние сто лет на Земле уничтожена примерно 1/4 часть всех плодородных почв.

Не превратим планету в свалку

Сегодня, используя сложившиеся технологии, человечество имеет разнообразнейшую структуру всевозможных отходов бытового и промышленного происхождения. Эти отходы, постепенно накапливаясь, превратились в настоящее бедствие. Самый распространенный до последнего времени способ борьбы с бытовыми отходами в городах - вывоз их на свалки - не решает проблему, а прямо скажем, усугубляет ее. Свалки - это не только эпидемиологическая опасность, они неизбежно становятся мощным источником биологического загрязнения. Главный компонент биогаза - метан - признан одним из виновников возникновения парникового эффекта, разрушения озонового слоя атмосферы и прочих бед глобального характера. В общей сложности из отходов в окружающую среду попадает более ста токсичных веществ. Нередко свалки горят, выбрасывая в атмосферу ядовитый дым.

Под полигоны для мусора на десятки лет отчуждаются громадные территории, их, безусловно, можно было бы использовать с большей пользой. И, наконец, чтобы обустроить полигон и содержать его на уровне современных экологических требований, нужны большие средства. Очень дорого обходится рекультивация закрытых (уже не действующих) полигонов. Это целый комплекс мер, цель которых - остановить вредное воздействие свалок на окружающую среду, в том числе на почву и подземные воды. Рекультивация всего лишь одного гектара мусорного полигона обходится сегодня в 6 миллионов рублей. Велики и транспортные расходы на перевозку отходов, поскольку свалки, как правило, располагаются далеко от города.

Количество накапливающегося мусора постоянно растет. Сейчас его на каждого горожанина приходится от 150 до 600 кг в год. Больше всего мусора производят в США (520 кг в год на одного жителя), в Норвегии, Испании, Швеции, Нидерландах – 200-300 кг, в Москве – 300-320 кг.

Для того чтобы в природной среде разложилась бумага, требуется от двух до десяти лет, консервная банка – более 90 лет, фильтр от сигареты – 100 лет, полиэтиленовый пакет – более 200 лет, пластмасса – 500 лет, стекло – более 1000 лет. Вспомните об этом, прежде чем бросить в лесу старый полиэтиленовый пакет или бутылку.

В составе современного бытового и промышленного мусора много крайне медленно разлагающихся пластмасс (полимерных материалов). С новыми полимерными материалами ситуация лучше – в их составе есть светочувствительные молекулярные группы, которые легко усваиваются микроорганизмами. Скорость разложения таких полимерных отходов

возрастает во много раз, отпадает необходимость их сжигания в высокотемпературных печах.

США остаются одной из самых «замусоренных» стран мира, там ежегодно образуется до 160 млн. мусора. Нагруженная этим мусором колонна десятитонных грузовиков растянулась бы от Земли до Луны, а 18 млрд. одноразовых пеленок, которые ежегодно выбрасывают американцы, можно протянуть от Земли до Луны 7 раз.

Экологически опасен пористый стайроформ, из которого делают одноразовые стаканы. Если расставить в ряд стаканы, использованные за год, они опояшут Землю по экватору 463 раза. Этот пластик не разлагается в природе, а при его производстве из дорогостоящей нефти в атмосферу выделяются хлоруглероды, разрушающие озоновый слой.

В США перерабатывают всего 20% мусора, остальное концентрируется на свалках. До 1/3 этого мусора составляет тара. На упаковку американцы расходуют 75% производимого стекла, 50% бумаги, 40% алюминия, 40% пластика, 8% стали. Каждый час американцы используют 2,5 млн. пластиковых бутылок. Правительства развитых стран начинают все большее внимание уделять вопросам охраны окружающей среды и поощряют создание соответствующих технологий. Развиваются системы очистки территорий от мусора и технологии его сжигания. Однако есть достаточно много причин считать, что технологии сжигания мусора являются тупиковыми. Уже в настоящее время затраты на сжигание 1 кг мусора составляют 65 центов. Если не перейти на другие технологии ликвидации отходов, то затраты будут расти. При этом следует иметь в виду, что необходимы такие новые технологии, которые со временем могли бы обеспечить, с одной стороны, потребительские запросы населения, а с другой стороны, сохранность окружающей среды.

Утилизация отходов медицинских учреждений

К сожалению, в нашей стране 90% отходов подвергаются захоронению (депонированию) на полигонах, хотя это связано с транспортными расходами и отчуждением больших территорий. Кроме того, полигоны зачастую не

соответствуют элементарным санитарно-гигиеническим требованиям и являются вторичными источниками загрязнения окружающей среды. Но

если от большинства отходов еще можно сравнительно безопасно избавиться путем депонирования, то некоторые их виды, например, медицинские

отходы, подлежат обязательной переработке. Они значительно отличаются от остальных отходов и требуют особого внимания. В них кроется опасность для человека, обусловленная прежде всего постоянным наличием в их

составе возбудителей различных инфекционных заболеваний, токсических, а нередко и радиоактивных веществ.

