Использование твердых отходов в качестве вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и вторичных материальных ресурсов (BMP)
Термические методы уничтожения твердых BMP позволяют использовать энергетический (топливный) потенциал отходов, а в случае комплексной переработки извлекать из продуктов термообработки различные вещества, применяемые в основной или смежной отраслях.
Процесс осуществляют в термических реакторах различных конструкций (шахтные, циклонные, с псевдоожиженным слоем и др.). Недостатком метода сжигания является образование сопутствующих топочных газов, подлежащих дополнительной очистке. В ряде случаев при термической переработке твердые отходы подвергают пиролизу - высокотемпературному превращению органических соединений, сопровождающееся их деструкцией и вторичными процессами. Образующиеся продукты используются как жидкое и газообразное топливо.Переработка отходов с целью использования их энергетического потенциала без нанесения экологического ущерба окружающей среде представляет собой сложную энерготехнологическую проблему. К таким ВЭР относятся отходы химической и термохимической переработки углеродистого или углеводородного сырья, древесные отходы в лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности, отходы химических производств (например, пластмассы или смолы), представляющие собой смеси различных веществ и др., разделение которых экономически нецелесообразно.
Большого экономического эффекта достигают при применении систем, вырабатывающих или полностью обеспечивающих себя электроэнергией, кислородом, сжатым воздухом и теплом (паром). Избытки электроэнергии, тепла и продуктов разделения воздуха используют для нужд коммунально-городского хозяйства. Схема такого энерготехнологического агрегата с применением печей Ванюкова предназначена для переработки твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО) в барботируемом расплаве шлака.
Сущность технологического процесса переработки ТБО в печи Ванюкова заключается в высокотемпературном разложении (плавке) компонентов рабочей массы в слое барботируемого шлакового расплава при температуре 1350-1400 °С и выдерживании их в течение 2-3 секунд, что обеспечивает полное разложение всех сложных органических соединений (в том числе дибензодиоксинов и дибензофуранов) до простейших компонентов.
Барботаж осуществляется за счет подачи через стационарные дутьевые устройства окислительного дутья.ТБПО рассматривается как топливо с теплотворной способностью 1500-1800 ккал/кг при влажности 51,7%.
Плавка осуществляется автогенно без добавления топлива на дутье, обогащенном кислородом до 50-70%.
Комплекс по утилизации отходов позволяет перерабатывать шихту без предварительной сортировки и сушки со значительным колебанием по химическому и морфологическому составу за счет универсальности плавильного агрегата.
Экологическая безопасность достигается за счет отсутствия на выходе из печи высокотоксичных соединений и применения системы очистки газа, имеющей запас по пропускной способности и рассчитанной на улавливание практически всех возможных вредных соединений, встречающихся в бытовых и промышленных отходах и образующихся при их переработке.
ТБПО и флюсы поступают на завод автотранспортом. Материалы взвешиваются и проходят дозиметрический контроль.
В результате плавки образуются газы, содержащие продукты сгорания и разложения ТБО, и шлак, состоящий из силикатов и оксидов металлов. Возможно образование донной фазы, содержащей черные и цветные металлы.
Шлак после водной грануляции поступает на предприятия стройиндустрии или на строительство автодорог.
Донная фаза отливается в слитки и отправляется на переработку на предприятия черной и цветной металлургии.
Газы охлаждаются в газоохладителе с получением пара энергетических параметров, очищаются от пыли, возгонов, вредных примесей и сбрасываются в атмосферу через дымовую трубу.
Уловленная пыль, в зависимости от содержания в ней компонентов, отправляется или потребителю, или возвращается в оборот - на переработку с ТБПО.
На рис. 7.7 представлена структурно-технологическая схема, а на рис. 7.8 - принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки ТБПО.
