Отходы производства в строительстве

>и нужно использовать
после дробления
для получения
древесно-цементной
массы (ДЦМ), из
которой можно
формовать
древесно-цементные
плиты и употреблять
их в строительстве.
Для получения
ДЦМ раздробленная
древесная масса
смешивается
со связующими
веществами.
Операцию смешения
можно и нужно
производить
все в том же
2-х лопастном
смесителе
Вернера-Пфлейдерера.
В качестве
связующего
компонента
можно использовать
магнезиальный
цемент, в который
можно добавить
асбест для
придания
огнестойкости
или другие
компоненты
например
мелкораздробленный
и просеянный
шлак в качестве
наполнителя.
Смесь древесной
ваты (продукт,
вырабатываемый
из хвои), костры
крупных волокнистых
растений с
магнезиальным
цементом дает
материал фибролит.
Однако, живую
хвою использовать
для стройиндустрии
конечно варварство.
На наш взгляд
для этого подходит
только мертвая
хвоя.

Кроме того,
раздробленная
древесная масса
из ТПО может
идти на получение
древесностружечных
плит (ДСП). Получение
ДСП производится
горячим прессованием
древесной
стружки со
связующим
веществом, в
качестве которого
может выступать
мочевично-формальдегидная
смола. ДСП могут
быть использованы
для многих
целей. Получение
ДСП производится
плоским прессованием
или экструзией,
т.е. выдавливанием
композиции
(древесная
масса + смола)
из специального
экструдера
(выдавливанием
массы через
экструзионную
головку (фильеру).
Кроме того
можно на основе
отходов древесины
получать
древесно-слоистые
пластики. Этот
материал получается
горячим прессованием
из древесного
шпона, пропитанного
синтетическими
термореактивными
смолами (например,
фенолоформальдегидной
смолой). Далее,
из отходов
древесины можно
изготовлять
древесноволокнистые
плиты (ДВП). Для
этого древесину
измельчают
до состояния
тонкого волокна.
Существуют
два способа
получения ДВП:

Мокрый способ
без добавки
связующего
вещества.

Сухой способ
с добавкой
связующего
вещества.

В качестве
связующего
используется
(4-8% от массы)
синтетическая
смола. С целью
повышения
механической
прочности и
придания стойкости
против влаги,
огня, действия
микроорганизмов
в состав плит
ДВП вводят
синтетические
и искусственные
смолы, антисептики
т.п. После перемешивания
из массы отливаются
плиты, которые
затем высушиваются.

Если организация
или предприятие
не имеют возможности
получать из
отходов такие
изделия, то
такие отходы
древесины после
дробления можно
перерабатывать
в биомассу
способом
экологической
биотехнологии,
которая описывается
подробно в
следующих
главах.

Производство
керамических
изделий исходя
из специфики
производства
имеет также
ряд ТПО, которые
после дробления
и исходя из
конкретных
условий нужно
использовать
в качестве
наполнителя.
Так для приготовления
дорожного
покрытия после
смешения со
связующим в
2-х лопастном
смесителе такую
массу, содержащую
дробленый
керамический
материал можно
использовать
по прямому
назначению.
ТПО, представляющие
собой куски
и брак из обоженной
глины - хороший
наполнитель
для приготовления
строительных
блоков с использованием
также различных
типов связующих.

3. ТПО
при производстве
полимерных
материалов
синтетической
химии, в т.ч.
отходов резины,
их свойства
и переработка

Здесь следует
подчеркнуть,
что вторичной
переработке
могут быть
подвергнуты
только ТПО из
термопластичных
синтетических
материалов,
т.е. материалов,
которые под
воздействием
температуры
приобретают
свойство пластичности
и могут формоваться
в различные
изделия. Термореактивные
синтетические
материалы и
соответственно
ТПО из них не
могут повторно
переходить
в пластичное
состояние в
виду их химической
природы. Тем
не менее такие
отходы из
термореактивных
материалов
также могут
подвергаться
физической
или химической
переработке
с получением
полезных товарных
продуктов.
Детально это
мы разберем
в последующем
материале.

Способность
многих термопластичных
материалов
в виде ТПО
многократно
перерабатываться
без значительного
ухудшения их
основных свойств
является важным
преимуществом
этих материалов.
По мере возрастания
стоимости
сырья, связанного
с истощением
природных
ресурсов и в
первую очередь
запасов нефти
проблема
использования
ТПО пластических
масс приобретает
наибольшую
актуальность.
Для правильной
и четкой переработки
ТПО пластмасс
в первую очередь
должны отвечать
главному принципу
- однотипность
и чистота. Что
же это такое?
Однотипность
- это то, чтобы
в промышленные
отходы из
полиэтилентерефталата
не смоги ни при
каких обстоятельствах
попасть отходы
из полиэтилена
или поливинилхлорида
и т.п. Это вполне
понятно, т.к.
каждый тип
полимерного
отхода имеет
определенную
температуру
размягчения
и плавления,
т.е. каждый тип
термопласта
может перерабатываться
только при
определенных
параметрах.
ТПО из полимерных
материалов
также как и
другие виды
ТПО должны
собираться
в закрытую тару
так, чтобы туда
не могли попасть
металлические
отходы, масляные
тряпки, грязь,
пыль и т.п. Особенно
опасны металлические
включения, т.к.
они моментально
выводят из
строя все
перерабатывающие
агрегаты: смесители,
триовальцы,
экструдеры,
литьевые машины.
Ремонт всех
агрегатов
сейчас обходится
очень дорого
и зачастую
просто оказывается
невозможным.
Поэтому для
переработки
ТПО из пластмасс
перед дробилками
ТПО должны
устанавливаться
магнитные
ловушки, чтобы
удалять металлические
включения (из
черных металлов)
из отходов до
их переработки.