К 2005 году в мире, по обобщенным данным, их накопилось уже около 1,8 млрд. тонн, что составляет примерно 300 кг на каждого жителя планеты.

Особую опасность представляют инъекционные иглы и шприцы, поскольку неправильное обращение с ними после применения может привести к повторному использованию. По оценке ВОЗ, в 2000 году только в результате повторного использования шприцев были инфицированы:

• 21 миллион человек - вирусом гепатита B (HBV) (32 % всех новых инфекций);
• два миллиона человек - вирусом гепатита C (HCV) (40 % всех новых инфекций); и
• по крайней мере 260 000 человек - ВИЧ (5 % всех новых инфекций).

Современные технологии по переработке твердых бытовых отходов

Наиболее перспективным способом решения проблемы городских свалок является переработка отходов. Получили развитие следующие основные направления в переработке: органическая масса используется для получения удобрений, текстильная и бумажная макулатура используется для получения новой бумаги, металлолом направляется в переплавку. Основной проблемой в переработке является сортировка мусора и разработка технологических процессов переработки.

Предлагаемые современные технологии позволяют одновременно решить проблему утилизации мусора и создать местные источники энергии. Таким образом, мусор вернется к нам не в виде разрастающихся свалок и загрязненной воды, а в виде электричества по проводам, тепла в батареях отопления или выращенных в теплицах овощей и фруктов

Предварительная сортировка. Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию).

Санитарная земляная засыпка. Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6м в

уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза.

Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки.

Сжигание. Это широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой - повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии.

Переработка горючих отходов. Предлагаемая технология газификации позволяет перерабатывать горючие отходы в закрытом реакторе с получением горючего газа. Могут быть переработаны отходы следующих типов:

• горючая фракция твердых бытовых отходов (ТБО), выделенная при сортировке;
• твердые промышленные отходы - нетоксичные твердые отходы, произведенные промышленными, торговыми и другими центрами, например: пластик, картон, бумага и т. д.;
• твердые горючие продукты переработки автомобилей: большинство автомобильных пластиков, резина, пеноматериалы, ткань, дерево и т. д.;
• сточные воды после осушения (наиболее эффективная переработка сточных вод достигается при использовании биотермической технологии);
• сухая биомасса, такая как отходы деревообработки, опилки, кора и т. д.

Процесс газификации является модульной технологией. Ценным продуктом переработки является горючий газ, производимый в объеме от 85 до 100 м 3 в минуту. Газ может быть использован для производства тепло-/электроэнергии для сопутствующих производств или на продажу.

Переработка гниющих отходов. Органическая фракция ТБО, полученная в результате сортировки, а также отходы ферм и очистных сооружений могут быть подвергнуты анаэробной переработке с получением метана и компоста, пригодного для сельскохозяйственных и садоводческих работ.

Переработка органики происходит в реакторах, где бактерии, производящие метан, перерабатывают органическую субстанцию в биогаз и гумус.

Переработка использованных шин. Для переработки шин используется технология низкотемпературного пиролиза с получением электроэнергии, сорбента для очистки воды или высококачественной сажи, пригодной для производства автопокрышек.

Линии демонтажа старых автомобилей. Для переработки старых автомобилей используется технология промышленного демонтажа, позволяющая вторично использовать отдельные детали. Экономическая эффективность предприятия обеспечивается продажей автомобильных деталей и отсортированных материалов. Для эффективной эксплуатации завода в зависимости от транспортных тарифов в радиусе 25-30 км от завода должно быть в наличии 25 000 остовов старых автомобилей. В общем случае для завода требуется площадка, по крайней мере, 20 000 м 2 . Поставка линии промышленного демонтажа включает обучение рабочего персонала на площадке заказчика и в Западной Европе, обучение управлению предприятием и тренинг по организации сбора старых автомобилей и продаже запчастей и материалов.

Утилизация медицинских отходов. Предлагаемая технология очистки медицинских отходов стерилизует такие виды медицинских отходов как иглы, ланцеты, медицинские контейнеры, металлические зонды, стекло, биологические культуры, физиологические вещества, медикаменты, шприцы, фильтры, пузырьки, подгузники, катетеры, лабораторные отходы и т.д. Технология очистки медицинских отходов измельчает и стерилизует отходы, так что они превращаются в сухую, однородную пыль без запаха (гранулы диаметром 1-2 мм). Этот остаток является целиком инертным продуктом, не содержит микроорганизмов и не обладает бактерицидными свойствами. Остаток может быть утилизирован как обычные городские отходы или использован при ландшафтных работах.

