Касимов А.М. и др. Современные проблемы и решения в системе управления опасными отходами

Подождите немного. Документ загружается.

- 401 -

возврат очищенной воды в производственный цикл. Отказ от

нейтрализации объединенных промышленных стоков и индивидуальная

обработка отработанных электролитов позволяют получать осадки с

высоким содержанием редких и цветных металлов.

С целью утилизации ценных компонентов из гальванических шламов

машиностроительных и др. предприятий в лаборатории «Систем и методов

управления промышленными отходами и выбросами в атмосферу»

УкрНИИЭП разработаны способы и установки переработки

гальванических шламов с получением комплексных лигатур (рис. 8.5).

Известь

Стоки после извлечения ионов Ме

Флокулянт

Шлам в

отвал

Вода

Нейтрализованные стоки

Ме-содержащий сток

Ионогенное ПАВ

NaOH

Концентраты Ме на выплавку лигатур

Сжатый воздух

Рис. 8.5. Аппаратурно-технологическая схема установки по извлечению

соединений тяжелых и жидких металлов из промывных вод и

технологических растворов гальванических производств

1 – сборник исходного раствора; 2 – сборники реагентов для корректировки рН

исходного раствора; 3, 5, 9, 13 – насос-дозатор; 4 – реактор с мешалкой и барботажом

сжатого воздуха; 6 – сборник ПАВ; 7 – бункер металлоконцентратов; 8 – сборник

деметаллизованных стоков; 10 – сгуститель-отстойник; 11 – шламовый насос;

12 – сборник флокулянта, 14 – бункер извести; 15 – весовой дозатор извести;

16 – емкость технической воды; 17 – реактор-смеситель; 18 – барабанный фильтр;

19 – бункер отвального шлама

8.2. Переработка изделий военной техники

Особо важной для машиностроения является проблема утилизации

военной техники и оборудования. Институт "Стальпроект" (г. Москва) в

сотрудничестве с рядом других предприятий РФ разработал концепцию

утилизации тяжелой бронетехники, в т.ч. танков. Известно, что попытки

- 402 -

создания специального плавильного агрегата большой емкости не привели

к успеху в силу принципиальной сложности и необходимости огромных

инвестиций в исследовательские и проектные работы в данной области.

Применение таких способов разделки крупногабаритных изделий,

как кумулятивный взрыв, гидролуч, плазменная резка, не нашли

распространения в силу экономических, технических и экологических

проблем.

В то же время количество списанных танков измеряется десятками

тысяч штук, при этом ресурс вторичных металлов в одном танке

оценивается в 20т броневого листа, около 0,5 т алюминия, около 30 кг

меди. Значимость утилизации брони определяется тем, что она содержит 1-

2% никеля, около 1,5% хрома, около 0,5% молибдена, другие ценные

легирующие элементы.

Вовлечение в коммерческий оборот такой совокупности ресурсов

является исключительно важной задачей национального масштаба.

Подобные проблемы характерны для практически всех стран бывшего

СССР.

Концепция создания цеха разделки и утилизации танков (ЦРУТ)

основывается на следующих принципах:

– повышение производительности в сравнении с газовыми резаками

и бензорезом;

– оптимальное сочетание различных физических методов раскроя

материалов, минимизирующие затраты;

– создание механизированных участков;

– комплексная утилизация всех вторичных черных и цветных

металлов;

– защита воздушного и водного бассейнов от выбросов;

– оптимизация емкостей переплавных печей в увязке с размерами

кусков лома;

– предварительный экологически чистый нагрев лома перед плавкой;

– минимизация транспортных затрат.

Рассмотрим состав ЦРУТ в варианте привязки его к действующему

металлургическому производству. В этом случае в цехе размещается

основное оборудование: стенд первичного обжига, стенды контактно-

дуговой резки (КДР), плазматоры для плазменно-дуговой резки (ПДР),

газовые резаки (ГР), оборудование для электродуговой резки, стенд

экологически чистого нагрева стального лома, печь для переплава

алюминия, печь для переплава меди, разливочная машина, оборудование

для утилизации редких и драгоценных металлов.