При
переработке
ТПО из пластмасс
подвергаются
воздействию
высоких температур,
сдвиговым
напряжениям
и окислительным
процессам. При
высоких температурах
переработки
ТПО термопластов
под воздействием
термомеханических
напряжений
в какой-то мере
все же подвергаются
деструкции.
При этом при
воздействии
механических
полей и температуры
начинают разрушаться
длинные цепи
полимера и
молекулярная
масса такого
материала
стремится к
нижнему пределу.
Решающее влияние
на структуру
полимера оказывают
термические
и термоокислительные
процессы. При
этом процесс
автоокисления
встречается
наиболее часто
. Он характерен
в том числе и
для переработки
искусственных
материалов,
получаемых
химическим
путем из клетчатки
и в частности
для сложных
эфиров целлюлозы
(ацетатов целлюлозы)
.

Для
правильного
выбора процесса
переработки
ТПО из термопластов
должны приниматься
во внимание
данные о реологии
материала,
ориентировочный
физико-химический
состав термопласта
в том числе
наличие стабилизаторов
молекулярной
массы и цветостабилизаторов,
данные о термостабильности,
сыпучести,
насыпной плотности,
влажности и
т.д. При подготовке
ТПО из пластмасс
к переработке
для каждого
определенного
типа термопласта
и с учетом всех
его свойств
необходимо
вводить определенное
количество
стабилизаторов
(стабилизаторов
цвета и стабилизаторов
молекулярной
массы). Рассмотрим
влияние многократной
переработки
на технологические
свойства ряда
термопластов,
поскольку ТПО
термопластов
и есть объект
для многократной
переработки.
Начнем с полиолефинов.
Как отмечает
Штарке , изменения
структуры в
полиэтилене,
который является
одним из представителей
полиолефинов
определяются
в значительной
мере его исходной
химической
и физической
структурой.
Большую роль
для данного
полимера играет
число двойных
связей, карбоксильных
групп и степень
разветвленности.
Для высокомолекулярного
полиэтилена
преобладает
деструкция.
Для полипропилена
характерна
зависимость
деструкции
от температуры
переработки.
Свойства полистирола
и его сополимеров
также значительно
зависят от
деструктивных
процессов. ТПО
из термопласта
на основе
полиметилметаакрилата
(ПММА) при
термомеханической
переработке
деструктируются
по характеру
близкому к
автокаталитическому
процессу. Примерно
также себя
ведут при переработке
ТПО из ацетатов
целлюлозы .
Полиамиды при
многократной
переработке
также деструктируются.
Для поликарбоната
снижение вязкости
расплава при
переработке
ТПО также является
существенным.
При переработке
ТПО из поливинилхлорида
снижение молекулярной
массы происходит
незначительно.
Поэтому этот
полимер заслуживает
особого внимания
для повторной
и для многократной
переработки
его в виде ТПО,
но с соблюдением
особых мер
предосторожности
о которых мы
сообщим в дальнейшем.
После рассмотрения
общих и частных
закономерностей
поведения
различных видов
ТПО термопластов
при переработке
остановимся
на основах
технологического
процесса переработки
этих материалов.

Перед
переработкой
все ТПО пластмасс
после сортировки
каждого типа
подвергаются
дроблению. При
этом все дробилки
независимо
от типа должны
оснащаться
магнитными
сепараторами
(ловушками) для
улавливания
металлических
включений (из
черного металла).
Каждый тип ТПО
термопласта
после дробления
перерабатывается
отдельно. При
этом он может
перерабатываться
самостоятельно
или в качестве
добавки к первичному
виду сырья.
Вариант переработки
(отдельно или
в качестве
добавки) определяется
зачастую видом
формуемого
изделия. Если
изделие предназначено
для ответственных
целей, скажем,
для изделий,
где не должно
быть существенного
снижения
физико-механических
показателей,
то такие ТПО
следует перерабатывать
только в качестве
небольшой
добавки к первичному
сырью. Если
изделие менее
ответственно,
то его следует
формовать
только из отходов.
Для примера
скажем при
переработке
ТПО из поливинилхлорида
для получения
популярных
стиральных
резинок раздробленные
отходы поливинилхлорида,
содержащие
отходы металла
следует расплавить
при сравнительно
низких температурах,
профильтровать
через среднюю
металлическую
сетку (из цветного
металла, т.к.
со временем
возможна коррозия
материала
сетки), собрать
в определенный
сосуд. После
охлаждения
материал раздробить
и загрузить
во все тот же
легендарный
2-х лопастный
смеситель,
загрузить туда
соответствующих
пластификаторов
в композицию
от 35 до 50% (по весу).
После перемешивания
такой композиции,
приготовленной
только из ТПО
ПВХ ее следует
сформовать
в блоки - изделия
размером 30 x 100 x
100 мм для последующей
резки на стиральные
резинки. Эти
резинки пользуются
большим спросом
у учащейся
молодежи, у
чертежников
и т.д. Они являются
великолепным
материалом,
так как ввиду
наличия пластификаторов,
последний
хорошо сорбирует
черный графит
или черную тушь
и тем самым
хорошо очищает
чертеж или
документ. Эффект
оказывается
потрясающим
по сравнению
с обычной резинкой.
Есть только
одно но. Во- первых,
переработку
ТПО из ПВХ необходимо
производить
при великолепно
работающей
вытяжной вентиляции
во избежании
попадания
продуктов
разложения
полимера на
работающего
аппаратчика,
мастера смены
и т.д. Во-вторых,
каждому работающему
по переработке
ТПО из ПВХ необходимо
соблюдать все
меры предосторожности:
тщательно мыть
руки после
окончания
работы, ни в
коем случае
не принимать
пищу на рабочем
месте.