Предлагаемые современные технологии позволяют одновременно решить проблему утилизации мусора и создать местные источники энергии. Таким образом, мусор вернется к нам не в виде разрастающихся свалок и загрязненной воды, а в виде электричества по проводам, тепла в батареях отопления или выращенных в теплицах овощей и фруктов.

Создание и развитие безотходного производства

Какие же существуют пути решения глобальной экологической проблемы загрязнения окружающей среды отходами прозводства? Создание даже самых совершенных очистных сооружений не может решить проблему охраны среды. Интенсивный путь решения глобальной экологической проблемы - это снижение ресурсоемкого производства и переход к малоотходным технологиям.

Безотходным производством, является такое производство, в котором все исходное сырье в конечном итоге превращается в ту или иную продукцию и которое при этом одновременно оптимизировано по технологическим,

экономическим и социально-экологическим критериям. Принципиальная новизна подобного подхода к дальнейшему развитию промышленного производства обусловлена невозможностью эффективно решать проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов только путем совершенствования методов обезвреживания, утилизации, переработки или захоронения отходов. Концепция безотходного производства предусматривает необходимость включения в цикл использования сырьевых ресурсов сферу потребления. Другими словами, продукция после физического или морального износа должна возвращаться в сферу производства. Таким образом, безотходное производство представляет собой практически замкнутую систему, организованную по аналогии с природными экологическими системами, в основе функционирования которых лежит биогеохимический круговорот вещества.

Безотходное производство предполагает кооперирование производств с большим количеством отходов (производство фосфорных удобрений, тепловые электростанции, металлургические, горнодобывающие и обогатительные производства) с производством - потребителем этих отходов, например предприятиями строительных материалов. В этом случае отходы в полной мере отвечают определению Д. И. Менделеева, назвавшего их «пренебрегаемыми продуктами химических превращений, которые со временем становятся исходной точкой нового производства».

Вторичные ресурсы производства в России

Образование отходов в экономике России составляет 3,4 млрд тонн в год, в том числе 2,6 млрд тонн/год - промышленные отходы, 700 млн тонн/год - жидкие отходы птицеводства и животноводства, 35-40 млн тонн/год - ТБО, 30 млн т /год - осадки очистных сооружений. Средний уровень их использования составляет около 26 %, в том числе промотходы перерабатываются на 35 %, ТБО - на 3-4 %, остальные отходы практически не перерабатываются.

Низкий уровень использования отходов (за исключением их отдельных видов - лома черных и цветных металлов, а также достаточно качественных в сырьевом отношении видов макулатуры, текстильных и полимерных отходов) объясняется, главным образом, не отсутствием технологий, а тем, что переработка большей части отходов в качестве вторичного сырья характеризуется низкой рентабельностью или вообще нерентабельна.

По данным МПР России учтено 2,4 тыс. объектов размещения опасных отходов. Условия размещения таких отходов во многих случаях не соответствует действующим в России экологическим требованиям и принятым в мире стандартам. В итоге воздействие мест накопления и захоронения отходов на окружающую среду часто превышает установленные ПДК . Имеется немало примеров, когда такое превышение составляет десятки и сотни раз.

Множество различных отходов может быть использовано вторично. Для каждого типа сырья есть соответствующая технология переработки. Для разделения отходов на различные материалы используются различные виды сепарации , например, для извлечения металла - магнитная.

Большинство металлов целесообразно перерабатывать вторично. Ненужные либо же испорченные предметы, так называемый металлолом, сдаются на пункты приема вторсырья для последующей переплавки. Особо выгодна переработка цветных металлов (меди, алюминия, олова), распространённых технических сплавов (победит) и некоторых черных металлов (чугун). значительным количеством образования отходов в России;

Возможна вторичная переработка бумаги: старые бумаги вымачиваются, чистятся и измельчаются для получения волокон - целлюлозы . Дальше процесс идентичен процессу производства бумаги из лесоматериалов.

На сегодняшний день в правительстве рассматриваются предложения по созданию Российской системы вторичных ресурсов.

«Вторавторесурсы» - обеспечивающие сбор и прием выведенных из эксплуатации автомобилей, их дезагрегацию, первичную обработку и сбыт полученного в результате этого вторичного сырья, а также сбор и первичную переработку отходов, образующихся в результате эксплуатации автомобилей - автошин, аккумуляторов и аккумуляторных электролитов, промасленных фильтров, пластмассовых деталей;

«Втортехресурсы» - обеспечивающие сбор и прием вышедших из употребления сложной бытовой техники и радиоэлектронной аппаратуры (компьютерной техники, ксероксов, факсов, телевизоров, стиральных машин

и т. п.), их дегазагрегацию, первичную обработку и сбыт полученного при этом вторичного сырья;

«Вторресурсы» - обеспечивающие заготовку макулатуры, отходов упаковки из ламинированной бумаги, полимерной пленки и других полимерных отходов, ПЭТ-бутылок, текстильных отходов, стеклобоя и др. видов традиционного вторичного сырья.