Цех оборудован системами аспирации, вентиляции, газоочистки,

водоочистки, энергетической, водоснабжения, АСУП. К ЦРУТ примыкает

железнодорожная ветка, имеются участки складирования сырья и

продукции. Принципиальные решения заключаются в том, что

- 403 -

оптимизация резки исходит из диапазонов толщин брони: КДР башни и

лобовой брони более 65 мм, ГР в диапазоне 35-65 мм, ПДР в диапазоне

менее 35 мм. ЭДР в труднодоступных местах. При раскрое танка на

фрагменты не более 500х50х800 мм КДР выдает 44 куска, ПДР – 93 куска.

КДР осуществляется на специальном стенде графитовым

инструментом с подачей воды в зону реза при мощности трансформатора

250

кВА. Продолжительность резки одного танка 12 ч, расход энергии –

850

кВт-ч. ПДР осуществляется серийным воздушным плазмотроном

прямого действия мощностью 90 кВт. Общее время реза плазмотрона на

одно изделие – 14ч., расход электроэнергии – около 250 кВт.ч. Работа 2-х

стендов КДР и участка ПДР требует подачи 1м

/ч воды.

В настоящее время выполняется ТЭО строительство ЦРУТ на

тыс. т/год стального лома. Оценка затрат в ЦРУТ показывает, что цена

лома будет соответствовать средней цене на углеродистый стальной лом,

при расходе на резку порядка $30/т. Удельные капиталовложения в

комплекс резки оценивается в $27/т.

Одним из компонентов, содержание которого в ПО машиностроения

постоянно увеличивается, является отработанная кабельно-проводниковая

продукция (КПП), предназначенная для подачи электрической энергии к

потребителям.

По данным Госкомстата Украины, в период с производство

кабельных изделий с медной жилой составляет около 150 тыс. т в год.

Ориентировочные объемы образуемых ежегодно отходов пластических

материалов только от этих кабелей составляют более 45 тыс. т. Срок

службы КПП – около 16 лет. В связи с наметившимся ростом объемов

производства КПП будет наблюдаться рост объемов лома и отходов

пластмасс, обусловленный истечением срока службы КПП.

Анализ существующих технологий переработки КПП показывает,

что в настоящее время как за рубежом, так и в Украине предпочтение

отдается технологиям, предусматривающим полное дробление кабельного

лома до гранулированного состояния и последующую сепарацию

полученной в результате дробления смеси компонентов. Существует

большое количество технических решений, суть которых состоит в том,

что переработка КПП осуществляется на линиях «дробления – сепарации».

В случае полного дробления кабеля до состояния мелкой фракции

возникают практически непреодолимые трудности, связанные разделением

поливинилхлорида и полиэтилена, что объясняется близостью их

физических свойств.

На предприятии «Цветмет» разработана и внедрена новая технология

переработки многокомпонентного, сложного лома и отходов кабельно-

проводниковой продукции. Суть ее состоит в исключении из

технологического процесса операций дробления и сепарации и

уменьшении количества единиц сложного оборудования по сравнению с

- 404 -

известными способами переработки. Это достигается за счет следующего:

– кабельный лом и отходы рубятся па куски, причем их длина кратна

минимальной, при которой возможно повторное использование

проволок брони;

– раскрытие брони выполняется механически вдоль длины

разрезанием оболочек, которые прикрывают броню кабеля;

– разрезанные поливинилхлоридная и полиэтиленовая оболочки

вручную отделяются от кабеля и одна от другой и складируются в

отдельные контейнеры.

Разрезание последующих оболочек выполняется после снятия

проволок брони и складирования ее в соответствующий контейнер. Все

последующие оболочки разрезаются вдоль длины и отделяются одна от

другой ручным визуальным способом на сортировочном столе, после чего

складируются в соответствующие контейнеры. Фазная изоляция

проводника тока снимается вручную после раздавливания ее на

вращающихся вальцах, на которые для увеличения захвата провода

нанесены насечки.

Полимерная изоляция разделяется на две части путем воздействия

сжимающей нагрузки, величина которой достаточна для пластического

(

необратимого) деформирования изоляции, при этом металлический

провод не деформируется.

При переработке кабеля типа МПЭВК 1 Х4х 1,2 по разработанной и

внедренной в ОАО ЮВРПО «Цветмет» технологии с каждой т

переработанного кабельного лома было получено: 560 кг стальной

оцинкованной проволоки; 101 кг алюминия; 54 кг меди (медная фольга и

медная токопрово-дящая жила); 117 кг поливинилхлорида; 155 кг

полиэтилена и 5 кг капроновой нити.