ПРИЕМНЫЙ СКЛАД ОТХОДОВ
7ІИГ
ОБОРОТНАЯ ПЫЛЬ
расходный бункер
і
воздух
КИСЛОРОД
ПЕЧЬ ВАНЮКОВА
ГАЗ
1
ШЛАК ВОДА I
РАЗЛ | ИВКА |
СЛИТКИ
ГРАНУЛЯЦИЯ
ШЛАК
ОХЛАЖДЕНИЕ
гт~т
ПАР ГАЗ ПЫЛЬ
_1_4=
ПЫЛЕГАЭО-
УЛАВЛИ8АНИЕ
і I
ГАЗ ПЫЛЬ
і
ПЕРЕРАБОТКА НА ЗАВОДАХ
ЦВЕТНОЙ
МЕТАЛЛУРГИИ
ПРОИЗВОДСТВО
СТРОИТЕЛЬНЫХ
ИЗДЕЛИЙ
ПРОИЗВОДСТВО
ЭЛЕКТРО
ЭНЕРГИИ
ПОТРЕБИТЕЛЮ
ПЕРЕРАБОТКУ
ДЫМОВАЯ ТРУБА
Рис.
7.7. Структурно-технологическая схема переработки ТБПОВ табл. 7.1. представлены параметры отходящего (выбрасываемого) газа в атмосферу, в т а б л . 7.2, 7.3 и 7.4 - технико-экономические показатели различных установок - модулей по переработке ТБПО.
Таблица 7.1
Параметры газа на выбросе в атмосферу
Элемент | Содержание в газах хЮ’3, мг/нм3 | Значение ПДКхЮ’3, мг/нм3 | Элемент | Содержание в газах хЮ'3, мг/нм3 | Значение ПДК хЮ'3, мг/нм3 |
ЦИНК | 3,0 | 50 | ртуть | 0,005 | 0,3 |
кадмий | 0,02 | 0,3 | никель | 0,03 | 1,0 |
свинец | 0,3 | 0,3 | мышьяк | 0,003 | 3,0 |
медь | 0,5 | 2,0 | олово | 0,3 | 20 |
ванадий | 0,03 | 2,0 | стронций | 0,1 | 1000 |
висмут | 0,3 | 50 | сурьма | 0,005 | 20 |
серебро | 0,01 | 1000 | молибден | 0,01 | 100 |
вольфрам | 0,002 | 150 | калий | 0,005 | 100 |
цирконий | 0,005 | 1000 | бор | 0,1 | 10 |
барий | 0,8 | 4,0 | хром | 0,005 | 1,5 |
Рис. 7.8. Принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки ТБПО:
1 - склад сырья; 2- узел загрузки печи; 3 - плавильный агрегат (печь Ванюкова); 4 - сплав на металлургические заводы; 5- шлак на производство стройматериалов; 6 - котел-утилизатор; 7 - сухой электрофильтр; 8 - дымосос; 9 - скруббер; 10 ~ мокрый электрофильтр; 11 - труба.
Капитальные вложения на строительство модулей в условиях средней полосы России в млн долл. США
Наименование работ и затрат | МПВ-30 | МПВ-60 | МПВ-120 | МП В-240 |
Строительные работы | 3Г33 | 4,48 | 6,38 | 9,75 |
Монтажные работы | 1,13 | 1,53 | 2,17 | 3,49 |
Оборудование | 3,75 | 5,06 | 7,2 | 11,61 |
Прочие работы и затраты | 0,99 | 1,33 | 1,89 | 2,95 |
Всего: | 9,2 | 12,4 | 17,64 | 27,8 |
Таблица 7 3
Удельные расходы энергоресурсов на 1 т ТБПО
№ | Наименование | Ед. иэм. | МПВ-30 | МПВ-60 | МПВ-120 | МПВ-240 |
Затраты энергоносителей | ||||||
1. | Собственного производства | |||||
электроэнергия | кВт час | 285 | 240 | 202 | 192 | |
кислород технический | нм3 | 423 | 316 | 277 | 256 | |
сжатый воздух | нм3 | 260 | 195 | 372 | 441 | |
тепло | Гкал | 0,8 | 0,6 | 0,35 | 0,3 | |
2. | От внешнего источника | |||||
электроэнергия | кВт час | 175 | - | — | - | |
природный газ | нм3 | 81 | 50 | 22 | 14 | |
вода производственная | м3 | 2,9 | 2,24 | 2,26 | 1,95 |
Таблица 7.4
Годовое производство и выпуск товарной продукции
Наименование | Ед изм. | МПВ-30 | МПВ-60 | МПВ-120 | МПВ-240 |
Мощность по переработке | |||||
Твердые бытовые отходы | тыс. тонн | 30 | 60 | 120 | 240 |
Твердые промышленные отходы | и | 5 | 10 | 20 | 40 |
Всего ТБПО | It | 35 | 70 | 140 | 280 |
Товарная продукция | |||||
Ґ ранулированный шлак | тыс. тонн | ||||
Металлосодержащий продукт | тыс. тонн |
Наименование | Ед изм. | МПВ-30 | МПВ-60 | МПВ-120 | МП В-240 |