Помимо этого, должны быть установлены производственные связи или партнерские отношения с уже функционирующими на рынке вторичного сырья системами «Ртутьсервис» (люминесцентные лампы и другие ртутьсодержащие отходы), «Вторнефтепродукт», «Вторчермет» и «Вторцветмет».

Реализация предложения по созданию Российской системы вторичных ресурсов позволит принципиальным образом изменить организационные, нормативно-правовые и экономические условия для заготовки и переработки вторичного сырья в России. Уровень использования основных видов вторичного сырья повысится через 5 лет после ввода в действие системы не менее чем на 30 %, по ряду позиций в 1,5-2 раза, снизятся потери природного сырья, содержащегося в отходах. Заметно снизится уровень загрязнения отходами окружающей природной среды.

Будут созданы новые рабочие места, что благоприятно скажется на социально-экономических показателях большинства регионов России.

Будет выполнено одно из условий для вступления России в ВТО (в части ратификации Директивы ЕС 1994 года № 62 «Об упаковке и отходах упаковки»).

Перспективные технологии вторичных пластмасс

Основным механическим способом переработки отходов ПЭТ является измельчение, которому подвергаются некондиционная лента, литьевые отходы, частично вытянутые или невытянутые волокна. Такая переработка позволяет получить порошкообразные материалы и крошку для последующего литья под давлением. Характерно, что при измельчении физико-химические свойства полимера практически не изменяются.

Предложенные технологии позволяют перерабатывать только незагрязнённые технологические отходы, оставляя незатронутой пищевую тару, как правило, сильно загрязненную белковыми и минеральными примесями, удаление которых сопряжено со значительными капитальными

затратами, что не всегда экономически целесообразно при переработке в среднем и малом масштабе.

Технология литья изделий из смесей вторичных полимеров. Измельченные полимерные отходы смешиваются для усреднения состава смеси. На стадии смешения добавляются необходимые (свето и термостабилизаторы, красители и т.п.). Подготовленная смесь подается в экструдер. Технология основана на заполнении специальной литьевой формы за счет давления создаваемого экструдером. На таком оборудовании сегодня изготавливают элементы декоративного ограждения (столбики, детали декоративного ограждения и т.п.), которые начинают использоваться в программе благоустройства городов. Например, столбики из полимерных отходов, отформованные «под чугунное литье» на порядок дешевле чугунных. Ассортимент изделий может быть самым разнообразным.

Технология прессования. Эта технология предполагает расплав полимера, его дозирование в пресс-форму, установленную на вертикальном гидравлическом прессе, прессование изделия и его охлаждение в форме . Достоинством данной технологии является использование относительно недорогого оборудования и пресс-форм. Однако эта технология предъявляет более высокие требования к исходному вторичному сырью, а именно, к его сортировке. По такой технологии из вторичного сырья изготавливают плиты напольного покрытия и транспортные поддоны.

Нетканые материалы. По оценкам западных экспертов от 60 до 70% вторичного ПЭТФ используют для производства волокна и нетканых материалов. В России сегодня перерабатывается в изделия не более 15% собираемого вторичного ПЭТФ, основная масса которого в виде «флексов» продается за пределы страны, большей частью в Китай. Низкий уровень переработки связан с высокой стоимостью импортного оборудования для производства волокна и нетканых материалов.
Сегодня производится оборудование для изготовления нетканых объемных материалов из термопластичных волокнообразующих полимеров (в том числе, вторичного ПЭТФ) по технологии аэродинамического распыления расплава. Воздушный поток формирует из расплава волокно и распыляет его на вращающийся коллектор-собиратель, на котором волокна термически скрепляются, и формируется нетканый объемный материал.

Материалы, полученные по такой технологии могут использоваться для изготовления сорбентов нефтепродуктов, различных фильтров для жидкостей, газов и аэрозолей, а также в качестве утеплителей для одежды, наполнителей для мебели и мягких игрушек.
Таким образом, все вышесказанное свидетельствует о том, что сегодня

существуют и уже используются в производстве отечественные технологии и оборудование, позволяющие производить высокорентабельную продукцию из полимерных отходов.

Мировой опыт вторичных ресурсов производства

В экономически развитых странах все меньше бытовых отходов вывозится на свалки и все больше перерабатывается промышленными способами. Самый эффективный из них - термический. Он позволяет почти в 10 раз снизить объем отходов, вывозимых на свалки, причем несгоревший остаток уже не содержит органических веществ, вызывающих гниение, самопроизвольное возгорание и опасность эпидемий.

