DESIGN AND TECHNOLOGY SOLUTIONS FOR POLYMERIC WASTE RECYCLING

КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕЦИКЛИНГА ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ

Кудян С. Г., Специальное конструкторско-технологическое бюро «Металлополимер», Гомель, Беларусь
Шаповалов В. М., Институт механики металлополимерных систем имени В. А. Белого Национальной академии наук Беларуси, Гомель, Беларусь

Повторное использование отходов полимерных материалов (ОПМ) имеет три основных аспекта:
• организационно-правовой аспект, где наиболее важным представляется организация сбора и сортировки бытовых отходов, а также законодательные акты, стимулирующие работу по утилизации отходов как населения, так и промышленных предприятий;
• технологический аспект, включающий аппаратурно-технологическое обеспечение процесса и совершенствование свойств изделий на основе отходов; это одна из основных задач рециклинга отходов и эффективного использования вторичного сырья для производства изделий функционального назначения с приемлемыми эксплуатационными характеристиками;
• эколого-экономический аспект — выбор ассортимента изделий из вторичного сырья для рационального его использования в различных областях народного хозяйства и обеспечение экологической безопасности.
Решение этих проблем является основой эффективного рециклинга отходов полимеров. Особенно важна разработка специализированных технологий и оборудования, сложность которой связана с невозможностью использования традиционных подходов и необходимостью учета специфики перерабатываемого вторичного сырья. Разработкой эффективных технологий рециклинга и соответствующего оборудования для их внедрения занимаются специалисты во всем мире. Определенные успехи в этой области достигнуты и в Республике Беларусь.
Рециклинг полимерных материалов включает сбор отходов, их сортировку с идентификацией полимера, измельчение, мойку, сушку, агломерацию (для пленочных отходов) и, при необходимости, грануляцию. Для селективного сбора отходов предлагается множество специальных емкостей: ящики, контейнеры различной конструкции, полиэтиленовые мешки различных цветов и т. п. В РУП СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются сетчатые металлические закрытые крышкой контейнеры для сбора полимерных отходов. Эти контейнеры удобны для сбора отходов и для их транспортировки к местам переработки. Контейнеры устанавливают на рынках, возле крупных магазинов, во дворах жилых домов.
Сложной является переработка на вторичное сырье отходов потребления. Основная проблема — процесс сбора. Кроме того, эти отходы должны подвергаться сортировке, идентификации по видам полимеров, измельчению, мойке и сушке, а при необходимости агломерированию и гранулированию с целью получения сыпучего материала с одинаковым гранулометрическим составом.
Процесс утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) предусматривает их предварительную сортировку. В СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются минисортировочные станции для выделения из массы ТБО металла, стекла, текстиля, бумаги и полимеров. Сортировка ведется вручную восьмью рабочими. Принцип работы минисортировочной станции заключается в следующем. Мусороуборочные машины разгружают привезенные отходы в загрузочный бункер конвейера. При включенном приводе конвейера отходы равномерно распределяются по его ленте и подаются на второй конвейер и далее — на эстакаду в пункт сортировки. На пункте сортировки каждый сортировщик отбирает с движущегося транспортера отходы определенного вида и отправляет их в бункер сброса. После заполнения бункера открывается его дно и собранные отходы ссыпаются в контейнеры, которые по мере заполнения вывозятся к местам складирования отходов.
Большое внимание при разработке дробилок для ОПМ уделяется снижению уровня шума при их работе, минимизации удельного потребления энергии, автоматизации процесса загрузки, однородности гранулометрического состава получаемой дробленки, быстроте и удобству смены ножей и их заточки, мобильности дробилок, их производительности и беспыльной работе, а также универсальности — возможности измельчать на одной дробилке пленку, газонаполненные ОПМ, а также крупногабаритные изделия, литники, пустотелые изделия и т. д. С этой целью в РУП СКТБ «Металлополимер» выпускают универсальные роторные дробилки типа ИУР 200, ИУР 200В, ИУР 250 и ИУР 250В для измельчения различных видов отходов. В последнее время ведутся разработки дробилок, в которых отходы не только измельчаются, но и промываются.
Линия мойки измельченных отходов полимеров, разработанная и изготавливаемая в СКТБ «Металлополимер», содержит последовательно соединенные между собой машины — моечную, разделения, споласкивания (все три в плане прямоугольной формы) и баки-отстойники. Машина моечная выполнена с полуцилиндрическим дном, где расположен вал с рифлеными активаторами, а машины разделения и споласкивания — с транспортирующими шнеками. Моечная машина разделена съемными рифлеными перегородками на моечные камеры, сообщающиеся между собой переточными щелями в перегородках. Внутри каждой камеры установлен, по меньшей мере, один активатор, а последняя камера снабжена насосом для перекачки вымытого полимера в машину разделения, причем рифленость перегородок и активаторов выполнена таким образом, что способствует увеличению турбулентности потока, создаваемого активаторами. На крышке моечной машины установлен трубчатый путепровод с насадкой для перемещения вымытого сырья вместе с моечным раствором в машину разделения. Транспортирующие шнеки машин разделения и споласкивания подняты под определенным углом в направлении движения полимерного материала. Эффект мойки достигается за счет трения частиц полимера друг о друга и о стенки перегородок и активаторов моечной машины.