Электроэнергия | тыс. кВт час | — | - | 1700 | 8040 |
Тепло (отработанный пар) | тыс. Гкал | 20,0 | 50,0 | 120,0 | 240,0 |
Азот жидкий | тонн | 130 | 350 | 800 | 1480 |
Аргон жидкий | тонн | 130 | 350 | 800 | 1480 |
Аргон газообразный | тыс. | 110 | 300 | 680 | 1250 |
Модули, кроме МПВ-30, полностью обеспечивают себя кислородом, сжатым воздухом, теплом и электроэнергией. Избыток электроэнергии, тепла и продуктов разделения воздуха (кислород, азот и аргон) используется для нужд населения и промышленных предприятий. Теплом отработанного пара турбогенератора в зависимости от мощности модуля можно отапливать от 3 до 30 гектаров тепличных хозяйств.
Шлак используется для изготовления строительных изделий (минеральная вата, пирозит, декоративная керамическая плитка, фундаментные блоки и др.), а также для строительства дорог. Из отходящих газов печи Ванюкова, по желанию заказчика, возможно получение товарной угольной кислоты (сухого льда) и метанола (сырья для получения высооктанового бензина). Условная экономия земельных площадей при переработке 120 тыс. тонн ТБО (базовый модуль МПВ-120 за счет высвобождения ее при ликвидации или сокращении полигонов составит 150 га при продолжительности эксплуатации модуля в течение 30 лет. При наличии в отходах черных и цветных металлов возможна их утилизация и вторичное использование.Технология разработана и апробирована ведущими научными коллективами цветной металлургии - институтами «Гинцветмет», «Гипроцветмет», Московским институтом стали и сплавов с участием АКХ им. Памфилова на опытно-промышленном заводе (РОЭМЗ) в г. Рязани.
Научно-производственной фирмой «Термоэкология» и акционерным обществом «ВНИИЭТО» (г. Москва) разработана технология и оборудование для термической переработки и утилизации твердых бытовых, промышленных и больнично-медицинских отходов. Используемая для переработки и утилизации отходов технология «ПИРОКСЭЛ» обеспечивает:
- возможность безоотходной высокотемпературной переработки отходов, в том числе токсичных и с высокой влажностью;
- очистку отходящих газов от пыли, соединений хлора и фтора, тяжелых металлов, окислов серы, азота и т.д.
- полное уничтожение образующихся в процессе переработки диоксинов и фуранов;
- производство полезного продукта в виде различных строительных материалов-теплоизоляционных, отделочных и конструкционных.
Метод высокотемпературной переработки отходов «ПИРОКСЭЛ» базируется на комбинировании процессов «сушка» - «пиролиз» - «сжигание» -
«электрошлаковая обработка» и предусматривает соответствующее аппаратурное оформление (рис. 7.9). Технические характеристики установок представлены в т а б л . 7.5.
Рис. 7.9. Принципиальная схема установки «ПИРОКСЭЛ»:
1 - бункер загрузочный, 2 - барабан; 3 - топка; 4 - печь электрическая; 5 - камера дожигания, 6 - камера нейтрализации, 7 - камера охладительная; в - воздухонагреватель; 9 - воздуходувка, 10 - скруббер; 11 - фильтр, 12- дымосос, 13- труба дымовая; 14- задвижка; 15- бункер; 16- форсунка; 17- реагентное хозяйство; 18- байпас фильтра.