На фоне снижения в последние 10 лет роли государства в управлении переработкой отходов в России в развитых странах мира, наоборот, наращивалась степень государственного воздействия в этой области. С целью снижения себестоимости продукции с использованием отходов введены налоговые льготы. Для привлечения инвестиций в создание производств по переработке отходов создана система льготных кредитов, в том числе частично возмещаемых и безвозмездных в случае неудачных решений. В целях стимулирования спроса на продукцию с использованием отходов в ряде стран накладываются ограничения на потребление продукции, изготавливаемой без использования отходов, наращиваются масштабы использования системы городского и муниципальных заказов на продукцию из отходов.

В Европе существует фирма, перерабатывающая вторично процессоры и извлекающая из них золото. Делается это примерно так: процессоры извлекаются из компьютеров и прочей техники и погружаются в химический раствор (в котором присутствует азот) в результате чего появляется осадок который в последствии переплавляется и становится золотыми слитками.

Ученые из Нидерландов представили последние разработки в сфере переработки отходов - улучшенную технологию, которая без предварительной сортировки, в рамках одной системы, разделяет и очищает все отходы, которые туда поступают, до первоначального сырья. Система полностью перерабатывает все виды отходов (медицинские, бытовые, технические) в закрытом цикле, без остатка. Сырье полностью очищается от примесей (вредных веществ, красителей и т. д.), пакуется и может быть использовано вторично. При этом система экологически нейтральна.

В Германии построен и протестирован TUV завод, который успешно работает по данной технологии 10 лет в тестовом режиме. На данный момент

правительство Нидерландов рассматривает вопрос о строительстве аналогичного завода на территории своей страны.

Аккумуляторы и батареи. На настоящий день все типы батарей, выпускаемые в Европе, могут быть переработаны независимо от того, перезаряжаемы они или нет. Для переработки не имеет значения, заряжена ли батарея, частично разряжена или разряжена целиком. После сбора батарей они подлежат сортировке и далее в зависимости от того, к какому типу они принадлежат, батареи отсылаются на соответствующий завод по переработке. К примеру, щелочные батареи перерабатываются в Великобритании, а никель-кадмиевые - во Франции. Переработкой батарей в Европе занимается около 40 предприятий.

Текстиль и обувь. Во многих странах Европы на мусоросборных площадках спальных районов, помимо контейнеров для сбора металла, пластика, бумаги и стекла, появились контейнеры для сбора использованной одежды, обуви и тряпи. Вся тряпь поступает в сортировочный центр. Здесь происходит отбор одежды, которая ещё может быть пригодна для использования, она впоследствии поступает в благотворительные ассоциации для малоимущих, церкви и красный крест. Непригодная одежда проходит тщательный отбор: отделяются все металлические и пластмассовые детали (пуговицы, змейки, кнопки и пр.), затем разделяют по типу ткани (хлопок, лен, полиэстер и т. д.). Например джинсовая ткань поступает на заводы по производству бумаги, где ткань измельчается и отмачивается, после этого процесс производства идентичен целлюлозному. Метод производства бумаги из ткани сохранился неизменным уже многие столетия и был завезен в Европу Марко Поло, когда он в первый раз посетил Китай. В результате получается два типа бумаги: 1. «Артистический» для акварели или гравюры со своей текстурой, прочностью и долговечностью. 2. Бумага для производства банкнот.

Обувь подвергается похожему процессу сортировки: подошва отделяется от верха, компоненты сортируются по типу материала, после чего поступают на предприятия по переработке резины, пластмассы и т. д. В этом своего успеха достигла инновационная компания спортивной одежды NIKE, в магазинах которой в США можно получить скидку, оставив свои сношенные кроссовки.

Заключение

Подлинная перспектива выхода из экологического кризиса – в изменении производственной деятельности человека, его образа жизни, его сознания. Научно-технический прогресс создаёт не только перегрузки для природы; в наиболее прогрессивных технологиях он даёт средства предотвращения негативных воздействий, создаёт возможности экологически чистого производства. Возникла не только острая необходимость, но и возможность изменить суть технологической цивилизации, придать ей природоохранительный характер. Одно из направлений такого развития – создание безопасных производств. Используя достижения науки, технологический прогресс может быть организован таким образом, чтобы отходы производства не загрязняли окружающую среду, а вновь поступали в производственный цикл как вторичное сырье. Пример дает сама природа: углекислый газ, выделяемый животными, поглощается растениями, которые выделяют кислород, необходимый для дыхания животных. Если учесть, что 98% исходного сырья современная промышленность переводит в отходы, то станет понятной необходимость задачи создания безотходного производства.

Экологически чистыми являются и некоторые альтернативные (по отношению к тепловым, атомным и гидроэлектростанциям) источники энергии. Необходим быстрейший поиск способов практического использования энергии солнца, ветра, приливов, геотермальных источников.