Каждый
тип отходов
термопластов
перерабатывается
при строго
определенных
параметрах
исходя из его
химической
и физической
природы и свойств.
Все оборудование
для переработки
подбирается
конкретно
исходя из объемов
переработки
ТПО и вида таких
отходов.

Например,
для смешения
раздробленных
ТП и БО из реактопластов
(резиновой
крошки и других
отходов резинотехнических
изделий), для
переработки
природных
полимерных
материалов
авторы предлагают
двухлопастные
смесители
следующих
типов, выпускаемые
отечественной
промышленностью
(Первомайский
завод химического
машиностроения,
г. Тамбов, ориентировочная
цена по данным
на 1996 год - 600-800 млн.
рублей из обычной
стали и в 2-3 раза
дороже из нержавеющей
стали). Итак,
типы смесителей.

ВШ
- 1000 (Двухлопастной
на 1000 л)

ВШ - 2000 (Двухлопастной
на 2000 л)

ВШ - 630 (Двухлопастной
на 630 л)

Все аппараты
опрокидывающиеся.
Возможно изготовление
с накладками
на днище для
передачи материала
в формовочный
агрегат.

Некоторым
особняком при
переработке
ТПО полимерных
материалов
синтетической
химии лежит
технология
переработки
ТПО производства
резины и резинотехнических
изделий. Итак,
к ТПО резины
следует отнести
собственно
отходы производства
резины и отходы
резино-технических
изделий в процессе
производства.
Предварительно
остановимся
на видах резины.
В зависимости
от содержания
серы в резине
ее называют
мягкой (2-8% S); полутвердой
(12-20% S); твердой или
эбонитом (25-30% S).
При переработке
резины бывают
следующие виды
твердых отходов.
А) Резиновые
невулканизированные
отходы (РНВО).
Они включают
в себя смеси
не пригодные
для использования
по прямому
назначению,
и кроме того
остатки резиновых
смесей. Разумеется
самым ценным
продуктом этих
отходов является
каучук, содержание
которого достигает
до 90%. По качественным
показателям
РНВО приближаются
к исходному
первичному
сырью. Переработка
РНВО заключается
в следующем:

Сортировка
и отчистка от
посторонних
включений на
стрейнерах
или рифайнервальцах.

Обработка
очищенных
отходов на
смесительных
вальцах. Цель
операции - усреднение
физико-механических
показателей.
Разогретая
смесь срезается
с вальцев и
поступает на
участок для
производства
готовой продукции.
Б) Резиновые
вулканизированные
отходы (РВО) -
это отходы
производства
резиновых
смесей на стадии
вулканизации
и отделки готовых
видов продукции,
а также бракованные
изделия. Содержание
химически
связанного
каучука достигает
50%. РВО * ценный
вид сырья, хотя
по качеству
отличается
от первичного
сырья. РВО
применяется
для получения
товарной резиновой
крошки; применяется
также как добавка
к первичному
сырью.

В) Резинотканевые
невулканизированные
отходы (РТНВО)
это остатки
прорезиненных
тканей, образующихся
при изготовлении
заготовок РТИ,
а также брак.
РТВНО также
сортируются,
измельчаются
на обычных
дробилках
(ножевые, дисковые
и т.п.).Подготовленные
РТВНО используются
как добавки
к первичному
сырью или
непосредственно
для производства
передников,
рукавов, бирок
и т.п. Г) Резинотканевые
вулканизированные
отходы (РТВО)
- это остатки
от штамповки
и отделки готовых
изделий. Они
образуются
(РТВО) при производстве
РТИ. РТВО перерабатывается
обычным способом,
а именно измельчаются
и используются
в качестве
добавок при
производства
шифера, фартуков,
надувных лодок
и т.п. До сих пор
мы рассматривали
отходы в процессе
производства
резины и резинотехнических
изделий. Сейчас
разрешите
остановиться
на ТПО резинотехнических
изделий после
их эксплуатации.
Для переработки
резино-технических
отходов после
их эксплуатации,
которыми являются
главным образом
пневматические
шины используются
следующие
процессы, которые
являются
традиционными
и обычными:

Подготовка
сырья.

Механическая
обработка,
девулканизата.

Девулканизация
резины.

Остающаяся
после регенерации
РТИ текстильные
волокна применяются
для получения
технической
ваты, т.к. в большинстве
случаев для
таких целей
используется
вискозное
(гидратцеллюлозное,
кордное) волокно.
Такая вата, как
и любой образец
целлюлозы
является
высокогидрофильным
(т.е. влагоемким)
материалом.
Кроме того
такое волокно
может быть
использовано
для получения
нетканных
материалов.
На первых стадиях
подготовки
сырья на специальных
борторезках
отделяются
проволочные
кольца. Далее
после отделения
проволоки
резиновые шины
разрезаются
механическими
ножницами или
специальным
механическим
приспособлением
и далее рубятся
на сегменты
на шинорезках.
После этого
продукт измельчается
на дисковых
мельницах или
молотковых
дробилках.
Далее раздробленную
резиновую
крошку отделяют
от остатков
волокна и частиц
металла на
вибрационных
сеялках, на
трепальных
барабанах и
с помощью магнитных
и воздушных
сепараторов.
Далее резиновая
крошка подвергается
девулканизации,
т.е. процессу
при котором
под действием
термомеханических
нагрузок и
кислорода
воздуха распадается
трехмерная
вулканизационная
сетка резины
(т.е. разрываются
поперечные
связи между
макромолекулами
S - S - связи). Одновременно
с основным
процессом
девулканизации
резины происходит
побочные процессы
(как в любом
химико-технологическом
процессе), а
именно:

а) Частичный
разрыв связи
внутри макромолекулы,
т.е. протекает
макромолекулярная
реакция - деструкция
макромолекул
каучука.