Таблица 7.5
Технические характеристики установок «ПИРОКСЭЛ»
Наименование | Ед изм. | ТПО-2,5 | ТПО-Ю | ТПО-25 | ТПО-ЮО | ТПО-250 |
Производительность | тыс./год | 2,5 | 10 | 25 | 100 | 250 |
Мощность источника питания | кВт | 250 | 750 | 1800 | 8000 | 16000 |
Расход электроэнергии | кВт ч/т | 210 | 170 | 130 | 100 | 80 |
Объем дутьевого воздуха | м3/час | 500 | 3000 | 9000 | 15000 | 30000 |
Расход подпиточной воды на охлаждение | м3/час | 3 | 4 | 6 | 15 | 30 |
Численность персонала | чел. | 10 | 18 | 47 | 95 | 136 |
Основное технологическое оборудование включает плавильную электропечь, пиролизную шахту, сушильный барабан с загрузочным устройством. Отходы подаются через загрузочное устройство и сушильный барабан в пиролизную шахту и плавильную электропечь, последовательно проходя через сушку, пиролиз, окисление углерода и обработку жидким шлаком. В результате происходит разложение отходов на шлак, металл, пиролизные и дымовые газы. Подогрев шлака осуществляется графитовыми электродами, которые подключены к источнику питания, при этом состав шлака регулируется добавкой флюсов. Слив шлаков и металла осуществляется периодически через дозирующие отверстия с последующей грануляцией.
В процессе переработки образуются газы двух типов: пиролизный и дымовой. Пиролизные газы проходят по замкнутому рециркуляционному тракту, включающему циклон (очистка от пыли), холодильник (выделение и удаление конденсата воды) и дымосос. Пиролизные газы возвращаются в подсводовое пространство электропечи для сжигания.
Дымовые газы из подсводового пространства направляются в реактор (дополнительное разложение диоксинов и связывание хлора), фильтр, скруббер и через дымосос и дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.
Все оборудование объединено в единый производственный комплекс (та б л . 7.6.).
Таблица 1 6
Основные технические характеристики
Наименование участка | Производ ство т/сутки | Потребляемая мощность, кВт час | Водопотреб- ление, м3/сутки | Природный газ, нм/сут | |
Обор. | Техн. | ||||
Участок по термической переработке отходов | 82 | 650 | 2016 | 260,5 | 1640 |
Участок по производству пиро- зита | 49 ма | 116 | — | 14,4 | 2760 |
Участок по производству металлической фибры | 7 | 300 | — | 8,0 | _ |
Участок по переработке резинотехнических изделий | 10 | 200 | 120 | 51,6 | — |
Производство коагулянта | 1,2 | 162 | 120 | 3,6 | - |
Производство пигмента | 0,12 | 72,5 | - | - | |
Итого | - | 1500,5 | 2256 | 338,1 | 3800 |
Переработка отходов и получение из ее продуктов строительных и других материалов осуществляется наследующих производственных участках:
- участке по термической переработке отходов;
- участке по производству пирозита;
- участке по производству металлической фибры;
- участке по переработке резинотехнических изделий;
-участке по переработке коагулянта и пигмента;
- участке по переработке гальваностоков.
Технологии всех производственных участков взаимосвязаны. Объединяющим является принцип безотходности производства: продукты переработки отходов на одном производственном участке являются либо товарной продукцией, либо исходным материалом для переработки на другом участке. В конечном итоге из твердых бытовых, медицинских и ряда промышленных отходов производятся: пористый наполнитель (пирозит), красящие пигменты и резиновая крошка. Избыток тепла, образующийся в результате работы установок комплекса, используется для переработки загрязненного снега и отопления производственных помещений.
Первый из подобных комплексов - Региональный экологический центр ЮВАО г. Москвы - создан и успешно работает на территории Юго-Восточного административного округа столицы. Производительность центра - 25 тыс. тонн отходов в год (р и с. 7.10).
Относительно низкая себестоимость оборудования, а также возможность реализации получаемых в результате переработки отходов материалов, определяют срок окупаемости комплекса в 2,1 года.