Техническими результатами такой технологии являются:

– получение незасоренных компонентов, что снимает ограничения

на пути их вторичного использования;

– комплексная глубокая переработка кабельного лома и отходов;

– экономия эиергоресурсов;

– защита ОПС от вредного воздействия отходов.

8.3. Переработка автомобильного лома

Автолом можно отнести к многотоннажным крупногабаритным

отходам потребления. До последнего времени проблема автолома в стране

не была актуальной главным образом вследствие относительно

небольшого количества автомобилей, находящихся у физических лиц и

выпускаемых отечественной промышленностью.

В последние годы положение в рассматриваемой области резко

изменилось. После 1992 г. в страну поступило и продолжает поступать

- 405 -

большое количество бывших в эксплуатации легковых машин

иностранного производства, что привело к резкому росту автомобильного

парка и заметно осложнило экологическую обстановку.

Поскольку вышедшие из употребления автомобили представляют, с

одной стороны, экологическую опасность (содержат опасные отходы:

масла, антифриз, свинец и кислоту в аккумуляторах, бензин и др.), а с

другой стороны, являются потенциальным источником вторичного сырья

(

прежде всего черных и цветных металлов). В настоящее время

переработка и утилизация автолома является одной из актуальных задач в

сфере управления отходами.

Техника и технология, применяемая для переработки автолома,

может быть также использована для разделки и переработки

крупногабаритных металлсодержащих отходов потребления, отслуживших

свой срок в быту (холодильники, стиральные машины, газовые плиты,

детские коляски, велосипеды и т.п.). При этом может быть организована

совместная переработка автолома и селективно собранных

крупногабаритных металлосодержащих отходов потребления по единой

универсальной технологии на одном и том же предприятии.

Сбор и переработка отслуживших свой срок автомобилей во многих

странах представляет актуальную проблему как по экологическим

(

ликвидация «кладбищ» автомашин), так и по ресурсным (утилизация

содержащихся в автоломе материалов) соображениям. Как следует из

практического опыта, переработка автолома наиболее рентабельна для

автомобилей, проработавших не более 10 лет, легко демонтируемых, с

относительно небольшой номенклатурой используемых материалов.

Сведения о количестве отслуживших свой срок автомобилей,

поступивших на специальные установки для переработки в различных

странах, приведены в табл. 8.2 (по годам). Степень повторного

использования материалов старого автомобиля определяется качеством и

составом этого материала, а также применяемой технологией.

Таблица 8.2

Количество поступивших в переработку автомобилей (тыс. шт.)

Страна

Год

1960 1970 1980 1985 1990 2000

США - 9000 7000-9000 10000 10000 -

Великобритания - 700 - - - -

ФРГ 200 900 1500 1200-1500 2000 3000

Нидерланды - - 36 - - -

Япония - - - 2000-3000 - -

Уже в середине 80-х гг. ХХ в. в США действовало около 180

установок по переработке автолома суммарной производительностью

около 10 млн. т/год; в Канаде – 20 установок суммарной

- 406 -

производительностью около 1 млн. т/год; в Западной Европе – около 50

установок (в т.ч. в ФРГ – около 30). Например, в США, автомобили были

основным источником черного и цветного металлолома; автолом по

количеству регенируемого из него алюминия стоит в США на втором

месте после банок из-под напитков (по данным фирмы «Aluminium Со of

Amerika», в США из автолома извлекают около 70% содержащегося в нем

алюминия).

При переработке автолома пока еще обращается должное внимание

именно на металлы. По данным германской практики, при переработке

утилизируется 71% автолома (69% составляют черные металлы, 2% –

цветные металлы), 29% (50 тыс. т/год) отправляется на свалку

(преимущественно неметаллические детали).

В Германии к 2015 г. планируется вовлечь в переработку 95% всех

отслуживших свой срок автомобилей и при этом возвращать во вторичное

использование 98-100% стали, 98-100% чугуна, 95% алюминия, 95%

свинца, 60% меди и 5-10% пластмасс. По прогнозам, к 2015 г. выход

отходов переработки автолома снизится до 5%. В табл. 8.3 приведен

вещественный состав дробленого автолома.