б) Частичный
распад химических
поперечных
связей сетки.

По множеству
причин в состав
регенерата
входят так
называемые
гель-и зольфракции.
Гель-фракции,
содержащие
не разрушенные
поперечные
связи набухают
ограниченно
в обычных
растворителях.
Золь-фракции,
имеющие меньшую
молекулярную
массу влияют
на некоторые
физико-механические
показатели
изделий. Девулканизация
проводится
в присутствии
активаторов
и мягчителей.
Активаторами
являются
алифатические
и ароматические
меркаптаны
или их производные,
т.е. те химические
соединения,
которые в силу
своей химической
специфичности
(подобное
растворяется
в подобном)
близки высокомолекулярной
резине по своей
химической
природе. В качестве
так называемых
мягчителей
используются
древесные,
сланцевые,
кумароноинденовые
смолы или мазут
из нефти. Мягчители
способствуют
ускорению
деструктивных
процессов и
снижают возможность
термического
структурирования.

Девулканизация
производится
следующими
способами:

Паровой способ
выполняется
в горизонтальных
котлах при
t=170±100 в среде острого
пара в течение
7±1 час. Т.е. этот
процесс несколько
напоминает
по физическим
параметрам
варку древесной
щепы или хлопкового
линта для получения
древесной или
высокооблагороженной
хлопковой
целлюлозы,
только варку
там производят
под большим
давлением.
Паровой способ
девулканизации
может сокращен
до 2-3 часов или
даже до 30 мин.,
а температура
может быть до
+200-300°С. Одним из
существенных
недостатков
данного способа
варки в неподвижном
котле есть
отсутствие
перемешивания
в массе. Следствием
этого является
неоднородность
получаемого
по свойствам
продукта. Так
называемый
водо-нейтральный
способ состоит
в том, что в
вертикальный
аппарат с мешалкой
заливают 2-3 кратный
избыток воды
по отношению
к резине, загружают
дробленую
резиновую
стружку и реагенты
для регенерации.
Нагрев аппарата
производится
острым паром
до температуры
+170-180°С и далее
выдержка при
данной температуре
в течение 5-6 часов.
Продукт получается
более однородным
и деструкция
резины протекает
в меньшей степени.
Наконец девулканизация
резины осуществляется
непрерывным
термомеханическим
способом в
червячном
аппарате. Осевое
усилие в работающем
объеме аппарата
составляет
>1 Мн (100 тс), температура
внутри аппарата
достигает +200
и более °С.
Продолжительность
девулканизации
в таких условиях
10-15 мин. В таких
условиях присутствуют
незначительные
количества
кислорода и
поэтому деструктивные
процессы протекают
в еще меньшей
степени. Способ
девулканизации
проводится
в водной среде
в двухшнековых
смесителях
непрерывного
действия при
почти комнатной
температуре.
При такой температуре
резко снижаются
все окислительные
процессы, резко
снижаются
деструктивные
процессы и
одновременно
уменьшается
термическое
структурирование
резины. Это
позволяет
получать
регенерированный
продукт, приближающийся
по свойствам
к обычной резине.
Достоинством
данного способа
является возможность
применения
теплового
оборудования
и возможность
применения
водной дисперсии
в качестве
товарного
продукта, отчасти
заменяющего
латекс каучука.
Далее после
проведения
важнейшей
физико-химической
и химико-технологической
операции
девулканизации
полуфабрикат
подвергается
механической
обработке для
перевода его
в товарный
продукт. Механическая
обработка
определяется
качеством
полученного
девулканизата.
Засоренный
полупродукт
подвергается
так называемому
стрейнированию.
Это заключается
в гомогенизации
продукта на
регенеративно-смесительных
вальцах (то
есть в получении
более однородного
полуфабриката).
Крупные частицы
рафинируют
на вальцах, где
происходит
их перетирание.

Регенерированный
полуфабрикат
резины в дальнейшем
применяется
в производстве
резинотехнических
изделий общего
назначения
(автомобильных
шин, резиновой
обуви, спортинвентаря
и т.п.). В зависимости
от качества
получаемого
полуфабриката
регенерат может
добавляться
в первичное
сырье в различных
количествах.
Более ответственные
РТИ получают
без добавления
регенерата;
менее ответственные
могут быть
получены без
добавления
первичного
каучука, т.е. с
использованием
только отходов.