ОАО «Уральский институт металлов» предложены технологии комплексной переработки железосодержащих отходов предприятий черной металлургии и сухой грануляции шлака с утилизацией его тепла. В основу комплексной технологии заложены отработанные в отечественной и зарубежной металлургии процессы. Технологическая схема включает термическое обезмасливание мелкой окалины из вторичных отстойников прокатных цехов, сгущение и частичное обезвоживание шламов, агломерацию и холодное или горячее брикетирование отходов в различном сочетании с добавками с целью получения продуктов, удовлетворяющих требованиям доменного и сталеплавильного переделов. При необходимости отходы с повышенным содержанием цинка могут быть металлизованы с попутной отгонкой и улавливанием оксида цинка. Схема имеет блочную структуру и может быть реализована по частям, в том числе и на предприятиях с неполным металлургическим циклом. В зависимости от видов, количества, физических и химических свойств образующихся отходов, имеющегося задействованного и резервного оборудования в основных и вспомогательных цехах, а также на близрасположенных предприятиях, комплексная технологическая схема подлежит корректировке с целью максимального учета местных условий и минимизации дополнительных капитальных затрат.
Преимущества технологии:
- полное использование текущих железосодержащих отходов;
- возможность утилизации заскладированных отходов из шламонакопи- телей;
- снижение потребности в привозном сырье;
Отходы
Продукты переработки
Реашовм крошив
Автопокрышки
Токсичные отходы
Медащшсме отходы
Промышленные отходы
Тмрдые бытовые отходы
Гымвност on
Нефтшопт, отходы птамоаг
КрвсдцхЯ шигмдат
Вода
Отходы ж елем ^ | Ф«мпи | ||
ІНШІ «•«лв М gt;:лgt; шш | J |
Терп несыт гирервбстп отходов
ПИРОКСЭЛ
Пхрожт-шпхог ПрВЮТП. аористы* явоожхтехь ^ (вяромтобстошараЛылте-
)
Фибра метвхпгчесхвх (фхбробегох-строкмхте-
)
Пхгмахт (грунтом, керашхх, паюшер, крааа)
Ретшовые атткя, ковркп.лрохмдп нт д
Рис. 7.10. Региональный технический комплекс - экологический центр ЮВАО г. Москвы
- высокое качество получаемых продуктов и их эффективное применение в производстве;
- максимальное использование резервных производственных площадей и оборудования при минимальных дополнительных капитальных затратах;
- уменьшение затрат на содержание отвалов и улучшение экологической обстановки;
- высокая экономическая эффективность и быстрая окупаемость затрат.
Предлагается также технология и установка для грануляции жидких шлаков воздухом с утилизацией до 45-50% тепла расплава. Производительность установки изменяется в пределах 1,5-4,0 т/час. Конструкция узла распыливания обеспечивает проработку 100% жидкой части без образования корок и настылей и снижает энергозатраты на дробление шлака до 0,7-0,8 кВт-ч/т. Получаемый гранулят имеет средний фракционный состав: более 5,0 мм - 0,2-0,5%; 2,5-5,0 мм - 20-25%; 1,25-2,5 мм - 40-50%; 0,63-1,25 мм - 30-35%; менее 0,63 мм - остальное.
При грануляции самораспадающихся шлаков происходит их стабилизация и исключается образование пыли при охлаждении гранул. Отработанный воздух обеспыливается и передается на регенерацию тепла. Вредных газообразных продуктов не выделяется. Весь процесс осуществляется в автоматическом режиме.
Тепло шлака утилизируется в виде горячей воды, пара и горючего воздуха. Соотношение между объемами утилизаторов могут меняться в широких пределах.
В зависимости от химического состава исходного шлака гранулят может быть использован в агломерационном производстве, цементной промышленности, в дорожном строительстве, сельском хозяйстве и т.п. Грануляция способствует повышению гидравлической активности шлаков.
Технология сухой грануляции опробована на Череповецком и Оскольском металлургических комбинатах, Верх-Исетском металлургическом, Се- ровском и Актюбинском ферросплавных заводах.
В производстве стекла и стеклянного волокна твердые отходы (стеклобой) могут достигать 50-70%, а в производстве стеклянного волокна отходы составляют не менее 15-30% от выпуска годной продукции. Задачи промышленной экологии, требования к малоотходным производствам и технологии стекловарения предопределили основные варианты рационального использования получаемых отходов как вторичных материальных ресурсов (BMP). Неоднородный состав отходов, их специфические свойства (твердость, аброзивность и др.) создают основные трудности повторного их использования в процессах стекловарения. Комплекс проведенных исследований в Московском государственном университете инженерной экологии (МГУИЭ) позволил разработать оригинальные методы промышленной рекуперации отходов [4].