Таблица 8.3

Вещественный состав дробленого автолома, % масс.

Наименование компонента США Германия

Металлы 75 65-84

Неметаллы 25 16-35

Черные металлы - 67-75

Цветные металлы (без алюминия) - 3,2-8

Алюминий - 2,2-6

Стекло - 3

Резина - 7

Пластмасса 17 6-25

Вещественный состав дробленого автолома детально изучен Горным

бюро США. Изучали отслужившие свой срок 15 автомобилей

производства США и несколько машин Японии, поступивших на

внутренний рынок США (модели Honda, Datsun, Nissan, Toyota).

Перед дроблением с машин снимали аккумуляторы, топливные баки,

шины; дробленый автолом разбирали вручную. Как показала разборка,

автолом содержит 76% черных металлов, 6% цветных металлов и 18%

неметаллических материалов. Установлено, что цветные металлы в

основном представлены свинцом аккумуляторных батарей. Наибольшую

ценность в автоломе представляют металлы, в первую очередь цветные

(

данные о содержании различных цветных металлов в автомобиле

приведены в табл. 8.4).

В середине 80-х гг. ХХ в. около 4% общей массы автомобиля в США

- 407 -

приходилось на алюминий (усредненные данные по массе алюминиевых

деталей в конструкции автомобилей разных лет приведены в табл. 8.5 (по

годам).

Таблица 8.4

Содержание цветных металлов в автомобиле, %

Страна Медь и ее сплавы Цинк Алюминий Свинец

США 0,9 1,56 1,4 0,6

Европейские страны 1,0 2,1 1,9 0,7

Германия 2-10 6-15 до 40 2

Таблица 8.5

Содержание деталей из Al в конструкции автомобилей США, кг.

1960 1975 1985 1990 1995 2002

24,5 31,8 39,5 59,4 66,5 94,0

С технологической, экономической и экологической точки зрения

наиболее предпочтительны автомобили, состоящие на 30% из алюминия.

Вместе с тем зачастую из автолома (после дробления до размера 150 мм)

извлекают только черные металлы, остальное направляется на свалку.

О составе отходов переработки автолома после выделения из него

черных металлов можно судить по данным германской практики: после

магнитной сепарации остается 25-33% немагнитной фракции, содержащей

2-10% меди, до 2% свинца, 40% алюминия.

В качестве примера можно рассмотреть комбинированные процессы

на технологических линиях фирмы «Lindemann Maschinenfabrik»,

Дюссельдорф, ФРГ. На установки поступает 1,5 млн. шт./год легковых

автомобилей, мопедов и холодильников общей массой 1,2 млн. т.

Дроблению подвергают 95% изделий. Дробленый лом содержит около

4,6% цветных металлов, в т.ч. 2% Al, 1% Cu, 1,1% Pb, 0,5% Zn.

Дробленый лом подвергают воздушной и магнитной сепарации.

Хвосты магнитной сепарации содержат 35-65% цветных металлов (из них

50% Al),

остальное – резина, пластмассы и др. Затем хвосты магнитной

сепарации поступают на грохочение в барабанные грохоты с выделением

фракций: -10 мм; +65 мм; -65+30 мм. Фракции -10 мм и -30+10 мм

подвергают воздушной сепарации для отделения от металлов резины,

синтетических материалов и т.п.

Хвосты магнитной сепарации представляют собой коллективный

концентрат цветных металлов. Он содержит, % масс.: 47 – Al, 36 –

легированной стали, латуни, Cu, Zn. Легкая фракция аэросепарации

поступает на электродинамическую сепарацию, концентрат которой

содержит, % масс.: 86 – Al; 6 – цветных металлов; 8 – резины.

- 408 -

Широкое распространение в ЕС и США получил метод обогащения

автомобильного лома в тяжелых суспензиях. Технология запатентована в

Нидерландах, США, Великобритании, Германии, Франции. Степень

извлечения алюминия при использовании данной технологии составляет

90%,

остальных цветных металлов – 95%.

Подобные установки действуют в гг. Роттердами, Дуйсбурге,

Франкфурте, Гревенброке, Шеффилде и ряде др. городов. В ФРГ в

производство возвращают около 40% пластмасс с отработавших

автомобилей, используемых для изготовления бамперов и др. деталей. На

рис. 8.5 и 8.6 приведены общие виды узла первичной перегрузки автолома

на одном из предприятий США и установки разделки автомобилей в

Германии.