Экологическая ситуация вызывает необходимость оценивать последствия любой деятельности, связанной вмешательством в природную среду.

Еще Ф. Жолио-Кюри предупреждал: «Нельзя допустить, чтобы люди направляли на своё собственное уничтожение те силы природы, которые они сумели открыть и покорить».

Время не ждёт. Наша задача всеми доступными методами стимулировать всякую инициативу и предприимчивость, направленную на создание и внедрение новейших технологий, способствующих решению любых экологических проблем. Способствовать созданию большого числа контрольных органов, состоящих из высококвалифицированных специалистов, на основе чётко разработанного законодательства согласно международным соглашениям по экологическим проблемам. Постоянно доносить информацию до всех государств и народов по экологии посредством радио, телевидения и прессы, тем самым поднимать экологическое сознание людей и способствовать их духовно-нравственному возрождению согласно требованиям эпохи.

Человечество пришло к пониманию, что дальнейшее развитие технического прогресса невозможно без оценки влияния новых технологий на экологическую ситуацию. Новые связи, создаваемые человеком, должны быть замкнуты, чтобы обеспечить неизменность тех основных параметров планеты Земля, которые влияют на ее экологическую стабильность.

В заключении мне хочется напомнить высказывание Сен-Симона: «Счастливой будет та эпоха, в которой честолюбие начнёт видеть величие и славу только в приобретении новых знаний и покинет нечистые источники, которыми оно пыталось утолить свою жажду». То были источники бедствий и тщеславия, утолявшие жажду только невежд, героев завоевателей и истребителей человеческого рода.

Список литературы:

1. Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий. – М.: Недра, 1999.

2. Григорьев А.А. Города и окружающая среда. Космические исследования. – Мысль, 2002.

3. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. – 2007.

4. Одум Ю. Основы экологии. – Мир, 2004.

5. Радзевич Н.Н., Пашканг К.В. Охрана и преобразование природы. – Просвещение, 2005.

6. Самсонов А. Л. журнал «Экология и жизнь» – Г. Д. Сюнькова, 2000.

7. Миркин Б. М, Наумова Л. Г. Экология России, 2006.

Современный мир не стоит на месте. Каждый год увеличиваются объёмы производства, продолжается рост населения и расширение городов. Вместе с этим назрела проблема утилизации мусора. На земле специальные свалки для отходов жизнедеятельности присутствуют в ограниченном количестве. При этом поступающие на них объёмы превышают их вместимость, поэтому мусорные горы увеличиваются с каждым днём. Необработанные кучи отходов негативно влияют на экологическое состояние планеты. Именно поэтому возникла потребность в создании качественных мусороперерабатывающих заводов. На этих объектах необходимо применять только современные методы переработки отходов и их утилизации. Стоит отметить, что генерируемый человечеством мусор относится к различным группам опасности. Чтобы переработка отходов была эффективной, для каждого отдельного вида необходимо подобрать свой метод утилизации. Но прежде требуется их рассортировка.

Отходы бытовые

К этому числу относятся остатки продукции, связанные с жизнедеятельностью людей. Это могут быть пластиковые, бумажные, пищевые и другие подобные отходы, которые были выброшены из учреждений и домов населения. Мусор, от которого мы привыкли избавляться, встречается на каждом шагу. Многим отбросам приписывается пятая и четвёртая степень опасности.

Переработка бытовых отходов из пластика не должна обходиться без механического воздействия, т. е. измельчения. Далее, их в обязательном порядке обрабатывают химическими растворами. Нередко после такой процедуры изготавливаются новые полимерные вещества, которые используются вторично для создания новой продукции. Такие бытовые отходы, как бумага или пищевой мусор можно подвергнуть компостированию и последующему перегниванию. Впоследствии полученный состав подойдёт для применения в сельскохозяйственном деле.

Биологический тлен

Биологическими видами в природе являются человек и животные. Эти две группы также генерируют большой объём отходов. Много подобного сора приходит от ветеринарных клиник, санитарно-гигиенических организаций, учреждений общественного питания и подобным предприятий. Переработка отходов биологического характера сводится к их сжиганию. Вещества жидкой консистенции перевозят на специальном транспорте. Сжигание также применяют по отношению к отходам органического происхождения.

Промышленные отходы

Этот вид отходов образуется в результате функционирования производства и технологической деятельности. Сюда относится весь строительный мусор. Он появляется в процессе монтажных, облицовочных, отделочных и других работ. Например, к этой категории мусора относятся лакокрасочные остатки, теплоизоляционные вещества, древесина и другой производственный «хлам». Переработка промышленных отходов нередко заключается в сжигании. Деревянные остатки подходят для получения определённого количества энергии.