Вода
у Г ¦ Г 7 / V 1 *7—Г-7
Рис. 7.11. Термический реактор для переплавки стеклобоя и отходов стекловолокна:
1 - загрузочный карман; 2 - форсунка; 3 - фильтр; 4 - дымовая труба; 5 - двойной свод; б - узел подачи воздуха; 7 - форсунка; 8 - питаем тель; 9 - форсунка; 10 - гранулятор; 11 - стекломасса; 12 - отходы.
СП
Способ рекуперации отходов стекловолокна путем переплавки (рис. 7.11), включающий кучевую загрузку через окно 1 отходов 12, их варку при температуре (1300±50) °С, гомогенизацию расплава и термическую грануляцию, осуществляют в реакторе с двойным сводом (в нем размещен теплообменник 5). Реактор снабжен плавильным бассейном 11, каналом кондиционирования 10, узлами подачи топлива 2, 7 и воздуха 5. Каналы ввода воздуха и топлива снабжены устройствами для изменения угла их наклона, нижняя часть составного свода 6 в конце плавильного бассейна выполнена с наклоном под углом 25±45°. Термический гранулятор 9 выполнен со штуцерами ввода и вывода охлаждающей воды и снабжен форсункой с механизмом регулирования угла наклона относительно вытекающей струи стекломассы. Термическое гранулирование струи стекломассы (ее расход регулируют плунжером 8) ведут при ее вязкости 105-109 Пз струей воды под давлением 0,15-0,3 МПа при соотношении струи расплава стекломассы и воды 1,4-2 и соударяющихся под углом 45-80° на высоте, равной 15-30 диаметров отверстия питателя. Применение в реакторе двойного свода с теплообменником 5 и фильтра 3 позволяет эффективно использовать тепло отходящих газов 4 и снижать перепад температур между верхним и нижним строением плавильного бассейна, что резко снижает выбросы в атмосферу из расплава вредных и дефицитных компонентов (бор, фтор, мышьяк и др.) и значительно улучшает структуру получаемых гранул. Диаметр получаемых гранул колеблется от 2 до 4 мм. Производительность по гранулам составляет 10 т/сут.
Оптимальные условия в объеме отходов и получаемом расплаве, минимальные потери при сгорании топлива и стабилизация химического состава стеклогранул, соответствующего требованиям на сырьевые материалы для стекловарения, позволили по сравнению с имеющимися решениями снизить расход топлива на 40%, повысить производительность в 2,5-3 раза и значительно снизить выбросы в окружающую среду соединений бора (с 3,5-4% до 0,2-0,3%). Экономия минерального сырья при подготовке стекольной шихты с использованием специально переработанных отходов основного производства достигает 30%.
Способ рекуперации отходов стекловолокна путем их механического измельчения в сочетании с термообработкой при температуре 450-830 °С в туннельной или барабанной печи и последующим резким охлаждением заключается в следующем (рис. 7.12). Стеклянные нити (их отходы) в мягкой и твердой фазах, прошедшие операции сбора, транспортировки и сортировки направляются в туннельную печь в виде слоя определенных размеров (соотношение его высоты к ширине может изменяться от 0,025 до 0,35) и подвергают термообработке при температуре 450-830 °С. При этом размеры слоя обеспечивают равномерный отжиг отходов и удаление (выжигание) органического или неорганического покрытия их поверхности (а, следовательно, и стабильность их химических и физико-механических свойств) по всему объему.
сгходоі
Рис. 7.12. Технологическая схема рекуперации твердых отходов стекловолокна и стеклобоя: 1 - бункер накопительный; 2 - бункер расходный; 3~ зона сортировки и аспирации; 4 - зона нагрева;
5 - зона охлаждения; 6 - конвейер; 7 - измельчитель; 8 - пневмосистема.
