Аннотация
Каштальян Г.В., Кочура В.В. Сжигание отходов пластмасс в доменных печах В докладе рассмотрен способ получения гранул из отходов пластмасс и вдувания их в горн доменной печи.
Общая постановка проблемы
В настоящее время пластические материалы являются лидером по уровню ежегодного прироста продукции. Их годовое производство возрастает в среднем на 5-6 % и достигает 250 млн. т, а их потребление на душу населения в индуст¬риально развитых странах за последние 20 лет удвоилось и достигает 85-90 кг. Но наряду с этим возникает проблема с утилизацией отходов пластмасс (ОП), появляющихся в результате использования продукции полимерной промышленности. Ежегодно в мире накапливается до 20 млн. т отходов пластмасс.
Все отходы пластмасс можно условно разделить на 3 группы:
- технологические отходы производства
- отходы производственного потребления (амортизованные шины, тара и упаковка, детали машин, отходы сельскохозяйственной пленки, мешки из-под удобрений и т.д.).
- отходы общественного потребления, которые накапливаются у нас дома
Из всех отходов пластмассы 15-30% подвергаются рециклингу, 20-40% сжигается, а остальные складируются на полигонах, свалках или просто закапывается в землю. Существующая в большинстве крупных городов 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.
В последние 10-15 лет появился и получил развитие новый метод утилизации, эффективный как экономически, так и экологически – это использование отходов пластмасс при выплавке чугуна в доменных печах. Отходы пластмассы при их вдувании в ДП большей частью разлагаются на восстановительные газы (СО и Н2). Эти газы в дальнейшем восстанавливают железосодержащую шихту в железо, что и является основой процесса получения чугуна. Такая функция отходов пластмасс подобна функции восстановления коксом или углеводородным топливом (природный газ, мазут, уголь). Восстановительная среда, высокие температуры и ряд других условий такого способа утилизации делают его эффективной альтернативой сжиганию. Важнейшей характеристикой ОП является их энергетическая ценность. По химическому составу и по теплоте сгорания пластмасс подобны основным ископаемым топливам (см. табл.1).
Таблица 1 - Химический состав и теплота сгорания отходов пластмасс и ископаемых топлив
В настоящее время ОП используются как дополнительное топливо в доменном производстве в Германии, Японии и Китае. Основной целью их применения в доменных печах является, кроме экологической, частичная замена дорогого и дефицитного кокса.
Технология утилизации ОП заключается в том, что собранные отходы классифицируются, дробятся, гранулируются, а затем вдуваются в доменную печь. Такая технология имеет ряд преимуществ. Во-первых, таким способом может перерабатываться значительное количество ОП (до 100 тыс. т отходов в год). Во-вторых, эффективность использования энергии составляет больше 80% по сравнению с другими способами переработки пластика. И, в-третьих, это наиболее экологичный способ переработки ОП, при котором не образуются вредные вещества диоксины. Выбор способа предварительной обработки зависит в основном от источника образования отходов и степени их загрязненности. Предварительная сортировка предусматривает грубое разделение отходов по различным признакам: цвету, габаритам, форме и, если это возможно, – по видам пластмасс. Предварительную сорти¬ровку производят, как правило, вручную на столах или ленточных конвейерах; при сортировке одновременно удаляют из отходов различные посторонние предметы и включения.
Разделение смешанных (бытовых) отходов термопластов по видам проводят следующими основными способами: флотационным, разделением в тяжелых средах, аэросепарацией, электросепарацией, химическими методами и методами глубокого охлаждения. Наибольшее распространение получил метод флотации, который позволяет разделять смеси таких промышленных термопластов, как ПЭ, ПП, ПС и ПВХ. Разделение пластмасс производится при добавлении в воду поверхностно-активных ве¬ществ, которые избирательно изменяют их гидрофильные свойства.
Затем пленочный пластик (пакетов, мешков) подвергается мойке, сушке и окомкованию. Твердый пластик подвергается измельчению, мойке, сушке и грануляции. Конечный продукт подготовки - шарики размером до 10 мм, подают в бункер для хранения готового сырья, далее поступают в бункер для вдувания переработанных отходов пластика. А затем из бункера ОП по трубопроводу с использованием сжатого воздуха транспортируются через фурмы в доменную печь.
Выводы
Таким образом, использование отходов пластмасс для производства чугуна в ДП обеспечивает более безопасную утилизацию, чем мусоросжигающие заводы. Такой способ утилизации более эффективен как экологически, так и экономически. Многие металлургические предприятия расположены вблизи крупных городов – источников образования отходов. ДП позволяет утилизировать даже сильно смешанные отходы пластмасс невысокого качества. Перед использованием отходы пластмасс должны быть подготовлены в виде гранулированного или пеллетированного продукта. Такой материал удобен для пневматической транспортировки, дозирования и вдувания в ДП.
Список использованной литературы
1.Клинков А.С., Беляев П.С., Соколов М.В. Утилизация и вторичная переработка полимерных материалов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - 80 с.
2.Тенденции развития технологий производства и оборудования для переработки полимерных отходов/Н.П.Горох, И.В.Коринько, Е.Е.Решта, В.В.Тимошенко// III Міжнародна науково-практична конференція «Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення»: Зб. наук. cт. У 2-х т. Т.2/ УкрНДІЕП.- Х.: Райдер, 2007.-16-19с.