Радиоактивный мусор

К таким отходам относятся растворы и газы, которые не подходят для использования. В первую очередь – это биологические материалы и объекты, содержащие радиоактивные компоненты в большом количестве (выше допустимой нормы). Степень опасности зависит от уровня радиации в таких отбросах. Подобный мусор утилизируют путём захоронения, некоторый просто сжигают. Подобный способ переработки относится и к следующей группе остатков деятельности.

Медицинские отходы

В этом списке находятся все вещества, которые производят медицинские учреждения. Примерно 80% отходов – простой бытовой мусор. Он неопасный. Зато оставшиеся 20% способны так или иначе причинить ущерб здоровью. В России утилизация и переработка отходов радиоактивного и медицинского характера имеет множество запретов и условностей. Также в стране тщательно прописаны необходимые условия обращения с этой группой мусора, способы их захоронения или сжигания. Были созданы специальные могильники для жидких и твёрдых радиоактивных компонентов. Если необходимо избавиться от медицинского мусора, его складывают в особые пакеты и поджигают. Но этот метод, к сожалению, также небезопасен, особенно если препараты относятся к первой или второй группе опасности.

Разделение на классы

Все отходы делятся в зависимости от своего агрегатного состояния. Так, они бывают твёрдыми, жидкими или газообразными. Кроме того, весь мусор классифицируется по степени опасности. Всего есть четыре класса. Мусор, относящийся к первой степени опасности, несёт наиболее сильную угрозу планете и живым организмам, в том числе человеку. Эти отходы способны испортить экологическую систему, что повлечёт за собой катастрофу. К ним относятся следующие вещества: ртуть, полоний, соли свинца, плутоний и т. д.

Ко второму классу относятся остатки, способные вызвать экологический сбой, который не сможет восстановиться в течение продолжительного периода (около 30 лет). Это хлор, различные фосфаты, мышьяк, селен и другие вещества. К третьей группе опасности принадлежат те отходы, после воздействия которых система сможет восстановиться за десять лет. Но только в том случае, если мусор больше не будет оказывать влияние на заражённый объект. Среди них выделяют хром, цинк, этиловый спирт и так далее.

Малоопасным отходам – сульфатам, хлоридам и симазину – присвоен четвёртый класс. Но это не значит, что они практически не влияют на человека и экосистему. При устранении источника организм или природа смогут восстановиться только через три года. Существует мусор пятого класса. Это означает, что отходы совершенно безопасны для экологии.

Важность переработки мусора

Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов:

1. Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов).
2. Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.
3. В некоторых случаях предметы, выполнившие своё предназначение, оказываются источником веществ. При этом они более дешёвые, чем природные материалы.

Подробней об утилизации

Утилизация – это изменение отходных материалов до полного исчезновения или видоизменения структуры, чтобы не было возможности использовать их повторно. Но это слово может носить и другой смысл. Например, часто оно употребляется в переносном значении.

Сегодня большое количество отходов применяется повторно в разных целях. Весь мусор, который сегодня утилизируют, делится на две основные группы:

1. Твёрдые бытовые отходы (стекло, бумага, пластик, пищевые отходы).
2. Производственные отходы (биологические, медицинские, радиоактивные, строительные отбросы, а также мусор транспортного комплекса).

Провести утилизацию можно одним из нескольких способов, которые также поделены на группы. Например, к основным методам относят термическую обработку, компостирование, являющееся естественным методом разложения, и захоронение мусора на специальных полигонах. Некоторые эти способы переработки отходов позволяют получить вторичное сырьё.

Вторичные материалы

Обычно все отходы, которые остаются после производства и деятельности человека, именуют «вторсырьем». Но это представление не совсем верное. Дело в том, что не все отбросы целесообразно использовать вторично или отправлять на другие нужды. Есть и такая группа мусора, которая применяется вторично только лишь в качестве источника энергии (после специальной обработки), поэтому также не причисляется к вторичному сырью. Те вещества, что после переработки выдают энергию, именуются «вторичным энергетическим сырьём».

К этой группе можно отнести только те материалы, которые после определённого воздействия могут стать пригодными в народном хозяйстве. Наглядным примером является жестяная банка из-под консервов. Она уже не может использоваться для хранения пищевых продуктов, но после переплавки из неё изготавливают новую ёмкость для пищи или другие металлические предметы. Становится очевидным: вторичным сырьём называются предметы, которые после использования по прямому назначению являются ресурсами, что пригодятся для дальнейшего применения. Чтобы получить новое изделие или сырьё, необходима переработка мусора. Сегодня для этого используется несколько способов, которые описаны ниже.

Естественная переработка

Ещё в XX веке в большинстве случаев переработка бытовых отходов проводилась путём компостирования. В специально вырытые котлованы сбрасывался мусор, в частности органический, и присыпался землёй. Со временем отходы разлагались, сгнивали и использовались в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Но сравнительно недавно такой метод был немного модифицирован. Учёные разработали герметичные установки для подогрева компостированного мусора. Органические остатки в этом случае начинают быстрей разлагаться, отчего образуется метан, который является биогазом. Именно его начали использовать для создания биотоплива.