Подготовленные таким образом (термообработанные) отходы подают в камеру охлаждения с целью резкого снижения их температуры. Охлаждение осуществляют за счет термического удара (например, сжатым воздухом) при перепаде, равном (0,005-0,3)Тсг, где Тег - температура сгорания наиболее термостойкого компонента покрытия стеклянных нитей или их отходов. Резкий перепад температур вызывает спонтанные структурные изменения в объеме переработанного материала, происходит его разупрочнение (растрескивание) и наблюдается эффект массового самоизмельче- ния отдельных волокон отходов. Далее отходы с пониженной по сравнению с до операции резкого охлаждения прочностью на истирание и излом направляются в установку для их измельчения, например, в молотковую дробилку. Процесс измельчения ведет при отношении твердой фазы к мягкой, большем не менее чем в 3 раза отношения твердой (хрупкой) фазы к мягкой перед термообработкой. Дополнительно может осуществляться ввод возвратного стеклобоя (например, бракованные стеклошарики) в измельчитель или в печь отжига, количество которого может изменяться в диапазоне 2-45% от массы отходов. Ввод возвратного стеклобоя в измельчитель осуществляется с целью интенсификации процесса измельчения отходов. В этом случае стеклобой выполняет роль дополнительных помольных тел. Одновременно решается вопрос вторичного использования стеклобоя. Ввод возвратного стеклобоя в печь отжига используется при наличии в стекле кусков размером более 30-70 мм. За счет термоудара такие куски разрушаются на фракции с размером 1-15 мм, которые затем направляются в измельчитель в качестве помольных тел и для дополнительного их измельчения до фракции с максимальным размером 0,8-1,0 мм.
Технико-экономический эффект от использования этого способа рекуперации выражается в увеличении производительности процесса в 1,4-1,7 раза, снижении энергозатрат на 32-43% и уменьшении загрязнении окружающей среды. Использование в стекловарении порошка из отходов целевого продукта путем его добавки в качестве комплексного компонента в традиционную порошковую или компактированную шихту позволяет экономить до 45% дорогостоящего минерального сырья.
На основе разработанных технологий вторичной переработки промышленных и бытовых отходов стекла и стекловолокна получены новые материалы и изделия, отвечающие в полной мере требованиям экологической экспертизы и промышленного дизайна: стеклогранулят, стеклопорошки, стеклянные микрошарики и полые микросферы, воднодисперсионные краски, облицовочная стеклоплитка различной фактуры и оттенков и другие материалы.
Создание новых лакокрасочных композиций с повышенной прочностью, термостойкостью и износостойкостью, малым тепловым расширением и низкой стоимостью становится возможным благодаря разработке новых составов, в частности, применению наполнителей с улучшенными свойствами.
Такими уникальными характеристиками обладают мелкодисперсные системы, состоящие из сферических частиц стекла с размерами от 3 мкм до 400 мкм. Гранулометрический и химический составы наполнителей (микрошарики и микросферы) являются основными критериями для выбора конкретной области их использования. Идеальная форма поверхности, отсутствие острых кромок обеспечивают равномерное распределение напряжений вокруг частиц и улучшение механических и потребительских характеристик наполненных материалов.
Предложен состав антикоррозионной композиции, предназначенной для обработки и восстановления покрытий днища кузова легковых автомобилей, а также для защиты от коррозии химического и нефтегазового оборудования. За счет введения в битумную основу стеклянных наполнителей увеличивается гидрофобность и адгезионная способность, возрастает ударная прочность и термостойкость покрытия, а также повышается проникающая способность наносимой композиции. Композиция рекомендована также в качестве клея для различных конструкционных материалов (древесины, пластмасс, резины и т.п.).
Разработано аппаратурно-технологическое оформление линии для производства воднодисперсионной краски различного назначения (рис. 7.13.). В качестве наполнителя 2 латексной основы используются микрошарики, микросферы, а также порошки из промышленного и бытового стеклобоя. В смесителе 1 происходит перемешивание всех компонентов 3, необходимых для получения воднодисперсионной композиции. Полученный состав накапливается в бункере 4 и с помощью оборудования по дозированию 5 и расфасовке 6 направляется в бункер хранения готового продукта .
Рис. 7.13. Принципиальная схема получения высоконаполненной водно-дисперсионной композиции:
1 - смеситель; 2 - наполнитель (микроизделия); 3 - компоненты; 4 - бункер-накопитель; 5- камера дозировки, 6 - камера расфасовки.