Одной из проблем является необходимость равномерной загрузки вымытых пленочных отходов в перерабатывающее оборудование. Для ее решения отходы следует уплотнять путем агломерации или грануляции. С этой целью выпускаются агломераторы двух типов — А02 и А03. Производительность агломератора А02 — до 70 кг/ч, агломератора А03 — до 240 кг/ч. Агломераторы оснащены устройством для автоматической подачи охлаждающей воды и вентилятором для удаления паров воды из размольной камеры циклоном-пылесборником. В комплект агломератора А03 может входить транспортер для загрузки сырья.
При разработке грануляторов для ОПМ большое внимание уделяется фильтрации расплава и его перемешиванию, совершенствованию конструкции ножей, процессу дегазации расплава, уменьшению уровня шума при работе гранулятора, снижению энергозатрат на процесс гранулирования, охлаждению получаемого гранулята и его обезвоживанию. В РУП СКТБ «Металлополимер» разработаны и изготавливаются стренговые грануляторы на базе червячных прессов с диаметром червяка 45 и 90 мм. Грануляторы оснащены червяком специальной конструкции и системой фильтрации расплава, благодаря чему отходы полимера дополнительно очищаются, перемешиваются и гомогенизируются. Система фильтрации расплава предусматривает быструю замену фильтра с помощью гидростанции.
Стабилизация вторичного сырья с целью сохранения свойств в процессе переработки отходов потребления представляется важной задачей. Это касается не только повышения технологичности рециклятов, но и их эксплуатационных свойств, что требует введения в рецикляты соответствующих модифицирующих добавок. На практике при переработке вторичного сырья используют различные добавки, восстанавливающие их первоначальные свойства. Совместно со специалистами ИММС НАНБ был разработан ряд целевых добавок, которые позволили эффективно сохранять свойства вторичных полимеров в композициях.
С точки зрения экономики важно снизить себестоимость получаемого из ОПМ вторичного сырья и найти области его рационального использования, которое определяется экономическим спросом и предложением. Экологический аспект играет, хотя и важную, но скорее второстепенную роль. Стоимость вторичного полимерного сырья, полученного из технологических отходов производства полимерных изделий, практически всегда ниже стоимости первичного сырья. В то же время переработка полимерных отходов может оказаться нерентабельной: во-первых, вследствие больших затрат на производство вторичного материала; во-вторых, из-за отсутствия рынка сбыта. Если первая проблема может быть решена путем дотаций из госбюджета, так как государство заинтересовано в улучшении экологической ситуации в регионе и в стране в целом, то вторая требует конкретных маркетинговых решений непосредственно на местах. Основная задача при утилизации полимерных отходов — поиск ликвидной продукции из вторичного сырья. Одним из удачных примеров, в частности для отходов полиэтилена, является производство труб из модифицированных композиций в виде агломерата.
Таким образом, эффективность рециклинга полимерных материалов вплотную связана с решением проблем организационно-правового, технологического и эколого-экономического характера. В области организационно-правовой политики необходимо больше внимания уделять разъяснительной работе с населением и формированию более действенной законодательной базы. В технологическом плане необходима разработка новых типов эффективного оборудования для утилизации отходов и получения из вторичного сырья качественной продукции с привлекательной для потребителя ценой.

Kudyan S. G., Special Design and Technological Bureau «Metallopolymer», Gomel, Belarus
Shapovalov V. M., A. V. Belyi Research Institute of Metal Polymer Mechanics, National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Belarus

The efficiency of polymer recycling obviously depends on the progress of tackling various legal, organizational, technological, environmental and economic issues. The technology development process should aim towards innovative recycling options that enable the environmentally sound waste management and production of high-quality recycled products attractive to potential users. The paper describes relevant experience of the Specialised Design and Technological Bureau «Metallopolymer».

Главная страница

Сведения об авторах

Кудян Сергей Георгиевич, директор, РУП СКТБ «Металлополимер», ул. Федюненского, 4, Гомель, 246007, Беларусь. Тел. (232) 57-91-76, факс (232) 57-14-18. Е-mail
Шаповалов Виктор Михайлович, д-р техн. наук, зав. лабораторией, Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого НАН Беларуси, ул. Кирова, 32А, Гомель, 246050, Беларусь, Тел. (232) 70-18-45, факс (232) 77-52-11. Е-mail

Последние изменения внесены 10.07.07