Однако,
подводя итог
изложению своих
соображений
и изложению
уровня человеческих
знаний по вопросу
переработки
ТПО всех полимерных
синтетических
материалов
следует на наш
взгляд еще раз
обратиться
на условия
переработки
ТП и БО галоидированных
полиолефинов
и в частности
на переработку
отходов хлорированных
полиолефинов
и в частности
на возможность
образования
ДО и ДПВ при
переработке
таких синтетических
полимеров. Так
вместе с пластификаторами
особенно при
вторичной
переработке
таких материалов
возможно выделение
с аэрозолями
воздуха ДО и
ДПВ. Поэтому
мы предлагаем
при вторичной
переработке
(строго обязательно)
ТП и БО галоидсодержащих
синтетических
термопластов,
например
поливинилхлорида,
производить
биотестирование
воздуха вблизи
места переработки
и на месте
переработки.
Как это делается
исходя из мирового
опыта? В частности
для обнаружения
ПХДД и ПХДФ: в
Германии используются
свежесорванные
иглы однолетней
хвои (ели или
сосны). Они
сохраняются
не более 1-2 часов
после срыва
в алюминиевой
фольге при
t=20°С. Иглы, однолетней
хвои помещенные
в воздушную
среду, содержащую
ДО и ДПВ почти
в следах желтеют
и вянут .

4. Переработка
ТПО и БО, которые
нельзя или
нецелесообразно
подвергать
сепарации по
группам способом
высокотемпературной
переработки

Как видно
из изложенного
в третьей главе
материала
значительная
часть (по весу)
ТБО может и
должна перерабатываться
способом
экологической
биотехнологии.
Другая фракция
ТБО, включая
стекло, железо,
пластмассы
и другие виды
ТБО также должны
перерабатываться
в товарные
продукты так,
как это было
изложено в
предыдущих
главах, посвященных
переработке
ТПО для каждого
вида сырья. Так
в частности
стеклобой
следует направлять
на переплавку.
Железо и другие
металлы также
на переплавку.
Пластические
массы на повторную
переработку.
Способ переработки
этого вида
сырья уже излагался
в предыдущих
главах. Однако
есть некоторые
особенности
при повторной
переработке
синтетических
полимерных
материалов.
Особенно это
касается переработки
синтетических
смол и пластических
масс, содержащих
ароматическое
ядро и продуктов,
которые при
переработке
при относительно
высокой температуре
+100-+800°С могли бы
выделять галоиды:
хлор и/ или бром.
Суть этого
заключается
в том, что при
переработке
такого синтетического
полимера, а
также сложного
эфира целлюлозы,
полученного
в среде мелиленхлорида
могут в присутствии
даже следов
галоидов хлора
и брома образовываться
галоидированные
ДО и ДПВ по
упомянутой
уже во второй
главе схеме
и повторенной
сейчас, а именно.

Пиролиз и
хлорирование
(бромирование)
природных
предшественников:

В результате
образуется
типичный
галоидированный
ДО и ДПВ - полихлордибензодиоксин
(полибромдибензодиоксин)
и/ или полихлордибензофуран
(полибромдибензофуран).

То есть по
классификации
Л.А. Федорова
образуется
III, IV, V и VI представитель
галоидированных
ДО и ДПВ. А это
страшно и
сверхопасно.
Кроме того,
следует заметить,
что в небольших
поселках, в
небольших
городах сепарацию
ТБО по видам
не целесообразно
проводить по
технико-экономическим
соображениям.
Как же поступать
с такими видами
ТБО, образующихся
в сравнительно
небольших
количествах.
Кроме того, как
поступать с
определенными
видами ТПО ряда
металлоперерабатывающих
производств?
Как обходиться,
как использовать
отработанные
химические
источники тока
(ОХИТ). И,
наконец, куда
девать отходы
хирургии,
стоматологии
и т.п.?

Итак, все эти
перечисленные
виды ТПО и ТБО,
а также отходы
лечебных учреждений
в виду их высокой
в первую очередь
инфекционной
опасности на
наш взгляд
подлежат
высокотемпературной
переработке
при температуре
+1200-+1600°С в течение
не менее 4-7 часов
производственного
цикла для полной
стерилизации
биологических
отходов и полной
дегазации
супертоксикантов
ДО и ДПВ, которые
могут существовать
в этих видах
отходов в качестве
побочных продуктов
или даже в следах.
При таких
температурах
все компоненты
переходят в
состояние
близкое к
плазменному.
Для переработки
этой категории
ТПО и ТБО следует
применять
технологический
процесс "Пурвокс"
или электротермический
реактор, который,
как будем надеяться,
будет выпускаться
в промышленных
условиях с
разным объемом
загрузки и с
разной производительностью.
На наш взгляд
электротермический
реактор будет
несомненно
дешевле при
серийном
производстве,
чем аппарат
для проведения
технологического
процесса "Пурвокс".

4.1.
Высокотемпературная
переработка
ТП и ТБО - гарантия
уничтожения
всех видов
биологических,
биохимических
продуктов и
канцерогенов-супертоксикантов

При загрузке
отходов
металлоперерабатывающих
производств,
синтетических
полимерных
материалов
неизвестной
химической
природы (возможно
содержащих
в макромолекулярной
цепи ароматические
кольца, например,
полиэтилентерефталата
и галоидированных
полиолефинов,
например,
поливинилхлорида),
отработанных
химических
источников
тока (ОХИТ), остатков
смазочно-охлаждающей
жидкости (сож)
после металлообработки,
хирургических,
стоматологических
и других биологических
отходов лечебных
и научно-исследовательских
организаций
и учреждений
и не сепарированных
ТБО постепенно
в течение нескольких
часов необратимо
происходит
разрушение
галоидированных
ДО и ДПВ по схеме:

Наиболее
опасные компоненты
ОХИТ также
разлагаются
и протекает
ряд процессов:

Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl+H2O+Mn2O3.....(I)
Zn+2NH4Cl+1/2O2=Zn(NH3)2Cl2+H2O......(II)
Zn+NaOH+1/2O2=NaHZnO2......(III)
Zn+CuO+NaOH=Zn(ONa)2+Cu+H2O......(IV)
HgO+Zn+2KOH=Hg+K2ZnO2+H2O......(V)
PbO2+H2SO4+Zn=PbSO4+ZnSO4+2H2O.......(VI)
PbO2+2H2SO4+Cd=PbSO4+CdSO4+2H2O......(VII)
PbO2+4HClO4+Pb=2Pb(ClO4)2+2H2O......(VIII)
Ag2O+4KOH+Zn=2Ag+K2ZnO2+H2O......(IX)
Cu2Cl2+Mg=2Cu+МgCl2......(X)
2AgCl+Mg=2Mg+MgCl2.....(XI)
6Mg+8H2O+C6H4(NO2)2=C6H4(NH2)2+6Mg(OH)2.....(XII)
Mg+H2O+2MnO2=Mn2O3+Mg(OH)2......(XIII)

Итак, в начале
процесса
термообработки
все эти компоненты,
приведенные
в уравнениях
(I) - (XIII) постепенно
переходят по
мере нагревания
массы в жидкое
и далее в состояние,
близкое к
плазменному.
В электротермическом
генераторе
(ЭТГ), где количественно
преобладает
углерод (С) в
виде графита
и чугун в виде
элементарного
Fe (при больших
загрузках ТПО
металлоперерабатывающих
производств)
до его окислов
FeO, Fe2O, вода поступающая
в реактор переходит
в парообразное
состояние.
Протекают
процессы:

H2O+CH2+CO.........(XIV)...........

То есть образуется
водяной газ.
При наличии
паров воды,
кроме того
происходит
процесс:

При этом
следует заметить,
что в верхней
части реактора,
где температура
ниже преобладает
процесс с
образованием
CO2 и H2. В нижней
части реактора,
где преобладает
более высокая
температура
преобладают
процессы и
образуются
продукты СО+Н2О.
При этом СО
оксид углерода
образуется
при очень высоких
температурах,
когда диоксид
углерода СО2
неустойчив.
Процесс образования
водяного газа
эндотермичен,
поэтому углерод
охлаждается.
Однако, поскольку
в реакторе
температура
t>+1000°С происходит
процесс:

Процессы
(XVI) и (XVIа) протекают
при взаимодействии
воздуха с раскаленным
углеродом. В
результате
получается
смесь СО+N2,
т.е. образуется
генераторный
газ. В итоге в
отходящих газах
из реактора
содержится
водяной газ:
СО+Н2 и генераторный
газ СО+N2. Синтез
аммиака из
газообразных
N2 и Н2 не происходит,
т.к. этот процесс
может происходить
при низких
температурах
и при высоком
давлении. При
высоких температурах
происходит
разложение
ОХИТ:

Q+NH4ClNH3+HCl...........(XVII)

Разложение
Zn (NH3)2Cl2 происходит
при его плавлении
при нагревании
по схеме:

Аналогично
разрушается
комплекс:

[Hg(NH3)2]Cl2..................

ZnCl2 в таких
условиях выкипает
. Однако по мере
выхода из реактора
ZnCl2 оседает
(конденсируется)
на сравнительно
холодных поверхностях
трубопроводов.

Синтез синильной
кислоты HCN сильнейшего
яда в данных
условиях
маловероятен,
т.к. он происходит
хотя и при нагревании
до температуры
t>+500-+600°С, но в присутствии
особых катализаторов
(диоксида церия
СеО2 или в
присутствии
диоксида тория
ThO2):

Ни того, ни
другого катализатора
у нас в системе
нет. Кроме того,
рабочая температура
процесса значительно
больше +500-+600°С.

Кроме того,
возможно протекание
следующих
процессов:

ZnO при +1950° возгоняется
при более высокой
температуре,
разлагается
до Zn и O2:

Хлористый
магний MgCl2 сначала
плавится при
t=+718°С, затем при
t=+1412°С кипит.

"Кальцинированная"
сода, входящая
в состав сож
разлагается:

При высокотемпературной
обработке ТБО
образуются
следующие
вещества:

Вполне естественно
из не сепарированных
ТБО токсичных
веществ не
образуется,
если не считать
SO2, который
может образоваться
из ТБО (за счет
термического
разложения
меркантанов).
Из СОЖ продуктами
газогенерации
могут быть:

Таким образом
при высокотемпературной
переработке
не сепарированных
ТБО, остатков
СОЖ продуктами
газогенерации
являются следующие
компоненты:

Так называемый
генераторный
газ: CO+N2;

Так называемый
водяной газ:
СО+Н2.

В процессе
электротермического
воздействия
на ОХИТ происходит
также разложение
фенилендиамина
C6H4(NH2) до CO; CO2; N2 и
H2. В кубовых
остатках, в
шлаке остается
большой комплекс
веществ, а именно:

Железо и
небольшое
количество
окислов его.
Эти вещества
составляют
(в зависимости
от соотношения
загружаемых
компонентов)
значительную
часть, возможно
до 70-90% от общей
массы шлака.
В шлаке также
должно содержаться
небольшое
количество
MgSiO3 и CaSiO3 из ТБО,
CuO и Cu2O; PbO; очень
немного ZnCl2;
Cd (почти в следах);
MgO; Mn3O4 (Mn3O4
синтезируется
по реакции:

Кроме того
в шлаке могут
содержаться
MgCl2 (частично
выкипает при
t=+1412°С) в следах
NaOH; KOH; в следах Ag и
AgCl (AgCl кипит при
t=+1550°С) и Hg.