Воднодисперсионная композиция наносится на бетонную, оштукатуренную, кирпичную, деревянную и другие поверхности без предварительной их подготовки. Срок службы покрытия по сравнению с аналогом возрос в 3-7 раз.
Предлагаются к реализации также составы рефлектирующих эмалей и мастик, в которых светоотражающую функцию выполняют стеклянные микроизделия.
В НПО «Радон» переработке подвергаются радиоактивные отходы (РАО) средний и низкой активности (твердые - до 10'3 Ки/кг, жидкие - до 10'4 Ки/л).
В целях экономии объема хранилищ и обеспечения безопасности при длительном хранении твердые РАО перед захоронением подвергаются переработке сжиганием и прессованием. Сжигаются горючие отходы (за исключением галогенсодержащих): древесина, бумага, ветошь, спецодежда, биологические отходы и т.п. Коэффициент сокращения объема - 60-80. Образующаяся зола отверждается методом цементирования, превращаясь в монолитные блоки. Высокоэффективная система газоочистки обеспечивает надежную защиту атмосферного воздуха.
Прессованию подвергаются негорючие отходы или те, сжигание которых нецелесообразно ввиду содержания опасных веществ: металлоизделия, резина, пластмасса, лабораторное оборудование. Коэффициент сокращения объема - 4-8.
Крупногабаритные и свехпрочные конструкции поступают на захоронение в индивидуальных контейнерах без переработки. Пустоты, образующиеся в хранилище между упаковками с РАО, заполняются цементным раствором.
Жидкие РАО подвергаются различным методам очистки и обезвреживания, позволяющим сконцентрировать радиоактивные вещества в малом объеме. На конечной стадии они переводятся в твердые формы, безопасные при длительном хранении.
Особенности переработки РАО по данной технологии (рис. 7.14):
- способность перерабатывать отходы сложного морфологического состава с содержанием негорючих компонентов до 40% (в том числе металлов);
- относительно малые объемы отходящих газов и малые уносы радиоактивности из печи;
- высокая степень сокращения первоначального объема отходов;
- получение конечного продукта в виде плавленого химически стойкого материала.
Рис. 7.14. Технологическая схема установки сжигания РАО на базе шахтной печи:
1 - узел загрузки; 2 - шахтная печь; 3 - плазменный генератор, 4 - узел ввода углеводородов; 5 - узел шлакоудаления; б - камера дожигания; 7- газовая горелка; 8 - распылительное устройство; 9- испарительный теплообменник; 10- металлорукавный фильтр; 11 - теплообменник; 12 - сборник конденсата; 13- подогреватель отходящих газов; 14- ФТО; 15- вентилятор; 16- дымовая труба; 17 - рециркуляционный насос.
Производительность по твердым горючим отходам, кг/ч Производительность по жидким горючим отходам, кг/ч Максимальная температура в зоне плавления, °С Габариты, мм:
1100
5000
1500
35
10-100
99.5
99.5
200
40
1650
диаметр подовой части
высота шахты Объем отходящих газов печи, м3 Расход охлаждающей воды, м3 Коэффициент сокращения объема Эффективность системы газоочистки:
по аэрозолям
по радионуклидам
Еще по теме Использование твердых отходов в качестве вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и вторичных материальных ресурсов (BMP):
- Лекция 7. РЕКУПЕРАЦИЯ, ВТОРИЧНАЯ ПЕРЕРАБОТКА, ХРАНЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЙ
- Техника вторичной переработки твердых силикатных отходов
- Пример формализованной оценки качества информационных ресурсов и эффективности их использования
- Методика формализованной оценки качества информационных ресурсов и эффективности их использования
- ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
- 4.6.3. Вторичная обработка 4.6.3.1. Общее представление о вторичной обработке
- 6.6. Энергетические ресурсы. Масштабы и последствия загрязнения
- 6.З. Природные ресурсы и их использование
- ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА, СНИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ И ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ В ПРОИЗВОДСТВЕ СИЛИКАТНЫХ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ
- Земельные ресурсы. Использование и загрязнение
- Водные ресурсы. Использование и загрязнение