Проблема утилизации и обезвреживания отходов пластика является одной из наиболее значимых мировых проблем в области охраны окружающей среды.
Существующая в большинстве крупных городов нашей страны система обращения с твердыми отходами в основном базируется на полигонном захоронении. К настоящему времени в большинстве городов Украины ресурс существующих полигонов близок к исчерпанию, что требует срочного радикального пересмотра сложившейся схемы обращения с твердыми отходами.
Практика ликвидации большей части твердых отходов производства и потребления с помощью свалок, наряду с потерей земельной площади, увеличением количества свалок и полигонов для захоронения ведет к увеличению неуправляемой миграции отходов в окружающую среду.
Известны способы утилизации переработанных отходов пластика в металлургии. Как основной агрегат используется доменная печь. Вредные выбросы в атмосферу в процессе переработки в доменной печи отходов химической, машиностроительной и других промышленностей во время испытаний не были зафиксированы. В то же время, доменная печь является одним из наилучших агрегатов с точки зрения энерго- и ресурсосбережения.
Пластик после предварительной подготовки может вдуваться в горн доменной печи как дополнительное топливо вместе c пылеугольным топливом (ПУТ), обеспечивая высокую степень сгорания топлива и возможность утилизации отходов.
Данная технология широко используется в доменном производстве Германии, Китая, Японии и других стран.
Вдувание отходов пластика в доменную печь как дополнительное топливо имеет ряд преимуществ. Во-первых, этот метод может потреблять значительное количество отходов пластика (до 100 тыс. т. отходов в год при удельном расходе пластика 3 кг/т чугуна). Во-вторых, эффективность использования энергии составляет больше 80% по сравнению с другими способами переработки пластика. И, в-третьих, это наиболее экологичный способ переработки отходов, т.к. не образуются диоксины.
Общая схема переработки и использования отходов пластика по данной технологии представлена на рис. 1.
Система технологии предварительной подготовки отходов пластика заключается в том, что собранные отходы классифицируются, дробятся, разделяются на гранулы, и затем используются как сырье для производства чугуна посредством вдувания в доменную печь.
Перед подачей в доменную печь пластик подвергается предварительной обработке. Отходы пластика разделяются на кусковые и пленочные. Предварительную обработку кусковых пластмассовых отходов проводят путем применения обычной дробилки и мельницы тонкого помола. В случае пленочных пластмассовых отходов использование простого дробления приводит к возникновению большого количества пластмассовой пыли, из-за чего возникают серьезные проблемы, связанные с засорением диспергатора и с забиванием пневмопровода, по которому транспортируются эти отходы.
1 – окомкователь;
2 – измельчитель;
3 – гранулятор;
4 – бункер для хранения готового сырья;
5 – бункер для вдувания переработанных отходов пластика;
6 – доменная печь
Рисунок 1 – Общая схема переработки и использования отходов пластика в доменном производстве
В процессе решения данной проблемы было обнаружено, что оптимальным процессом, который можно эффективно применять при обработке пленочных отходов пластика является их самоспекание. Пленочные отходы пластика разрезаются на части и перемешиваются специальной емкости. За счет трения выделяется много тепла, и отходы плавятся. Затем проводят быстрое охлаждение водяными струями, и спеченные пластмассовые отходы затвердевают. После этого проводятся процессы тонкого помола и спекания.
Переработанные отходы после дробления или окомкования собираются в бункере, а затем по трубопроводу с использованием сжатого воздуха направляются в доменную печь. Метод вдувания дополнительного топлива уже установлен для подачи ПУТ в доменную печь и таким же образом может быть использован для вдувания отходов пластика.
Переработанные отходы пластика по пневмотранспорту направляются из бункера к горну доменной печи для вдувания через фурмы. Пластик сразу разлагается на восстановительные газы (СО, Н2) в соответствии со следующими реакциями:
Эти газы способствуют восстановлению железорудных материалов в доменной печи. Тем не менее, отходы пластика позволяют заменить кокс.
Таким образом, данная технология, заключающаяся в применении отходов пластика после предварительной подготовки путем вдувания в горн доменной печи, позволяет рационально утилизировать данный вид отходов, интенсифицировать сжигание пылеугольного топлива, что приводит к сокраще6нию удельного расхода кокса.
Предложенная технология позволяет решить глобальную проблему с утилизацией твердых бытовых и промышленных отходов, а также значительно улучшить технико-экономические показатели доменной плавки.