Продукты,
которые образуются
при разложении
ОХИТ следующие:

Все возгоняющиеся
продукты практически
осаждаются
на трубах в
процессе охлаждения
выделяющейся
массы газагенератов
и возгоняющихся
веществ не
доходят до
барботеров-поглотителей.
Таким образом,
в тоже время
при электротермической
обработке всех
ранее упомянутых
отходов (отходов
металло-перерабатывающих
производств,
несепарированных
ТБО, ОХИТ, остатков
СОЖ и биообъектов)
между газообразными
продуктами
могут происходить
следующие
процессы:

SO2 + Cl2 =
SO2Cl2..................(XXXIII).......

SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4
+ 2HCl..............(XXXIIIa)..........

нагревCl2
+ H2O + Q = HCl + HClO...........(XXXIV).......

HCl + aq = HCl. aq + Q.................(XXXIVa)........

CO + Cl2 =
COCl2.....................(XXXV)..............

Таким образом
возможно образование
оксохлорида
углерода или
фосгена. Под
воздействием
паров воды
фосген медленно
гидролизуется:

COCl2 + 2H2O ---- 2HCl +
H2CO3.................(XXXVa)........

Самыми
нежелательными
процессами
являются следующие:

Образование
хлора;

Образование
хлористого
сульфурила;

Образование
оксохлорида
углерода (фосгена).

Как подавить
эти процессы?
Самое реальное
в наших условиях
обильное орошение
синтез - газа
водой или даже
барботирование
синтез - газа
через слой воды
в барботерах
так, чтобы в
максимальной
степени протекали
процессы поглощения
вредных газообразных
веществ водой,
а именно процессы
(XXXIIIa), (XXXIV), (XXXIVa), (XXXVa). Тем не
менее, чтобы
полностью
обезопасить
течение процесса
и исключить
выброс в отходящих
газах Cl2; SO2Cl2;
COCl2 следует
предусмотреть
вторую и третью
степень барботирования
синтез - газа
водой для полного
поглощения
вредных газов
и протекания
вышеупомянутых
процессов на
100%. Кроме того,
предлагается
при вышеупомянутой
загрузке отходов
производить
минимальную
загрузку ОХИТ,
которые являются
самыми экологически
опасными компонентами
- генераторами
хлора со всеми
вытекающими
последствиями
в том числе и
с возможностью
образования
галоидированных
ДО и ДПВ.

Для разделения
разбавленных
кислот предлагаются
следующие
приемы:

После проведения
каждой технологической
операции производить
анализ жидкости
из соответствующих
емкостей на
наличие:

а) серной
кислоты, H2SO4 на
первых порах
качественно
введением
водного раствора
BaCl2 и наблюдением
выпадения
белого творожистого
осадка BaSO4 по
реакции:
H2SO4+BaCl2=BaSO4+2HCl............(XXXVI)

и количественно
по наличию
сульфат - иона
SO4--;

б) соляной
кислоты HCl сначала
качественно
введением
водного раствора
AgNO3 и выпадением
белого осадка
AgCl по реакции:

HCl+AgNO3=AgCl+HNO3.................(XXXVII)

а затем
количественно
по наличию хлор
иона;

в) угольной
кислоты H2CO3
качественно
введением BaCl2
или введением
Ca(OH)2 и образованием
осадков по
реакциям:

BaCl2+H2CO3=BaCO3+2HCl..................(XXXVIII)
H2CO3+Ca(OH)2=CaCO3+H2O

и количественно
по наличию
карбоний0иона.

В принципе
возможны накладки
всех процессов
друг на друга.
Это конечно
может осложнить
разделение
кислот. Во всяком
случае при
введении BaCl2
могут происходить
оба процесса
(XXXVI) и (XXXVIII), т.е. могут
осаждаться
BaSO4 и BaCO3. Таким
образом, применяя
одни и те же
реагенты можно
жидкость из
соответствующих
емкостей (из
поглотителей)
подачей водного
раствора BaCl2
перевести в
технически
слабый водный
раствор соляной
кислоты HCl.

5. КОНТРОЛЬ
ЗАДАННОЙ КРУПНОСТИ
НЕСОРТИРОВАННОЙ
ГОРНОЙ МАССЫ

Строительные
сооружения
проектируют
в настоя­щее
время как с
учетом требований
к гранулометрическому
составу горной
массы, так и
без учета этих
требова­ний.
В первое случае
контроль за
качеством
строитель­ства
сооружений
ограничивается
соблюдением
прочност­ных
характеристик
предельной
прочности камня
на сжато, морозостойкости
и пр., а во втором,
кроме того,
добавляется
требование
соблюдения
нужною размера
кам­ня б
составе
горной массы.
При этом контроль
за каче­ством
горной массы
выполняю, по
специальной
методике.

Под горной
массой понижается
смесь из несортиро­ванного
карьерного
камня с фракциями
различной
круп­ности
Представление
о содержании
этих фракций
дает график
гранулометрического
состава. Однако
требовать в
производственных
условиях отсыпку
горной массы
в соответствии
с таким графиком
гранулометрического
соста­ва нелогично,
поскольку этим
дискредитируется
сама идея
строительства
сооружений
и: несортированной
горной массы.
Поэтому требования
к нужному составу
горной массы
можно ограничить
двумя контрольными
величина­ми:
приведенным
к форме шара
диаметром
камня 50%-ной
обеспеченности,
соответствующим
графику гранулометрического
состава, полученному
в процессе
строительного
моделирования
сооружения
в волновых
лотках и бассейнах
или расчетом,
и долен мелких
фрак­ции,
опрeделяемой
из графика
допустимого
зернового
со­става
несортированной
горной массы,
приведенного
в СНиПе
П-57—75
п. 2. 18.