Рис. 8.5. Общий вид узла первичной перегрузки автолома

В процессе эксплуатации минеральные масла, входящие в состав

СОЖ, утрачивают свои первоначальные свойства и подлежат замене

свежими. Регенерация отработанных масел (в том числе масел,

растворенных в эмульсии) осуществляется различными способами:

– жидкостной экстракцией с использованием гидроокисей в качестве

экстрагентов;

– термической обработкой при температуре 300-400°С и

последующая гравитационная сепарация;

– обработкой активированной отбеливающей глиной;

– ультрафильтрацией через мембрану, проницаемую для

углеводородов и задерживающую взвешенные в масле примеси, в

частности, соединения металлов.

Регенерация масел осуществляется периодически или непрерывно.

Как показывает опыт, на крупных предприятиях с большими объемами

- 409 -

циркулирующих масел и СОЖ очистку и регенерацию целесообразно

производить централизовано.

Рис. 8.6. Установка для разделки автолома (Германия)

Регенерация лакокрасочных материалов (ЛКМ)

Вопросы утилизации различных отходов ЛКМ, образующихся в

процессе окрашивания и подготовки поверхности перед окрашиванием,

решаются в зависимости от технологии окраски, типа производства, его

месторасположения и ряда других факторов.

Большую часть отходов ЛКМ составляют технологические потери,

которые зависят от способа нанесения покрытий и группы сложности

покрываемых деталей.

Максимально допустимые значения технологических потерь ЛКМ (в

от нормативного расхода) для различных способов нанесения ЛКМ

составляют:

– налив с помощью наливочных ванн – 3%;

– ручные способы – 10%;

– распыление в электрическом поле – 10%;

– струйный облив – 10%;

– безвоздушное распыление – 8-15%;

- 410 -

– пневматическое распыление – 20-50% (отходы пентафталиевых

эмалей в тракторной промышленности составляют 8-10% общего

расхода, отходы меламиноалкидных эмалей на заводах

автомобильной промышленности достигают 25%).

Все подлежащие утилизации и переработке отходы собирают и

направляют на утилизацию в пастообразном или твердом состоянии. На

большинстве предприятий, особенно при мелкосерийном производстве,

количество образующихся отходов ЛКМ бывает недостаточно для

организации их повторного использования. В некоторых случаях

происходит смешение отходов ЛКМ различных марок, что также делает их

малопригодными для дальнейшей переработки.

Отходы ЛКМ сжигают, в основном, с помощью специальных

установок типа "Вихрь", что нельзя признать рациональным и

экономичным. Эти установки предназначены для локального уничтожения

горючих отходов, содержащих до 65% воды. В них использован принцип

направленного барботажа с одновременной турбулизацией окислителя в

камере горения с использованием энергии испаряемой воды. При

сжигании не происходит коксования твердой фазы. Система золоудаления

автоматическая – продувкой сжатым воздухом.

В зависимости от санитарно-гигиенических характеристик

промышленных отходов ЛКМ (если они слаботоксичны) их можно

обезвреживать вместе с бытовыми отходами. При этом учитывают их

удельную теплоту сгорания, взрывоопасность, температуры

воспламенения и плавления, зольность и другие факторы. В ряде случаев

отходы ЛКМ с разрешения санитарно-эпидемиологических органов

захоранивают на специальных полигонах. Однако главным направлением

обезвреживания промышленных отходов ЛКМ является их использование,

переработка и организация малоотходных производств.

Организация отделений (участков) переработки отходов ЛКМ

получила широкое распространение на заводах автомобильной

промышленности, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения.

Метод переработки зависит от свойств отходов лакокрасочных

материалов, их количества и порядка поступления.

Технологический процесс переработки отходов лакокрасочных

материалов с использованием органических растворителей состоит из

следующих основных стадий:

– сбор отходов в специальную тару и их сортировка;

– отстаивание воды и удаление остаточной влаги с нагревом до 60-

80°

С;

– приготовление замеса и перемешивание его с растворителем;

– диспергирование;

– фильтрование суспензий от посторонних примесей;