Появились специализированные компании, которые строят мобильные станции для переработки отходов. Их применяют в маленьких посёлках или в фермерском хозяйстве. Было подсчитано, что подобные станции крупного размера, предназначенные для городов, содержать невыгодно. Чтобы получить разлагающийся продукт, нужно достаточно много времени, а образовавшиеся удобрения всё равно остаются неиспользованными, и их также нужно как-то утилизировать. Помимо этого, есть другие отбросы, которые некуда девать, поэтому они будут накапливаться. Например, это пластик, строительные остатки, полиэтилен и прочее. А создать специализированный завод, где проводилась бы переработка твёрдых бытовых отходов, для властей экономически невыгодно.

Термическая утилизация

Под термической переработкой подразумевается сжигание твёрдого бытового мусора. Процесс применяется для сокращения количества органических веществ и их обезвреживания. Далее, полученные остатки подвергаются захоронению или утилизации. После горения мусор значительно сокращается в объёме, все бактерии истребляются, а полученная энергия способна генерировать электроэнергию или обогревать воду для отопительной системы. Подобные заводы обычно устраивают неподалёку от крупных городских свалок, чтобы переработка твёрдых отходов проходила конвейером. Там же неподалёку находятся полигоны, предназначенные для захоронения переработанных остатков.

Можно отметить, что сжигание отходов делится на прямое и пиролизное. При первом способе можно получить лишь тепловую энергию. Одновременно пиролизное сжигание создаёт возможность добыть жидкостное и газовое топливо. Но независимо от способа термической утилизации, в атмосферу во время горения выделяются губительные вещества. Это вредит нашей экологии. Некоторые устанавливают фильтры. Их цель – задерживать твёрдые летучие вещества. Но как показывает практика, даже они не способны остановить загрязнение.

Если говорить о технологии переработки отходов медицинского характера, в России уже установлено несколько специальных печей. Они оборудованы приборами газоочистки. Кроме этого, в стране появились микроволновая, паротепловая обработки и автоклавирование. Всё это является альтернативными методами сжигания медицинского и другого подходящего мусора. Остатки, содержащие ртуть, обрабатываются особым термохимическим или гидрометаллургическим способами.

Плазменная утилизация

Этот метод на данный момент является наиболее современным способом утилизации. Его действие проходит в два этапа:

1. Отходы измельчаются и сдавливаются под прессом. Если есть необходимость, мусор просушивается, чтобы добиться гранулированной структуры.
2. Полученные вещества отправляются в реактор. Там плазменный поток передаёт им столько энергии, чтобы они приобрели газообразное состояние.

Избежать возгорания получается при помощи специального окислителя. Полученный газ по составу схож с обычным природным, но он содержит меньше энергии. Готовый продукт закупоривают в ёмкости и отправляют для последующего использования. Такой газ подходит для турбин, котлов, дизель-генераторов.

Подобная переработка отходов производства и бытового мусора уже некоторое время применяется в Канаде и США. В этих странах остатки жизнедеятельности человека эффективно утилизируются, а конечный продукт используется на благо в качестве топлива. На западе уже готовятся внедрить эту технологию в ещё большем масштабе. Но поскольку подобное оборудование достаточно дорогостоящее, его не могут приобрести страны СНГ.

Возможно ли решить проблему утилизации отходов?

Конечно, чтобы переработка твёрдых отходов и опасного для здоровья мусора проходила на высшем уровне, требуется немало финансовых вложений. Также в этом должны быть заинтересованы политические круги. Но на данный момент нам приходится обходиться устаревшей техникой для утилизации. По мнению властей, существующие заводы справляются с проблемой, поэтому нет надобности их реконструировать и переоборудовать. Толчком к этому может послужить лишь экологическая катастрофа.

Хотя проблема имеет обширные масштабы, всё же решить или сократить её размеры возможно. Ситуация требует комплексного подхода со стороны общества и властей. Хорошо, если каждый подумает о том, что может предпринять лично он. Самое простое, что может сделать человек, это начать сортировать тот мусор, который генерирует он. Ведь тот, кто выбрасывает отходы, знает, где у него пластик, бумага, стекло или пищевые продукты. Если в привычку войдёт сортировать остатки жизнедеятельности, то такой мусор станет проще и быстрей перерабатывать.

Человеку необходимо регулярно напоминать о важности правильной утилизации отходов, их сортировке и бережном отношении к природным ресурсам, которыми владеет он. Если же власти не будут принимать меры, проводить мотивирующие кампании, простого энтузиазма окажется недостаточно. Поэтому проблема утилизации мусора так и останется в нашей стране на «первобытном» уровне.

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