Контроль
за требуемыми
величинами
осуществляют
в контрольно-измерительных
пунктах, организованных
при каждом
каменном карьере,
поставляющем
горную массу.
Такой пункт
должен 6ыть
оснащен камнеразделительной
установкой,
бульдозером
и автопогрузчиком.
Камнеразделительная
установка имеет
две решетчатые
платформы,
расположенные
одна под
другой на расстоя­нии
0,75— 1,0 м и соединенные
н пакет. Колебания
паке­ту передаются
от электровибратора.

Решетчатые
платформы
монтируют из
рельсов, тавров,
труб, уложенных
с просветами
1,3 d50%
(верхняя решетка)
и 0,7 d50%
,
(нижняя решетка),
где d50%,
- тре­буемый
диаметр камня.

Предполагается,
что горная
масса имеет
зерновой состав,
распределенный
по нормальному
закону в диапа­зоне
диаметров камня
0 
2 d50%
. Тогда применение
двух решеток
с просветами
1,3 d50%
и 0,7 d50%
позволяет
определить
диаметр камня
d50%
c относительной
погрешностью
6 % Увеличение
числа решеток
усложняет
работу,
конт­рольно-измерительного
пункта
и не приводит
к существен­ному
уменьшению
погрешности.
Применение
одной решет­ки
pезко увеличивает
погрешность
определения
диаметра камня
d50% (до
75 %).

Горная масса,
высыпаемая
из самосвала
на камнеразделительную
установку,
просеивается
через обе решетки
и образуют три
кучи, объемы
которых определяют
ковшом автопогрузчика.
В результате
получают: V0,7,
V0,7-1,3
и V1,3
- объемы
куч с диаметрами
камня соответственно
меньше 0,7
d50%,
0,7—1,3
d50% и
больше 1,3
d50% . При
ли­нейной
аппроксимации
кривой зернового
состава в каждой
куче оценка
диаметра
d50%,
(d50%
) может быть
приближенно
получена по
формуле

(1)

где
Q
— масса привезенного
автомашиной
камня;

m—удельная
масса материала.

При принятых
предположениях
ошибка определяется
d50%,
вызванная
применением
двух решеток,
может быть
оценена как
ошибка линейной
интерполяции
гауссовской
кривой распределения
зернового
состава при
четырех уз­лах
интерполяции
0; 0,7 d50%
l,3 d50%,
2 d50%
. Такой подход
позволив определить
приведенные
количественные
значения
oшибок при
разных вариантах
числа решеток
в камнеразделительной
установке и
величин проемов.
Итак, предлагаемый
вариант является
с этой точки
зрения оптимальным.

Долю мелких
фракций в горной
массе определяют
по формуле:

(2)

Методика
контроля зернового
состава
горной масы
в карьере аналогична
статистическим
методам контроля
качества протекции,
принятым на
промышленных
предприятиях.

В каждом
карьере в процессе
экскавации
объема взрыхленной
взрывом породы
производят
случайную
про­верку ее
в потоке автомашин.
Проверке подлежит,
каждый
участок взорванной
породы со
сравнительно
однооб­разным
зерновым составом
горной массы.
Протяженность
такого участка
при объеме
взрыва 25000 м3
не должна быть
больше 50 м. Порядок
отбора проб
участков во
времени соответствует
пяти интервалам
отгрузки взорванной
породы: началу
отгрузки, после
отгрузки 25, 50, 75 %
взорванной
породы и перед
завершением
погрузки. Всего
подвергают
контролю пять
проб (участков)
на каждые 50 м
взорванной
породы. Так,
при объеме
взрыва 25000 м3
и протяженности
взорванной
массы 200 м
получается
20 участков по
1250 м3,
подлежащих
проверке.

Следует
проверить не
менее двух-трех
первых автомашин
для каждого
участка со
сравнительно
однообраз­ным
зерновым составом
горной массы,
что обеспечивает
95%-ный доверительный
интервал для
оценки
d50%
. Для каждой
автомашины
определяют
значения d50%
и наносят
на диаграмму
контроля зачеркнутыми
кружками (см.
рисунок). На
диаграмме
h = 0,3 d50%
(разность
d50%
- 0,7 d50%
), а значение 
=50% соответствует
требованиям
СНиП II-57—75
к зерновому
составу горной
массы.

После проверки
двух-трех автомашин
определяют
ос­реднением
оценок d50%
для контролируемого
учacткa. Полученная
величина отмечается
на диаграмме
контроля в
столбце, соответствующем
машине
№2,
незачеркнутым
кружком
(см. рисунок).

Название карьера

№ взрыва

dср dср-h	
			
		
75% m 50% 25%
			
№ машин	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2

Участок
считается
годным для
сыпки в строительное
сооружение,
если полученая
величина больше
d50% - h
и для всех
контрольных
автомашин
величины 
меньше 50 %. Если
эти условия
не соблюдаются,
то горную массу
направляют
для отсыпки
в конструктивные
элемнеты сооружения,
которые не
требуют определеного
зерного сотава.

По это методике
для контроля
взрыва объемом
25 000 м3 протяженностью
взорванной
массы 200 м потребуется
проверить от
40 до 60 машин . Если
объем порды
в одной машине
10 м3, то контролировать
следует 1,6 
2,5 % общего числа
машинорейсов.
Целесообразно
вести постоянный
визуальный
контроль зернового
состава отгружаемой
горной массы
в карьере и при
возникновении
подозрений
об изменении
состава производить
по той же методике
внеочередной
контроль.